吉林大学汽车设计基础.

汽车设计教案马天飞1《汽车设计》课程讲授的主要内容•讲述整车研发的基本流程，简单介绍总布置工作的主要内容和方法。•对于底盘七大总成，在回顾功用、组成和工作原理的基础上，重点介绍各总成的设计要求、方案分析、参数选择和设计计算，并简要介绍主要分总成的设计方法。•它是车辆工程专业学生最重要的专业课，是成为汽车设计师必不可少的培训环节。•它的必要先修课包括汽车构造、汽车理论、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、汽车工艺学、公差、材料和热处理等。汽车设计教案马天飞2第一章汽车总体设计•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确定•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•第八节运动校核汽车设计教案马天飞3第一节概述一、总体设计应满足的基本要求1、人们对汽车提出越来越高的要求A节能——汽车要节油和开发新能源两方面B环保——对汽车排放和噪声提出更严格的要求C安全——提出更高的要求，要求很好的保护乘员和行人D舒适——能居住，能通讯，有空调，驾驶方便汽车设计教案马天飞42、进行总体设计应满足的基本要求A汽车的各项性能等要求达到设计任务书所规定的指标；B遵守法规、标准的规定；如：外廓尺寸符合GB1589-1989的外廓尺寸界限规定。C贯彻“标准化、通用化、系列化”；D进行运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动关系；E拆装与维修方便。汽车设计教案马天飞5二、汽车开发程序1、汽车新产品开发流程汽车设计教案马天飞62、概念设计：从产品创意开始，到构思草图、出模型和试制出概念样车等一系列活动的全过程。概念设计是要将商品计划中确定开发的产品定义更具体化，使之达到能进行具体设计的程度。包括产品使用调查、造型设计、确定总体方案、目标成本计算等内容。汽车设计教案马天飞7产品的使用调查了解用户对汽车形式的要求通过收集资料和进行样车试验与测绘，达到了解国内外企业同类型产品的发展水平和动向，并确定赶超目标。初定整车主要性能应达到的指标，同时满足国内外有关标准与法规的规定。汽车设计教案马天飞8造型设计车身外形的要求：拥有较小的空气阻力系数，具有符合审美规律的形体。车身内部的设计：要符合人体工程学的要求，保证驾驶员操纵方便，乘员乘坐舒适。需要绘制外形构思草图、美术效果图，并制作油泥模型。汽车设计教案马天飞9外形构思草图以素描方式表达，用以初步选择方案。汽车设计教案马天飞10美术效果图实车制造出来之前，在图样上表现新开发汽车造型效果的图。要求表示出车型前面、侧面、后面的关系，汽车的前侧面与后侧面的美术效果。汽车设计教案马天飞11美术效果图车内美术效果图汽车设计教案马天飞12油泥模型（1/10或1/5）用木板、木条先钉出一个大概架子，相当于人体骨架系统。然后将油泥压挤在架子上，用一些小工具修饰、粉刷直至符合要求为止。模型有立体感，制作容易，修改方便。汽车设计教案马天飞13产品的目标成本在概念设计期间，要对成本进行控制，以在新车投放市场后占有价格优势。目标价格：根据对市场的分析预测，结合商品的技术定义，确定商品投放时市场能接受的价格。目标价格减去增值税、附加税、企业目标利润之后就得到了目标成本。在概念设计阶段，就要把产品的目标成本列入设计指标考核内容。汽车设计教案马天飞14产品的目标成本大量使用标准化的零、部件有利于降低成本。新、老产品有比较多的通用件，生产设备和工艺装备更换的少，能够减少投资，降低成本。零、部件的系列化有利于用尽可能少的零、部件，开发组装出比较多的车型，满足更多不同用户的要求。汽车设计教案马天飞15确定总体方案初选方案总体设计师画出不同方案图，比较不同方案的优、缺点。方案图：只画出主要总成的轮廓。初步性能计算对整车的动力性、经济性、机动性等主要性能进行初步核算，确认该车性能水平的层次。汽车设计教案马天飞163、制定设计任务书①画总布置草图（不同于方案图）各部件的布置位置更准确。各部件的形状、尺寸更准确。确定各总成质心位置与质量大小。确定总体布置尺寸参数。汽车设计教案马天飞17②性能计算轴荷分配、质心位置如不满足要求，可调整总布置草图中的部件位置。整车主要性能——据此确定各总成的技术参数，并保证总成之间参数匹配合理。目的：保证汽车各性能指标达到原定指标要求。汽车设计教案马天飞18③编写设计任务书可行性分析产品开发的目的；市场预测；企业技术开发能力；企业生产能力；生产纲领；目标成本；技术经济分析等。产品型号、主要使用功能、主要性能参数整车布置方案描述、主要总成结构、特性参数三化水平（如标准件占百分比数，通用件占百分比数）国内、外同类汽车技术性能分析和对比拟用的新材料、新工艺、新技术汽车设计教案马天飞194、技术设计①总成设计师：根据设计任务书给出的条件和总体设计师的要求进行总成设计。②总体设计师：协调总成与整车、总成与总成之间的矛盾；进行整车性能计算、运动校核；编制技术文件；出试制图。汽车设计教案马天飞205、改进设计试制总成并进行总成试验；试制整车并进行整车试验；改进设计，再试制、试验。6、鉴定定型工艺审查，成本核算，出图，编制鉴定文件等。汽车设计教案马天飞217、生产准备阶段小批量生产，交用户使用；同时进行生产准备——出生产图，工艺调试；用户使用试验、改进。8、生产销售阶段大批量生产，并进行销售和售后服务工作，征求用户意见，并向技术部门反馈。汽车设计教案马天飞22第二节汽车形式的选择一、汽车的分类1、GB/T15089-2001M类（载客）N类（载货）M1座位数≤9N1最大设计总质量≤3.5吨M2座位数9最大设计总质量≤5.0吨N2最大设计总质量≤12.0吨M3座位数9最大设计总质量5.0吨N3最大设计总质量12.0吨汽车设计教案马天飞232、GB/T3730.1-2001①乘用车：在设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和/或临时物品的汽车。包括驾驶员座位在内最多不超过九个座位。②商用车：在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车，并且可以牵引挂车。商用车可分为客车、半挂牵引车、货车。客车：在设计和技术特性上用于载运乘客及其随身行李的商用车辆，包括驾驶员座位在内座位数超过九座。汽车设计教案马天飞24客车根据用途不同分类:城市客车——车厢容积大；座位数少；前后桥承载能力大；车厢地板及车门踏板高度要适当降低；车门数多，车门宽度大些；起动性、制动性、加速性好。长途客车——一般为两门；座位多；座椅用可调式；有靠枕和肘托；比功率大。旅游客车——车窗视野开阔；舒适性好，采用空气弹簧，有空调，对座椅要求也高。机场摆渡车——地板低；座椅少；车门多；车速低；外形尺寸可不受法规限制；站立空间尺寸足够高。汽车设计教案马天飞25二、汽车形式的选择（轴数、驱动形式和布置形式）（一）轴数1、影响汽车轴数的因素：汽车的总质量道路法规对轴载质量的限制轮胎的负荷能力2、选取原则：总质量大的汽车，轴数应该取多些，但结构复杂，成本高。ma19t，常采用两轴汽车；19t~26t，常采用三轴汽车。不在公路上行驶的车辆，不受此限制。汽车设计教案马天飞26（二）驱动形式1、驱动形式：m*n——m表示车轮总数，n表示驱动轮数。2、影响驱动形式选择的因素：总质量ma大，汽车轴数增加，m、n才会大。汽车通过性要求高时，应该采用全轮驱动形式。驱动轮数少，结构简单，成本低。汽车设计教案马天飞27（三）布置形式布置形式——指发动机、驱动桥和车身（驾驶室）的相互关系和布置特点而言。布置形式对汽车的使用性能有重要影响。乘用车、商用车布置形式差别很大。汽车设计教案马天飞281、乘用车（轿车）的布置形式形式特点FFFRRR说明转向特性不足*不足过多前桥轴荷大越障能力最强较强较强动力总成紧凑紧凑否紧凑地板平坦不平*平坦有传动轴轴距短*长短发动机布置在轴距外机动性好差好发动机散热好好不好行李箱容积够够不够*转向空间、驾驶员视野汽车设计教案马天飞29形式特点FFFRRR说明改装方便性容易容易困难*布置后门、货箱困难供暖除霜机构简单简单复杂*管路长操纵机构简单简单复杂等速万向节需要*不要不要转向、驱动轮胎寿命短*长长前轮胎爬坡能力较弱*较强较强质心后移，附着力小制动稳定性差*较差较好后轴负荷小，抱死侧滑正碰损失大*大小维修费用高1、乘用车（轿车）的布置形式（续）汽车设计教案马天飞301、乘用车（轿车）的布置形式——前置前驱动奇瑞QQ本田飞度汽车设计教案马天飞311、乘用车（轿车）的布置形式——前置后驱动丰田锐志克莱斯勒300C汽车设计教案马天飞321、乘用车（轿车）的布置形式——后置后驱动保时捷911大众甲壳虫汽车设计教案马天飞332、客车布置形式形式特点FRMRRR说明发动机影响*大大小噪声、振动、气味和热量检修发动机方便接近性好轴荷分配前重*合理合理前轴超载、转向沉重后部舒适性较差较好好*后桥簧上质量增加车厢面积利用差好好*发动机横置汽车设计教案马天飞342、客车布置形式（续）形式特点FRMRRR说明行李箱小小大*设置于地板下地板高度高高低*地板下没有传动轴、发动机传动轴长度长短短发动机冷却好不好不好操纵机构简单复杂复杂发动机故障容易困难困难汽车设计教案马天飞353、货车布置形式驾驶室与发动机相对位置：平头式：发动机位于驾驶室内，没有独立的发动机舱。短头式：发动机大部分在驾驶室前部，少部分位于驾驶室内。长头式：发动机位于驾驶室前部。偏置式：发动机位于驾驶室的侧面。多用于重型矿用自卸车上发动机位置不同：发动机前置、发动机中置、发动机后置汽车设计教案马天飞363、货车布置形式——驾驶室位置形式特点平头短头长头说明总长、轴距短*居中长车头变短机动性好居中差整备质量小居中大*发动机罩、翼子板驾驶员视野好*居中差盲区小面积利用率高居中低货箱大空载驱动性差*居中好车头质心靠前，空载时后轴载荷不足汽车设计教案马天飞373、货车布置形式——驾驶室位置（续）形式特点平头短头长头说明维修发动机方便困难*方便后部接近性差驾驶室机构复杂*简单简单需翻转、锁止机构出入驾驶室困难*不便方便发动机将驾驶室地板抬高操纵机构复杂简单简单发动机影响*大居中小噪声、振动、气味和热量正碰安全性差居中好汽车设计教案马天飞38形式特点FRMRRR说明发动机形式多种*对置对置直列、V型、对置轴荷分布合理不好不好*满载后桥易超载发现故障*容易困难困难发动机故障维修发动机方便*困难困难接近性好操纵机构简单*复杂复杂长头式、短头式货箱地板低高高驾驶室空间拥挤*宽敞宽敞平头式发动机影响*大小小噪声、振动、气味和热量驾驶员视野不好*好好长头式3、货车布置形式——发动机位置汽车设计教案马天飞39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——商用车参数长m宽m高m后视镜mm顶窗高度mm货车、整体式客车、越野车122.54空载、顶窗关闭单侧外伸量250高出车顶300铰接式客车18半挂列车16.5全挂列车20车型汽车设计教案马天飞401、外廓尺寸——乘用车长：La=L/C宽：Ba=(La/3)+(195±60)，后排三人座时Ba1410mm高：Ha=hm+hp+hB+htL——轴距；C——比例系数，FF：0.62~0.66，RR：0.52~0.56；hm——轴间底部离地高度，应大于汽车最小离地间隙；hp——地板及下部零件高度，；hB——室内高度，一般为1.12~1.38m；ht——车顶造型高度，20~40mm；汽车设计教案马天飞412、轴距LL小，则整备质量减少；汽车总长减少；Dmin减少；传动轴长度减少；纵向通过半径减少。L过小，则车箱（厢）长度不足，或后悬过长。上坡或制动时轴荷转移过大，制动、操纵稳定性下降。车身纵向角振动增加，平顺性降低。传动轴夹角变大。汽车设计教案马天飞42L的选取原则轿车级别越高，L越长；装载量多的货车，L应取长些；载客量多