汽车姿态研究

重庆大学本科学生毕业设计〔论文〕汽车姿态研究学生：学号：指导教师：校外指导教师：专业：机械设计制造及其自动化重庆大学机械工程学院二O一二年六月GraduationDesign〔Thesis〕ofChongqingVehicleAttitudeResearchUndergraduate:Supervisor:LecturerAssistantSupervisor:Major:MechanicalDesignandManufactureandAutomationCollegeChongqingJune2012摘要整车姿态具体指汽车基于地面在各种状态下的前后倾角、车身与轮系及地面各方间隙、腰线、窗台线与整车的比例关系等。整车姿态设计是汽车设计过程中的一个重要步骤。汽车姿态参数设计合理，才能更充分发挥汽车的性能，满足消费者的使用及审美要求。本文以长安金牛星〔F202〕为设计车型，重点研究了车身静态下各状态前后倾角的参数设定过程。首先描述了整车姿态包括的主要内容和设计要求，包括汽车的通过性和车身离地高度的设计要求和腰线设计等，并分析了某些车型的腰线设计带给消费者的不同视觉效果。其次分析了整车姿态对人机和法规的影响，重点分析了改变汽车姿态角对整车视野的影响，论述了整车姿态的重要性。最后通过计算轮胎压缩量和悬架位移来确定地面线，最终得出到达满足要求的整车姿态。关键词：整车姿态，地面线，法规，人机ABSTRACTVehicleattitudeisspecificallyreferringtothefrontrakeandcasterangle,clearanceamongvehiclebodyandgeartrainandground,waist-lineandtheproportionalrelationshipbetweenthesilllineandthevehicle,etc.inavarietystateoftheground.Vehicleattitudedesignisanimportantstepofthecardesign.Onlyifthevehicleattitudeparametersdesignedreasonable,youcanmakethemotorvehiclesgiveafullplaytotheperformance,andmeetconsumer'suseandaestheticrequirements.ThisarticletakesChanganTaurusasdesignvehicletype,anditfocusesontheresearchofthefrontrakeandcasterangleparameter'ssettingprocessunderastaticbodyinavarietyofstate.Firstly,describesthemaincontentanddesignrequirementswhichthevehicleattitudeincludes,suchasthroughsexual,bodyheightfromthegroundofthedesignrequirementsandthewaist-linedesign,etc.andanalyzessomecarwaist-linedesigns'differentvisualeffectstotheconsumers.Secondlyanalyzestheeffectofattitudeonman-machineandvehicleregulations,analyzestheinfluenceofchangingthevehicleattitudeangletothevisionField,anddiscussestheimportanceofvehicleattitude.Finally,bycalculatingthetirecompressionandsuspensiondisplacementtodeterminethegroundline,atlastobtainedthevehicleattitudewhichmeetstherequirements.KeyWords：Vehicleattitude,Groundline,Man-machine,Regulations目录TOC\h\z\t"英文摘要,1,标题1,1,副标题2,2,副标题3,3,中文摘要,1,附录2级,1"中文摘要IABSTRACTII1绪论1课题研究的背景和意义1本课题研究的背景1本课题研究的意义1本课题研究的历史和现状2课题任务、重点研究内容、实现途径3论文的课题任务3论文的重点研究内容和方法3论文的实现途径32整车姿态分析5姿态角分析5地面线定义5姿态角定义5车身离地高度6车身离地高度定义6保险杠离地间隙6翼子板边缘到轮心的距离7摇杆门槛离地高度9通过性9通过概述9最小离地间隙10接近角和离去角12车轮半径13纵向通过性13横向通过性14通过性总结14腰线设计15本章小结183整车姿态与人机和法规19整车姿态对人机的影响19进出方便性分析19后备箱人机工程评价20整车姿态对法规的影响21后视镜的相关术语和定义21汽车后视镜基于地面线的安装要求24本章小结294整车姿态确实定30轴荷的设计和计算30整车姿态相关参数定义30轴荷的设计要求32在参考车根底上加长轴距、前后悬后质量分布、质心位置34轮胎的选型以及压缩量的计算36轮胎的选择36轮胎压缩量的计算38悬架弹簧参数的设计原理40空载状态下轮心的坐标推导40满载状态下悬架弹簧行程计算及轮心的坐标推导40地面线的绘制41本章小结415结论与展望42结论42展望42致谢43参考文献44绪论课题研究的背景和意义本课题研究的背景汽车在人们的生活中起着越来越重要的作用，较之以往，汽车姿态的研究也在不断的进步和开展。最早的汽车只是在汽车的外观方面突破，随着车辆的增多，人们对汽车的追求也在不断提高。在追求外观的同时对汽车性能也有了更多的追求。汽车姿态研究涉及到的方面十分广泛。查阅相关文献，发现对汽车姿态研究方面的论文比拟少，大多不是很全面。如《某车型的汽车姿态研究》中对整车姿态没有明确定义，虽然也提及到地面线，但两者关系比拟模糊，没有分析地面线是通过何种方式影响整车姿态，也没有对地面线进行深入研究，而且，大多数论文都以研究汽车行驶姿态为主题，如《汽车行驶姿态的研究》一文中是检验汽车在各种行驶状态下的姿态是否满足要求。但是，行驶姿态的研究是一个验算过程，而设计概念初期也需要对整车姿态进行估计和验算。本文研究的姿态是在设计概念初期确定的姿态。本课题研究的意义整车姿态是汽车设计的重要参数之一，它涉及法规、人机、造型、整车视野、悬架行程及刚度、碰撞、泊车性及通过性等诸多要素[1]。具体指汽车基于地面在各种状态下的前后倾角、车身与轮系及地面各方间隙、腰线窗台线与整车的比例关系等[2]。其中地面线在整车姿态中起着举足轻重作用，首先法规方面：如GB15084-2006《汽车后视镜的性能和安装要求》、GB4785-2007《汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定》、GB15741-1995《汽车和挂车号牌板〔架〕及其位置》等法规均是基于整车姿态进行的试验或检测[6]；人机方面：地面线对人机的影响方面很广，其中主要包括：1.前后门槛高度；2.后备箱货物举升高度；3.后备箱手柄高度；4.前后门外开手柄高度；5审美方面要求等。基于整车姿态的需要，在整车概念设计阶段就必须确定地面线的位置和倾角[4]。因地面线主要通过悬架参数的调节以及载荷分布来确定，所以在设计过程中，需要首先确定前后悬架参数、轴荷分布及轮胎型号等参数[4]。同时计算出汽车各种承载状态下的地面线，验证其是否能够满足整车的人机、法规、审美等方面要求。一般通过两三次调整上述参数，就能到达比拟理想的效果，所以对整车姿态的研究过程其实就是对地面线的设定过程[4]。本课题研究的历史和现状1885年，德国人卡尔·本茨研制成功以汽油机为动力的三轮汽车，采用金属管车架，，工作容积785ml，最高车速可达15公里/小时。同年，戴姆勒把这种发动机安装在他为妻子43岁生日而购置的四轮马车上，创造了第一辆四轮汽车[12]。第一辆四轮车随着人们生活水平的提高，消费者对汽车的要求也越来越高。早先，人们并不关注汽车的姿态研究，汽车只是起着单一的代步作用。车身的开展源于对空气阻力和遮风挡雨的研究。乘车时间增多促使消费者对汽车的舒适性提出要求[3]。当人们不再满足于代步，多功能化的汽车受到消费者的青睐。既能载人又能载物的汽车诞生了[13]。对于客车或者是货车，载重能力是消费者考核的一个重要方面。提升汽车的载重能力需考虑车轮的承载能力，底盘和车身的高度，汽车的坠尾情况，以及汽车的动力性要求等等[14]。这就需要对汽车姿态进行研究，包括如何确定汽车的地面线？汽车姿态角在什么范围对汽车行驶状况最为有利？前后车门翻开离地高度应该怎么设置？汽车的内外凸与地面线的关系等等。当汽车流量多时，汽车平安事故发生的频率亦随之增加，汽车的平安性受到人们的高度重视。包括前后车灯、车牌、汽车保护装置基于地面的安放位置要求，后视镜的安放位置要求，两车碰撞的高度性要求，汽车的泊车性要求等等。这些都是对整车姿态的进一步的深入研究，也是对整车性能的一次次挑战。所以整车姿态的研究不管是在过去还是在现在都有它的时代意义。相比过去，现在的汽车已经有了较大的改变。如长安逸动，不仅是在外形上还是在性能上都更能满足消费者的需求，从原始的汽车到现代汽车的逐渐完善，整车姿态的研究在这整个过程中都扮演着至关重要的角色。虽然自古以来就有对汽车姿态的研究，但是相关文献比拟少，大多都不全面，对汽车姿态研究也不深入，对设计状态汽车的姿态研究甚少，大多都是点到为止。本文是对汽车姿态研究的补充和说明，也是对汽车研究的进一步完善。整车姿态确实定对汽车的设计十分重要，是设计汽车的基石。本文研究的姿态是汽车设计概念初期时基于地面线确定的各种汽车姿态。EADO逸动课题任务、重点研究内容、实现途径论文的课题任务本次设计紧密联系工程实际，其方案来源、选用均以实际车型及用户使用要求、条件为根底而选定。具体任务安排如下：①掌握整车姿态控制的相关理论与研究方法；②总结地面线对人机、法规、造型等方面的影响；③理解地面线与悬架弹簧的影响整车姿态的根本原理；④进行轮胎的选择以及压缩量的计算；⑤计算悬架弹簧参数并进行推导；⑥完成地面线的绘制。论文的重点研究内容和方法结合F202〔长安金牛星〕车型，重点研究整车姿态确实定以及对人机、法规的影响。其中包括整备质量估计、轴荷分布计算、总布置相关法规研读，轮胎的选型以及压缩量的计算，并绘制各种承载状态下的地面线。论文的实现途径F202车型的相关数据由长安汽车公司提供。本次课题研究参照国家相关法律法规和公司产品设计要求。本人系长安汽车3+1学生，毕业设计地点分配在商用汽车研究院技术总布置室，该论文由学校指导老师和长安汽车公司指导老师共同指导完成。通过查阅相关资料，分析整车姿态包括的内容及影响因素，最后得出地面线是确定整车姿态的关键因素，本次课题深入对地面线的研究，首先研究地面线对人机和法规等方面的影响，然后重点分析地面线，并提出了确定地面线的方法。以CM9参考车型，在参考车型上增加长、宽、高，得出研究车型〔F202〕的外形尺寸，并通过计算增加的质量计算出设计车辆的重量。通过计算轴荷确定单胎承受的重量，并参照参考车来确定轮胎的选型。选型完毕后通过轮胎压缩量的经验公式计算出轮胎的压缩量。之后，通过悬架的位移和姿态角，确定出汽车在空载、满载、设计载荷状态下的轮心位置。这里悬架的位移由底盘中心和总布置所共同协商来到达满足要求的整车姿态。最后结合轮胎的压缩量和轮心位置画出相应的地面线。地面线完成后还需要通过专家评审和油泥模型来进行验证，通过反复修改，最终设计出满足要求的地面线。整车姿态分析整车姿态包含的内容十分广泛，主要包括车身离地高度，通过性，腰线设计等。其影响因素主要包括三个方面：机械工程学、人机工程学和空气动力学[44]。具体来说需要满足以下几个方面要求：〔1〕人机工程视野、空间、心理影响，信息交互与信息获取是否流畅；〔2〕空气风阻与下压力要求；〔3〕行驶性能要求离地间隙、接近角与离去角、通过半径等；〔4〕美学是否符合目标用户群的群众审美观，造型语义是否契合车辆精神；〔5〕平安要求是否符合道路交通平安法规[45]。外形好看只是整车外观的一个方面。整车质量及质心的布置，影响到燃油经济性和动力性。整车重心的位置影响汽车的操纵性和平顺性。整车布置过程中要求轮眉不应与轮胎包络发生干预。车门的翻开高度要符合路况要求，门槛高度影响乘客上下车平安性和方便性。姿态角分析地面线定义汽车由于自重，导致轮胎与地面发生挤压变形，这时，假设以轮胎为参考对象，得出地面横断面的原状地面称为汽车的地面线，可以用于描述地面的起伏情况[31]。如REF_Ref324948648\r\h图2.1所示。地面线姿态角定义一般地，将白车身侧围下裙边直线段局部定义为整车坐标的水平方向，整车坐标水平方向与地面线的夹角即为整车姿态角()〔见REF_Ref324844459\r\h图2.2〕汽车姿态角车身离地高度车身离地高度定义车身离地高度[36]包括：保险杠规定点离地间隙〔Frompointspecifiedonbumpertotheground〕、翼子板边缘离地间隙〔Fromgroundtofenderlip〕、摇杆门槛离地高度〔Fromrockersilltotheground〕、翼子板边缘到轮心距离〔Fromthefenderliptothewheelcenter〕、保险杠离地间隙〔Frombumpertotheground〕。如REF_Ref324844510\r\h图2.3所示：车身离地高度保险杠离地间隙保险杠是汽车的重要组成局部，它位于汽车的车头和车尾下方，在碰撞过程中起到平安保护作用，同时，与车身浑然一体，美观大方。此外，挡泥板的安装位置也是有相应的要求的，随着车辆的增多，能够在拥挤的街道争得一席泊车之地是相当重要的。这时就需要用充分利用空间，让车子尽量向路边靠，前保险杠的安装位置决定了停靠时车头往里走的距离。如果前保险杠离地间隙过小，通过性就会变差，很容易撞坏保险杠，同时在泊车时需要的空间也会变大，不利于泊车。后保险杠的作用同前保险杠的原理一样，所以安装保险杠时，一定要注意保险杠离地间隙是否符合路况要求，以及泊车路沿高度，防止保险杠的不正当损坏。泊车性翼子板边缘到轮心的距离翼子板是包裹汽车轮胎的局部，起到挡泥防水的作用。翼子板边缘到轮心的距离为轮眉间隙和车轮静力半径之和，轮胎的选型决定了轮胎的半径，由此可知，翼子板边缘到轮心的距离变化主要是由轮眉间隙决定的。=1\*GB3①轮胎轮眉间隙整备质量下表征车身与车轮匹配的外观特性参数〔见REF_Ref324844590\r\h图2.6〕，特别地，轮胎轮眉间隙值等于轮胎与护轮板功能区间隙值S减去护轮板内部间隙值D〔见REF_Ref324844541\r\h图2.5〕。轮眉轮眉轮胎轮胎轮胎轮眉间隙轮眉最前端轮眉最后端过轮心垂直于地面法向上轮眉最上端高轮眉最前端轮眉最后端过轮心垂直于地面法向上轮眉最上端高车轮外观特性参数=2\*GB3②轮心到轮眉距离〔WC-FLP〕地面线法向上，轮心到其对应轮眉可视外外表的最小距离〔见REF_Ref324844590\r\h图2.6〕=3\*GB3③静力半径〔SR〕地面线法向上，轮心到地面的距离〔见REF_Ref324844590\r\h图2.6〕过大的轮眉间隙使得车身与轮胎不谐调，影响整车外观，同时造成车身不稳，影响汽车的行驶性能，翼子板也不能很好的起到挡泥防水作用。后轮轮眉间隙过大〔左〕前轮轮眉间隙过大〔右〕轮眉间隙过小，可能会造成轮眉容易和车轮发生干预，影响汽车的行驶。所以轮胎到轮眉的间隙应该合理选择，不应过大，也不宜过小。轮眉间隙小摇杆门槛离地高度摇杆门槛离地高度通常是由车型和路况共同决定的。对于SUV型汽车而言，摇杆门槛离地高度较大，对路面要求低，通过性好。而对于跑车，摇杆门槛离地高度较小，通过性较差，对路面要求高。相对的，摇杆门槛离地高度过大会造成车体重心偏高，操纵性和稳定性下降，相对而言车门门槛增高，上下车相对困难。摇杆门槛离地高度过小，稳定性和操纵性增强，同时车门门槛相对下降，根据路面情况，在路沿较高的情况下，可能造成车门翻开困难，甚至损坏车门。所以针对不同的汽车，摇杆门槛离地高度的设计是十分重要的。通过性通过概述汽车的通过性又称越野性，是指汽车能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路地带的能力[32]。如通过松软地面〔松软的土壤、沙漠、雪地、沼泽地〕、坎坷不平地段和各种障碍〔陡坡、侧坡、壕沟、台阶〕等[33]。尤其是军用、农用、工地及林区使用的汽车，要求有良好的通过性。汽车的通过性汽车通过性的主要评价指标[34]是指：最小离地间隙h、接近角与离去角〔和〕、纵向通过半径、横向通过半径和车轮半径r。汽车通过性几何参数最小离地间隙汽车满载〔允许最大荷载质量〕静止的情况下，其底盘最突出部位与水平地面的距离[35]。它以毫米为单位，一般来说，最小离地间隙轿车车身最低点一般是变速箱或者机油底壳的下方，越野车的最低点一般是前后桥的差速器。最小离地间隙SUV型车〔左〕和跑车〔右〕的离地间隙由图可知，不同类型的汽车，由于侧重的功用不同，其离地间隙也是不同的，SUV型的汽车的离地间隙明显比跑车的离地间隙大。这样设计是因为SUV型的汽车侧重于对路面要求低得情况，其通过性要求高；而相对的，跑车要求的是速度和稳定性，其操纵性要好，但是它的通过性差，对路面的要求高。底盘与地面摩擦由此我们看出车型的不同，最小离地间隙的差异是很大的。最小离地间隙小的操控性好，但容易挂底盘，路况好的选底盘低的跑起来比拟稳，速度能发挥出来，这类的代表就是跑车。最小离地间隙大的通过性好，但稳定性不好。路况差的就选底盘高的，这样比拟平安，这类的代表就是越野车型。接近角和离去角接近角与离去角[32]，是指汽车满载静止时，在车身前、后端部下方突出点分别向前后车轮所引的切线与路面之间的夹角，它们均以角度为单位，其数值越大，汽车通过小丘、鞍形洼地和壕沟时不发生挂碰的能力越强。从汽车前端突出点向前轮引切线，该切线与路面的夹角称为接近角。从汽车后端突出点向后轮引切线，该切线与路面的夹角称为离去角。接近角离去角接近角对汽车的通过性能影响很大，接近角对于爬坡的汽车起着重要的作用，如果接近角过小，就容易发生触头事故而引起“触头失效”，反之，接近角越大，汽车的通过性能就越好，但是接近角与前保险杠的位置是息息相关的，过大的接近角不仅影响外观，也对碰撞的平安性产生影响[33]。汽车接近角同理，在下坡过程中，离去角同样起着十分重要的作用。当汽车从坡道上滑下来时，它的离去角越大，后保险杠就越不容易被卡住。但是，离去角不像接近角可以直接决定它是否能通过一个坡度，当车辆开上土坡并离去时，即使后保险杠稍碰到坡面上，由于汽车存在惯性，所以仍然可以通过。离去角接近角和离去角对汽车的通过性影响很大，汽车只有具有较大的接近角和离去角，其通过性才有可能好。越野车的接近角和离去角比跑车的大。同时，汽车的最大爬坡度不能超过它的接近角，汽车的最大下坡度也不可能超过它的离去角。车轮半径车轮半径，即车轮〔轮胎〕的工作半径。一般说，在驱动车轮与地面间的附着力足够大的情况下，车轮半径越大，汽车通过台阶、断墙等垂直障碍物的高度和壕沟的宽度越大。但是汽车轮胎增大，整车质量也会随之增加，这样会使汽车耗油量增加，同时过大的车轮半径使得汽车重心升高，稳定性和操纵性变差；轮胎过小，越过障碍的能力就会下降，相对的稳定性和舒适性上升，针对不同的车型应选择与之相应的轮胎半径。纵向通过性纵向通过半径，是指与汽车前后车轮及两轴之间最低相切的圆弧半径。它的单位尺米，它的数值越小，通过小丘、横脊、拱桥等障碍物的能力越强[46]。在汽车侧视图上作出与前后车轮及两轴中间轮廓线相切之圆的半径，称之为纵向通过半径，用符号R表示。它表示了汽车能够无碰撞地越过小丘、拱桥等纵向凸起障碍物的轮廓尺寸。R越小，汽车的通过性越好。纵向通过半径纵向通过性横向通过性横向通过半径，是指汽车前桥或后桥左右两车轮和车桥的最低点上切线圆弧的半径。横向通过半径取决于汽车的轮距和最小离地间隙。轮距越小，最小离地间隙越大，那么横向通过半径越小，汽车通过小丘、纵向突脊的能力越强。在汽车的正视图上所作与左右车轮及与两轮之间轮廓线相切的圆之半径，称为横向通过半径，用符号R表示。它表示了汽车通过小丘及凸起路面等横向凸起障碍物的能力，R越小，通过性越好。横向通过性离地间隙小，横向通过半径过大的汽车，在通过拱桥、小丘及凸起的路面时，容易发生车辆中间低部零件与障碍的碰擦。通过性总结对于越野车来说，通过性好越好，翻越大坡就越容易，可以通过一定深度的河流，并且可以崎岖不平的山路上高速行驶。进入城市时，上下马路牙子停车也不必担忧了。而对于轿车来说，由于底盘较低，汽车的传动部件，散热器、三元崔化等装置都安装在汽车的底盘上，特别是三元催化器，大多数内部都是蜂窝陶器形成的催化剂承载体，拖底碰撞后容易破碎，使催化器和排气系统堵塞，直接影响车辆的尾气净化。合理设计通过性参数对汽车的行驶性能起着重要作用。腰线设计汽车腰线是汽车外形的重要型线之一，也是组成汽车外形的不可缺少的特征线。其特征是值得研究的。汽车腰线有很强的表达语义的功能，是构成汽车外形的重要的造型元素，不仅可以很强的刺激用户的视知觉，还是车身结构的重要组成局部。和其他自然界的事物一样，汽车腰线也在一定程度上反映了汽车的姿态，腰线是一个重要的衡量尺度，表征着汽车的形态语义[36]。我们可以把车头比喻成汽车的脸，而腰线那么代表着汽车的身材，拥有漂亮的腰线，无疑可以给汽车的外形加上不少分，因此一款车的侧面造型同样重要。侧面造型越漂亮，腰线越突出，越提神，汽车的外形就越漂亮。早些年的汽车造型讲究圆润，很多汽车其实并没有腰线。比方说老马六、老君威。老款马六〔左〕和老款君威〔右〕近年来，汽车越来越突出对腰线的设计，腰线所处的位置也是各有千秋。有的汽车的腰线在轮眉上方起始，相对的，有的汽车的腰线那么平行拉手或者从拉手上下方经过。同时，他们的造型也是不一样的，有的汽车腰线很浅，不突出，有的腰线像斧凿刀刻般突出，有的腰线整体呈曲线走向，有的腰线像一条刀刃般划过。腰线是至关重要的一条曲面特征线，它的走势突出了一款车整体风格。宝马5系〔左〕和逸动〔中〕科鲁兹〔右〕宝马5系的腰线非常有层次感，而且形成了明暗的比照效果。它的设计对汽车的开展提供了重要的参考方向，并在一定程度上影响了汽车腰线设计的潮流趋势。逸动的腰线设计也是劲朗的风格的。它的腰线比起宝马的腰线来说，只是位置不同，宝马5的腰线是穿过门把手，而它的腰线那么更靠上一点。科鲁兹的腰线和逸动的腰线比拟像。整个车子看起来充满了动感。群众尚酷群众尚酷有着向外扩张的后翼子板和逐渐收紧的腰部。腰线迎合掐腰设计，他的腰线一笔带过，并一直延伸到尾灯的位置，看起来流动性特别强。凯越凯越的腰线不是很突出。不过它的腰线却很长，并且一直延伸，贯穿整个车身。腾翼C50腾翼C50的腰线从后向前逐渐加深，看起来十分有霸气。马自达5马自达5的腰线有一种波涛起伏的感觉，少了一分骨感，多了一种妩媚感。索纳塔索纳塔的车门把手不在一条线上，但是由于有一条倾斜的腰线贯穿始终，使得整个车子看起来十分和谐。悦动悦动的腰线假设隐假设现，少了那根突出的腰线，整个车的动感相对上面的车型，都大大降低了，但柔和度和亲和感增强了。可见不同的腰线设计，带给汽车不同的韵味，腰线的设计在一定程度上影响着车的美观，同时腰线设计也与空气动力学和风阻系数有着重要关系，由于篇幅有限，这里就不加表达了。本章小结本章分析了整车姿态包含的内容，以及影响整车姿态的因素。首先说明了车身离地高度包括的具体内容，它不仅对碰撞平安，还有泊车平安等起着重要作用，而且对通过性也有一定的影响。然后本章重点介绍了汽车的通过性，地面通过性的评价指标，讨论了最小离地间隙、接近角离去角、纵向通过半径、横向通过半径等影响汽车通过性的因素。并通过实例来说明了汽车通过性理论在实践中的应用。此外，本章还对局部腰线的设计进行了探讨，通过实例说明了腰线在整车姿态中的重要性。整车姿态与人机和法规整车姿态对人机的影响在汽车设计时，我们必须充分考虑到人机工程的需要，除了保证乘员的平安和舒适性，还要尽可能的考虑整车尺寸，保证整车性能。设计时，一般采用“5百分位”[15]的人体模型作为样板，通过模拟该模型的人机情况，并由此找出最优的设计方案[16]~[17]。进出方便性分析对于驾驶室地板较高的车辆，乘员进出车内必须借助车梯和扶手，合理选择车梯设计参数〔各级踏板高度、宽度、深度〕和扶手的空间排列非常重要[18]。进出方便性人机标准了前后门槛高度的设计。过高的门槛使得上下车困难，门槛过低，会使汽车开关门受到路况的限制。同时，车辆的类型，一定程度上确定了底盘的高度，底盘的高度在一定程度上又限制了门槛的高度。如对SUV型汽车而言，其底盘相对较高，门槛相应的也比跑车高，跑车那么正好相反[19]。SUV型车〔左〕和跑车〔右〕门槛高度关注残疾人上下车方便性的无障碍设计理念。主要通过一些特殊设计方案〔例如：超低入口地板〕方便进出，并采用一些特殊装置〔例如：轮椅固定装置〕来增强平安性[20]。增加车梯的汽车同时前后门外内开手柄高度也要符合人机的要求，对人体模型进行分析和比拟，并选择满足大多数人要求的前后门外内开手柄高度[21]。车门翻开后备箱人机工程评价对于后备箱，首先要考虑后备箱的体积，以能容纳最大货物量同时占取最小空间为准。其次考虑后备箱对人机的影响[22]。后备箱翻开在人机方面，后备箱外开手柄的高度要根据人体模型满足大多数人的要求，不能过高也不能过低，以最省力最好翻开为原那么。同时翻开后，要考虑后背箱举升高度，95%的男性不能碰头，而且关门时5%的女性能够够得着后备箱手柄。后备箱举升高度和手柄高度是相互制约的，选择适宜的后备箱手柄高度和手柄高度是对设计者的经验和能力的一项重大考验[23]~[25]。整车姿态对法规的影响后视镜的相关术语和定义=1\*GB3①前方视野[26]前风窗开口上沿高度：使驾驶员能够方便地观察车头前方12m远、5m高的交通信号灯。前风窗开口下沿高度：应保证前方地面盲区长度在许可范围内；对于轿车和微型车，前方上下视野会影响驾驶员颈部的舒适性；对于商用车，前方地面盲区需要进行控制，必要时可借助前下视镜来改善，所以需要做出各种条件下的上下视野线，以方便前风窗布置[27]。前挡风玻璃上下开口高度不同的姿态下，前后挡风玻璃的开口是不同的。如REF_Ref324844770\r\h图3.7所示，对于整姿态角较小的车型〔左〕，前风窗开口上下的高度相对较低，对于姿态角较大的车型而言却正好相反，这样做的目的是为了视野更加开阔。姿态角相对较小的车〔左〕和姿态角相对较大的车〔右〕=2\*GB3②内后视野和侧视野[28]汽车要求透过后风窗也要看到一定范围的视野，侧视野反映的是靠近车窗一侧的乘员向侧方上下观察时能看到的最大范围，取决于侧窗的垂直高度及其布置。如下图：整车侧视野=3\*GB3③后视镜[30]驾驶员前方视野是驾驶员借助后视镜间接观察到的范围，一般分为两种：驾驶员借助车外后视镜看到的外后视野；驾驶员借助车内后视镜看到的内后视野。汽车后视镜布置应充分考虑人眼的视觉特性，以尽量靠近驾驶员直前视线为宜。这样，驾驶员不用经常转动眼睛和头部就能获得足够的信息。驾驶员侧后视镜镜中心与靠近视镜一侧眼点连线〔或眼椭圆切线〕与驾驶员直前视线的夹角不大于55°，观察后视镜的视线不应被立柱阻挡。假设通过前风窗观察后视镜，后视镜应布置在通过前风窗刮扫区域看到的范围内，副驾驶员侧后视镜应安装在驾驶员直前视线75°范围内。如下图：后视镜安放=4\*GB3④动态视野分析前风窗玻璃下缘低利于扩大前视野。但下缘过低，汽车高速行驶时，会导致驾驶员恐慌和发晕，这是由于视角速度过大的缘故。汽车动态视野由图可知，假设视点h高度不变，车速v越高，那么视角速度越大，距离x越小，视角速度也越大，其它条件相同时，前风窗玻璃下缘越低，那么距离x越小，视角速度越大。眼睛视野=5\*GB3⑤视野校核中眼点的选取方法眼点的选定要以眼椭圆为根据。眼点的选取原那么是：选取眼椭圆轮廓上，视野性能最差的眼点。眼点的选取计算头部水平转动点〔P点〕，并根据头部水平转动角计算左右眼点位置，根据镜面成像规律计算左右眼点和头部转动点在镜中的成像点，以及从眼发出射向镜面周边点射线的反射线计算镜面周边的反射射线与地面的交点〔交线〕，并计算出视距，计算水平和垂直视角。确定左右眼位置汽车后视镜基于地面线的安装要求汽车驾驶员一侧的外后视镜必须安装在后视镜中心至驾驶员两眼点〔两眼点之间的距离为65mm〕中心连线的铅垂面与纵向基准平面的夹角不大于的范围内。后视镜突出汽车车身外侧的程度不能超出满足关于视野要求所必需的程度。V类后视镜应以如下方式安装在车辆上：当车辆满载时，无论后视镜处于何种调节位置，其部件或支架距地面高度不得小于1.=1\*GB3①内后视镜〔I类〕视野要求必须能在其反射面上绘出一个矩形，该矩形的高度为40mm，底边为，尺寸的计算方法为：〔3.1〕视野要求：驾驶员借助内后视镜，必须能在水平路面上看见一段宽度至少为20m的视野区域，其中心平面为汽车纵向中心面，并且，从驾驶员的眼点后60m处延伸至地平线，如REF_Ref324868228\r\h图3.14所示〔图中A所表达的区域〕[26]。内后视镜视野汽车姿态角减小，可视范围前移，可视范围区域变大，如REF_Ref324868237\r\h图3.15所示〔图中B所表达的区域〕。减小汽车姿态角的内后视镜视野变化但是，受到后挡风玻璃黑边以及动态视觉的影响，这时需要减小后视镜的仰视角或者增大其俯视角来使驾驶员看到的视野范围满足法规要求；相对的增大汽车姿态角，与减小汽车姿态角的原理相同，这时需要增大后视镜的仰视角或者减小其俯视角来使驾驶员看到的视野范围满足法规要求。=2\*GB3②主外后视镜〔Ⅱ、Ⅲ类〕的视野要求[27]必须能在其反射面上绘出一个矩形，该矩形的高度为40mm，底边为，与矩形高平行的线段，其长度为b，，b尺寸分别为：Ⅱ类：〔3.2〕b=200mm〔3.3Ⅲ类：〔3.4〕b=70mm〔3.5〕1〕左外后视镜[28]驾驶员借助外后视镜必须能在水平路面上看见一段宽度至少为2.5m的视野区域，其右侧，以与汽车纵向基准面的平面平行，且切过车辆左边最外侧点的平面为基准，并从驾驶员眼点后10m处延伸至地平线，如REF_Ref324844824\r\h图3.16所示：左外后视镜视野汽车姿态角减小，汽车左侧和右侧视野前移，视野可见范围变大，如REF_Ref324844839\r\h图3.17所示〔图中A、B所表达的区域〕。减小汽车姿态角的左外后视镜视野变化但是，受到后挡风玻璃黑边以及动态视觉的影响，这时需要减小左外后视镜的仰视角或者增大其俯视角来使驾驶员看到的视野范围满足法规要求；相对的增大汽车姿态角，与减小汽车姿态角的原理相同，这时需要增大左外后视镜的仰视角或者减小其俯视角来使驾驶员看到的视野范围满足法规要求。2〕右外后视镜[29]对于M1类和最大质量不超过2000kg的N1类车辆，驾驶员借助右外后视镜必须能在水平路面上的距离如REF_Ref324844850\r\h图3.18所示。右外后视镜视野同理，汽车姿态角减小，汽车左、右侧可见区域前移，视野可见区域变大，但是，受到后挡风玻璃黑边以及动态视觉的影响，这时需要减小右外后视镜的仰视角或者增大其俯视角来使驾驶员看到的视野范围满足法规要求；相对的增大汽车姿态角，与减小汽车姿态角的原理相同，这时需要增大右外后视镜的仰视角或者减小其俯视角来使驾驶员看到的视野范围满足法规要求。=3\*GB3③广角外后视镜〔Ⅳ类〕[30]驾驶员借助外后视镜必须能在水平路面上看见一段宽度至少为12.5m的区域，其左侧，与汽车纵向基准面的平面平行，且该平面与车辆右边最外侧点相切，且从驾驶员的眼点后15m延伸至25m处。此外，驾驶员借助外后视镜还必须能看见宽度为2.5m，并从驾驶员的眼点垂直平面后3m处与上述区域相接的视野区域，如REF_Ref324844861\r\h图3.19所示。广角外后视镜视野同理，汽车姿态角减小，汽车可视区域前移，视野可见区域变大。但是，受到后挡风玻璃黑边以及动态视觉的影响，这时需要减小广角外后视镜的仰视角或者增大其俯视角来使驾驶员看到的视野范围满足法规要求；相对的增大汽车姿态角，与减小汽车姿态角的原理相同，这时需要增大广角外后视镜的仰视角或者减小其俯视角来使驾驶员看到的视野范围满足法规要求。=4\*GB3④补盲外后视镜〔V类〕驾驶员借助外后视镜必须能看到沿车辆一侧的水平路段，其界限由下述垂直平面来确定。作一平行于汽车纵向基准面的平面，且与超出驾驶室右边最外侧0.2m处的点相切。横向，在所测得的平面横向向外1m处作一与之平行的平面。向后，在与驾驶员眼点相切的横向垂直平面前方1.25m处作一与之平行的平面。向前，在与驾驶员眼点相切横向垂直平面向前1m处作一与之平行的平面。如果切过汽车保险杠前缘的横向垂直平面与切过驾驶员眼点的横向垂直平面的间距小于1m，那么视野应由该平面来限定。补盲外后视镜视野改变姿态角后视野变化的原理和上述几个后视镜相同，这里不再累述。本章小结本章介绍了整车姿态对人机及法规对的影响，首先人机方面，阐述了汽车前后门槛、后备箱货物举升高度，后备箱手柄高度，前后门内外翻开手柄高度等基于人机的设计要求，然后法规方面，介绍了整车视野的相关要求，讨论了改变姿态角对整车视野的影响，并论述了整车姿态研究在实践中重要性。整车姿态确实定整车姿态设计过程就是地面线确实定过程，首先需要进行轴荷的设计，计算出空载、设计状态和满载三种状态下的轴荷，根据轴荷确定单胎承受的载荷，并根据单胎承受的载荷进行轮胎的选型。其次，根据轮胎承受的载荷情况计算出轮胎的压缩量以及静力半径。再次，进行悬架弹簧参数的设计，根据悬架弹簧的位移与汽车姿态角的关系以及轴距确定出前后轮心的位置。最后根据三种状态下轮胎的静力半径以及前后轮心的位置确定出相应的地面线，得出最终的姿态角。轴荷的设计和计算整车姿态相关参数定义=1\*GB3①整车姿态定义的姿态，如REF_Ref324868362\r\h整车姿态定义的状态人数行李油箱冷却液洗涤液制动液润滑剂随车附件备胎整备质量〔CW〕无无≥90%正常正常正常正常有出厂配置设计载荷状态〔DW〕68kg×2〔2-3座〕68kg×3〔4-5座〕68kg×4〔6-7座〕68kg×5〔8-9座〕7kg×加载乘员数≥90%正常正常正常正常有出厂配置满载状态〔GW〕68kg×额定乘员数7kg×加载乘员数≥90%正常正常正常正常有出厂配置=2\*GB3②乘客的质心位置1〕不可调座椅：垂直通过位于相应R点前50mm的点；2〕可调座椅：垂直通过位于相应座椅R点前100mm或最靠近锁紧位置的点。=3\*GB3③行李的质心位置：标准行李的质量中心设在垂直通过位于车辆纵向中心平面上的行李舱的最大有效长度在水平面上投影的中点处，见下列图：行李的质心位置=4\*GB3④整车主要外部尺寸本车的参考车型为CM9，根据长安金牛星相对参考车增加的长、宽、高的长度以及底盘各件密度可以算出底盘增加的质量及质心位置；通过CATIA绘图软件，对零件进行称重，可得出质心坐标〔距前轴距离为1〕和整车增加的质量；因此，长安金牛星的整备质量=CM9的整备质量+底盘增加的质量+车身增加的质量+发动机增加的质量+电器增加的质量+内外饰增加的质量。通过计算可得，长安金牛星的整备质量=1140kg。长安金牛星是座位数为8座的标准型车型，由REF_Ref324868362\r\h可知，设计载荷状态的质量应在整备质量的根底上增加5位乘客和行李。因此，长安金牛星设计载荷状态质量=1140kg+5(68kg+7kg)，通过计算可得，设计载荷状态质量=1515kg。由REF_Ref324868362\r\h可知，满载状态的质量应在整备质量的根底上增加8位乘客和行李。为了使计算更可靠，在此根底上再附加100kg质量。因此，满载状态质量M=1140kg+8(68kg+7kg)+100kg，通过计算可得，满载状态质量M=1840kg。得出计算结果如表4.2所示。整车主要外部尺寸M302-G13〔长安金牛星〕CM9〔S460〕长*宽*高4110*1690*19303995*1645*1910轮距1425.001425.00整备质量1140.001100.00总质量1840.001800.00轴距2605.002605.00前悬655.00570.00后悬850.00820.00整备状态质心右偏-5.00高760.00715.00距前轴距离1371.051348.00满载质心质心右偏高770.00距前轴距离1571.49整备前/后轴荷540.00600.0047.37%52.63%530.00570.0048.18%51.82%满载前/后轴荷730.001110.0039.67%60.33%720.001080.0040.00%60.00%轮距/轴距0.550.55质心/轴距0.52630.5175后悬/轴距0.330.31前悬/轴距0.250.22轴荷的设计要求遵循力矩平衡的原理：力矩平衡原理=1\*GB3①满载状态下轴荷计算[31]由前面计算可知，满载状态下的质量G=M=1840.00kg，满载质心距前轴距离L1=1，轴距L=L1+L2=2。故，=GL1=F2(L1+L2)〔4.1〕=GL2=F1(L1+L2)〔4.2〕式中，F1——前轴轴荷，F2——后轴轴荷，L1——质心距前轴距离，L——轴距，——F1的力矩，——F2的力矩。那么：G=F1+F2=1840kg〔4.3〕GL2=F1L〔4.4〕GL1=F2L〔4.5〕质心距前轴距离：L1=F2L/G=〔4.6〕因此，可计算出前后轴载荷分别为：F1==kg=730.00kg〔F2==kg=1110.00=2\*GB3②空载状态下轴荷计算[41]由前面计算可知，满载状态下的质量==，满载质心距前轴距离L1=，轴距L=L1+L2=。故，=L1=F2(L1+L2)〔4.9〕=L2=F1(L1+L2)〔4.10〕式中，F1——前轴轴荷，F2——后轴轴荷，L1——质心距前轴距离，L——轴距，——F1的力矩，——F2的力矩。那么：=F1+F2=1140kg〔4.11〕L2=F1L〔4.12〕L1=F2L〔4.13〕质心距前轴距离：L1=F2L/=〔4.14〕因此，可计算出前后轴载荷分别为：F1==kg〔4.15〕F2==kg=〔4.16〕=3\*GB3③半载状态下轴荷计算由前面计算可知，满载状态下的质量==，满载质心距前轴距离L1=，轴距L=L1+L2=。故，=L1=F2(L1+L2)〔4.17〕=L2=F1(L1+L2)〔4.18〕式中，F1——前轴轴荷，F2——后轴轴荷，L1——质心距前轴距离，L——轴距，——F1的力矩，——F2的力矩。那么：=F1+F2=1140kg〔4.19〕L2=F1L〔4.20〕L1=F2L〔4.21〕质心距前轴距离：L1=F2L/=〔4.22〕因此，可计算出前后轴载荷分别为：F1==kg=〔4.23〕F2==kg〔4.24〕在参考车根底上加长轴距、前后悬后质量分布、质心位置本车为长安金牛星，参考车型为CM9〔S460〕。在参考车型的根底上进行了加长、加宽和加高。通过分析，基于设计平台，本钱以及周期性考虑，长安金牛星继续采用参考车型的底盘，因此，轴距和轮距参数保持不变。=1\*GB3①加长轴距、前后悬后所增加的质量P[31]按前、中、后段分别增加P1、P2、P3，P=P1+P2+P3估算那么，力矩：〔4.25〕力矩和：T=SUM(T1：T4)〔4.26〕总载荷：M=m+P〔4.27〕质心距前轴距离：L1’=T/M〔4.28〕后轴载荷：F2’=ML1’/L’〔4.29〕前轴载荷：F1’=M(L-L1’)/L’〔4.30〕式中，L1——原质心位置，m——原整备质量，L’——加长轴距后的后轴轴心X座标，X1——前段P1的X座标，X2——中段P2的X座标，X3——后段P3的X座标。=2\*GB3②换装影响质量分配的零部件〔如发动机〕后质量分布、质心位置：受力示意图力矩：〔4.31〕力矩和：T=T1-T2+T3〔4.32〕总载荷：M=m-m+m2〔4.33〕质心X座标：L1’=T/M〔4.34〕前轴荷：F12=M-F22〔4.35〕后轴荷：F22=T/L=(mL1-mX1+m2X2)/L〔4.36〕式中，L1——原质心位置，m——原整备质量，X1——原发动机质心位置，X2——换装发动机的质心位置，m——原发动机的质量，m2——换装发动机的质量。轮胎的选型以及压缩量的计算轮胎的选择轮胎是汽车行驶系统中重要组成元件之一，与轮辋一起支撑车辆重量、传递牵引力、转向力和制动力，与悬架一起吸收和缓和因道路不平而产生的冲击和振动，同时轮胎还具有抵抗侧滑的能力，确保车辆能够保持直线行驶。=1\*GB3①选择轮胎结构类型[32]随着现代轿车的运行条件逐步改善、行驶速度日益提高，轿车轮胎已向子午化、扁平化方向开展；无内胎轮胎高速平安性好，低断面轮胎高速稳定性好，轿车通常选用低断面的子午线轮胎。本车为长安金牛星，属于微客〔LT〕，参照以往经验选择子午线轮胎〔R〕。=2\*GB3②选择轮胎轮辋直径轮胎直径大小影响车辆的通过性，轮胎直径越大，车辆的越障能力越好；大尺寸轮胎还为制动器提供更大布置空间。相反，随着轮胎直径的增大，汽车的质心高度上升，整车质量增加，汽车的平稳性和舒适性能下降，燃油量也会相应增加。不同的车辆应根据不同的需要选择不同的轮胎直径，保证车辆的越障能力和一定的舒适性能。参考参考车的轮胎选型以及以往经验，本车型选择的轮胎轮辋直径为13英寸。=3\*GB3③轮胎宽度选择轮胎宽度决定轮胎与地面的接触面积，影响轮胎与地面的附着能力，最终影响车辆的正常通过性和有效制动性。一般来说，宽轮胎的刚度较大。参照参考车，并根据实际情况，本车型的轮胎宽度选择165型轮胎。=4\*GB3④选择轮胎的高宽比轮胎的断面高宽比H/B是轮胎的一项根本参数。H/B值越小〔即扁平率越小〕，轮胎的侧偏角、滚动噪声和磨损越小，高速稳定性越好；当轮胎的外径一定时，降低H/B值可增大轮辋直径，从而改善制动器的布置条件。结合本车型，高宽比变小，载重能力会随之下降；过大的高宽比，又会使轮胎增重，无形之下增加的燃油量以及材料的浪费。根据以往经验并结合参考车轮胎选型，选择的高宽比：H/B=70%。=5\*GB3⑤轮胎的负荷指数选择选择轮胎时必须保证轮胎的负荷能力。负荷超载不但会使轮胎造成非正常磨损，而且有时还会引起轮胎刚度不够和附着性能降低，严重影响车辆行驶稳定性和平安性。为防止超载，轮胎的最大负荷能力应适当大于单胎的最大负荷值。单个〔〕。根据长安公司内部相关规定，本车型的负荷指数的取值为0.9。=6\*GB3⑥轮胎的负荷能力选择轮胎时，应该以汽车处在满载状态下，计算后胎单胎的负荷能力。由上面计算可知，长安金牛星满载状态下的质量M=1840kg。由前面计算可知，满载时后轴载荷F2=1。因此后胎单胎载荷:Q2==〔4.37〕注：是负荷指数，根据国家标准推荐值或者经验取值，这里根据经验取。由后胎单胎载荷Q2为，查得对应的载荷指数为92。=7\*GB3⑦确定速度等级速度超载会使得轮胎过度发热、胎内气压升高、轮胎过度磨损，同时加速橡胶的老化、胎体帘线脱层以及强度降低，当内压超过帘线强度极限时，即发生帘线断裂甚至爆胎。随着道路条件的改善和高速公路的开展，汽车车速逐步提高，轮胎速度级别的选择一定要满足整车的最高行驶速度要求。本车的最高时速为135km/h，速度等级为M~N。选择N级时速对应的车胎。=8\*GB3⑧确定轮胎冲气压力轮胎的充气压力影响轮胎负荷能力。轮胎的负荷能力随充气压力增大而增大，但不能无限制地增加压力，否那么帘线受力过大，胎体平安系数下降。选择轮胎气压既要保证有较高的负荷能力，又要考虑良好的使用性能和较长的使用寿命，通常要规定空载气压和满载气压。根据承载情况，本车型空载时前后轮充气压力均选择250kPa。满载时前轮250kPa，后轮350kPa。=9\*GB3⑨选择轮辋宽度根据轮胎规格选用适宜的轮辋宽度。轮辋越宽，车辆行驶越平稳，越有利于提高汽车的临界速度。如果轮辋与轮胎不匹配会造成胎圈部位不正常磨损和胎圈爆裂。本车型的轮辋选择为4B。根据GBT2978-2008《轿车轮胎规格、尺寸、气压与负荷》中有关规定查得，轮胎的型号为：165/70R13轮胎选定后必须进行传动匹配计算，主要包括经济性和动力性指标，同时，这也是用户最关心的两个问题。通过计算，该种类型的轮胎达标，可以确定为最终选择的轮胎。因此，本车型前后轮胎的型号均选择165/70R13型轮胎。轮胎压缩量的计算根据轮胎的选型165/70R13，可知，查表可知其轮辋直径为13英寸，轮胎的宽度B=167mm，高宽比H/B=70%[43]。因此，轮胎的高为：H=167mm70%=〔4.38〕查表得轮胎新胎外径为598mm，由于供给商实际尺寸与理论尺寸有差异，以实际为准，故取供给商提供的尺寸，即新胎外径D=596mm〔4.39〕=1\*GB3①满载轮胎的压缩量计算1〕前胎压缩量的计算由前面计算可知，满载时前轴载荷F1=。因此单胎载荷：Q1==〔4.40〕根据经验公式，计算轮胎变形量：=〔4.41〕K=15(B/10)+0.42=0.67〔4.42〕前轮胎变形量计算得：=〔4.43〕故前轮胎负荷下静半径为：h1=D/2-=〔4.44〕注：定值C1=1.5为轮胎设计参数，Q1为前胎单胎载荷，B为轮胎宽度，D为新胎外径，P为充气压力，K为参数。2〕后胎压缩量的计算[41]由前面计算可知，后胎单胎的载荷为Q2=。=〔4.45〕K=15(B/10)+0.42=0.67〔4.46〕后轮胎变形量计算得：=〔4.47〕故后轮胎负荷下静半径为：h2=D/2-=〔4.48〕注：定值C1=1.5为轮胎设计参数，Q2为后胎单胎载荷，B为轮胎宽度，D为新胎外径，P为充气压力，K为参数。=2\*GB3②空载轮胎的压缩量计算[41]由前面计算可知，空载状态下前后载荷分别为：F1=，F2=。计算方法和满载计算轮胎压缩量的方法相同，最后算得空载状态下前后轮胎的压缩量分别为：=〔4.49〕=〔4.50〕故前后轮胎负荷下静半径分别为：h1=D/2-=〔4.51〕h2=D/2-=〔4.52〕=3\*GB3③半载轮胎的压缩量计算[41]由前面计算可知，半载状态下前后载荷分别为：F1=，F2=。计算方法和满载计算轮胎压缩量的方法相同，最后算得半载状态下前后轮胎的压缩量分别为：=〔4.53〕=〔4.54〕故前后轮胎负荷下静半径分别为：h1=D/2-=〔4.55〕h2=D/2-=〔4.56〕悬架弹簧参数的设计原理空载状态下轮心的坐标推导通过CATIA建模，以坐标原点x〔0，0〕点作为空载状态下前轮轮胎的轮心坐标[42]。如REF_Ref324877787\r\h图4.4所示：空载轮心确实定轴距L=，通常情况空载状态下初定姿态角为1，通过专家评审以及油泥模型验证，最终确定适宜的姿态角。这里空载姿态角取1，通过几何关系可以算出空载状态下后轮轮心的位置为y〔2604.60，45.46〕。满载状态下悬架弹簧行程计算及轮心的坐标推导满载情况下，轮心坐标根据前后悬架的位移来确定。首先由底盘设计相关部门给出前后悬架允许的位移△x、△y，由于轴距是为L=，在给定的悬架位移的根底上，整车性能所给出满载状态下姿态角允许的范围。并由双方协商，调节前后悬架的行程，最终到达满足条件的姿态角和悬架位移[42]。如REF_Ref324877813\r\h图4.5所示：满载轮心确实定其中α为满载状态下允许的姿态角。△x、△y为前后悬架允许的位移。地面线的绘制地面线绘制[39]见下列图：地面线绘制最后根据绘制的地面线，得出相应的姿态角。本章小结本章讲述了确定地面线的方法和原理。介绍了力矩平衡原理，轮胎静力半径公式。并通过轮心确定原理，得出了相应的轮心，同时论述了悬架弹簧参数设计原理并给出了地面线绘制方法，最终求得满足要求的姿态角。结论与展望结论本文通过对汽车姿态问题进行分析和研究，确定了整车姿态的研究方法，论文所作的工作主要有以下几点：1〕概括了基于地面线的整车姿态所包含的内容，并分析了它们在整车设计中的重要作用。介绍了车身设计对通过性的影响，对通过性的各种因数进行了分析和总结，并提出了相应的意见和建议。阐述了腰线设计对整车外观和性能的影响，并论述了对腰线设计的观点和看法；2〕讨论了基于人机和法规的整车姿态设计。总结了有关整车姿态对人机影响的主要方面，并介绍了相关设计原理和设计要求。概括了整车姿态对法规影响的主要方面，重点介绍了整车视野和姿态角的相互关系；3〕结合上述分析，基于实车进行了地面线计算，其中包括轴荷计算，轮胎选型，轮心确定，悬架弹簧设计原理以及地面线画法等。展望由于受实验条件的制约以及个人能力所限，本文在以下几个方面还有待继续研究：1〕整车姿态包括的内容介绍得并不全面，局部内容过于浅显，有的理论甚至不完善，可能存在疏漏；2〕姿态对人机和法规方面的影响涉及内容讨论得不够深入，整车姿态对人机的影响介绍得并不全面，对于悬架弹簧参数设计并没有确定的算法。致谢论文完成之际，谨在此向我的导师廖建老师和潘罗老师表示最由衷的感谢。本课题是我接触汽车地面线研究的一个开始，今后还有更多的工作需要继续努力，但这却让我进入了一个全新的领域。课题从选题、方案确定、论文撰写都得到导师的廖建老师和潘罗老师高屋建瓴的学术智慧和心血。在课题的研究期间，导师对我悉心指导，严格要求，论文的每一