汽车底盘的布置毕业设计设计

毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目：汽车底盘的布置设计专业:________机械设计与制造班级:学号:姓名:指导教师:摘要本文从汽车底盘设计的角度出发，深入讨论汽车的功能结构及其相关内容。文中首先对此次设计的背景目标的一些基本情况进行简单介绍。其次列举大部分货车之间的关系，优点缺点。论述各类零件对汽车生产运行过程中的重要性，对汽车底盘的设计就是对汽车的优化。汽车底盘的设计从四个方面入手，这四个方面是组成汽车的重要部分，然后再分门别类阐述设计过程中的所运用的理论知识，工具和技术。提出问题并给与有效的解决方法，制定策略。随着汽车工业的发展，越来越多的汽车品牌进入国内市场，从最普通的小轿车到高性能的跑车，汽车已经不再仅仅是一种交通工具，它已经成为当代物质文明与进步的象征。在人们追求个性亮丽的外观的同时，也应注意到汽车的质量问题，尤其是汽车的死角底盘。我们现在正是自主汽车工业的起步阶段，有些问题是可以慢慢研究开发的，“胖子”也是一口一口吃出来的，因为以前我们不懂的自主研发出质量高的汽车，所以我们只能靠低价格来吸引消费者，但吉利总裁李书福曾说过这样一句话:“光以价格竞争不是中国的未来，我们要提升技术、提高质量，成为技术领先、服务良好的企业，这种转变只有通过创新来实现。最后我对设计中获得的经验和教训进行总结。关键词：底盘；布置；性能；作用绪论系统论所揭示的系统整体性和系统功能的等级性必会映射到设计任务中来、用整体性来解释汽车设计的终极目标是整车性能的综合优化，道理是十分显然的、汽车设计任务的等级形态表现为：上位设计任务是确定下位设计任务要实现的目标，下位设计是实现上位设计功能的手段、上、下位体系可从总体设计逐级分至零件设计，总体设计无疑处于这种体系的最上位，设计子系统的全部活动必须在总体设计构建的框架内进行、子系统设计固然重要，但统揽全局、设计子系统组合和相互作用体系规则的总体设计对汽车的性能和质量的影响更加广泛、更为深刻。也是为了更全面的了解汽车，增强自己的技术。创新是一个民族的灵魂，是一个行业兴旺发达的动力，当我们大学生面对着我国汽车业的发展状况时，不禁都会暗自下决心拯救和振兴我们的汽车行业，我们现在能做的只是好好学习文化知识，主动营造创新氛围，用文化知识武装我们的头脑，用我们的热情来搞科技创新。这是当代大学生不可推卸的历史使命，这是振兴民族产业的必然选择。研究汽车零件的创新重要性和意义，掌握科学的创新方法对于我们是非常必要的。据专家们估计，人类知识的总量每隔7~10年就要翻上一番，新理论、新技术、新成果不断涌现。在我们毕业走向工作岗位后，必然会遇到不熟悉的新知识与新技术。那时我们便不得不独立地、迅速地理解它、掌握它、运用它。因此，我们从现在起就应掌握科学的学习方法，培养独立的自学能力和主动探索知识的能力，为我们以后在车辆方面的发展做好铺垫。第1章本课题研究的内容汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，整个汽车的整体造型，并接受发动机的动力以及其他力，使汽车产生运动，保证正常行驶。1.传动系将发动机动力传递到驱动轮；（由离合、变速、万向传动装置、驱动桥构成）。传动系的作用：(1)减速增矩(2)变速变矩(3)实现倒车(4)必要时中断传动系统的动力传递

(5)差速功能2.行驶系接受发动机的转矩，转换为驱动力；传递并承受路面作用于车轮的各反向力；缓冲吸能，与转向系配合，实现汽车稳定操控。行驶系由车架、车桥、悬架、车轮（或履带）组成

作用：（1）接受传动系统传来的发动机转矩并产生驱动力；

（2）承受汽车的总重量，传递并承受路面作用于车轮上的各个方向的反力及转矩；

（3）缓冲减振，保证汽车行驶的平稳性；

（4）与转向系统协调配合工作，控制汽车的行驶方向。3．转向系改变和保持汽车的行驶方向；转向系由转向操纵机构、转向传动机构、转向器组成。作用：保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。4．制动系根据需要使汽车减速或在最短距离内停车，以确保行车安全。（现代汽车有防侧滑等装置，还有使车辆稳定停靠的功能）。制动系由供能装置、控制装置、传动装置、制动器组成。作用：减速停车、驻车制动我此次就将研究货车底盘的构成，理解货车的底盘构造。第2章整车总布置设计的任务1.从技术先进性、生产合理性和使用要求出发，正确选择性能指标、质量和主要尺寸参数，提出总体设计方案，为各部件设计提供参数和设计要求；2.对各部件进行合理布置和运动校核；3.对整车性能进行计算和控制，保证汽车主要性能指标实现；4.协调好整车与总体之间的匹配关系，配合总体完成布置设计，使整车的性能、可靠性达到设计要求。2.1设计原则和目标1.汽车的选型应根据汽车型谱、市场需求、产品的技术发展趋势和企业的产品发展规划进行。本次设计主要根据汽车型谱进行设计。2.选型应在对同类型产品进行深入的市场调查、使用调查、生产工艺调查、样车结构分析与性能分析及全面的技术、进行分析的基础上进行3.应从已有的基础出发，对原有车型和引进的样车进行分析比较，继承优点，消除缺陷。4.涉及应遵守有关标准、规范、法规、法律，不得侵犯他人专利。5.力求零件标准化、部件通用化、产品系列化。2.2汽车设计的过程1.调查研究与初始决策：选定设计目标，并制定产品设计工作及方针原则。2.总体方案设计：根据所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想提出整车设想。3.绘制总草图，确定整车主要尺寸、质量参数与性能以及各总成的基本形式。4.车身造型设计及绘制车身布置图：绘制不同外形、不同色彩的车身外形图；制作相应的造型的1：5整车模型；从中选优后，再制作1：5或1：1的精确模型。5.编写设计任务书；6.汽车总布置设计；7.总体设计；第3章整式车型的选择根据设计原则，目标和用户的需求特点，整车设计人员要提出被开发车型的整车型式方案，主要包括以下几部分：1.轴数和驱动型式；2.车头和驾驶室的型式及与发动机、前轴(轮)的位置关系；3.轮胎的选择。3.1汽车的轴数和驱动型式不同类型的汽车有不同的轴数和驱动型式，这主要根据使用条件、用途、制造成本及公路的轴荷限值等因素进行选择。最常用的是两轴后驱动4×2式汽车，其中轿车还可以采用4×2前驱动式结构。对于一般总重小于19t的汽车，都采用4×2后驱动的布置型式(前驱动的轿车除外)，因为这种汽车结构简单、布置合理、机动性好、成本低、适合于公路使用，是—种典型的、成熟的结构型式。根据设计要求，本次设计的货车选择中型货车，轴数为两轴，所选的驱动形式为4×2（后轮为双后轮）的布置形式。3.2车头、驾驶室的型式车头、驾驶室的型式是汽车的最主要的型式之一。其选择主要决定于用户的要求、安全性、维修保养的方便性和生产条件等因素。车头的型式如长头、平头、凸头等都各有其优缺点。比如平头货车，尤其是长车身的，要比尖头的灵活很多，操控性能优良，但是，一旦发生交通事故，它的安全系数大大劣与尖头车。两种车各有优势，平头视线好，长头安全。只是因为我国限制半挂卡车长度和地形原因（山区较多）所以我国多采用平头车。接下来分析布置形式：1.平头式货车的发动机位于驾驶室内时，称为平头式货车。平头货车的主要缺点有:空载时前轴负荷大，因而在坏路上的通过性不好:因主驾驶室有翻转机构和锁止构，使结构复杂平头式货车的主要优点如下:汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性能好，不需要发动机罩和翼子板，加上总长缩短等因素的影响，驾驶员的视野得到明显改善;采用翻转式驾驶室时能改善发动机及其附件的接近性平头卡车最大的优势就是车头短，视线良好不存在视野盲区。发动机与驾驶室布置紧凑，驾驶室能翻转。在同样车长和轴距的情况下，平头车要比长头车的车厢长2.0m左右，装载区域空间略大，运输成本划算。此外，平头车要比长头车的转弯半径要小和灵活得多。目前，国内的重卡基本上都是平头车，而长头卡车却成为小众车型。从技术角度看，平头车的车长利用率更高；从政策层面看，国家法规依照的是欧洲标准，对卡车的整长（车头+货厢的总长度）进行限制。因此，为节省装货空间，我国卡车企业对车头的研发标准时越小越好。图3-1平头货车2.短头式货车的发动机的大部分在驾驶室的前部，少部分位于驾驶室内的货车，称为短头式货车。这种货车车身部分的结构特点是:发动机大部分凸出在驾驶室前部，所以发动机有独立的发动机舱和单独的罩盖，发动机舱和驾驶室共同形成货车的车头部分。短头式货车的主要特点有:汽车的总长和轴距得到了缩短，最小转变直径小，机动性能好于长头式，不如平头式货车;驾驶员的视野得到改善:动力总成操纵机构简单:发动机的工作对驾驶员的影响得到很大改善图3-2短头汽车3.长头式货车的发动机位于驾驶室前部称为长头式货车。这种形式的货车车身部分的结构特点与短头式货车相同，只是发动机舱和车头部分更长些。图3-3长头货车4.偏置式驾驶室的货车主要用于重型矿用自卸车上。

除去车头、驾驶室与发动机，前轴(前轮胎)的布置位置，也可组成不同的布置结构，形成不同风格的整车外形，使轴荷分配、轴距、转弯直径等发生变化。对使用、性能也有一定的影响。综合以上结论，本次设计的最佳的驱动型式是发动机前置前轮驱动、所选的车头为平头式结构。图3-4货车车头形式3.3轮胎的选择轮胎的尺寸和型号是进行汽车性能计算和绘制总布置图的重要原始数据之一，因此，在总体设计开始阶段就应选定，而选择的依据是车型、使用条件、轮胎的静负荷、轮胎的额定负荷以及汽车的行驶速度。当然还应考虑与动力—传动系参数的匹配以及对整车尺寸参数。例如汽车的最小离地间隙、总高等的影响。轮胎所承受的最大静负荷与轮胎额定负荷之比，称为轮胎负荷系数。大多数汽车的轮胎负荷系数取为0.9～1.0，以免超载。轻型客车及轻型货车的车速高、轮胎受动负荷大，故它们的轮胎负荷系数应接近下限；对在各种路面上行驶的货车，其轮胎不应超载。在良好路面上行驶且车速不高的货车，其轮胎负荷系数可取上限甚至达1.1。但过多超载会使轮胎早期磨损，甚至发生胎面剥落及爆胎等事故。试验表明：轮胎超载20％时，其寿命将下降30％左右。采用高强度尼龙帘布轮胎可使轮胎的额定负荷大大提高，从而使轮胎直径尺寸也大为缩小。例如装载量4t的载货汽车在20世纪50年代多用的9.00—20）。此轮胎早已被8.25—20；7.50—20甚至8.25—16等更小尺寸的轮胎所取代。表3-1轮胎负荷指数与能力对照表这里择优选择900r20,14pr轮胎。胎分三类:尼龙,全钢,半钢..900R20:900R20就是钢丝胎,是车胎宽度900毫米，扁平比20。R是子午线轮胎。14PR是轮胎承重级别为14层级）900r20

14pr——900：车胎宽900毫米；20：扁平比为20；R：子午胎；14：14英寸；102：最大载重指数，代表单轮胎最大载重为850公斤；V：最高车速指数，代表此轮胎最高车速为240公里/小时。表3-2部分轮胎参数表第4章汽车主要参数的选择总布置设计人员应初步确定以下各种参数，作为整车和总成的原始数据和工作目标。在整车的方案(车头、驾驶室的型式、发动机的种类，整车初步的外廓尺寸、主要布置参数和布置草图)初步确定之后，整车设计人员通过图面工作和计算、初步确定如下目标参数：1.汽车主要尺寸参数2.汽车质量参数3.主要性能参数4.汽车的机动性参数5.估算发动机的最大功率、最大扭矩及其对应的转速。6.变速器的头档速比和档位数，和驱动桥的主减速比。4.1主要尺寸参数的选择1.通过整车总布置草图的绘制，可以初步确定各总成的布置关系，进而确定整车各有关的(布置)尺寸参数和质量参数，以便为总成设计提供原始数据。确定车头，驾驶室的型式，以及同发动机、前轴(轮)的相互布置关系后，绘制布置总布置草图，并在此基础上布置各大总成：（1）车架和车箱；（2）后簧、后桥和车轮；（3）前簧、前轴和车轮；（4）传动系；（5）转向机构及拉杆系统，并确定前轮转角和进行转弯直径的计算；2.完成整车总布置草图后，整车的外廓尺寸及相关的布置尺寸参数已基本确定，然后进行质量参数的计算。计算质量参数前，要列出各大总成的质量，再定出空载和满载时各总成的质心至前轴和地面的距离，最后计算出空载和满载时的轴荷分配3.汽车的主要尺寸参数包括轴距、轮距、总长、总宽、总高、前悬、后悬、接近角、离去角、最小离地间隙等。图4-1汽车轴距示意图轴距的选择要考虑它对整车其他尺寸参数、质量参数和使用性能的影响。轴距短一些，汽车总长、质量、最小转弯半径和纵向通过半径就小一些。4.货车确定L原则：运送轻抛货物、载货量小-L大，机动性要求高-L小在整车选型初期,可根据要求及驾驶室布置尺寸初步确定轴距:取5400mmLH——货箱长度可根据汽车的装载质量、载货长度来确定，或参考同类型、同装载量汽车的货厢长度和装载面积来初步确定；初步考虑LH7500mm。LJ——前轮中心至驾驶室后壁的距离，它与布置方案选择有关，可通过对驾驶室、发动机和前轴的初步布置或参考同型、布置的汽车的这一尺寸初步确定；初步考虑为LJ500mm。S——驾驶室与货厢之间的间隙，一般取50～100mm；LR——后悬尺寸，可根据道路条件或参考同类型汽车初步确定。本次计虑LR2860mm。轴距的最终确定应通过总布置和相应的计算来完成，其中包括检查最小转弯半径和万向节传动的夹角是否过大，轴荷分配是否合理，乘坐是否舒适以及能否满足整车总体设计的要求等。本次设计可以考虑轴距5300mm.本次考虑前轮轮距1900mm，后轮距1850m表4-1汽车轴距轮距对照表汽车的外廓尺寸包括其总长、总宽、总高。它应根据汽车的类型、用途、承载量、道路条件、结构选型与布置以及有关标准、法规限制等因素来确定。在满足使用要求的前提下，应力求减小汽车的外廓尺寸，以减小汽车的质量，降低制造成本，提高汽车的动力性、经济性和机动性。GBl589—79对汽车外廓尺寸界限作了规定。本次设计确定总长9410mm、总宽2470mm、总高2600mm。表4-2汽车外廓尺寸对照表前悬就是指汽车前轮的悬挂装置。是汽车最前端至前轴中心的水平距离。前悬处要布置发动机、水箱、风扇、弹簧前支架、车身前部或驾驶室的前支点、保险杠、转向器等。后悬简单的说就是汽车后轮中心到汽车最后端的水平距离。汽车的后悬长度主要与货厢长度、轴距有关。后悬不宜过长，以免使汽车的离去角过小而引起上下坡时刮地，同时转弯也不灵活。我国规定，客车及封闭式车开的车辆后悬，不得超过轴距的65%；其他车辆后悬不得超过轴距的55％。其长度不大于3.5m。轻型及以上的载货汽车的后悬一般为1.2～2.2m。4.2整车质量参数估算在整车设计方案确立后，总布置设计草图初步完成的情况下，应首先对整车质量参数(包括：空载状态下的整车整备质量、轴荷分配、质心高度；满载状态下的整车最大总质量、轴荷分配以及非悬架质量等)进行估算，为整车性能计算和总成设计提供依据。各总成质量，可通过样件实测得到，亦可参照同类车型样件实测值修正得到。一般整车总布置图在满载状态下绘制，在确定各总成在空载状态下的离地高度时应考虑到前、后轮胎和悬架相对满载状态的垂直变形的影响；空载状态下各总成纵向位置相对满载状态的变化忽略不记。以下是各类汽车的轴荷分配：车型滿载空载前轴后轴前轴后轴乘用车发动机前置前轮驱动发动机前置后轮驱动发动机后置后轮驱动47%-60%45%~50%40%~46%40%~53%50%~55%54%~60%56%~66%51%~56%38%~50%34%~44%44%~49%50%~62%商用货车4*2后轮单台4*2后轮双胎，长短头式4*2后轮双胎，平头式6*4后轮双胎32%~40%25%~27%30%~35%19%~25%60%~68%73%~75%65%~70%75%~81%50%~59%44%~49%48%~54%31%~37%41%-50%51%~56%46%~52%63%~69%表4-3各类汽车的轴荷分配4.2.1空车状态下整车质量、轴荷分配整车整备质量(自重)按下式计算：＝No——用估算整车装备质量的全部总成数量(总成的划分可根据实际情况由设计人员自定)；新的汽车分类国家标准(GB9417-89)就可方便地区分车型。汽车划分为8大类在，这里只列举货车：

汽车：

依公路运行时厂定最大总质量（GA）划分为：

货车（GA≤1．8吨）

货车（1．8吨＜GA≤6吨）

货车（6．0吨＜GA≤14吨）

货车（GA＞14吨）国家交通部门规定汽车最大轴荷不能超过10吨。就是牵引头加拖板加集装箱的全部重量要分配在每个车轴上的重量最大不超过10吨，而且其中前轴最好不超过6吨。由于此次采用的是9.4米的货车，连车带货总重不能超过17吨。以上由国家标准查得——整车装备质量，本次设计选择7000kg。轴荷按下式计算：＝式中L——轴距，5300mm；——空车后轴荷，3640kg。（取最大）空车前轴荷Mci按下式计算：4.2.2满载状态下整车质量、轴荷分配整车最大总质量(总重)按下式计算：N1——用于估算整车最大总质量的全部总成和负载的数量(一般在整车整备质量基础上加上乘员和最大装载质量)。满载后轴荷按下式计算：式中——满载后轴荷，11900kg。满载前轴荷按下式计算＝4.2.3非悬架质量对于非独立悬架，整个车桥总成(包括制动器、轮毂、车轮等)都属于非悬架质量；一端与车桥铰接，另一端与车架固定点铰接件(如转向拉杆、传动轴、导向臂、稳定杆等)可将静止时作用于车桥铰接点的质量作为非悬架质量(转向拉杆、传动轴等件可取其质量的1/2作为非悬架质量)；螺旋弹簧取其质量的1/2作为非悬架质量；吊挂式钢板弹簧取其质量的3/4作为非悬架质量；平衡悬架钢板弹簧取其质量的1/4作为非悬架质量。对于独立悬架和其它特殊形式的悬架可视其结构特点进行非悬架质量估算。图4-2独立悬架4.2.4整备质量利用系数汽车的整备质量利用系数ηm0是汽车的装载量mG与整备质量m0之比，即它表明单位汽车整备质量所承受的汽车装载质量。显然，此系数越大表明该车型的材料利用率越高和设计与工艺水平越高。因此，设计新车型时在保证汽车零部件的强度、刚度及可靠性与寿命的前提下，应力求减轻其质量，增大这一系数值。表4-4各类汽车的整备质量利用系数汽车类型ηm0备注载货汽车轻型0.8～1.1柴油车为0.8～1.0中型1.2～1.35重型1.3～1.7矿用自卸车装载量MG<45t1.1～1.5MG>45t1.3～1.7在本次设计中选择利用系数.5轴荷分配汽车的轴荷分配是汽车的重要质量参数，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的影响。汽车的布置型式对轴荷分配影响较大，例如对载货汽车而言，长头车满载时的前轴负荷分配多在28％上下，而平头车多在33％～35％。前置发动机前轮驱动的轿车满载时的前轴负荷最好在55％以上，以保证爬坡时有足够的附着力。对于常在潮湿路面上行驶的后驱动轮装用单胎的4×2平头货车，空载时后轴负荷应不小于41％，以免引起侧滑。在确定汽车的轴荷分配时，还要考虑汽车的静态方向稳定性和动态方向稳定性。根据理论分析，汽车质心位置到汽车中性转向点的距离s对汽车的静态方向稳定性有决定性的影响。这个距离可由下式计算得到：式中，—分别为汽车质心离前、后轴的距离。和取决于轴荷分配，，；（G1,G2为前后轴的垂直系数）—两个前轮的轮胎侧偏刚度之和—后轮的轮胎侧偏刚度之和—汽车全部轮胎的总侧偏刚度之和又分析汽车的稳态稳态转向特性：式中，K—稳定性因素；v—汽车车速，m/s；L—轴距，mm汽车的稳态转向特性分成三种类型--不足转向、中性转向和过多转向。只有具有适度不足转向的汽车，才有良好的操纵稳定性。当K=0时，。即稳态横摆角速度增益与车速u成线性关系。具有这种特性的汽车，称为中性转向汽车。这个关系就是汽车轮胎无侧偏角时的转向关系。

当K>0时，横摆角速度增益比中性转向时小，即前轮转过相同的角度，汽车横摆角速度w要小些。具有这样特性的汽车，称为不足转向汽车。K值越大，不足转向量越大。当K<0时，横摆角速度增益比中性转向时大，即前轮转过相同的角度，汽车横摆角速度要大。具有这样特性的汽车称为过多转向汽车。K值越小，过多转向量越大。所以，当K=0时，=1，汽车为中性转向。转向半径不随车速变化，始终等于。K>0时，>1，汽车为不足转向。转向半径总大于，且随车速的增加而加大。K<0时，<1,汽车为过多转向。转向半径总小于，且随车速的增加而减小。4.3主要性能参数的选择汽车的主要性能包括动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性、通过性4.3.1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.直接档动力因数D0max它是汽车牵引性能的主要指标。是剩余牵引力（总牵引力减空气阻力）和汽车总重之比。此值越大，汽车的加速、爬坡和克服道路阻力的能力越大。载货汽车的D0max值是随汽车总质量的增大而逐渐减小的，但也有个限度。中、重型货车的D0max多在0.04～0.07范围内。对中、重型货车选择D0max时的要求是：拖带挂车后仍能以直接档在具有3％坡度的公路上行驶。2．Ⅰ档动力因数DImaxI档最大动力因数DImax对于公路用车，DImax多在0.30～0.38。中级及以上的轿车，其DImax值的上限可高达0.5，以便获得必要的最低车速和较强的加速能力。3．最高车速Vmax随着汽车性能特别是主被动安全性能的提高以及各国公路路面的改善和高速公路的发展，汽车的最高车速普遍有所提高。选择时应考虑汽车的类型、用途、道路条件、具备的安全条件和发动机功率的大小等，并以汽车行驶的功率平衡为依据来确定。本次考虑最高车速为90km/h图4-3各汽车最高车速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。比功率是评价汽车动力性能如速度性能和加速性能的综合指标，比转矩则反映了汽车的比牵引力或牵引能力。我国标准GB7258—97中规定，对公路用的机动车辆其比功率的最小值不能低于4.8kW／t。农用运输车不低于4kW／t。图4-4汽车功率转矩折线图5．汽车的加速时间汽车由起步并换档加速到一定车速Va的时间，称为“0—Va的换档加速时间”；而在直接档下由车速为20km／h加速到某一车速Va(km／h)的时间，称为"20—Va的直接档加速时间”，它们均为衡量汽车加速性能和动力性能的重要指标。通俗地讲：汽车的加速能力是指汽车在行驶中迅速增加行驶速度的能力。汽车的加速能力常用汽车原地起步的加速性和超车加速性来评价。载货汽车常用0—60km／h的换档加速时间或在直接档下由20km／h加速到某一车速的时间来评价。装载量2～2.5t的轻型载货汽车的0—60km／h的换档加速时间多在0.5～30s；重型货车的0—50km／h的换档加速时间为40～60s。城市大客车和旅游用大客车的0—70km／h的换档加速时间多在33～65s。图4-4汽车加速时间折线示意图4.3.2燃料经济性参数汽车在良好的水平硬路面上以直接档满载等速行驶100km时的最低燃料消耗量Q(L／100km)，称为汽车的“百公里最低燃料消耗量”，是汽车的燃料经济性常用的评价指标。下表为载货汽车的单位燃料消耗量的统计值范围。轿车的单位燃料消耗量为7.5～10.5L／(100km·t)。国家标准中GB4352—84和GB4353—84分别给出了载货汽车和载客汽车运行燃料消耗量。表4-5载货汽车的单位燃料消耗量汽车总质量(t)汽油机柴油机<43.0～4.02.0～2.84～62.8～3.21.9～2.16～122.68～2.821.55～1.86>122.50～2.601.43～1.534.3.3操纵稳定性参数与总体设计关系密切且应在设计中当作设计指标予以控制的操纵稳定性参数参数有：1.转向特性角；由于轮胎的侧偏使前、后轴产生相应的侧偏角。其角度差为正、负、零时使汽车分别获得“不足转向”、“过度转向”和“中性转向”等特性。为了保证良好的操纵稳定性，希望得到不足转向特性。通常用汽车以0.4g的向心加速度作定圆等速行驶时前、后轴的侧偏角之差作为评价转向特性的参数，希望它是一个较小的正角度值，例如轿车以1º～3º为宜。2.车身侧倾角；汽车以0.4g的向心加速度作匀速圆周运动时的车身侧倾角应在3°之内，在大不超过7°。3.制动点头角；汽车以0.4g的减速度制动时的车身点头角应不大于1.5°。4.3.4行驶平顺性参数行驶平顺性通常用车身振动参数来评价。在总体设计时，通常应给出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值作为设计要求。对于前、后悬架的静挠度值和的匹配，推荐取；而对于货车考虑到前、后轴荷的差别和避免驾驶员疲劳，则前、后静挠度值之比要更大些。表4.6各类型汽车平顺性参数表车型满载偏频Hz满载静撓度满载动撓度前悬架后悬架前悬架后悬架前悬架后悬架起轿车普通级、中级1.02～1.441.18～1.5812～2410～188～1110～14高级0.91～1.120.98～1.2920～3015～268～1110～14客车1.29～1.897～155～8载货汽车1.51～2.041.67～2.236～115～96～96～8越野汽车1.391～2.0412～247～134.3.5制动性参数常以制动距离、制动减速度和制动踏板力作为汽车制动性能的主要设计指标和评价参数。制动距离是指在良好的试验跑道上和规定的车速下，紧急制动时由踩制动踏板起到完全停车的距离。我国通常以车速为30km／h和50km／h的最小制动距离来评比不同车型的制动效能。对于紧急制动时踏板力，货车要求不大于700N；轿车要求不大于500N。设计中在制订制动性能标准时还应适应有关安全性的国家标准、法规等对汽车制动效能的要求。如下表4-7所示。表4-7汽车制动行参数表4.3.6通过性参数通过性是指车辆通过一定情况路况的能力。具体是指汽车能够以足够高的平均车速通过各种坏路和无路地带(如松软地面、坎坷不平地段)和各种障碍（陡坡、侧坡、壕沟、台阶、灌木丛、水障）的能力。(1)最小离地间隙h最小。它是指汽车在满载、轮胎气压符合规定时，汽车的最低突出部分和路面间的最小间距。-般汽车的最低点是后桥装主传动器的地方，其离地面的间隙最小。这个离地间隙愈大，汽车通过路面障碍的性能愈好。(2)纵向通过半径Ra。它是指与汽车的前、后轮及汽车中部最低点相切的圆弧半径。汽车的轴距愈短，车架愈高，则纵向通过半径愈小，汽车的通过性就愈好。(3)横向通过半径Riot。它是指与汽车前桥或后桥的左右车轮及车桥的最低点相切的圆弧半径。汽车的轮距(即同--车桥左、右轮胎的胎面中心线间的距离;装用双轮胎时，指左、右轮双胎之间的纵向中心线间的距离)愈小，车桥最低点离地距离愈大，则横向通过半径愈小，汽车的通过性就愈好。(4)接近角a。它是指通过汽车最前端的最低点向前轮所作外圆的切线与地面形成的夹角。汽车的前悬愈长，前保险杠愈低，接近角就愈小。当汽车遇到上坡或土堆、坑洼时，前端就很容易与地面碰触，甚至发生汽车前端被顶起而无法通行的现象。这里选择30的接近角。(5)离去角9。它是指通过汽车最后端的最低点向后轮所作外圆的切线与地面形成的夹角。汽车的后悬愈长，后部的离地高度愈小，离去角就愈小。当汽车离开下坡或土堆、坑洼时，其后端就容.易与地面碰触，以致发生汽车后端被托住而无法行驶的现象。这里选择40的离去角。(6)爬坡能力和涉水深度。汽车的最大爬坡度和最大涉水深度，各类汽车都有具体的规定，其数值愈大，汽车的通过性愈好。一般来说，越野汽车的爬坡能力和涉水能力都比普通汽车的好。如图4-5、表4-7所示：图4-5汽车通过性示意图表4-7各类型汽车通过性参数汽车类型最小离地间隙(m)接近角(º)离去角(º)总线通过半径(m)轿车微型、普通级0.12～0.1820～3015～233～5中级、中高级、高级0.13～0.205～8客车轻型0.18～0.2212～408～20中型、大型0.24～0.299～205～9货车轻型0.18～0.2225～6025～452～4中型、重型0.22～0.304～7矿用自卸汽车>0.32越野汽车0.26～0.3736～6035～481.9～3.6第5章.总布置图的绘制及装配在总成进行方案布置和设计计算的同时，要进行整车总体布置的有关计算(参数确定和性能计算)工作，并要在整车方案布置草图及各总成匹配布置的基础上正式绘制和布置整车总布置图。在绘制整车总布置图的过程中，要随时配合、调整和确认其各总成的外廓尺寸、结构、布置型式、各总成之间的相互关系、操纵机构的布置要求，悬置的结构与布置要求、管线路的布置与固定、装调的方便性等。整车布置应从车型系列化角度出发，减少基础布置的变动，并可变型出多种车型，以适应大量生产和用户不同的使用要求，从而可以降低成本，提高可靠性。5.1传动系的布置1.根据总布置草图中所确定的发动机、前轴及前轮的相互位置关系、发动机总成、散热器总成、车头驾驶室总成的外形图，一起在总布置图中进行细化、准确定位。布置方式有五种,即发动机前置-后驱动;前置-前驱动;后置-后驱动;前置-全驱动，发动机中置后轮驱动。下面罗列这几种布置方式的优缺点：前置前驱：散热好，转向稳，经济实用。前置后驱：散热好，转向稳，马力大，但需要多装传动部件后置后驱：马力大，动力强，爬坡能力强，但散热差中置后驱：发动机体积较大，马力大，动力强，但离驾驶室太近前轮驱动系统的优点：这也是如今应用最为广泛的。首先它可以降低轿车的成本，前轮驱动在制造和安装方面都比后轮驱动便宜很多。它没有通过驾驶舱下面的驱动轴，也不用制造后桥壳，变速器和差速器被装配在一个壳体中，这样所需的零部件就更少。减轻整车的重量是前轮驱动的另一个优点。减轻车重可以提高加速性，制动性和燃油经济性。由于前轮驱动的汽车的驱动轮承受着发动机和驱动桥的重量，可以增加驱动轮的附着力，这对于在湿滑路面上行驶的汽车将会有很大的帮助。前轮驱动的最大的优点还在于可以拥有大的室内空间，驾驶室内不会因为有驱动轴通过而有一个大的凸起。布置时要注意以下几点：1.与前轴的最小跳动距离；2.壳与横拉杆的间隙，除前轴垂直跳动量外，还要考虑制动时由于前簧的S变形而造成前轴向前有一转角(约3～4)所要求的额外间隙。3.器与风扇的位置关系。一般风扇至散热器芯部表面至少留40mm以上的间隙。风扇中心与散热器芯部中心可以对齐，或者高于芯部中心，但风扇不要超过上水室下边，这样的布置冷却效果差；4.中心线与车架上表面——零线，有一前高后低的夹角(约2°～5°)，一般取3°左右。目的是能使汽车在满载状态时，传动系的轴线互相之间夹角最小，甚至从前至后成为一条直线，以提高万向节的传动效率和减少磨损；5传动轴不易过长，必要时可加中间支承，变成两根或多根传动轴传动。货车传动轴的布置，在不影响离地间隙的情况下，主要考虑车身地板的传动轴鼓包越小越好，因此传动线可布置成中间低两头高的形式。图5-1汽车传动系示意图5.2车头、驾驶室的布置在发动机与车架、前轴、前轮布置关系确定后，即可布置车头、驾驶室，在总成设计阶段，对其关系进行协调。因此在这仅对其相互位置关系进行最后布置上的确认和坐标、尺寸的确定。5.3传动轴的布置当发动机、离合器及变速器这一动力传动总成和后驱动桥的位置确定后，则可布置万向节与传动轴。我找到了一根传动轴两端装有万向节这种最简单的万向节传动的两种布置应使万向节传动两端的夹角尽量相等，其数值在汽车满载静止时不应大于4º，最大应超过7º。汽车车为了尽量减小地板上的传动轴通道凸包高度，在不低于其最小离地间隙的前提下，都尽量降低传动轴的高度，但应使万向节叉轴线夹角不超过允许值。图中(a)所示的U型布置方案可满足这一要求。万向节传动轴与地板之间的间隙可取10～15mm。图5-2万向节传动的两种布置方案（a)U型布置；(b)Z型布置5.4悬架的布置前板簧的布置要保证主销后倾角的要求，同时这种前高后低的布置也有利于产生不足转向。板簧的支架应尽量减少悬臂的长度，以求在较小尺寸和质量的前提下，获得较大的强度和刚度。后板簧的布置应做到前低后高，亦可获得不足转向。特别是高速轿车、轻型客车及吉普车等一定要考虑。对于载货车，可能因结构原因而造成布置上难度较大，则可较少考虑。减振器应尽量布置成垂直状态，以最大限度地利用其有效行程和减少偏差。若空间不允许，也可斜置。布置时应注意下支点的离地高度，后减振器的上支点不应高出车架上表面太高(不应超过80mm)，以免影响改装车的装配和布置。注意减振器上下行程的分配，不能发生上下顶死现象。前悬架采用独立悬架时，要注意导向机构的运动对前轮定位角、轮距变化的影响及布置上的抗点头角的作用，拆装油底壳的方便性等。ab图5-3汽车悬架结构及布置示意图5.5车架总成外形及其纵梁的布置先确定车架纵梁的断面(胶板)高度，可通过有限元计算，并参考同类样车的车架最大断面高度，决定车架的最大断面高度。车架纵粱的外形，对于一般载货汽车来讲，前后轴之间的车架纵梁的断面高度为最大值，而在前、后轴附近及前、后端的断面高度均可变小，大多数车的前轴和后桥中心都处在车架纵粱断面高度变化的过渡区内。车架前部的变断面，除要保证足够的强度和刚度外，形状的变化及选择，要考虑布置上的需要和冲压的工艺性，如前簧的布置，主销后倾角度、前轮的跳动量、发动机和散热器等的悬置结构和处理是否理想、车头或驾驶室悬置的布置等，最后进行综合平衡后再确定车架前部外形尺寸和断面高度。车架总成外宽的确定:不同的车型、不同的厂家，所选的车架总成外宽不一样，虽然国家制订了车架外宽的标准，但目前国内没有达到统一。对车架总成的外宽，其前、中、后部不等，主要取决于布置上的需要。前部外宽取决于发动机的外宽及悬置结构的布置、散热器的尺寸及悬置、前轮距、前轮胎的型号及车轮最大转角、转向纵拉杆和减振器的布置、前悬架的结构型式和布置位置等因素。后部车架的外宽取决于后悬架的结构、尺寸、布置及后轮胎(特别是双胎)的型号、布置尺寸、整车外宽(不允许超过2.5m)。车架中部的外宽主要考虑国家标准的规定，及前、后部宽度的差值的大小和过渡区的工艺性等，尽量采用前、中、后部等外宽的车架，这样工艺性比较好，质量容易保证。车架总成的横梁布置应均匀、结构合理，在胶板上有总成固定支架的地方(即力的作用点)，应布置横梁，以便减少纵梁腹板的侧弯。悬架支架、发动机悬置、油箱、电瓶、驾驶室悬置等处都应考虑布置横梁。图5-4汽车总成外形图5-5汽车横梁布置示意图5.6转向系的布置转向系统的布置，主要是保证驾驶员操纵轻便、舒适，并使汽车具有较高的机动性和灵敏度，转弯时减少车轮的侧滑，减轻转向盘上的反冲力和有自动回正作用。转向系布置的关键要保证转向传动装置及拉杆系统有足够的刚度和较小的传动比变化量。转向机及转向柱的固定要牢靠，角度及转向盘的高度位置应保证驾驶员操作灵便，手臂没有被架高的感觉，抬腿蹬踏板时不碰转向盘。拉杆必须有足够的刚度，特别是弯拉杆，要保证没有弹性变形。在前轮左右最大转角区间内，各节点不能出现发卡，磨擦现象，拉杆之间不能出现死角，在转向过程当中传动比的变化应尽量小。在纵置板簧的布置中，转向垂臂的球头中心应与板簧的跳动中心重合或接近，上节臂的球头中心应与主片的高度相差，这样可以减少车轮跳动时的干涉量，紧急制动时的干涉跑偏问题。转向盘的高度、转向柱的角度固定方式等可与车身总布置共同商定，亦可在1：1的内模型内确定，并与脚踏板和坐椅一同考虑。图5-6转向系示意图图5-7转向系的布置5.7制动系统的布置国家标准中规定：汽车上应配有行车制动系统（脚刹）、驻车制动系统（手刹）、应急制动功能（离合加挂挡）。三者可以独立、亦可互相联系，当某二者失灵(踏板或制动阀除外)，另一系统仍具有应急的制动功能。应急制动的操作必须方便可靠，它可与行车制动或驻车制动的操纵机构结合，但三者不能合在一起。对于驻车制动，要求它必须通过机械装置把工作部件(制动器)锁止，解除也应方便可靠。行车制动必须采用双回路或多回路系统，当部分管路失效后，其余部分仍有至少30％的制动效能。总质量大于12t的长途客车、旅游客车和总质量大于16t并带10t挂车的列车必须装ABS，所以配合好制动系统的布置和设计是非常重要。整车设计人员要与总成设计人员共同商定，选择行车和驻车制动器的方案、制动操纵方式及驱动机构的型式、结构和布置。一般轻、汽车上均采用液压制动系统。中、重型车上采用气压制动系统。两种不同的驱动机构要求制动器的布置、整车制动系统的配置、操纵机构的型式和结构等也各不相同，所以对制动系统的方案选择和进行合理的布置是非常关键的。图5-8汽车制动系统示意图图5-9汽车制动系统布置示意图5.8进、排气系统的布置进气与排气系统方案的选择及布置的合理性，对整车的性能、可靠性、排放和振动噪声等有影响。空气滤清器及进气管路是保证发动机得到充足和清洁空气的通道，所以吸气口要放在空气畅通、清洁、灰尘少的部位，管道长度应尽量短，以便减少阻力。空气滤清器的容量要足够，特别在风沙、灰土大的地区，要加大空气滤清器的容量，以增加滤清效果，减少发动机的磨损和保证其正常地工作。平头车或重型车的空气滤清器(空气滤清器较大)都放在车身(头)的外面，有的从驾驶室背后竖起一个烟囱式的通气管道，吸气口在上端朝下或朝外。有的平头车的进气管道放在了乘客侧的车门和风窗玻璃的交接缝处，虽然不美观，但对性能有益。排气系的布置要保证发动机排气畅通，阻力小(排气制动系统除外)，同时要尽量减少噪声和振动，排气口要朝左或右，不许朝向人行道。排气管道的布置与油箱的距离应大于300mm，若布置不开时，中间可加隔热板。排气管道的任何部位(除排气尾管的排气口外)都不允许发生漏气现象，以防止产生振动的噪声。消声器进气管应尽量与动力总成固定在一起，以减少振动干涉。排气系统在整车(车架)上要用软垫进行支承和固定，以减少管道各接口处的振动和干涉。图5-10进排气系统布置示意图5.9操纵系统的布置转向盘和转向柱的布置前面已经论述，这里仅对踏板(离合器、制动、油门)装置、变速操纵，驻车制动装置等进行论述。所有踏板和操纵手柄位置都应按人体工程学的要求进行布置，可以在1:1的内模型中进行布置。要求所有的操纵机构都要有足够的刚度，运动件的连接处配合间隙要合理，尽量减小自由间隙，运动件不能出现发卡和干涉现象，确保操纵动作的灵活与准确。特别是变速操纵机构，使用频繁、要求轻便、自由间隙小、不仅要求操纵机构本身刚度好，而且要求用来固定操纵机构的基体件的刚度也要好，这样才能保证在换档操作过程中灵活、准确、手感强。5.10车箱的布置根据车型所确定的载重量、用户对车箱长度的要求、整车的外廓尺寸、车箱底板是否允许有车轮鼓包、货物的情况等，合理地选择车箱的内部尺寸，但必须要保证符合公司内部所确定的车箱内部尺寸系列，不应随意变动，这样可以便于组织生产和变型，有利于系列化和通用化。车箱前板及保险架离驾驶室后围或相关部件的间隙应不小于40mm。保险架的高度应超出驾驶室顶部70mm～lOOmm。车箱纵、横梁布置要合理，保证自身有足够的强度和刚度，使车箱底板在长期承载使用状态下，不会产生永久变形。车箱纵梁的后端允许超出车架尾端不大于200mm，以便减轻车架的质量。第6章运动校核6.1转向轮跳动图