毕业设计（论文）-HDK640微型客车总体、车架、制动系统设计（全套图纸） .pdf

1 hdk640 微型客车设计 (总体、车架、制动系设计) 摘 要 底盘是汽车三大组成部分的重要一环。由离合器、变速器、悬架、转向 系、制动系等组成。因其布置紧凑，技术要求高成为制约我国汽车工业发展 瓶颈。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 该设计除了计算整车的动力性、经济性外，主要论述、布置了底盘的各 组成部分。使各部件有效地与车架协调、统一。 此次设计任务是微型客车的总体设计。在设计过程中，主要考虑了各零 部件的标准化、通用化和系列化，以便拆装和维修方便，还重点围绕汽车总 布置和整车性能计算进行。根据已给定的发动机型号和以同类车型，新型车 型为参考，并经过了反复校核计算，合理选择了各档传动比，及主要技术参 数(如整车整备质量，装载质量，轴载质量，轴距，轮距，整车长宽高，车轮 滚动半径等)。利用计算机辅助设计，进行了汽车总布置，从而得到了合理的 轴荷分配与质心位置，并对纵向、横向稳定性进行了计算，进而计算出最小 2 转弯半径。然后计算了汽车动力性能(包括车速，牵引力，阻力，加速能力， 爬坡度和功率)，绘出了速度曲线图，牵引力一一行驶阻力平衡图，行驶加速 度曲线图和功率平衡图。在燃油经济性方面，根据功率平衡与发动机负荷特 性计算出汽车等速百公里油耗量，绘制等速百公里-油耗曲线图。最后，按 1： 10 比例绘制出车身总布置图。 关键词：总体设计，底盘，动力性，燃油经济性，等速百公里油耗, 制动系 hkd640 minibus general design （frame,brake system design） abstract the chassis is one of the important part in the three great parts of a car. it consists of a cluth、a transmission、change direction system and brake system. for its compact of the arrange and high demand of technology, it become a restrict of car- industry of china. apart of the caculation of the motivity and ecnomic of the car, this design 3 discusses and arranges these parts of the chassis. it harmonizes and consolidates these parts with the undercarriage effectively. this design duty is the light passenger train system designin the design process ， has mainly considered various spare parts standardization ， the universalization and the seriation，in order to disassembles and assembles with the service is convenient，but also revolves the automobile always to arrange and the entire vehicle performance computation with emphasis carries onaccording to already the engine model and by the similar vehicle type which assigns，the new vehicle type is the reference，and passed through examined the computation repeatedly，reasonably has chosen various grade of velocity ratios，and the main technical parameter (for example the entire vehicle fitted out quality，loading quality，axle load quality，spread of axies，turned distance，the entire vehicle length and breadth was high，wheel rolling radius and so on)using the computeraided design，carried on the automobile always to arrange，thus obtained reasonable axis holland to assign and the nature heart position，and to longitudinal，the transverse stability has carried on the computation，then calculated the most steep bank radiusthen calculated the automobile dynamic quality (to include vehicle speed，force of traction，resistance，accelerating ability，crawled slope and power)，drew the speed diagram of curves，the force of traction running resistance equilibrium diagram，the travel acceleration diagram of curves and the power equilibrium diagramin fuel oil efficient aspect，according to power balance and engine load performance computation automobile constant speed hundred kilometers oils consumption quantities，plan constant speed hundred kilometers oil consumption diagrams of curvesfinally， according to 1 ： 10 proportions draw up the automobile body generalarrangement diagram key words：system design，chassis，dynamic characteristic, fuel oil efficient， constant speed hundred kilometers oil consumpt，brake system 4 符号说明 量的名称 量的符号 单位符号 汽车长度 la mm 汽车宽度 ba mm 轴距 l mm 前悬 lf mm 后悬 lr mm 轮距 b mm 最小离地间隙 hmin mm 整备质量 m0 kg 载质量 me kg 总质量 ma kg 汽车总质量 ge kn 前轴静载荷 g1 kn 5 后轴静载荷 g2 kn 最高车速 umax km/h 最小转弯半径 rmin m 接近角 1 。 离去角 2 。 悬架静挠度 fc mm 悬架动挠度 fd mm 汽车高度 ha mm 6 目 录 前 言1 第一章 汽车整体设计与底盘布置 1.1 汽车整车与各部件概述2 1.2 汽车型式的选择 7 1.3 汽车主要尺寸和参数的选择 8 1.4 汽车的底盘各部件布置11 第二章 动力性、经济性计算 2.1 汽车主要技术参数 21 2.2 动力性计算22 2.3 燃油经济性的计算 32 第三章 制动器的设计 3.1 制动系概述34 3.2 制动器的结构参数 35 总结39 致谢40 参考文献 41 英文翻译 42 7 1 前 言 从最初的三轮车辆、t 型车、如今的流线型、概念型的大功率车辆，汽 车工业的发展已经历了百余年历史。横观当今世界，除了瑞士这个国家是以 制表业著名，其他发达国家无一例外，全都把汽车产业作为本国的支柱产业。 这是因为汽车产业综合性大，牵涉到材料、冶金、化工、电子等各个行业。 汽车产业的发达往往能带动整个国家工业的快速发展，给国家和社会带来无 穷收益。 汽车产业能够得到如此快速的发展与其实用性分不开。汽车的应用价值 不仅仅局限于传统的行车代步，而是像书籍一样成为人们生活中不可或缺的 一部分。人类社会及人们生活的汽车化，大大扩大了人们的活动范围，加速 了国家，地区间的交往，成倍提高了人们的办事效率，极大地加快了人们的 活动节奏，促进了世界经济的大发展与人类的快速进步。有了汽车，人们的 活动才能最大限度的摆脱天气状况的限制。 当前，汽车已进入人类社会的各个领域，人们已不满足仅仅把它当作代 步工具，汽车已经成为一种文化。好的动力，好的外形，魅力的品牌都成为 车友津津乐道的话题。在我国，随着经济的飞速发展，汽车工业开始了前所 未有的发展。从原来的单一性、低档次向现在的多类型、高档次发展，特别 是本世纪初，我国的汽车工业，尤其是民族品牌都经历了跨越式的发展。随 着我国加入世贸组织后的市场格局变幻，我国将成为全球最大的汽车生产基 地，而十几亿的人口和目前与日俱增的经济态势，也将使我国成为全球最大 的销售市场。这些现象我们完全可以预见，长远之计我们应大力发展汽车核 心技术，只有掌握了技术，我们的汽车产业才能完全不受制于人。 随着生活水平的进一步提高和思想观念的进步，具有轿车舒适性兼顾越 野性，适合长途旅行和载货的多功能微型客车越来越会被人们所接受。现代 人们高节奏的生活与工作，各种设计思维和理念应运而生。生活高品质，追 求完美，结合工作的成就和休闲的乐趣，有张有弛，符合现代人的思想。 2 第一章 汽车整体设计与底盘布置 1.1 概述 汽车整体设计和汽车底盘设计是汽车设计工作中十分重要的环节。汽车 的使用性能、外廓尺寸、重量、外形和生产成本与整体和底盘都有着密切的 关系。众所周知，汽车是由许多零部件有机组合的整体，汽车性能的好坏不 仅取决于各部件性能如何，而且在很大程度上取决于各部件的协调和配合， 取决于总布置。如果各部件的型式和参数选择不当或布置不好，则即使各部 件性能很好，整车性能却不一定理想。因此，整体设计还要从整车的技术合 理性和全局出发很好地协调部件与整车、底盘之间的关系。 汽车底盘包括离合器、变速器、传动轴、前后桥、前后悬架、转向系、 制动系、车架、备胎、油箱等部件与系统。 离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断 和实现对传动系的动力传递，以保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地结 合，确保汽车平稳起步；在换挡是将发动机与传动系分离，减少变速器中换 挡齿轮之间的冲击；在工作中受到大的动载荷时，能限制传动系所承受的最 大转矩，防止传动系个零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪 声。 变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速， 目的是在原地起步、 爬破、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同 时使发动机在最有利的工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变 速器还有动力输出功能。 驱动桥位于动力传动系的末端，其基本功能是增大有传动轴或变速器传 来的转矩，并将动力合理地分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和 车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差速 器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。 悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把悬架（或车身）与车轴（或车 轮）弹性地连接起来。其主要任务是传递作用在车轮和车架之间的一切力和 力矩，并且缓和路面传给车架的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的震动， 3 保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特 性，保证汽车的操纵稳定性，是汽车获得高速行驶能力。悬架由弹性元件、 导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。 转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时， 保证各转向轮有协调的转角关系。机械式转向系依靠驾驶员的手力转动转向 盘，经转向器和转向机构使转向轮偏转。 制动系的功用是使汽车以适当的减速度减速行驶直至停止，在下坡行驶 时使汽车保持适当的稳定车速，使汽车可靠地停在原地或坡道上。制动系至 少有行车制动装置和驻车制动装置。前者用来保证第一项功能和在不长的坡 道上行驶时保证第二项功能，而后者则用来保证第三项功能。 底盘的作用是接受发动机的动力，使车轮转动，并保证汽车按驾驶员的 操纵正常行驶。底盘包括传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统这四大 部分，通常，这四大系统也简称为传动系、行驶系、转向系和制动系。 传动系我们应该不会感到陌生。大家都知道离合器和变速器吧，它们就 是传动系里面的重要部件， 驾驶员和它们打的交道都是相当多的(仅次于方向 盘了)，一趟车跑下来，谁能记得自己到底踩了多少下离合、换了多少次挡? 从动力的传输过程来看，传动系是连接发动机和车轮的纽带，包括离合 器、变速器、传动轴、驱动桥等。汽车传动系按照结构和传动介质可以分为 机械式、液力机械式、静液式、电力式等四种型式，对于绝大部分汽车来说， 目的最常见的是机械式和液力机械式这两种。传动系有多种布置方式，轿车 常用 ff 方式(即发动机前置、前轮驱动)；载货车、大部分客车和少部分豪 华轿车常用 fr 方式(即发动机前置、后轮驱动)；豪华客车一般采用 rr 方 式(即发机机后置、后轮驱动)；越野车多用 nwd 分式(即全轮驱劝，n 表示 车轮数量)；而赛车一般是采用 mr 方式(即发动机中置、后轮驱动)。此外， 发动机是采取横置还是纵置也都会影响到传动系的布置。 传动系的首要任务就是与发动机协调工作，以保证汽车能在不问的使用 条件下正常行驶。并具有良好的动力性和燃油经济性。出此，无论是什么型 式的传动系，至少都应该具备以卜四种基本功能： 1.减速和变速 我们知道，只有当作用在驱动轮上的牵引力足以克服外界对汽车的阻力 时，汽车方能起步和正常行驶。传动系中主减速器起着减速增扭的作用。汽 4 车的使用条件(比如实际装载质量、道路坡度、路面状况，以及道路的宽度和 曲率，交通状况所允许的车速等等)由于很多因素的影响而不断变化，这就要 求汽车的牵引力和速度要有相当大的变化范围。另一方面，由于发动机在整 个转速范围内扭矩变化不大，功率和燃油消耗曲线变化却相当大，这就使得 发动机保持高功率低油耗的转速范围(我们可以称之为有利转速范围)是很窄 的、为了使发动机能保持在有利的转速范围内工作，传动系的传动比就需要 在一定范围内变化。所以，从这个角度来说，传动系还必须具备受速作用， 变速器也就应运而生。 2.实现汽车倒驶 如果汽车连这个功能都不具备的话，很难想象人们怎样进出停东场、车 库等，当然在那些狭窄的路而上想倒车也是不可能的了。也许你会说让发动 机反着转， 不要说目前没有这样的发动机，就是在未来相当长的一段时间内。 我们都不可能看到这样的发动机、所以，传动系能够在保持发动机旋转方向 不变的情况下使汽车实现反向行驶，这个功能就是通过变速器的例挡来实现 的。 3.必要时中断传动 有过驾驶经验的人都知道。 发动机必须是在踩下离合器以后才能启动(踩 下离合器就使得发动机不会承受地面的阻力，也就是说让发动机空载，这和 汽车空载可是两码事)， 启动后的发动机也必须保持在最低稳定转速以上才能 保证不熄火。除了汽车起步的时候，中断发动机对驱动轮的动力输出也是常 有的事，比如换挡、减速停车、遇红灯时等等，所有这些都要求传动系能够 在必要的时候切断动力输出，而离合器和变速器的空挡就承担了这个任务。 4.差速作用 汽车转弯是最平常不过的事，但是大家有没有注意到汽车转弯时车轮是 怎样运动的呢?也许你从没注意过这些芝麻蒜皮的小事，那么你到大街上随 便找个弯道仔细看一看就会发现：转弯时，汽车的左右车轮转速不一样，弯 内侧的车轮比外侧的车轮转得慢些。这个现象并不难理解，因为左右车轮在 转弯时通过的距离是不同的。请不要小看这样一个简单的现象，对于非驱动 轮来说，这根本就不是问题，可对驱动轮来说就不一样了，如果左右驱动轮 在转向时转速一样，必然会使车轮产生相对于地面滑动的现象，这不仅会造 成转向困难，还会增加汽车的动力消耗，加速轮胎和传动系零部件磨损，为 5 了避免这些问题的发生，我们就使用了差速器。 行驶系的功用是接受由发动机经传动系传来的扭矩，并通过驱动轮与路 面的附着作用，产生路面对汽车的牵引力，以保证汽车正常行驶；传递并承 受路面作用于车轮上的各向反作用力及其所形成的力矩；此外，它应尽可能 地缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车行驶平顺，并且与汽车 转向系很好地配合工作，实现汽车行驶方向的控制，以保证汽车的操纵稳定 性。 行驶系包括车架、车桥、车轮、悬架等，有的车还包括桥壳(比如载货车、 客车、越野车等等)。车架可以说是汽车的骨架，它的作用是支撑并连接汽车 的各个总成和零部件，并承受来自车内外的各种载荷。车桥也称为车轴、它 通过悬架和车架(或车身)相连，两端安装车轮，其功用也就是传递车架(或车 身)与车轮之间各个方向的作用力， 承受车架和车身的重量。 桥壳和车桥样， 都能承受车架和车身重量，承受由车轮传来的路面反作用力和力矩，除此以 外。还能保护主减速器、差速器、驱动轴等部件。车轮与轮胎是行驶系中的 重要部件，它们的作用很多：支撑整车的重量；缓和由路面传来的冲击力； 通过轮胎同路面间存在的附着力来产生驱动力和制动力等等。 悬架是车架(或 车身)与车桥(或伞轮)之间的传力连接装置的总称， 它的功用是把路面作用于 车轮上的支撑力、牵引力、制动力和侧向力以及这些作用力所造成的力矩传 递到车架(或车身)上，以保证汽车的正常行驶。 方向盘应该足每一位驾驶员最熟悉的部件了(用“密切”这个词来形容驾 驶员与方向盘的关系丝毫不为过)， 而它就是我们下面要提到的转向系的组成 部分。 汽车在行驶过程中需要经常改变行驶方向(也就是转向)，除此以外，在 汽车直线行驶时，由于车轮受到路面侧向干扰力的作用，就会偏离行驶方向。 这样， 我们又需要通过方向盘不断地修正偏离的方向以保持正确的行驶方向。 所以，转向系的作用就是保证汽车能够按照驾驶员选择的方向行驶。 按照转向能源的不同，转向系可以分为机械转向系和动力转向系这两大 类。机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有的传力部件都是机 械的，机械式转向系由转向操纵机构(方向盘)、转向器和转向传动机构三大 部分组成。由于它完全是以人的体力作为转向能源，容易使驾驶员感到疲劳。 为了解决这个问题，动力转向系出现了，它是以驾驶员的体力和发动机动力 6 作为转向能源的。在正常情况下，汽车转向所需的能量只有一小部分由驾驶 员提供，而人部分是由发动机通过转向助力装置提供的，但当转向助力装置 失效时，还必须保证能由驾驶员自己独立完成汽车转向的任务。因此，动力 转向系也就是在机械式转向系的基础上加设了一套转向助力装置。为丁充分 减轻驾驶员的负担，现代轿车一般都有动力转向系统。 尽可能提高汽车行驶速度，是提高运输生产率的主要技术措施之一，但 这必须是以保证汽车行驶安全为前提。因此，在宽阔平坦、车流和人流较小 的情况下，汽车可以用高速行驶，而在更多的时候，比如即将转向、行经不 平路面、两车交会、遇到障碍物等等，我们都需要降低车速、甚至停车。如 果不具备制动这一性能，汽车根本不能按驾驶员的意图减速或停车，就更别 汽车的行驶安全了。说到这里，制动系也就不难理解了。它的作用也就是使 汽车减速或停车，并保证驾驶员离去后汽车能可靠地停住。 每一辆汽车的制动系至少应该具备两套系统，即行车制动系和驻车制动 系。行车制动系(可以理解为我们平时所说的脚刹)的作用也就是在汽本行驶 过程中降低速度和停车，驻车制动系(可以理解为我们平时所说的手刹)的作 用是使已经停驶的汽车驻留原地不动。除了这两套基本的制动系统外，许多 国家还规定了汽车必须具备第二制动系，其作用是保证行车制动系失效后能 够实现正常减速和停车。 制动系由供能装置、控制装置、传动装置和制动器这四部分组成。 以上就是汽车底盘的四大组成部分。 汽车底盘设计的主要任务是： 1、从技术先进性、生产合理性和使用要求出发，正确选择性能指标、重 量和主要尺寸，提出整车设想（整体设计方案） ，为各部件设计提供整车参数 和设计要求。 2、对各部件进行合理布置和运动校核，使汽车不仅有足够的转载容量， 而且能够做到尺寸紧凑、具有实用性、空间布置合理、相互工作不干涉、重 量轻、重心低、安全可靠、操作轻便、造型美观、视野良好、维修方便、 运动协调。 3、对汽车性能进行精确计算和控制，保证汽车主要性能指标实现。 4、正确处理整车与部件、部件与部件之间以及设计、使用与制造之间的 7 矛盾，使产品符合好用、好修、好造和好看的原则，在综合指标方面赶上和 超过世界先进水平。 1.2 汽车型式的选择 汽车的型式是指汽车的轴数、驱动型式、布置型式以及车身型式而言。 这些都是汽车选型阶段首先要确定的。汽车的型式对汽车的使用性能、外形 尺寸、重量、轴荷分配和制造成本等方面影响很大，故在选择这些型式时应 综合考虑上述因素。 1.2.1 汽车的轴数和驱动型式 汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响选取轴数的因素主 要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力。 本次设计为微型客车， 车的满载质量在 1680kg 左右， 所以选用两轴即可。 驱动型式选择 42，这种型式的汽车结构简单，自重较轻，制造成本低， 油耗也小。 1.2.2 汽车布置型式的选择 汽车的布置型式是指发动机、驱动桥和车身（或驾驶室）的相互关系和 布置特点而言。 轿车常用的布置型式有以下三种： 1、 发动机前置前轮驱动 这种布置型式的动力总成连在一起， 结构紧凑， 车内地板凸包高度可以降低（此时地板凸包只用来容纳排气管） ，有利于提高 乘坐舒适性；由于前轴负荷较大，一般都有明显转向不足性能，这就使汽车 高速行驶时更安全；在转弯且加速时行驶稳定性较好，因而减少了汽车侧滑 的可能性；易于变型成客货两用车和救护车；汽车消耗的材料明显减少，是 整备质量明显减少。其缺点是：前轮驱动并转向需要采用等速万向节，其结 构和制造工艺均复杂；前桥负荷较后轴重，并且前轮又是转向轮，故前轮工 作条件恶劣，轮胎寿命短；上坡行驶时因驱动轮上附着力减少，汽车爬坡能 力降低；一旦发生正面碰撞事故，发动机及其附件损失较大，维修费用高。 2、发动机前置后轮驱动 其主要优点是：轴荷分配较合理，有利于提高 轮胎的使用寿命及操纵稳定性、行驶平顺性；操纵机构简单；发动机冷却条 8 件好；爬坡能力强；拆装维修容易。其缺点是：地板上有凸包，并使后排座 椅中部座垫的厚度减薄，影响了乘坐的舒适性；汽车的总长较长，整车整备 质量增大，同时影响到汽车的燃油经济性和动力性。 3、发动机后置后轮驱动 这种布置型式，除去动力总成，包括发动机、 离合器、变速器和主减速器布置成一体，使结构紧凑以外，还有如下优点： 汽车前部降低，改善了驾驶员视野性；整车整备质量小；没有传动轴，乘坐 舒适性大大提高；爬坡能力提高；发动机布置在轴距外时，汽车轴距短，机 动性能好。其主要缺点是：后桥负荷重，汽车具有过多转向的倾向；前轮附 着力小，高速行驶时转向不稳定；行李箱在前部，空间不可能太大；动力总 成在后部，操纵机构复杂；改装为客货两用或救护车困难。 结合本次车型，综合考虑其使用条件，然后参考同类车型，选用前置后 驱较合适。 1.3 汽车主要尺寸和参数的选择 1.3.1 汽车主要尺寸的确定 汽车主要尺寸有外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬等。 一、外廓尺寸 汽车外廓尺寸限界应按照 gb158989 的规定选定。 轿车总长 la 是轴距 l、前悬 lf 和后悬 lr 的总和。它和轴距 l 有如下关系：la=l/c。式中，c 为比例常数，其值在 0.520.66 之间。发动机后置后轮驱动汽车的 c 值约为 0.520.56。 轿车宽度尺寸一方面由乘员必需的室内宽度和车门厚度来决定，另一方 面应保证能布置下发动机、车架、悬架、转向系和车轮等。影响轿车总高的 因素有轴间底部离地高，地板及下部零件高，室内高和车顶造型高度等。 任务书上初定整车的外廓尺寸为：327014751920mm。 最后设计完成后其外廓尺寸为：327015141900mm。 二、轴距 轴距 l 对整备质量、汽车总长、最小转弯半径、传动轴总长、纵向通过 9 半径有影响。当轴距短时，上述指标减少。此外，轴距还对轴荷分配有影响。 轴距过短会使车厢长度不足或后悬过长；上坡或制动时轴荷转移过大，汽车 制动性和操纵稳定性变坏；车身纵向角振动增大，对平顺性不利；万向节传 动轴的夹角增大。 本次设计参考同类车型的参数，选择轴距为 2210mm。 三轮距 增大轮距，随之而来的是室内宽并有利于增加侧倾刚度。但是此时汽车 总宽和宗质量增加，并影响最小转弯半径。 受汽车总宽不得超过 2.5 米的限制，轮距不宜过大。但在取定的前轮距 范围内，应能布置下发动机、车架、前悬架和车轮，并保证前轮有足够的转 向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动间隙。在确定后轮距 时应考虑两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的 间隙。 根据任务书及参考同类车型最后确定前、后轮轮距分别为 1280mm、 1290mm。 四、前悬、后悬 前后悬长时，汽车接近角和离去角都小，影响汽车通过性能。前悬的长 度应足以固定和安装发动机、水箱、散热器和保险杠等零部件；后悬的长度 决定于轴距、轴荷分配等情况。 本次设计前悬定为 800mm，后悬定为 1000mm。 1.3.2 汽车主要性能参数的选择 一、动力性能参数 1、最高车速 vamax 随着道路条件的改善，汽车特别是中、高级轿车的 最高车速有逐渐提高的趋势。轿车的最高车速大于货车、客车的最高车。级 别高的轿车的最高车速要大于级别低些的轿车的最高车速。微型、轻型货车 最高车速大于中型、重型货车的最高车速，重型货车最高车速较低。 本次设计的车型定义为微型客车，参考同类车型，初定最高车速为 110km/h。 10 2、加速时间 t 汽车在平直的良好路面上，从原地起步开始以最大的加 速强度加速到一定车速所用去的时间称为加速时间。对于最高车速 vamax 100km/h 的汽车，常用加速到 100km/h 所需的时间来评价，如中、高级轿车 此值一般为 817s，普通级轿车为 1215s。 3、上坡能力 用汽车满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数 imax 来 表示汽车上坡能力。因轿车、货车、越野汽车的使用条件不同，对它们的上 坡能力要求也不一样。通常要求货车能克服 30%坡度，越野汽车能克服 60% 坡度。 本次设计的车辆， 爬坡能力要比轿车大， 但却小于越野汽车， 故定为 45%。 二燃油经济性参数 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 工况满载行驶百公里的燃油消耗量（l/100km）来评价。据统计微型客车的 参考车型行驶百公里的燃油消耗量为 6.5 l/100km。 三汽车最小转弯直径 dmin 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 圆的直径称为最小转弯直径 dmin。是汽车转向能力和转向安全性能的一项 重要指标。转向最大转角、汽车轴距、轮距等对汽车最小转弯直径均有影响。 对机动性能要求高的汽车，dmin 应取小点。 参考同类车型，结合本次设计特点，定该汽车的最小转弯直径为 9m。 四汽车通过性参数 总体设计要确定的通过性几何参数有：最小离地间隙，接近角，离去角， 纵向通过半径等。 参考同类车型， 最小离地间隙在 180210mm 之间， 接近角 2030， 离去角 1530，纵向通过半径 3.08.3m。 五操纵稳定性参数 汽车操纵稳定性的评价参数较多，与总体设计有关并能作为设计指标的 有： 11 1、转向特性参数 为了保证有良好的操纵稳定性，汽车应具有一定程度 的不足转向。通常用汽车以 0.4g 的向心加速度沿定圆转向时，前、后轮侧偏 角之差作为评价参数。此参数在 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 倾角控制在 3以内较好，最大不允许超过 7。 3、制动前倾角 为了不影响乘坐舒适性，要求汽车以 0.4g 减速度制动 时，车身的前俯角不大于 1.5。 六发动机的选择 本次选用的发动机为 jl462q3 发动机。其最大功率为 29kw/5500r/min； 最大扭矩为 57nm/2400r/min。 七轮胎的选择 选取轮胎主要考虑车型、使用条件、轮胎静负荷及车速等。 本次设计中，经布置计算后，轮胎所承受的最大静负荷值为 665kg，经 查标准，选择轮胎规格为：155/65r13 75lt。其最大使用外径为 660mm， 外直径 602mm，负荷静半径 294mm，滚动半径 301mm，轮胎宽 195mm。 1.4 汽车的各部件布置汽车的各部件布置 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尺寸和参数的要求，以寻求合理的总布置方 案。绘图前要确定画图的基准线(面)。 一、整车布置的基准线(面)零线的确定 确定整车的零线(三维坐标面的交线)、正负方向及标注方式，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。 1车架上平面线 纵梁上翼面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) 视图上的投影线称为车架上平面，它作为垂直方向尺寸的基准线(面)，即 z 12 坐标线，向上为“十” 、向下为“” ，该线标记为 z0。 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，它作为纵向方向尺寸的基难线(面)，即 x 坐标线， 向前为“” ，向后为“十” ，该线标记为 x0。 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， 用它作为横向尺寸的基准线(面)，即 y 坐标线，向左为“十” 、向有为“” ， 该线标记为 y0。 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)。 二、各部件的布置 1发动机的布置 (1)发动机的上下位置 发动机的上下位置对离地间隙和驾驶员视野有 影响。轿车前部因没有前轴，发动机油底壳至路面的距离，应保证满载状态 下最小离地间隙的要求。油底壳通常设计成深浅不一的形状，使位于前轴上 方的地方最浅， 同时再将前梁中部锻成下凹形状(注意前梁下部尺寸必须保证 所要求的最小离地间隙)。所有这些措施将有利于降低发动机位置的高度，并 使发动机罩随之降低，这能改善长头车的驾驶员视野，同时有利于降低汽车 质心高度。除此之外，还要检查油底壳与横拉杆之间的间隙。 13 在发动机高度位置初步确定之后，风扇和散热器的高度随之而定，要求风扇 中心与散热器几何中心相重合，以使散热器在整个面积上接受风扇的吹风。 护风罩用来增大送风量和减小散热器尺寸。为了保证空气的畅通，散热器中 心与风扇之间应有不小于 50mm 的间隙，无护风罩时可减小到 30mm。 图 1-1 动力总成位置的主要尺寸 由于空气滤清器位于发动机进气歧管上，其高度影响发动机罩高度，为 此将空气滤清器做成扁平状。发动机罩与发动机零件之间的间隙不得小于 25mm，以防止关闭发动机罩时受到损伤。 (2)发动机的前后位置 发动机的前后位置会影响汽车的轴荷分配， 轿车 前排座位的乘坐舒适性，发动机前置后轮驱动汽车的传动轴长度和夹角，以 及货车的面积利用率。 为减小传动轴夹角，发动机前置后轮驱动汽车的发动机常布置成向后倾 斜状，使曲轴中心线与水平线之间形成 l4夹角，轿车多在 34之 间，见图 1-1。 发动机前置后轮驱动的轿车，前纵梁之间的距离，必须考虑吊装在发动 机上的所有总成(如发电机、空调装置的压缩机等)以及从下面将发动机安装 到汽车上的可能性。还应保证在修理和技术维护情况下，从上面安装发动机 的可能性。 发动机的前后位置应与上下位置一起进行布置。前后位置确定以后，在 14 侧视图上画下它的外形轮廓，然后用气缸体前端面与曲铀中心线交点久到前 轮中心线之间的距离来标明其前后位置，如图 l-1 中的尺寸 c 所示。此后可 以确定汽车前围的位置：发动机与前围之间必须留有足够的间隙，以防止热 量传人客厢和保证零部件的安装；离合器壳与变速器应能同拆下，而无需拆 卸发动机的固定点，此时应特别注意离合器壳上面螺钉的接近性。 (3)发动机的左右位置 发动机曲轴中心线在一般情况下与汽车中心线 一致。这对底盘承载系统的受力和对发动机悬置支架的统一有利。 (4)发动机的支撑 采用传统的三点支撑， 车架纵梁伸出两根托架配以 铺垫钢板分别支撑发动机左右两侧。在车架第二横梁上设置托架用来支撑离 合器末端。 2传动系的布置 由于发动机、离合器、变速器装成一体，所以在发动机位置确定以后， 包括发动机、离合器、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线向上翘起。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 l-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一般应在 l015mm 来确定地板凸包线位置。 本设计采用十字轴式万向节传动，发动机后倾 3 度角，后桥壳位置水平， 在传动轴允许变化范围之内（4-7 度）将车厢内突包完全限制在前排座椅， 后排可完全消除突包现象。在传动轴第二节采用橡胶垫支撑，以防振动，并 加以支撑。 图 1-2 u 形布置万向节传动轴 15 3转向装置的布置 (1)转向盘的位置 转向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，并以取得转向盘前 部盲区距离最小为佳，同时转向盘又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，应该将转向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。 因转向器固定在车架上，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 平面内，在正面撞车时这又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，又会因转向传动轴在俯 视图上向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。 4悬架的布置 货车的前、后悬架和一些轿车的后悬架，多采用纵置半椭圆形钢板弹簧。 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。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 才布置成斜置状。 注意事项：应满足后车架与钢板弹簧的上下距离，以保证钢板弹簧的动、 静挠度。本设计采用前螺旋后钢板弹簧式。 5踏板的布置 离合器踏板、制动踏板和油门踏板，布置在地板凸包与车身内侧壁之间。 在离合器踏板左侧，应当留出离合器不工作时可以放下左脚的空间，因此， 16 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度(60mm)的距离。 因为汽车行驶时驾驶员要不停顿地踩油门踏板，所以要求踩下时轻便。 驾驶员应当用脚后跟支靠在地板上，变化操纵时仅仅是通过改变踩关节角度 来达到。为了操纵方便，从驾驶员方向看，油门踏板布置成朝外转的样子。 图 1-3 所示为德国推荐的确定踏板布置的尺寸关系。 6油箱、备胎、行李箱和蓄电池的布置 (1)油箱 根据汽车最大续驶里程(一般为 200600km)来确定油箱的容 积。轿车为了在有限的空间内布置下油箱、备胎等物品，常视具体条件来确 定其形状。布置油箱时应遵守的一条重要原则是油箱应远离消声器和排气管 (轿车要求油箱距排气管的距离大于 300mm，否则应加装有效的隔热装置；油 箱距裸露的电器接头及开关的距离不得小于 200mm)，更不应当布置在发动机 舱内。考虑到发生车祸时不会因冲撞到油箱而发生火灾，油箱又应当布置在 撞车时油箱不会受到损坏的地方，例如将油箱布置在靠近轿车后排座椅后部 就比布置在行李箱后下部安全。 结合本设计的实际情况， 将排气系统与油箱分别放在车架的左右侧布置， 严格保证了两者的最小间隙，同时也为其他系统和部件的布置提供了更有效 的空间。 (2)备胎 轿车备胎常布置在行李箱内，要求在装满行李的情况下，仍能 方便地取出备胎，如将备胎立置于行李箱侧壁或后壁。此时，行李箱侧壁或 17 后壁必须有大于车轮直径的高度。 布置在车架尾部时常采用悬链式，可保证拆、装方便，并使汽车质心位 置降低。但此时汽车离去角减小，通过性变坏。备胎置于车架中部上方时， 常用翻转式结构。但在转动备胎时需要足够的空间，导致抬高货箱，使汽车 质心位置增高。本设计采用越野性要求较高，兼顾美观，考察各种实际车辆 后采纳布置在车架尾部这一方法。 (3)行李箱 要求中级轿车行李箱有效容积为 0.40.7m3，高级轿车为 0.70.9m3。为了能整齐地安放手提箱，行李箱底部应平整。受外形尺寸限 制，当普通级、中级轿车难以达到上述要求时，可利用座椅下、车门和侧壁 之间的空间来安放小件行李。客货两用轿车将后徘座椅设计成可翻式，翻转 后后部形成一个有效容积很大的行李箱。 7车身内部布置 以运送人为主，兼顾运送少量行李的轿车车身内部布置，必须考虑有良 好的乘坐舒适性和足够的安全性。进行车身内部布置，并使之适合人体特性 要求，离不开人体尺寸这一基本参数。为了获得人体尺寸分布规律，要进行 抽样测量。 将实测尺寸值由小到大排列到数轴上， 再将这一尺寸段均分为 100 份，则将第几份点上的数值作为该百分位数。例如，我国成年男子身高分布 图上，第 50 份点上的数值为 1688mm，则称第 50 百分位数为 1688mm，表明有 50的人身高低于 1688mm，另有 50的人身高高于此值。所以第 50 百分位 对应的身高就是平均身高。 车身内部空间和操纵机构的布置，以及驾驶员与乘客座椅的尺寸和布置 等，均以该统计数据作为依据。例如，男子身高均为(1688mm)，标准差 为 81.83mm，取1.645，表明男子总数的 90%，其身高在 15531822mm 范围内。根据这一尺寸范围进行设计，就可以达到设计结果满足 90%的使用 对象。 人体样板可以用有机玻璃或胶合板制作， 其比例分别为 1:5、 1:2 和 1:1。 中等身材人体样板用来确定基本尺寸，而大、小人体样板用来确定座椅调整 量。总布置设计初期绘尺寸控制图时，用 1:5 的比例绘制。在进行正式总布 置时，可用 1:2 或 1:1 的比例绘制。 在车身侧视图上安放人体样板时，首先要确定人体样板踵点与胯点之间 的垂直高度和考虑到座垫、靠背压缩量以后的胯点位置。不只是要使人体样 18 板上的胯点与初选的座椅上的“跨点”重合，并将人体样板的踵点安放在油 门踏板处的地板上的踵点，然后根据选定的坐姿交、及在图样上 进行布置。 从人体工程学的观点出发，驾驶姿势时人体各部分夹角的合理范围如图 1-15 所示。 不同级别轿车的内部布置和有关参考尺寸见汽车设计 。 8微型客车外廓尺寸的确定 (1)h 点和 r 点 能够比较准确地确定驾驶员或乘员在座椅中位置的参考 点是躯干与大腿相连的旋转点“胯点” 。实车测得的“胯点”位置称为 h 点。 进行总布置设计之初，先根据总布置要求确定一个座椅调至最后、最下 位置时的“胯点”并称该点是 r 点；然后以 r 点作为设计参考点进行设计。 试制出样车后，将座椅调至最后、最下位置，用三维人体模型测量“胯点” ， 此“胯点”即为 h 点。而后将 h 点与 r 点相认证，并按 h 点位置确认或修改 设计。如果测定的 h 点不超出以 r 点为中心的水平边长 30mm、铅直边长 20mm 的矩形方框内范围，并且靠背角与设计值之间差值不大于 3，则认为 h 点 与 r 点的相对位置满足要求。 驾驶员入座后，体重的大部分通过臀部作用丁座椅的座垫，一部分通过 背部由靠背承受，少部分通过左、右手和脚的遁点作用于转向盘和地板上。 在这种坐姿条件下，驾驶员在操作时身体上部的活动一定是绕 h 点的横向水 平轴线转动。因此，h 点的位置决定了与驾驶员操作方便、乘坐舒适相关的 车内尺寸的基准。 (2)顶盖轮廓线的确定 首先将座椅放置在高度方向和长度方向的平均 位置处，然后确定