吉林大学汽车设计基础

1、汽车设计教案 马天飞1汽车设计汽车设计课程讲授的主要内容课程讲授的主要内容 讲述整车研发的基本流程，简单介绍总布置工作的主要内容和方法。 对于底盘七大总成，在回顾功用、组成和工作原理的基础上，重点介绍各总成的设计要求、方案分析、参数选择和设计计算，并简要介绍主要分总成的设计方法。 它是车辆工程专业学生最重要的专业课，是成为汽车设计师必不可少的培训环节。 它的必要先修课包括汽车构造、汽车理论、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、汽车工艺学、公差、材料和热处理等。汽车设计教案 马天飞2第一章第一章 汽车总体设计汽车总体设计 第一节 概述 第二节 汽车形式的选择 第三节 汽车主要参数的确定 第四

2、节 发动机的选择 第五节 车身形式 第六节 轮胎的选择 第七节 汽车的总体布置 第八节 运动校核汽车设计教案 马天飞3 第一节 概 述 一、 总体设计应满足的基本要求 1、人们对汽车提出越来越高的要求A 节能汽车要节油和开发新能源两方面B 环保对汽车排放和噪声提出更严格的要求C 安全提出更高的要求，要求很好的保护乘员和行人D 舒适能居住，能通讯，有空调，驾驶方便汽车设计教案 马天飞42、进行总体设计应满足的基本要求 A 汽车的各项性能等要求达到设计任务书所规定的指标；B 遵守法规、标准的规定； 如：外廓尺寸符合GB1589-1989的外廓尺寸界限规定。C 贯彻“标准化、通用化、系列化”；D 进

3、行运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动关系；E 拆装与维修方便。 汽车设计教案 马天飞5二、汽车开发程序二、汽车开发程序1 1、汽车新产品开发流程、汽车新产品开发流程汽车设计教案 马天飞62、概念设计： 从产品创意开始，到构思草图、出模型和试制出概念样车等一系列活动的全过程。 概念设计是要将商品计划中确定开发的产品定义更具体化，使之达到能进行具体设计的程度。 包括产品使用调查、造型设计、确定总体方案、目标成本计算等内容。汽车设计教案 马天飞7n 产品的使用调查 了解用户对汽车形式的要求 通过收集资料和进行样车试验与测绘，达到了解国内外企业同类型产品的发展水平和动向，并确定赶超目标。 初定整车

4、主要性能应达到的指标，同时满足国内外有关标准与法规的规定。汽车设计教案 马天飞8n 造型设计 车身外形的要求： 拥有较小的空气阻力系数，具有符合审美规律的形体。 车身内部的设计： 要符合人体工程学的要求，保证驾驶员操纵方便，乘员乘坐舒适。 需要绘制外形构思草图、美术效果图，并制作油泥模型。汽车设计教案 马天飞9p外形构思草图 以素描方式表达，用以初步选择方案。汽车设计教案 马天飞10p 美术效果图 实车制造出来之前，在图样上表现新开发汽车造型效果的图。 要求表示出车型前面、侧面、后面的关系，汽车的前侧面与后侧面的美术效果。汽车设计教案 马天飞11p 美术效果图车内美术效果图车内美术效果图汽车设

5、计教案 马天飞12p 油泥模型（1/10或1/5） 用木板、木条先钉出一个大概架子，相当于人体骨架系统。 然后将油泥压挤在架子上，用一些小工具修饰、粉刷直至符合要求为止。 模型有立体感，制作容易，修改方便。汽车设计教案 马天飞13n 产品的目标成本产品的目标成本 在概念设计期间，要对成本进行控制，以在新车投放市场后占有价格优势。 目标价格：根据对市场的分析预测，结合商品的技术定义，确定商品投放时市场能接受的价格。 目标价格减去增值税、附加税、企业目标利润之后就得到了目标成本。 在概念设计阶段，就要把产品的目标成本列入设计指标考核内容。 汽车设计教案 马天飞14n 产品的目标成本产品的目标成本

6、大量使用标准化标准化的零、部件有利于降低成本。 新、老产品有比较多的通用件通用件，生产设备和工艺装备更换的少，能够减少投资，降低成本。 零、部件的系列化系列化有利于用尽可能少的零、部件，开发组装出比较多的车型，满足更多不同用户的要求。汽车设计教案 马天飞15n 确定总体方案确定总体方案 初选方案总体设计师画出不同方案图，比较不同方案的优、缺点。方案图：只画出主要总成的轮廓。 初步性能计算对整车的动力性、经济性、机动性等主要性能进行初步核算，确认该车性能水平的层次。汽车设计教案 马天飞163、制定设计任务书、制定设计任务书 画总布置草图画总布置草图（不同于方案图） 各部件的布置位置更准确。 各部

7、件的形状、尺寸更准确。 确定各总成质心位置与质量大小。 确定总体布置尺寸参数。 汽车设计教案 马天飞17 性能计算 轴荷分配、质心位置如不满足要求，可调整总布置草图中的部件位置。 整车主要性能据此确定各总成的技术参数，并保证总成之间参数匹配合理。目的：保证汽车各性能指标达到原定指标要求。 汽车设计教案 马天飞18 编写设计任务书编写设计任务书 可行性分析 产品开发的目的；市场预测；企业技术开发能力；企业生产能力；生产纲领；目标成本；技术经济分析等。 产品型号、主要使用功能、主要性能参数 整车布置方案描述、主要总成结构、特性参数 三化水平（如标准件占百分比数，通用件占百分比数） 国内、外同类汽车

8、技术性能分析和对比 拟用的新材料、新工艺、新技术 汽车设计教案 马天飞194、技术设计、技术设计总成设计师： 根据设计任务书给出的条件和总体设计师的要求进行总成设计。 总体设计师： 协调总成与整车、总成与总成之间的矛盾； 进行整车性能计算、运动校核； 编制技术文件；出试制图。汽车设计教案 马天飞205、改进设计 试制总成并进行总成试验； 试制整车并进行整车试验； 改进设计，再试制、试验。6、鉴定定型 工艺审查，成本核算，出图，编制鉴定文件等。汽车设计教案 马天飞217、生产准备阶段生产准备阶段 小批量生产，交用户使用； 同时进行生产准备出生产图，工艺调试； 用户使用试验、改进。 8、生产销售阶

9、段生产销售阶段 大批量生产，并进行销售和售后服务工作，征求用户意见，并向技术部门反馈。汽车设计教案 马天飞22 第二节第二节 汽车形式的选择汽车形式的选择 一、汽车的分类 1、GB/T 15089-2001 汽车设计教案 马天飞232、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。 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。汽车

10、设计教案 马天飞24v客车根据用途不同分类: 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，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。 汽车设计教案 马天飞25二、汽车形式的选择二、汽车形式的选择（轴数、驱动形式和布置形式）（一）轴数（一）轴数1 1、影响汽车轴数的因素：、影响汽车轴数的因素： 汽车的总质量 道路法规对轴载质量

11、的限制 轮胎的负荷能力 2、选取原则：、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。 ma19t，常采用两轴汽车；19t26t，常采用三轴汽车。 不在公路上行驶的车辆，不受此限制。汽车设计教案 马天飞26（二）驱动形式（二）驱动形式1、驱动形式： m*nm表示车轮总数，n表示驱动轮数。2、影响驱动形式选择的因素： 总质量ma大，汽车轴数增加，m、n才会大。汽车通过性要求高时，应该采用全轮驱动形式。 驱动轮数少，结构简单，成本低。汽车设计教案 马天飞27（三）布置形式（三）布置形式布置形式指发动机 、驱动桥和车身（驾驶室）的相互关系和布置特点而言。布置形式对汽车的使用性能有重

12、要影响。乘用车、商用车布置形式差别很大。汽车设计教案 马天飞281、乘用车（轿车）的布置形式乘用车（轿车）的布置形式 形式特点FFFRRR说明转向特性不足*不足过多前桥轴荷大越障能力最强较强较强 动力总成紧凑紧凑否紧凑 地板平坦不平*平坦有传动轴轴距短*长短发动机布置在轴距外机动性好差好 发动机散热好好不好 行李箱容积够够不够*转向空间、驾驶员视野汽车设计教案 马天飞29 形式特点FFFRRR说明改装方便性容易容易困难*布置后门、货箱困难供暖除霜机构简单简单复杂*管路长操纵机构简单简单复杂 等速万向节需要*不要不要转向、驱动轮胎寿命短*长长前轮胎爬坡能力较弱*较强较强质心后移，附着力小制动稳定

13、性差*较差较好后轴负荷小，抱死侧滑正碰损失大*大小维修费用高1、乘用车（轿车）的布置形式（续）乘用车（轿车）的布置形式（续） 汽车设计教案 马天飞301、乘用车（轿车）的布置形式乘用车（轿车）的布置形式前置前驱动 奇瑞QQ 本田飞度汽车设计教案 马天飞311、乘用车（轿车）的布置形式乘用车（轿车）的布置形式前置后驱动 丰田锐志 克莱斯勒300C汽车设计教案 马天飞321、乘用车（轿车）的布置形式乘用车（轿车）的布置形式后置后驱动 保时捷911 大众甲壳虫汽车设计教案 马天飞332、客车布置形式、客车布置形式 形式特点FRMRRR说明发动机影响*大大小噪声、振动、气味和热量检修发动机 方便接近性

14、好轴荷分配前重*合理合理前轴超载、转向沉重后部舒适性较差较好好*后桥簧上质量增加车厢面积利用差好好*发动机横置汽车设计教案 马天飞342、客车布置形式（续）、客车布置形式（续） 形式特点FRMRRR说明行李箱小小大*设置于地板下地板高度高高低*地板下没有传动轴、发动机传动轴长度长短短 发动机冷却好不好不好 操纵机构简单复杂复杂 发动机故障容易困难困难 汽车设计教案 马天飞353、货车布置形式、货车布置形式驾驶室与发动机相对位置：平头式：发动机位于驾驶室内，没有独立的发动机舱。 短头式：发动机大部分在驾驶室前部，少部分位于驾驶室内。 长头式：发动机位于驾驶室前部。偏置式：发动机位于驾驶室的侧面。

15、多用于重型矿用自卸车上 发动机位置不同：发动机前置、发动机中置、发动机后置汽车设计教案 马天飞363、货车布置形式、货车布置形式驾驶室位置驾驶室位置 形式特点平头短头长头说明总长、轴距短*居中长车头变短机动性好居中差 整备质量小居中大*发动机罩、翼子板驾驶员视野好*居中差盲区小面积利用率高居中低货箱大空载驱动性差*居中好车头质心靠前，空载时后轴载荷不足汽车设计教案 马天飞373、货车布置形式、货车布置形式驾驶室位置（续）驾驶室位置（续） 形式特点平头短头长头说明维修发动机方便困难*方便后部接近性差驾驶室机构复杂*简单简单需翻转、锁止机构出入驾驶室困难*不便方便发动机将驾驶室地板抬高操纵机构复杂

16、简单简单 发动机影响*大居中小噪声、振动、气味和热量正碰安全性差居中好 汽车设计教案 马天飞38 形式特点FRMRRR说明发动机形式多种*对置对置直列、V型、对置轴荷分布合理不好不好*满载后桥易超载发现故障*容易困难困难发动机故障维修发动机方便*困难困难接近性好操纵机构简单*复杂复杂长头式、短头式货箱地板低高高 驾驶室空间拥挤*宽敞宽敞平头式发动机影响*大小小噪声、振动、气味和热量驾驶员视野不好*好好长头式3、货车布置形式、货车布置形式发动机位置发动机位置汽车设计教案 马天飞39 第三节第三节 汽车主要参数的选择汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的确定 1、外廓尺寸商用车 参数 长m宽m高m后

17、视镜m m顶窗高度m m货车、整体式客车、越野车122.54空 载 、顶 窗 关闭单侧外伸量250高 出 车 顶300铰接式客车18半挂列车16.5全挂列车1410mm 高：Ha= hm + hp + hB + htL轴距；C比例系数，FF：0.620.66，RR：0.520.56；hm轴间底部离地高度，应大于汽车最小离地间隙； hp地板及下部零件高度，；hB室内高度，一般为1.121.38m；ht车顶造型高度，2040mm；汽车设计教案 马天飞412、轴距L L小，则整备质量减少；汽车总长减少；Dmin减少；传动轴长度减少；纵向通过半径减少。 L过小，过小， 则车箱（厢）长度不足，或后悬过长

18、。上坡或制动时轴荷转移过大，制动、操纵稳定性下降。车身纵向角振动增加，平顺性降低。传动轴夹角变大。 汽车设计教案 马天飞42L的选取原则轿车级别越高，L越长；装载量多的货车，L应取长些；载客量多的客车，L应取长些；机动性要求高的汽车，L应取短些。各种车型轴距奇瑞QQ：2340 mm 飞度：2450 mm新宝来：2610 mm卡宴GTS：2855mm 2、轴距L汽车设计教案 马天飞43 3、前轮距B1 、后轮距B2 随着B的增加，车箱（驾驶室）内宽增加；侧倾刚度增大；总宽增大；总质量增大；Dmin增加。 汽车设计教案 马天飞44 B的确定原则：的确定原则：因为总宽不超过2.5m，所以B不宜取大；

19、B1要保证布置下发动机、车架、前悬架和前轮，保证转向轮转动空间及杆系与车架、车轮之间的间隙。B2受后部车架宽度、悬架、轮胎宽度的影响，保证它们之间有足够的间隙。上海大众GOL：1388/1384 mm奇瑞A3：1540/1530 mm卡宴GTS：1659/1682 mm汽车设计教案 马天飞454、前悬LF 、后悬LR 前悬LF 增加，安全性提高；前钢板弹簧长度增加；驾驶员视野变坏；接近角减小，通过性下降 。 前悬前悬LF的确定原则：的确定原则：对长头车、轿车，保证布置下发动机、保险杠、散热器、风扇等部件。货车的前悬LF范围：11001300mm。 汽车设计教案 马天飞46 后悬后悬L LR R

20、长，则乘用车行李箱尺寸增大；追尾安全性好；汽车离去角减小，通过性降低；汽车造型发生变化。 后悬后悬选取原则：（取决于轴距、轴荷分配）客车L LR R，不得超过轴距的65%，绝对值不大于3500mm；货车（ma=1.814.0t)，L LR R一般在12002200mm之间；特长货箱的货车，L LR R可达到2600mm，但不得超过轴距的55%。 4、前悬LF 、后悬LR汽车设计教案 马天飞475. 货车车头长度 定义：从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。 车头长度将影响： 外观效果；驾驶室居住性能；发动机的接近性。 车头长度尺寸的确定：长头式：25003000mm平头式：14001500mm汽

21、车设计教案 马天飞486、货车车箱尺寸 对车箱尺寸（容积）的基本要求： 运送煤和袋装粮食时，能装足额定吨位数。 车箱尺寸的选取：边板高度高，则 质心高度高，装卸货物不方便； 选取范围：450650mm。 车箱长度：应尽可能取短，以减少整备质量。车厢宽度宽，则 空气阻力增加； 在不超标的条件下，尽量取宽些，以减少货箱的高度和长度。汽车设计教案 马天飞49二、汽车质量参数的确定二、汽车质量参数的确定1、整车整备质量m0 定义： 车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满燃料、水，但没有装货和载人时的整车质量。 减少m0 ，则 制造成本降低；节约燃料，使用成本降低； 装载量、载客量增加，使用经济

22、性提高。汽车设计教案 马天飞50 减少m0的主要措施: 采用高强度轻质材料（塑料、铝合金）； 使结构更合理。 减少整车整备质量，是从事汽车设计工作必须遵守的一减少整车整备质量，是从事汽车设计工作必须遵守的一项重要原则。项重要原则。 m0的确定方法（设计初期） 对于货车，要根据经验估算；（各总成质量累加） 对于轿车、客车，按人均整备质量估算。 乘用车：V1.0L，0.150.16（吨/人） V1.6L，0.170.24 商用客车： La10m，0.0960.160 （吨/人） La10m， 0.0650.130汽车设计教案 马天飞512、汽车的载客量和装载质量、汽车的载客量和装载质量（1）汽车的

23、载客量（参见）汽车的载客量（参见GB/T 15089-2001）轿车载客量=座位数城市客车载客量=座位数+站立乘客数（810人/m2）长途、观光大客车载客量=座位数汽车设计教案 马天飞52（2） 装载质量装载质量me定义：定义：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装载量。 me的确定：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。汽车设计教案 马天飞533. 质量系数质量系数 m0 定义：汽车装载质量与整车整备质量的比值，m0=me/m0 。装载质量me越大，整备质量m0越小，则m0

24、提高。m0大，表明设计水平、工艺水平比较高，结构更为合理。 m0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 汽车设计教案 马天飞544. 汽车总质量汽车总质量ma 定义定义：装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。 ma的确定的确定 ：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（包括驾驶员）； 行李系数，轿车： =510城市客车： =0 长途客车： =1015汽车设计教案 马天飞5

25、55. 轴荷分配轴荷分配 定义定义: 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：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。 汽车设计教案 马天飞56 影响轴荷分配的主要因素：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、车头的形式、使用条件。 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。 汽车设计教案 马天飞57Vamax275280225 175

26、12511013575车型轿轿 车车货货车车规律：三三 汽车性能参数的确定汽车性能参数的确定 1、动力性能参数动力性能参数 （1） 最高车速最高车速轿车、货车的最高车速轿车、货车的最高车速汽车设计教案 马天飞58 Vamax 280 250200 150150160100110轿车车型高高级级中中高高级级中中级级普普通通微微型型 各类轿车的各类轿车的 最高车速最高车速汽车设计教案 马天飞59货车车型货车车型轻轻型型中中型型重重型型 Vamax75微微型型14513512511585 各类货车的各类货车的 最高车速最高车速汽车设计教案 马天飞60（2）加速时间加速时间t 定义：定义：汽车在平直良

27、好路面上，从原地起步开始以最大加速强度加速到一定车速所用去的时间。评价指标评价指标 ：V max100km/h时，用0100km/h的加速时间评价。V max100km/h时，用060km/h加速时间来评价。轿车的加速时间短，货、客车时间长。汽车设计教案 马天飞61（2）加速时间加速时间t 中、高级轿车加速时间（817s）短，级别越低加速时间越长。卡宴（保时捷卡宴（保时捷Cayenne）GTS：最高车速：最高车速：251km/h百公里加速时间：百公里加速时间：6.5s汽车设计教案 马天飞62（3）上坡能力）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i max来表示。 坡度阻力系数（爬

28、坡度）：i=坡道高度 / 水平长度 使用条件决定i max ：货车：30%坡度（相当于16.7）；越野车：60%坡度（相当于31） 。 汽车设计教案 马天飞63（4）比功率和比转矩）比功率和比转矩比功率Pb ：定义：汽车所装发动机的标定最大功率Pemax与汽车最大总质量ma之比，即Pb=Pemax/ma。Pb综合反映汽车的动力性。Pb大，则速度性能、加速性能好。为防止动力性能差的车辆阻碍交通，应对车辆的最小比功率Pbmin做出规定。GB72581997机动车运行安全技术条件规定：机动车Pb4.8 kw/t；农用运输车与运输用拖拉机的比功率Pb4.0kw/t汽车设计教案 马天飞64 Pemax

29、/ma kw/t 100804020轿车轿车货车货车车型车型62811030乘用车的比功率乘用车的比功率P Pb b明显大于货车和客车。明显大于货车和客车。汽车设计教案 马天飞65中中级级60高高级级中中高高级级普普通通微微型型比功率比功率车型车型（轿车）（轿车）3060110012060乘用车的发动机排量大，则乘用车的发动机排量大，则P Pb b大。大。捷达轿车：捷达轿车：36 kw/t36 kw/t；汽车设计教案 马天飞66微微型型轻轻型型中中型型重重型型车型车型（货车）（货车）比功率比功率 30 15 5货车总质量货车总质量m ma a大，则大，则P Pb b小。小。汽车设计教案 马天飞

30、67 比转矩比转矩T Tb b定义：汽车所装发动机的最大转矩Temax与汽车总质量ma之比,即Tb=Temax/ma。Tb能反映汽车的牵引能力。 乘用车： Tb=50180 (Nmt-1)排量大，Tb有增大的趋势。货车： Tb =2950 (Nmt-1)汽车设计教案 马天飞682. 燃油经济性燃油经济性 评价指标评价指标 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 /100t km）。汽车设计教案 马天飞69高级高级中级中级普通普通微型微型百公里油耗量百公里油耗量 轿车车

31、型轿车车型1823.54.47.502030乘用车的级别越高，百公里油耗量越高。超经济型轿车将要达到3L/100km。汽车设计教案 马天飞70 货车总质量越大，单位质量百公里燃油消耗量越小。 同样吨位条件下，用柴油机比用汽油机更省油。 m ma a 12t12t 6t6t m ma a 12t 12t m ma a 4t4t 4t4t m ma a 6t 6t 汽油机汽油机 柴油机柴油机 m ma a 吨百公里油耗量吨百公里油耗量 1.01.0 2.02.0 3.03.0 4.04.0 汽车设计教案 马天飞713. 最小转弯直径最小转弯直径Dmin（1 1）定义：）定义： 转向盘转至极限位置时

32、，汽车前外转向轮轮辙中心在支承平面上的轨迹圆直径。 （2）Dmin的的影响因素：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；汽车设计教案 马天飞72（3）Dmin的范围：的范围： 轿车轴距小，Dmin比客、货车的小； 轿车级别高，Dmin大。 国家标准（ GB7258-1997 ）规定，Dmin小于等于24m； 普普通通微微型型车型（轿车）车型（轿车）高高级级中中级级Dmin 12131110789汽车设计教案 马天飞734. 通过性几何参数通过性几何参数 包括最小离地间隙hmin、接近角1、离去角2、纵向通

33、过半径1。 货车使用条件复杂，hmin比轿车大些。汽车设计教案 马天飞745、操纵稳定性参数、操纵稳定性参数（1）转向特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。 （2 2）车身侧倾角）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。 （3 3）制动前俯角）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。 汽车设计教案 马天飞756、制动性参数、制动性参数制动性能包括：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

34、够可靠驻车。评价指标：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。汽车设计教案 马天飞767、舒适性、舒适性汽车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）；驾驶员操作性能。 汽车设计教案 马天飞77第四节第四节 发动机的选择发动机的选择一、车用发动机的分类一、车用发动机的分类 汽车设计教案 马天飞78二、二、发动机型式的选择发动机型式的选择 汽油机汽油机vsvs柴油机柴油机 型

35、 式 参 数 柴 油 机 汽 油 机 备 注 燃 油 经 济 性 好 不 好 使 用 成 本 低 高 油 箱 容 量 小 大 续 驶 里 程 相 同 压 缩 比 高 （ 1 5 2 3 ） 低 （ 8 1 0 ） 热 效 率 高 （ 3 8 % ） 低 （ 3 0 % ） 可 靠 性 可 靠 不 够 可 靠 寿 命 较 长 较 低 排 气 污 染 量 少 较 多 加 工 精 度 高 低 强 度 要 求 高 低 柴 油 爆 发 压 力 大 尺 寸 与 质 量 大 小 振 动 与 噪 声 大 小 汽车设计教案 马天飞79二、二、发动机型式的选择发动机型式的选择 气缸排列形式气缸排列形式 水平对置发

36、动机：优点：高度低，平衡性能良好；缺点：宽度宽，在车上布置困难。主要用于大客车。 型式参数 直列V型备注结构简单复杂 宽度尺寸窄宽 长度尺寸长短短25%30%高度尺寸高矮 系列少多L6、V12质量重轻 成本低高 汽车设计教案 马天飞80二、二、发动机型式的选择发动机型式的选择 水冷式水冷式vsvs风冷式风冷式应用：水冷为主。应用：水冷为主。 型式 参数水冷风冷备注冷却均匀可靠不均匀冷却均匀则气缸变形小，可减少活塞与气缸之间的间隙，机油消耗下降散热好不够好发动机增压要求散热快，只要增加散热器面积即可噪声小大 车内供暖容易不能 结构复杂简单 使用与维修不便方便 冷却性能受环境影响大小水冷夏季过热，

37、冬季过冷汽车设计教案 马天飞81三、发动机主要性能指标的选择三、发动机主要性能指标的选择Nm 1. Pemaxnp （根据（根据Vamax估算）估算）3maxmaxmax7614036001aDaraTeVAcVgfmp2. TemaxnT peenPTmaxmax9549转矩适应性系数转矩适应性系数，1.11.3 kw汽车设计教案 马天飞82 机型 np车型轿车400032004000轻型货车4000500032004000中型货车 汽油机30007000r/min柴油机 18004000r/min18002600一般一般np / nT = 1.42.0。三、发动机主要性能指标的选择（续）三

38、、发动机主要性能指标的选择（续）汽车设计教案 马天飞83四、发动机悬置四、发动机悬置 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。 1、发动机悬置的作用：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。 汽车设计教案 马天飞842、发动机悬置的设计要求：、发动机悬置的设计要求： 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（如：怠速状态）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，以衰减高频噪声

39、； 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。 汽车设计教案 马天飞853、结构、结构橡胶悬置橡胶悬置 液压悬置液压悬置汽车设计教案 马天飞86第五节第五节 车身形式车身形式一、乘用车车身型式一、乘用车车身型式 1. 组成 ：发动机舱、客厢、行李箱 2.基本型式 ：折背式、直背式、舱背式 排量大，用折背式的多；排量小，用舱背式的多。汽车设计教案 马天飞87二、客车的车身型式二、客车的车身型式客车车身：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。 汽车设计教案 马天飞881、单层客车车身、单层客车车身（1 1）单层长途客车：）单层长途客车： 地板高度较高，乘客上

40、、下车不便，但地板下部空间可用来容纳货物和空调等附设机构。车门数少，而且较窄。驾驶员一侧，应备有安全门。（2 2）单层城市客车：）单层城市客车： 地板高度要尽可能设计的低些； 车门数需增多，并且要求加宽。汽车设计教案 马天飞892、双层客车车身、双层客车车身 双层客车有两排平行的裙部和车窗； 下层占据的高度尺寸比上层要高。汽车设计教案 马天飞903、短头式客车车身、短头式客车车身 客车前下部向前伸出形成短头。（座位数不多） 车头内部布置发动机及其附件，便于维修发动机，且正碰安全性提高。 车身高度较小，门数较少，有时在后部设有车门。 汽车设计教案 马天飞914、专用客车车身、专用客车车身（根据使

41、用条件进行特殊设计）例：机场摆渡车（用于机场内部迎送乘客上、下飞机） 车身外形尺寸不受法规限制，宽度常在三米以上； 地面平坦，对最小离地间隙要求不高、汽车地板可以设计成很低；乘客十分集中，随身带有行李，因此车门数多，而且宽度足够。 运距短，站立乘客是主流，车内座位很少,要求有足够高的尺寸供乘客站立；车窗也要足够大，为站立乘客提供良好的视野条件。汽车设计教案 马天飞92第六节第六节 轮胎的选择轮胎的选择一、轮胎与车轮应满足的基本要求：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

42、； 拆装方便、互换性好；价格低。汽车设计教案 马天飞93二、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 气密方式 汽车设计教案 马天飞94三、特点与选用三、特点与选用子午线轮胎 vs 斜交轮胎子午线轮胎的优点： 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。汽车设

43、计教案 马天飞95三、特点与选用三、特点与选用钢丝帘线轮胎 vs 人造纤维轮胎钢丝帘线轮胎： 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。汽车设计教案 马天飞96 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三、特点与选用三、特点与选用不同用途的轮胎汽车设计教案 马天飞97 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

44、纹 使用条件变化三、特点与选用三、特点与选用不同胎面花纹的轮胎汽车设计教案 马天飞98 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。v 轿车、轻型客车多采用子午线、低断面、无内胎轮胎。 三、特点与选用三、特点与选用汽车设计教案 马天飞99四、轮胎负荷系数四、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汽车

45、设计教案 马天飞100五、轮胎选择的依据五、轮胎选择的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。汽车设计教案 马天飞101五、轮胎选择的依据五、轮胎选择的依据帘线层级、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

46、汽车的最高车速。轮胎具有高度的标准化、系列化特点。尺寸等指标要符合国家标准的要求。 汽车设计教案 马天飞102第七节第七节 汽车的总体布置汽车的总体布置一、整车布置的基准线（面）一、整车布置的基准线（面）零线的确定零线的确定 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)。 Z200Z0-200Z200X0X200X1、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。 汽车设计教案 马天飞1032、前轮中心线 通

47、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线（面），向后为“+” 。 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。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 。 0YZ200Z0-200Z200X0X200X汽车设计教案 马天飞1044、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

48、垂直线与前轮中心线重合（如乘用车）。 汽车设计教案 马天飞105二、各部件的布置二、各部件的布置1、发动机的布置、发动机的布置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。汽车设计教案 马天飞1062）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

49、标明。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。 汽车设计教案 马天飞107 2、传动系的布置传动系的布置 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。 汽车设计教案 马天飞1083、转向装置的布置、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； 转向盘边缘与周围物体（如风挡玻璃 ）之间有足够大的间

50、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。 转向盘与转向器的连接 转向盘与转向器的轴线常常会不重合，需用万向节传动轴连接； 这样可以提高操作舒适性，方便踏板的布置，还可以起到防伤的作用。 拉杆角度 转向纵拉杆与摇臂和转向节臂的夹角，尽可能布置成接近直角。汽车设计教案 马天飞1094、悬架的布置（、悬架的布置（钢板弹簧） 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； 减振器尽可能呈直立状态布置。5、制动系布

51、置、制动系布置 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。 汽车设计教案 马天飞1106、踏板的布置、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；汽车设计教案 马天飞1117、油箱、备胎、行李箱和蓄电池的布置油箱、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

52、定油箱的容积； 原则：远离排气管等热构件（乘用车300mm）； 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。汽车设计教案 马天飞1128、车身内部布置、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，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