1第一章汽车总体设计.

home汽车设计教材主编：王望予车辆工程专业主要课程之一（必修课）2汽车设计的特点和要求1使用条件复杂，多变，要能适应各种环境。2以大批量生产为主，必须实行“三化”。3要考虑汽车的经济性等。标准化、通用化、系列化3汽车设计技术的发展汽车设计技术的发展分为三个阶段：1经验设计阶段2以科学实验，技术分析为基础的设计阶段3计算机辅助设计阶段4计算机辅助设计阶段计算机辅助设计阶段出现在70年代以后。初级阶段：电子计算机主要是协助技术人员进行工程计算和技术分析。半自动和全自动设计(CD)半自动化设计(CAD)：将资料和数据输入计算机，计算机给出数据或外形，通过人—机对话，达到设计要求。全自动设计(CD):计算机自动给出最优结果。5本课程的任务1学会分析，评价汽车及其各总成的结构方案和性能（优劣），合理选择结构方案及有关参数。2学会一些主要零部件的设计。3学会汽车总体设计的一般方法，为毕业设计及从事汽车技术工作打下基础。6第一章汽车总体设计7第一章汽车的总体设计§1汽车总体设计的任务及开发程序§2汽车形式的选择§3汽车主要尺寸和参数的选择§4汽车发动机选择§5汽车总布置草图及各部件布置§6运动校核8§1-1汽车总体设计的任务及开发程序一、汽车总体设计的任务1．正确选择性能指标、质量和尺寸参数，提出整车总体设计方案。(P16-24)2．对各部件进行合理布置，并进行运动校核。3.对汽车性能进行精确控制和计算，保证主要性能指标的实现。(理论分析、实验)４.协调各种矛盾。9二、汽车开发程序1．设计任务书编制阶段a、调查分析：社会调查使用调查生产调查b、市场预测及形体设计市场预测分析市场容量的大小，最经济的生产纲领、生产方式，用户对产品的要求以及有关法规的规定。形体设计美术效果图和制作油泥模型10汽车外形美术效果图11C、总体设计方案分析提供多幅总体方案图方案论证总布置草图（参P4）对比d、编写设计任务书内容：1）可行性分析。2）产品型号及其主要使用功能，技术规格和性能参数;3）整车布置方案的描述及各主要总成的结构、特性参数。标准化、通用化、系列化水平;4）国内、外同类汽车技术性能分析和对比;5）本车拟用的新技术、新材料和新工艺。122．技术设计阶段汽车各部件的设计全面展开，总体设计师的工作：a、协调总成与整车和总成与总成之间出现的各种矛盾；b、将各总成设计结果反映到整车校对图上进行校对，进行“图面装配”；c、运动校核；d、性能的精确计算；f、编制包括整车明细表和技术条件在内的整车技术文件。133．试制、试验、改进、定型阶段试制目的：a、暴露设计中的问题，以便在投产前解决；b、秤重。（零部件质量、轴荷、总质量）试验目的：检测样车的性能是否满足设计要求。试验分：整车基本性能试验5万公里的可靠性试验典型地区的使用试验和根据使用条件在特殊地区的适应性试验注：试验应根据国家制定的有关标准逐项进行。不同车型有不同的试验标准。试制、试验完成后应对结果进行分析，并针对暴露出来的技术问题进行改进设计，再进行第二轮试制和试验，直至产品定型。14解读正向汽车研发流程154．生产准备阶段主要工作：进行生产准备和小批量试生产，并让试生产车进一步经受用户的考验。5．生产销售阶段主要工作：a、对产品正式批量生产；b、对产品进行销售和售后服务工作；c、售后服务工作中征求用户意见，反映给有关部门，以利改进和不断提高产品质量、扩大市场。16§1.2汽车形式的选择2.1汽车的分类：机动车辆及挂车分类GB/T15089-2001，主要用于型式认证，是型式认证各技术法规适用范围的依据。汽车和挂车类型的术语和定义GB/T3730.1-2001，是通用性的分类，适用于一般概念、统计、牌照、保险、政府政策和管理的依据。172.2汽车形式的选择一、轴数1、影响选取轴数的因素：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、我国公路标准规定：单轴最大允许轴载质量为10t；（四级公路及桥梁）双连轴最大允许轴载质量为18t（每轴9t）。总质量小于19t的公路运输车辆：双轴汽车总质量在19～26t的公路运输车：三轴形式18二、驱动形式4×2轿车和总质量小的公路用车辆4×4越野汽车6×2总质量在19～26t的公路用汽车汽车驱动形式：6×46×6越野汽车8×426～32t的公路用汽车8×8越野汽车3、不在公路上行驶的汽车，轴荷不受道路桥梁标准的限制,如矿用自卸车等多数采用两轴形式。19三、布置形式定义:指发动机、驱动桥和车身（或驾驶室）的相互关系和布置特点。1．轿车的布置形式发动机前置前驱动分：发动机前置后驱动发动机后置后驱动20（1）发动机前置前驱动a、有明显的不足转向性能；b、越过障碍的能力高；c、动力总成结构紧凑；特点：d、有利于提高乘坐舒适性；（车内地板凸包高度可以降低）e、有利于提高汽车的机动性；（轴距可以缩短）f、有利于发动机散热，操纵机构简单；g、行李箱空间大；h、变型容易。21结构与制造工艺均复杂；（采用等速万向节）前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；（前桥负荷较后轴重）主要缺点：汽车爬坡能力降低；发生正面碰撞事故，发动机及其附件损失较大，维修费用高。应用：Audi100、Santana2000、CA7220、Bulck、Passat、富康、英格尔（南汽）、夏利等轿车，均采用发动机前置前轮驱动的布置形式。22（2）发动机前置后驱动a、轴荷分配合理；b、有利于减少制造成本；（不需要采用等速万向节）c、操纵机构简单；特点：d、采暖机构简单，且管路短供暖效率高；e、发动机冷却条件好；f、爬坡能力强；g、行李箱空间大；h、改型容易。23a、地板上有凸起的通道，影响了乘坐舒适性；b、汽车正面与其它物体发动碰撞易导致发动机进入客主要缺点：厢，会使前排乘员受到严重伤害；c、汽车的总长较长，整车整备质量增大，影响汽车的燃油经济性和动力性。应用：中高级和高级轿车（客厢较长，乘坐空间宽敞，行驶平稳）24（3）发动机后置后驱动a、结构紧凑；（发动机、离合器、变速器和主减速器布置成一体）b、改善了驾驶员视野；（汽车前部高度有条件降低）c、整车整备质量小；特点：d、客厢内地板比较平整；e、乘客座椅能够布置在舒适区内；f、爬坡能力强；g、汽车轴距短，机动性能好。25a、后桥负荷重，使汽车具有过多转向的倾向；b、前轮附着力小，高速行驶时转向不稳定，影响操纵主要缺点：稳定性；c、行李箱在前部，行李箱空间不够大；d、操纵机构复杂；f、变型困难。应用于乘用车较少。1.轿车的布置形式结论：1.中高级以下的汽车，使用前置前驱为主；2.高级以上的汽车以前置后驱为主；3.后置后驱用的较少4.横置发动机可以缩短汽车的长度或长度不变增加乘客厢有效长度，在很短轴距内将后排座椅布置在轴距内26各种布置方案优缺点比较(续前)比较项目前置前驱前置后驱后置后驱操纵机构简单简单复杂除霜和采暖机构简单简单复杂冷却条件好好不好室内地板较平坦不平较平轴距发动机在轴距外，轴距短轴距长发动机在轴距外，轴距短机动性好差好行李厢尺寸大大不够大27各种布置方案优缺点比较比较项目前置前驱前置后驱后置后驱动力总成紧凑不紧凑紧凑拆装传动系困难容易困难等速万向节需要不需要不需要轮胎寿命前胎短较长较长撞车安全性不好不好好整备质量轻重轻轴荷分配前重后轻适中后重爬坡能力低较好强操纵稳定性不足转向过多转向操纵机构简单简单复杂28图1-7按驾驶室结构类型对货车分类(a)平头货车；(b)短头货车；(c)长头货车。2．货车布置形式29（1）长头式a、发动机位于驾驶室前部；特点b、发动机及其附件的接近性好；c、有利于发动机散热，操纵机构布置简单。a、汽车面积利用率低；缺点b、视野差；c、机动性差。应用：使用条件差的货车、越野车2．货车布置形式长头式按驾驶室与发动机相对位置的不同可分短头式平头式偏置式30（2）短头式a、发动机有少部分位于驾驶室内；特点b、汽车面积利用率及视野有所改善；c、有利于发动机散热，操纵机构布置简单；a、汽车面积利用率低；缺点b、视野差；c、机动性差；d、驾驶室内部相对拥挤。应用：中重型货车、越野车31（3）平头式a、驾驶室位于发动机之上；特点b、汽车面积利用率高、视野好；c、最小转弯半径小；a、前轴负荷大，因而汽车通过性能变坏；缺点b、驾驶室有翻转机构和锁住机构，机构复杂；c、进、出驾驶室不如长头式货车方便；d、驾驶室内受热及振动均比较大；f、正面碰撞时，特别是微型、轻型平头货车，使驾驶员和前排乘员受到严重伤害的可能性增加。应用：各种级别的货车32车头型式比较型式项目长头式短头式平头式发动机的维修方便不方便不方便驾驶员受热受热小受热小受热振动受振受振振动较大室内空间较大较挤挤室内高度较高不高高操纵机构简单简单稍复杂33车头型式比较(续)型式项目长头式短头式平头式轴荷分配与平头比前轴轻前轴负荷较轻前轴负荷较重总长与轴距长较短短机动性差较好好面积利用率低较低好转弯半径Rmin大稍小小视野差较差好34（4）偏置式a、驾驶室位于发动机之旁；特点b、具有平头式货车的一些优点；（轴距短、视野好）c、还具有长头式货车的一些优点；（驾驶室通风条件好、维修发动机方便）应用：主要用于重型矿用自卸车353.货车的布置方案比较型式项目F.RM.RR.R前置后驱中置后驱后置后驱可装用发动机的型式直列、V、卧式卧式卧式维修发动机是否方便方便不方便较差发动机的通用性好差差操纵机构简单复杂复杂驾驶室内部布置平头时内部布置困难地板平坦、易布置地板平坦、易布置363.货车的布置方案比较(续)型式项目F.RM.RR.R前置后驱中置后驱后置后驱驾驶员座位的高低较高、质心高较低较低驾驶室内噪声与振动有较轻较轻轴荷分配前轴重合理后桥重对行驶路面的要求低高高货厢地板高度低高高汽车总长长头时长短短应用多少少374．大客车的布置形式发动机前置后桥驱动根据发动机的位置不同可分发动机后置后桥驱动发动机中置后桥驱动（1）发动机前置后桥驱动a、动力总成操纵机构结构简单；特点b、散热器位于汽车前部，冷却效果好；c、冬季在散热器罩前部蒙以保护棉被，能改善发动机的保温条件；d、发动机出现故障时驾驶员容易发现。38a、布置座椅时会受到发动机的限制；b、地板平面离地面较高；缺点c、传动轴长度长；d、发动机的声、气味和热量易于传入车厢内；隔绝发动机振动困难，影响乘坐舒适性；f、采用前开门布置会使前悬加长，同时可能使前轴超载。发动机前置后驱动的大客车，常在货车底盘基础上改装而成。39（2）发动机后置后桥驱动a、能较好地隔绝发动机的噪声、气味、热量；特点b、检修发动机方便；轴荷分配合理；c、能改善车厢后部的乘坐舒适性；d、当发动机横置时，车厢面积利用较好，并有布置座椅受发动机影响较少；f、行李箱大（旅游客车）、地板高度低（城市客车）g、传动轴长度短。发动机后置后桥驱动大客车优点明显。目前，这种布置形式的大客车得到广泛应用。发动机后置后桥驱动40a、发动机的冷却条件不好，必须采用冷却效果强的散热器；缺点b、动力总成操纵机构复杂；c、驾驶员不容易发现发动机故障。41（3）发动机中置后桥驱动a、轴荷分配合理；特点b、传动轴的长度短；c、车厢内面积利用最好，并且座椅布置不会受发动机的限制；d、乘客车门能布置在前轴之前等。应用于旅游大客车42a、发动机必须用水平对置式的，且布置在地板下部，给检修发动机带来困难；b、驾驶员不容易发现发动机故障；缺点c、发动机在热带的冷却条件和寒带的保温条件均不好；d、发动机的噪声、气味、热量和振动均能传入车厢；f、动力总成操纵机构复杂；e、受发动机影响，地板平面距地面较高；434.客车的布置方案型式项目前置后驱F.R中置后驱M.R后置后驱R.R热带发动机冷却条件好较差不好寒带发动机保温条件好较好好驾驶员是否易发现发动机故障易听不到听不到发动机是否易染尘积土不易易较不易维修发动机的条件好困难好车厢内噪声与振动大居中小车厢内气味与热量有较少基本没有444.客车的布置方案比较(续)型式项目前置后驱F.R中置后驱M.R后置后驱R.R操纵机构简单复杂复杂轴荷分配前重较好较好车厢利用面积差最