整车性能计算软件讲解

1、整车性能计算软件该软件提供汽车五大性能：动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性、通过性、安全性、舒适性、环保性，可靠性的设计计算和报表输出功能。适合于各种车型的设计计算。 1.汽车动力性计算 动力性是汽车最基本、最重要的性能之一，汽车首先是一种高效率的运输工具，动力性决定了运输效率的高低。 为全面反映汽车动力性能，本软件中汽车的动力性计算包括以下评价指标： （1）最高车速； （2）最大动力因数； （3）最大爬坡度； （4）0-100km/h加速时间； （5）原地起步加速通过400m时间； （6）直接档30km/h加速到100km/h时间； （7）直接档30km/h加速行驶400m时间。

2、 输出以下图表： （1）驱动力-阻力 平衡图； （2）动力因数图； （3）功率平衡图； （4）加速度图； （5）爬坡度图； （6）原地起步换档加速曲线； （7）直接档加速曲线。 并可计算空载和满载两种不同工况。 2. 汽车燃油经济性计算 汽车在一定的行驶条件下，以消耗最少的燃油完成单位运输工作的能力称为其次的燃油经济性。它是评价汽车系统性能的主要参数之一。 结合汽车的实际使用工况，本软件系统选用以下指标来评价燃油经济性： （1）等速百公里油耗； （2）城市客车四工况循环油耗； （3）客车六工况循环油耗。 可计算空载和满载两种不同工况。 3. 汽车制动性计算 汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶

3、方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力称之为汽车的制动性。汽车的制动性能是非常重要的，它是汽车安全行驶的重要保障。 本系统选用以下指标来综合评价汽车的制动性： （1）同步附着系数； （2）制动距离； （3）理想的前后制动力分配曲线； （4）附着效率曲线； （5） ECE法规制动分配曲线； 4. 汽车操纵稳定性计算 汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。操稳性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，而且也是决定高速汽车安全行驶的一个主要性能。 本系统中操纵稳定性计算的内容

4、如下： A.瞬态响应 角阶跃输入下汽车横摆角速度瞬态响应曲线； 包括以下指标： （1）固有圆频率； （2）阻尼比； （3）反应时间； （4）峰值反应时间； B.稳态响应 （1）稳态横摆角速度增益曲线（转向灵敏度）； （2）前后轮侧偏角绝对值之差-侧向加速度曲线； （3）转向半径比值-速度平方曲线； 包括以下指标： * 稳定性因数； * 静态储备系数； * 转向结论； 5. 汽车平顺性计算 汽车的平顺性反应汽车的舒适程度，是现代汽车非常重要的性能之一。本系统采用加权加速度均方根值来评价平顺性。 6.汽车匹配性计算 汽车设计过程中，初步选择参数以后，可拟定供选用的参数数值的范围，进一步具体分析计算

5、不同参数匹配下汽车的燃油经济性与动力性，然后综合考虑各方面的因素，最终确定动力装置的参数。通常以循环工况油耗Q（单位为L/100km）代表燃油经济性，以原地起步加速时间代表动力性，作出不同参数匹配下的燃油经济性加速时间曲线，并根据此曲线确定参数。 本系统汽车参数匹配包括以下内容： （1）动力系总成（发动机、变速箱、主减速器）匹配。 （2） 车轮半径匹配。 1. 概述1.1 整车总布置设计的任务(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、质量和主要尺寸参数，提出总体设计方案，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；(3) 对整车性能进行计

6、算和控制，保证汽车主要性能指标实现；(4) 协调好整车与总成之间的匹配关系，配合总成完成布置设计，使整车的性能、可靠性达到设计要求。1. 2 设计原则、目标（1） 汽车的选型应根据汽车型谱、市场需求、产品的技术发展趋势和企业的产品发展规划进行。（2）选型应在对同类型产品进行深入的市场调查、使用调查、生产工艺调查、样车结构分析与性能分析及全面的技术、进行分析的基础上进行（3）应从已有的基础出发，对原有车型和引进的样车进行分析比较，继承优点，消除缺陷，采用已有且成熟可靠的先进技术与结构，开发新车型。 （5）涉及应遵守有关标准、规范、法规、法律，不得侵犯他人专利。 （6）力求零件标准化、部件通用化、

7、产品系列化。1. 3 汽车设计过程(1)调查研究与初始决策：选定设计目标，并制定产品设计工作及方针原则。(2)总体方案设计：根据所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想提出整车设想，即概念设计（concept design）或构思设计。(3)绘制总布置草图，确定整车主要尺寸、质量参数与性能以及各总成的基本形式。 (4)车身造型设计及绘制车身布置图：绘制不同外形、不同色彩的车身外形图；制作相应的造型的1：5整车模型；从中选优后，再制作1：5或1：1的精确模型。(5) 编写设计任务书；(6) 汽车总布置设计；(7) 总成设计；(8) 试制、试验、定型。2.整车型式的选择根据设计原

8、则，目标和用户的需求特点，整车设计人员要提出被开发车型的整车型式方案，主要包括以下几部分：(1)发动机的种类和型式；(2)轴数和驱动型式；(3)车头和驾驶室的型式及与发动机、前轴(轮)的位置关系；(4)轮胎的选择。2.1发动机的种类和型式对于发动机的种类和型式，在现代汽车上主要选用汽油机和柴油机，燃用其它燃料或其它种类的发动机，可根据车型的需要进行选取。发动机的型式有直列式、V型和对置式等。冷却方式有水冷和风冷。因此要根据具体车型的使用条件和布置上的结构需要，而选择不同种类和型式的发动机。2.2汽车的轴数和驱动型式不同类型的汽车有不同的轴数和驱动型式，这主要根据使用条件、用途、工厂的生产条件、

9、制造成本及公路的轴荷限值等因素进行选择。最常用的是两轴、后驱动42式汽车，其中轿车还可以采用42前驱动式结构。对于一般总重小于 19t的汽车，都采用42后驱动的布置型式(前驱动的轿车除外)，因为这种汽车结构简单、布置合理、机动性好、成本低、适合于公路使用，是种典型的、成熟的结构型式。随着汽车载重量的增加，各相关总成也要相应的加大，汽车的自重也要增加，这样会造成42式的汽车单轴的负荷增加，以致于超过公路、桥梁所规定的承载限值(公路允许单轴负荷为13t，双后轴负荷为24t)。为解决此矛盾，一般采用增加汽车轴数的办法来减少单轴的负荷，如从42变成62、64、84，如果想增加驱动能力，提高越野通过性能

10、，可以采用44、66、88等增加前驱动型式的结构，同时也可提高载重量。采用增加轴数的办法，可以提高载重量而不增加单轴负荷，同时还不会增加车箱底板的离地高度，提高通用化、系列化水平，便于生产、降低生产成本等。所以汽车厂家多年来一直都采用这种办法变型出更多品种的汽车。62式结构可以由单前轴、单后驱动桥和后支承轴组成，也可由双前轴和单后驱动桥组成，这主要取决于布置需求和轴荷分配。但应尽量不采用双前轴式结构，因为这样会使前转向系统复杂，转向沉重或增加转向助力系统，增加成本和影响操作。2. 3车头、驾驶室的型式车头、驾驶室的型式是汽车的最主要的型式之一。其选择主要决定于用户的要求、安全性、维修保养的方便

11、性和生产条件等因素。车头的型式如长头、平头、凸头等都各有其优缺点。车头、驾驶室与发动机，前轴(前轮胎)的布置位置，也可组成不同的布置结构，形成不同风格的整车外形，当然对使用、性能也有定的影响，所以对此要认真地进行选择。2.4轮胎的选择轮胎的尺寸和型号是进行汽车性能计算和绘制总布置图的重要原始数据之一，因此，在总体设计开始阶段就应选定，而选择的依据是车型、使用条件、轮胎的静负荷、轮胎的额定负荷以及汽车的行驶速度。当然还应考虑与动力传动系参数的匹配以及对整车尺寸：参数(例如汽车的最小离地间隙、总高等)的影响。轮胎所承受的最大静负荷与轮胎额定负荷之比，称为轮胎负荷系数。大多数汽车的轮胎负荷系数取为0

12、.91.0，以免超载。轿车、轻型客车及轻型货车的车速高、轮胎受动负荷大，故它们的轮胎负荷系数应接近下限；对在各种路面上行驶的货车，其轮胎不应超载小对在良好路面上行驶且车速不高的货车，其轮胎负荷系数可取上限甚至达1.1；对车速不1高的重型货车、重型自卸汽车，此系数亦可偏大些。但过多超载会使轮胎早期磨损，甚至发生胎面剥落及爆胎等事故。试验表明：轮胎超载20时，其寿命将下降30左右。为了提高汽车的动力因数、降低汽车及其质心的高度、减小非簧载质量，对公路用车在其轮胎负荷系数以及汽车离地间隙允许的范围内应尽量选取尺寸较小的轮胎。采用高强度尼龙帘布轮胎可使轮胎的额定负荷大大提高，从而使轮胎直径尺寸也大为缩

13、小。例如装载量4t的载货汽车在20世纪50年代多用的9.0020轮胎早已被8.2520；7.5020甚至8.2516等更小尺寸的轮胎所取代。越野汽车为了提高在松软地面上的通过能力常采用胎面较宽、直径较大、具有越野花纹的超低压轮胎。山区使用的汽车制动频繁，制动鼓与轮辋之间的间隙应大一些，以便散热，故应采用轮辋尺寸较大的轮胎。轿车都采用直径较小、断面形状扁平的宽轮辋低压轮胎，以便降低质心高度，改善行驶平顺性、横向稳定性、轮胎的附着性能并保证有足够的承载能力。我国各种汽车的轮胎和轮辋的规格及其额定负荷可查相应的国家标准。轿车轮胎标准见GB 297882；货车和客车的轮胎规格详见国标GB51682。货

14、车的后轮装双胎时，比单胎使用时的负荷可增加1015。3.主要“目标参数”的确定总布置设计人员应初步确定以下各种参数，作为整车和总成的原始数据和工作目标。在整车的方案(车头、驾驶室的型式、发动机的种类，整车初步的外廓尺寸、主要布置参数和布置草图)初步确定之后，整车设计人员通过图面工作和计算、初步确定如下目标参数：(1) 汽车主要尺寸参数(2) 汽车质量参数(3) 主要性能参数(4) 汽车的机动性参数(5)估算发动机的最大功率、最大扭矩及其对应的转速。(6)变速器的头档速比和档位数，分动器速比和驱动桥的主减速比。3.1汽车主要尺寸参数确定通过整车总布置草图的绘制，可以初步确定各总成的布置关系，进而

15、确定整车各有关的(布置)尺寸参数和质量参数，以便为总成设计提供原始数据。在绘制整车总布置草图时，可以参考同类车型的相关总成的外廓尺寸和质量，按本车的总布置需要，进行总布置草图的绘制。初步确定主要布置尺寸和进行质量参数的计算。确定车头，驾驶室的型式，以及同发动机、前轴(轮)的相互布置关系后，绘制布置总布置草图，并在此基础上布置各大总成。(1)车架和车箱；(2)后簧、后桥和车轮；(3)前簧、前轴和车轮；(4)传动系；(5)转向机构及拉杆系统，并确定前轮转角和进行转弯直径的计算；(6)布置油箱、电瓶、消声器、贮气简及备胎等其它总成。完成整车总布置草图后，整车的外廓尺寸及相关的布置尺寸参数已基本确定，

16、然后进行质量参数的计算。计算质量参数前，要列出各大总成的质量，再定出空载和满载时各总成的质心至前轴和地面的距离，最后计算出空载和满载时的轴荷分配和质心至前轴、地面的距离。整车总布置应提供以下参数，为总成开发提供原始数据。(1)整车的外廓尺寸；(2)轴距和前、后轮距；(3)前悬和后悬长度；(4)车头、驾驶室和发动机、前轮的布置关系；(5)轮胎型号、静力半径和滚动半径、负载能力；(6)车箱内长及外廓尺寸；(7)发动机的功率、扭矩及相应转速；(8)变速器头档速比(2种)和档位数；(9)后桥总速比(可有几种)；(10)最高车速；(11)最大爬坡度；(12)整备质量及载质量；(13)转向盘直径，车轮转角

17、及最小转弯直径(14)前轮接地点至前簧座的距离；(15)前簧中心距；(16)后簧中心距；(17)车架前部和后部外宽；(18)车架纵梁外形尺寸及横梁位置；(19)前簧作用长度；(20)后簧作用长度；(21)前簧非悬架质量；(22)后簧非悬架质量；(23)后轮毂及制动器总成质量。各型汽车的轴距和轮距车型 类别 轴距 L/m 轮距 B/m42载货汽车 汽车总质量ma/t 2.2 1.702.90 1.151.35 2.23.4 2.303.20 1.301.50 3.55.9 2.603.60 1.401.65 6.09.9 3.604.20 1.701.85 10.013.9 3.605.00 1

18、.842.00 14.025.0 4.105.60 1.842.00矿用自卸车 60 3.904.80 2.504.00大客车 城市大客车（单车） 4.505.00 1.742.05 长途客车（单车） 5.506.50 1.742.05轿车 微型 1.652.40 1.101.27 普通级 2.122.54 1.151.50 中级 2.502.86 1.301.50 中高级 2.853.40 1.401.58 高级 3.403.90 1.561.623.2整车质量参数估算在整车设计方案确立后，总布置设计草图初步完成的情况下，应首先对整车质量参数(包括：空载状态下的整车整备质量、轴荷分配、质心高

19、度；满载状态下的整车最大总质量、轴荷分配以及非悬架质量等)进行估算，为整车性能计算和总成设计提供依据。各总成质量 ，可通过样件实测得到，亦可参照同类车型样件实测值修正得到。各总成质心位置可通过实测得到或按其几何形状和结构特点估计得到，然后在整车总布置图上确定其质心相对于前轮中心的纵向位移 (一般规定在前轮中心后为正值，在前轮中心前为负值)以及空载状态下的离地高度 ；和满载状态下的离地高度 。一般整车总布置图在满载状态下绘制，在确定各总成质心在空载状态下的离地高度时应考虑到前、后轮胎和悬架相对满载状态的垂直变形的影响；空载状态下各总成质心纵向位置相对满载状态的变化忽略不记。3.2.1空车状态下整

20、车质量、轴荷分配和质心高度的计算整车整备质量(自重) 按下式计算： 式中 No用估算整车整备质量的全部总成数量(总成的划分可根据实际情况由设计人员自定)； 整车装备质量，kg。空车后轴荷 按下式计算： 式中 L轴距，mm；空车后轴荷，kg。空车前轴荷Mci按下式计算： 式中 Mcf空车前轴荷，kg。 空车质心高度mgo按下式计算： 式中 空车质心高度，mm。3.2.2满载状态下整车质量、轴荷分配和质心高度的计算整车最大总质量(总重) 按下式计算：N1用于估算整车最大总质量的全部总成和负载的数量(一般在整车整备质量基础上加上乘员和最大装载质量)。满载后轴荷 按下式计算： 式中 满载后轴荷，kg。

21、 满载前轴荷 按下式计算 式中 满载前轴荷，kg 满载质心高度 按下式计算： 式中 满载质心高度，mm。 3.2.3非悬架质量的估算对于非独立悬架，整个车桥总成(包括制动器、轮毂、车轮等)都属于非悬架质量；一端与车桥铰接，另一端与车架固定点铰接件(如转向拉杆、传动轴、导向臂、稳定杆等)可将静止时作用于车桥铰接点的质量作为非悬架质量(转向拉杆、传动轴等件可取其质量的 作为非悬架质量)；螺旋弹簧取其质量的 作为非悬架质量；吊挂式钢板弹簧取其质量的 作为非悬架质量；平衡悬架钢板弹簧取其质量的 作为非悬架质量。对于独立悬架和其它特殊形式的悬架可视其结构特点进行非悬架质量估算。各类汽车的整备质量利用系数

22、汽车类型 m0 备注载货汽车 轻型 0.81.1 柴油车为0.81.0 中型 1.21.35 重型 1.31.7 矿用自卸车 装载量 MG45t 1.31.7 各类汽车的轴荷分配范围车型 空载(%) 满载(%) 前轴 后轴 前轴 后轴轿车 前置发动机前轮驱动(FF) 5666 3444 4760 4053 前置发动机后轮驱动(FR) 5055 4550 4550 5055 后置发动机后轮驱动(RR) 4250 5058 4045 5560汽车 42后轮单胎 5059 4150 3240 6068 42后轮双胎,长头,短头车 4449 5556 2730 7073 42后轮双胎,平头车 4954

23、 4651 3235 6568 64后轮双胎 3137 6869 1924 76813.3发动机最大功率及其转速设定最高车速，发动机的功率应大于等于该车速行驶时所需要的行驶阻力的功率之和，可用下式计算:式中 发动机最大功率，kW； 传动系效率； 汽车总质量(总重)，kg； 重力加速度，g=9.81ms2； 滚动阻力系数，由试验确定。它与路面的种类、行车速度、轮胎的种类、气压有关； 空气阻力系数，货车为0.50.65，轿车为0.30.45； A迎风面积， ，货车可取前轮距总高，轿车可取0.78(前轮距总高)； 最高车速，kmh。在实际工作中，还可以利用比功率的统计值来确定发动机的功率值。汽车的比

24、功率是指每吨质量所具有的功率值，表示为kWto计算分式为 比功率 (2)由上式可见，不同的载货汽车，其 、 和 值大体相等，且最高车速也差别不大，唯一影响比功率值的是Am。，其中还有面积A，各种车型相差都不是很大，但汽车的总质量(总重)m。是变化较大的一个参数，总重越大，其比功率值越小，与统计值相符。许多国家都有最低比功率的限值，以保证在公路上各种车辆都有近似的动力性能。我国标准GB725897中规定，对公路用的机动车辆其比功率的最小值不能低于4.8kWt。农用运输车不低于4kWt。除考虑最高车速外，还要满足最大爬坡度的要求，即要有足够的头档最大动力因数。通过上述方法计算的发动机功率可以互相补

25、充，以便最后确定发动机最大功率值。发动机最大功率点的转速及转速范围，应根据发动机的类型、最高车速、最大功率值活塞平均速度、生产条件，及参考同类样机的数值来决定。3.4发动机最大扭矩及其转速当发动机最大功率和其相应转速确定后，可用下式确定发动机的最大扭矩。式中： 发动机最大扭矩，Nm； 扭矩适应性系数；即 一般汽油机 柴油机 为最大功率点的扭矩，Nm；值的大小，标志着行驶阻力增加时，发动机沿外特性曲线自动增加扭矩的能力。 的大小可参考同类样机的数值进行选取。 最大功率点转速，rmin。发动机最大扭矩点的转速 ，应该认真选取，一般希望该转速与最大功率点的转速有一定的比例关系，即保证 在1.42.0

26、之间，如果 取得过高，会使 的比值变小，若小于1.4，会使直接档的稳定车速偏高，造成在市区内行驶、转弯等情况下增加换挡次数。所以希望 不要太高。3.5传动系速比的选择3.5.1最小传动比的选择整车传动系最小传动比的选择，可根据最高车速及其功率平衡图来确定。在普通的载货汽车上，变速器的最高档大都取1.0，则传动系的最小总传动比即为驱动桥的主减速比io，若有超速档或副变速器、分动器时，最小传动比则为它们的速比和i的乘积。从图1-41中可以看出，有三条不同io值的功率曲线与平直路上的行驶阻力功率曲线，从两方面对该图进行分析。首先分析最高车速。图141中可以看出功率曲线2与阻力曲线相交在最大功率点上，

27、即最高车速等于最大功率点的车速。而功率曲线1和3与阻力曲线的交点所确定的最高车速均在曲线2的交点之前，这说明只有交点在最大功率点上时，最高车速才是最大的。但从后备功率角度考虑，曲线1的后备功率小，而燃料经济性比较好，发动机功率利用率高。曲线3则相反，造成汽车有劲而跑不快，经济性较差。过去由于道路条件较差，最高车速不易太高，所以都选择曲线2或曲线3，而近代汽车越来越选择曲线2至曲线1这一范围，即注重高速和节能。当然在高速行驶时，也要有一定的动力性，既保证最高档的动力因数 ，同时也要考虑最高档时的最低稳定车速不要太高，否则在市区行驶时会造成经常换档。最低稳定车速，对于汽油车10km/h15km/s

28、，柴油车20 km/h25 km/h,汽油机350r/min500r/min，柴油机650r/min850r/min。3.5.2最大传动比的选择最大传动比为变速器的头档速比与主减速比的乘积。该速比主要是用于汽车爬坡或道路条件很差（阻力大）的情况下（此时空气阻力可以不计）汽车仍能行驶。此时变速器最大速比 式中 最大爬坡角度， ；车轮滚动半径，m； 心取10则如i。i求出 以后，再验算一下附着条件，牵引力不应大于附着力式中 最大牵引力，N； 附着力，N； -驱动桥质量，kg；附着系数，取 0.7。最后验算最低档时的最低稳定车速，该车速没有规定的限值。一般情况下，载货汽车，只要能满足最大爬坡度的要求

29、(即最大动力因数)，那最低稳定车速也能满足。但越野车为了避免在松软地面上行驶时，土壤受冲击剪切破坏而损害地面附着力，要求车速很低，此时的最大速比为式中发动机最低稳定转速，r/min；对于汽油机 350 r/min500 r/min；对于柴油机 650 r/min850 r/min；汽车最低稳定车速，kmh。3.5.3变速器档位数的选择变速器档位数的多少，要根据汽车的类型，使用条件和性能要求及最高档和最低档的速比范围大小而定。载货汽车的吨位越小，档位数可取少些，随着吨位的增大，档位数也增多。这主要从动力性、经济性、操纵性、结构复杂程度及需要进行选择。档位数越多，发动机的功率利用率越高(高功率区工

30、作时间长)，既增加了动力性，同时也增加了发动机在低油耗区工作的可能性，提高了燃油经济性。由于相邻档之间的比值不能太大(一般不超过1718，太大时换档困难，所以在最大传动比与最小传动比值越大，则档位数也应增多。而档位多的变速器即7个前进档时，其变速器的结构，特别是操纵机构帱会很复杂，所以有的车辆就采用增加前置或后置式副变速器的办法来解决此矛盾。如需要全轮驱动，可以增设两档的分动器。4. 各相关总成的匹配布置4.1车身总布置设计(1)车头、驾驶室的外形布置和曲线的确定；(2)彩色效果图；(3)1：1的外模型造型，确定最后的外型方案；(4)1：1的内模型造型、并确定内部布置和结构方案；(5)按人体工

31、程学进行驾驶室内部的布置和设计；(6)悬置方案的布置与设计。在车头或驾驶室里面布置发动机、散热装置，再布置前轮，正确处理相互间的位置关系，特别要注意下面几个问题：车头高度应尽量低，特别是前端低，可以增加视野；车头或驾驶室翻转及其发动机的拆装和接近性问题；通风与散热要好；在布置平头驾驶室时，也要考虑其高度尽量降低，但要保证驾驶室底板与发动机、冷却装置之间有足够的散热通风间隙、隔热层的厚度、中间位置乘坐的舒适性和地板的形状。前轮跳动与翼子板间隙。4.2发动机总布置设计对于发动机总成的外形及附件的布置，首先应保证工作可靠，布置基本合理，并能满足整车布置的需要和整机性能的发挥，因此要求发动机总布置完成

32、以下工作：(1)各附件的选择应保证可靠，整机布置基本合理并能适合整车布置的需要；(2)初步确定发动机的外特性曲线图，并保证前面初点的发动机最大功率，扭矩及共转速的要求，以便给传动系设计提供数据；发动机悬置方案的选择和布置应保证发动机振动最小；发动机进、排气歧管的布置，尽量保证进、排气口的连管的方便性和通畅性。在车身、发动机总布置设计的过程中，整车总布置要随时了解情况，及时发现问题并进行协调，以确保两个总成的布置和设计合理，发动机仓的通风散热、隔音隔热良好，发动机与车身的振动小，各处间隙合理，地板总成、零部件的工艺性合理并有足够的刚度，发动机接近性好、维修保养方便，同时还要保证驾驶室内有舒适的居

33、住环境，足够的工作空间。4.3转向节、车轮总成与前轮制动器总成的布置设计保证主销中心（等角速万向节中心）至车轮中心的距离最小；选取合适的主销内倾角；转向横拉杆与下节臂连接环头拆装的方便性；前轮最大转角及限位。4.4 后桥、车架、后簧与后轮的匹配布置对于后轮双胎的载货汽车，其后桥、车架、后簧与双胎之布置关系、尺寸间隙可参改图161和表161及查阅相关的国家标准。5. 整车总布置图的绘制及各总成的布置在总成进行方案布置和设计计算的同时，要进行整车总体布置的有关计算(参数确定和性能计算)工作，并要在整车方案布置草图及各总成匹配布置的基础上正式绘制和布置整车总布置图。 整车总布置图包括侧视图、俯视图、

34、前视图和必要的断面布置图、局部布置图。 在绘制整车总布置图的过程中，要随时配合、调整和确认其各总成的外廓尺寸、结构、布置型式、连接方式、各总成之间的相互关系、操纵机构的布置要求，悬置的结构与布置要求、管线路的布置与固定、装调的方便性等。 整车布置应从车型系列化角度出发，减少基础布置的变动，并可变型出多种车型，以适应大量生产和用户不同的使用要求，从而可以降低成本，提高可靠性。 在布置某一新车型时，在图面上同时考虑短轴距的42、64的自卸和牵引车的底盘布置要求，同时还考虑轴距加长后的几种变型车的布置关系，如油箱、备胎、贮气筒、电瓶、取力位置及方式、排气系统、进气系统、传动轴夹角的变化、悬架和车箱的

35、系列化设计等。这虽然增加了不少工作量，但对车型的系列化发展及生产组织、管理会带来巨大的好处。5.1整车布置的基准线零线的确定汽车在满载状态下，确定整车的零线(三维坐标面的交线)、正负方向及标注方式。 (1)整车在满载状态、车头向左来确定整车的坐标线。 X坐标线：通过左右前轮中心的铅垂面，在侧视和俯视图上的投影线即为X坐标线，前为、后为“+”，该线标记为 。 Z坐标线：取车架纵梁上翼面上较长的一段平面，或承载式车身中部底板的下表面，并与水平面平行时，该面在前视和侧视图上的投影线即为Z坐标线，上为“+”、下为“-”，标记为 。 y坐标线：通过汽车纵向中心线的铅垂面，在前视和俯视图上的投影线为了坐标

36、线，前视图中右侧为“+”、右侧为“-”，标记为 。 (2)在新车设计时，整车的坐标线确定后，车身(车头、驾驶室)、车架的坐标线也确定了，三者是统一的。(3)如果用现有的车身、车架拼装新车型，则三者的坐标线不一定一致。因为所选用的车身、车架已有自己的坐标线，而布置在新车上时，其坐标线不一定与新车的坐标线重合，因布置上的需要会造成差值，在设计时应记住这一差值，作为设计的原始数据。原车身、车架的坐标不随新车的坐标而变动。整车零线的画法上述的 、 、 三条线，统称为三个方向的零线。 在绘制总布置图时，先确定零线的位置。一般是从侧视图上开始，根据整车的前悬及车架上表面至地面的高度，确定X和Z坐标线的交点

37、，然后通过该点画一水平线和一垂直线，分别代表 和 。需要时可画出网格线，间距为200mm或400mm，便于绘图时坐标点的换算或量取。俯视图和前视图坐标线的画法可照此法处理，但须保证X、Y、Z三个坐标线互相垂直。地面线可暂时不画，待前、后轮中心至车架上表面距离确定后，再以前、后轮中心为圆心，以车轮静力半径为半径，分别画两个圆弧，则两圆弧的切线即为地干线。5.2确定车轮中心至车架上表面零线的最小布置距离5.2.1后轮中心至车架上表面零线的距离在前轮不驱动，仅后轮驱动的汽车上，前、后车轮中心至车架上表面零线的最小布置距离取决于后驱动桥处在满载状态下的布置尺寸。参见图17-1，图中车架纵粱上表面与整车

38、零线重合时，后轮中心至车架上表面零线的距离为a+b+c。其中a为车架纵梁在后桥中心断面处的断面高度。b为满载时后桥壳至车架最大跳动距离。对于中、重型货车一般取95mm110mm。c为后桥壳中心至与车架下表面相碰时的桥壳上表面的距离。下表面相碰时的桥壳上表面的距离。5.2.2 前轮中心至车架上表面零线的距离前轮中心至车架上表面零线的距离，一般均小于后轮中心至零线的距离，这样可以保证车架上表面在满载状态下与地面有一前低后高的夹角 ，使汽车在行驶时货物不会向后移。前轮中心至车架上表面零线的距离所以能小于后轮处，就因为前轴允许有一落差值，车架前端可以向下倾斜，以便满足布置上的要求。见图1-72，其中

39、为前轮中心至车架上表面零线的距离，c为满载时前轮最大跳动量，对于中、重型货车，其值为95mm105mm左右，d为板簧总成的最大厚度，e为前轴落差值，即转向节中心至簧座上表面距离，CAl0B为80mm。前轮中心至零线的距离a=b+c+d-e。 一般载货汽车的 角取0.30.7 。轿车多取0 。5.2.3前驱动轮中心至车架上表面零线的距离如果汽车前后轮均能驱动时，则前后轮中心至零线的最小布置距离取决于前驱动轮处在满载状态下的布置尺寸。一旦该距离确定后，根据 角就可确定后轮中心至零线的距离。 在前后车轮中心确定后，可以以车轮的自由半径和静力半径的长度为半径，以车轮中心为圆心分别画圆和圆弧(圆弧应画在

40、地平面这边)，则圆即为车轮外廓在侧视图上的投影线，而两圆弧的公切线即为地平面在侧视图上的投影线。无论是那种车型，都应考虑车架上表面至地面的距离(或至车轮中心的距离)，该距离越小越好，这样可以保证汽车的货箱底板能降至离地面距离最小(保证轮胎的跳动间隙)，并能保证车箱的纵、横梁有足够的断面高度，以满足其强度和刚度的要求，同时也可降低改装车改装部分的质心高度。5.3前轴落差的确定当前轮中心确定后，根据选定的车轮外倾角定出主销中心的高度位置，然后选一合理的前轴落差值(前簧座上表面至主销中心的距离)，在工艺允许的情况下尽量取大些，如果一级落差不够，还可在两簧座中间部分再出第二级落差，但要考虑最小离地间隙

41、不能太小。两级落差的前轴工艺性稍差些。5.4发动机及传动系的布置根据总布置草图中所确定的发动机、前轴及前轮的相互位置关系、发动机总成、散热器总成、车头驾驶室总成的外形图，一起在总布置图中进行细化、准确定位，最后确定其坐标位置。 布置时要注意以下几点： 油底壳与前轴的最小跳动距离； 油底壳与横拉杆的间隙，除前轴垂直跳动量外，还要考虑制动时由于前簧的S变形而造成前轴向前有一转角 (约3 4 )所要求的额外间隙。特别是前驱动桥的传动轴与油底壳或附近的横梁等零件的间隙也应如此。散热器与风扇的位置关系。一般风扇至散热器芯部表面至少留40mm以上的间隙。风扇中心与散热器芯部中心可以对齐，或者高于芯部中心，

42、但风扇不要超过上水室下边，这样的布置冷却效果差； 曲轴中心线与车架上表面零线，有一前高后低的夹角(约25)，一般取3左右。目的是能使汽车在满载状态时，传动系的轴线互相之间夹角最小，甚至从前至后成为一条直线，以提高万向节的传动效率和减少磨损；满载时传动轴的正常夹角在4以下最好，希望不超过8。越野车的传动夹角可达11多。有条件时，驱动桥自身可以倾斜一个角度，以便满足传动轴的等角速运转，或减小传动轴的夹角；单根传动轴不易过长，必要时可加中间支承，变成两根或多根传动轴传动。轿车传动轴的布置，在不影响离地间隙的情况下，主要考虑车身地板的传动轴鼓包越小越好，因此传动线可布置成中间低两头高的形式。5.5车头

43、、驾驶室的布置在发动机与车架、前轴、前轮布置关系确定后，即可布置车头、驾驶室，在总成设计阶段，对其关系进行协调。因此在这仅对其相互位置关系进行最后布置上的确认和坐标、尺寸的确定。5.6悬架的布置以载货车的板簧为主，介绍布置上的要求。前板簧的布置要保证主销后倾角的要求，同时这种前高后低的布置也有利于产生不足转向。板簧的支架应尽量减少悬臂的长度，以求在较小尺寸和质量的前提下，获得较大的强度和刚度。后板簧的布置应做到前低后高，亦可获得不足转向。特别是高速轿车、轻型客车及吉普车等一定要考虑。对于载货车，可能因结构原因而造成布置上难度较大，则可较少考虑。减振器应尽量布置成垂直状态，以最大限度地利用其有效

44、行程和减少偏差。若空间不允许，也可斜置。布置时应注意下支点的离地高度，后减振器的上支点不应高出车架上表面太高(不应超过80mm)，以免影响改装车的装配和布置。注意减振器上下行程的分配，不能发生上下顶死现象。前悬架采用独立悬架时，要注意导向机构的运动对前轮定位角、轮距变化的影响及布置上的抗点头角的作用，拆装油底壳的方便性等。5.7车架总成外形及其横梁的布置先确定车架纵梁的断面(胶板)高度，可通过有限元计算，并参考同类样车的车架最大断面高度，决定车架的最大断面高度。车架纵粱的外形，对于一般载货汽车来讲，前后轴之间的车架纵梁的断面高度为最大值，而在前、后轴附近及前、后端的断面高度均可变小，大多数车的

45、前轴和后桥中心都处在车架纵粱断面高度变化的过渡区内。如图1-7-3所示。也有的载货汽车或越野车，车架纵梁的后部断面也取为最大值。如图1-73中的虚线部分所示。对产量不大的重型车，车架从前到后采用等直的断面高度，即为落料成矩形断面，再压弯成“C”型结构，这样的纵梁制造工艺简单、成本低，但是质量偏大，前部布置上不太理想。车架前部的变断面，除要保证足够的强度和刚度外，形状的变化及选择，要考虑布置上的需要和冲压的工艺性，如前簧的布置，主销后倾角度、前轮的跳动量、发动机和散热器等的悬置结构和处理是否理想、车头或驾驶室悬置的布置等，最后进行综合平衡后再确定车架前部外形尺寸和断面高度。车架总成外宽的确定不同

46、的车型、不同的厂家，所选的车架总成外宽不一样，虽然国家制订了车架外宽的标准，但目前国内没有达到统一。第一汽车集团公司在中、轻、重型车上，根据国家标准要求，在允许范围内，确定了各车型车架的外宽尺寸，形成了公司的车架外宽“标准”。对车架总成的外宽，其前、中、后部不等，主要取决于布置上的需要。前部外宽取决于发动机的外宽及悬置结构的布置、散热器的尺寸及悬置、前轮距、前轮胎的型号及车轮最大转角、转向纵拉杆和减振器的布置、前悬架的结构型式和布置位置等因素。后部车架的外宽取决于后悬架的结构、尺寸、布置及后轮胎(特别是双胎)的型号、布置尺寸、整车外宽(不允许超过2.5m)。车架中部的外宽主要考虑国家标准的规定

47、，及前、后部宽度的差值的大小和过渡区的工艺性等，尽量采用前、中、后部等外宽的车架，这样工艺性比较好，质量容易保证。轿车的车架主要是根据布置需要，多采用承载式车身，而高级的轿车还是采用有车架式结构，但车架的外形都根据布置上的需要，做成前后窄而高、中间宽而低的形式，这样可以保证整车质心低而且运行平稳。车架总成的横梁布置应均匀、结构合理，在胶板上有总成固定支架的地方(即力的作用点)，应布置横梁，以便减少纵梁腹板的侧弯。悬架支架、发动机悬置、油箱、电瓶、驾驶室悬置等处都应考虑布置横梁。5.8转向系的布置转向系统的布置，主要是保证驾驶员操纵轻便、舒适，并使汽车具有较高的机动性和灵敏度，转弯时减少车轮的侧

48、滑，减轻转向盘上的反冲力和有自动回正作用。转向系布置的关键要保证转向传动装置及拉杆系统有足够的刚度和较小的传动比变化量。 转向机及转向柱的固定要牢靠，角度及转向盘的高度位置应保证驾驶员操作灵便，手臂没有被架高的感觉，抬腿蹬踏板时不碰转向盘。拉杆必须有足够的刚度，特别是弯拉杆，要保证没有弹性变形。在前轮左右最大转角区间内，各节点不能出现发卡，磨擦现象，拉杆之间不能出现死角，在转向过程当中传动比的变化应尽量小。在系列车型设计当中，由于轴距的变化会影响梯形底角的变化，在实际生产中，这种细小的变动很难处理，管理上容易出现误装或错装，生产也不好安排，为此就应在设计时回避这一误区。转向梯形的确定，以系列车

49、型中，产量最大的、或轴距居中的车型、亦可两者兼顾后决定以某一车型为基础设计其转向梯形，其它车型直接乘用，这样便于组织生产和发展变型车；对使用影响也不大。在纵置板簧的布置中，转向垂臂的球头中心应与板簧的跳动中心重合或接近，上节臂的球头中心应与主片的高度相差，这样可以减少车轮跳动时的干涉量，紧急制动时的干涉跑偏问题。转向盘的高度、转向柱的角度固定方式等可与车身总布置共同商定，亦可在1：1的内模型内确定，并与脚踏板和坐椅一同考虑。5.9制动系统的布置国家标准中规定：汽车上应配有行车制动系统、驻车制动系统、应急制动功能，三者可以独立、亦可互相联系，当某二者失灵(踏板或制动阀除外)，另一系统仍具有应急的

50、制动功能。应急制动的操作必须方便可靠，它可与行车制动或驻车制动的操纵机构结合，但三者不能合在一起。对于驻车制动，要求它必须通过机械装置把工作部件(制动器)锁止，解除也应方便可靠。行车制动必须采用双回路或多回路系统，当部分管路失效后，其余部分仍有至少30的制动效能。总质量大于12t的长途客车、旅游客车和总质量大于16t并带10t挂车的列车必须装ABS，所以配合好制动系统的布置和设计是非常重要。整车设计人员要与总成设计人员共同商定，选择行车和驻车制动器的方案、制动操纵方式及驱动机构的型式、结构和布置。一般轻、轿车上均采用液压制动系统。中、重型车上采用气压制动系统。两种不同的驱动机构要求制动器的布置

51、、整车制动系统的配置、操纵机构的型式和结构等也各不相同，所以对制动系统的方案选择和进行合理的布置是非常关键的。5.10进、排气系统的布置进气与排气系统方案的选择及布置的合理性，对整车的性能、可靠性、排放和振动噪声等有影响。空气滤清器及进气管路是保证发动机得到充足和清洁空气的通道，所以吸气口要放在空气畅通、清洁、灰尘少的部位，管道长度应尽量短，以便减少阻力。空气滤清器的容量要足够，特别在风沙、灰土大的地区，要加大空气滤清器的容量，以增加滤清效果，减少发动机的磨损和保证其正常地工作。一般长头车的空气滤清器放在发动机罩内，但平头车或重型车的空气滤清器(空气滤清器较大)都放在车身(头)的外面，有的从驾

52、驶室背后竖起一个烟囱式的通气管道，吸气口在上端朝下或朝外。有的平头车的进气管道放在了乘客侧的车门和风窗玻璃的交接缝处，虽然不美观，但对性能有益。对于长头重型车，由于空滤器较大，也可放在车头侧面。排气系的布置要保证发动机排气畅通，阻力小(排气制动系统除外)，同时要尽量减少噪声和振动，排气口要朝左或右，不许朝向人行道。排气管道的布置与油箱的距离应大于300mm，若布置不开时，中间可加隔热板。排气管道的任何部位(除排气尾管的排气口外)都不允许发生漏气现象，以防止产生振动的噪声。消声器进气管应尽量与动力总成固定在一起，以减少振动干涉。排气系统在整车(车架)上要用软垫进行支承和固定，以减少管道各接口处的

53、振动和干涉。在布置消声器时，注意离地间隙大小，特别是轿车更应选择合适的方案，不应影响通过性。5.11操纵系统的布置转向盘和转向柱的布置前面已经论述，这里仅对踏板(离合器、制动、油门)装置、变速操纵，驻车制动装置等进行论述。所有踏板和操纵手柄位置都应按人体工程学的要求进行布置，可以在1:1的内模型中进行布置。要求所有的操纵机构都要有足够的刚度，运动件的连接处配合间隙要合理，尽量减小自由间隙，运动件不能出现发卡和干涉现象，确保操纵动作的灵活与准确。特别是变速操纵机构，使用频繁、要求轻便、自由间隙小、不仅要求操纵机构本身刚度好，而且要求用来固定操纵机构的基体件的刚度也要好，这样才能保证在换档操作过程

54、中灵活、准确、手感强。5.12车箱的布置根据车型所确定的载重量、用户对车箱长度的要求、整车的外廓尺寸、车箱底板是否允许有车轮鼓包、货物的情况等，合理地选择车箱的内部尺寸，但必须要保证符合公司内部所确定的车箱内部尺寸系列，不应随意变动，这样可以便于组织生产和变型，有利于系列化和通用化。车箱前板及保险架离驾驶室后围或相关部件的间隙应不小于40mm。保险架的高度应超出驾驶室顶部70mmlOOmm。车箱纵、横梁布置要合理，保证自身有足够的强度和刚度，使车箱底板在长期承载使用状态下，不会产生永久变形。车箱纵梁的后端允许超出车架尾端不大于200mm，以便减轻车架的质量。6. 整车总布置设计的运动校核在进行汽车总布置设计时，要对各相对运动部件或零件的运动轨迹进行校核，以防止运动干涉，保证必要的运动间隙。例如：要校核前轮跳动(转向时)的轨迹和所需空间、前轮与翼子板、前轮与纵拉杆(转向拉杆与悬架共同工作校核图)、前桥(轴)跳动校核、油底壳和横拉杆的关系、前传动轴和相关部件的关系、后桥和传动轴的跳动图及后车轮和车箱地板、车架、板簧、轮胎侧隙等。6.1 前轴(桥)的运动校核目前，国内的载货汽车大多数采用非独立悬架的结构，应对其进行运动校核。采用非独立悬架的前桥(轴)相对于车架、车身上下跳动，其跳动受悬架和纵拉杆的限制。而且在车桥(轴)和车架之间均装有缓冲块，对