汽车-1 .第一章总体设计

汽车设计认识汽车何谓汽车？

出于对汽车及交通运输管理的需要，每一个国家都必须给汽车一个明确的定义。美国：由本身携带的动力驱动（它包括人力、畜力和风力），装有驾驶操纵装置，能在固定轨道以外的道路或自然地域运输人员及货物或牵引其他车辆的车辆。此定义中标明了汽车的用途，但没有指明动力装置的形式，也没有对车轮数目进行限制，按照这一定义，摩托车及拖拉机均属于汽车，而装甲车和坦克等都不属于汽车。汽车的定义日本：不依靠架线和固定轨道，自身带有动力装置能够在道路上行驶的车辆。这一定义中没有指明汽车的用途。按照此定义，在道路上玩耍的儿童玩具车也属于汽车。德国：使用液体燃料，用内燃机驱动，有3个或3个以上车轮，用来载运乘员或货物的车辆。此定义中特别强调使用液体燃料的内燃机驱动。我国对汽车的定义如下：由动力装置驱动，具有4个或4个以上车轮的非轨道且无架线的车辆，主要用于载运人员和货物，牵引载运人员或货物的车辆及其他特殊场合。按照此定义，摩托车、装甲车及坦克等均不属于汽车，而拖拉机、工程车辆及电瓶车等均属于汽车。目前，通常所说的汽车一般专指由汽油（或柴油）机驱动的汽车。除特殊说明之外，本课程中所涉及的汽车仅限于这种狭义的汽车。 1885年，德国人卡尔•本茨将内燃机和加速器安装在一辆三轮马车上，发明了三轮汽车。1886年1月29日德国曼海姆专利局批准卡尔•本茨为其在1885年研制成功的三轮汽车申请的专利，这一天被大多数人称为现代汽车诞生日。 本茨的发明最初被人们所怀疑。当时曼海姆的报纸把他的车贬为无用可笑之物。本茨的夫人为了回击一些人的讥讽，于1888年8月带领两个儿子驱车实验，他们从曼海姆出发，途经维斯洛赫添油加水，直驶普福尔茨海姆，全程144km。这次历程为本茨的发明增添了说服力。因此，本茨的夫人是历史上第一位女驾驶员，而维斯洛赫成为历史上第一个汽车加油站。第一张汽车专利证书近代汽车的原型卡尔•本茨的妻子（贝尔塔）在试车概念车汽车的英文字母

Automobile：汽车【Auto（自己）、mobile（移动）】；Vehicle：交通工具、车辆、传播媒介；

Motor：摩托车、内燃机；Truck：载货汽车；Bus：中巴，中型公共汽车；Car：轿车。与汽车相关的行业重工业钢铁、冶金制造、电力轻工业纺织、塑料皮革、玻璃石油化工汽油、柴油机油、油漆科技教育科研、试验院校、培训建筑业公路、桥梁油站、停车环境业排气污染三废处理信息业电子、科技智能交通服务业维修、销售配件、运输（1）产值巨大汽车是世界上唯一的一种零件以万计、产量以千万计、保有量以亿计、售价以万元计的商品；汽车产业是一个1：10的产业汽车材料消耗

钢铁铝橡胶塑料石油（2）提供大量的就业机会就业岗位：汽车设计、制造、销售、维修、配件、油站、停车、银行、保险、理赔、学校、环境、交通管理等；在美国及西欧，每6个就业岗位就一个与汽车有关。有专家预测，到2030年，我国汽车相关产业从业人数将达1亿人以上。汽车的种类如此之广，汽车的作用又如此之大，如何进行设计？汽车有没有共同的一些共性？该怎么办？汽车的共性有哪些？在汽车的共性的基础上，如何设计它们？汽车的外形尺寸汽车的用途乘用车越野乘用车

工程车

电动轮卡车

消防车

发动机车身传动系转向系行驶系制动系汽车的基本结构教材：汽车设计吉林大学王望予主编机械工业出版社

2013年5月第四版汽车传动系：发动机动力与行走机构负载之间的动力传递装置。三点基本要求：①、保证汽车在各种工况条件下所必需的牵引力变化范围；②、保证汽车在各种工况下对速度的变化要求；③、在满足上述基本要求的同时，应保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。传动系统定义：动力装置和驱动轮之间的传动部件的总称。传动系统包括离合器或变矩器、分动箱或变速箱、传动轴、主传动器、差速器、半轴及轮边减速器等部件。传动系统的功能将动力按需要传给驱动轮或其它操作机构。车辆必须具有传动系统的理由①.发动机扭矩有限：

EQ1091Memax=36kg.m/(1200～1400r/min)R=0.48mG=9290kgFK=Memax/R=36/0.48=75kg

在良好的沥青路面上f=0.02，若低速行驶Fw.

忽略不计，则Ff=9290×0.02=185.5kg

显然不能驱动汽车，应增扭，要用变速器、主减速器。②.发动机转速高EQ1091nmax=3000r/min,r=0.48m若直接用它驱动车轮V=(2×3.14×0.48×3000)×60/1000=542.km/h

显然EQ1091达不到这个速度，即使是赛车目前最多也不过300km/h，所以要用变速器、主减速器，降速增扭，车辆才能安全行使。③.适应路面汽车行驶中由于路面好坏，上、下坡，障碍物等情况下，要求汽车在某一范围内能够变速，保证汽车速度可增、可减、可前、可后和中断动力，所以要用变速器。④.转向需要若驱动车轮没有差速，汽车转弯时会产生一边车轮拖滑，另一边车轮滑转，增加功率损失，轮胎磨损，转向不顺，所以要用差速器、半轴，保证汽车转弯时左右驱动轮能以不同的转速旋转。⑤.汽车起步需要由于发动机最低稳定转速通常在300～500r/min，汽车起步时静摩擦力很大，若直接用该转速驱动车轮起步，会使稳定转速急剧下降，以至发动机熄火，为了保证汽车平稳起步，要装离合器，使发动机的动力平稳地传给传动系各部件，牵引力逐渐增加。⑥.相对位移需要由于驱动轮、弹性悬架在路面的影响下，会跳动，拉长（上坡或加速），缩短（下坡或刹车），为了保证汽车各部件的相对位移，所以要装可伸缩的传动轴、万向节。传动系统的类型

前面已讲过，传动系统的功能是将动力装置输出的功率传给驱动轮，使动力装置功率输出特性尽可能满足行走机构的使用要求。因此，不同的动力装置和不同类型的机械对传动系统有不同的要求。

目前，汽车的动力多数由柴油机产生，也有用汽油机、电动机、燃气轮机作为动力来源。而传动系统的类型主要有：机械传动、液力机械传动、全液压传动和电传动四种。4、四种传动方式的应用范围①、在一般铲土运输车辆中，大多数采用机械和液力机械传动系统；T—150（200）型机械传动推土机传动图ZL50铰接式轮式装载机传动图②、挖掘机则采用全液压传动系统，少数铲土运输机械（车辆）、混合动力汽车也有采用全液压传动方式的；混合动力液压汽车动力传动系统的组成采用液驱静液传动技术的液压节能汽车,其动力传动系统主要由发动机、液压泵、液压泵/马达（二次元件）、蓄能器、变速箱、车桥及电子控制单元(ECU)组成。③、在大型工程车辆上已出现了把电动机直接装在车轮上的电动轮传动系统，如我国江西德兴铜矿、山西安太堡煤矿等单位使用的108t、170t、190t、220t、320t电动轮运矿卡车。第一章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选择(☆)第四节发动机的选择(☆)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（自学）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使生活质量提高的具体表现有：交通——用于工作的必须辅助时间缩短；运输——实现“门对门”运输，提高生产率；可以更好的利用休息时间，外出旅游、度假。使生活质量降低的表现：污染——空气污染、噪声污染、光化学污染；车祸——使人们的健康、生命受到损失；不可再生资源逐年减少城市空气污染加剧有害排放:CO,HC,NOX,PM交通噪声水质、土壤等污染CO2、氟氯烃等温室气体

汽车的环境危害TierDateCOHCHC+NOxNOxPMDieselEuro1†1992.072.72(3.16)-0.97(1.13)-0.14(0.18)Euro2,IDI1996.011.0-0.7-0.08Euro2,DI1996.01a1.0-0.9-0.10Euro32000.010.64-0.560.500.05Euro42005.010.50-0.300.250.025Euro52009.09b0.50-0.230.180.005eEuro62014.090.50-0.170.080.005e*AttheEuro1..4stages,passengervehicles>2,500kgweretypeapprovedasCategoryN1vehicles

†Valuesinbracketsareconformityofproduction(COP)limits

a-until1999.09.30(afterthatdateDIenginesmustmeettheIDIlimits)

b-2011.01forallmodels

c-andNMHC=0.068g/km

d-applicableonlytovehiclesusingDIengines

e-proposedtobechangedto0.003g/kmusingthePMPmeasurementprocedureEUEmissionStandardsforPassengerCars(CategoryM1*),g/km能源短缺、环境污染、气候变暖是全球汽车和能源产业面对的共同挑战，各国政府及产业界纷纷提出各自发展战略，积极应对，以保持其汽车和能源产业的可持续发展，并提高未来的国际竞争力。混合动力等新能源汽车已成为21世纪汽车工业的发展热点。第一节概述一、总体设计应满足的基本要求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。第一节概述一、总体设计应满足的基本要求进行总体设计应满足如下基本要求：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GB1589–1989《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；四好标准：好用、好看、好造、好修。第一节概述二、汽车开发程序1.汽车新产品开发流程第一节概述二、汽车开发程序1.汽车新产品开发流程第一节概述二、汽车开发程序1.汽车新产品开发流程第一节概述二、汽车开发程序2.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。第一节概述二、汽车开发程序2.概念设计主要工作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一节概述二、汽车开发程序3.制定设计任务书①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。第一节概述二、汽车开发程序3.制定设计任务书②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。第一节概述二、汽车开发程序3.制定设计任务书③编写设计任务书可行性分析，包括市场预测，企业技术开发能力分析，产品开发目的，新产品的设计指导思想，预计的生产纲领和目标成本及技术经济分析等；产品型号及其主要使用功能、技术规格和性能参数；整车布置方案的描述及主要总成结构、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、外同类汽车技术性能分析和对比；拟用的新技术、新材料、新工艺。第一节概述二、汽车开发程序4.技术设计①总成设计师：根据设计任务书给出的条件和总设计师的要求进行总成设计。②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。第一节概述二、汽车开发程序5.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。第一节概述二、汽车开发程序7.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。三、汽车设计的特点和要求1使用条件复杂，多变，要能适应各种环境。2以大批量生产为主，必须实行“三化”。

“三化”：

产品系列化

零部件通用化

零件设计的标准化第一节概述第一节概述3要考虑汽车的经济性。4与人民生活密切相关。第一节概述四、汽车设计技术的发展汽车设计技术的发展分为三个阶段：

1经验设计阶段

2以科学实验，技术分析为基础的设计阶段

3计算机辅助设计阶段

第一节概述五、本课程的任务1学会分析，评价汽车及其各总成的结构和性能，合理选择结构方案及有关参数。2学会主要零部件的设计。3学会汽车总体设计的一般方法，为从事与汽车技术相关的工作打下基础。第二节汽车形式的选择一、汽车的分类1.GB/T15089-2001根据国家标准GB/T3730.1—1988规定，按用途的不同，可将汽车分为普通运输汽车、专用汽车和特种用途汽车。普通运输汽车又可分为轿车、客车和货车，而这三种汽车又可按照各自的主要特征参数分级（轿车按照发动机排量分级、客车按照车辆的总长度分级、货车按照总质量分级）。专用汽车是用基本车型改装或加装上专用设备和装置，以完成某种或某些专门作业任务的车辆。特种用途汽车是指应用在特殊场合的车辆。此分类标准2001年后不再使用。自从加入WTO后，我国汽车工业融入全球市场一体化的进程加快，原有的汽车分类标准已经不能适应汽车工业的发展。2001年，我国颁布了GB／T3730.1—2001，此标准主要作为一般概念、统计、牌照、保险、政府政策及管理的依据。新国家标准在按用途划分的基础上，将作为私人代步工具的车辆和公务及商业经营的运输车辆分成两大类，建立了乘用车和商用车概念。第二节汽车形式的选择一、汽车的分类第二节汽车形式的选择一、汽车的分类2.GB/T3730.1-2001①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。②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。1.乘用车乘用车是在其设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李或临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。它也可以牵引一辆挂车。乘用车涵盖了轿车、微型客车以及不超过9座的轻型客车，又可分为以下11小类。

1）普通乘用车

普通乘用车如图1-1所示，其结构特点如下：（1）车身为封闭式。（2）车顶（顶盖）为固定式硬顶，有的顶盖一部分可以开启。（3）4个或4个以上座位分两排及以上排列，后座椅可以折叠或移动，以形成装载空间。（4）具有2个或4个侧门，可有一扇后开启门。图1-1普通乘用车

2）活顶乘用车

活顶乘用车如图1-2所示，其结构特点如下：（1）车身为具有固定侧围框架的可开启式车身。（2）车顶（顶盖）为硬顶或软顶，至少有两个位置（1个封闭，1个开启或拆除），可开启式车身可以通过使用一个或数个硬顶部件或合拢软顶将开启的车身关闭。（3）4个或4个以上座位分两排及以上排列。（4）具有2个或4个侧门，车窗为4个或4个以上。图1-2活顶乘用车3）高级乘用车

高级乘用车如图1-3所示，其结构特点如下：（1）车身为封闭式。（2）车顶为固定式硬顶，有的顶盖一部分可以开启。（3）4个或4个以上座位分两排及以上排列，前、后座椅之间可以设有隔板，后排座椅前可安装折叠式座椅。（4）具有4个或6个侧门，也可有一个后开启门，有6个或6个以上侧窗。图1-3高级乘用车

4）小型乘用车

小型乘用车如图1-4所示，其结构特点如下：（1）车身为封闭式，通常后部空间较小。（2）车顶为固定式硬顶，有的顶盖一部分可以开启。（3）2个或2个以上座位分一排及以上排列。（4）具有2个车门，也可有一个后开启门，有2个或2个以上侧窗。图1-4小型乘用车

5）敞篷车

敞篷车如图1-5所示，其结构特点如下：（1）车身为可开启式。（2）车顶可为软顶或硬顶，至少有两个位置，第一个位置遮覆车身，第二个位置车顶卷收或可拆除。（3）2个或2个以上的座位分一排及以上排列。（4）具有2个或4个侧门，有2个或2个以上侧窗。图1-5敞篷车

6）仓背乘用车

仓背乘用车如图1-6所示，其结构特点如下：（1）车身为封闭式，侧窗中柱可有可无。（2）车顶为固定式硬顶，有的顶盖一部分可以开启。（3）4个或4个以上座位分两排及以上排列，后座椅可折叠或移动，以形成一个装载空间。（4）具有2个或4个侧门，车身后部有1个仓门。

图1-6仓背乘用车7）旅行车

旅行车如图1-7所示，其结构特点如下：（1）车身为封闭式，车尾可提供较大的内部空间。（2）车顶为固定式硬顶，有的顶盖一部分可以开启。（3）4个或4个以上座位分2排及以上排列，座椅的一排或多排可拆除，或装有向前翻倒的座椅靠背，以提供装载平台。（4）具有2个或4个侧门，并有1个后开启门，有4个或4个以上的侧窗。

图1-7旅行车

8）多用途乘用车多用途乘用车是指只有单一车室载运乘客及其行李或物品的乘用车，如图1-8所示。如果这种车辆同时具有下列两个条件，则不属于乘用车。（1）除驾驶席以外的座位数不超过6个（只要车辆具有可以使用的座椅安装点，就应算“座位”存在）。（2）载运货物的总质量大于载运乘员的总质量。图1-8多用途乘用车9）短头乘用车

短头乘用车是指一半以上的发动机长度位于车辆前风窗玻璃最前点以后，并且转向盘的中心位于车辆总长的前1/4部分内的车辆，如图1-9所示。图1-9短头乘用车

10）越野乘用车越野乘用车是指在其设计上所有车轮可以同时驱动（包括一个驱动轴可以脱开）的车辆，或指其几何特性（接近角、离去角、纵向通过角及最小离地间隙）、技术特性（驱动轴数、差速锁止机构或其他形式的机构）和其他性能（如爬坡度）允许在非道路上行驶的一种乘用车。如图1-10所示。图1-10越野乘用车

第二节汽车形式的选择一、汽车的分类2.GB/T3730.1-2001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，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。

特大型客车3、货车（A）普通货车：敞开或封闭的载货车

（B）多用途货车：驾驶座后可载3人以上的货车（C）全挂牵引车：牵引杆式挂车的货车（D）越野货车：可在非道路上行驶（E）专用作业车：特殊工作的货车（消防车、救险车、垃圾车、混凝土搅拌车、应急车、街道清洗车、扫雪车、清洁车等）（F）专用货车：运输特殊物品的货车（罐式车、乘用车运输车、集装箱运输车等）（G）半挂牵引车：牵引半挂车的商用车2.按发动机位置及驱动型式分

1.FF-前置发动机前驱动（4×2

）2.FR-前置发动机后驱动（4×2

）3.MR-中置发动机后驱动（4×2

）4.RR-后置发动机后驱动（4×2

）5.4WD-四轮驱动（4×4

）SUVCRVSRVRAVHRVMPVCUVNCVRV3.按汽车设计理念分

SUV

SUV的全称是SportUtilityVehicle，中文意思是运动型多用途汽车。现在主要是指那些设计前卫、造型新颖的四轮驱动越野车。SUV一般前悬架是轿车型的独立悬架，后悬架是非独立悬架，离地间隙较大，在一定程度上既有轿车的舒适性又有越野车的越野性能。由于带有MPV式的座椅多组合功能，使车辆既可载人又可载货，适用范围广。东风日产逍客

RV

RV的全称是RecreationVehicle，即休闲车，是一种适用于娱乐、休闲、旅行的汽车，首先提出RV汽车概念的国家是日本。RV的覆盖范围比较广泛，没有严格的范畴。从广义上讲，除了轿车和跑车外的轻型乘用车，如MPV及SUV、CUV等都可归属于RV。CUV

CUV是英文Car-BasedUtilityVehicle的缩写，是以轿车底盘为设计平台，融轿车、MPV和SUV特性为一体的多用途车，也被称为Crossover。CUV最初于20世纪末起源日本，之后在北美、西欧等地区流行，开始成为崇尚既有轿车驾驶感受和操控性，又有多用途运动车的功能，喜欢SUV的粗犷外观，同时也注重燃油经济性与兼顾良好的通过性的这类汽车用户的最佳选择。2004年初，欧蓝德正式投放中国市场，由此国内车市兴起了CUV这样一个崭新的汽车设计理念。欧蓝德CRV

CRV是本田的一款车，国产的版本叫做东风本田CR-V，取英文CityRecreationVehicle之意，即城市休闲车。东风本田CR-V

RAV

RAV源于丰田的一款小型运动型车，RAV4。丰田公司的解释是，Recreational(休闲)、Activity(运动)、Vehicle(车)，缩写就成了RAV，又因为车是四轮驱动，所以又加了个4。

HRV

源于上海通用别克凯越HRV轿车，取Healthy(健康)、Recreational(休闲)、Vigorous(活力)之意，和上面的“V”不同，纯粹玩的是一个概念。

上海通用凯越HRVSRV

SRV的英文全称是SmallRecreation

Vehicle，翻译过来的意思是“小型休闲车”，一般指两厢轿车，比如上海通用赛欧SRV雪佛兰赛欧SRV

NCV

NCV，按照字面理解是NewConceptVehicle，新概念轿车。它是以轿车底盘为平台，兼顾了轿车的舒适性和SUV的越野性。比如瑞虎NCV和法萨特NCV。作为新概念“轿车”，它比家用轿车的使用范围更广。MPV

MPV的全称是Multi-PurposeVehicle(或MiniPassengerVan)，即多用途汽车。它集轿车、旅行车和厢式货车的功能于一身，车内每个坐椅都可调整，并有多种组合的方式。近年来，MPV趋向于小型化，并出现了所谓的S-MPV，S是小(Small)的意思，车身紧凑，一般为5～7座。马自达MPV（一）、轴数

1、影响选取轴数的因素：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

2、我国公路标准规定：单轴最大允许轴载质量为10t；（四级公路及桥梁）双连轴最大允许轴载质量为18t（每轴9t）。

总质量小于19t的公路运输车辆：双轴汽车总质量在19～26t的公路运输车：三轴形式

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。ma<19t，常采用两轴汽车；19t~26t，常采用三轴汽车。不在公路上行驶的车辆，不受此限制第二节汽车形式的选择（二）、驱动形式

4×2轿车和总质量小的公路用车辆

4×4越野汽车

6×2总质量在19～26t的公路用汽车

汽车驱动形式：

6×46×6越野汽车

8×426～32t的公路用汽车

8×8越野汽车

3、不在公路上行驶的汽车，轴荷不受道路桥梁标准的限制,如矿用自卸车等多数采用两轴形式。第二节汽车形式的选择（三）、布置形式

定义:指发动机、驱动桥和车身（或驾驶室）的相互关系和布置特点。

1．轿车的布置形式

发动机前置前驱动

分：发动机前置后驱动

发动机后置后驱动

（1）发动机前置前驱动（FF）

a、有明显的不足转向性能；

b、越过障碍的能力高；

c、动力总成结构紧凑；

d、有利于提高乘坐舒适性；（车内地板凸包高度可以降低）

e、有利于提高汽车的机动性；（轴距可以缩短）

f、有利于发动机散热，操纵机构简单；

g、行李箱空间大；

h、变形容易。

特点：第一字母：发动机位置第二字母：驱动桥位置F：前置R：后置

结构与制造工艺均复杂；（采用等速万向节）前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；（前桥负荷较后轴重）汽车爬坡能力降低；发生正面碰撞事故，发动机及其附件损失较大，维修费用高。应用：Audi100、Santana2000、CA7220、Bulck、Passat、富康、英格尔（南汽）、夏利等轿车，均采用发动机前置前轮驱动的布置形式。

缺点：

发动机前置、前轮驱动式，许多轿车采用此种驱动形式。捷达轿车传动系发动机自动变速器输出轴齿轮中间齿轮轴主传动器齿轮副差速器齿轮副右前轮左前轮行驶方向发动机横置式前驱传动系桑塔纳汽车传动系发动机离合器变速器主传动器与差速器传动轴万向节万向节发动机横置式前驱传动系（2）发动机前置后驱动

a、轴荷分配合理；

b、有利于减少制造成本；（不需要采用等速万向节）

c、操纵机构简单；

d、采暖机构简单，且管路短供暖效率高；

e、发动机冷却条件好；

f、爬坡能力强；

g、行李箱空间大；

h、变形容易。

特点：

a、地板上有凸起的通道，影响了乘坐舒适性；

b、汽车正面与其它物体发动碰撞易导致发动机进入客厢，会使前排乘员受到严重伤害；

c、汽车的总长较长，整车整备质量增大，影响汽车的燃油经济性和动力性。应用：

中高级和高级轿车（客厢较长，乘坐空间宽敞，行驶平稳）缺点：前驱动桥万向节分动器离合器变速器后驱动桥发动机前置、四轮驱动式，多数越野汽车采用此种驱动形式。东风货车传动系发动机离合器变速器传动轴后驱动桥（3）发动机后置后驱动

a、结构紧凑；（发动机、离合器、变速器和主减速器布置成一体）

b、改善了驾驶员视野；（汽车前部高度有条件降低）

c、整车整备质量小；

d、客厢内地板比较平整；

e、乘客座椅能够布置在舒适区内；

f、爬坡能力强；

g、汽车轴距短，机动性能好。

特点：a、后桥负荷重，使汽车具有过多转向的倾向；

b、前轮附着力小，高速行驶时转向不稳定，影响操纵主要缺点：

稳定性；

c、行李箱在前部，行李箱空间不够大；

d、操纵机构复杂；

f、变形困难。应用：轿车较少，高档长途客车上使用。第二节汽车形式的选择2．货车布置形式

长头式

按驾驶室与发动机相对位置的不同可分短头式平头式偏置式第二节汽车形式的选择

（1）长头式

a、发动机位于驾驶室前部；

特点

b、发动机及其附件的接近性好；

c、有利于发动机散热，操纵机构布置简单。

a、汽车面积利用率低；

缺点

b、视野差；

c、机动性差。

应用：使用条件差的货车、越野车第二节汽车形式的选择

（2）短头式

a、发动机有少部分位于驾驶室内；特点

b、汽车面积利用率及视野有所改善；

c、有利于发动机散热，操纵机构布置简单；

a、汽车面积利用率低；缺点

b、视野差；

c、机动性差；

d、驾驶室内部相对拥挤。

应用：中重型货车、越野车第二节汽车形式的选择

（3）平头式

a、驾驶室位于发动机之上；

特点

b、汽车面积利用率高、视野好；

c、最小转弯半径小；

a、前轴负荷大，因而汽车通过性能变坏；

缺点b、驾驶室有翻转机构和锁住机构，机构复杂；

c、进、出驾驶室不如长头式货车方便；

d、驾驶室内受热及振动均比较大；

f、正面碰撞时，特别是微型、轻型平头车，使驾驶员和前排乘员受到严重伤害的可能性增加。

应用：各种级别的货车第二节汽车形式的选择

（4）偏置式

a、驾驶室位于发动机之旁；特点

b、具有具有平头式货车的一些优点；（轴距短、视野好）

c、还具有长头式货车的一些优点；（驾驶室通风条件好、维修发动机方便）

应用：主要用于重型矿用自卸车

第二节汽车形式的选择3．大客车的布置形式

发动机前置后桥驱动根据发动机的位置不同可分

发动机后置后桥驱动发动机中置后桥驱动（1）发动机前置后桥驱动

a、动力总成操纵机构结构简单；特点

b、散热器位于汽车前部，冷却效果好；

c、冬季在散热器罩前部蒙以保护棉被，能改善发动机的保温条件；

d、发动机出现故障时驾驶员容易发现。第二节汽车形式的选择

a、布置座椅时会受到发动机的限制；

b、地板平面离地面较高；

缺点

c、传动轴长度长；

d、发动机的声、气味和热量易于传入车厢内；隔绝发动机振动困难，影响乘坐舒适性；

f、采用前开门布置会使前悬加长，同时可能使前轴超载。

发动机前置后驱动的大客车，常在货车底盘基础上改装而成。第二节汽车形式的选择

（2）发动机后置后桥驱动

a、能较好地隔绝发动机的噪声、气味、热量；

特点

b、检修发动机方便；轴荷分配合理；

c、能改善车厢后部的乘坐舒适性；

d、当发动机横置时，车厢面积利用较好，并有布置座椅受发动机影响较少；

f、行李箱大（旅游客车）、地板高度低（城市客车）

g、传动轴长度短。第二节汽车形式的选择

a、发动机的冷却条件不好，必须采用冷却效果强的散热器；缺点

b、动力总成操纵机构复杂；

c、驾驶员不容易发现发动机故障。发动机后置后桥驱动

发动机后置后桥驱动大客车优点明显。目前，这种布置形式的大客车得到广泛应用。第二节汽车形式的选择（3）发动机中置后桥驱动

a、轴荷分配合理；

特点

b、传动轴的长度短；

c、车厢内面积利用最好，并且座椅布置不会受发动机的限制；

d、乘客车门能布置在后轴之前等。

应用于旅游大客车第二节汽车形式的选择

a、发动机必须用水平对置式的，且布置在地板下部，给检修发动机带来困难；

b、驾驶员不容易发现发动机故障；缺点

c、发动机在热带的冷却条件和寒带的保温条件均不好；

d、发动机的噪声、气味、热量和振动均能传入车厢；

f、动力总成操纵机构复杂；

e、受发动机影响，地板平面距地面较高；第二节汽车形式的选择二、汽车形式的选择3.布置形式——乘用车第一字母：发动机位置第二字母：驱动桥位置F：前置R：后置第二节汽车形式的选择二、汽车形式的选择3.布置形式——乘用车（续）第一字母：发动机位置第二字母：驱动桥位置F：前置R：后置第二节汽车形式的选择二、汽车形式的选择3.布置形式——客车第一字母：发动机位置第二字母：驱动桥位置F：前置R：后置第二节汽车形式的选择二、汽车形式的选择3.布置形式——客车（续）第一字母：发动机位置第二字母：驱动桥位置F：前置R：后置第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的选择4.外廓尺寸第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的选择1.外廓尺寸——乘用车长：La=L/C宽：Ba=(La/3)+(195±60)，后排三人座时不应小于1410mm

高：Ha=hm+hp+hB+ht式中：hm——轴间底部离地高度；hp——地板及下部零件高度；hB——室内高度；ht——车顶造型高度；L——轴距；C——比例系数，FF：0.62~0.66，RR：0.52~0.56；第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的选择2.轴距LL小，则整备质量减少；汽车总长减少；传动轴长度减少转弯半径减小；纵向通过半径减少。L过小，则车箱（厢）长度不足，或后悬过长。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。第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的选择2.轴距L——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。在标准轴距车型基础上，派生出短轴距和长轴距车型，其轴距变化范围在0.4~0.6m。第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的选择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；第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的选择3.前轮距B1

、后轮距B2B的确定原则：因为总宽不超过2.5m，所以B不宜取大；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。第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的选择4.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LF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：1100~1300mm。第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的选择4.前悬LF

、后悬LR后悬LR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；转弯半径增大；汽车造型发生变化。后悬选取原则：（取决于轴距、轴荷分配）客车LR，不得超过轴距的65%，绝对值不大于3500mm；货车（ma=1.8~14.0t)，LR一般在1200~2200mm之间；特长货箱的货车，LR可达到2600mm，但不得超过轴距的55%。第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的选择5.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：2500~3000mm平头式：1400~1500mm第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的选择6.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：450~650mm。

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。车箱长度：应尽可能取短，以减少整备质量。第三节汽车主要参数的选择二、汽车质量参数的选择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，使用经济性提高。第三节汽车主要参数的选择二、汽车质量参数的选择1.整车整备质量m0

（续）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。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：V≤1.0L，0.15~0.16（吨/人）

V≤1.6L，0.17~0.24

商用客车：La≤10m，0.096~0.160（吨/人）

La>10m，

0.065~0.130（吨/人）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/T15089-2001）轿车载客量=座位数客车载客量=座位数+站立乘客数（8~10人/m2）长途、观光大客=座位数。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me

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：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，(整车整备质量：带全部装备如备胎、随车工具等，加满燃料、水，但没有装货和载人时的整车质量)m0=me/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。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：0.80~1.70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+αn

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）；

α——行李系数，中高级轿车：α=5

微型、普通级轿车：α=10

城市客车：α=0

长途客车：α=10~15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、车头的形式、使用条件。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

随着道路条件的改善，汽车特别是中、高级轿车的最高车速有逐渐提高的趋势。轿车的最高车速大于货车、客车的最高车速。级别高的轿车的最高车速要大于级别低些轿车的最高车速。微型、轻型货车最高车速大于中型、重型货车的最高车速，重型货车最高车速较低。（1）最高车速vamax1．动力性参数考虑汽车的用途公路条件及安全设施发动机功率三、汽车性能参数的确定

（2）加速时间t

对于vamax>100km/h的汽车，常用加速到100km/h所需的时间来评价定义：汽车在平直的良好路面上，从原地起步开始以最大的加速强度加速到一定车速所用去的时间称为加速时间。评价对于vamax低于100km/h的汽车，可用0～60km/h的加速时间来评价。（3）上坡能力

货车能克服30%坡度；定义：用汽车满载时在良好路面上的最大坡度imax来表示。越野汽车能克服60%坡度。要求：

轿车、货车、越野汽车的使用条件不同，对它们的上坡能力要求也不一样。（4）汽车比功率和比转矩

定义比功率：汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比。比转矩：汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比。可以综合反映汽车的动力性能反映汽车的牵引能力轿车的比功率大于货车和客车；货车的比功率随总质量的增加而减小。我国GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》规定：农用运输车与运输用拖拉机的比功率不小于4.0Kw/t，其它机动车不小于4.8Kw/t。客车的比功率见交通部行业标准JT/T325-1997。要求表1-9汽车动力性参数范围汽车类别最高车速vamax/（km·h-1）比功率P·ma-1/（kW·t-1）比转矩T·ma-1/（N·m·t-1）轿车微型级110～15030～6050～110普通级120～17035～6580～110中级130～19040～7090～130中、高级140～23050～80120～140高级160～28060～110100～180货车微型80～13516～2830～44轻型15～2538～44中型75～12010～2033～47重型6～2029～50

汽车动力性参数范围

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/100t.km）。2．燃油经济性参数评价指标：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）

注:

货车有时用单位质量的百公里油耗量来评价

车型微型轿车普通级轿车中级轿车高级轿车百公里燃油消耗量/[L（100km）-1]4.4～7.57～1210～1618～23.5总质量ma/t汽油机柴油机总质量ma/t汽油机柴油机<43.0～4.02.0～2.86～122.68～2.821.55～1.864～61.9～2.11.9～2.1>12①2.50～2.601.43～1.53轿车货车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：Dmin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。

≯3.5m

末轴内轮

前内轮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=1~3。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：制动距离长短；制动时方向稳定性；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）；驾驶员操作性能。第四节发动机的选择一、汽车用发动机的分类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Pemax-发动机最大功率KW；ma-汽车总质量；f-滚动阻力系数；uamax-最高车速，km/h；CD-空气阻力系数；A-汽车正面投影面积，m2；ηT-传动系效率第四节发动机的选择三、发动机主要性能指标的选择2.发动机最大转矩Temax和相应转速nTnP/nT=1.4~2.0第四节发动机的选择三、发动机主要性能指标的选择3.发动机适应性系数φ

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，悬置元件刚度应大一些；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（10~500Hz），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

结构橡胶悬置：动刚度一定、阻尼损失角一定。用于货车液压悬置：动刚度和阻尼损失角θ随频率变化，

θ在5～25HZ内较大，有利于衰减发动机怠速频段内（20～25HZ）的大幅振动。用于轿车液压悬置结构简图1—螺纹联接杆2—限位挡板3—上惯性通道体4—橡胶膜5—盘状加强圈6—下惯性通道体7—橡胶底膜8—底座9—橡胶主簧座10—惯性通道体11—橡胶主簧12—金属骨架第五节车身形式一、乘用车车身形式组成：发动机舱、客厢、行李箱基本型式：折背式、直背式、舱背式应用范围：排量大，用折背式的多；排量小，用舱背式的多。第五节车身形式一、乘用车车身形式。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。第六节轮胎的选择二、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。（一）、轮胎构造右图9-9为一轮胎剖示图，它由垫跟、帘布层、胎面、侧壁、缓冲层、摩擦垫层组成。

无内胎轮胎，有一不漏气的内层，在压力作用下可起密封作用，而内胎式轮胎都有一柔软的内胎来充装空气，为了保持内胎不被钢圈弄伤，还得有一个垫带。无内胎轮胎的优点：节省内胎、垫带，结构简单重量轻，消除了内外胎间的摩擦，减少发热，据研究由于可直接经轮辋散热，相同条件下行驶温度可比内胎式降低100C～150C；穿孔次数减少50%～70%，平常气压也保持较好，即使穿孔时压力也不会急剧下降；使用寿命显著增加；钢圈不需要开槽而强度增加。缺点：要求轮胎、钢圈及两者结合部都具备良好的气密性，因而制造工艺复杂；在工地上轮胎一旦扎穿或损坏，修理困难等。轮胎尺寸轮胎各部尺寸的名称如右图9-10所示。

轮胎尺寸大小是用没有负荷的充气轮胎的近似断面宽度（图9-10之S）和垫跟处的钢圈直径两个数字表示。

14.00—