汽車設(shè)計(jì) 第一章 汽車總體設(shè)計(jì)

第1章汽車總體設(shè)計(jì)1哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*本章重點(diǎn)汽車類型的選擇主要尺寸參數(shù)及性能參數(shù)的確定汽車總布置設(shè)計(jì)2哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.1概述1.1.1

汽車工業(yè)的發(fā)展

汽車工業(yè)的發(fā)展代表了近代工業(yè)的發(fā)展歷程，汽車最明顯的進(jìn)步在于技術(shù)創(chuàng)新，制造的進(jìn)步和汽車造型的變化

1、車身結(jié)構(gòu)的發(fā)展2、發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展3、汽車材料的發(fā)展

1.1.2

汽車設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

汽車的使用條件復(fù)雜、產(chǎn)量大、變形頻繁、涉及的范圍廣泛，與能源、交通、環(huán)境、安全等多方面相關(guān)。因此汽車設(shè)計(jì)要考慮的因素眾多。

3哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.1概述1.1.2

汽車設(shè)計(jì)的特點(diǎn)1、工作環(huán)境的多樣性全球各地的氣候條件、海拔高度、路面環(huán)境、地形特征等有較大差異，為此應(yīng)在在汽車的結(jié)構(gòu)、材料和設(shè)計(jì)方面做出合理的選擇。2、堅(jiān)持“三化”原則產(chǎn)品系列化、零部件通用化和零件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。3、國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4、經(jīng)濟(jì)性5、良好的人機(jī)工程特性、優(yōu)美的外部造型和協(xié)調(diào)的色彩

4哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.1概述1.1.3

汽車的開發(fā)過程圖1.1汽車新產(chǎn)品開發(fā)流程5哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.1概述

1.1.3

汽車的開發(fā)過程

汽車產(chǎn)品的開發(fā)概括來說可分為四個(gè)階段：決策階段、設(shè)計(jì)階段、試制試驗(yàn)階段和生產(chǎn)階段。1、決策階段

(1)進(jìn)行積極的市場調(diào)研和技術(shù)調(diào)研，提出準(zhǔn)確的市場預(yù)測和技術(shù)可行性報(bào)告。(2)進(jìn)行可行性分析。(3)對(duì)可行性報(bào)告進(jìn)行評(píng)審。(4)可行性報(bào)告通過決策并批準(zhǔn)立項(xiàng)，則列入企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)計(jì)劃。(5)編寫產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)書或開發(fā)建議書。

6哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.1概述1.1.3

汽車的開發(fā)過程2.設(shè)計(jì)階段(1)制定設(shè)計(jì)原則(2)選型和制定設(shè)計(jì)任務(wù)

A、汽車總布置設(shè)計(jì)B、繪制效果圖C、制作縮小比例模型D、召開選型討論會(huì)E、編寫產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)書(3)技術(shù)設(shè)計(jì)(4)工作圖設(shè)計(jì)圖1.2構(gòu)思草圖圖1.3彩色效果圖7哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.1概述1.1.3

汽車的開發(fā)過程3.試制試驗(yàn)階段試制試驗(yàn)階段包括樣機(jī)試制、樣機(jī)試驗(yàn)和小批試制4.生產(chǎn)階段生產(chǎn)階段包括定型投產(chǎn)階段和持續(xù)改進(jìn)階段。8哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇

不同形式的汽車，主要體現(xiàn)在軸數(shù)、驅(qū)動(dòng)形式以及布置形式上有區(qū)別，汽車形式對(duì)整車的使用性能、外形尺寸、整車質(zhì)量、軸荷分配和制造成本等方面的影響很大。1、軸數(shù)汽車軸數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)車輛的用途、總質(zhì)量、使用條件、公路車輛法規(guī)和輪胎負(fù)載能力等方面因素綜合考慮。汽車及掛車單軸最大允許軸荷限值見表1-1。汽車及掛車并裝軸軸荷的最大限值見表1-2。9哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇表1-1汽車及掛車單軸的最大允許軸荷10哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇表1-2汽車及掛車并裝軸的最大允許軸荷限值11哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇2.驅(qū)動(dòng)形式汽車的驅(qū)動(dòng)形式有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等，其中前一位數(shù)字表示車輪總數(shù)，后一位數(shù)字表示驅(qū)動(dòng)輪數(shù)，汽車的驅(qū)動(dòng)形式常由汽車的使用條件、通過性和平順性等條件決定。增加驅(qū)動(dòng)輪數(shù)能提高汽車的通過能力，驅(qū)動(dòng)輪數(shù)越多，汽車的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，整備質(zhì)量和成本也隨之增加，同時(shí)也使汽車的總體布置工作變得困難12哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇3.布置形式汽車的布置形式是指發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋和車身(或駕駛室)的相互關(guān)系和布置特點(diǎn)。汽車的使用性能除取決于整車和各總成的有關(guān)參數(shù)外，其布置形式對(duì)使用性能也有重要影響。

(1)乘用車的布置形式

A、發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)(FF)發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的布置形式在發(fā)動(dòng)機(jī)排量在2.5L以下的乘用車上應(yīng)用比較廣泛，且技術(shù)已經(jīng)非常成熟。13哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇主要優(yōu)點(diǎn)：布置緊湊，發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱及主減速器等部件連成一體，省掉傳動(dòng)軸，同時(shí)降低了車內(nèi)地板高度，增加了內(nèi)部空間，坐椅布置方便，便于降低整車成本。主要缺點(diǎn)：前輪附著力減小，驅(qū)動(dòng)輪易打滑；制動(dòng)時(shí)質(zhì)心前移，后輪易發(fā)生制動(dòng)抱死引起側(cè)滑。常見的幾種前置前驅(qū)乘用車的布置方案：14哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇B、發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)(FR)

一般是將發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱裝配成一體，位于汽車前部，通過萬向傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳至后橋的主減速器，實(shí)現(xiàn)后輪驅(qū)動(dòng)。主要優(yōu)點(diǎn)：汽車的軸荷分配均勻；增加了輪胎的使用壽命；發(fā)動(dòng)機(jī)艙布置寬敞，爬坡能力較強(qiáng)。主要缺點(diǎn)：軸距一般較大，汽車的總長和自身質(zhì)量都大，制造成本高；影響了地板的平整度和高度，坐椅布置也受到一定的影響。15哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇C、發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)(RR)發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)一般是將發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱及主減速器等裝配成一體，無傳動(dòng)軸，發(fā)動(dòng)機(jī)通常位于后橋之后，因此后懸相對(duì)較大。主要優(yōu)點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)形式的主要優(yōu)點(diǎn)是減小了整車長度、降低了質(zhì)心、使地板平整。主要缺點(diǎn)：后軸軸荷過大，汽車的轉(zhuǎn)向和操縱性能不佳；前輪附著力過小、高速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻不良、變速操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜。16哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇D、四輪驅(qū)動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)乘用車在對(duì)地面的適應(yīng)性、通過性和安全性等方面都有較好的表現(xiàn)。但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。(2)客車的布置形式A、發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)17哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇主要優(yōu)點(diǎn)：操縱方便，由于發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱等位于車身前部，不需要長距離的操縱機(jī)構(gòu)；乘客區(qū)較為寬敞，車身后半部分可以很平整，地板可以降低，方便乘客上下車輛；乘客區(qū)噪聲較低。主要缺點(diǎn)：由于發(fā)動(dòng)機(jī)前置，離合器、變速箱和主減速機(jī)構(gòu)等全部集中車身前部，轉(zhuǎn)向等機(jī)構(gòu)聚集在一起，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置困難；前轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的產(chǎn)量較低，價(jià)格居高不下。18哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇B、發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)

主要優(yōu)點(diǎn)：與貨車通用部件多，便于由貨車改裝生產(chǎn)；便于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻；動(dòng)力和操縱機(jī)構(gòu)相對(duì)簡單。主要缺點(diǎn)：身前部空間利用率較低，車內(nèi)的噪聲較大，隔熱隔振比較困難；軸荷分配不理想，易引起轉(zhuǎn)向沉重；傳動(dòng)軸過長，傳動(dòng)效率低，易引發(fā)共振；地板較高，一般需要二級(jí)踏步甚者三級(jí)踏步，乘客上下車不方便；空調(diào)部件布置困難。19哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇C、發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)主要優(yōu)點(diǎn)：車廂的噪聲和振動(dòng)較小，乘坐舒適性提高；軸荷分配合理；發(fā)動(dòng)機(jī)維修方便；有較大行李艙空間；地板降低，方便乘客上下客車；車身前部空間充足，可以布置較為寬敞的乘客門。主要缺點(diǎn)：整車的變速操縱和動(dòng)力操縱距離較長，布置較復(fù)雜；行駛中，駕駛員對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的故障不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)；不利于發(fā)動(dòng)機(jī)散熱。20哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇D、發(fā)動(dòng)機(jī)中置后輪驅(qū)動(dòng)

主要優(yōu)點(diǎn)：車廂的空間利用率較高，座位布置和外形受發(fā)動(dòng)機(jī)的限制較??；車內(nèi)噪聲較小，傳動(dòng)軸較短。主要缺點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸受到限制，需要特殊設(shè)計(jì)；發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻、保溫、防塵和隔熱性較差；發(fā)動(dòng)機(jī)維修的接近性和方便性較差；發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性要求比較高。21哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇

(3)貨車的布置形式

(a)發(fā)動(dòng)機(jī)位于前軸之上，駕駛室之前(b)發(fā)動(dòng)機(jī)位于前軸之上，部分深入駕駛室(c)發(fā)動(dòng)機(jī)位于前軸之上，駕駛室的正下方(d)發(fā)動(dòng)機(jī)位于前軸之后，駕駛室的后下方22哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇A、發(fā)動(dòng)機(jī)位于前軸之上、駕駛室之前

主要優(yōu)點(diǎn)：安全系數(shù)高；發(fā)動(dòng)機(jī)維修的接近性好；振動(dòng)、噪聲和熱量對(duì)駕駛室的影響較??；發(fā)動(dòng)機(jī)散熱性能好；駕駛室的地板高度較低，上下車相對(duì)比較方便，駕駛室布置容易；汽車的操縱機(jī)構(gòu)簡單，易于布置；軸荷分配比較合理。主要缺點(diǎn)：車身前部較長；轉(zhuǎn)彎半徑較大；由于車頭部分體積較大，貨箱相對(duì)整車的面積利用率較低；由于車頭突出，前部視野較差。23哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇B、發(fā)動(dòng)機(jī)位于前軸之上、部分深入駕駛室

主要優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)于長頭車，其視野有顯著提高；貨箱的面積利用率提高；改善了長頭車的機(jī)動(dòng)性能和外形尺寸過大的問題。主要缺點(diǎn)：由于駕駛室前移，發(fā)動(dòng)機(jī)占用了部分駕駛空間，故須抬高駕駛室地板，影響駕乘人員出入的方便性；發(fā)動(dòng)機(jī)維修的接近性和維修方便性變差，發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)、噪聲和熱量較容易傳入駕駛室；駕駛室布置較困難。

24哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇C、發(fā)動(dòng)機(jī)位于前軸之上、駕駛室的正下方

主要優(yōu)點(diǎn)：可以獲得最短的軸距和車長；由于減少了車身的尺寸，可以降低整車整備質(zhì)量；機(jī)動(dòng)性和視野良好；前面駕駛區(qū)縮短，可以大大提高后貨箱面積的利用率。主要缺點(diǎn)：駕駛室容易受到發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)、噪聲、熱量等影響；發(fā)動(dòng)機(jī)占用部分駕駛室空間，發(fā)動(dòng)機(jī)罩突出于駕駛室內(nèi)正副駕駛座之間，中間不易布設(shè)座位；大多數(shù)采用翻轉(zhuǎn)式駕駛室，操縱機(jī)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜；駕駛室地板高，一般采用多級(jí)踏步，上下車不便。25哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.2汽車結(jié)構(gòu)形式的選擇D、發(fā)動(dòng)機(jī)位于前軸之后、駕駛室的后下方

主要優(yōu)點(diǎn)：改善了駕駛區(qū)的局促性，清除了發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)坐椅布置的影響，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)位置相對(duì)下移后，駕駛室比較寬敞，可以增加坐椅，駕乘人員上下車也較方便。主要缺點(diǎn)：為了檢修方便，大多數(shù)采用翻轉(zhuǎn)式駕駛室，部分采用在座位下開設(shè)檢修口布置，前者操縱機(jī)構(gòu)布置繁瑣，后者密封性能不佳，且檢修不方便。

26哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.3汽車主要參數(shù)的選擇1.3.1汽車主要尺寸參數(shù)的確定

1.外廓尺寸汽車的長、寬、高稱為汽車的外廓尺寸。在公路和市內(nèi)行駛的汽車最大外廓尺寸受到有關(guān)法規(guī)限制，不能隨意確定。參考GB1589—2005《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》。乘用車的總長是軸距、前懸和后懸之和。與軸距有如下關(guān)系：(1-1)式中，c為比例系數(shù)，，對(duì)前置前驅(qū)汽車，c值為0.62-0.66，對(duì)后置后驅(qū)汽車，c值為0.52-0.56。27哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.3汽車主要參數(shù)的選擇1.3.1汽車主要尺寸參數(shù)的確定

乘用車的寬度尺寸由乘員空間和車門等裝置來決定，同時(shí)必須保證發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和車輪等的布置。乘用車總寬度與車輛總長之間有如下關(guān)系：

(1-2)乘用車總高度主要由軸間底部離地高度、地板及下部零件高、室內(nèi)高和車頂造型高度等決定。軸間底部離地高度應(yīng)大于最小離地間隙。由座位高、乘員上身長和頭部及頭上空間構(gòu)成的室內(nèi)高一般應(yīng)為1120-1380mm，車頂造型高度一般為20-40mm。28哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.3汽車主要參數(shù)的選擇1.3.1汽車主要尺寸參數(shù)的確定

2.軸距軸距(汽車前輪中心點(diǎn)到后輪中心的距離)對(duì)整備質(zhì)量、汽車總長、最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長度、縱向通過半徑、軸荷分配等都有影響。軸距選擇必須在合適的范圍，軸距過短會(huì)使車廂長度不足或后懸過長；上坡或制動(dòng)時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過大，汽車制動(dòng)性能和操縱穩(wěn)定性變差；車身縱向振動(dòng)角過大，汽車的平順性變差；萬向傳動(dòng)軸夾角也會(huì)增大。3.前輪距和后輪距

增大前輪距，可以使室內(nèi)寬度增加，有利于增加側(cè)傾角，但汽車總寬度和總質(zhì)量會(huì)有所增加，同時(shí)會(huì)影響到最小轉(zhuǎn)彎直徑的變化。29哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.3汽車主要參數(shù)的選擇1.3.1汽車主要尺寸參數(shù)的確定4.前懸和后懸汽車的接近角和離去角與前、后懸的長度直接相關(guān)，并直接影響汽車的通過性能。對(duì)于長頭車，前懸主要受到前保險(xiǎn)杠、散熱器、風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)等部件的影響。5.貨車車頭長度貨車車頭長度指從汽車的前保險(xiǎn)杠到駕駛室后圍的距離。6.貨車車廂尺寸要求貨車車廂的尺寸在運(yùn)送散裝煤和袋裝糧食時(shí)能裝足額定噸數(shù)。

30哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.3汽車主要參數(shù)的選擇1.3.2汽車質(zhì)量參數(shù)的確定1.整車整備質(zhì)量整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備(包括備胎，隨車工具等)，加滿燃料、冷卻水等，但沒有裝載貨物和人時(shí)的整車質(zhì)量。2.汽車的載客量和裝載質(zhì)量(1)、汽車的載客量

乘用車的載客量以座位數(shù)表示。(2)、汽車的裝載質(zhì)量指在硬質(zhì)良好路面上行駛時(shí)所允許的額定裝載質(zhì)量。不同路面，裝載質(zhì)量會(huì)有所浮動(dòng)。(3)、質(zhì)量系數(shù)指汽車裝載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值。31哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程系*1.3汽車主要參數(shù)的選擇1.3.2汽車質(zhì)量參數(shù)的確定(4)、汽車的總質(zhì)量

汽車在裝備齊全并按規(guī)定載滿乘客或貨物時(shí)的汽車質(zhì)量。(5)、軸荷分配汽車在水平、靜止?fàn)顟B(tài)下，各車軸對(duì)支撐平