汽车设计1PPT课件

1、第一节 概述 一、总体设计应满足的基本要求 汽车对人类生活质量的影响 人们对汽车提出越来越高的要求 节能汽车要节油和开发新能源两方面； 环保通过法规对排放和噪声提出更严格要求； 安全提出更高的要求，要求很好的保护乘员； 舒适能居住，能通讯，有空调，驾驶方便。第1页/共86页第一节 概述 一、总体设计应满足的基本要求 汽车的各项性能、成本等，要求达到设计任务书所规定的指标； 严格遵守和贯彻相关法规、标准的规定（如外廓尺寸符合GB1589-1989规定），注意不要侵犯专利； 贯彻“标准化、通用化、系列化”； 进行有关运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉； 拆装与维修方便。第2页/共

2、86页第一节 概述 一、总体设计应满足的要求 设计应满足的要求： 1、汽车外廓尺寸应符合GB15891989汽车外廓尺寸限界 的要求 2、轴荷分配要合理，并应符合有关道路法规的限定要求 3、汽车各项性能，要求达到设计任务书的给定指标 4、进行有关运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉。 5、拆装与维修方便第3页/共86页第一节 概述 二、汽车开发程序 1.汽车新产品开发流程第4页/共86页第一节 概述 二、汽车开发程序 1.汽车新产品开发流程第5页/共86页第一节 概述 二、汽车开发程序 1.汽车新产品开发流程第6页/共86页第一节 概述 二、汽车开发程序 2.概念设计 主要工作

3、内容 明确产品的开发目的 产品的使用调查 产品水平分析（产品先进性分析） 形体设计：概念草图、初步布置图、美术效果图，并制作缩尺比例模型 产品的目标成本 通用化、标准化、系列化 绘方案图 初步性能计算第7页/共86页第一节 概述 二、汽车开发程序 3.目标成本 4.试制设计 5.样车试制和试验 6.生产准备阶段 7.销售QTTPC21第8页/共86页第二节 汽车形式的选择 一、汽车的分类 1. GB/T 15089-2001第9页/共86页第二节 汽车形式的选择 一、汽车的分类 2. GB/T 3730.1-2001 乘用车： 在设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和/或临时物品的汽车

4、， 包括驾驶员座位在内最多不超过九个座位。 商用车： 在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车，并且可以牵引挂车。 商用车可分为客车、半挂牵引车、货车。 客车：在设计和技术特性上用于载运乘客及其随身行李的商用车辆，包括驾驶员座位在内座位数超过九座。第10页/共86页第二节 汽车形式的选择 一、汽车的分类 2. GB/T 3730.1-2001 客车 城市客车车厢容积大；座位数少；前后桥承载能力大；车厢地板及车门踏板高度要适当降低；车门数多，车门宽度大些；起动性、制动性、加速性好。 长途客车一般为两门；座位多；座椅用可调式；有靠枕和肘托；比功率大。 旅游客车车窗视野开阔；舒适性好，采用空气弹簧

5、，有空调，对座椅要求也高。 机场摆渡车地板低；座椅少；车门多；车速低；外形尺寸可不受法规限制；站立空间尺寸足够高。 第11页/共86页第二节 汽车形式的选择 二、汽车形式的选择 1. 轴数 影响汽车轴数的因素： 汽车的总质量 道路法规对轴载质量的限制 轮胎的负荷能力 选取原则： 总质量大的汽车，轴数应该取多些，但结构复杂，成本高。 ma10m， 0.0650.130第29页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 二、汽车质量参数的选择 2.汽车的载客量和装载质量 汽车的载客量（参见GB/T 15089-2001） 轿车载客量=座位数 客车载客量=座位数+站立乘客数（810人/m2） 长途、观光大

6、客=座位数。第30页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 二、汽车质量参数的选择 2.汽车的载客量和装载质量 装载质量meme 定义： 在硬质良好路面上行驶时所允许的额定装载量。在硬质良好路面上行驶时所允许的额定装载量。 对越野车是指越野行驶时或在土路上行驶时的额定对越野车是指越野行驶时或在土路上行驶时的额定装载量。装载量。 me的确定： 应符合行业产品规划系列； 货流大、运距长、自卸车应用大吨位； 货源变化频繁、运距短使用中、小吨位汽车。第31页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 二、汽车质量参数的选择 3.质量系数m0 定义：汽车装载质量与整车整备质量的比值， m0=me/m0 m0=m

7、e/m0 。 装载质量me越大，整备质量m0越小，则m0提高。 m0大，表明设计水平、工艺水平比较高，结构更为合理。 m0m0的用途： m0可参考同类型车选择； 得到m0 ，就可根据me估算出m0。 原则上装载质量me越大的汽车，m0越高。 m0变化范围：0.801.70 第32页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 二、汽车质量参数的选择 4.汽车总质量ma 定义：装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。 ma的确定 ： 乘用车、商用客车： ma = m0+ n *65kg + n 商用货车： ma = m0+me+n1*65kg式中：m0整备质量 ； me装载质量 ； n载客数（包括驾驶

8、员）； 行李系数，中高级轿车： =5微型、普通级轿车： =10城市客车： =0 长途客车： =1015第33页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 二、汽车质量参数的选择 5.轴荷分配 定义:汽车在空载、满载静止状态下，各轴对支承平面的垂直载荷（常用百分比表示）。 确定轴荷分配的原则： 为使各轮胎磨损均匀，寿命相近，各车轮负荷应相近； 为保证汽车良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的负荷； 为了保证汽车的操纵稳定性，要求转向轴的负荷不应过小。第34页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 二、汽车质量参数的选择 5.轴荷分配 影响轴荷分配的主要因素：汽车的驱动形式、发动机的位置、汽车结构特点、

9、车头的形式、使用条件。第35页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 二、汽车质量参数的选择 5.轴荷分配 调整轴荷分配时采取的措施： 重新布置某些总成、部件（如油箱、备胎等）的位置； 改变轴距。第36页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 三 、汽车性能参数的选择 1.动力性参数 最高车速 加速时间 上坡能力 汽车比功率和比转矩第37页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 三 、汽车性能参数的选择 2.燃油经济性参数 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）。 百公里燃油消耗量越小越好。 对于货车，用单位质量百公里燃油消耗量来评价（L /10

10、0t km）。第38页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 三 、汽车性能参数的选择 3.最小转弯直径Dmin 定义：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直径。 影响因素： 转向轮最大转角增大，Dmin减小 ； 全轮转向， Dmin减小 。 汽车轮距增大，Dmin增大； 汽车轴距增大，Dmin增大；第39页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 三 、汽车性能参数的选择 3.最小转弯直径Dmin 国家标准（ GB7258-1997 ）的规定： D min小于等于24m； Dmin=24m时，转向轴与末轴的内轮差（用两内轮轨迹中心计）小于等于3.5m。 3.5m3.5m

11、 末轴内轮 前内轮 第40页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 三 、汽车性能参数的选择 4.通过性几何参数 包括最小离地间隙hmin、接近角1、离去角2、纵向通过半径1。商用车使用条件复杂，hmin比乘用车大些。第41页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 三 、汽车性能参数的选择 5.操纵稳定性参数 转向特性参数 要求保证汽车具有适当的不足转向。 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1-2=13。 车身侧倾角 要求汽车以0.4g向心加速度沿定圆等速行驶时，车身侧倾角在3以内，最大不得超过7。 制动前俯角 要求汽车以0.4g减速度制动时，车身前俯角不大于1.5。 第4

12、2页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 三 、汽车性能参数的选择 6.制动性参数 制动性能包括： 制动距离短； 制动时方向稳定； 下长坡时能保持稳定的低速行驶； 坡道上能够可靠驻车。 评价指标： 制动距离； 平均制动减速度。 乘用车在50km/h初速度下制动时，满载时制动距离要小于20米，制动减速度要大于5.9m/s2。第43页/共86页第三节 汽车主要参数的选择 三 、汽车性能参数的选择 7.舒适性 应为乘员提供舒适的乘坐环境和方便的操作条件。 舒适性包括： 平顺性（常用垂直振动频率和加速度评价）； 空气调节性能（温度、湿度）； 车内噪声； 乘坐环境（车门及通道宽度，活动空间）； 驾驶员操

13、作性能。 第44页/共86页第四节 发动机的选择 一 、汽车用发动机的分类第45页/共86页第四节 发动机的选择 二 、发动机形式的选择 1.汽油机和柴油机的选用第46页/共86页第四节 发动机的选择 二 、发动机形式的选择 2.气缸排列形式的选用第47页/共86页第四节 发动机的选择 二 、发动机形式的选择 3.冷却方式的选用第48页/共86页第四节 发动机的选择 三 、发动机主要性能指标的选择 1.发动机最大功率Pemax和相应转速nP(1)比功率Pemax/ma (2)根据动力性能指标计算2.发动机最大转矩Temax和相应转速nT max3maxmax7614036001aDaaTeuA

14、CugfmPPeenPTmaxmax9549nP/nT=1.42.0第49页/共86页第四节 发动机的选择 四 、发动机的悬置 发动机与车架之间的连接件称为悬置元件，一般是橡胶元件或液压元件。 发动机悬置的作用： 减小发动机的振动向车身的传递，降低噪声，提高舒适性； 提高零部件、整车的寿命。第50页/共86页第四节 发动机的选择 四 、发动机的悬置 对发动机悬置的要求： 为了承载并使静位移小，悬置元件刚度应大些； 应具有良好的隔振性能； 减振降噪特性要合理： 因发动机工作频带较宽（10500Hz），要求悬置元件在低频大振幅工况下提供大的阻尼特性，而在高频低幅振动激励下提供低的动刚度特性，以衰减

15、高频噪声； 耐机械疲劳、热稳定性好及抗腐蚀能力强； 液压元件的密封应良好。 第51页/共86页第四节 发动机的选择 四 、发动机的悬置 结构橡胶悬置 液压悬置第52页/共86页第五节 车身形式 一 、乘用车车身形式。第53页/共86页第五节 车身形式 二 、客车车身形式 客车车身：单层客车和双层客车 按照车头形式不同：平头式和短(长)头式。第54页/共86页第六节 轮胎的选择一 、轮胎与车轮应满足的基本要求 足够的负荷能力，速度能力； 滚动阻力要小； 噪声低； 良好的附着能力； 质量平衡； 耐磨损、刺扎、老化； 具有良好的气密性； 质量小； 拆装方便、互换性好； 价格低。第55页/共86页第六

16、节 轮胎的选择 二 、轮胎的分类轮 胎子午线轮胎钢丝轮胎半钢丝轮胎人造纤维轮胎棉帘线轮胎乘用轮胎商用轮胎非公路用轮胎特种轮胎公路花纹轮胎越野花纹轮胎混合花纹轮胎特种花纹轮胎普通断面轮胎低断面轮胎有内胎轮胎无内胎轮胎斜交轮胎带束斜交轮胎胎体结构 帘线材料 用途 胎面花纹 断面形状 第56页/共86页第六节 轮胎的选择 三 、轮胎的特点与选用 子午线轮胎的优点： 滚动阻力小、温升低、油耗低； 胎体缓冲性能、胎面附着性能好； 寿命长、高速性能好。 子午线轮胎的缺点： 制造困难，造价高； 不宜翻修。 子午线轮胎是汽车设计时的首选轮胎。第57页/共86页第六节 轮胎的选择 三 、轮胎的特点与选用 钢丝帘

17、线轮胎： 强度高、导热性好； 仅能做子午线轮胎； 适用于常在高速条件下行驶的汽车。 人造纤维轮胎： 选用尼龙、聚脂、人造丝等人造材料做帘线。 用于常在低速条件下行驶的汽车使用的斜交轮胎。第58页/共86页第六节 轮胎的选择 三 、轮胎的特点与选用 不同用途的轮胎 特点使用车型乘用车轮胎尺寸小高速性、舒适性好轿车轻型客车商用车轮胎尺寸大承载能力强货车、大客车非公路用车轮胎附着性好胎面耐刺扎越野车第59页/共86页第六节 轮胎的选择 三 、轮胎的特点与选用 不同胎面花纹的轮胎 特点适用条件公路花纹纵向花纹滚动阻力小、噪声小良好路面横向花纹土石路越野花纹 附着性能良好坏路、无路混合花纹 使用条件变化

18、第60页/共86页第六节 轮胎的选择 三 、轮胎的特点与选用 低断面轮胎 胎面宽平、侧面刚性大、附着能力强； 散热良好； 高速行驶稳定性好。 无内胎轮胎 平衡性良好、发热少； 刺扎后不易快速失气、高速行驶安全性能良好。 轿车、轻型客车多采用子午线、低断面、无内胎轮胎。第61页/共86页第六节 轮胎的选择 四 、轮胎负荷系数 轮胎负荷系数= = 0.851.00； 轮胎超载时， 寿命降低（超载20%时寿命降低30%）； 操纵稳定性下降； 行驶安全性下降。 乘用车选择下限；商用车可接近上限； 前轮的轮胎负荷系数一般应低于后轮的。 最大静负荷值额定负荷值第62页/共86页第六节 轮胎的选择 五 、轮

19、胎选择依据轮胎气压 气压增加，则承载能力强，但轮胎的附着能力下降，振动频率增加，乘坐舒适性和安全性变坏； 乘用车轮胎使用气压不应高于所选轮胎规定负荷下限定气压的80%。 商用车的轮胎使用气压可接近选定轮胎层级所限定的气压。 考虑到操纵稳定性的需求，前轮轮胎气压应低于后轮的轮胎气压。第63页/共86页第六节 轮胎的选择 五 、轮胎选择依据帘线层级、汽车行驶速度 帘线层级愈高，轮胎的承载能力也愈强，并有与轮胎气压增加相似的缺点。 汽车行驶速度高，轮胎的发热量增加、温度升高，使轮胎寿命降低，还会引发交通事故。 选用轮胎的速度级别所限定的最高使用速度要大于所设计汽车的最高车速。 轮胎具有高度的标准化、

20、系列化特点。尺寸等指标要符合国家标准的要求。 第64页/共86页第七节 汽车的总体布置 一 、整车布置基准线（面）零线的确定 为了校核初选各部件的结构和尺寸是否合理，在绘制总布置草图之前，要确定画图的基准线(面) 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。 它是标注垂直方向尺寸的基准线（面）。 货车满载静止时，与地面倾斜0.51.5，车架前低后高。第65页/共86页第七节 汽车的总体布置 一 、整车布置基准线（面）零线的确定 2、前轮中心线 通过左右前轮中心，垂直于车架平面线的平面，在侧视图和俯视图上的投影线。 它是标注纵向尺寸的基准

21、线（面），向后为“+” 。 3、汽车中心线 纵向垂直对称平面在俯视图和前视图上的投影线。 它是标注横向尺寸的基准线（面），即Y坐标线。向左为“+”、向右为“-”。该线标记为 。0Y第66页/共86页第七节 汽车的总体布置 4、地面线 地平面在侧视图和前视图上的投影线。 它是标注汽车高度、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。 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（如乘用车）。 第67页/共86页第七节 汽车的总体布置 二 、各部件的布置 1、发动机的布置

22、1）发动机的上下位置 影响因素：最小离地间隙、驾驶员视野、汽车质心高度 布置原则：保证h min的前提下，尽可能降低发动机的高度；对于轿车，油底壳下方即为hmin ；对于货车，前轴下凹，保证h min且与上方油底壳之间必须有足够间隙。 用气缸体前端面与曲轴中心线交点k到地面高度的尺寸b来标明其高度位置。第68页/共86页第七节 汽车的总体布置 二 、各部件的布置 1、发动机的布置 2）发动机的前后位置 影响因素： 轴荷分配； 传动轴长度和夹角； 轿车前排乘坐舒适性； 货车面积利用率。 用K点到前轮中心线之间的距离c标明。第69页/共86页第七节 汽车的总体布置 二 、各部件的布置 1、发动机的

23、布置 3）发动机的左右位置 一般情况下，曲轴中心线与汽车中心线一致； 4*4汽车为了防止前桥主减速器与之产生运动干涉，可使二者向相反方向偏移。 第70页/共86页第七节 汽车的总体布置 二 、各部件的布置 2、传动系的布置 离合器、变速器随发动机位置而定； 驱动桥位置由驱动轮位置确定； 驱动桥左右位置，应考虑左右半轴尺寸相同； 主减速器轴线应稍稍向上翘起。 轿车传动轴布置成U形，有利于降低地板凸包高度，增加后排中间座椅坐垫厚度。第71页/共86页第七节 汽车的总体布置 二 、各部件的布置 3、转向装置的布置 转向盘的位置 转向盘平面与水平面夹角要适当； 转向盘前部盲区小，有利于观察仪表； 转向

24、盘边缘与周围物体（如风挡玻璃 ）之间有足够大的间隙。 转向器的位置 转向器应位于前钢板弹簧跳动中心附近，即板簧前支架偏后的位置处。第72页/共86页第七节 汽车的总体布置 二 、各部件的布置 4、悬架的布置 前钢板弹簧布置在纵梁下，以增加转向轮转角； 后钢板弹簧布置在车架外侧，以提高侧倾刚度； 为增加汽车的不足转向特性，前板簧前高后低，后板簧前低后高； 固定铰链在前，活动吊耳在后，有利于缓和路面冲击载荷； 减振器尽可能呈直立状态布置。第73页/共86页第七节 汽车的总体布置 二 、各部件的布置 5、制动系的布置 踏板应在油门踏板内侧，以保证有足够的力踩下； 检查杆件运动时有无干涉和死角； 布置

25、制动管路要安全可靠，整齐美观； 软管用于有相对运动处的连接。 第74页/共86页第七节 汽车的总体布置 二 、各部件的布置 6、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； 离合器踏板左侧应当留出能够放下左脚的空间； 油门踏板比制动踏板稍低，二者之间留有大于鞋宽 的距离（60mm）； 驾驶员操纵油门踏板时，用脚后跟支靠在地板上，因此油门踏板应朝外转；第75页/共86页第七节 汽车的总体布置 二 、各部件的布置 7、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（200600km）确定油箱的容积； 原则：远离排气管等热构件（乘用车300mm）；

26、 位置：行李箱内（乘用车）或纵梁上（货车），撞车时难以碰到。 （2） 备胎 轿车备胎布置在行李箱内； 货车备胎布置在车架中部货箱下或者车架尾部下方。 （3）行李箱 有效容积：中级轿车0.40.7m3 ，高级轿车0.70.9 m3 ； （4）蓄电池 应与起动机位于同侧，距离近些，线路短； 接近性良好，拆装方便。第76页/共86页第七节 汽车的总体布置 二 、各部件的布置 8、车身内部布置 （1）人体尺寸分布规律 为了保证良好的舒适性和安全性，在进行车内布置时，人体尺寸参数至关重要。 百分位数： 对人体尺寸进行抽样测量并排列到数轴上，将该尺寸段均分100份，第几份点上的数值就是该百分位数； 例如，

27、成年男子身高第50百分位数为1688mm，即第50份点上的数值为1688mm，表明有50%的人身高低于此值。 人体的基本尺寸（图1-21、表1-15，21项的均值和标准差 ） 车内空间、操纵机构、座椅的布置均以之作为依据 ； 以均值决定基本尺寸，标准差决定调整量； 男子身高为例，取1.645，表明90%男子的身高在15531822mm范围内。第77页/共86页第七节 汽车的总体布置 二 、各部件的布置 8、车身内部布置 （2）人体样板 将躯干、大腿、小腿、脚等模型板利用铰链联接，用来进行车身内部布置的平面人体模型。 人体样板通常有三种尺寸：第10、50、95百分位，分别代表矮小、中等、高大的人

28、体身材； 它们的躯干尺寸相同，但小腿和大腿尺寸不一样； 人体样板用有机玻璃或胶合板制作，比例为1:5（设计初期）、1:2和1:1。第78页/共86页第七节 汽车的总体布置 二 、各部件的布置 8、车身内部布置 （2）人体样板 布置人体样板时，首先要确定其踵点与胯点的位置； 人体样板上的胯点要与初选的座椅上的“胯”点重合； 人体样板的踵点应安放在油门踏板处的地板上的踵点。 然后根据选定的坐姿角、及在图样上进行布置，检查初选的b值等是否合适。 驾驶时，人体各部分的夹角应符合人体工程学的要求。第79页/共86页第七节 汽车的总体布置 二 、各部件的布置 9、乘用车外廓尺寸的确定 （1）H点与R点 胯点能够比较准确地确定驾驶员或乘员在座椅中的位置。 H点人在座椅中坐定，实车测得的胯点位置； R点设计之初，根据总布置要求初选的一个座椅调至最后、最下位置时的“胯点”。它是设计参考点。 试制出样车后，将座椅调至最后、最下位置，测量胯点即为H点； 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的矩形方框范围，并且靠