底盘系统的布置一赖

1、 底盘系统布置（一） 赖赣明2022/8/5 底盘总体概示2022/8/5一、底盘系统总体布置基本意义 汽车设计的内容包括整车总体设计、总成设计和零件设计。整车总体设计又称为汽车的总布置设计，其任务是使所设计的产品达到设计任务书所规定的整车的参数和性能指标的要求，和整车操控性能和舒适性的需要。在这项高层次的设计工作中，既有汽车各总成间的联系问题，并将这些整车参数和性能指标分解为有关总成的参数和功能。又有人（司机和乘客）与汽车之间的联系问题。 在这些关系中，底盘动力系统与整车的关联是极其重要和非常关键的关系，它们涉及到整车的参数和性能指标的要求，比如动力性、经济性、操稳性能以及NVH和环保方面的

2、要求。这就要求底盘动力各个系统发挥其自身的功能，并达到最为优化的协调。 2022/8/5 解决各总成间的功能发挥及联系问题，就是总成零部件选型、设计及布置。而各系统的布置又是很关键的一个环节。例如发动机布置、前后悬架布置、发动机附件布置、操控系统的布置等，这些总成布置不好，就会产生部件运动不协调、共振、噪音、发热、碰擦等现象，导致零部件提前磨损、损坏和堵塞，各个系统不能发挥其功能，甚至影响到整车参数和操控指标不合格，最终结果对实现整车性能无从谈起。 总布置设计直接从根源上决定了汽车产品的质量、品位和市场竞争力等，在整车项目中起到举足轻重的作用。2022/8/5二、底盘动力系统总体布置基本原则1

3、， 对于底盘动力各个系统的布置必须满足如下原则：满足设计硬点和人机工程需要（法规）；满足自身系统和相关系统的运动关系和间隙要求；满足自身系统的功能发挥的需要；（压力、温度、通气、防水、防腐蚀等）满足质量分配均衡及轻量化考虑；满足系统部件安装结构的可实现性和生产工艺性（坐标值、孔距圆整及方位规整）；满足系统的安全性和整车安全性能需要；满足液气加注、拆装、维修维护保养的方便性； 2022/8/52，确定整车的设计硬点： 设计硬点是总布置设计过程中,为保证零部件之间的协调和装配关系,及造型风格要求所确定的控制点(或坐标),控制线,控制面及控制结构的总称,俗称设计硬点HARDPOINT. 这是汽车零部

4、件设计和选型, 附件设计及车身设计的最重要的各项目组公共认可的尺度和设计原则.这是使项目组分而不乱,并行设计的重要方法. 一般确定后不要轻易调整。 底盘动力布置硬点：底盘动力与车身之间、底盘动力各系统之间和零部件相互关系的基准点、线、面及其它控制结构和要素的统称。主要分为安装装配硬点（包括尺寸与型式硬点）、运动硬点（运动轨迹和运动空间）、轮廓硬点及性能硬点等，另外还包括间隙控制要素。 具体总成布置包括：动力总成布置、底盘各大系统布置、管路走向布置；兼顾考虑与电器空调系统、车身主要零部件布置、仪表板管梁结构布置等关系。 2022/8/5二、底盘动力系统总体布置基本原则3，底盘动力系统布置的主要设

5、计硬点： 前后悬架,副车架与车身的定位面、安装孔、孔大小及距离等. 轴距,轮距,总长,总宽,四轮轮定位参数,轮胎型号和尺寸等硬点； 最小离地间隙、接近、离去角、纵向通过半径等通过性要求； 发动机曲轴线、缸体角度、曲轴皮带轮端面中心坐标、变速器差速器 动力输出端位置；发动机悬置点；周边部件间隙控制； 驱动轴万向节内外球点及传动轴角度； 方向盘中心点、转向管柱轴线、三踏板位置、油箱位置及控制尺寸； 2022/8/5二、底盘动力系统总体布置基本原则三、动力总成系统及传动系统布置1，动力总成的布置：(1)布置形式汽车发动机总成及附件的布置有几种形式:(a)、前置前驱动(纵置和横置两种); (b)、前置

6、后驱动(纵置); (c)、后置后驱动(纵置和横置两种);(d)、中置后驱动(纵置); (d)、四轮驱动(纵置和横置两种)。 发动机及其传动布置型式一般受前后载荷左右，当前轴荷较大时一般有不足转向趋势，这对转向系统有利，但对悬架要求较高，并可能影响舒适性。当后轴荷较大时，转向系统要求较高，以免过度转向趋势，中置对车内布置底板设计要求较高，维修等都不方便。一般轿车前置前驱较多，部分高档轿车前置后驱。客车一般后置后驱，部分前置后驱。微型车前置前驱，也有部分采用中置发动机。2022/8/5三、动力总成系统及传动系统布置(2) 动力总成布置关键发动机缸体倾斜角度控制，不能过大(通常要发动机厂家提供范围）

7、；动力总成周边的静态间隙和动态间隙（最好CAE能仿真发动机的各向运动包络体，同捷考虑4度范围）离地间隙和接近角；发动机底部防护（尤其是制动工况）传动轴角度及运动校核（平衡；滑移量、角度限值）行人保护的头型碰撞各类管路、拉线、线束的走向顺畅及固定，整齐美观。发动机舱内电器件的耐候性，如EMS、ABS等维修的可接近性和方便性，油液加注方便性装配线上的装配工艺（是否有模块化安装要求）2022/8/5三、动力总成系统及传动系统布置2022/8/5三、动力总成系统及传动系统布置(3)尺寸布置要求(a)传动轴夹角水平面(俯视图)内接近零在-1+1度之间最好,最大为-5+5度，上下跳动公差最大不能超过2度,

8、满载工况轿车前视图与水平面夹角为-2+2度, 半载(轿车载3人)为-5-1度之间,SUV和货车可以大一些，一般在-10-5度之间最好, 小型轿车由于传动轴短可以比大轿车适当大些, 一般可分别在-8-4度.(b)发动机和附件与其他和各自之间布置间隙分别为:静止件之间布置间隙1015mm;运动件或有热量件与其他件之间动间隙1525mm; 经常修理部件间隙应25mm；一般在2550mm; （可参考公司标准） 2022/8/5三、动力总成系统及传动系统布置2，动力总成悬置系统的布置： 汽车是多自由度的振动体，并受到各种振源的作用而发生振动。发动机就是振源之一。发动机是通过悬置元件安装在车架上。悬置元件

9、既是弹性元件又是减振装置，其特性直接关系到发动机振动向车体的传递，并影响整车的振动与噪声。合理的悬置不但可以减小振动、降低噪声以改善乘坐舒适性，还能提高零部件和整车寿命。（1) 布置形式 通常都是三点、四点悬置布置。2022/8/5三、动力总成系统及传动系统布置（2）动力总成悬置系统的关键： 发动机悬置应满足下述要求：因悬置元件要承受动力总成的质量，为使其不产生过大的静位移而影响工作，因此要求悬置元件刚度大些为好；发动机本身的激励以及来自路面的激励都经过悬置元件来传递，因此又要求悬置元件有良好的隔振性能；因发动机工作频带宽，大约在10500Hz范围内，要求悬置元件有减振降噪功能，并要求悬置元件

10、工作在低频大振幅时(如发动机怠速状态)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；悬置元件还应当满足耐机械疲劳、橡胶材料的热稳定性及抗腐蚀能力等方面的要求。 振动解耦：通过悬置系统的布置，是悬置弹性中心位于系统的扭矩轴中或质心处，来达到消除耦合或部分解耦。 解决途径:撞击中心理论、弹性中心理论、扭矩轴理论。根据高、低频段解耦等要求确定悬置类型（橡胶悬置、液压悬置、空气悬置等），根据移频设计要求设定好悬置的线性段刚度，满足移频设计要求的条件下进行解耦率计算，直到满足解耦率要求，确定悬置动静态刚度及位置的合理设计。动力总成拆装维修的方便性；及总装工艺高低位工位的考虑

11、；三、动力总成系统及传动系统布置2022/8/5（3）动力总成悬置系统的设计流程：3，进气系统的布置：3.1 进气系统的组成 进气系统由进气管总成、进气软管、曲轴箱通风管总成、空气滤清器等组成。其功能是在进气温升尽可能小的情况下，向发动机提供充足、干燥、清洁的空气。3.2 进气系统布置关键要素：进气口位置和方位有利于干燥的新鲜空气进入，同时需要考虑避免有杂物、雨水侵入；高度不低于600mm以上。进气管路顺畅，避免气阻和噪音产生；否则需要增加谐振腔消音措施；谐振腔的形状、位置及容积大小的设计需经CFD和噪声的频谱分析。低位弯管和谐振腔应用排水孔。空滤器固定应有减震作用，与发动机连接管路应具有一定

12、伸缩功能；保持与其他物体的间隙，防止碰擦管路；弯管半径要大，数量尽量少，减小进气阻力；（沿程阻力和弯道阻力，进气系统压降损失4Kpa左右)；最大阻力不大于6.2KPa。为了提高容积效率，条件允许下，尽可能用高效率、高流量的滤芯或大容积的空气滤清器，进一步的降低进气阻碍，增强引擎的肺活量。空气滤清器作用：过滤空气中的尘土和沙粒，减少气缸内的零件磨损，延长发动机使用寿命。尽可能用高效率、高流量的空气滤清器滤芯，以满足发动机的“肺活量”。类型：纸质、无纺布滤芯空气滤清器，广泛采用。三、动力总成系统及传动系统布置三、动力总成系统及传动系统布置4，排气系统的布置：2022/8/54.1 排气系统的组成：

13、排气系：排气管路、柔性节、三元催化器（柴油机：氧化催化器、颗粒捕捉器）、橡胶吊挂、隔热板、消声器等4.2 排气系统作用：减少排气污染，尽量降低排气噪声。4.3 排气系统布置关键要素：排气管路尽量顺畅，减少功率损失。降低排气噪音。靠近油箱、电器线束、塑料部件等部位需增加隔热板。排气管与其他所有零件间隙应大于30mm； 一般3060mm;排气管与油箱与油管之间间隙应大于200mm；否则必须要装防热辐射反射板。催化器布置尽量靠近发动机排气歧管排气口，以便达到催化器高温工作温度。消声器避免放置在整个排气管路系统当中，否则消声效果较差。氧传感器避免碰擦，尽可能布置在上方。排气管橡胶悬挂点布置合理，尽量减

14、小振动对整车的影响，结合NVH模态分析确定。三、动力总成系统及传动系统布置5.冷却系统冷却系统的基本类型和特点 发动机过冷，进入气缸的混合气或空气温度低而点燃困难，造成发动机功率下降、油耗上升；润滑油粘度增大，零件磨损加剧。发动机过热，充气效率下降，早燃和爆燃倾向加大，发动机功率下降；零件间间隙变小，导致不能正常运动，甚至卡死、损坏；润滑油粘度减小，使零件磨损加剧。三、动力总成系统及传动系统布置常规水冷冷却系统的基本组成部分 5.2 水冷却系统组成：水泵、散热器、冷却风扇、膨胀水箱或溢水壶、冷却管路、节温器等部件组成。我们设计的通常是强制式水冷冷却系统。大循环当发动机在正常热状态下工作时，即水

15、温高于80 以上 ，冷却水应全部流经散热器，形成大循环。此时节温器的主阀门完全开启，而侧阀门将旁通孔完全关闭。 小循环当水温低时，水不经过散热器（只流经节温器侧阀门）而进行的循环流动。5.3 冷却系统布置的关键要素：保持迎风通道的通畅，芯子周边的密封，避免漏风和回流现象。还需要考虑保险杆格栅进风面积的保障，最好大于散热器正面积30%以上；以满足进风量需要；散热器与发动机间隙的保持30mm以上（横置发动机），防止震动碰擦；若靠近排气歧管或三元催化，至少要间隔100mm以上；风扇与散热芯子必须有一定距离，4050mm以上(8%每增加25),与风圈周边径向间隙尽量小（5mm以下），轴向距离为进入风圈

16、2/3的风扇径向投影宽度；增加导流作用，便于提高风扇抽风的效率；后端距离也不宜过小，否则容易形成热气反射；增大散热器的散热面积和正面积（空间限制）;尽量避免芯子厚度太厚，否则散热能力反而下降；(一般是两排管），即使总面积再大也无效果；尽量采用大直径和低转速风扇，避免震动噪音产生和耗电。（n小于5200rpm,耗电量增加）；风扇扫掠面积应当在65%以上的芯子正面积（康明斯）；采用膨胀水箱来增大系统压力，提高沸点和冷却液流速，防止气蚀现象。布置高度应高于散热器及除气位置；容积考虑占总冷却容积的4%6%以上；管路顺畅；散热器固定采用软垫，缓冲震动对散热器的冲击；考虑1/5压缩量；前端布置冷凝器、中冷

17、器、机油散热器，尽可能不要完全遮挡，并前后保持1015mm间距；6，燃油供给系统的布置：6.2 燃油供给系统布置关键要素：燃油及蒸发管路顺畅，避免过度弯曲，降低供油阻力；油箱及管路避免热源，靠近排气管路部位距离间隔60mm以上，而且需要隔热板隔离；油箱的有效容积的确定，通常应满足550Km左右的行驶里程；燃油箱必须留有10%的空间用来容纳燃料蒸气并吸收膨胀；炭罐位置不得低于油箱油面高度；燃油箱的固定必须牢固，与地板贴合处采用海绵接触，避免油箱直接地板摩擦；油箱底部最好有保护措施；防石击；油箱加油口位置靠近上部，以便加注的顺畅避免气阻，加油口盖必须具有正负压力阀门；至少具有负压通气功能；应考虑滤

18、清器和油泵的拆装方便性，即可维护性；油箱位置的布置需考虑整车质量分配的均衡；6.1 燃油供给系统的组成： 供油系统主要由燃油箱、电子燃油泵、燃油滤清器、进油管、燃油轨、喷油器、燃油压力调节器、碳罐以及油门操纵机构等构成。 当电子燃油泵通电，燃油经电子燃油泵上的粗滤网和油水分离器过滤后，被泵入燃油滤清器内，经过燃油滤清器过滤后，清洁的燃油进入燃油轨，喷油器定时通电，燃油喷入气缸。7.加速装置（油门操纵系统）布置7.1 加速装置布置关键要素：油门拉索布置顺畅，避免过度弯曲，降低摩擦阻力；油门踏板工作运动行程范围不得有阻滞现象；包括脚掌空间；油门踏板操纵轻便适度；不可过轻也不可过重；通常控制在1532N左右8.离合操纵