J004 整车布置设计规范

1、Q/XRFxxxx公司 Q/XRF-J004-2015Xxx整车布置设计规范编制: 日期: 校对: 日期: 审核: 日期: 批准: 日期: 2015-03-15发布 2015-03-15实施xxxx公司 发布目 录一 概述.2二 电动机和蓄电池的选择 .22.1 蓄电池的选择 .22.2 电动机的选择 .32.3 电动机的布置方案 .5三 整车布置的基准线.63.1 车架上的平面线63.2前车中心线.63.3汽车中心线 .63.4 地面线 .63.5前轮垂直线 6四 各部件布置.7 4.1传动系布置.7 4.2转向装置布置74.3悬挂系统的布置84.4制动系统的布置.9五 车身内部布置 .95

2、.1确定驾驶员座椅 .95.1视野校核-眼椭圆 .115.3操纵和踏板的布置 135.4 仪表板的布置 .145.5乘客区座椅的布置 15六 车载充电器、快慢充电口的位置.15一 概述汽车总布置设计是整车开发项目工作的基础，并贯穿整车开发始终。合理的总布置设计是保障整车设计质量的基础，总布置设计质量直接关系到整车设计的安全、舒适和性能，并能统筹设计方向，大大推进整车开发项目进度。二 电动机和蓄电池的选择纯电动汽车的组成如图2-1所示。纯电动汽车主要是由三个子系统组成：电力驱动系统、能源系统和辅助系统。电力驱动子系统包括电子控制器、功率转换器、电机、接卸传动装置。能源子雄包括能源及能量管理系统。

3、辅助系统包括助力转向单元、温控单元和辅助动力供给单元等。图中，双线表示机械连接，粗线表示电气连接，细线表示控制链接。每根线上的箭头表示电能或者控制信息的流向。图2-1纯电动汽车的基本结构2.1蓄电池的选择蓄电池作为电动汽车的能量源，要求其具有高的比能量和比功率，满足车辆动力性和续驶里程的需要，还应具有与车辆使用寿命相当的循环寿命、高效率、良好的性能价格比及免维护性。可用于电动汽车的蓄电池归类为铅酸电池、镍基电池、金属空气电池、钠电池和常温锂电池等。在众多电池中，三元锂电池由于它超长的使用寿命、安全性、大流快速充放电、耐高温、大容量、无记忆效应和绿色环保等优点，逐渐成为动力电池的佼佼者，表2-1

4、为三元锂电池。电源主电源单体蓄电池生产企业上海德朗能动力电池有限公司形式三元锂电池电芯型号NCM18650-220电压3.6V容量95AH电池箱型号CN-BN01-S连接方式88串48并额定电压316V总容量30kWh车载充电时间8h表2-1三元锂电池2.2电动机的选择纯电动汽车是利用电机将电能转化为机械能来实现驱动的。电机的种类多、用途广、功率覆盖面非常大。车辆行驶的路面工况比较复杂，所以作为纯电动汽车用的电机的功率必须要适应这种复杂的工况要求。其性能要求有：（1） 较大的启动转矩来保证纯电动汽车的良好的起步和加速性能；（2） 较宽的功率范围，保证纯电动汽车具有高速行驶能力，电机过载系数应达

5、到2-3倍；（3） 较大范围的调速功能，在低速是具有较大的转矩，在高速时具有较高的功率，能够根据驾驶员对加速踏板的控制，随机调整纯电动汽车的行驶速度和相应的驱动力；（4） 电机的外形尺寸要求尽可能小，质量尽可能轻；（5） 电机的可靠性好，耐温和耐潮性能强，能够在较恶劣的环境下长期工作，运行时噪音低，维修方便。驱动电机的性能直接决定着驱动系统性能。根据其使用环境与使用频率的不同，形式也不同。不同形式的电机其特点也不一样。目前电动车电机普遍采用永磁直流电机。所谓永磁电机，是指电机线圈采用永磁体激磁，不采用线圈激磁的方式。这样就省去了激磁线圈工作时消耗的电能，提高了电机机电转换效率，这对使用车载有限

6、能源的电动车来讲，可以降低行驶电流，延长续行里程。电动车电机按照电机的通电形式来分，可分为有刷电机和无刷电机两大类；按照电机总成的机械结构来分，一般分为“有齿”（电机转速高，需要经过齿轮减速）和“无齿”（电机扭矩输出不经过任何减速）两大类。 综上所述，此设计初步选用永磁电动机。由于永磁电动机在效率、功率密度和低速转矩方面的突出优点，使他非常适合应用于多电机独立驱动，所以使用永磁同步电动机。电机型式永磁同步电机冷却液冷连接方式Y连接型 号SJ2103P030-L1额定功率30Kw峰值功率60kW额定转速2700 r/min最高工作转速7000r/min电压320V (DC)峰值转矩213Nm重

7、量48kg外形尺寸310X291生产企业上海中科深江电动车辆有限公司电机控制器研制单位上海中科深江电动车辆有限公司型号SJ2104B3C1-L1额定输入电流102A额定输入电压320VDC冷却要求液冷重 量15kg外形尺寸L407W310H203mm 工作温度-20+60防护等级IP54表2-2 电机的各项参数2.3电动机的布置方案在电动汽车的布置方案中，一种是采用单个电动机驱动车轮，另一种是采用多个电动机一起单独驱动每个车轮。单个电动机的结构的优点是：由于只用一个电机，他能最大限度的减小相应的体积、质量及成本。多个电动机结构能减小单个电动机的电流和功率的额定值，并能均衡电动机的尺寸和质量。而

8、本次设计是使用单个电动机驱动车轮。 机械连接 电气连接驱动电机电池组图为驱动工况工作模式 三 整车布置的基准线 在初步确定汽车的载客量（装载量）、驱动形式、车身形式、发动机形式等以后，要深入做更具体的工作，包括绘制总布置草图，并校核初步选定的各部件结构和尺寸是否符合整车兄寸和参数的要求，以寻求合理的总布置方案。绘图前要确定画图的基准线（面）。确定整车的零线（三维坐标面的变线）、正负方及标注方式，均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。 3.1 车架上平面线 纵粱上翼面较长的一段平面或承载式车身中部地板或边粱的上缘面在侧（前）视图上的投影线称为车架上平面，它作为垂直方自尺寸的基

9、准线（面），z坐标线，向上为“+”、向下为“-”，该线标记为。有些客车的车架上平面在满载静止位置时，通常与地面倾斜0.51.5，使车架呈前低后高状，这样在汽车加速时，客厢可接近水平。为了画图方便，可将车架上平面线画成水平的，将地面画成斜的。 3.2 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，它作为纵向方自尺寸的基准线(面)，即z坐标线，向前为“-”，向后为“+”，该线标记为。 3.3 汽车中心线 汽车纵向垂直对称平面在俯视图和前视图上曲投影线称为汽车中心线，用它作为横自尺寸的基准线（面）。即y坐标线，向左为“+”、自右为“-”，该线标记为

10、。 3.4 地面线 地平面在侧视图和前视图上的投影线称为地面线，此线是标注汽车高度、接近角、离去角、离地间隙和踏板高度等尺寸的基准线。 3.5 前轮垂直线通过左、右前轮中心，并垂直于地面的平面，在侧视图和俯视图上的投影线称为前轮垂直线。此线用来作为标注汽车轴距和前悬的基准线。当车架与地面平行时，前轮垂直线与前轮中心线重合（如轿车）。四 各部件的布置4.1 传动系的布置 由于电动机、无极变速器装成一体，所以在电动机位置确定后，包括电动机、无极变速器在内的动力总成位置也随之而定。驱动桥的位置取决于驱动轮的位置，同时为了使左右半轴通用，差速器壳体中心线应与汽车中心线重合。为满足万向节传动轴两端夹角相

11、等，而且在满载静止时不大于4、最大不得大于7的要求，常将后桥主减速器的轴自上翘起。而在轿车布置中，在侧视图上常将传动轴布置成U形方案，见图2。这样做可降低传动轴轴线的离地高度，有利于减小客厢地板凸包高度和保证后排中间座椅座垫处有足够的厚度。在绘出传动轴最高轮廓线之后，根据凸包与中间传动轴之间的最小间隙般应在10-15mm来确定地板凸包线位置。对于高地板客车，传动轴布置比较自由，尽量减小各段传动轴夹角即可。图2 传动轴布置4.2转向装置的布置 （1）转向盘的位置转自盘位于驾驶员座椅前方，为保证驾驶员能舒适地进行转向操作，应注意转向盘平面与水平面之间的夹角，并以取得转目盘前部盲区距离最小为佳，同时

12、转向盘叉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）有足够的空间。 （2）转向器的位置前悬架采用钢板弹簧时，为了避免悬架运动与转向机构运动出现不协调现象，应该将转自器布置在前钢板弹簧跳动中心附近，即前钢板弹簧前支架偏后不多的位置处。 因转目器固定在车架上，其轴线常与转向盘中心线不在一条直线上，为此用万向节和转向传动轴将它们连接起来。此时因万向节连接的轴不在一个平面，在正面撞车时这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。 如果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

13、会因转向传动轴在俯视图上自前斜插而影响踏板的布置和驾驶员腿部的操纵动作。为此，要求转向轴在水平面内与汽车中心线之间的夹角不得大于5。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。图3 转向轮胎包络（3）转向盘的要求转向盘应操纵轻便，转动灵活、可靠，无卡滞现象，驾驶员应感觉有良好的路感，转向盘自由转动量不大于300；转向轮转向后能自动回正，使车辆具有稳定的直线行驶能力；车轮及横、直拉杆与其它部件无干涉、碰擦；动力转向可靠轻便（当动力转向失效时，转向系统应能准确实现转向和具有控制车辆的能力）；转向节及臂，转向横、直拉杆及球销应无裂纹和损伤

14、，并且球销不得松况。转向系基本性能的要求应符合GB 17675的规定。4.3悬挂系统的布置 客、货车的前、后悬架多采用纵置半椭圆形钢板弹簧。为了满足转向轮偏转所需要的空间，常将前钢板弹簧布置在纵梁下面。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。同时，为了满足主销后倾角的要求，客车的前钢板弹簧应布置成前高后低状。后钢板弹簧布置在车架与车轮之间，应注意钢板弹簧上的U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。4.4 制动系布置 踩下制动踏板所需要的力，比踩

15、下油门踏板要大得多，因此制动踏板应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。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。布置制动管路要注意安全可靠、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，或者完全束在起，交叉管之间的距离应不小于20mm，同时注意不要将管子布置在车架纵梁内侧下翼上，以免由于积水使其腐蚀。五 车身内部布置5.1确定驾驶员座椅驾驶员座椅与操纵机构的相对对化置关系称为驾驶员位置( driving position)。在进行车身总布置设计时，重要的一环就是确定驾驶员位置，确定坐在驾驶员座椅

16、的人与汽车操纵机构之问的位置关系，它是汽车人体程学的基础。在行使过程中油门踏板是经常需要踩的，驾驶员总是脚放在其上，油门踏板与地板的支点几乎总是与驾驶员脚后跟点相一致，人体程学上将此点作为人体的踵点(AHP)；人体身躯干与大腿活动的饺接点定义为胯点(HP)。踵点(AHP)和胯点(HP)是人机工程定义的基准点。H.P以及方向盘中心W，相对A.H.P在水平和垂直两个方向上的距离hex，he，WI，wiz，及体腿角、座椅靠背角、方向盘倾角等尺寸是相互关联的，它们之间按人体工程学上的某些关系紧密结合在一起。也就是说，驾驶位置是一个整体的有机整体，并不是象一个简单函数那样由几个独立因素简单决定的。所有参

17、数互相关联，确定了驾驶员的位置。设计方法：由人体工程学的理论可知，车身布置不能以适合中等身材的人体尺寸为依据。采用“平均人”的设计方法，既不能准确地确定车身的最大或最小尺寸边界，也不能确切地回答“某一车身布置是否适合大多数人的身材”的问题。新的设计观点，车身布置应适合不同身材的一群人80%或90%的大多数人。由数理统计可知，可引入“百分位”的概念，它表示对应于每一种身材尺寸都可以求得小于该尺寸的人数所占的百分数，如95%百分位身高是182cm，表示有95%的人的身高低于在182cm。 首先确定H.P与A.H.P在进行工作空间、操作位置的综合设计和分析时，不仅需要单一的某项人体尺寸，而是同时考虑

18、和应用多个相互关联的人体尺寸。人体尺寸进行分析整理简化为绕固定轴的简单几何学转动。并将人体体表轮廓尺寸按一定的比例换算成人体关节点的尺寸。从而设计制作出各个关节均可活动的二维人体模板。二维人体楼板是H点人体模型的平面表达，是一种理想的辅助设计工具。人体模板一般由躯干、上臂、前臂、手、大腿、小腿、脚（带鞋）等几个板块组成，通过模拟人体各关节的平面铰接相连，各板块均可绕铰接点转动，以便摆成各种姿势。在车身布置设计中通常需要用到第95、50、5百分位三种人体模板。分别代表大、中、小身材的人体。并且为适应车身总布置图的比例还要制成各种比例（如1：1、1：2、1：5等）。借助人体模板，使人车界面在初步设

19、计阶段就可以得到模拟，能够比较详细地观察分析人车的相对位置关系。以便尽早识别和排除错误的和不合理的设计位置。由GB，r15759-1995人体模板尺寸可查得并计算出人体模板各部尺寸（见附表）图4 二维人体模型表1 人体姿态舒适度夹角为了更合理的进行驾驶位置的设计布置，采用女子第5百分位、男子第95百分位的尺寸制作人体模板。 通过调整人体坐姿使人体模板处于舒适角范围，这样即可确定H.P和AH.P点。通过摆放人体模型（具体过程见附图），即可得出决定驾驶位置的参数及相关角度(95百分位)。 表2 人体姿态取值 在做客车总布置设计时，如果选用角度和方向可调的转向管柱和驾驶座椅，则可以获得更大充裕度的人

20、体布置空间。5.2视野校核-眼椭圆 眼椭圆Eyelids用来描述以正常驾驶姿势坐在座椅上时，驾驶员眼睛位置在车身坐标中的分布范围的统计表示法。由于身材、坐姿及驾驶习惯等方面的差异，汽车驾驶员的眼睛位置不可能是某个固定的点，而是分布在一定的范围内，因此必须用统计的方法来描述这个分布范围。在汽车的侧视图和俯视图上，驾驶员眼睛位置的分布均服从二维正态分布。 眼椭圆是驾驶员视线的出处，是汽车视野性分析、设计的基准。一切与视野性相关的布置设计均应以此为依据。 第X百分位眼椭圆表示：若在投影图中任意作一条该眼椭圆的切线，则有X%的驾驶员的眼睛位置分布在切线的含有眼椭圆的一侧，而有1-X%的驾驶员的眼睛位置

21、分布在切线的不舍有眼椭圆的另一侧。 眼椭圆在车身布置图上的画法1）眼椭圆样板的绘制建立眼椭圆自身坐标系，X-X轴向前为负，向后为正；Y-Y轴向右为负，向左为正，Z-Z轴向下为负，向上为正；根据H点的水平调节量Hx，查表3，确定眼椭圆中心在自身坐标系X，Y，Z中的位置数据X，Z，Y左眼，Y右眼，确定左右眼椭圆的中心位置；表3 眼椭圆坐标位置根据H点的水平调节量Hx，查附表4，确定眼椭圆的长短轴；表4 眼椭圆长短轴确定眼椭圆的方向角 至此，可以制作出眼椭圆样板。2) 眼椭圆样板在车身标准图上的定位在侧视图中的定位 在侧视图上作垂直工作线和水平工作线两线的交点即为靠背角为250时眼椭圆自身坐标原点。

22、 垂直工作线：过是后H点（即R点）所作的垂直线。 水平工作线：在最后H点（即R点）上方距R点635mm所作的水平线。 在侧视图中确定眼椭圆自身坐标原点的位置 根据座椅靠背角，在附表中查得眼椭圆自身坐标原点相对于垂直工作线和水平工作线的偏移量。即可确定眼椭圆自身坐标原点在侧视图中的位置。 在俯视图上确定眼椭圆自身坐标原点的位置 将左右眼椭圆中心连线的中点置于H点上，且保持x-x轴与汽车纵向中心线相平行。5.3操纵和踏板的布置 操纵杆件和踏板的位置是以座椅的位置为基准，布置原则是必须在驾驶员最大操作范围内，尽量在最佳操纵空间内。离台器踏板、制动踏板和油门踏板，布置在地板凸包与车身内例壁之间。在离台

23、器踏板左侧，应当留出离台器不工作时可放下左脚的空间，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B(60mm)的距离。对于需要一定踏板力的离台器踏板，制动踏板来说，仅确定与座椅的距离还不够，还必须考虑它们相对于座椅的高度差。因为踏板相对于座椅的高度差决定了脚掌踩在踏板力Pk的大小，一般来说Pk的大小随座椅高度的增加而增大，这是由于座椅高度增加使驾驶员的腿和踏板支杆几乎可成一直线，驾驶员背部得到有力的支承。为此，踏板相对于座椅表面的最佳位置是在两者高度差hp=100300mm范围内。因为汽车行驶时驾驶员要不停顿地踩油门踏板，所以要求

24、踩下时轻便。驾驶员应当用脚后跟支靠在地板上，变化操纵时仅是通过改变踝关节角度来达到。为了操纵方便，从驾驶员方自看，油门踏板布置成朝外转的样子。人体工程学驾驶因子：其中：图5 踏板布置5.4仪表板的布置 在仪表板的设计中，最大程度地满足人机工程学要求，从人的生理及心理需求出发，进行仪表板的布置、造型与结构等方面的设计，并保证驾驶员视觉与操的需要，保证驾驶员与乘员的安全。且仪表板的安全性、操纵性在设计中要特别考虑，因为在行车过程中，仪表板也是造成对驾驶员及乘客人身伤害的主要部件。若操纵性良好，可以提高操纵效能，提高安全性。仪表板的位置应在驾驶员良好的视野范围内，一般使其法线与驾驶员水平视线成30左右的夹角。仪表板面距驾