吉林大学珠海学院汽车设计第一章课件.ppt

汽车设计,回主目录,面向21世纪课程教材,讲几点问题1、课程性质：必修课（考试）2、学时：50（其中理论教学48，实验2）理论教学（48）：一（4）二（6）三（8）四（4）五（8）六（6）七（6）八（6）实验（2）：第8周第13周（分16组，每组6-7人）3、最总成绩：考试占70%，平时占30%平时主要看上课点名,第一章汽车总体设计,第一节概述第二节汽车形式的选择第三节汽车主要参数的确定第四节发动机的选择第五节车身型式第六节轮胎的选择第七节汽车的总体布置第八节运动校核,第一节概述一、总体设计应满足的基本要求1.1汽车的分类两种分类方法1.1.1根据用途或结构特点的不同分类可分为7类：轿车、货车、客车、越野车、自卸车、牵引车、专用汽车。表1-1轿车的分类,1.1.2参照欧洲EEC标准分类汽车按EEC标准分类,1.1.3其它分类方法举例,I轿车按车身结构特点不同分为：A普通轿车分为四门和二门两种。B硬顶轿车分为四门式和二门式两种。C双座轿车D华贵双座轿车（即相当高级轿车）。E敞篷车-短途旅游、观光、检阅用。F跑车-特点是双座、后备功率大、最高车速大、发动机舱大于客厢、行李箱极小，甚至没有。G运动车-双座，主要用来从事体育运动如爬山、海滨旅行、打猎等。要求最高车速高些。,II轿车根据顶盖与后部形状关系不同分为,A折背式-又称阶梯背式。B直背式-又称斜背式；快背式；溜背式。C舱背式。D厢式。,客车根据用途不同分为:,A城市客车-车厢容积大；座位数少；前后轴（桥）承载能力大（适应高峰时需要）；车厢地板及车门第一级踏板高度要适当降低；车门数多，车门宽度大些；起动性、制动性、加速性好。B长途客车-车门一般为两门；座位多；座椅用可调式；有靠枕和肘托；有车载电视；有的还带洗手间；比功率大。C旅游客车-车窗视野开阔，适合观光；舒适性好，前后悬架用空气弹簧，有空调，车载电视，饮水机；对座椅要求也高。D机场摆渡车（专用客车）-低地板；座椅少；车门多；车速低；车体宽；外形尺寸可不受法规限制；站立空间尺寸足够高。,1.2总体设计应满足的基本要求,人们拥有汽车特别是轿车标志人们生活水平的提高。目前轿车的产量和保有量，多年来一直占汽车总产量和保有量的绝对多数。新生产的轿车用来满足新客户的购车要求和老客户的更新要求。多年来汽车工业在世界上一直保持着很高的发展势头，是由汽车工业的技术经济特征决定的：,1.2.1是需求收入弹性系数高的产业轿车的需要量特别大（40005000万辆/年），市场广阔。专家认为轿车的饱和普及率可达到500700辆/千人。1.2.2是规模经济效益大的产业汽车工业随着生产规模扩大、成本显著下降，它的规模经济效益比化工、钢铁、电力、石油精炼等装备产业的规模经济效益还高。,1.2.3是体现技术进步方向的产业汽车工业是技术密集型产业，技术进步对其发展的贡献较大。随着电子技术在汽车上应用范围的扩大，其技术含量的不断增加。他对高新技术有着较强的吸引力，已成为高薪技术发展的支撑产业之一。1.2.4是劳动生产率高的产业,1.2.5是产业链最长的产业之一汽车工业的波及效果和带动作用非常突出，对：a原材料产业-钢铁、塑料、橡胶b设备产业-机床工业c石油化工业。d汽车维修保养业。e销售业。f加油业。g驾驶员培训部门。h交通管理部门。I道路养护、维修。j路边餐饮、娱乐及住宿。k保险业等均有较大的推动作用，并对劳动力就业做出相当大的贡献。,1.2.6是重要的出口创汇业,汽车工业因为具有上述经济特征，许多国家将汽车工业作为国民经济支柱产业来发展。由于有了汽车人们生活质量得到显著的提高。另一方面汽车造成公害又使人们生活质量降低。,使生活质量提高的具体表现有：A用于工作的必须辅助时间缩短，工作效率提高，生活节奏加快；B实现“门对门”运输，再与其它装卸机械配合，减轻劳动强度，提高生产率；C可以更好的利用休息时间，外出旅游、度假、享受大自然和生活，呼吸新鲜空气，到海滨游泳，到森林中去享受森林浴，宿营车可以使人们外出，住、行、食都非常方便快捷。D使人们在日常生活中交往和活动半径增大。,使生活质量降低的表现：A空气污染，使地球上所有生物都深受其害；B噪声污染，使人们工作、休息不得安宁；C光污染；D车祸使人们的健康、生命受到损失，造成个人与家庭的不幸，财产蒙受损失。社会健康也受影响（全劳力减少，社会负担加重）；E不可再生资源逐年减少，对人类后代的生活有不可预见的影响。,因此，人们对汽车提出越来越高的要求，包括：A节能-汽车要节油和开发新能源两方面；B通过法规对汽车排放和噪声提出更严格的要求；C对汽车安全性提出更高的要求，要求很好地保护乘员；D舒适性更高-能居住，能通讯，有空调，驾驶方便。,进行总体设计应满足的基本要求：,A外廓尺寸符合GB1589-89的外廓尺寸界限规定。B轴荷分布要合理，应符合公路法规限定要求，我国公路标准规定，对于四级公路桥梁，单轴最大允许轴荷为10t，双连轴最大允许轴荷为18t（每轴9t）。发展趋势进一步放宽。矿用车等不在公路上行驶的汽车不受此限制。C汽车的各项性能，要求达到设计任务书所规定的指标。D进行运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉。E拆装与维修方便。,二.汽车的开发程序,2.1设计任务书编制阶段,2.1.1型谱和市场2.1.2概念设计：产品（汽车）设计的前期，从构思产品开始到确定设计技术指标和下达产品设计任务书为止的这一阶段工作称为概念设计。概念设计师对新开发汽车的总体概念进行概括的描述，包括:汽车的外形，汽车的性能，内饰设计等。,概念设计的主要工作内容有：,I明确产品的开发目的明确产品的开发目的，提高产品开发必要性的认识与产品开发可行性的研究是非常重要的工作，许多产品开发失败就是因为对产品开发的必要性估计错误。新产品的开发离不开市场、技术和资金。根据从市场获得的信息，来预测市场对某种产品需求市场的容量大小最经济的生产纲领。其它公司对该产品的意向（有无开发计划和生产准备）。投放市场的最佳时间。使用地区（国内、国际市场）的法规。,市场信息包括：,A产品需求容量大小经济生产纲领；B其它公司的动向；C投放市场最佳时间；使用国的有关法规；如机场摆渡车有需求，但市场小。又如微型面包车有市场，需求量大，但国家安全法规出台以后已开发出来的车不符合要求，几个亿的投资难回收。这就与领导人的决策失误有关。,II产品的使用调查,目的：了解同类产品在使用中的优缺点，以便在新产品开发后能保留优点，克服缺点。内容：A用户对汽车形式的要求经济型还是华贵型？平头型还是长头型？单排座还是双排座？车头是翻转式还是发动机罩为开启式？,B使用条件道路条件（普通公路、高速公路、山区山路）气候条件（湿热地区金属板件易锈蚀；热带要求通风良好，寒带要求密封、供热和低温冷启动性好）。货物品种（散装，箱装）、装卸方式、是否要求拖带挂车。C同类型汽车使用中的优缺点。,使用调查结束后，对各方面意见（共性意见、个性意见）进行分析。对共性意见一并采纳，对个别意见也尽可能处理好，尽可能满足用户的要求，争取在市场上占有高的份额，设计师应该有这种意识。使用调查可以丰富设计师的经验，借鉴从同类型车发现的问题，对于形成新开发的产品的概念设计是不可缺少的环节。,产品水平分析（产品先进性分析）,为了提高产品水平，应通过收集资料和进行样车试验与测绘，达到了解国内外企业同类型产品的发展水平和动向。并确定赶超目标。初定整车主要性能应达到的指标，同时满足国内外有关标准与法规的规定，保证市场销售对路。,形体设计,在产品制造出来以前，为了给人们以形体的概念，需要绘制概念草图，初步布置图，美术效果图及制作缩尺比例模型等，为人们提供准备开发的车型形体概念。A如车身的外形要求做到：拥有较小的空气阻力系数，同时具有符合审美规律的形体。B车身的内部设计要符合人体工程学的要求，保证驾驶员操纵方便，乘员乘坐舒适。,油泥模型：,因为效果图不能代替空间形体，所以还要制作油泥模型。概念设计阶段可以制作1/10或1/5的模型。用油泥制作模型的优点是：制作容易，修改方便，制作使用木板，木条先钉出一个大概架子，相当于人体骨架系统。然后将油泥压挤在架子上，用一些小工具修饰、刷直至符合要求为止。这样的模型有立体感。,产品的目标成本,新产品在市场竞争中能不能有利可图？决定于许多因素：性能、质量、成本等。在概念设计阶段就要求对成本进行控制，把产品的目标成本列入设计指标考核内容。目标成本=售价-利润同类产品的售价对新开发的产品售价有影响，过高没有市场，低了又没有利润。实际成本又受材料、工艺、结构复杂程度等因素的影响。,通用化、标准化、系列化,简称三化，有重要意义，设计师必须给予足够重视。大量使用标准化的零、部件有利于降低成本。新、老产品有比较多的通用件，能够减少投资，降低成本，生产设备和工艺装备更换的少投资少，便于维修。零、部件的系列化有利于用尽可能少的零、部件，开发组装出比较多的车型，满足用户的要求。,VII绘方案图要求总体设计师画出几种方案图，供分析比较用。方案图的特点：只画出主要总成，而且只有轮廓。目的：比较不同方案的优、缺点。VIII初步性能计算对整车的动力型，经济性，机动性等主要性能进行初步核算，确认该车的性能水平在哪一个档次上。,2.1.3制定设计任务书,I画总布置草图与方案图有区别：A各部件的布置位置更准确。B各部件的形状、尺寸更准确。C确定各总成质心位置与质量大小。总体布置尺寸参数。,II计算,A轴荷分配，质心位置（高度到前轴距离）如不满足要求，可调整总布置草图中的部件位置。B整车主要性能-据此确定各总成的技术参数并保证总成之间参数匹配合理。计算的目的：保证汽车各性能指标达到原定指标要求。,III编写设计任务书,主要内容A可行性分析产品开发的目的;市场预测；企业技术开发能力；企业生产能力；生产纲领；目标成本；技术经济分析等。B产品型号，主要使用功能，主要性能参数。C整车布置方案描述，主要总成结构，特性参数。三化水平（如标准件占百分比数，通用件占百分比数）。D国内、外同类汽车技术性能分析和对比。E拟用的三新技术（材料、工艺、技术）。,2.2技术设计阶段,总成设计师进行技术设计前的必备条件:2.2.1技术任务书对整车包括汽车形式、汽车的各项技术指标，以及对总成包括各总成形式、尺寸、质量、性能等均有明确的要求。,2.2.2总体对各总成的边缘条件、要求等以书面形式确认并给出。技术设计阶段总体设计师的工作：,I协调总成与整车的矛盾；II协调总成与总成的矛盾；III将各总成设计结果画到整车校对图上，发现并解决问题减少装车时产生的问题，将矛盾消灭在图上。IV运动校核；V编制整车明细表，技术条件等技术文件；VI整车性能计算；VII出试制图；,2.3试制、试验、改进、定型阶段,2.3.1改进设计试制总成并进行总成试验；试制整车并进行整车试验；改进设计，再试制、试验。2.3.2鉴定定型工艺审查，成本核算，出图，编制鉴定文件等。,2.4生产准备阶段小批生产，交用户试验，主要工作有：进行生产准备，出生产图，工艺调试，用户使用试验、改进。2.5生产销售阶段大批量生产，并销售和注意进行售后服务工作（此前应对维修人员进行培训），征求用户意见，并向技术部门反馈。,回目录,第二节汽车形式的选择,汽车形式是指：1、轴数-2、3、4轴2、驱动形式-4*2、4*4、6*6、8*8、6*4、8*4、6*23、布置形式-前置前驱动、前置后驱动、后置后驱动的不同而言。,2.1轴数影响汽车轴数的因素有：汽车的总质量道路法规对轴载质量的限制轮胎的负荷能力1、原则上：总质量大的汽车，受公路标准规定限制（四级公路及桥梁单轴最大允许轴荷质量为10t），轴数应该取多些；受轮胎负荷能力限制也应当取多些。轴数多，结构复杂，成本高。2、实际上：ma60mm的距离，防止双踩。,7其它,1)油箱原则：油箱远离消声器、排气管，对轿车要求此距离300mm，油箱远离发动机。具体布置位置：轿车布置在行李箱内；货车布置在纵梁上，撞车时难碰到的位置。,2)备胎轿车备胎布置在行李箱内；货车备胎布置在车架中部、货箱下或者车架尾部。3)行李箱要求：中级轿车有效容积为0.40.7m3。高级轿车有效容积为0.70.9m3。4)蓄电池要求：蓄电池与起动机位于同侧，两者之间距离宜短些；接近性良好。,8车身内部布置,乘员坐在座椅上，要求乘坐舒适，撞车时又能保证足够的安全。舒适：与座椅的结构、尺寸、位置、面料、各部分的配合有关。b.与人体本身的结构、尺寸、坐时保持的姿态有关。人体有21项基本尺寸见表1-15(下页)，表中给出的各项尺寸的均值与标准差。中国男子身高均值为1688mm，表明各有50%的人超过或不足于这个数值。1）百分位数将实测尺寸（如身高）从小到大排列在数轴上，再将这一尺寸段均分100份。将第几份点上的数值作为该百分位数。尺寸1688mm就是身高第50百分位数的值。以此类推，第50百分位数对应的尺寸应该是平均值。,2)车身内部布置依据,车身内部空间、操纵机构的布置、座椅的尺寸和布置均以人体实测尺寸的均值来决定基本布置尺寸，以标准差决定调整量。如：男子身高均值=1688mm标准差为=81.83mm取1.645=18221553mm说明男子总数90%的人身高在上述范围，据此设计结果能满足90%的使用对象。,3)人体样板,人体样板是进行车身内部布置的工具，使布置修改工作变得十分容易、快捷，可提高工作效率。人体样板的组成见图：,人体样板有三种：第10、50、95百分位尺寸人体样板10代表矮小身材50代表中等身材95代表高大身材三种样板的主要区别是大、小腿长度尺寸不同（驱干尺寸一样）：,驾驶员坐姿的确定方法：,a.确定样板踵点与胯点之间垂直高度尺寸b；b.坐垫、靠背压缩后的跨点位置；c.布置时使样板胯点与初选座椅上“胯点”重合；d.将人体样板踵点与油门踏板处地板上的踵点重合；e.检查坐姿角，确定初选b值是否合适？f.合理坐姿角范围(图见下页),合理坐姿角范围,4)轿车的内部布置,轿车内部布置尺寸的范围（表16上半部分）,轿车内部布置有23个尺寸和5个角度，见图1-16和表1-16。,轿车内部布置尺寸的范围（表16下半部分）,5)货车车身的布置,货车车身的布置要满足国标GB/T11563载货汽车驾驶员操作位置尺寸的要求，Fig.1-17和Tab.1-17给出了车内具体位置尺寸与范围。共有33个尺寸和3个角度值。驾驶室的前后、高度位置。、驾驶室高度位置取决于驾驶室的地板线与车架上平面之间的距离C。在保证地板下的操纵杆件有足够的运动空间的情况下，应尽量减小C，从而使驾驶室高度下降。、驾驶室前后位置决定于驾驶室的结构型式、轴荷分配和操纵方便性。长头式驾驶室驾驶员和座位尽可能靠前，以减小驾驶室和车头的长度，提高视野性；平头式汽车驾驶员的座位布置在前轴之上。,货厢的布置：货厢的位置坐标、货厢的容积。主要应考虑以下5方面的因素：货厢与驾驶室之间的距离，通常取50-100mm，以防紧急制动时货厢可能向前窜动撞击驾驶室。货厢和货物的质心离后轴中心线的距离，它影响汽车的轴荷分配。货厢底板的高度，取决于车轮直径和跳动量，一般距地面1.0-1.4m，与铁路货台的高度接近，以便装卸货物。货厢的设计容积，据装载质量和所运货物容积质量（t/m3）的不同来选取。矿用自卸车：车厢尾部应翘起1520，以防矿石滑落。,6)大客车车身的布置,城市大客车：因乘距短，乘客流动频繁，主要应保证乘客在车内走动和上、下车的方便，可参考国标GB4992-85的规定布置。长途大客车和旅游大客车：因客流量稳定，主要应保证座椅的舒适性。、使乘客面朝前方布置座椅。、抬高客厢地板高度，消除轮罩鼓包，除有利于座椅布置外，还可在地板下形成较大的行李舱。大客车的车身内部的布置尺寸见Fig.1-18和Tab.1-18。共有20个尺寸1个角度。,9轿车外廓尺寸的确定,1）H点与R点胯点人体躯干与大腿相连接的旋转点。H点人在座椅中坐定，实车测得的胯点位置称为H点。R点座椅调至最后、最下位置时的胯点称为R点。设计初可根据总布置要求确定，然后进行设计工作。,2)顶盖轮廓线的确定I.顶盖纵向轮廓线的确定步骤：,座椅置于高、长两个方向的平均位置处，定出H点。ii)从H点作垂线及与垂线成8的斜线。iii)沿斜线截取765mm得F点（头顶）100135mm内饰线1525mm钢板、隔离层、蒙面厚2040mm横剖面最高点iv)按上述程序找出后排座椅上方最高点、两点连线既为顶盖轮廓。,II.顶盖横向轮廓线的确定,将求得的左、右座椅乘员头部上方顶盖上的点，画到横截面图上，再加上顶盖纵向轮廓线上的点，据此三点即可以画出顶盖横向轮廓线。,III.车身横截面,顶盖、车门、地板三者构成车身横截面。车门轮廓的确定：确定车身侧壁倾斜度时，应注意上、下车的方便性、汽车的上、下比例和整体外观。如车门上、下槛边缘之间的距离的大小b。,b值过大（上窄下宽）的缺点：,比例失调，外观不好，不易被用户接受；因玻璃升降要占据较多的车门空间；影响肩部与玻璃之间的间隙(要求100mm)；影响肘部与车门内表面之间的间隙。,10安全带的位置,1）一次碰撞：汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞称为一次碰撞。2）二次碰撞：一次碰撞后，车内乘员和驾驶员受惯性力作用继续以原有的速度向前运动，并与车内物件碰撞称为二次碰撞。实践表明，司乘人员受到伤害的主要原因是由二次碰撞所致。为了保护司乘人员，客厢内不应有使人致伤的尖锐突出物；在头部可能触及的区域应尽量软化，如软化仪表板，座椅的靠枕和靠背表面包装要软化。另一方面，要设置安全带。,10安全带的位置,3）安全带的作用：安全带对乘员的保护作用主要体现在正面撞车时，能减少撞车瞬间人体运动的加速度值，降低二次碰撞的相对速度和位移，使伤害指数下降，从而起到保护乘员，特别是前排乘员的作用。4）安全带的分类：按固定点数来分，可分为：两点式、三点式、四点式。前两种应用居多。,10安全带的位置,5）不同分类的特点：两点式安全带：能防止汽车碰撞时乘员下身有过大的位移，防止乘员被甩出车外，但它不能约束乘员上身运动。它在后排中间座椅和货车中间座椅上使用。三点式安全带：由腰带和肩带组合而成，既能防止乘员下身有过大的位移，又能阻止上身向前运动。轿车前排及货车前排驾驶员座位及两侧靠边的座位上均采用三点式安全带。,10安全带的位置,6）三点式安全带固定点的位置如图所示选定：,腰带固定点与H点连线，它与水平线的夹角在座椅各调节位置处，应为4530；固定装置的宽度350mm；肩带固定点位置在图中阴影区。,11安全气囊1）组成:气囊-充气后形成软垫，保护乘员。控制器-采集信号（减速度），处理信号，发出指令。点火具-固体火药燃烧成气体。,气囊控制器点火具,回目