第1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第一节概述一、总体设计应满足的要求用户对设计的要求：1.性能符合使用要求2.符合各项法规的要求：交通法、环境保护法3.价格低廉、质量可靠4.车身满足动力性要求5.美观大方，满足艺术性要求第一节概述一、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、拆装与维修方便第一节概述一、总体设计应满足的要求设计任务书的要求：1、车型用途2、主要技术—经济要求3、生产纲领4、生产方式5、对国民经济的意义四好标准：好用、好看、好造、好修类型工艺性继承性成本、售价第一节概述二、汽车开发程序国家汽车发展型谱或上级机关指令工厂产品发展规划概念设计设计任务书制定改进设计小批量生产技术设计鉴定定型批量生产与销售技术设计阶段设计任务书编制阶段试验、试制、改进、定型阶段生产销售阶段生产准备阶段第一节概述二、汽车开发程序1、设计任务书编制阶段（1）主要工作：市场预测使用调查产品水平分析形体设计第一节概述二、汽车开发程序1、设计任务书编制阶段（2）设计原则包括：主要技术经济要求；确定各种使用性能中那些必保，那些次之；在使用、经济、设计制造等方面出现矛盾时，应满足那些方面；有哪些变形要求第一节概述二、汽车开发程序1、设计任务书编制阶段（3）整车布置方案应包括的内容：初步确定尺寸、性能、质量参数确定汽车布置型式如平头、长头、两厢、三厢等各总成的型式第一节概述二、汽车开发程序1、设计任务书编制阶段（4）选型和编写任务书选型画总布置草图进行车身总布置和造型第一节概述二、汽车开发程序1、设计任务书编制阶段（4）选型和编写任务书任务书的内容：可行性分析产品型号和主要使用功能、技术规格和性能参数整车布置方案的描述及各主要总成的结构、特性参数。第一节概述二、汽车开发程序1、设计任务书编制阶段（4）选型和编写任务书任务书的内容：国内外同类车型技术性能的对比分析本车拟用的新工艺、新技术、新材料；系列化、标准化和通用化的水平年产量及生产方式、设备条件、预算制造成本维修保养的方便性、续驶里程第一节概述二、汽车开发程序2、技术设计阶段绘制尺寸控制图进行总布置计算对各部件提出具体设计要求编制整车明细表和技术条件在内的整车技术文件第一节概述二、汽车开发程序3、试制、试验、改进和定型阶段4、生产准备阶段：生产准备和小批量试生产5、生产销售阶段第二节汽车形式的选择一、汽车轴数公路汽车允许负荷：单后轴：四级公路10t双后轴：四级公路18t双轴汽车前后轴总负荷：≤19t三轴汽车前后轴总负荷：19~26t轿车总质量较小，均采用两轴形式。不在公路上行驶的汽车，轴荷不受道路桥梁限制，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二、驱动形式m×n：m—车轮总数，n—驱动轮数常用汽车驱动形式描述：4×2、4×46×2、6×4、6×68×4、8×8第二节汽车形式的选择三、汽车布置型式的选择1.轿车的布置形式基本布置方案前置前驱（典型方案）前置后驱后置后驱前置全驱第二节汽车形式的选择三、汽车布置型式的选择1.轿车的布置形式

比较项目前置前驱前置后驱后置后驱动力总成紧凑不紧凑紧凑拆装传动系困难容易困难等速万向节需要不需要不需要轮胎寿命前胎短较长较长撞车安全性不好不好好整备质量轻重轻轴荷分配前轻后重适中后重爬坡能力低较好强操纵稳定性不足转向大

操纵机构简单简单复杂第二节汽车形式的选择三、汽车布置型式的选择1.轿车的布置形式

比较项目前置前驱前置后驱后置后驱操纵机构简单简单复杂除霜和采暖机构简单简单复杂冷却条件好好不好室内地板较平坦不平较平轴距发动机在轴距外，轴距短轴距长发动机在轴距外，轴距短机动性好差好行李厢尺寸大大不够大第二节汽车形式的选择三、汽车布置型式的选择1.轿车的布置形式1.中高级以下的汽车，使用前置前驱为主；2.高级以上的汽车以前置后驱为主；3.后置后驱用的较少4.横置发动机可以缩短汽车的长度或长度不变增加乘客厢有效长度，在很短轴距内将后排座椅布置在轴距内第二节汽车形式的选择三、汽车布置型式的选择2.货车的布置形式

型式项目F.RM.RR.R前置后驱中置后驱后置后驱可装用发动机的型式直列、V、卧式卧式卧式维修发动机是否方便方便不方便较差发动机的通用性好差差操纵机构简单复杂复杂驾驶室内部布置平头时内部布置困难地板平坦、易布置地板平坦、易布置第二节汽车形式的选择三、汽车布置型式的选择2.货车的布置形式

型式项目F.RM.RR.R前置后驱中置后驱后置后驱驾驶员座位的高低较高、质心高较低较低驾驶室内噪声与振动有较轻较轻轴荷分配前轴重合理后桥重对行驶路面的要求低高高货厢地板高度低高高汽车总长长头时长短短应用多少少第二节汽车形式的选择三、汽车布置型式的选择2.货车的布置形式

型式项目

长头式短头式平头式发动机的维修方便不方便不方便驾驶员受热受热小受热小受热振动受振受振振动较大室内空间较大较挤挤室内高度较高不高高操纵机构简单简单稍复杂第二节汽车形式的选择三、汽车布置型式的选择2.货车的布置形式

型式项目

长头式短头式平头式轴荷分配与平头比前轴轻前轴负荷较轻前轴负荷较重总长与轴距长较短短机动性差较好好面积利用率低较低好转弯半径大稍小小视野差较差好第二节汽车形式的选择三、汽车布置型式的选择3.大客车的布置形式

型式项目

前置后驱F.R中置后驱M.R后置后驱R.R热带发动机冷却条件好较差不好寒带发动机保温条件好较好好驾驶员是否易发现发动机故障易听不到听不到发动机是否易染尘积土不易易较不易维修发动机的条件好困难好车厢内噪声与振动大居中小车厢内气味与热量有较少基本没有第二节汽车形式的选择三、汽车布置型式的选择3.大客车的布置形式

型式项目

前置后驱F.R中置后驱M.R后置后驱R.R操纵机构简单复杂复杂轴荷分配前重较好较好车厢利用面积差最好好能否实现单人管理不能能能传动轴长度长短短地板高度高高低座椅布置是否受发动机限制受受基本不受与货车通用件多不多不多第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的确定1.外廓尺寸(GB1589-89)总长：货车：≤12m 牵引架半挂：≤16.5m大客：≤12m 汽车列车：≤20m铰接式大客车：≤18m轿车：总长La=L(轴距)+LF(前悬)+LR(后悬)La=L/CF.F. C=0.62~0.66F.R. C=0.52~0.62第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的确定1.外廓尺寸(GB1589-89)总宽：≤2.5m(不含后视镜)后视镜不超出最宽处250mm对于轿车：宽度由乘员必须宽度和车门厚度决定，还要布置下发动机、车架、悬架、转向系和车轮近似Ba=(La/3)+(195±60)mm后座三人Ba≥1410mm第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的确定1.外廓尺寸(GB1589-89)总高：≤4m 顶窗开启时不超出300mm轿车： 总高Ha=hm(轴间底部离地高度)+hp(地板及下部高度)+hB(室内高度)+ht(车顶造型高度)第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的确定2.轴距L对最小转弯半径，纵向工作空间，整备质量，传动轴长度，轴荷分配，汽车总长有影响轴距过短时车厢长度不足或后悬过长：上坡或制动时轴荷转移过大使制动性和操纵稳定性变坏；纵向角振动增大平顺性下降；传动轴夹角增大。第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的确定2.轴距L货车装载量大的车轴距应长运送轻包货物的车轴距应长机动性要求高的车轴距应短轿车：高级车轴距长（见P10表1－5）第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的确定2.轴距L三轴货车后两轴距为1.1~1.25D(D为轮胎直径)轴距类型：标准轴距加长轴距短轴距第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的确定3.前/后轮距B1/B2对总宽、总质量、最小转弯直径、车厢宽、稳定性有影响影响轮距B1选择的因素：车架前部宽度总宽法规前悬宽度转向拉杆与车架车轮间隙前轮最大转角、轮胎宽度第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的确定3.前/后轮距B1/B2影响轮距B2选择的因素：车架后架的宽度，后悬宽度（板簧多在车架外）、弹簧与车架车轮间隙、轮胎宽度轿车：（1）B＝3／4（总宽）＋100（±80）mm（2）B/L＝0.5～0.54

微型车：B/L＝0.55～0.64第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的确定3.前悬和后悬LF和LR

后悬 前悬大客车：≤％65轴距L 绝对值≤3.5m货车： 1.2~2.2m 个别可达2.6m第三节汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的确定5.货车车头长度和车厢尺寸车头长度影响因素：长头或平头外观效果驾驶室空间发动机接近性车厢尺寸：边板高度：450～650mm车厢内宽尽量宽、车厢内长尽量短第三节汽车主要参数的选择二、汽车质量参数的确定1.整车整备质量m0定义：指车上带有随车工具，加满油、水和备胎，没有装货，不载人时的整车质量方法：积累、分析、对比估算：质量系数ηm0＝me/m0轿车估算：整备质量／人（表1－6）第三节汽车主要参数的选择二、汽车质量参数的确定2.汽车载客量和装载质量（1）载客量的确定：轿车：微型、普通轻型级：2、3、4座中级：4、5座高级：5、7座大客：长途、旅行车：载客量＝座位数市内：座位数＋站乘数（8～10人/m2）第三节汽车主要参数的选择二、汽车质量参数的确定2.汽车载客量和装载质量（2）装载质量的确定（me)定义：一般对货车而言，系指在硬质良好路面上行驶所允许的额定装载量，在坏路面行驶减少15～25％装载量；对越野车系指在土路上的额定装载量影响因素：（a）用途、使用条件（b）与型谱（系列）有关、应符合国家规定第三节汽车主要参数的选择二、汽车质量参数的确定3.汽车总质量ma的确定定义：指装备齐全、按规定装满客货的整车质量货车：ma=m0+me+mp

乘客质量（65kg/人）客车：ma=m0+me+ml

行李第三节汽车主要参数的选择二、汽车质量参数的确定4.质量系数ηm0定义：汽车装载质量与汽车整备质量之比(表1－7）反映汽车的设计水平和工艺水平第三节汽车主要参数的选择二、汽车质量参数的确定5.轴荷分配（表1-8）影响内容：牵引性、通过性、操纵性、制动性、和轮胎寿命。应考虑的问题：应使轮胎在汽车满载时负荷相近，双后轮应按1:2分配前后轴负荷，常使前轴负荷占26％～27％。第三节汽车主要参数的选择三、汽车性能参数的确定1.动力性参数(1)直接档动力因数D0max和1档动力因数D1max比较项目D0maxD1maxuamax中高级轿车0.1~0.20.3~0.5130~200轻、微型轿车0.07~0.120.3~0.490~1702吨左右货车0.10以上0.3~0.480~1204吨左右货车0.06~0.1铰接式客车0.12~0.15越野车0.63以上第三节汽车主要参数的选择三、汽车性能参数的确定1.动力性参数(2)最大车速uamax(3)爬坡能力：货车30％，越野车60％(4)比功率和比转矩比功率=Pemax/ma比转矩=Temax/ma(5)加速时间：原地起步加速到100km/h或加速行驶一定距离所用的时间第三节汽车主要参数的选择三、汽车性能参数的确定2.燃料经济性参数(1)百公里油耗（L／100km）（表1－10）高级轿车：18～23.5中级轿车：10～16轻型轿车：7～12微型轿车：4.5～7.5第三节汽车主要参数的选择三、汽车性能参数的确定2.燃料经济性参数(2)单位质量汽车百公里油耗(L/100t•km)轿车 2.5～10.54~6吨车 2.8～3.2（汽油车）

1.9～2.1（柴油车）详见（表1－11）第三节汽车主要参数的选择三、汽车性能参数的确定3.汽车最小转弯直径Dmin—机动性（表1－12）4.汽车通过性参数（表1－13）最小离地间隙hmin

接近角γ1离去角γ2纵向通过半径ρ1第三节汽车主要参数的选择三、汽车性能参数的确定5.汽车操纵稳定性参数(1)转向特性参数δ1－δ2＝1～3° 0.4g向心加速度(2)车身侧偏角<3°最好 4.5°较好 不超过7°(0.4g向心加速度)(3)制动点头角1.5°以下(0.4g减速度）第三节汽车主要参数的选择三、汽车性能参数的确定6.汽车制动性参数（表1－14）制动距离st

制动减速度jmax7.舒适性平顺性、空调、噪声、乘坐环境、操纵性平顺性评价—振动频率、振动加速度第四节发动机的选择一、发动机形式的选择1.气缸排列型式选择直列：优点：结构简单、工作可靠、成本低、宽度小缺点：缸数多时显得过长，高度高，质量大V型：优点：高度低、质量小、多用于中、高级轿车缺点：宽度宽、制造困难水平对置：平衡好、高度低第四节发动机的选择一、发动机形式的选择2.汽油机、柴油机的选择比较项目燃料经济性油箱容量使用成本可靠性功率火灾振动与噪声尺寸及质量起动制造成本扭矩适应性柴油机好小低可靠大不易大大难高不好汽油机差大高不可靠小易小小易低好第四节发动机的选择一、发动机形式的选择3.水冷与风冷发动机的选择水冷：优点：冷却均匀可靠，散热良好，可靠性高，气缸变形小，噪声低、成本低、能较好适应增压后的散热缺点：冷却系使维修不方便，结构复杂、水箱需要用铜、铝制作，冷却性能受气温影响大风冷：优点：冷却系简单，维修方便，容易，使用方便缺点：散热效率低，冷却不均匀、不可靠，消耗功率大、噪声大、易堵塞第四节发动机的选择二、发动机主要性能指标的选择1.Pemax

及nP(1)比功率＝Pemax/ma(2)根据动力性能指标计算第四节发动机的选择二、发动机主要性能指标的选择1.Temax及nT(1)Temax(2)nP/nT=1.4~2.0第四节发动机的选择二、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三、发动机的悬置合理的悬置可以减小振动、降低噪声、改善舒适性、提高零部件和整车寿命对悬置元件要求：1、刚度大些2、有好的隔振性能3、低频时大阻尼特性，高频时低动刚度特性4、耐机械疲劳、热稳定性、抗腐蚀性第五节车身形式一、轿车车身形式1.折背式2.直背式3.舱背式第五节车身形式一、客车车身形式1.单层2.双层第六节轮胎的选择参数：1、轮辋规格2、额定负荷3、气压4、帘线层数5、速度第六节轮胎的选择标准轮胎使用范围：1、货车：满载工况2、市内大客：座位、坐满＋8人／m23、四座轿车：前后排各坐一人4、五～六座轿车：前排两人、后排一人5、微型车满载第六节轮胎的选择轮胎分类

：胎体结构子午线胎斜交胎帘线材料钢丝半钢丝人造纤维棉帘线用途乘用车商用车非公路用车特种车胎面花纹公路花纹越野花纹混合花纹特种花纹断面形状低断面普通断面气密方式无内胎有内胎现代高速车辆轮胎选用趋势：子午线结构、钢丝或人造纤维帘线、纵向花纹、低断面、无内胎第六节轮胎的选择轮胎负荷系数：一般取0.9~1.0，良好路面1.1，不超过1.2。原则：轿车高速取下限越野、轮辋宽、低压、大径山区用车、轮辋尺寸大轿车、降低质心高度、直径取小、轮辋宽第七节

汽车的总体布置一、整车布置的基准线（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0.5°~1.5°，车架前低后高。

Z200Z0-200Z2、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。Z200Z0-200Z4、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）。二、各部件的布置1、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hmin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hmin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。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。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。第七节汽车的总体布置二、各部