汽車底盤的布置畢業(yè)設計設計

畢業(yè)設計說明書(論文)設計(論文)題目：汽車底盤的布置設計專業(yè):________機械設計與制造班級:學號:姓名:指導教師:摘要本文從汽車底盤設計的角度出發(fā)，深入討論汽車的功能結構及其相關內容。文中首先對此次設計的背景目標的一些基本情況進行簡單介紹。其次列舉大部分貨車之間的關系，優(yōu)點缺點。論述各類零件對汽車生產運行過程中的重要性，對汽車底盤的設計就是對汽車的優(yōu)化。汽車底盤的設計從四個方面入手，這四個方面是組成汽車的重要部分，然后再分門別類闡述設計過程中的所運用的理論知識，工具和技術。提出問題并給與有效的解決方法，制定策略。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，越來越多的汽車品牌進入國內市場，從最普通的小轎車到高性能的跑車，汽車已經不再僅僅是一種交通工具，它已經成為當代物質文明與進步的象征。在人們追求個性亮麗的外觀的同時，也應注意到汽車的質量問題，尤其是汽車的死角底盤。我們現在正是自主汽車工業(yè)的起步階段，有些問題是可以慢慢研究開發(fā)的，“胖子”也是一口一口吃出來的，因為以前我們不懂的自主研發(fā)出質量高的汽車，所以我們只能靠低價格來吸引消費者，但吉利總裁李書福曾說過這樣一句話:“光以價格競爭不是中國的未來，我們要提升技術、提高質量，成為技術領先、服務良好的企業(yè)，這種轉變只有通過創(chuàng)新來實現。最后我對設計中獲得的經驗和教訓進行總結。關鍵詞：底盤；布置；性能；作用緒論系統(tǒng)論所揭示的系統(tǒng)整體性和系統(tǒng)功能的等級性必會映射到設計任務中來、用整體性來解釋汽車設計的終極目標是整車性能的綜合優(yōu)化，道理是十分顯然的、汽車設計任務的等級形態(tài)表現為：上位設計任務是確定下位設計任務要實現的目標，下位設計是實現上位設計功能的手段、上、下位體系可從總體設計逐級分至零件設計，總體設計無疑處于這種體系的最上位，設計子系統(tǒng)的全部活動必須在總體設計構建的框架內進行、子系統(tǒng)設計固然重要，但統(tǒng)攬全局、設計子系統(tǒng)組合和相互作用體系規(guī)則的總體設計對汽車的性能和質量的影響更加廣泛、更為深刻。也是為了更全面的了解汽車，增強自己的技術。創(chuàng)新是一個民族的靈魂，是一個行業(yè)興旺發(fā)達的動力，當我們大學生面對著我國汽車業(yè)的發(fā)展狀況時，不禁都會暗自下決心拯救和振興我們的汽車行業(yè)，我們現在能做的只是好好學習文化知識，主動營造創(chuàng)新氛圍，用文化知識武裝我們的頭腦，用我們的熱情來搞科技創(chuàng)新。這是當代大學生不可推卸的歷史使命，這是振興民族產業(yè)的必然選擇。研究汽車零件的創(chuàng)新重要性和意義，掌握科學的創(chuàng)新方法對于我們是非常必要的。據專家們估計，人類知識的總量每隔7~10年就要翻上一番，新理論、新技術、新成果不斷涌現。在我們畢業(yè)走向工作崗位后，必然會遇到不熟悉的新知識與新技術。那時我們便不得不獨立地、迅速地理解它、掌握它、運用它。因此，我們從現在起就應掌握科學的學習方法，培養(yǎng)獨立的自學能力和主動探索知識的能力，為我們以后在車輛方面的發(fā)展做好鋪墊。第1章本課題研究的內容汽車底盤由傳動系、行駛系、轉向系和制動系四部分組成。底盤作用是支承、安裝汽車發(fā)動機及其各部件、總成，整個汽車的整體造型，并接受發(fā)動機的動力以及其他力，使汽車產生運動，保證正常行駛。1.傳動系將發(fā)動機動力傳遞到驅動輪；（由離合、變速、萬向傳動裝置、驅動橋構成）。傳動系的作用：(1)減速增矩(2)變速變矩(3)實現倒車(4)必要時中斷傳動系統(tǒng)的動力傳遞

(5)差速功能2.行駛系接受發(fā)動機的轉矩，轉換為驅動力；傳遞并承受路面作用于車輪的各反向力；緩沖吸能，與轉向系配合，實現汽車穩(wěn)定操控。行駛系由車架、車橋、懸架、車輪（或履帶）組成

作用：（1）接受傳動系統(tǒng)傳來的發(fā)動機轉矩并產生驅動力；

（2）承受汽車的總重量，傳遞并承受路面作用于車輪上的各個方向的反力及轉矩；

（3）緩沖減振，保證汽車行駛的平穩(wěn)性；

（4）與轉向系統(tǒng)協(xié)調配合工作，控制汽車的行駛方向。3．轉向系改變和保持汽車的行駛方向；轉向系由轉向操縱機構、轉向傳動機構、轉向器組成。作用：保證汽車能按駕駛員的意愿進行直線或轉向行駛。4．制動系根據需要使汽車減速或在最短距離內停車，以確保行車安全。（現代汽車有防側滑等裝置，還有使車輛穩(wěn)定?？康墓δ埽Ｖ苿酉涤晒┠苎b置、控制裝置、傳動裝置、制動器組成。作用：減速停車、駐車制動我此次就將研究貨車底盤的構成，理解貨車的底盤構造。第2章整車總布置設計的任務1.從技術先進性、生產合理性和使用要求出發(fā)，正確選擇性能指標、質量和主要尺寸參數，提出總體設計方案，為各部件設計提供參數和設計要求；2.對各部件進行合理布置和運動校核；3.對整車性能進行計算和控制，保證汽車主要性能指標實現；4.協(xié)調好整車與總體之間的匹配關系，配合總體完成布置設計，使整車的性能、可靠性達到設計要求。2.1設計原則和目標1.汽車的選型應根據汽車型譜、市場需求、產品的技術發(fā)展趨勢和企業(yè)的產品發(fā)展規(guī)劃進行。本次設計主要根據汽車型譜進行設計。2.選型應在對同類型產品進行深入的市場調查、使用調查、生產工藝調查、樣車結構分析與性能分析及全面的技術、進行分析的基礎上進行3.應從已有的基礎出發(fā)，對原有車型和引進的樣車進行分析比較，繼承優(yōu)點，消除缺陷。4.涉及應遵守有關標準、規(guī)范、法規(guī)、法律，不得侵犯他人專利。5.力求零件標準化、部件通用化、產品系列化。2.2汽車設計的過程1.調查研究與初始決策：選定設計目標，并制定產品設計工作及方針原則。2.總體方案設計：根據所選定的目標及對開發(fā)目標制定的工作方針、設計原則等主導思想提出整車設想。3.繪制總草圖，確定整車主要尺寸、質量參數與性能以及各總成的基本形式。4.車身造型設計及繪制車身布置圖：繪制不同外形、不同色彩的車身外形圖；制作相應的造型的1：5整車模型；從中選優(yōu)后，再制作1：5或1：1的精確模型。5.編寫設計任務書；6.汽車總布置設計；7.總體設計；第3章整式車型的選擇根據設計原則，目標和用戶的需求特點，整車設計人員要提出被開發(fā)車型的整車型式方案，主要包括以下幾部分：1.軸數和驅動型式；2.車頭和駕駛室的型式及與發(fā)動機、前軸(輪)的位置關系；3.輪胎的選擇。3.1汽車的軸數和驅動型式不同類型的汽車有不同的軸數和驅動型式，這主要根據使用條件、用途、制造成本及公路的軸荷限值等因素進行選擇。最常用的是兩軸后驅動4×2式汽車，其中轎車還可以采用4×2前驅動式結構。對于一般總重小于19t的汽車，都采用4×2后驅動的布置型式(前驅動的轎車除外)，因為這種汽車結構簡單、布置合理、機動性好、成本低、適合于公路使用，是—種典型的、成熟的結構型式。根據設計要求，本次設計的貨車選擇中型貨車，軸數為兩軸，所選的驅動形式為4×2（后輪為雙后輪）的布置形式。3.2車頭、駕駛室的型式車頭、駕駛室的型式是汽車的最主要的型式之一。其選擇主要決定于用戶的要求、安全性、維修保養(yǎng)的方便性和生產條件等因素。車頭的型式如長頭、平頭、凸頭等都各有其優(yōu)缺點。比如平頭貨車，尤其是長車身的，要比尖頭的靈活很多，操控性能優(yōu)良，但是，一旦發(fā)生交通事故，它的安全系數大大劣與尖頭車。兩種車各有優(yōu)勢，平頭視線好，長頭安全。只是因為我國限制半掛卡車長度和地形原因（山區(qū)較多）所以我國多采用平頭車。接下來分析布置形式：1.平頭式貨車的發(fā)動機位于駕駛室內時，稱為平頭式貨車。平頭貨車的主要缺點有:空載時前軸負荷大，因而在壞路上的通過性不好:因主駕駛室有翻轉機構和鎖止構，使結構復雜平頭式貨車的主要優(yōu)點如下:汽車總長和軸距尺寸短，最小轉彎直徑小，機動性能好，不需要發(fā)動機罩和翼子板，加上總長縮短等因素的影響，駕駛員的視野得到明顯改善;采用翻轉式駕駛室時能改善發(fā)動機及其附件的接近性平頭卡車最大的優(yōu)勢就是車頭短，視線良好不存在視野盲區(qū)。發(fā)動機與駕駛室布置緊湊，駕駛室能翻轉。在同樣車長和軸距的情況下，平頭車要比長頭車的車廂長2.0m左右，裝載區(qū)域空間略大，運輸成本劃算。此外，平頭車要比長頭車的轉彎半徑要小和靈活得多。目前，國內的重卡基本上都是平頭車，而長頭卡車卻成為小眾車型。從技術角度看，平頭車的車長利用率更高；從政策層面看，國家法規(guī)依照的是歐洲標準，對卡車的整長（車頭+貨廂的總長度）進行限制。因此，為節(jié)省裝貨空間，我國卡車企業(yè)對車頭的研發(fā)標準時越小越好。圖3-1平頭貨車2.短頭式貨車的發(fā)動機的大部分在駕駛室的前部，少部分位于駕駛室內的貨車，稱為短頭式貨車。這種貨車車身部分的結構特點是:發(fā)動機大部分凸出在駕駛室前部，所以發(fā)動機有獨立的發(fā)動機艙和單獨的罩蓋，發(fā)動機艙和駕駛室共同形成貨車的車頭部分。短頭式貨車的主要特點有:汽車的總長和軸距得到了縮短，最小轉變直徑小，機動性能好于長頭式，不如平頭式貨車;駕駛員的視野得到改善:動力總成操縱機構簡單:發(fā)動機的工作對駕駛員的影響得到很大改善圖3-2短頭汽車3.長頭式貨車的發(fā)動機位于駕駛室前部稱為長頭式貨車。這種形式的貨車車身部分的結構特點與短頭式貨車相同，只是發(fā)動機艙和車頭部分更長些。圖3-3長頭貨車4.偏置式駕駛室的貨車主要用于重型礦用自卸車上。

除去車頭、駕駛室與發(fā)動機，前軸(前輪胎)的布置位置，也可組成不同的布置結構，形成不同風格的整車外形，使軸荷分配、軸距、轉彎直徑等發(fā)生變化。對使用、性能也有一定的影響。綜合以上結論，本次設計的最佳的驅動型式是發(fā)動機前置前輪驅動、所選的車頭為平頭式結構。圖3-4貨車車頭形式3.3輪胎的選擇輪胎的尺寸和型號是進行汽車性能計算和繪制總布置圖的重要原始數據之一，因此，在總體設計開始階段就應選定，而選擇的依據是車型、使用條件、輪胎的靜負荷、輪胎的額定負荷以及汽車的行駛速度。當然還應考慮與動力—傳動系參數的匹配以及對整車尺寸參數。例如汽車的最小離地間隙、總高等的影響。輪胎所承受的最大靜負荷與輪胎額定負荷之比，稱為輪胎負荷系數。大多數汽車的輪胎負荷系數取為0.9～1.0，以免超載。輕型客車及輕型貨車的車速高、輪胎受動負荷大，故它們的輪胎負荷系數應接近下限；對在各種路面上行駛的貨車，其輪胎不應超載。在良好路面上行駛且車速不高的貨車，其輪胎負荷系數可取上限甚至達1.1。但過多超載會使輪胎早期磨損，甚至發(fā)生胎面剝落及爆胎等事故。試驗表明：輪胎超載20％時，其壽命將下降30％左右。采用高強度尼龍簾布輪胎可使輪胎的額定負荷大大提高，從而使輪胎直徑尺寸也大為縮小。例如裝載量4t的載貨汽車在20世紀50年代多用的9.00—20）。此輪胎早已被8.25—20；7.50—20甚至8.25—16等更小尺寸的輪胎所取代。表3-1輪胎負荷指數與能力對照表這里擇優(yōu)選擇900r20,14pr輪胎。胎分三類:尼龍,全鋼,半鋼..900R20:900R20就是鋼絲胎,是車胎寬度900毫米，扁平比20。R是子午線輪胎。14PR是輪胎承重級別為14層級）900r20

14pr——900：車胎寬900毫米；20：扁平比為20；R：子午胎；14：14英寸；102：最大載重指數，代表單輪胎最大載重為850公斤；V：最高車速指數，代表此輪胎最高車速為240公里/小時。表3-2部分輪胎參數表第4章汽車主要參數的選擇總布置設計人員應初步確定以下各種參數，作為整車和總成的原始數據和工作目標。在整車的方案(車頭、駕駛室的型式、發(fā)動機的種類，整車初步的外廓尺寸、主要布置參數和布置草圖)初步確定之后，整車設計人員通過圖面工作和計算、初步確定如下目標參數：1.汽車主要尺寸參數2.汽車質量參數3.主要性能參數4.汽車的機動性參數5.估算發(fā)動機的最大功率、最大扭矩及其對應的轉速。6.變速器的頭檔速比和檔位數，和驅動橋的主減速比。4.1主要尺寸參數的選擇1.通過整車總布置草圖的繪制，可以初步確定各總成的布置關系，進而確定整車各有關的(布置)尺寸參數和質量參數，以便為總成設計提供原始數據。確定車頭，駕駛室的型式，以及同發(fā)動機、前軸(輪)的相互布置關系后，繪制布置總布置草圖，并在此基礎上布置各大總成：（1）車架和車箱；（2）后簧、后橋和車輪；（3）前簧、前軸和車輪；（4）傳動系；（5）轉向機構及拉桿系統(tǒng)，并確定前輪轉角和進行轉彎直徑的計算；2.完成整車總布置草圖后，整車的外廓尺寸及相關的布置尺寸參數已基本確定，然后進行質量參數的計算。計算質量參數前，要列出各大總成的質量，再定出空載和滿載時各總成的質心至前軸和地面的距離，最后計算出空載和滿載時的軸荷分配3.汽車的主要尺寸參數包括軸距、輪距、總長、總寬、總高、前懸、后懸、接近角、離去角、最小離地間隙等。圖4-1汽車軸距示意圖軸距的選擇要考慮它對整車其他尺寸參數、質量參數和使用性能的影響。軸距短一些，汽車總長、質量、最小轉彎半徑和縱向通過半徑就小一些。4.貨車確定L原則：運送輕拋貨物、載貨量小-L大，機動性要求高-L小在整車選型初期,可根據要求及駕駛室布置尺寸初步確定軸距:取5400mmLH——貨箱長度可根據汽車的裝載質量、載貨長度來確定，或參考同類型、同裝載量汽車的貨廂長度和裝載面積來初步確定；初步考慮LH7500mm。LJ——前輪中心至駕駛室后壁的距離，它與布置方案選擇有關，可通過對駕駛室、發(fā)動機和前軸的初步布置或參考同型、布置的汽車的這一尺寸初步確定；初步考慮為LJ500mm。S——駕駛室與貨廂之間的間隙，一般取50～100mm；LR——后懸尺寸，可根據道路條件或參考同類型汽車初步確定。本次計慮LR2860mm。軸距的最終確定應通過總布置和相應的計算來完成，其中包括檢查最小轉彎半徑和萬向節(jié)傳動的夾角是否過大，軸荷分配是否合理，乘坐是否舒適以及能否滿足整車總體設計的要求等。本次設計可以考慮軸距5300mm.本次考慮前輪輪距1900mm，后輪距1850m表4-1汽車軸距輪距對照表汽車的外廓尺寸包括其總長、總寬、總高。它應根據汽車的類型、用途、承載量、道路條件、結構選型與布置以及有關標準、法規(guī)限制等因素來確定。在滿足使用要求的前提下，應力求減小汽車的外廓尺寸，以減小汽車的質量，降低制造成本，提高汽車的動力性、經濟性和機動性。GBl589—79對汽車外廓尺寸界限作了規(guī)定。本次設計確定總長9410mm、總寬2470mm、總高2600mm。表4-2汽車外廓尺寸對照表前懸就是指汽車前輪的懸掛裝置。是汽車最前端至前軸中心的水平距離。前懸處要布置發(fā)動機、水箱、風扇、彈簧前支架、車身前部或駕駛室的前支點、保險杠、轉向器等。后懸簡單的說就是汽車后輪中心到汽車最后端的水平距離。汽車的后懸長度主要與貨廂長度、軸距有關。后懸不宜過長，以免使汽車的離去角過小而引起上下坡時刮地，同時轉彎也不靈活。我國規(guī)定，客車及封閉式車開的車輛后懸，不得超過軸距的65%；其他車輛后懸不得超過軸距的55％。其長度不大于3.5m。輕型及以上的載貨汽車的后懸一般為1.2～2.2m。4.2整車質量參數估算在整車設計方案確立后，總布置設計草圖初步完成的情況下，應首先對整車質量參數(包括：空載狀態(tài)下的整車整備質量、軸荷分配、質心高度；滿載狀態(tài)下的整車最大總質量、軸荷分配以及非懸架質量等)進行估算，為整車性能計算和總成設計提供依據。各總成質量，可通過樣件實測得到，亦可參照同類車型樣件實測值修正得到。一般整車總布置圖在滿載狀態(tài)下繪制，在確定各總成在空載狀態(tài)下的離地高度時應考慮到前、后輪胎和懸架相對滿載狀態(tài)的垂直變形的影響；空載狀態(tài)下各總成縱向位置相對滿載狀態(tài)的變化忽略不記。以下是各類汽車的軸荷分配：車型滿載空載前軸后軸前軸后軸乘用車發(fā)動機前置前輪驅動發(fā)動機前置后輪驅動發(fā)動機后置后輪驅動47%-60%45%~50%40%~46%40%~53%50%~55%54%~60%56%~66%51%~56%38%~50%34%~44%44%~49%50%~62%商用貨車4*2后輪單臺4*2后輪雙胎，長短頭式4*2后輪雙胎，平頭式6*4后輪雙胎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各類汽車的軸荷分配4.2.1空車狀態(tài)下整車質量、軸荷分配整車整備質量(自重)按下式計算：＝No——用估算整車裝備質量的全部總成數量(總成的劃分可根據實際情況由設計人員自定)；新的汽車分類國家標準(GB9417-89)就可方便地區(qū)分車型。汽車劃分為8大類在，這里只列舉貨車：

汽車：

依公路運行時廠定最大總質量（GA）劃分為：

貨車（GA≤1．8噸）

貨車（1．8噸＜GA≤6噸）

貨車（6．0噸＜GA≤14噸）

貨車（GA＞14噸）國家交通部門規(guī)定汽車最大軸荷不能超過10噸。就是牽引頭加拖板加集裝箱的全部重量要分配在每個車軸上的重量最大不超過10噸，而且其中前軸最好不超過6噸。由于此次采用的是9.4米的貨車，連車帶貨總重不能超過17噸。以上由國家標準查得——整車裝備質量，本次設計選擇7000kg。軸荷按下式計算：＝式中L——軸距，5300mm；——空車后軸荷，3640kg。（取最大）空車前軸荷Mci按下式計算：4.2.2滿載狀態(tài)下整車質量、軸荷分配整車最大總質量(總重)按下式計算：N1——用于估算整車最大總質量的全部總成和負載的數量(一般在整車整備質量基礎上加上乘員和最大裝載質量)。滿載后軸荷按下式計算：式中——滿載后軸荷，11900kg。滿載前軸荷按下式計算＝4.2.3非懸架質量對于非獨立懸架，整個車橋總成(包括制動器、輪轂、車輪等)都屬于非懸架質量；一端與車橋鉸接，另一端與車架固定點鉸接件(如轉向拉桿、傳動軸、導向臂、穩(wěn)定桿等)可將靜止時作用于車橋鉸接點的質量作為非懸架質量(轉向拉桿、傳動軸等件可取其質量的1/2作為非懸架質量)；螺旋彈簧取其質量的1/2作為非懸架質量；吊掛式鋼板彈簧取其質量的3/4作為非懸架質量；平衡懸架鋼板彈簧取其質量的1/4作為非懸架質量。對于獨立懸架和其它特殊形式的懸架可視其結構特點進行非懸架質量估算。圖4-2獨立懸架4.2.4整備質量利用系數汽車的整備質量利用系數ηm0是汽車的裝載量mG與整備質量m0之比，即它表明單位汽車整備質量所承受的汽車裝載質量。顯然，此系數越大表明該車型的材料利用率越高和設計與工藝水平越高。因此，設計新車型時在保證汽車零部件的強度、剛度及可靠性與壽命的前提下，應力求減輕其質量，增大這一系數值。表4-4各類汽車的整備質量利用系數汽車類型ηm0備注載貨汽車輕型0.8～1.1柴油車為0.8～1.0中型1.2～1.35重型1.3～1.7礦用自卸車裝載量MG<45t1.1～1.5MG>45t1.3～1.7在本次設計中選擇利用系數.5軸荷分配汽車的軸荷分配是汽車的重要質量參數，它對汽車的牽引性、通過性、制動性、操縱性和穩(wěn)定性等主要使用性能以及輪胎的使用壽命都有很大的影響。汽車的布置型式對軸荷分配影響較大，例如對載貨汽車而言，長頭車滿載時的前軸負荷分配多在28％上下，而平頭車多在33％～35％。前置發(fā)動機前輪驅動的轎車滿載時的前軸負荷最好在55％以上，以保證爬坡時有足夠的附著力。對于常在潮濕路面上行駛的后驅動輪裝用單胎的4×2平頭貨車，空載時后軸負荷應不小于41％，以免引起側滑。在確定汽車的軸荷分配時，還要考慮汽車的靜態(tài)方向穩(wěn)定性和動態(tài)方向穩(wěn)定性。根據理論分析，汽車質心位置到汽車中性轉向點的距離s對汽車的靜態(tài)方向穩(wěn)定性有決定性的影響。這個距離可由下式計算得到：式中，—分別為汽車質心離前、后軸的距離。和取決于軸荷分配，，；（G1,G2為前后軸的垂直系數）—兩個前輪的輪胎側偏剛度之和—后輪的輪胎側偏剛度之和—汽車全部輪胎的總側偏剛度之和又分析汽車的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)轉向特性：式中，K—穩(wěn)定性因素；v—汽車車速，m/s；L—軸距，mm汽車的穩(wěn)態(tài)轉向特性分成三種類型--不足轉向、中性轉向和過多轉向。只有具有適度不足轉向的汽車，才有良好的操縱穩(wěn)定性。當K=0時，。即穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益與車速u成線性關系。具有這種特性的汽車，稱為中性轉向汽車。這個關系就是汽車輪胎無側偏角時的轉向關系。

當K>0時，橫擺角速度增益比中性轉向時小，即前輪轉過相同的角度，汽車橫擺角速度w要小些。具有這樣特性的汽車，稱為不足轉向汽車。K值越大，不足轉向量越大。當K<0時，橫擺角速度增益比中性轉向時大，即前輪轉過相同的角度，汽車橫擺角速度要大。具有這樣特性的汽車稱為過多轉向汽車。K值越小，過多轉向量越大。所以，當K=0時，=1，汽車為中性轉向。轉向半徑不隨車速變化，始終等于。K>0時，>1，汽車為不足轉向。轉向半徑總大于，且隨車速的增加而加大。K<0時，<1,汽車為過多轉向。轉向半徑總小于，且隨車速的增加而減小。4.3主要性能參數的選擇汽車的主要性能包括動力性、燃油經濟性、制動性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性、通過性4.3.1動力性參數汽車的動力性參數主要有直接檔和I檔最大動力因數、最高車速、加速時間、汽車的比功率和比轉矩等。1.直接檔動力因數D0max它是汽車牽引性能的主要指標。是剩余牽引力（總牽引力減空氣阻力）和汽車總重之比。此值越大，汽車的加速、爬坡和克服道路阻力的能力越大。載貨汽車的D0max值是隨汽車總質量的增大而逐漸減小的，但也有個限度。中、重型貨車的D0max多在0.04～0.07范圍內。對中、重型貨車選擇D0max時的要求是：拖帶掛車后仍能以直接檔在具有3％坡度的公路上行駛。2．Ⅰ檔動力因數DImaxI檔最大動力因數DImax對于公路用車，DImax多在0.30～0.38。中級及以上的轎車，其DImax值的上限可高達0.5，以便獲得必要的最低車速和較強的加速能力。3．最高車速Vmax隨著汽車性能特別是主被動安全性能的提高以及各國公路路面的改善和高速公路的發(fā)展，汽車的最高車速普遍有所提高。選擇時應考慮汽車的類型、用途、道路條件、具備的安全條件和發(fā)動機功率的大小等，并以汽車行駛的功率平衡為依據來確定。本次考慮最高車速為90km/h圖4-3各汽車最高車速4．汽車的比功率和比轉矩這兩個參數分別表示發(fā)動機最大功率和最大轉矩與汽車總質量之比。比功率是評價汽車動力性能如速度性能和加速性能的綜合指標，比轉矩則反映了汽車的比牽引力或牽引能力。我國標準GB7258—97中規(guī)定，對公路用的機動車輛其比功率的最小值不能低于4.8kW／t。農用運輸車不低于4kW／t。圖4-4汽車功率轉矩折線圖5．汽車的加速時間汽車由起步并換檔加速到一定車速Va的時間，稱為“0—Va的換檔加速時間”；而在直接檔下由車速為20km／h加速到某一車速Va(km／h)的時間，稱為"20—Va的直接檔加速時間”，它們均為衡量汽車加速性能和動力性能的重要指標。通俗地講：汽車的加速能力是指汽車在行駛中迅速增加行駛速度的能力。汽車的加速能力常用汽車原地起步的加速性和超車加速性來評價。載貨汽車常用0—60km／h的換檔加速時間或在直接檔下由20km／h加速到某一車速的時間來評價。裝載量2～2.5t的輕型載貨汽車的0—60km／h的換檔加速時間多在0.5～30s；重型貨車的0—50km／h的換檔加速時間為40～60s。城市大客車和旅游用大客車的0—70km／h的換檔加速時間多在33～65s。圖4-4汽車加速時間折線示意圖4.3.2燃料經濟性參數汽車在良好的水平硬路面上以直接檔滿載等速行駛100km時的最低燃料消耗量Q(L／100km)，稱為汽車的“百公里最低燃料消耗量”，是汽車的燃料經濟性常用的評價指標。下表為載貨汽車的單位燃料消耗量的統(tǒng)計值范圍。轎車的單位燃料消耗量為7.5～10.5L／(100km·t)。國家標準中GB4352—84和GB4353—84分別給出了載貨汽車和載客汽車運行燃料消耗量。表4-5載貨汽車的單位燃料消耗量汽車總質量(t)汽油機柴油機<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操縱穩(wěn)定性參數與總體設計關系密切且應在設計中當作設計指標予以控制的操縱穩(wěn)定性參數參數有：1.轉向特性角；由于輪胎的側偏使前、后軸產生相應的側偏角。其角度差為正、負、零時使汽車分別獲得“不足轉向”、“過度轉向”和“中性轉向”等特性。為了保證良好的操縱穩(wěn)定性，希望得到不足轉向特性。通常用汽車以0.4g的向心加速度作定圓等速行駛時前、后軸的側偏角之差作為評價轉向特性的參數，希望它是一個較小的正角度值，例如轎車以1o～3o為宜。2.車身側傾角；汽車以0.4g的向心加速度作勻速圓周運動時的車身側傾角應在3°之內，在大不超過7°。3.制動點頭角；汽車以0.4g的減速度制動時的車身點頭角應不大于1.5°。4.3.4行駛平順性參數行駛平順性通常用車身振動參數來評價。在總體設計時，通常應給出前后懸架的偏頻或靜撓度、動撓度以及車身振動加速度等參數值作為設計要求。對于前、后懸架的靜撓度值和的匹配，推薦??；而對于貨車考慮到前、后軸荷的差別和避免駕駛員疲勞，則前、后靜撓度值之比要更大些。表4.6各類型汽車平順性參數表車型滿載偏頻Hz滿載靜撓度滿載動撓度前懸架后懸架前懸架后懸架前懸架后懸架起轎車普通級、中級1.02～1.441.18～1.5812～2410～188～1110～14高級0.91～1.120.98～1.2920～3015～268～1110～14客車1.29～1.897～155～8載貨汽車1.51～2.041.67～2.236～115～96～96～8越野汽車1.391～2.0412～247～134.3.5制動性參數常以制動距離、制動減速度和制動踏板力作為汽車制動性能的主要設計指標和評價參數。制動距離是指在良好的試驗跑道上和規(guī)定的車速下，緊急制動時由踩制動踏板起到完全停車的距離。我國通常以車速為30km／h和50km／h的最小制動距離來評比不同車型的制動效能。對于緊急制動時踏板力，貨車要求不大于700N；轎車要求不大于500N。設計中在制訂制動性能標準時還應適應有關安全性的國家標準、法規(guī)等對汽車制動效能的要求。如下表4-7所示。表4-7汽車制動行參數表4.3.6通過性參數通過性是指車輛通過一定情況路況的能力。具體是指汽車能夠以足夠高的平均車速通過各種壞路和無路地帶(如松軟地面、坎坷不平地段)和各種障礙（陡坡、側坡、壕溝、臺階、灌木叢、水障）的能力。(1)最小離地間隙h最小。它是指汽車在滿載、輪胎氣壓符合規(guī)定時，汽車的最低突出部分和路面間的最小間距。-般汽車的最低點是后橋裝主傳動器的地方，其離地面的間隙最小。這個離地間隙愈大，汽車通過路面障礙的性能愈好。(2)縱向通過半徑Ra。它是指與汽車的前、后輪及汽車中部最低點相切的圓弧半徑。汽車的軸距愈短，車架愈高，則縱向通過半徑愈小，汽車的通過性就愈好。(3)橫向通過半徑Riot。它是指與汽車前橋或后橋的左右車輪及車橋的最低點相切的圓弧半徑。汽車的輪距(即同--車橋左、右輪胎的胎面中心線間的距離;裝用雙輪胎時，指左、右輪雙胎之間的縱向中心線間的距離)愈小，車橋最低點離地距離愈大，則橫向通過半徑愈小，汽車的通過性就愈好。(4)接近角a。它是指通過汽車最前端的最低點向前輪所作外圓的切線與地面形成的夾角。汽車的前懸愈長，前保險杠愈低，接近角就愈小。當汽車遇到上坡或土堆、坑洼時，前端就很容易與地面碰觸，甚至發(fā)生汽車前端被頂起而無法通行的現象。這里選擇30的接近角。(5)離去角9。它是指通過汽車最后端的最低點向后輪所作外圓的切線與地面形成的夾角。汽車的后懸愈長，后部的離地高度愈小，離去角就愈小。當汽車離開下坡或土堆、坑洼時，其后端就容.易與地面碰觸，以致發(fā)生汽車后端被托住而無法行駛的現象。這里選擇40的離去角。(6)爬坡能力和涉水深度。汽車的最大爬坡度和最大涉水深度，各類汽車都有具體的規(guī)定，其數值愈大，汽車的通過性愈好。一般來說，越野汽車的爬坡能力和涉水能力都比普通汽車的好。如圖4-5、表4-7所示：圖4-5汽車通過性示意圖表4-7各類型汽車通過性參數汽車類型最小離地間隙(m)接近角(o)離去角(o)總線通過半徑(m)轎車微型、普通級0.12～0.1820～3015～233～5中級、中高級、高級0.13～0.205～8客車輕型0.18～0.2212～408～20中型、大型0.24～0.299～205～9貨車輕型0.18～0.2225～6025～452～4中型、重型0.22～0.304～7礦用自卸汽車>0.32越野汽車0.26～0.3736～6035～481.9～3.6第5章.總布置圖的繪制及裝配在總成進行方案布置和設計計算的同時，要進行整車總體布置的有關計算(參數確定和性能計算)工作，并要在整車方案布置草圖及各總成匹配布置的基礎上正式繪制和布置整車總布置圖。在繪制整車總布置圖的過程中，要隨時配合、調整和確認其各總成的外廓尺寸、結構、布置型式、各總成之間的相互關系、操縱機構的布置要求，懸置的結構與布置要求、管線路的布置與固定、裝調的方便性等。整車布置應從車型系列化角度出發(fā)，減少基礎布置的變動，并可變型出多種車型，以適應大量生產和用戶不同的使用要求，從而可以降低成本，提高可靠性。5.1傳動系的布置1.根據總布置草圖中所確定的發(fā)動機、前軸及前輪的相互位置關系、發(fā)動機總成、散熱器總成、車頭駕駛室總成的外形圖，一起在總布置圖中進行細化、準確定位。布置方式有五種,即發(fā)動機前置-后驅動;前置-前驅動;后置-后驅動;前置-全驅動，發(fā)動機中置后輪驅動。下面羅列這幾種布置方式的優(yōu)缺點：前置前驅：散熱好，轉向穩(wěn)，經濟實用。前置后驅：散熱好，轉向穩(wěn)，馬力大，但需要多裝傳動部件后置后驅：馬力大，動力強，爬坡能力強，但散熱差中置后驅：發(fā)動機體積較大，馬力大，動力強，但離駕駛室太近前輪驅動系統(tǒng)的優(yōu)點：這也是如今應用最為廣泛的。首先它可以降低轎車的成本，前輪驅動在制造和安裝方面都比后輪驅動便宜很多。它沒有通過駕駛艙下面的驅動軸，也不用制造后橋殼，變速器和差速器被裝配在一個殼體中，這樣所需的零部件就更少。減輕整車的重量是前輪驅動的另一個優(yōu)點。減輕車重可以提高加速性，制動性和燃油經濟性。由于前輪驅動的汽車的驅動輪承受著發(fā)動機和驅動橋的重量，可以增加驅動輪的附著力，這對于在濕滑路面上行駛的汽車將會有很大的幫助。前輪驅動的最大的優(yōu)點還在于可以擁有大的室內空間，駕駛室內不會因為有驅動軸通過而有一個大的凸起。布置時要注意以下幾點：1.與前軸的最小跳動距離；2.殼與橫拉桿的間隙，除前軸垂直跳動量外，還要考慮制動時由于前簧的S變形而造成前軸向前有一轉角(約3～4)所要求的額外間隙。3.器與風扇的位置關系。一般風扇至散熱器芯部表面至少留40mm以上的間隙。風扇中心與散熱器芯部中心可以對齊，或者高于芯部中心，但風扇不要超過上水室下邊，這樣的布置冷卻效果差；4.中心線與車架上表面——零線，有一前高后低的夾角(約2°～5°)，一般取3°左右。目的是能使汽車在滿載狀態(tài)時，傳動系的軸線互相之間夾角最小，甚至從前至后成為一條直線，以提高萬向節(jié)的傳動效率和減少磨損；5傳動軸不易過長，必要時可加中間支承，變成兩根或多根傳動軸傳動。貨車傳動軸的布置，在不影響離地間隙的情況下，主要考慮車身地板的傳動軸鼓包越小越好，因此傳動線可布置成中間低兩頭高的形式。圖5-1汽車傳動系示意圖5.2車頭、駕駛室的布置在發(fā)動機與車架、前軸、前輪布置關系確定后，即可布置車頭、駕駛室，在總成設計階段，對其關系進行協(xié)調。因此在這僅對其相互位置關系進行最后布置上的確認和坐標、尺寸的確定。5.3傳動軸的布置當發(fā)動機、離合器及變速器這一動力傳動總成和后驅動橋的位置確定后，則可布置萬向節(jié)與傳動軸。我找到了一根傳動軸兩端裝有萬向節(jié)這種最簡單的萬向節(jié)傳動的兩種布置應使萬向節(jié)傳動兩端的夾角盡量相等，其數值在汽車滿載靜止時不應大于4o，最大應超過7o。汽車車為了盡量減小地板上的傳動軸通道凸包高度，在不低于其最小離地間隙的前提下，都盡量降低傳動軸的高度，但應使萬向節(jié)叉軸線夾角不超過允許值。圖中(a)所示的U型布置方案可滿足這一要求。萬向節(jié)傳動軸與地板之間的間隙可取10～15mm。圖5-2萬向節(jié)傳動的兩種布置方案（a)U型布置；(b)Z型布置5.4懸架的布置前板簧的布置要保證主銷后傾角的要求，同時這種前高后低的布置也有利于產生不足轉向。板簧的支架應盡量減少懸臂的長度，以求在較小尺寸和質量的前提下，獲得較大的強度和剛度。后板簧的布置應做到前低后高，亦可獲得不足轉向。特別是高速轎車、輕型客車及吉普車等一定要考慮。對于載貨車，可能因結構原因而造成布置上難度較大，則可較少考慮。減振器應盡量布置成垂直狀態(tài)，以最大限度地利用其有效行程和減少偏差。若空間不允許，也可斜置。布置時應注意下支點的離地高度，后減振器的上支點不應高出車架上表面太高(不應超過80mm)，以免影響改裝車的裝配和布置。注意減振器上下行程的分配，不能發(fā)生上下頂死現象。前懸架采用獨立懸架時，要注意導向機構的運動對前輪定位角、輪距變化的影響及布置上的抗點頭角的作用，拆裝油底殼的方便性等。ab圖5-3汽車懸架結構及布置示意圖5.5車架總成外形及其縱梁的布置先確定車架縱梁的斷面(膠板)高度，可通過有限元計算，并參考同類樣車的車架最大斷面高度，決定車架的最大斷面高度。車架縱粱的外形，對于一般載貨汽車來講，前后軸之間的車架縱梁的斷面高度為最大值，而在前、后軸附近及前、后端的斷面高度均可變小，大多數車的前軸和后橋中心都處在車架縱粱斷面高度變化的過渡區(qū)內。車架前部的變斷面，除要保證足夠的強度和剛度外，形狀的變化及選擇，要考慮布置上的需要和沖壓的工藝性，如前簧的布置，主銷后傾角度、前輪的跳動量、發(fā)動機和散熱器等的懸置結構和處理是否理想、車頭或駕駛室懸置的布置等，最后進行綜合平衡后再確定車架前部外形尺寸和斷面高度。車架總成外寬的確定:不同的車型、不同的廠家，所選的車架總成外寬不一樣，雖然國家制訂了車架外寬的標準，但目前國內沒有達到統(tǒng)一。對車架總成的外寬，其前、中、后部不等，主要取決于布置上的需要。前部外寬取決于發(fā)動機的外寬及懸置結構的布置、散熱器的尺寸及懸置、前輪距、前輪胎的型號及車輪最大轉角、轉向縱拉桿和減振器的布置、前懸架的結構型式和布置位置等因素。后部車架的外寬取決于后懸架的結構、尺寸、布置及后輪胎(特別是雙胎)的型號、布置尺寸、整車外寬(不允許超過2.5m)。車架中部的外寬主要考慮國家標準的規(guī)定，及前、后部寬度的差值的大小和過渡區(qū)的工藝性等，盡量采用前、中、后部等外寬的車架，這樣工藝性比較好，質量容易保證。車架總成的橫梁布置應均勻、結構合理，在膠板上有總成固定支架的地方(即力的作用點)，應布置橫梁，以便減少縱梁腹板的側彎。懸架支架、發(fā)動機懸置、油箱、電瓶、駕駛室懸置等處都應考慮布置橫梁。圖5-4汽車總成外形圖5-5汽車橫梁布置示意圖5.6轉向系的布置轉向系統(tǒng)的布置，主要是保證駕駛員操縱輕便、舒適，并使汽車具有較高的機動性和靈敏度，轉彎時減少車輪的側滑，減輕轉向盤上的反沖力和有自動回正作用。轉向系布置的關鍵要保證轉向傳動裝置及拉桿系統(tǒng)有足夠的剛度和較小的傳動比變化量。轉向機及轉向柱的固定要牢靠，角度及轉向盤的高度位置應保證駕駛員操作靈便，手臂沒有被架高的感覺，抬腿蹬踏板時不碰轉向盤。拉桿必須有足夠的剛度，特別是彎拉桿，要保證沒有彈性變形。在前輪左右最大轉角區(qū)間內，各節(jié)點不能出現發(fā)卡，磨擦現象，拉桿之間不能出現死角，在轉向過程當中傳動比的變化應盡量小。在縱置板簧的布置中，轉向垂臂的球頭中心應與板簧的跳動中心重合或接近，上節(jié)臂的球頭中心應與主片的高度相差，這樣可以減少車輪跳動時的干涉量，緊急制動時的干涉跑偏問題。轉向盤的高度、轉向柱的角度固定方式等可與車身總布置共同商定，亦可在1：1的內模型內確定，并與腳踏板和坐椅一同考慮。圖5-6轉向系示意圖圖5-7轉向系的布置5.7制動系統(tǒng)的布置國家標準中規(guī)定：汽車上應配有行車制動系統(tǒng)（腳剎）、駐車制動系統(tǒng)（手剎）、應急制動功能（離合加掛擋）。三者可以獨立、亦可互相聯系，當某二者失靈(踏板或制動閥除外)，另一系統(tǒng)仍具有應急的制動功能。應急制動的操作必須方便可靠，它可與行車制動或駐車制動的操縱機構結合，但三者不能合在一起。對于駐車制動，要求它必須通過機械裝置把工作部件(制動器)鎖止，解除也應方便可靠。行車制動必須采用雙回路或多回路系統(tǒng)，當部分管路失效后，其余部分仍有至少30％的制動效能。總質量大于12t的長途客車、旅游客車和總質量大于16t并帶10t掛車的列車必須裝ABS，所以配合好制動系統(tǒng)的布置和設計是非常重要。整車設計人員要與總成設計人員共同商定，選擇行車和駐車制動器的方案、制動操縱方式及驅動機構的型式、結構和布置。一般輕、汽車上均采用液壓制動系統(tǒng)。中、重型車上采用氣壓制動系統(tǒng)。兩種不同的驅動機構要求制動器的布置、整車制動系統(tǒng)的配置、操縱機構的型式和結構等也各不相同，所以對制動系統(tǒng)的方案選擇和進行合理的布置是非常關鍵的。圖5-8汽車制動系統(tǒng)示意圖圖5-9汽車制動系統(tǒng)布置示意圖5.8進、排氣系統(tǒng)的布置進氣與排氣系統(tǒng)方案的選擇及布置的合理性，對整車的性能、可靠性、排放和振動噪聲等有影響?？諝鉃V清器及進氣管路是保證發(fā)動機得到充足和清潔空氣的通道，所以吸氣口要放在空氣暢通、清潔、灰塵少的部位，管道長度應盡量短，以便減少阻力?？諝鉃V清器的容量要足夠，特別在風沙、灰土大的地區(qū)，要加大空氣濾清器的容量，以增加濾清效果，減少發(fā)動機的磨損和保證其正常地工作。平頭車或重型車的空氣濾清器(空氣濾清器較大)都放在車身(頭)的外面，有的從駕駛室背后豎起一個煙囪式的通氣管道，吸氣口在上端朝下或朝外。有的平頭車的進氣管道放在了乘客側的車門和風窗玻璃的交接縫處，雖然不美觀，但對性能有益。排氣系的布置要保證發(fā)動機排氣暢通，阻力小(排氣制動系統(tǒng)除外)，同時要盡量減少噪聲和振動，排氣口要朝左或右，不許朝向人行道。排氣管道的布置與油箱的距離應大于300mm，若布置不開時，中間可加隔熱板。排氣管道的任何部位(除排氣尾管的排氣口外)都不允許發(fā)生漏氣現象，以防止產生振動的噪聲。消聲器進氣管應盡量與動力總成固定在一起，以減少振動干涉。排氣系統(tǒng)在整車(車架)上要用軟墊進行支承和固定，以減少管道各接口處的振動和干涉。圖5-10進排氣系統(tǒng)布置示意圖5.9操縱系統(tǒng)的布置轉向盤和轉向柱的布置前面已經論述，這里僅對踏板(離合器、制動、油門)裝置、變速操縱，駐車制動裝置等進行論述。所有踏板和操縱手柄位置都應按人體工程學的要求進行布置，可以在1:1的內模型中進行布置。要求所有的操縱機構都要有足夠的剛度，運動件的連接處配合間隙要合理，盡量減小自由間隙，運動件不能出現發(fā)卡和干涉現象，確保操縱動作的靈活與準確。特別是變速操縱機構，使用頻繁、要求輕便、自由間隙小、不僅要求操縱機構本身剛度好，而且要求用來固定操縱機構的基體件的剛度也要好，這樣才能保證在換檔操作過程中靈活、準確、手感強。5.10車箱的布置根據車型所確定的載重量、用戶對車箱長度的要求、整車的外廓尺寸、車箱底板是否允許有車輪鼓包、貨物的情況等，合理地選擇車箱的內部尺寸，但必須要保證符合公司內部所確定的車箱內部尺寸系列，不應隨意變動，這樣可以便于組織生產和變型，有利于系列化和通用化。車箱前板及保險架離駕駛室后圍或相關部件的間隙應不小于40mm。保險架的高度應超出駕駛室頂部70mm～lOOmm。車箱縱、橫梁布置要合理，保證自身有足夠的強度和剛度，使車箱底板在長期承載使用狀態(tài)下，不會產生永久變形。車箱縱梁的后端允許超出車架尾端不大于200mm，以便減輕車架的質量。第6章運動校核6.1轉向輪跳動圖