第1章-汽車總體設(shè)計

第一節(jié)概述第二節(jié)汽車形式的選擇第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇第四節(jié)發(fā)動機的選擇第五節(jié)車身形式第六節(jié)輪胎的選擇第七節(jié)汽車的總體布置第八節(jié)運動校核第一節(jié)概述一、總體設(shè)計應(yīng)滿足的要求用戶對設(shè)計的要求：1.性能符合使用要求2.符合各項法規(guī)的要求：交通法、環(huán)境保護法3.價格低廉、質(zhì)量可靠4.車身滿足動力性要求5.美觀大方，滿足藝術(shù)性要求第一節(jié)概述一、總體設(shè)計應(yīng)滿足的要求設(shè)計應(yīng)滿足的要求：1、汽車外廓尺寸應(yīng)符合GB1589–1989《汽車外廓尺寸限界》的要求2、軸荷分配要合理，并應(yīng)符合有關(guān)道路法規(guī)的限定要求3、汽車各項性能，要求達到設(shè)計任務(wù)書的給定指標4、進行有關(guān)運動學(xué)方面的校核，保證汽車有正確的運動和避免運動干涉。5、拆裝與維修方便第一節(jié)概述一、總體設(shè)計應(yīng)滿足的要求設(shè)計任務(wù)書的要求：1、車型用途2、主要技術(shù)—經(jīng)濟要求3、生產(chǎn)綱領(lǐng)4、生產(chǎn)方式5、對國民經(jīng)濟的意義四好標準：好用、好看、好造、好修類型工藝性繼承性成本、售價第一節(jié)概述二、汽車開發(fā)程序國家汽車發(fā)展型譜或上級機關(guān)指令工廠產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃概念設(shè)計設(shè)計任務(wù)書制定改進設(shè)計小批量生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計鑒定定型批量生產(chǎn)與銷售技術(shù)設(shè)計階段設(shè)計任務(wù)書編制階段試驗、試制、改進、定型階段生產(chǎn)銷售階段生產(chǎn)準備階段第一節(jié)概述二、汽車開發(fā)程序1、設(shè)計任務(wù)書編制階段（1）主要工作：市場預(yù)測使用調(diào)查產(chǎn)品水平分析形體設(shè)計第一節(jié)概述二、汽車開發(fā)程序1、設(shè)計任務(wù)書編制階段（2）設(shè)計原則包括：主要技術(shù)經(jīng)濟要求；確定各種使用性能中那些必保，那些次之；在使用、經(jīng)濟、設(shè)計制造等方面出現(xiàn)矛盾時，應(yīng)滿足那些方面；有哪些變形要求第一節(jié)概述二、汽車開發(fā)程序1、設(shè)計任務(wù)書編制階段（3）整車布置方案應(yīng)包括的內(nèi)容：初步確定尺寸、性能、質(zhì)量參數(shù)確定汽車布置型式如平頭、長頭、兩廂、三廂等各總成的型式第一節(jié)概述二、汽車開發(fā)程序1、設(shè)計任務(wù)書編制階段（4）選型和編寫任務(wù)書選型畫總布置草圖進行車身總布置和造型第一節(jié)概述二、汽車開發(fā)程序1、設(shè)計任務(wù)書編制階段（4）選型和編寫任務(wù)書任務(wù)書的內(nèi)容：可行性分析產(chǎn)品型號和主要使用功能、技術(shù)規(guī)格和性能參數(shù)整車布置方案的描述及各主要總成的結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)。第一節(jié)概述二、汽車開發(fā)程序1、設(shè)計任務(wù)書編制階段（4）選型和編寫任務(wù)書任務(wù)書的內(nèi)容：國內(nèi)外同類車型技術(shù)性能的對比分析本車擬用的新工藝、新技術(shù)、新材料；系列化、標準化和通用化的水平年產(chǎn)量及生產(chǎn)方式、設(shè)備條件、預(yù)算制造成本維修保養(yǎng)的方便性、續(xù)駛里程第一節(jié)概述二、汽車開發(fā)程序2、技術(shù)設(shè)計階段繪制尺寸控制圖進行總布置計算對各部件提出具體設(shè)計要求編制整車明細表和技術(shù)條件在內(nèi)的整車技術(shù)文件第一節(jié)概述二、汽車開發(fā)程序3、試制、試驗、改進和定型階段4、生產(chǎn)準備階段：生產(chǎn)準備和小批量試生產(chǎn)5、生產(chǎn)銷售階段第二節(jié)汽車形式的選擇一、汽車軸數(shù)公路汽車允許負荷：單后軸：四級公路10t雙后軸：四級公路18t雙軸汽車前后軸總負荷：≤19t三軸汽車前后軸總負荷：19~26t轎車總質(zhì)量較小，均采用兩軸形式。不在公路上行駛的汽車，軸荷不受道路橋梁限制，如礦用自卸車等多數(shù)采用兩軸形式。第二節(jié)汽車形式的選擇二、驅(qū)動形式m×n：m—車輪總數(shù)，n—驅(qū)動輪數(shù)常用汽車驅(qū)動形式描述：4×2、4×46×2、6×4、6×68×4、8×8第二節(jié)汽車形式的選擇三、汽車布置型式的選擇1.轎車的布置形式基本布置方案前置前驅(qū)（典型方案）前置后驅(qū)后置后驅(qū)前置全驅(qū)第二節(jié)汽車形式的選擇三、汽車布置型式的選擇1.轎車的布置形式

比較項目前置前驅(qū)前置后驅(qū)后置后驅(qū)動力總成緊湊不緊湊緊湊拆裝傳動系困難容易困難等速萬向節(jié)需要不需要不需要輪胎壽命前胎短較長較長撞車安全性不好不好好整備質(zhì)量輕重輕軸荷分配前輕后重適中后重爬坡能力低較好強操縱穩(wěn)定性不足轉(zhuǎn)向大

操縱機構(gòu)簡單簡單復(fù)雜第二節(jié)汽車形式的選擇三、汽車布置型式的選擇1.轎車的布置形式

比較項目前置前驅(qū)前置后驅(qū)后置后驅(qū)操縱機構(gòu)簡單簡單復(fù)雜除霜和采暖機構(gòu)簡單簡單復(fù)雜冷卻條件好好不好室內(nèi)地板較平坦不平較平軸距發(fā)動機在軸距外，軸距短軸距長發(fā)動機在軸距外，軸距短機動性好差好行李廂尺寸大大不夠大第二節(jié)汽車形式的選擇三、汽車布置型式的選擇1.轎車的布置形式1.中高級以下的汽車，使用前置前驅(qū)為主；2.高級以上的汽車以前置后驅(qū)為主；3.后置后驅(qū)用的較少4.橫置發(fā)動機可以縮短汽車的長度或長度不變增加乘客廂有效長度，在很短軸距內(nèi)將后排座椅布置在軸距內(nèi)第二節(jié)汽車形式的選擇三、汽車布置型式的選擇2.貨車的布置形式

型式項目F.RM.RR.R前置后驅(qū)中置后驅(qū)后置后驅(qū)可裝用發(fā)動機的型式直列、V、臥式臥式臥式維修發(fā)動機是否方便方便不方便較差發(fā)動機的通用性好差差操縱機構(gòu)簡單復(fù)雜復(fù)雜駕駛室內(nèi)部布置平頭時內(nèi)部布置困難地板平坦、易布置地板平坦、易布置第二節(jié)汽車形式的選擇三、汽車布置型式的選擇2.貨車的布置形式

型式項目F.RM.RR.R前置后驅(qū)中置后驅(qū)后置后驅(qū)駕駛員座位的高低較高、質(zhì)心高較低較低駕駛室內(nèi)噪聲與振動有較輕較輕軸荷分配前軸重合理后橋重對行駛路面的要求低高高貨廂地板高度低高高汽車總長長頭時長短短應(yīng)用多少少第二節(jié)汽車形式的選擇三、汽車布置型式的選擇2.貨車的布置形式

型式項目

長頭式短頭式平頭式發(fā)動機的維修方便不方便不方便駕駛員受熱受熱小受熱小受熱振動受振受振振動較大室內(nèi)空間較大較擠擠室內(nèi)高度較高不高高操縱機構(gòu)簡單簡單稍復(fù)雜第二節(jié)汽車形式的選擇三、汽車布置型式的選擇2.貨車的布置形式

型式項目

長頭式短頭式平頭式軸荷分配與平頭比前軸輕前軸負荷較輕前軸負荷較重總長與軸距長較短短機動性差較好好面積利用率低較低好轉(zhuǎn)彎半徑大稍小小視野差較差好第二節(jié)汽車形式的選擇三、汽車布置型式的選擇3.大客車的布置形式

型式項目

前置后驅(qū)F.R中置后驅(qū)M.R后置后驅(qū)R.R熱帶發(fā)動機冷卻條件好較差不好寒帶發(fā)動機保溫條件好較好好駕駛員是否易發(fā)現(xiàn)發(fā)動機故障易聽不到聽不到發(fā)動機是否易染塵積土不易易較不易維修發(fā)動機的條件好困難好車廂內(nèi)噪聲與振動大居中小車廂內(nèi)氣味與熱量有較少基本沒有第二節(jié)汽車形式的選擇三、汽車布置型式的選擇3.大客車的布置形式

型式項目

前置后驅(qū)F.R中置后驅(qū)M.R后置后驅(qū)R.R操縱機構(gòu)簡單復(fù)雜復(fù)雜軸荷分配前重較好較好車廂利用面積差最好好能否實現(xiàn)單人管理不能能能傳動軸長度長短短地板高度高高低座椅布置是否受發(fā)動機限制受受基本不受與貨車通用件多不多不多第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇一、汽車主要尺寸的確定1.外廓尺寸(GB1589-89)總長：貨車：≤12m 牽引架半掛：≤16.5m大客：≤12m 汽車列車：≤20m鉸接式大客車：≤18m轎車：總長La=L(軸距)+LF(前懸)+LR(后懸)La=L/CF.F. C=0.62~0.66F.R. C=0.52~0.62第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇一、汽車主要尺寸的確定1.外廓尺寸(GB1589-89)總寬：≤2.5m(不含后視鏡)后視鏡不超出最寬處250mm對于轎車：寬度由乘員必須寬度和車門厚度決定，還要布置下發(fā)動機、車架、懸架、轉(zhuǎn)向系和車輪近似Ba=(La/3)+(195±60)mm后座三人Ba≥1410mm第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇一、汽車主要尺寸的確定1.外廓尺寸(GB1589-89)總高：≤4m 頂窗開啟時不超出300mm轎車： 總高Ha=hm(軸間底部離地高度)+hp(地板及下部高度)+hB(室內(nèi)高度)+ht(車頂造型高度)第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇一、汽車主要尺寸的確定2.軸距L對最小轉(zhuǎn)彎半徑，縱向工作空間，整備質(zhì)量，傳動軸長度，軸荷分配，汽車總長有影響軸距過短時車廂長度不足或后懸過長：上坡或制動時軸荷轉(zhuǎn)移過大使制動性和操縱穩(wěn)定性變壞；縱向角振動增大平順性下降；傳動軸夾角增大。第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇一、汽車主要尺寸的確定2.軸距L貨車裝載量大的車軸距應(yīng)長運送輕包貨物的車軸距應(yīng)長機動性要求高的車軸距應(yīng)短轎車：高級車軸距長（見P10表1－5）第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇一、汽車主要尺寸的確定2.軸距L三軸貨車后兩軸距為1.1~1.25D(D為輪胎直徑)軸距類型：標準軸距加長軸距短軸距第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇一、汽車主要尺寸的確定3.前/后輪距B1/B2對總寬、總質(zhì)量、最小轉(zhuǎn)彎直徑、車廂寬、穩(wěn)定性有影響影響輪距B1選擇的因素：車架前部寬度總寬法規(guī)前懸寬度轉(zhuǎn)向拉桿與車架車輪間隙前輪最大轉(zhuǎn)角、輪胎寬度第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇一、汽車主要尺寸的確定3.前/后輪距B1/B2影響輪距B2選擇的因素：車架后架的寬度，后懸寬度（板簧多在車架外）、彈簧與車架車輪間隙、輪胎寬度轎車：（1）B＝3／4（總寬）＋100（±80）mm（2）B/L＝0.5～0.54

微型車：B/L＝0.55～0.64第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇一、汽車主要尺寸的確定3.前懸和后懸LF和LR

后懸 前懸大客車：≤％65軸距L 絕對值≤3.5m貨車： 1.2~2.2m 個別可達2.6m第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇一、汽車主要尺寸的確定5.貨車車頭長度和車廂尺寸車頭長度影響因素：長頭或平頭外觀效果駕駛室空間發(fā)動機接近性車廂尺寸：邊板高度：450～650mm車廂內(nèi)寬盡量寬、車廂內(nèi)長盡量短第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇二、汽車質(zhì)量參數(shù)的確定1.整車整備質(zhì)量m0定義：指車上帶有隨車工具，加滿油、水和備胎，沒有裝貨，不載人時的整車質(zhì)量方法：積累、分析、對比估算：質(zhì)量系數(shù)ηm0＝me/m0轎車估算：整備質(zhì)量／人（表1－6）第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇二、汽車質(zhì)量參數(shù)的確定2.汽車載客量和裝載質(zhì)量（1）載客量的確定：轎車：微型、普通輕型級：2、3、4座中級：4、5座高級：5、7座大客：長途、旅行車：載客量＝座位數(shù)市內(nèi)：座位數(shù)＋站乘數(shù)（8～10人/m2）第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇二、汽車質(zhì)量參數(shù)的確定2.汽車載客量和裝載質(zhì)量（2）裝載質(zhì)量的確定（me)定義：一般對貨車而言，系指在硬質(zhì)良好路面上行駛所允許的額定裝載量，在壞路面行駛減少15～25％裝載量；對越野車系指在土路上的額定裝載量影響因素：（a）用途、使用條件（b）與型譜（系列）有關(guān)、應(yīng)符合國家規(guī)定第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇二、汽車質(zhì)量參數(shù)的確定3.汽車總質(zhì)量ma的確定定義：指裝備齊全、按規(guī)定裝滿客貨的整車質(zhì)量貨車：ma=m0+me+mp

乘客質(zhì)量（65kg/人）客車：ma=m0+me+ml

行李第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇二、汽車質(zhì)量參數(shù)的確定4.質(zhì)量系數(shù)ηm0定義：汽車裝載質(zhì)量與汽車整備質(zhì)量之比(表1－7）反映汽車的設(shè)計水平和工藝水平第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇二、汽車質(zhì)量參數(shù)的確定5.軸荷分配（表1-8）影響內(nèi)容：牽引性、通過性、操縱性、制動性、和輪胎壽命。應(yīng)考慮的問題：應(yīng)使輪胎在汽車滿載時負荷相近，雙后輪應(yīng)按1:2分配前后軸負荷，常使前軸負荷占26％～27％。第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇三、汽車性能參數(shù)的確定1.動力性參數(shù)(1)直接檔動力因數(shù)D0max和1檔動力因數(shù)D1max比較項目D0maxD1maxuamax中高級轎車0.1~0.20.3~0.5130~200輕、微型轎車0.07~0.120.3~0.490~1702噸左右貨車0.10以上0.3~0.480~1204噸左右貨車0.06~0.1鉸接式客車0.12~0.15越野車0.63以上第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇三、汽車性能參數(shù)的確定1.動力性參數(shù)(2)最大車速uamax(3)爬坡能力：貨車30％，越野車60％(4)比功率和比轉(zhuǎn)矩比功率=Pemax/ma比轉(zhuǎn)矩=Temax/ma(5)加速時間：原地起步加速到100km/h或加速行駛一定距離所用的時間第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇三、汽車性能參數(shù)的確定2.燃料經(jīng)濟性參數(shù)(1)百公里油耗（L／100km）（表1－10）高級轎車：18～23.5中級轎車：10～16輕型轎車：7～12微型轎車：4.5～7.5第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇三、汽車性能參數(shù)的確定2.燃料經(jīng)濟性參數(shù)(2)單位質(zhì)量汽車百公里油耗(L/100t?km)轎車 2.5～10.54~6噸車 2.8～3.2（汽油車）

1.9～2.1（柴油車）詳見（表1－11）第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇三、汽車性能參數(shù)的確定3.汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑Dmin—機動性（表1－12）4.汽車通過性參數(shù)（表1－13）最小離地間隙hmin

接近角γ1離去角γ2縱向通過半徑ρ1第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇三、汽車性能參數(shù)的確定5.汽車操縱穩(wěn)定性參數(shù)(1)轉(zhuǎn)向特性參數(shù)δ1－δ2＝1～3° 0.4g向心加速度(2)車身側(cè)偏角<3°最好 4.5°較好 不超過7°(0.4g向心加速度)(3)制動點頭角1.5°以下(0.4g減速度）第三節(jié)汽車主要參數(shù)的選擇三、汽車性能參數(shù)的確定6.汽車制動性參數(shù)（表1－14）制動距離st

制動減速度jmax7.舒適性平順性、空調(diào)、噪聲、乘坐環(huán)境、操縱性平順性評價—振動頻率、振動加速度第四節(jié)發(fā)動機的選擇一、發(fā)動機形式的選擇1.氣缸排列型式選擇直列：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、寬度小缺點：缸數(shù)多時顯得過長，高度高，質(zhì)量大V型：優(yōu)點：高度低、質(zhì)量小、多用于中、高級轎車缺點：寬度寬、制造困難水平對置：平衡好、高度低第四節(jié)發(fā)動機的選擇一、發(fā)動機形式的選擇2.汽油機、柴油機的選擇比較項目燃料經(jīng)濟性油箱容量使用成本可靠性功率火災(zāi)振動與噪聲尺寸及質(zhì)量起動制造成本扭矩適應(yīng)性柴油機好小低可靠大不易大大難高不好汽油機差大高不可靠小易小小易低好第四節(jié)發(fā)動機的選擇一、發(fā)動機形式的選擇3.水冷與風(fēng)冷發(fā)動機的選擇水冷：優(yōu)點：冷卻均勻可靠，散熱良好，可靠性高，氣缸變形小，噪聲低、成本低、能較好適應(yīng)增壓后的散熱缺點：冷卻系使維修不方便，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、水箱需要用銅、鋁制作，冷卻性能受氣溫影響大風(fēng)冷：優(yōu)點：冷卻系簡單，維修方便，容易，使用方便缺點：散熱效率低，冷卻不均勻、不可靠，消耗功率大、噪聲大、易堵塞第四節(jié)發(fā)動機的選擇二、發(fā)動機主要性能指標的選擇1.Pemax

及nP(1)比功率＝Pemax/ma(2)根據(jù)動力性能指標計算第四節(jié)發(fā)動機的選擇二、發(fā)動機主要性能指標的選擇1.Temax及nT(1)Temax(2)nP/nT=1.4~2.0第四節(jié)發(fā)動機的選擇二、發(fā)動機主要性能指標的選擇3.發(fā)動機適應(yīng)性系數(shù)φ

第四節(jié)發(fā)動機的選擇三、發(fā)動機的懸置合理的懸置可以減小振動、降低噪聲、改善舒適性、提高零部件和整車壽命對懸置元件要求：1、剛度大些2、有好的隔振性能3、低頻時大阻尼特性，高頻時低動剛度特性4、耐機械疲勞、熱穩(wěn)定性、抗腐蝕性第五節(jié)車身形式一、轎車車身形式1.折背式2.直背式3.艙背式第五節(jié)車身形式一、客車車身形式1.單層2.雙層第六節(jié)輪胎的選擇參數(shù)：1、輪輞規(guī)格2、額定負荷3、氣壓4、簾線層數(shù)5、速度第六節(jié)輪胎的選擇標準輪胎使用范圍：1、貨車：滿載工況2、市內(nèi)大客：座位、坐滿＋8人／m23、四座轎車：前后排各坐一人4、五～六座轎車：前排兩人、后排一人5、微型車滿載第六節(jié)輪胎的選擇輪胎分類

：胎體結(jié)構(gòu)子午線胎斜交胎簾線材料鋼絲半鋼絲人造纖維棉簾線用途乘用車商用車非公路用車特種車胎面花紋公路花紋越野花紋混合花紋特種花紋斷面形狀低斷面普通斷面氣密方式無內(nèi)胎有內(nèi)胎現(xiàn)代高速車輛輪胎選用趨勢：子午線結(jié)構(gòu)、鋼絲或人造纖維簾線、縱向花紋、低斷面、無內(nèi)胎第六節(jié)輪胎的選擇輪胎負荷系數(shù)：一般取0.9~1.0，良好路面1.1，不超過1.2。原則：轎車高速取下限越野、輪輞寬、低壓、大徑山區(qū)用車、輪輞尺寸大轎車、降低質(zhì)心高度、直徑取小、輪輞寬第七節(jié)

汽車的總體布置一、整車布置的基準線（面）——零線的確定為了校核初選各部件的結(jié)構(gòu)和尺寸是否合理，在繪制總布置草圖之前，要確定畫圖的基準線(面)。

1、車架上平面線縱梁上翼面較長的一段平面或承載式車身中部地板或邊梁的上緣面在側(cè)（前）視圖上的投影線。它是標注垂直方向尺寸的基準線（面）。貨車滿載靜止時，與地面傾斜0.5°~1.5°，車架前低后高。

Z200Z0-200Z2、前輪中心線通過左右前輪中心，垂直于車架平面線的平面，在側(cè)視圖和俯視圖上的投影線。它是標注縱向尺寸的基準線（面），向后為“+”。3、汽車中心線汽車縱向垂直對稱平面在俯視圖和前視圖上的投影線。它是標注橫向尺寸的基準線（面），即Y坐標線。向左為“+”、向右為“-”。該線標記為。Z200Z0-200Z4、地面線地平面在側(cè)視圖和前視圖上的投影線。它是標注汽車高度、接近角、離去角、離地間隙和貨臺高度等尺寸的基準線。5、前輪垂直線通過左、右前輪中心并垂直于地面的平面，在側(cè)視圖和俯視圖上的投影線。作為標注汽車軸距和前懸的基準線。當(dāng)車架與地面平行時，前輪垂直線與前輪中心線重合（如乘用車）。二、各部件的布置1、發(fā)動機的布置1）發(fā)動機的上下位置影響因素：最小離地間隙、駕駛員視野、汽車質(zhì)心高度布置原則：保證hmin的前提下，盡可能降低發(fā)動機的高度；對于轎車，油底殼下方即為hmin；對于貨車，前軸下凹，保證hmin且與上方油底殼之間必須有足夠間隙。用氣缸體前端面與曲軸中心線交點k到地面高度的尺寸b來標明其高度位置。2）發(fā)動機的前后位置影響因素：軸荷分配；傳動軸長度和夾角；轎車前排乘坐舒適性；貨車面積利用率。用K點到前輪中心線之間的距離c標明。3）發(fā)動機的左右位置一般情況下，曲軸中心線與汽車中心線一致；4*4汽車為了防止前橋主減速器與之產(chǎn)生運動干涉，可使二者向相反方向偏移。第七節(jié)汽車的總體布置二、各部