《轿车车身总布置》PPT课件.ppt

第三章 车身总布置设计,概述,车身总布置是在整车总布置的基础上进行的。整车的总布置提供了汽车的长、宽、高、轴距、轮距等的控制尺寸、轴荷分布范围以及水箱、动力总成、前后桥、传动轴与车轮等的轮廓尺寸和位置。据此再参考同类车型有关数据作为借鉴，即可初步确定前悬和后悬的长度，前后风窗位置和角度、发动机罩高度、地板平面高度、前围板位置、座椅布置、内部空间控制尺寸、方向盘位置角度与操纵机构和踏板的相互位置等；然后在此基础上，按满载情况绘制1：5车身总布置图。,3-1 轿车车身的布置,车身总布置的原则 （1）由于轿车是供人乘坐的，主要满足人的乘坐要求。 （2）从整车的经济型和行驶稳定性出发，要有良好的空气动力性。 （3）具有对底盘各总成、发动机及电气设备的良好的接近方便性，维修保养方便性。 （4）尽量减轻车身质量，并具有良好的冲压、焊接、装配及涂装工艺性。 （5）在满足性能要求的前提下，尽量减少车身的外形尺寸。 （6）确保良好的密封、通风换气、隔音、隔热及防振等性能。 （7）满足国际、国内有关的各种法规和标准要求。 （8）充分考虑车型的系列化、通用化。,发动机前置后轮驱动 （FR） 分： 发动机前置前轮驱动 （FF） 发动机后置后轮驱动 （RR） 发动机中置后轮驱动（MR）,一轿车的布置形式,（1）发动机前置后轮驱动 (FR) a、轴荷分配合理，整车的前后重量比较平衡 ； b、有利于减少制造成本； c、操纵机构简单；操纵稳定性好； 特点：d、采暖机构简单，且管路短供暖效率高 ； e、发动机冷却条件好； f、轮胎的附着利用率高，爬坡能力强； g、行李箱空间大； h、变形容易。,主要缺点： a、传动部件多，传动系统质量大，地板上有凸起的通道，占据了座舱的空间，影响了乘坐舒适性； b、汽车正面与其它物体发动碰撞易导致发动机进入客厢，会使前排乘员受到严重伤害； c、汽车的总长较长，整车整备质量增大，影响汽车的燃油经济性和动力性。 应用： 中高级和高级轿车（客厢较长，乘坐空间宽敞， 行驶平稳 ）,（2）发动机前置前驱动 （FF） a、有明显的不足转向性能； b、越过障碍的能力高； c、动力总成结构紧凑； 特点： d、车内地板凸包高度可以降低，有利于提高乘坐舒适性； e、轴距可以缩短 ，有利于提高汽车的机动性； f、有利于发动机散热 ，操纵机构简单； g、行李箱空间大； h、变形 容易。,主要缺点： 结构与制造工艺均复杂； 前轮驱动兼转向，结构复杂，工作条件恶劣，轮胎寿命短；（前桥负荷较后轴重） 附着利用率小，汽车爬坡能力降低； 发动机和传动系统集中在发动机舱内，布局拥挤； 发生正面碰撞事故，发动机及其附件损失较大，维修费用高。 应用：绝大部分微、小、中型轿车采用，如Audi100、 Santana2000、CA7220、Buick、Passat、 富康、英格尔（南汽）、夏利等轿车， 均采用发动机前置前轮驱动的布置形式。,（3）发动机后置后驱动 （RR） a、结构紧凑，没有沉重的传动轴； （发动机、离合 器、变速器和主减速器布置成一体） b、改善了驾驶员视野； （汽车前部高度有条件 降低 ） 特点： c、整车整备质量小； d、客厢内地板比较平整 ； e、乘客座椅能够布置在舒适区内； f、爬坡能力强； g、汽车轴距短，机动性能好。,主要缺点： a、后桥负荷重，使汽车具有过多转向的倾向； b、前轮附着力小，高速行驶时转向不稳定，影响操纵稳定性； c、行李箱在前部，行李箱空间不够大； d、操纵机构复杂； f、变形困难。 应用： 较少,（4）发动机中置后轮驱动 （MR） 发动机放在前、后轴之间或前轴之后、乘客之前，后轮驱动（前中置），属于FR型，但能达到理想的轴荷分配，提高操纵性。宝马3系列，本田S2000。 特点： a、轴荷均匀 b、具有中性的操纵特性； 缺点： 发动机占了座舱的空间，降低了空间利用率和实用性。 应用：大都用在追求操控表现的跑车。,四轮驱动,无论发动机前置、中置还是后置，都可以采用四轮驱动。四个轮均有动力，附着利用率最高，但重量大、占空间，动力流失率比单轴驱动大。 四轮驱动过去只用于越野车，近年来随着限滑差速器技术的发展和应用，四驱系统已经能够精确的调配扭矩在各车轮之间分配，出于提高操控性的考虑，采用四轮驱动的高性能跑车也越来越多。,二、动力总成的布置,确定动力总成相对于前轮轴线的位置,1、 估算轴荷分布（FR轿车满载时最理想的轴荷分布为前轴48%49%，后轴52%51%；FF的轴荷分布正好相反）。,2、还与离地间隙值及轴荷分布有关。 3、考虑前悬架和转向传动机构的布置。,在总布置草图上，动力总成的位置可由曲轴中心线与发动机气缸体前端的交点k和曲轴中心线的倾角（3-4度）两个参数来确定。,影响,布置,发动机的前后位置,汽车的轴荷分配 轿车前排座位的乘坐舒适性 传动轴长度和夹角,a 、减小传动轴夹角 ：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14夹角，轿车多在34之间 。 b、前纵梁之间的距离：发动机前置后轮驱动的轿车，必须考虑吊装在发动机上的所有总成（如发动机、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。,动力总成布置图,布置发动机时所必须遵守的若干要求见P49图3-3,三、地板凸包（传动轴通道）和传动轴的布置,图3-4 U型布置万向节传动,为了保证车身地板凸包的高度最小以及后座凸包上的座垫有足够的厚度，通常采取在垂直平面内将传动轴布置成U形的方案(图3-4)，这样可以降低传动轴的轴线，同时又能保证动力总成的外廓不致减小离地间隙，而且万向节叉轴线之间的夹角也不致超过允许值。,凸包与中间传动轴部分之间的最小间隙一般可取：1015mm。在绘出传动轴的最高轮廓线之后，即可据此决定传动系以上的凸包线。 进一步即可确定地板平面，在FR的轿车上，根据车身承载型式的不同，可绘出地板总成的横截面。由于传动轴作前述布置，所以前后地板往往形成不大的阶梯。,确定地板平面,车架或地板总成的形式取决于纵梁沿宽度方向的布置。地板高度取决于离地间隙以及纵梁和横梁的截面高度。,降低轿车的地板平面的措施,1、减小纵梁高度 2、后桥上面的一段纵梁做成向上弯的形状 3、后桥采用双曲面齿轮传动以降低传动轴等。,车身中部仍免不了出现凸包，以致影响后作成员的舒适性，其他两种布置形式（FF、RR）就不存在这个问题。,图37 降低车身地板平面的措施 a) x形车架 b)周边式车架 c)双曲面齿轮传动，传动轴分为两段 d)前置前驱动 e)后置后驱动,四、轮罩外型尺寸的确定和踏板的布置,为了绘制前轮表面，应先确定车轮跳动到极限位置和最大转向角时所占有的空间。,一般情况下，规定橡胶缓冲块压缩约为自由高度的2/3，对于只在良好道路上行驶的高级轿车而言，可以允许缓冲块仅压缩为自由高度的1/3。,由于车轮转向时并不占用轮罩中部，为了充分利用空间，可以将其做成嵌入轮罩内的凹部，腾出来的这一部分空间就可以用来布置离合器踏板或安放坐垫的最宽部分，这样就容许座椅降低或前移。,踏板的布置,布置踏板所需空间受凸包外廓和车身内侧壁二者宽度的限制。离合器踏板左侧应留出位置以容纳司机的左脚，因此，轮罩最好不凸出乘客室内。,离合器踏板 制动踏板 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。,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。,德国推荐的确定踏板布置 的尺寸关系,d-离合器踏板所占空间 e-制动器踏板所占空 f-油门踏板所占空间 g-转向管柱 推荐的尺寸：a=130mm b=60mm c=70mm d=260mm e=200mm f=170mm,五、车身内部布置,车身的内部布置要保证安全性又要考虑舒适性，因此，要充分利用人体工程学的知识。除专用车以外，一般车辆内部布置均可按成年人的人体尺寸来考虑。,人体基本尺寸见表3-1,车身设计师可根据表3-1所列人体基本尺寸，制作由赛璐珞或有机玻璃、密实的纸板或胶合板裁制成的人体外形(侧面)样板(图3-12)，其比例为1：5和1：1。在外形样板各段连接处装有铰链，以便于使该样板在相同比例的图板上能处于各种不同位置，如操纵方向盘的坐姿，仰靠的坐姿等等，借以在图纸上校核内部布置尺寸是否合适。,实际感受和试验都表明：乘客座椅靠近车身的中部振动最小，一般可取后座控制点(即座垫与靠背的拐点)到后轴的距离m作为评价其乘坐舒适性的指标之一(参见图313)。 座椅尺寸基本上定下来以后，即可确定顶盖的初步轮廓，顶盖后端可由后座中间乘客头部来控制，亦即按上述座椅至顶蓬的距离i加上隔热材料层2030mm 。,驾驶姿势对人体各部分夹角的合理范围,人体样板 (第95百分位的A=460mm B=456mm),图3-14 座椅在中间位置时驾驶员最适宜的几何比例关系,转向装置的布置,（1）转向盘的位置,布置应考虑的问题,保证驾驶员能舒适地进行转向操作；（考虑转向盘平面与水平面之间的夹角） 以取得转向盘前部盲区距离最小为佳； 转向盘不应影响驾驶员观察仪表； 照顾到转向盘周围（如风挡玻璃等）有足够的空间。,布置应考虑的问题,避免悬架运动与转向机构运动出现不协调现象；（转向器布置在前钢板弹簧跳动中心附近 ） 防止转向盘后移伤及驾驶员； 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（影响踏板的布置和驾驶员腿部的操纵动作 ） 较高的传动效率（转向摇臂与纵拉杆和转向节臂与纵杆之间的夹角布置 ）,（2）转向器的位置,制动系布置,制动踏板的位置,更靠近驾驶员，且制动踏板操纵轻便。,传力杆件,运动无干涉和死角，不能车轮跳动时自行制动。,制动管路布置,平行管之间的距离不小于5mm，或者完全束在一起； 交叉管之间的距离应不小于20mm； 不要将管子布置在车架纵梁内侧下翼上；（积水）,六 、轿车外廓尺寸的确定,a、H点和R点,H点定义：实车测得躯干与大腿相连的旋转点“胯点” 位置,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,R点定义：座椅调至最后、最下位置时的“胯点”,以R点作为设计参考点,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； 靠背角与设计值之间差值不大于3。,要求：,b、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H点，并引出一条与铅垂 线成8的斜线； 再从H点沿8斜线方向截取 765mm的F点； F点相当于第50百分位驾驶员的头 部最高点； 从F点垂直向上截取100135mm 为车顶内饰线。, 车顶内饰线确定,车顶：包括钢板、隔离层、蒙面等，厚度为1525mm。, 顶盖的纵向轮廓线,汽车顶盖横剖面上的最高点：再增加2040mm； （因顶盖轮廓是上凸的曲面，并对称于汽车的纵轴线） 用同样的方法找出后排座椅上方最高点； 前、后座椅上方两点连线即为顶盖的纵向轮廓线。,c、车身横截面,形成 :,轿车车身横截面由顶盖、车门和地板的外形来形成。,车身内部主要的轮廓点取决于驾驶员头部和顶盖之间、肩部和玻璃之间、肘部与车门内表面之间的间隙；车身外表面上的各点则决定于顶盖厚度、玻璃下降的轨迹、门锁和玻璃升降的尺寸等。之后再在横截面上布置门槛梁和顶盖梁，从而定下门框高度。,轿车车身横截面,如果将顶盖做成凹形(图3-23b)或是将顶盖梁装在横截面以外(图3-23c)，从工艺性和结构的观点来看，不致明显地减小顶盖的弧高。凹形顶盖较好地改善侧向视野性和将车门高度增大dHD值(见图3-23b)。顶盖梁装在横截面以外时，可将顶盖表面做成局部鼓起(图3-23c)，这样既能在外观上给人以浮雕式的美感，又能在结构上达到提高顶盖刚度的目的。,确定：,将在确定顶盖纵向轮廓时求得的左、右座椅乘员头部上方 顶盖上的点，画到横截面图上； 再加上顶盖纵向轮廓线上的点，共三点即可画出顶盖横向轮廓线。,d 车门立柱的布置,布置车门立柱时，应首先考虑上下车的方便性，图3-16a为轿车车门立柱与座椅相对位置的推荐值。 对两门车身，应保证后座入座的最小通道尺寸。 对四门车身，应在保证入座最小通道尺寸的情况下，尽量改善入座的方便性，如将立柱适当倾斜。,a 前座不能翻到的四门轿车车身 b 前座靠背或前座可以翻倾的两门轿车车身 c 前座不能翻倾的两门轿车车身,在四门车身中，当车门立柱直立时(如图318a所示)，前、后座入座都会感到很别扭，如果将门立柱适当倾斜(图3-18b)，则可大大改善入座的方便性。,车身侧壁倾斜度的确定：,考虑上、下车的方便性。,车门上、下槛边缘之间的间距为100150mm时（上窄下宽），乘员上身只倾斜010即可入座。 但此间距过大会使汽车上下比例失调，影响外观，且玻璃升降占用车门内空间大，并影响肩部和玻璃之间的间隙（要求大于100mm）、肘部和车门内表面之间的间隙（要求大于70mm）。,e、车身侧壁倾斜度,当k值过大时，将由于上下比例失调而影响汽车的外观，同时内部空间利用也不好，下车时不方便，而且玻璃升降占用车门内腔的空间太大，使车门增厚 。,七 、视野性,在驾驶员座椅上具有良好的视野性是保证汽车操纵方便和行驶安全的重要条件之一；对于乘客来说，也应提供良好的视野。 视野性取决于座椅的布置、高度以及座垫和靠背的倾角，车窗的尺寸、形状和布置，立柱的结构，发动机罩和翼子板的形状等等。 升高座椅和减小座垫与靠背的倾角、布置驾驶员座椅接近汽车前端、加大车窗(主要是前风窗)、降低窗台、减小风窗玻璃倾角并尽量使之靠近驾驶员的眼睛、减薄立柱厚度并使其下端后移等，都可以在不同程度上改善视野性。,图3-21 轿车的视野角,图3-22 在前立柱下端后移的同时减窄座垫前端，既改善了视野性，又保证了必要的进出空间,八油箱、备胎、行李箱和蓄电池的布置,（1）油箱,油箱的容积,汽车最大续驶里程（一般200600km）来确定,油箱的布置,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；油箱距踝露的电器接头及开关的距离不得小于200mm）； 不应当布置在发动机舱内； 轿车油箱常布置在行李箱内 ； 货车油箱布置在纵梁上,（2）备胎,轿车备胎常布置在行李箱内； 客车、货车布置在车辆的侧面或后面。,布置,a)备胎装在油箱的凹部内 b)油箱紧靠侧壁 c)油箱紧靠后座靠背 d)备胎沿行李舱侧壁垂直布置 e)备胎紧靠后壁 f)油箱装在前围板之前 s)备胎装在发动机罩下面，油箱后置 h)备胎装在发动机上面，油箱后置,（3）行李箱,（4）蓄电池的布置,轿车行李箱有效容积,中级轿车为0.40.7m3 高级轿车为0.70.9m3。,轿车行李箱布置,行李箱底部应尽量平整（能整齐地安放手提箱） 客货两用轿车将后排座椅设计成可翻式，翻转后后部形成一个有效容积