汽车总体设计与计算

1、汽车总体设计、计算参数一、外形尺寸参数1 、轴距 L2 、前后轮距 B1 与 B23、汽车的外廓尺寸总长、总宽、总高4 、汽车的前悬 LF 和后悬 LR由总布置最后确定（保证足够的接近角和离去角）（前悬处要布置发动机、水箱、弹簧前支架、保险杠、转向器等）二、质量参数1 、汽车的装载量 mG 轿车是指载客量，即座位数。2 、汽车的整备质量 m0总体设计初， 可对同类型同级别且结构相似的样车及部件的质量进行测定分析， 并以此为基 础初步估算出新设计车个部件的质量及整车整备质量。（亦可按照人均汽车整备质量的统计值来估算（人均整备质量 /t ）普通轿车 0.180.24 中级轿车 0.210.29 中

2、高级轿车 0.290.343 、汽车的总质量 ma整备质量、载客量、行李质量 mB 、附加设备 mF（每人按 65kg 计，行李质量 （轿车 ）每人 510kg）4、轴荷分配它对汽车的牵引性、 通过性、 制动性、 操纵性和稳定性等主要使用性能以及轮胎的使用寿命 都有很大影响。轴荷分配对前后轮胎的磨损有直接影响。三、主要性能参数1、汽车动力性参数汽车的动力性参数主要有直接档和I 档最大动力因数、最高车速、加速时间、汽车的比功率和比转矩等。1 ）直接档最大动力因数 D0max2）I 档最大动力因数 DImaxDImax 直接影响汽车的最大爬坡能力和通过困难路段的能力以及起步并连续换档时的加速 能力

3、。它主要取决于所要求的最大爬坡度和附着条件。3 ）最高车速 Vamax 以汽车行驶的功率平衡来确定。GB/T12544-90 汽车最高车速试验方法4）汽车的比功率和比转矩 这两个参数分别表示发动机最大功率和最大转矩与汽车总质量之比。5）加速时间“ 0 100km/h ”或“ 0 80km/h ”的换档加速时间。表二动力性计算需要的数据发动机使用外特性的 Tq n 曲线的拟和公式以及发动机最低转速nmin 和最高转速 nmax装载质量（乘客数）整车整备质量总质量车轮（滚动）半径传动系机械效率滚动阻力系数空气阻力系数 X 迎风面积主减速器传动比飞轮转动惯量前轮转动惯量二后轮转动惯量 轴距 质心至前

4、轴距离（满载、空载） 质心高（满载、空载） 变速器传动比 （各档 ） 计算目标（结果） ： 绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图、确定最高车速、绘制汽车爬坡度图（附着率曲线） 定最大爬坡度（克服该坡度时相应的驱动轮的附着率） 、绘制汽车行驶加速度倒数曲线、 制汽车 I 档起步加速至 100km/h 的车速 - 时间曲线、 求解汽车行驶起步到 100km/h 时间，绘制汽车动力特性图、确定直接档和 I 档最大动力因数。 汽车功率平衡图、后备功率图。2、燃料经济性参数 “百公里最低燃料消耗量” 计算需要的数据： 发动机万有特性图 汽车功率平衡图 计算目标（结果） ： 等速行驶工况燃油消耗量、 等加速行驶

5、工况燃油消耗量、 等减速行驶工况燃油消耗量、 停车时的燃油消耗量、整个循环工况的百公里燃油消耗量。3、机动性参数最小转弯半径 Rmin ，与汽车轴距、轮距及转向车轮的最大转角有关。 （可通过计算方法得到 ）4 、操纵稳定性参数1）转向特性参数 需要得到不足转向特性，即前后轴侧偏角之差（）为正。、确的加速怠速通常用汽车以 0.4g 的向心加速度坐定圆等速行驶时前后轴的侧偏角之差（）作为转向特性的参数，它是一个较小的正角度值，轿车一般为1o-3o 。2）车身侧倾角汽车以 0.4g 的向心加速度坐定圆等速行驶时，车身倾角在 3o 内最好，最大不得超过3）制动点头角汽车以 0.4g 减速度制动时的车身

6、点头角应不大于 1.5o, 否则将影响乘坐舒适性。GB6323-86 汽车操纵稳定性试验方法。GB/T6323.6-94表四粗略操纵稳定性计算需要数据总质量绕 Oz 轴转动惯量轴距质心至前轴距离质心至后轴距离前轮总侧偏刚度后轮总侧偏刚度转向系总传动比5、平顺性参数 车身的垂直振动参数，即车身的垂向振动加速度、自由振动固有频率、振幅以及人 系统的响应特性等。总体设计：前后悬架的偏频或静挠度、动挠度以及车身振动加速度等参数。 前后悬架的偏频 n1 与 n2 应接近且应使 n2 略高于 n1 。前后悬架静挠度值 fc1 和 fc2 的匹配，推荐取。车型满载时偏频 n/Hz 满载静挠度 fc/cm 满

7、载动挠度 fd/cm前悬架7o 。车振动n1 后悬架 n2 前悬架fc1 后悬架 fc2 前悬架fd1 后悬架fd2计算需要数据：整车质量（簧上质量、簧下质量）前轴（满载、空载）后轴（满载、空载）质量分配系数前悬架（等效）刚度 :麦弗逊式独立悬架后悬架（等效）刚度：拖拽扭力臂式悬架6 、制动性参数制动距离、制动减速度和制动踏板力。7 、通过性参数最小离地间隙、接近角a、离去角B及纵向通过半径 p。最小离地间隙/m接近角a /（o） 离去角3 /（o）纵向通过半径p /m微型、普通级中级、中高级、高级 0.120.180.130.20203015233558 附一：应用 ADAMS 或 LMSV

8、irtualLabMotion 多体动力学软件计算操纵稳定性所需要参 数及计算结果1 、运动学（几何定位）参数各运动连接部件之间的安装车辆的相关运动部件的几何定位参数， 即车辆的具体结构型式， 连接位置与相对角度。1）悬架的几何拓扑结构2）轴距、轮距、前悬、后悬等3）整车质心位置图麦弗逊悬架几何拓扑结构前轮定位前束Toeangle车轮外倾角 aCambera ngle主销后倾丫Castera ngle 主销内倾 3Kingpininclinationangle车轮转角内转角外转角2 、质量 （质量、质心与转动惯量 ）参数各运动部件的质量、质心与转动惯量。1）整车（簧上）整备质量、满载总质量2）

9、整车（簧上）绕质心（车辆坐标系）的转动惯量3）轮胎（ + 制动盘）质量、转动惯量3、力学特性（刚度、阻尼等）参数 弹簧、减振器、轮胎、弹性衬套等的力学特性参数 前悬架螺旋弹簧规格 钢丝直径弹簧直径自由高度旋向有效圈数弹簧刚度后悬架扭杆规格直径材料剪切弹性模量作用长度扭杆臂长度特性曲线）减振器规格（复原阻力、压缩阻力指活塞速度为 0.3m/s 时的阻力） 最大长度最小长度工作行程复原阻力压缩阻力稳定杆直径扭转刚度转向系转向传动比等效刚度轮胎（最好提供轮胎特性曲线）名称单位大小备注车轮自由半径 Rmm 胎压 kPa, 载荷 Kg轮胎径向刚度 CzN/mm轮胎纵向滑移刚度 CsN/Slip轮胎侧偏刚

10、度Ca N/rad轮胎外倾刚度C 丫 N/rad径向相对阻尼系数Z滚动阻尼系数 f静摩擦系数卩0动摩擦系数卩14、外界（道路谱、风力、坡度等）参数路谱、侧向风力（高速行驶时） 计算内容：1 、侧倾角( RollAngle )2 、侧倾中心( RollCenterLocation)3 、侧倾转向系数( RollSteer )侧倾引起的转向角变化S变化率4、悬架侧倾角刚度( SuspensionRollRate )5、侧倾外倾系数 (RollCamberCoefficient)夕卜倾角丫与侧倾角比值即侧倾外倾系数6、侧倾后倾系数(RollCe nterCoefficie nt)主销后倾角3与侧倾角

11、比值即7、阿克曼角(Ackerman )附二：应用 ADAMS 或 LMSVirtualLabMotion 多体动力学软件计算平顺性所需要参数及 计算结果整车及悬挂的各项参数同附一中的参数，除此之外还需要下列参数：整车质量(簧上质量、簧下质量)前轴(满载、空载)簧上质量簧下质量后轴(满载、空载)簧上质量簧下质量质心位置质心距前轴距离质心距后轴距离前悬架：麦弗逊式独立悬架刚度阻尼后悬架：拖拽扭力臂式悬架刚度阻尼悬架衬套刚度 阻尼轮胎垂直刚度前 后座椅的位置距离前轴距离离地面高度（悬架橡胶衬套应该提供刚度特性曲线，包括静刚度与动刚度）计算内容：1、偏频试验：确定前后悬架的偏频。2、平顺性试验：根据座椅（地板）振动水平的目标值来优化悬架参数刚度、阻