整车总布置-课件

1、研发部总布置室李树成整车总布置研发部总布置室整车总布置引言总布置基本概念方案设计整车总布置引言引言引言引言1、公司主要产品全系列平台重型、准重型、中型、轻型引言1、公司主要产品全系列平台重型、准重型、中型、轻型2、研发部科室设置总布置室：整车总布置、车架、货箱、随车工具、牵引盘、挡泥板动力传动室：发动机附件、离合器、变速箱、传动轴、驱动桥行走室：转向、悬架、轮胎、制动电气电控室：电子、电器、AMT、电控标定车身室：白车身、内饰、外饰、车身外附、保险杠、空调其他科室：性能研究室、认证室、综合管理室、试制车间、实验室2、研发部科室设置各科室主要业务职能各科室主要业务职能 由于汽车是一种包罗了各种典

2、型机械元件、零部件、各种金属与非金属；材料及各种机械加工工艺的典型的机械产品，因此其设计理论显然要以机械设计理论为基础，并考虑到其结构特点、使用条件的复杂多变以及大批量生产等情况。它涉及许多基础理论、专业基础理论、专业知识及相关法律法规等：基础知识：高等数学、理论力学、材料力学、热力学、流体力学、空气动力学机械振动、机械制图、机械原理、电子与电气等专业知识：汽车理论、汽车构造、汽车设计、汽车动力学、空气动力学、汽车制造工艺等。实践知识：各大总成和系统的结构、工作原理、基本性能参数、常用材料性能，现生产的工艺等。了解相关的法规和标准： 机动车运行安全技术条件（简称“GB7258”）、 GB158

3、9道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值，汽车行业其他法律法规基础工具的掌握：Auto/CAD、PRO/E、CATIA、有限元分析（CAE）3、汽车设计需要的知识 由于汽车是一种包罗了各种典型机械元件、零部件、各种金二、总布置基本概念 二、总布置基本概念 1、总布置在汽车设计中的作用 总布置又称总体设计，是汽车设计工作中的重要一环，对汽车的设计质量、使用性能和市场竞争力有着决定性的影响。因为汽车性能的优劣不仅与相关总成及部件的工作性能有密切关系，而且很大程度上取决于有关总成及部件间的协调与参数匹配，取决于整车的总布置。 总布置贯穿与整车设计全过程，需要多部门、多系统的工程师参与。总布置工程师参与概念

4、设计，提出整车设想，完成技术方案设计，并完成总布置草图；在总布置草图基础上，完成总布置，形成整车三维数模（或总布置图）；车型设计工程师要指导并控制整车部件设计，使设计忠实与产品概念 总布置是一门综合性学科，要求知识面宽，同时要求车型设计工程师应有丰富的经验，要有深厚的总布置知识积累。总布置过程同时又是不断解决矛盾，对车型设计工程师解决实际问题能力不断考验的过程。1、总布置在汽车设计中的作用 总布置又称总体设计接收产品设计输入及评审技术方案设计及评审技术设计任务书及评审FEMA设计及评审工作图设计及评审样车试制样车试验组织协调沟通控制技术方案接收产品设计输入及评审组织协调技术方案2、汽车总布置工

5、作原则 汽车性能的优劣不仅取决于组成汽车的各部件的性能，而且在很大程度上取决于各部件的协调和配合，取决于总体布置；总体设计水平的高低对汽车的设计质量、使用性能和产品的生命力起决定性的影响。汽车是由多个要素（子系统及连接零件）组成的整体，每个要素对整体的行为有影响；组成汽车的各要素对整体行为的影响不是独立的；汽车的行为不是组成它的任何要素所能具有的。 车辆的总成配置直接影响着整车的性能，总布置即要完成车架这一基础安装件的设计，还要对所有安装于在车架上零部件进行规划。因此总布置设计应遵从工作原则：2、汽车总布置工作原则 汽车性能的优劣不仅取决于组成汽功能原则 卡车的第一功能是运货，其他功能次之市场

6、原则 了解市场需求，提供试销对路产品使用原则 站在用户和驾驶者的角度考虑设计问题法规原则 遵守有关标准、规范、法规、法律，不得侵犯他人专利轻量化原则 满足刚度、强度要求的前提下尽量降低自重低质心原则 尽量降低车辆重心三化原则 零件标准化、部件通用化、产品系列化整车原则 各零部件服从整车需求先进原则 继承优点，消除缺陷，采用已有且成熟可靠的先进技术与结构成本原则 追求性价比，尽量降低成本终极目标以最低的成本造“最好”的汽车功能原则 卡车的第一功能是运货，其他功能次之3、总布置要解决的两个基本问题 性能问题：总布置过程中不仅要解决安装，还要时刻关注安装变化对整车性能变化的影响，以下是通常要考虑的性

7、能问题：整备质量的控制轻量化产品需求加大与底盘承载能力的匹配动力性与油耗的关系通过性和整车重心的矛盾制动性能造型与整车散热性能 结构问题整车主要参数选择，整车结构布置各总成部件布置位置及形式产品形象：整体感、产品家族形象、系列化布置3、总布置要解决的两个基本问题 性能问题： 结构问题4、总布置工作的基本内容编制下发设计任务书，协调零部件设计确定几何参数、绘制总布置图总成配置、重量参数、性能参数设计完成车架部分工作图纸整车三维或二维布置，运动校核图整车的受力分析及计算各系统运动校核整车综合性能分析及目标实现评价拟定试验项目和指标，根据试验问题进行产品改进和完善； 编制技术文件：整车技术条件、润滑

8、技术条件、说明书、使用手册、改装手册等4、总布置工作的基本内容编制下发设计任务书，协调零部件设计三、方案设计三、方案设计 方案设计主要确定总成配置、重量参数、性能参数等方案设计主要确定总成配置、重量参数、性能参数等1、汽车主要尺寸参数的选择 1.1整车外廓尺寸的确定：总长、总宽、总高GB1589对卡车产品相关外形尺寸限值如下表：1、汽车主要尺寸参数的选择 1.1整车外廓尺寸的确定：总长、设计考虑要素：满足国家或区域法规、标准的限制，GB7258-2019车辆类型、用途、运营环境、载质量、道路条件等产品性能及使用需求牵引车载货车自卸车专用车辆考虑整车的协调性，装载后整车稳定性等要素设计考虑要素：

9、1.2轴距的选择：轴距是指前后车轮轮轴之间的距离，这个关系到车在行驶，特别是高速行驶时的稳定性，轴距对整车的承载能力及车架的设计强度有较大的影响。轴距的选择要考虑它对整车其他尺寸参数、质量参数和使用性能的影响。轴距短一些，汽车总长、质量、最小转弯半径和纵向通过半径就小一些。但轴距过短也会带来一系列问题，例如上装长度不足或后悬过长；汽车行驶时其纵向角振动过大；汽车加速、制动或上下坡时轴荷转移过大而导致其制动性和操纵稳定性变坏；万向节传动的夹角过大等。因此，在选择轴距时应综合考虑对有关方面的影响轴距影响整车总长、总重、货箱长度、轴荷分配、转向通过性、传动轴角度；在满足整车尺寸或货箱尺寸、轴荷分配、

10、主要性能、整车布置的前提下，轴距短一些为好。短轴距优点：整车长度小、整备质量小、转弯半径小，通过性好。短轴距缺点：过短易导致后悬过长，轴荷分配不合理，行驶过程中角震动过大，加速或制动时轴荷转移过大，影响制动性能，操纵稳定性变坏，传动轴夹角过大，易带来震动噪声隐患。1.2轴距的选择：轴距是指前后车轮轮轴之间的距离，这个关系载货车轴距计算：整车选型初期，轴距一般按以下方法确定： 轴距=货箱长度 + 驾驶室货箱间隙 + 驾驶室后壁至前轮中心距离 - 后悬 货箱长度可根据载货的规格、质量等特点选定，也可参照同型号竞争品牌产品； 驾驶室到货箱间隙，一般选择80-120左右，考虑驾驶室翻转及高位管安装，货

11、箱前板与高位管的间隙，一般应大于30。载货汽车轴距主要取决于常载货物的特征，即所需货箱的特点。市场上的载货汽车，在同一承载平台上，往往通过调整轴距及货箱的长度，形成差异化的系列化产品。初步选型后，最终还需经最小转弯半径、传动轴夹角、轴荷分配、乘坐舒适性等计算分析决定牵引车轴距计算考虑的因素：前置距、前后轴荷、前回转半径、后回转半径、整车零部件布置空间、列车总长度等载货车轴距计算：整车选型初期，轴距一般按以下方法确定：1.3载货汽车的前悬及后悬前悬： 前悬处要布置发动机、散热器、中冷器、膨胀水箱、风扇、板簧前支架、驾驶室的前支点、保险杠、转向器等，因此要有足够的布置空间。其长度与汽车的类型、驱动

12、型式、前桥的结构型式、发动机的布置型式和驾驶室的型式及布置密切相关。前悬不宜过长，以免使接近角过小而影响通过性。一般驾驶室定型后，整车前悬也即确定，系列车型的前悬一般不随车型变化而变化后悬：后悬长度主要与上装长度、轴距及轴荷分配有关。后悬也不宜过长，以免使汽车的离去角过小而引起拖尾失效，同时转弯也不灵活。同时应符合GB1589-2019道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值的要求。后悬=总长-前悬-轮距牵引车后悬在满足结构及性能要求条件下要尽可能小，减轻自重，确保后后回转半径满足挂车要求1.3载货汽车的前悬及后悬后悬：后悬长度主要与上装长度、轴距1.4前后轮距的选择：考虑要素：整车总宽度、驾驶室及货

13、箱宽度选型、整备质量、横向稳定性、机动性能、最小转弯半径。宽轮距优点：悬架角刚度越大，汽车的横向稳定性越好，车厢宽度越大，承载空间越大。宽轮距缺点：车身宽度及货箱宽度过大，不利于整车的轻量化，同时大幅降低整车性价比。 确定总原则：轮距必须与汽车的总宽相适应。前轮距主要决定于车架前部的宽度、前轮板簧中心距、板簧宽度、前轮转角、轮胎大小及拉杆与车架和转向轮之间的间隙。后轮距则取决于车轮外廓不能超过法规限值、后部车架宽度、板簧中心距、板簧宽度、轮胎大小、U型螺栓直径、板簧和轮胎之间的间隙等。前轮距B1 ：应能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前 轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间

14、有足够的运动间隙。 后轮距B2 ：应考虑两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间 应留有必要的间隙。1.4前后轮距的选择：宽轮距优点：悬架角刚度越大，汽车的横向1.5、接近角、离去角和最小离地间隙 接近角、离去角和最小离地间隙要视车辆用途、使用环境等因素而定，对于中重型卡车，一般来讲接近角不小于18，离去角不小于12，最小离地间隙不小于230mm。轻型全驱车受车轮直径等因素的影响，上述数值要小一些。1.5、接近角、离去角和最小离地间隙2、汽车质量参数的确定 2.1整车的载质量设计载质量考虑要素：在良好的硬质良好路面上行驶时装载货物的最大限额，通常以吨为单位计。因车辆使用路况不同，用户使用

15、要求差异等，载质量设计存在较大差异，一般对承载系的设计承载能力选取较高值。轮胎的极限承载能力是重点考虑因素，板簧设计承载不易无限制加大，理论控制板簧一般作为承载系最薄弱环节：限制超载、保证安全。2、汽车质量参数的确定 2.1整车的载质量设计载质量2.2整车的整备质量汽车加满燃料、润滑油、工作液及发动机冷却水和装备齐全后但未载人、装货时的质量。产品设计阶段，整备质量可参考结构相似的标杆车型对整车相关部件的质量参数进行测量并对设计车型的整备质量设定设计目标。承载能力一定的前提下，整备质量越低越好，有利于提高质量利用系数、降低制造成本，降低油耗。轻量化技术：利用分析手段优化零部件结构，采用轻型合金和

16、高分子材料等都是采取的常用措施，是载货汽车产品发展的一个趋势。计重收费政策的实施，可提高车辆的单位承载能力，降低运输成本。2.2整车的整备质量承载能力一定的前提下，整备质量越低越好，质量系数m的定义：指汽车装载质量与整车整备质量的比值。设计水平的一个重要指标，表示了单位汽车整备质量能承受的汽车装载质量，此系数越大，汽车的材料利用率、设计工艺水平越高，一致性保障能力越强。不同类型汽车的质量系数 2.3质量系数不同类型汽车的质量系数 2.3质量系数2.4汽车的总质量2.4汽车的总质量2.5整车的轴荷分配轴荷分配影响汽车的制动性能、操纵性能、通过性、稳定性等重要性能。方案设计阶段或总布置阶段，需根据

17、车辆的布置型式、载荷情况、使用环境等合理选定车辆在各种工况下的轴荷分配。轴荷确定原则： a轮胎磨损均匀的原则 b要充分考虑使用条件 泥泞路面行驶的车辆，如越野车、部分工地用自卸车，往往满载前轴荷：2627左右，后轴荷：7374左右（以减小前轮阻力，保证足够后轮驱动力）。 c轴荷因汽车型式不同而不同。 平头车前轴荷一般在30% 以上，长头车一般在28% 以下。 d轴荷还要考虑操纵稳定性要求 为保证汽车的不足转向特性，要求汽车的重心要位于中性转向点之前 e要注意使各轴荷符合法规轴荷限值，并不超出车桥的最大额定承载量。 。2.5整车的轴荷分配为了确定整车重量参数，板簧设计，以及校验驱动力、制动力等的

18、需要，首先要把轴荷分配做好，把簧载质量计算准确。具体步骤为：（1）选择相似车型为参考，按实称重量计算原簧载重量和重心，并按新车坐标系定出该重量重心的X坐标，将该重量分到新的前后轴上；（2）逐个确定增加（减少的重量为负）重量的大小和X坐标，将其分到新的前后轴上；（3）将各项前、后轴簧载重量累加，求得前、后轴簧载重量，求得整车簧载重量及其重心；（4）将前、后轴簧载重量分别与前、后桥非簧载重量相加，求得前、后轴荷，求得整车重量及其重心。对于6X2、6X4、8X4、8X2等多轴车的轴荷分配，可先等效成两轴车（按前两轴簧载质量的比例确定等效前轴X坐标，按后两轴簧载质量的比例确定等效后轴X坐标），求出等效

19、前、后轴的簧载，进而按比例求出各轴簧载和轴荷。为了确定整车重量参数，板簧设计，以及校验驱动力、制动力等的需汽车及挂车并装轴的最大允许轴荷的最大限值汽车及挂车单轴的最大允许轴荷的最大限值汽车及挂车并装轴的最大允许轴荷的最大限值汽车及挂车单轴的最大b一档最大动力因数D1max： 它标志着最大爬坡能力、克服困难路段能力和起步连续换档加速能力。主要根据汽车所要求的最大爬坡度和附着条件来选择（见上表），一般公路用车，D1max0.30.4，矿用自卸车，D1max0.30.46。3.1.动力性参数 a直接档最大动力因数D0max 它标志着加速能力和不换档克服坡道阻力能力，由汽车的类型、用途、道路条件以及对

20、加速、油耗的要求来决定。见下表： 3、汽车主要性能参数的选择 b一档最大动力因数D1max：3.1.动力性参数3、汽车主 d比功率和比扭矩 比功率：评价汽车动力性的综合指标。 比扭矩：反映汽车的牵引能力。 e、加速时间 常用原地起步换档加速到某一车速如80km/h的时间,或直接档从30km/h加速到80km/h的时间， 来反映该车的加速能力。c最高车速： 根据汽车用途、道路条件等来选择。 d比功率和比扭矩c最高车速：3.2经济性参数 一般用限定条件下的等速百公里油耗值来表示（在良好的水泥沥青路面上）3.3通过性参数(机动性) a通道圆与外摆值 汽车和汽车列车（不计具有作业功能的专用装置）必须能

21、在同一个车辆通道圆内通过，车辆通道圆的外径D1为25.00m，车辆通道圆的内径为10.60m。汽车和汽车列车由直线行驶过渡到上述圆周运动时，任何部分的车辆外摆值T不得大于0.80m。 b最小离地间隙，与路面情况有关 中重型车一般220300mm 自缷车对此要求较高 此外自缷车还要求油底、水箱、油箱、 空滤、消声器等到地面的间隙也要较大。 c接近角 d离去角 注意离去角应算后防钻保护杠。 e纵向通过半径 对军车可能要求较高。3.2经济性参数3.4操纵稳定性参数 a转向特性参数 为保证良好的操纵稳定性，汽车应具有一定程度的不足转向特性。通常以0.4g的向心加速度作定圆转向时，前后轴的侧偏角之差 作

22、为评价参数。 b. 车身侧倾角 当汽车以0.4g的向心加速度沿定圆周等速行驶时，车身侧倾角应抑制在3以内，最大不超过7 。 c. 制动点头角 当汽车以0.4g的减速度制动时，车身点头角不应大于超过1.5 d撒手稳定性3.5. 制动性参数 即制动距离，制动减速度和踏板力，应符合GB7258要求3.4操纵稳定性参数3.6汽车的舒适性参数主要控制参数：平顺性、空气调节性能（温度、湿度等）、车内噪声、乘坐环境（活动空间、车门及通道宽度、内部设施等）、驾驶员的操作性能。 舒适性汽车应为乘员提供舒适的乘坐环境和方便的操作条件。GB4970汽车平顺性随机输入行驶试验方法，GB/T 4971汽车平顺性名词术语

23、和定义 平顺性以车身的垂直方向加速度、自由振动频率、振幅以及人-车振动系统的响应特性来判断。前后悬架的偏频、静挠度、动挠度、车身振动加速度等参数是重要设计指标。前后悬架偏频n1，n2应尽可能使n2略高于n1，避免较大的纵向角振动和共振，高舒适度车辆的偏频一般取低。货车前后悬架的静挠度应使前者偏小，避免司机驾驶疲劳。货车满载时，前悬架偏频一般为1.52.1Hz，后悬架偏频一般为1.72.17Hz汽车的平顺性：指抵抗路面不平度所引起得冲击和振动的能力.汽车的行驶平顺性良好,有利于充分发挥汽车的动力性,并减轻驾驶员的疲劳.平顺性主要根据乘员主管感觉得舒适性来评价,对于载货汽车还包含保持货物完好的性能

24、.它是现代高速汽车的主要性能之一.3.6汽车的舒适性参数前后悬架偏频n1，n2应尽可能使n2略3.7整车动力性、经济性计算CA6DM2-42E4U2发动机+CA12TAX190M变速箱+12R22.5轮胎+ 主减速比3.363/3.7/4.111列车，总重：55000kg，计算风阻系数0.8，迎风面积8.1m2 ，计算滚动阻力系数0.005整车最高车速满足项目输入指标要求，其它指标基本满足期望值。通过计算对比，按匹配CA6DM2-42E4发动机计算，后桥主减速比4.111方案较好。3.7整车动力性、经济性计算CA6DM2-42E4U2发动机整车总布置-课件四、整车总布置四、整车总布置 汽车总布

25、置图应反映出各个零部件在整车上的主要位置，同时在做总布置图时应考虑如下几个问题：1总布置图的绘制 汽车总布置图应反映出各个零部件在整车上的主要位置，同总布置图是将车架纵梁水平放置，而将地面倾斜的办法绘制的，它是以车辆满载状态绘制的。整车坐标总布置图是将车架纵梁水平放置，而将地面倾斜的办法绘制的，它是发动机、离合器及变速箱总成的布置给出发动机坐标（发动机飞轮壳后端面与曲轴中心线交点坐标）的坐标值和曲轴中心线的倾角。发动机倾角可按轴距长短和驱动桥类型定成几种，在1-5内选择。发动机、离合器及变速箱总成的布置驱动桥与传动轴的布置为实现传动轴的等速传动，驱动桥的倾角与发动机倾角尽可能要一致。后桥高度的

26、确定，要综合考虑板簧静动绕度、桥壳与纵梁的间隙、上跳限位软垫、车轮上跳空间、货箱高度、车架倾角（一般在0.3-1）等因素。同一车型平台驱动桥一遍有2-4种的选装，为了保证整车状态、悬挂系统的一至，驱动桥与整车及悬挂的接口保持不变。传动轴布置主要考虑输出轴的转角、角速度、角加速度、传递的扭矩、转向节叉平面内的附加弯矩、当量夹角等因数夹角1夹角2夹角2夹角1中桥传动轴后桥传动轴驱动桥与传动轴的布置夹角1夹角2夹角2夹角1中桥传动轴后桥传前桥的布置前桥高度的确定，要综合考虑发动机油底壳、板簧总厚度、的布置板簧静动载绕度、上跳限位软垫、后桥高度等因素；同时要考虑动力转向系统。前轴一般选用成熟资源进行匹

27、配，同一车型平台的前轴布置位置一般不变。前桥的布置悬架的布置确定承载量、静绕度、动绕度、偏频、应力等性能参数，然后确定板簧伸直长度、各片长度、宽度、叶片厚度、片数、弧高、卷耳半径等几何参数偏频的选择：满载时前悬架一般取1.51.7，后悬架取2.02.2悬架的布置装置件的布置油箱、燃油滤清器、电瓶模块、储气筒模块、空气滤清器、消声器、工具箱、备胎等都要安装在前轮后挡泥板与后轮前挡泥板之间或后桥车轮后挡泥板之后进气帽空滤油箱后轮挡泥板尾灯变速箱后桥前桥消声器储气筒模块尿素箱模块平衡悬架车架中桥发动机传动轴粗滤驾驶室装置件的布置进气帽空滤油箱后轮挡泥板尾灯变速箱后桥前桥消声器整车总布置-课件整车总布置-课件运动件的运动校核1）验证前、后轮跳动空间（上下、左右、斜跳