汽车设计教学课件

1、汽车设计,第一章 汽车总体设计,1.1 概述 1.2 汽车车身形式的选择 1.3 汽车主要参数的选择 1.4 发动机的选型 1.5 汽车的总体布置 1.6 运动校核,1.1概述,1.1.1 汽车新产品开发流程：市场调研及决策阶段、总体设计阶段、试制试验阶段和生产阶段。 1.1.2 汽车总体设计：从产品创意开始，到构思草图、出模型和试制出概念样车等一系列活动的全过程。概念设计阶段要完成造型设计、选择基本尺寸和主要总成结构、绘制总体方案图、画总布置草图调查分析市场容量、确定生产纲领和生产方式、确定整车指标，最后编写设计任务书。,1.2 汽车车身形式的选择,1.2.1 汽车的分类：国标将汽车分为乘用

2、车和商用车。乘用车指在设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和或临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位；商用车指在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车，商用车又有客车、半挂牵引车、货车之分。,1.2.2 乘用车的布置形式： （1）发动机前置前轮驱动（FF）采用前轮驱动使前轴轴荷加大，增加了行驶的方向稳定性，特别是在弯道加速时，可以减小汽车侧滑；动力总成结构紧凑，车内地板凸包高度降低，提高乘坐舒适性；散热条件好；行李箱空间足够大；易改装为客货两用或救护车；供暖机构简单、效率高；操纵机构简单；整备质量轻。前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；爬坡能力降低；后轮易抱死并引起汽车侧滑；

3、发动机横置时总布置困难，接近性差；碰撞时发动机损失大，维修费用高。,（2）发动机前置后轮驱动（FR）轴荷分配合理，利于提高轮胎的寿命；操纵机构简单；供暖机构简单、效率高；散热条件好；上坡时驱动轮附着力增大使爬坡能力增强；行李箱空间足够大；变速器与主减速器分开使拆装、维修容易；发动机的接近性良好。地板上有通道，后排座椅中部座垫减薄，影响乘坐舒适性；正面碰撞时易使发动机进入客舱，严重伤害前排乘员；总长、轴距均较长，整车装备质量增大，同时影响到燃油经济性和动力性。,（3）发动机后置后轮驱动（RR）动力总成结构紧凑；汽车前部高度有条件降低，改善驾驶员视野；地板凸包只需容纳操纵机构杆件和加强地板高度即可

4、，改善了后排座椅中间乘员出入的条件；整车装备质量小；乘客座椅能够布置在舒适区内；上坡时驱动轮附着力增大使爬坡能力增强；后桥负荷重使汽车具有过多转向倾向，操纵性变坏；前轮附着力小，高速时转向不稳定，影响操纵稳定性；行李箱体积不够大；操纵机构复杂；驾驶员不易发现发动机故障；散热条件差，发动机噪声易传给乘员，追尾时发动机对后排乘员构成危险；不易改装为客货两用或救护车。因存在上述缺点，目前极少采用发动机后置后轮驱动方案。,1.3 汽车主要参数的选择,1.3.1汽车外廓尺寸限界规定如下：货车、整体式客车总长不超过12m，单铰接式客车不超过18m，半挂汽车列车不超过16.5m，全挂汽车列车不超过20m；不

5、包括后视镜，汽车宽不超过2.5m，空载、顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；后视镜等单侧外伸量不超过最大宽度处250mm；顶窗、换气装置开启时不得超出车高300mm。,1.3.2汽车质量参数的确定： （1）整车装备质量：车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满燃料、水，但没有装货和载人时的整车质量。 （2）装载质量：在硬质良好路面上行驶时所允许的额定载质量。 （3）整车整备质量利用系数：汽车装载质量与整车装备质量的比值 （4）轴荷分配：汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载的百分比来表示。,1.3.3汽车的动力性参数 （1）最高车速：在水平良好的路面上

6、汽车能达到的最高行驶车速。 （2）加速时间：在平直的良好路面上，从原地起步开始以最大加速度加速到一定车速所用时间。 （3）上坡能力：用满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数来表示。 （4）比功率：汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比 （5）比转矩：汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比,1.3.4燃油经济性参数：汽车的燃油经济性用汽车在水平的水泥或沥青路面上，以经济车速或多工况满载行驶一百公里的燃油消耗量来评价。 1.3.5最小转弯直径：转向盘转至极限位置时汽车前外转向轮轮辙中心在支承平面上的轨迹圆的直径。 1.3.6通过性几何参数有：最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过半径等,

7、1.3.7操纵稳定性参数： （1）转向特性参数：汽车以0.4g的向心加速度沿定圆转向时，前后轮侧偏角之差应在13为宜。 （2）车身侧倾角：汽车以0.4g的向心加速度沿定圆等速行驶时，车身侧倾角应在3以内，不超过7。 （3）制动前俯角：汽车以0.4g的减速度制动时车身的前俯角不大于1.5。 1.3.8 制动性参数：常用制动距离、平均制动减速度和行车制动的踏板力及应急制动时的操纵力来评价制动效能。 1.3.9舒适性：包括平顺性、空气调节性能、车内噪声、乘坐环境及驾驶员的操作性能。,1.4 发动机的选型,1.4.1发动机主要性能指标的确定： （1）发动机最大功率 （2）发动机最大转矩 （3）发动机适

8、应系数 1.4.2发动机的悬置： （1）传统橡胶悬置：结构简单，制造成本低，但动刚度和阻尼损失角的特性曲线基本上不随激励频率变化。 （2）液压悬置：其动刚度和阻尼角有很强的变频特性。,1.5 汽车的总体布置,1.5.1整车布置的基准线（面）的确定 汽车基准线（面）的确定，应在汽车满载状态下进行，并且绘图时应将汽车前部绘在左侧。 （1）车架上平面线：车架纵梁较长的一段平面或承载式车身中部地板或边梁的上缘面在侧（前）视图上的投影线，定义为车架上平面线。它作为标注垂直尺寸的基准线（面），即z坐标,（2）前轮中心线：通过左、右前轮中心，并垂直于车架平面线的平面，在侧视图和俯视图上的投影线称为前轮中心线

9、。它作为标注纵向尺寸的基准线（面），即x坐标线。 （3）汽车中心线：汽车纵向垂直对称平面在俯视图和前视图上的投影线，称为汽车中心线。它作为标注横向尺寸的基准线（面），即y坐标线。 （4）地面线：地平面在侧视图和前视图上的投影线，称为地面线。它是标注汽车高度、接近角、离去角、离地间隙和货台高度等尺寸的基准线。,（5）前轮垂直线：通过左、右前轮中心，并垂直于地面的平面，在侧视图和前视图上的投影线，称为前轮垂直线。它是用来作为标注汽车轴距和前悬的基准线。 1.5.2各部件的布置 （1）发动机的布置（主要确定发动机上下前后左右的位置） （2）油箱的布置：根据汽车最大续驶里程（一般为200km600km

10、）来确定油箱的容积。 （3）车身内部布置 （4）传动系的布置 （5）悬架的布置,1.6 运动校核,运动检查包括两方面内容：从整车角度出发进行运动学正确性的检查；对有相对运动的部件或零件进行运动干涉检查。,第二章 离合器设计,2.1离合器的主要功用 2.2离合器的结构方案分析 2.3离合器主要参数的选择 2.4扭转减振器 2.5离合器操纵机构的形式,2.1离合器的主要功用： 切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；换挡时将发动机与其传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所受到的最大转矩，以防止传

11、动系各零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。,2.2离合器的结构方案分析 2.2.1从动盘数的选择: （1）单片离合器：结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，使用时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证接合平顺。 （2）双片离合器：与单片离合器相比，传递转矩的能力较大；接合更为平顺、柔和；传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力较小；中间压盘通风散热性差，易引起摩擦片过热，加快磨损甚至烧坏；分离行程较大，不易分离彻底；轴向尺寸较大，结构复杂；从动部分转动惯量较大。 （3）多片离合器：多为湿式，接合更平顺、柔和，摩擦表面温度较低，磨损较小，使用

12、寿命长；但分离行程大，分离不彻底，轴向尺寸和从动部分转动惯量大。,2.2.2压紧弹簧的选择：周置弹簧离合器、中央弹簧离合器、斜置弹簧离合器和膜片弹簧离合器。 2.3离合器主要参数的选择 （1）后备系数：离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。 （2）单位压力p0：决定摩擦表面的耐磨性。 （3）摩擦片外径D：离合器的基本尺寸参数，它对离合器的结构尺寸，质量大小和使用寿命的长短有很大的影响。,（4）摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙t。摩擦片的摩擦因数f取决于摩擦片的材料及其工作温度、单位压力和滑磨速度等因素，其材料主要有石棉基材料、粉末冶金材

13、料和金属陶瓷材料等。摩擦面数Z为离合器从动盘数的两倍。离合器间隙t是指离合器处于正常接合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全接合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙t一般为34mm。,2.4扭转减振器 2.4.1扭转减振器具有如下功能： （1）降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率。 （2）增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭振。 （3）控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振及噪声。 （4）缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷，改善离合器的接合平顺性。,2.4.2扭转减振器的主要参数： （1）极限转矩：减振器在消除了限位销与从动盘毂缺口之