機動車設計運動校核

////1.2運動校核計算1.2.1風窗玻璃刮水器運動學校合根據(jù)國標《汽車風窗玻璃刮水器、洗滌器的性能要求及試驗方法》(GB15085-1994)對汽車設計后的風窗玻璃刮水器及洗滌器的實際情況進行校核。但由于尚未制造樣車，因此主要校合舒適，雨刷區(qū)域和視野。引用標準GB11556汽車風窗玻璃除霜系統(tǒng)的性能要求及其試驗方法，按這標準進行三維CAD建模和運動學仿真，以便確定正確的轉(zhuǎn)軸設計硬點.性能要求(2)性能要求a刮水器的刮刷面積應覆蓋A區(qū)域的98%以上，B區(qū)域的80%以b如果刮水器的絕大部分零配件在無實際樣品的情況下無法校核各個物理指標，可以模擬某刮水器,或略去該標準(GB15085-1994)對刮水器的各個物理指標(刮水器工作頻率、強度及極端溫度下工況等)的校核，略去對風窗玻璃洗滌系統(tǒng)的校核，只對刮刷面積進行校核。(3)風窗玻璃刮水器的刮刷面積校核

下面以一個例子說明，校合方法：a相關參數(shù)的簡要說明：指V11下邊A區(qū)域：A區(qū)域是下述從V點（即扌和V2點，V1點和V2點分別為眼橢圓的上界點，向前延伸的4指V11下邊（1） 通過V1和V2點且在X軸的左側與X軸成13°角的鉛垂平面。（2） 通過V1點，與X軸成3°仰角且與Y軸平行的平面。（3） 通過V2點，與X軸成1°俯角且與Y軸平行的平面。（4） 通過V1和V2向X軸的右側與X軸成20°角的鉛垂平面。B區(qū)域：B區(qū)域是指由下述4個平面所圍成的風窗外表面的面積，且距風窗玻璃透明部分面積邊緣向內(nèi)至少25mm，以較小面積為準。（1） 通過V1點，與X軸成7°仰角且與丫軸平行的平面（2） 通過V2點，與X軸成5°俯角且與丫軸平行的平面。（3） 通過V1和V2點且在X軸的左側與

X軸成17°角的鉛垂平面。(4)以汽車縱向中心平面為基準面，且與(3)所述平面對稱的區(qū)域。圖1.2.1A圖1.2.1A區(qū)域的確定簡圖XX圖1.1.2B區(qū)域的確定簡圖b結論對汽車風窗玻璃刮水器的刮片因玻璃弧度的變化。我們很可能將選用其它規(guī)格的刮片。通過對改進前后的AB區(qū)域比較發(fā)現(xiàn)，其面積的變化非常有限在更換刮片后，完全可以滿足GB15085-1994所規(guī)定的要求為止

1.2.2腳踏板布置與運動學校核$I—i——『出T篤EI為丄/咄為$I—i——『出T篤EI為丄/咄為卻— -&rn\-r_1 “4圖123腳踏板的布置與運動學校合如上附圖所示：按引用(GB/T17346-1998)內(nèi)GB/T13054

客車駕駛區(qū)的推薦標準中說明，緊挨踏板左右側向有礙于踏板操作的兩障礙物在參考平面P上投影之間的最小距離要大于80mm。轎車可以少—一些因此，為了使離合器踏板到新設計的輪包的最小距離符合標準，必需將離合器踏板在原來位置的基礎上再向內(nèi)移動。由于轉(zhuǎn)向管柱略向前傾，所以離合器踏板同轉(zhuǎn)向管柱是交錯的，沒有干涉問題的存在?？蛇m當向內(nèi)移一些，但要考慮駕駛舒適性.一般離合器踏板到側邊距離為40?80mm,小車小一些，到方向盤中心Y向距離為40?120mm,制動踏板離離合器踏板約為100?160mm,油門踏板離制動踏板水平距離為60?120mm,設計時可以參照同類車型尺寸.123F車方便性運動學校核123(GB/TF車實際情本校核以《客車駕駛區(qū)尺寸》13053-1991(GB/TF車實際情引用標準GB/T13054客車駕駛區(qū)尺寸術語

GB/T13057客車駕駛員座椅尺寸規(guī)格性能要求(3)性能要求部通道寬度Ai8部通道寬度Ai8大于650mm。b駕駛員門打開時，下部通道寬度Ai9大于250mm。對汽車初步設計后的上下車實際情況進行校核實例般認為駕駛員門的最大開度為75°，并在此情況下校核b般認為駕駛員門的最大開度為75°，并在此情況下校核b改進后駕駛員門打開時，上寬度Ai8=840mmO:部通道的實際"?t7 嚀'eTZZ7T——ns.4ZJtj

)1.?^-了i3 "7一?！辎鏙r：圖124c駕駛員門打開時，下部通道的實際寬度Ai9=258.7mm(5)結論a通過校核確認汽車的F車校核簡圖：(俯視圖)F車實際情況要符合GB/T13053-1991作出的相關規(guī)定。b如果轉(zhuǎn)向管柱的空間位置發(fā)生了較大變化，故在下面給出頂視圖的其它兩個方向的視圖，用以說明轉(zhuǎn)向管柱的空間位置。上/■///■f/二*圖125方向柱的布置側視圖n「卑亍」「1■ ■HK"VSU**~l-i—If;-tass圖126方向柱的布置俯視圖1.2.4人體坐姿校核說明：本校核以《客車駕駛區(qū)尺寸》(GB/T13053-1991)的相關規(guī)定為基礎，對駕駛員坐姿情況進行校核。引用標準GB/T13054客車駕駛區(qū)尺寸術語GB/T13057客車駕駛員座椅尺寸規(guī)格對人體坐姿實際情況進行校核當汽車設計造型已經(jīng)確定，并利用人體模型

眼橢圓進行駕駛員前后方視野的校核后，還需利

用此模型進行駕駛區(qū)域內(nèi)的尺寸校核。在建立人體模型時，使人體模型乘坐基準點（R點）與座椅H點重合，人體模型尺寸取人體第95百分位數(shù)據(jù)。我們在進行駕駛區(qū)尺寸校核時，應取駕駛員座椅位于正常駕駛時的最后位置。此時，該人體模型在駕駛區(qū)內(nèi)各相關參數(shù)如圖1.2.7所示為布置實例：由圖可知，各參數(shù)如下：駕駛員座墊至頂蓋高H11=1053.8（標準為》1000）;G點至制動器及離合器踏板中心距離 A11=830.1（標準為800?900）;G點至油門踏板中心距離 A12=892.6（標75°）;轉(zhuǎn)向盤下緣H13=234.5（標準為準為900?1000）;G點至前圍護板距離L11=937.3（標準為》1050）;G點至儀表板距離L12=713.9（標準為650?750）;轉(zhuǎn)向盤傾角75°）;轉(zhuǎn)向盤下緣H13=234.5（標準為最低點至座墊上表面距離180?240）;轉(zhuǎn)向盤外緣至儀表板最小距離A13=85（標準為》80）;轉(zhuǎn)向盤下緣最低點至離合器踏板中心距離A14=501.4（標準為》600）;G點至風窗下緣距離L14=1025.7（標準為>1060）;人體大小腿間夾角a=95°（標準為》87°）.圖128人體坐姿校核結論如上人體校核實例，駕駛員坐姿際情況，我們認為以上數(shù)據(jù)基本在國標規(guī)定范圍內(nèi)，即在人體坐姿滿足乘坐要求的情況下，各操縱控制件以及各踏板的布置均在該人體模型手臂覆蓋范圍內(nèi)及腳步覆蓋范圍內(nèi)，各儀表均在人體模型視野所及范圍內(nèi)。由此可知，本車總布置駕駛區(qū)內(nèi)尺寸基本滿足國標要求，即符合GB/T13053-1991作出的相關規(guī)定。

125軸荷重新分配計算與校核根據(jù)主要零部件質(zhì)量及坐標計算重心在水方向上距前軸的距離為a,在水平方向上距后軸的距離為b及重心高度h,1995年后，由于設計三維CAD軟件的大量應用可以更精確的確定整車質(zhì)量參數(shù).1.2.6轉(zhuǎn)彎半徑計算與比較。根據(jù)設計左右車輪的轉(zhuǎn)向角設計數(shù)據(jù)或初定的參數(shù)，如軸距為1840mm,轉(zhuǎn)彎時前外輪的最大轉(zhuǎn)向角為28°則汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑為：LSin(LSin(max)(121)RminRminRminRmin=3919.300(mm)Rmin=3919.300(mm)127轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計運動學校核(1)結構布置方案以便確定前懸架的結構為了總布置的需要，轉(zhuǎn)向梯形機構應合理的設計梯形機構。因此，按照整車總布置需要要校核轉(zhuǎn)向與懸架運動情況，形式，見下圖：以便確定前懸架的結構轉(zhuǎn)向器支架f 螺旋彈簧減振器副車架< /轉(zhuǎn)向器支架f 螺旋彈簧減振器副車架< /廠—拉力桿 』下擺臂圖129懸架及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計和校核(2)設計和校核內(nèi)容選用轉(zhuǎn)向節(jié)，轉(zhuǎn)向節(jié)臂長度應優(yōu)化，球銷孔的位置也作優(yōu)化，確保安裝后主銷下支點的位置正確，梯形底角符合轉(zhuǎn)向梯形理論。a優(yōu)化前減振器、螺旋彈簧，按汽車前軸載荷重新校核減振器的阻尼及螺旋彈簧的剛度，對減振器和螺旋彈簧進行匹配計算和優(yōu)化設計。b沿用或參考一些同類產(chǎn)品的下擺臂或重設計。I――前制動器制動力I――前制動器制動力 汽車總制動器制動力=F卩1: 后制動器制動力后車輪的法向反作用力Fb前、圖1.2.11副車架設計控制硬點c根據(jù)吸能縱梁在空間的布置、轉(zhuǎn)向器的位置和擺臂控制硬點的確定，副車架的結構也基本確定。見圖1210:通過上下跳動的定位參數(shù)的變化曲線比較 ,并要校核與轉(zhuǎn)向系的干涉，一般轉(zhuǎn)向干涉角為負前束-0.2~-1.1度.以此來設計和優(yōu)化轉(zhuǎn)向齒條斷開點位置和轉(zhuǎn)向橫拉桿在Z軸方向的布置.在三維軟件下優(yōu)化設計這一結構比較容易.128制動力匹配校核(1)、基本理論公式a制動器制動力前后分配系數(shù)3=F卩1/F卩FF

在分析前、后輪制動器制動力分配比例以前，首先了解地面作用于前、后車輪的法向反作用力h111'1Fz1」一1」Fz2L圖1.2.12制動力分配計算如圖1.2.12所示。Fz1=G(b+$hg)/L(1.2.2)Fz2=G(aehg)/L(1.2.3)式中??Fz1-地面對前輪的法向反作用力Fz2-地面對后輪的法向反作用力G——汽車重力（滿載總質(zhì)量與重力加速度乘積）a汽車質(zhì)心至前軸的距離b——汽車質(zhì)心至后軸的距離hg汽車質(zhì)心冋度$—附著系數(shù)L——軸距（a+b）

(2)、理想的前后制動器制動力分配曲線Fa1+F卩2一①G(1.2.4)F卩1①Fz1(1.2.5)F.2 ①Fz2(1.2.6)(3)同步附著系數(shù)①0①0=(L3—b)/hg(1.2.7)(4)前、后輪制動器制動力矩的確定首先選定同步附著系數(shù)e2maxoMi.(1.2.7)(4)前、后輪制動器制動力矩的確定首先選定同步附著系數(shù)e2maxoMi.Z0hga■ 0hg(1.2.8)應急制動和駐車制動所需的制動力矩a)、應急制動應急制動時，后輪一般將抱死滑移，故后橋制動力為：Ga/(L6hg)6(129)Fb2Ga/(L6hg)6(129)后橋所需的的制動力矩為：

ehg)eehg)erere 為車輪有效半徑如用后輪作為緊急制動器，則單個后輪制動器的應急制動力矩為FB2re=Ga/(L(1210)FB2re/2oFZ1 'hg/--八 z圖1.2.12坡道駐車制動b)、駐車制動由汽車在上坡路上停駐的受力情況，可以得出后橋的附著力為：Fb2=Ge(1.2.11)汽車在下坡路上停駐時的后橋附著力為：e(acosFb2=Ge(1.2.11)汽車在下坡路上停駐時的后橋附著力為：e(acosa/L—hgSina/L)FB2 =G(1.2.12)汽車停駐的極限上坡角a1,可根據(jù)后橋上的附著力與制動力相等的條件求得：Fb2=Ge(acosa/L+hgSina/L)=Gsina1

a1=arctan(1213)a1=arctan(1213)6a/(L-6hg)(1.2.14)同理可求得汽車可能停駐的極限下坡角：(1.2.15)a1=arctan6hg)一種汽車計算實例某汽車車型制動系計算基本參數(shù)：整車整備質(zhì)量：830Kg空載時前軸載荷：440Kg空載時后軸載荷：390Kg整車滿載質(zhì)量：1410Kg軸距：1840mm582.598Kg827.402Kg582.598Kg827.402Kga=1079.730mm(滿載時)b=760.270mm(滿載時),hg=820(空滿載時后軸載荷：質(zhì)心至前軸距離：質(zhì)心至后軸距離：質(zhì)心高度：hg=790(滿載時)載時)計算常數(shù)(子午線輪胎)F=3.05車輪自由直徑：d=556滾動半徑：re=FXd/2n=269.89

動力半徑：同步附著系數(shù):rd=1.04re=動力半徑：同步附著系數(shù):60=(L卩-b)/hg(取值0.7)hg)/L =hg)/L =1410X9.807XFz1=G(b+6(760.270+0.7X790)/1840=9869.417Fz2=G(a6hg)/LFz2=G(a6hg)/L(1079.730—0.7X790)/1840=3958.453b)、前后制動力矩的比值M卩1/M卩1=(b1410X9.807eoXhg)/ (a6oXhg)=(760.270+0.7X790)/(1079.730—0.7X790)=2.493b)/LC)、前后制動力的分配比由①0=(L卩一b)/hg反推算出：B=(hgb)/L=(790X0.7+760.270)/1840=0.714另一種汽車車型制動系計算基本參數(shù)：

整車整備質(zhì)量：870Kg空載時前軸載荷：606.018Kg（估算）空載時后軸載荷：843.982Kg（估算）460.993Kg989.007Kga=1671.080mm（滿載時）b=778.92mm（滿載時）460.993Kg989.007Kga=1671.080mm（滿載時）b=778.92mm（滿載時）質(zhì)心高度：hg=790（滿載時），hg=820（空載時）re=FXd/2n=269.89rd=re=FXd/2n=269.89rd=1.04re=280.686e0=（L卩-b）/hg（取值0.7）同步附著系數(shù)：hg）/L =hg）/L =1450X9.807XFz1=G（b+e（778.92+0.7X790）/2450=7730.654hg）/L=1450hg）/L=1450X9.807X（1671.080—0.7X790）/2450

=6489.496b)、前后制動力矩的比值：(J)0Xhg)eoXhg)/ (J)0Xhg)eoXhg)/ (a(778.92+0.7X790)//1671.0