总布置设计课件

1、汽车的总布置设计专题汽车的总布置设计专题 汽车主要参数选择： 尺寸参数外廓尺寸（LWH）, L, B1&2, LF&R, LH，VG 质量参数m0， mG， m， ma，轴荷分配 性能参数动力性、燃料经济性、机动性（Dmin）、 通过性、操稳性、制动性、平顺性 汽车的类型和形式的选择：汽车动力装置的选择：汽车轮胎的选择： 汽车主要参数选择： 尺寸参数外廓尺寸（LWH）, L1.7 汽车的总体布置 总布置设计对汽车总成、部件进行空间布置并使其达到最佳组合的设计，以实现概念设计提出的目标。 总布置设计结果总布置图（总布置草图、校对图） 总布置图作用 总布置草图：描述总布置设计师的总体方案和主要尺寸

2、控制并提供各总成、部件设计师进行相关设计的依据和边界条件。通常包括:总布置草图和:总布置尺寸控制图； 总布置校对图：校对确认总布置设计是否合理及各系统总成设计师的设计是否符合总布置设计的要求。 总布置图绘制（满载状态） 总布置尺寸校核图1.7 汽车的总体布置 总布置设计总布置考虑的主要项目 发动机与传动系布置； 转向装置、悬架和制动系布置； 车身内部（载货、客）空间布置； 驾驶区座椅、踏板和变速杆等布置； 燃料箱、备胎、行李箱和蓄电池等附件布置； 底板、仪表板等车身基本骨架形状; 发动机舱、室内装置和后行李舱等局部空间布置； 悬架、轮胎(车轮)的工作范围总布置考虑的主要项目 发动机与传动系布置

3、；制动系布置1.7.1 总布置草图绘制 （满载状态）画总布置基准线总布置坐标系车身与驾驶区布置转向悬架布置油箱、备胎、行李箱和蓄电池等附件布置货车车箱布置动力总成（发动机-离合器-变速器）布置驱动桥传动轴布置制动系布置1.7.1 总布置草图绘制 （满载状态）画总布置总布置基准线（面）坐标系 地面线车架上平面线前轮中心线汽车中心线OO：货车、客车车架上平面（车架纵梁上翼面较长的一段）； 客车（承载式车身）车身中部地板或边梁上翼面； 轿车车身地板平面或通过前轮中心的水平线X地面线总布置基准线（面）坐标系 地面线车架上平面线前轮中心线汽轿车总布置基准线坐标系前轮中心XOZ地面线轿车总布置基准线坐标系

4、前轮中心XOZ地面线Z总布置基准线坐标系画法前轮垂直线后轮垂直线Or0r0F地面线F（0.51.5)rrO1rrO2abLAB前轮中心线车架上平面线X后轮中心线货车与客车的车架上平面线地面线，一般设计成与地面线有一个小夹角F（0.51.5），即前低后高，以保证汽车在驱动行驶时车厢能趋于水平。画总布置草图常将车架上平面线置为水平线，而地面线为斜线；轿车不必如此，地面线皆为水平线！Z总布置基准线坐标系画法前轮垂直线后轮垂直线Or0r0F总布置基准线坐标系F后轴中心线前轮垂直线后轮垂直线地面线车架上平面线X汽车中心线ZY前轴中心线Y汽车中心线OZ前轮中心线F后轮中心线总布置基准线坐标系F后轴中心线前

5、轮垂直线后轮垂直线地面线Z前轮中心线总布置基准线坐标系 F前轮垂直线后轮垂直线地面线车架上平面线XOF（0.51.5）后轮中心线货车与客车的车架上平面线，一般设计成与地面线有一个小夹角F（0.51.5），即前低后高，以保证汽车在驱动行驶时车厢能趋于水平。画总布置草图常将车架上平面线置为水平线，而地面线为斜线；轿车不必如此，地面线皆为水平线！Z前轮中心线总布置基准线坐标系 F前轮垂直线后轮垂直线地车身与驾驶区布置 车身位置与汽车车身形式有关，并保证车身不与其他部分干涉； 车身内部与驾驶区布置主要考虑乘坐舒适性、安全性和人体特性要求 货车系指驾驶室内部（操纵机构、仪表板与驾驶员座椅）尺寸和布置；

6、轿车、客车包括车身内部及其乘客座椅尺寸和布置。车架上平面线车身与驾驶区布置 车身位置与汽车车身形式有关，并保证车身货车驾驶室内部布置货车驾驶室内部布置轿车车身内部布置轿车车身内部布置轿车车身内部布置示例轿车车身内部布置示例轿车车身内部布置轿车车身内部布置轿车车身内部布置轿车车身内部布置客车车身内部布置客车车身内部布置货车车箱布置 货车货箱布置影响汽车总体尺寸、轴荷分配、质心高度与货物装卸方便性、安全性等。Lr LhPL货箱底板平面 ( 50100mm )O后悬LrhP ( 11.4m ) L( 1222 L )平头车和自卸车货车车箱布置 货车货箱布置影响汽车总体尺寸、轴荷分配、质心动力总成（发

7、动机-离合器-变速器）布置Kcb发动机前端面发动机曲轴中心线E传动轴中心线1前轮中心车架上平面线注：发动机曲轴中心线一般设计成与车架上平面线向下有一个小夹角E（货车14；轿车34 ），即前高后低，以减小传动轴夹角1 发动机前置后轮驱动 动力总成（发动机-离合器-变速器）布置Kcb发动机前端面发动KZ总布置动力总成布置发动机前置后轮驱动Or0r0F地面线F（0.51.5）rrO1rrO2abLABX 发动机的上下位置影响质心高度、离地间隙和驾驶员视野； 发动机的前后位置影响前后轴荷分配、轿车前排座位的乘坐舒适性、传动轴长度和夹角、货车的面积利用率； 发动机的左右位置影响底盘系统的受力和发动机悬置

8、同时考虑车架上平面线KZ总布置动力总成布置发动机前置后轮驱动Or0r0F发动机的上下位置的布置 发动机的上下位置 影响离地间隙和驾驶员视野。货车通常将发动机布置在前轴上方，考虑到悬架缓冲块脱落以后，前轴的最大向上跳动量达70一1OOmm，这就要求发动机有足够高的位置，以防止前轴碰坏发动机油底壳。采取将有利于降低发动机位置的高度，并使发动机罩随之降低，这能改善长头车的驾驶员视野，同时有利于降低汽车质心高度的措施。除此之外，还要检查油底壳与横拉杆之间的间隙。发动机高度位置初定之后，用气缸体前端面与曲轴中心线交点K到地面高度尺寸来标明其高度位置。 风扇和散热器的高度随发动机高度位置而定，要求风扇中心

9、与散热器几何中心相重合，以使散热器在整个面积上接受风扇的吹风。护风罩用来增大送风量和减小散热器尺寸。为了保证空气的畅通，散热器中心与风扇之间应有不小于5Omm的间隙，无护风罩时可减小到3Omm。 空气滤清器高度影响发动机罩高度，其高度位于发动机进气歧管上，为此将空气滤清器做成扁乎状。发动机罩与发动机零件之间的间隙不得小于25mm，以防止关闭发动机里时受到损伤。发动机的上下位置的布置 发动机的上下位置 影响离地间隙和驾发动机前后位置的布置 发动机的前后位置 影响汽车的轴荷分配，轿车前排座位的乘坐舒适性，发动机前置后轮驱动汽车的传动轴长度和夹角，以及货车的面积利用率。 发动机常布置成向后倾斜减小传

10、动轴夹角，发动机前置后轮驱动汽车的发动机常布置成向后倾斜状，使曲轴中心线与水平线之间形成夹角，轿车多在之间。 发动机前置后轮驱动的轿车，前纵梁之间的距离，必须考虑吊装在发动机上的所有总成(如发电机、空调装置的压缩机等)以及从下面（包括修理和技术维护情况下从上面）将发动机安装到汽车上的可能性。 发动机的前后位置应与上下位置一起进行布置。发动机前后位置的布置 发动机的前后位置 影响汽车的轴荷分发动机左右位置的布置 发动机的左右位置 影响底盘系统的受力和发动机悬置，发动机曲轴中心线在一般情况下与汽车中心线一致。这对的统一有利。少数汽车，如4x4 汽车，考虑到前桥是驱动桥，为了使前驱动桥的主减速器总成

11、上跳时不与发动机发生运动干涉，将发动机和前桥主减速器向相反方向偏移。 发动机左右位置的布置 发动机的左右位置驱动桥传动轴布置发动机前置后轮驱动 主减速器主动轴线位置与车架上平面有一个夹角r()，即向上翘起，以减小传动轴夹角，并使万向节传动轴两端夹角相等。轿车常将传动轴布置成形方案（图2-21），可降低传动轴轴线的高度，有利于客厢地板和后排中间座椅的布置（减小地板凸包）； 驱动桥半轴中心位置与驱动轮中心重合； 差速器壳体中心线位置最好与汽车中心线重合，以使左、右半轴通用12rE车架上平面线驱动桥传动轴布置发动机前置后轮驱动 主减速器主动轴线转向装置布置 转向盘的位置保证驾驶员能舒适地进行转向操作

12、，应注意转向盘平面与水平面之间的夹角，并以取得转向盘前部盲区距离最小为佳，同时转向盘又不应当影响驾驶员观察仪表，还要照顾到转向盘周围(如风挡玻璃等)有足够的空隙。 转向器的位置转向器布置在前钢板弹簧跳动中心附近（前悬架采用钢板弹簧时），避免悬架运动与转向机构运动出现不协调现象，即前钢板弹簧前吊耳支架偏后一点的位置处。 转向器用万向节和转向传动轴将它们连接起来（因转向器固定在车架上，其轴线常与转向盘中心线不在一条直线上）。此时因万向节连接的轴不在一个平面内，在正面撞车时这又对防止转向盘后移伤及驾驶员有利。长头车一般用两个万向节，平头车不用或用一个万向节的居多。转向装置布置 转向盘的位置保证驾驶员

13、能舒适地进行转向操作转向装置布置 转向轴在水平面内与汽车中心线之间的夹角不得大于（转向盘与转向器之间通过一根刚性轴直接连接时），转向盘相对驾驶员在纵向平面内偏斜一个角度，这既导致操作不便，又会因转向传动轴在俯视图上向前斜插而影响踏板的布置和驾驶员腿部的操纵动作。 转向摇臂与纵拉杆和转向节臂与纵拉杆之间的夹角，在中间位置时应尽可能布置成接近直角，以保证有较高的传动效率。 转向装置布置 转向轴在水平面内与汽车中心线之间的夹角不得大于转向摇臂O1钢板弹簧跳动中心B 转向摇臂与纵拉杆铰接点点位置布置在转向节臂端点1随悬架运动的跳动中心2附近，即前钢板弹簧前吊耳支架偏后一点的位置处。以避免悬架运动与转向

14、机构运动出现不协调现象！ O转向节臂端点A1的跳动中心纵拉杆 转向前悬架（钢板弹簧）应考虑悬架运动与转向机构运动的协调问题。且满足转向轮偏转所需要的空间和主销后倾角的要求。转向前悬架装置布置非独立式悬架（钢板弹簧悬架）1转向节臂转向摇臂O1钢板弹簧跳动中心B 转向摇臂与纵拉杆铰接点点位前悬架装置布置示例CA1091前悬架 前悬架钢板弹簧布置在纵梁下面，且成前高后低状。满足转向轮偏转所需要的空间和主销后倾角的要求。钢板弹簧前端通过弹簧销和支架与车架连接，而后端用吊耳和支架与车架相连，有利于缓和来自路面的冲击。 减振器应尽可能布置成直立状，以充分利用其有效行程。空间不允许时才布置成斜置状。 前悬架

15、装置布置示例CA1091前悬架 前悬架钢板弹簧布置在前悬架装置布置示例EQ1090E前悬架前悬架装置布置示例EQ1090E前悬架后悬架装置布置示例某轿车非对称钢板弹簧后悬架 后悬架钢板弹簧布置在车架纵梁外侧与车轮之间。钢板弹簧前端通过弹簧销和支架与车架连接，而后端用吊耳和支架与车架相连。这样布置有利于缓和来自路面的冲击。应注意钢板弹簧上的形螺栓和固定弹簧的螺栓与车架之间应当有足够的间隙。 减振器应尽可能布置成直立状，以充分利用其有效行程。空间不允许时才布置成斜置状。 后悬架装置布置示例某轿车非对称钢板弹簧后悬架 后悬架钢板弹后悬架装置布置示例少片簧钢板弹簧后悬架后悬架装置布置示例少片簧钢板弹簧

16、后悬架后悬架装置布置示例某渐变刚度钢板弹簧后悬架后悬架装置布置示例某渐变刚度钢板弹簧后悬架制动系布置 制动踏板布置考虑人体特性要求，布置在更靠近驾驶员处，并且还要做到脚制动踏板和手制动操纵轻便。踩下制动踏板所需要的力，比踩下油门踏板要大得多，因此应检查杆件运动时有无干涉和死角，更不应当在车轮跳动时自行制动。 制动管路布置要注意安全可靠、整齐美观。在一条管路上，当两个固定点之间有相对运动时，要采用软管过渡。平行管之间的距离不小于5mm，或者完全柬在一起，交叉管之间的距离应不小于2Omm，同时注意不要将管子布置在车架纵梁内侧下其上，以免由于积水使管腐蚀。 制动系布置 制动踏板布置考虑人体特性要求，

17、布置在更靠近驾驶操纵踏板布置 离合器踏板、制动踏板和油门踏板，布置在地板凸包与车身内侧壁之间。在离合器踏板左侧，应当留出离合器不工作时可以放下左脚的空间，因此，轮罩最好不要凸出到客厢内。 油门踏板一般比制动踏板稍低，要求油门踏板与制动踏板之间留有大于一只完整鞋底宽度(6Omm)的距离。 油门踏板保证驾驶员应当用脚后跟支靠在地板上，因为汽车行驶时驾驶员要不停顿地踩油门踏板，所以要求踩下时轻便。变化操纵时仅仅是通过改变棵关节角度来达到。为了操纵方便，从驾驶员方向看，油门踏板布置成朝外转的样子。 考虑人体特性要求操纵踏板布置 离合器踏板、制动踏板和油门踏板，布置在地板凸包油箱、备胎、行李箱和蓄电池等

18、附件布置 油箱油箱应远离消声器、排气管和裸露的电器接头及开关，应布置在撞车时油箱不会受到损坏的位置，更不应当布置在发动机舱内。货车油箱一般布置在纵梁外侧，且和蓄电池分置两侧；轿车油箱常布置在行李箱内或靠近后排座椅的后部。 备胎应保证备胎拆装方便，并有利于汽车质心位置的降低。轿车备胎常布置在行李箱内（平置或立置于行李箱侧壁或后壁）；货车备胎一般布置在车架尾部或车架中部货箱底板的下部。 行李箱应保证有足够的有效容积（中级轿车0.40.7m3，高级轿车为0.70.9m3），应能整齐地安放手提箱（底部应平整）。客货两用轿车将后排座椅设计成可翻式，形成大容积的行李箱。 蓄电池蓄电池与起动机应位于同侧，并

19、且它们之司的距离越近越好，以缩短线路，同时还要考虑拆装方便性和良好的接近性。油箱、备胎、行李箱和蓄电池等附件布置 油箱油箱应远离消1.7.2 总体尺寸校核货车LFrhdHLFLrL1.7.2 总体尺寸校核货车LFrhdHLFLrL2.5.2 总体尺寸较核轿车2.5.2 总体尺寸较核轿车1.8 汽车总体运动校核 在进行总体设计时，需要对各相对运动的零部件进行运动校核（一般皆利用计算机分析软件），以确定它们的运动轨迹和运动空间，防止各部件之间产生运动干涉。运动校核一般包括以下各项： 、转向轮跳动和转向过程中与翼子板、转向杆系之间运动关系; 、传动轴随后轮跳动时的运动关系; 、转向杆系与悬架导向机构

20、（转向轮）运动协调所产生的转向干涉，可通过分别作转向节臂球头随悬架运动和随直拉杆运动的轨迹求出干涉量，一般控制干涉量在产生轻微不足转向的范围内;、后轮跳动时与翼子板间的相对关系;、制动时前轴的扭转所产生的转向干涉，防止产生制动跑偏; 、驾驶区各种操纵机构的运动轨迹，主要校核各种操纵动作是否会发生干涉或人体的动作是否在舒适的范围内;、可翻转的驾驶室翻转时，连接驾驶室和车架之间的杆件、软管和电线束等的运动轨迹校核;1.8 汽车总体运动校核 在进行总体设计时，需要对1.8.1 转向轮跳动校核 独立悬架转向轮轮罩、翼子板、纵拉杆、车架 非独立悬架1.8.1 转向轮跳动校核 独立悬架转向轮轮罩、翼子板、

21、纵1.8.2 传动轴跳动较核后轮跳动传动轴跳动AA1A2O2传动轴随后轮跳动时的运动关系121.8.2 传动轴跳动较核后轮跳动传动轴跳动AA1A2O2传传动轴随车轮跳动校核图AA2O1fd 动挠度fc-静挠度f-反跳O2A1传动轴上下极限位置及其最大摆角max传动轴夹角及其变化max,满载 ,空载 , 1 =2? 传动轴长度及其变化L=Lmax-Lminmax 校核：车轮跳动AO1+O1A2minAE,AE”传动轴A-A2EEE”钢板弹簧A1跳动中心传动轴A2跳动中心传动轴随车轮跳动校核图AA2O1fd 动挠度fc-静挠度BBA1转向摇臂转向节臂纵拉杆纵拉杆转向摇臂转向杆系结构1.8.3 转向杆系悬架导向机构运动协调校核BBA1转向摇臂转向节臂纵拉杆纵拉杆转向摇臂转向杆系结构1.O1钢板弹簧跳动中心转向摇臂B 转向