汽車總體設計

1、第一章 汽車總體設計,第一章 汽車的總體設計,§1 汽車總體設計的任務及開發(fā)程序 §2 汽車形式的選擇§3 汽車主要尺寸和參數的選擇§4 汽車發(fā)動機選擇§5 汽車總布置草圖及各部件布置§6 運動校核,,,,§1-1 汽車總體設計的任務及開發(fā)程序,一、汽車總體設計的任務 1．正確選擇性能指標、重量和尺寸參數，提出整車總體

2、 設計方案。 2．對各部件進行合理布置，并進行運動校核。 3 . 對汽車性能進行精確控制和計算，保證主要性能指　　　　標的實現(xiàn)?！　。? 協(xié)調各種矛盾。,,,,二、汽車開發(fā)程序 1．設計任務書編制階段 a、調查分析：社會調查 使用調查

3、 生產調查 b、市場預測及形體設計 市場預測 分析市場容量的大小，最經濟的生產綱 領、生 產方式，用戶對產品的要求以及

4、 有關法規(guī)的規(guī)定。 形體設計 美術效果圖和制作油泥模型,,,,,,,汽車外形美術效果圖,,,,,C、總體設計方案 分析 提供多幅總體方案圖 方案論證

5、 總布置草圖 對比 d、編寫設計任務書 內容： 1）可行性分析。 2）產品型號及其主要使用功能，技術規(guī)格和性能參數; 3）整車布置方案

6、的描述及各主要總成的結構、特性參 數。標準 化、通用化、系列化水平; 4）國內、外同類汽車技術性能分析和對比; 5）本車擬用的新技術、新材料和新工藝。,,,,,,,,2．技術設計階段 汽車各部件的設計全面展開，總體設計師 的工作： a、協(xié)調總成與整車和總成與總成之間

7、出現(xiàn)的各種矛盾； b、將各總成設計結果反映到整車校對圖上進行校對， 進行“圖面裝配”； c、運動校核 ； d、性能的精確計算； f、編制包括整車明細表和技術條件在內的整車技術文件 。,,,,,3．試制、試驗、改進、定型階段 試制目的 ： a、暴露設計中的問題，以便在投產前解決；

8、 b、秤重。（零部件質量、軸荷、總質量） 試驗目的 ： 檢測樣車的性能是否滿足設計要求。 試驗分： 整車基本性能試驗 5萬公里的可靠性試驗 典型地區(qū)的使用試驗和根據使用條件在特殊地區(qū)的 適應性試驗

9、注：,,,試驗應根據國家制定的有關標準逐項進行。不同車型有不同的試驗標準。試制、試驗完成后應對結果進行分析，并針對暴露出來的技術問題進行改進設計，再進行第二輪試制和試驗，直至產品定型。,,,,,4．生產準備階段 主要工作：進行生產準備和小批量試生產，并讓試生產車進 一 步經受 用戶的考驗。,5．生產銷售階段 主要工作： a

10、、 對產品正式批量生產； b、對產品進行銷售和售后服務工作； c、售后服務工作中征求用戶意見，反映給有關部 門，以利改進 和不斷提高產品質量、擴大市 場。,,,,,§1-2 汽車形式的選擇,一、軸數

11、 1、影響選取軸數的因素： 汽車的總質量 道路法規(guī)對軸載質量的限制 輪胎的負荷能力 2、我國公路標準規(guī)定 ： 單軸最大允許軸載質量為10t； （四級公路及

12、橋梁） 雙連軸最大允許軸載質量為18t（每軸9t）。 總質量小于19t的公路運輸車輛 ：雙軸汽車 總質量在19～26t的公路運輸車 ：三軸形式,,,,,,二、驅動形式 4×2 轎車和總質量小的公路用車輛

13、 4×4 越野汽車 6×2 總質量在19～26t的公路用汽車 汽車驅動形式： 6×4 6×6 越野汽車

14、 8×4 26～32t的公路用汽車 8×8 越野汽車,,,,,,,,3、不在公路上行駛的汽車 ，軸荷不受道路橋梁標準的 限制,如礦用自卸車等多數 采用兩軸形式。,,,,三、布置形式 定義:指發(fā)動機、驅動橋和車身（或駕駛室）的相互關系和布置特點 。 1．轎車的布置形式,發(fā)

15、動機前置前驅動 分： 發(fā)動機前置后驅動 發(fā)動機后置后驅動,,,,,,（1）發(fā)動機前置前驅動 a、有明顯的不足轉向性能； b、越過障礙的能力高； c、動力總成結構緊湊；特點： d、有利于提高乘坐舒

16、適性；（車內地板凸包高度可以降低） e、有利于提高汽車的機動性；（軸距可以縮短 ） f、有利于發(fā)動機散熱 ，操縱機構簡單； g、行李箱空間大； h、變形 容易。,,,,,結構與制造工藝均復雜；（采用等速萬向節(jié) ） 前輪工作條件惡劣，輪胎壽命短；（前橋負荷較后

17、軸重） 主要缺點： 汽車爬坡能力降低； 發(fā)生正面碰撞事故，發(fā)動機及其附件損失較大，維修費用 高。 應用：Audi100、Santana2000、CA7220、Bulck、Passat、 富康、英格爾（南汽）、夏利等轎車，均采用發(fā)動機前置

18、 前輪驅動的布置形式。,,,,,（2）發(fā)動機前置后驅動 a、軸荷分配合理 ； b、有利于減少制造成本；（不需要采用等速萬向節(jié) ） c、操縱機構簡單； 特點： d、采暖機構簡單，且管路短供暖效率高 ； e、發(fā)動機冷卻條件好；

19、 f、爬坡能力強； g、行李箱空間大； h、變形容易。,,,,,a、地板上有凸起的通道，影響了乘坐舒適性； b、汽車正面與其它物體發(fā)動碰撞易導致發(fā)動機進入客 主要缺點： 廂，會使前排乘員受到嚴重傷害； c

20、、汽車的總長較長，整車整備質量增大，影響汽車的 燃油經 濟性和動力性。 應用： 中高級和高級轎車（客廂較長，乘坐空間寬敞， 行駛平穩(wěn) ）,,,,,（3）發(fā)動機后置后驅動 a、結構緊湊； （發(fā)動機、離合器、變速器和主減速器布置

21、 成一體） b、改善了駕駛員視野； （汽車前部高度有條件降低 ） c、整車整備質量??； 特點： d、客廂內地板比較平整 ； e、乘客座椅能夠布置在舒適區(qū)內； f、爬坡能力強； g、汽車軸距短，機動性能好。,,,,,a、后橋負荷重，使

22、汽車具有過多轉向的傾向； b、前輪附著力小，高速行駛時轉向不穩(wěn)定，影響操縱主要缺點： 穩(wěn)定性； c、行李箱在前部，行李箱空間不夠大； d、操縱機構復雜； f、變形困難。 應用： 較少,,2

23、．貨車布置形式 長頭式 按駕駛室與發(fā)動機相對位置的不同可分 短頭式

24、 平頭式 偏置式,,,,,（1）長頭式 a、發(fā)動機位于駕駛室前部 ； 特點 b、發(fā)動機及其附件的接近性好 ；

25、 c、有利于發(fā)動機散熱 ，操縱機構布置簡單。 a、汽車面積利用率低； 缺點 b、視野差 ； c、機動性差。 應用：使用條件差的貨車、越野車,,,,,,（2）短頭式

26、 a、發(fā)動機有少部分位于駕駛室內 ； 特點 b、汽車面積利用率及視野有所改善； c、有利于發(fā)動機散熱 ，操縱機構布置簡單； a、汽車面積利用率低； 缺點 b、視野差 ；

27、 c、機動性差； d、駕駛室內部相對擁擠。 應用：中重型貨車、越野車,,,,,,（3）平頭式 a、駕駛室位于發(fā)動機之上 ； 特點 b、汽車面積利用率高、視野好；

28、 c、最小轉彎半徑?。?a、前軸負荷大，因而汽車通過性能變壞 ； 缺點 b、駕駛室有翻轉機構和鎖住機構，機構復雜； c、進、出駕駛室不如長頭式貨車方便 ； d、駕駛室內受熱及振動均比較大； f、正面碰

29、撞時， 特別是微型、 輕型平頭貨 車，使駕駛 員和前排乘 員受到嚴重 傷害的可能

30、 性增加。 應用：各種級別的貨車,,,,,,（4）偏置式 a、駕駛室位于發(fā)動機之旁 ； 特點 b、具有具有平頭式貨車的一些優(yōu)點； （軸距短、視野好）

31、 c、還具有長頭式貨車的一些優(yōu)點； （駕駛室通風條件好、 維修發(fā)動機方便） 應用：主要用于重型礦用自卸車,,,,,3．大客車的布置形式 發(fā)動機前置后橋驅動 根據發(fā)

32、動機的位置不同可分 發(fā)動機后置后橋驅動 發(fā)動機中置后橋驅動,,（1）發(fā)動機前置后橋驅動 a、動力總成操縱機構結構簡單； 特點 b、散熱器位于汽車前部，冷卻效果好；

33、 c、冬季在散熱器罩前部蒙以保護棉被，能改善發(fā) 動機的保溫條件； d、發(fā)動機出現(xiàn)故障時駕駛員容易發(fā)現(xiàn) 。,,,,,a、布置座椅時會受到發(fā)動機的限制； b、地板平面離地面較高 ； 缺點 c、

34、傳動軸長度長； d、發(fā)動機的聲、氣味和熱量易于傳入車廂內；隔絕 發(fā)動機振動困難，影響乘坐舒適性； f、采用前開門布置會使前懸加長，同時可能使前軸超載。,,發(fā)動機前置后驅動的大客車，常在貨車底盤基礎上改裝而成。,,,,（2）發(fā)動機后置后橋驅動

35、 a、能較好地隔絕發(fā)動機的噪聲、氣味、熱量； 特點 b、檢修發(fā)動機方便；軸荷分配合理； c、能改善車廂后部的乘坐舒適性； d、當發(fā)動機橫置時，車廂面積利用較好，并有布置

36、 座椅受發(fā)動機影響較少； f、行李箱大（旅游客車）、地板高度低 （城市客車） g、傳動軸長度短。,,,,,a、發(fā)動機的冷卻條件不好，必須采用冷卻效果強的散熱器； 缺點 b、動力總成操縱機構復雜； c

37、、駕駛員不容易發(fā)現(xiàn)發(fā)動機故障。,,發(fā)動機后置后橋驅動,發(fā)動機后置后橋驅動大客車優(yōu)點明顯。目前，這種布置形式的大客車得到廣泛應用。,,,,（3）發(fā)動機中置后橋驅動 a、軸荷分配合理； 特點 b、傳動軸的長度短； c、車廂內面積利用最好，并且座椅布置不會受

38、 發(fā)動機的限制； d、乘客車門能布置在前軸之前等。,,應用于旅游大客車,,,,a、發(fā)動機必須用水平對置式的，且布置在地板下部， 給檢修發(fā)動機帶來困難； b、駕駛員不容易發(fā)現(xiàn)發(fā)動機故障； 缺點

39、 c、發(fā)動機在熱帶的冷卻條件和寒帶的保溫條件均 不好； d、發(fā)動機的噪聲、氣味、熱量和振動均能傳入車廂； f、動力總成操縱機構復雜； e、受發(fā)動機影響，地板平面距地面較高；,,,,,§

40、1-3 汽車主要參數的選擇,一、 汽車主要尺寸的確定 外廓尺寸 軸距 汽車的主要尺寸 ： 輪距

41、 前懸、后懸 貨車車頭長度和車箱尺寸等,,,,,1．外廓尺寸 貨車、越野車、整體式客車≤13.7m

42、 外廓尺寸長 單鉸接式客車≤18m 汽車外廓尺寸限界規(guī)定 半掛汽車列車≤16.5m （GB1589-2004） 全掛汽車列車≤20m 汽車寬 ≤2.5m（不包括后視鏡 ）

43、 汽車高 ≤4m （空載、頂窗關閉狀態(tài)下 ）注：不在公路上行駛的汽車，其外廓尺寸不受上述規(guī)定限制。,,,,,,2．軸距L 整備質量 影響 汽車總長 車廂長度不足或后懸過長 L

44、 汽車總長 L 汽車制動性和操縱穩(wěn)定性變壞 傳動軸長度 對平順性不利 縱向通過半徑 萬向節(jié)傳動軸的夾角增大 軸荷分配

45、 確定原則：轎車的級別越高，裝載量或載客量多的貨車或 客車軸距取得長。對機動性要求高的汽車軸距宜取短些。 推薦范圍：0.4～0.6m為宜,,,,,,,,,,,,,,,,,各類汽車的軸距和輪距,,,,3．前輪距B1和后輪距B2 汽車總寬 影響 總質量

46、 最小轉彎直徑 側傾剛度 確定總原則：受汽車總寬不得超過2.5m限制，輪距不宜過大。 前輪距B1 ：應能布置下發(fā)動機、車架、前懸架和前輪，并保證前 輪有足 夠的轉向空間，同時轉向桿系與車架、車輪之

47、 間有足夠的運動間隙。 后輪距B2 ：應考慮兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及它 們之間 應留有必要的間隙。,,,,,4．前懸LF和后懸LR 1）整車協(xié)調性 2）軸荷

48、分配的要求 3）安裝要求 4）通過性要求 5）撞車安全性 前懸LF ：長頭貨車一般在1100～1300mm范圍內。 后懸LR ：輕型、中型貨車一般在1200～2200mm之間；

49、 特長貨箱汽車的后懸可達2600mm，但不得超過軸距 的55%； 客車后懸長度不得超過軸距的65%，絕對值不大于 3500mm。,,確定原則：,,,,5．貨車車頭長度 定義：指從汽車的前保險杠到駕駛室后圍的距離。

50、 汽車外觀效果 影響 駕駛室居住性 發(fā)動機的接近性等 范圍：長頭型貨車車頭長度尺寸一般在2500～3000mm之間； 平頭型貨車一般在

51、1400～1500mm之間。,,,,,二、汽車質量參數的確定 1．整車整備質量m0 定義：指車上帶有全部裝備（包括隨車工具、備胎等）， 加滿燃料、水，但沒有裝貨和載人時的整車質量。 影響： 汽車的成本 使用經濟性 減少m0 的措施主要

52、有：采用強度足夠的輕質材料，新設計 的車型應使其結構更合理。,,,,,估算：a、貨車采用質量系數法； b、轎車和客車的整備質量也可按每人所占整車整備質量 的統(tǒng)計平均值估計。 a、質量系數ηm的定義：指汽車裝載質量與

53、整車整備質量的比值。 質量系數反映了汽車的設計水平和工藝水平。,,,,,,不同類型汽車的質量系數,,,,b、轎車和客車人均整備質量,,,,2．汽車的載客量和裝載質量 （1）汽車的載客量 定義： a、 轎車的載客量用座位數表示。 微型和普通級轎車為2～4

54、座；中級以上轎車為4～7座。 b、城市大客車的載客量，由等于座位數的乘客和站立乘客 兩部分構成。 站立乘客按每平方米8～10人計算。 c、長途大客車和專供游覽觀光用的大客車，其載客量

55、等于座位數。 （2）汽車的裝載質量me 定義：指在硬質良好路面上行駛時所允許的額定裝載量。注：越野汽車的裝載量是指越野行駛時或在土路上行駛時的額定裝載量。,,,,,貨車裝載質量確定：首先應與行業(yè)產品規(guī)劃的系列符合，其次 要考慮到汽車的用途和使用條件。

56、 a、貨流大、運距長或礦用自卸車應采用大 噸位貨車； b、貨源變化頻繁、運距短的市內運輸車采用 中、小噸位的貨車比較經濟。,,3．軸荷分配 定義：指汽車在空載或滿載靜

57、止狀態(tài)下，各車軸對支承平面的垂 直載荷，也可以用占空載或滿載總質量的百分比來表示。,確定原則,,,,a、輪胎磨損均勻和壽命相近 ； b、保證足夠的附著能力；（驅動橋應有足夠大的載荷） c、轉向輕便； d、軸荷轉移盡量?。?

58、 f、良好的操縱穩(wěn)定性 ；（不足轉向特性） g、通過性 要求。,,確定原則,各類汽車的軸荷分配,,,,隨著道路條件的改善，汽車特別是中、高級轎車的最高車速 有逐漸提高的趨勢。轎車的最高車速大于貨車、客車的最高車速。級別高的轎車的最高車速要大于級別低些轎車的最高車速。微型、輕型貨車最高車速大于中型、重型貨車的最高車速，重 型貨車

59、最高車速較低。,,（1）最高車速vamax,1．動力性參數,考慮,,汽車的用途公路條件及安全設施發(fā)動機功率,三、汽車性能參數的確定,,,,,（2）加速時間t,,對于vamax >100km/h的汽車，常用 加速到100km/h所需的時間來評價,定義：,汽車在平直的良好路面上，從原地起步開始以最大的加速強度加速到一定車速所用去的時間稱為加速時間。,評價,對于vamax低于100km/h的汽車，可 用0～60km/h

60、的加速時間來評價。,,,,,（3）上坡能力,,貨車能克服30%坡度；,定義：,用汽車滿載時在良好路面上的最大坡度阻力系數imax來表示 。,越野汽車能克服60%坡度。,要求：,轎車、貨車、越野汽車的使用條件不同，對它們的上坡能 力要求也不一樣。,,,,（4）汽車比功率和比轉矩,定義,比功率：汽車所裝發(fā)動機的標定最大功率與汽車最大總質 量之比。,比轉矩：汽車所裝發(fā)動機的最大轉矩與汽車總質量之比。,,,,

61、可以綜合反映汽車的動力性,,能反映汽車的牽引能力,轎車的比功率大于貨車和客車；貨車的比功率隨總質量的增加而減小。我國GB7258-2004《機動車運行安全技術條件》規(guī)定：農用運 輸車與運輸用拖拉機的比功率不小于4.0Kw/t，其它機動車不小 于4.8Kw/t?？蛙嚨谋裙β室娊煌ú啃袠I(yè)標準JT/T325-1997 。,,要求,,表1-9 汽車動力性參數范圍,汽車動力性參數范圍,,,,2．燃油經濟性參數,評價指標：,汽

62、車在水平的水泥或瀝青路面上，以經濟車速或多工況滿載行駛百公里的燃油消耗量（L/100km）,注: 貨車有時用單位質量的百公里油耗量來評價,轎車,貨車,,,,3．機動性參數,評價指標：,最小轉彎直徑Dmin,定義: 轉向盤轉至極限位置時，汽車前外轉向輪輪轍中心在支承平面上的軌跡圓的直徑,影響因素,,轉向輪最大轉角汽車軸距輪距等,,機動車的最小轉彎直徑不得大于24m。當轉彎直徑為24m時，前轉向軸和末軸的內輪差（以兩內輪軌跡中心計）

63、不得大于3.5m。,要求GB7258-2004《機動車運行安全技術條件》,,,各類汽車的最小轉彎直徑Dmin,,,,4．通過性的幾何參數,評價指標,最小離地間隙hmin接近角γ離去角β縱向通過半徑ρ等,,,汽車通過性的幾何參數,,,,,,,,,5．操縱穩(wěn)定性參數,設計指標（與總體設計有關）,轉向特性參數要求：ay=0.4g 時， （α1-α2） =1°～3°為宜 車身側傾角Φ要求

64、：ay=0.4g 時， Φ≤3°較好， Φmax ≤ 7°。 制動前俯角 要求：ay=0.4g 時， 車身的前俯角不大于1.5°,,,,,,,,,,,,6．制動性參數,,,,,,汽車制動性定義：汽車在制動時，能在盡可能短的距離內停車且保持 方向穩(wěn)定，下長坡時能維持較低的安全車速并有在

65、 一定坡道上長期駐車的能力。,制動效能評價：,制動距離St平均制動減速度j,,有關（GB7258-2004）《機動車運行安全條件》中規(guī)定的路試檢驗行車制動和應急制動性能要求見下表。,路試驗檢驗行車制動和應急制動性能要求,,,,§1-4 發(fā)動機的選擇,一、發(fā)動機形式的選擇,,當前汽車上使用的發(fā)動機仍然是以往復式內燃機為主,a、往復式內燃機：(按油類分 ),汽油機柴油機,特點：

66、平穩(wěn)、噪聲小、轉速高、體積 小、易啟動、轉矩適應性好等。缺點： 排污大、功率小、ge大,特點：功率大、排污小、ge小、壽命長、 成本低等。缺點： 工作粗暴、噪聲大、ne小、體積 大、啟動困難,,,,,,應用：,,汽油機主要用于輕型車和轎車柴油機主要用于貨車、大型客車上。隨著發(fā)動機技術的進步， 輕型車和轎車用柴油機有日益增多的趨勢。,b、按汽缸排列型式,,直列式 ：結

67、構簡單、寬度窄、布置方便。但 當發(fā) 動機缸數多時，在汽車上布置 困 難，且高度尺寸大。適 用于6缸 以下 的發(fā)動機,水平式：平衡好，高度低。在少量大客車上 得到應用 。,v 型式：曲軸剛度高度，尺寸小，發(fā)動機系列 多。但用于平頭車時，發(fā)動機寬布置 較為困

68、 難，造價高。主要用于中、高 轎車以及重型貨車上。,,,,c:按冷卻形式,,風冷： 結構簡單、維修方便、適應性好。 冷卻不均勻、噪聲大、耗功大。 主要用于摩托車,水冷： 冷卻均勻可靠、散熱好、噪聲??； 能提供車內供暖、較好適應發(fā)動機增壓 后散 熱的需要。