汽车设计-汽车总体设计技术要素

2019/8/16汽车总体设计技术要素2019/8/162汽车设计概述主要参数确定发动机选择车身形式选择汽车形式选择轮胎选择内容提要一二三四五六总体布置设计运动校核七八一．汽车设计概述2019/8/163设计：把满足某种功能的设想变成现实的一系列详细的技术规划。（满足某种功能的目的→构思技术方案→结构细节规划→用于指导使之成为现实的技术文件）构思技术方案和结构细节是最具创造性的思维活动。汽车设计：把满足汽车所需功能的设想变成现实的一系列详细的技术规划。1.什么是汽车设计一．汽车设计概述国年1983199219992000200320052008200920122014日本111112499901014102810801156793994972美国920977130212811207119487057110321165德国438519528520556576604521564586法国333376318335362355256205196184俄罗斯212145117120127135179172223249英国129154197182184180164109157158西班牙127220285303303275254217197219加拿大150198274235255269208149246239意大利157168170173132104102846759巴西100109135167183253322318334296中国106180201444570.8934.5137919272372韩国17228431131837038035145545242019/8/162.中国汽车历年产量一．汽车设计概述52019/8/163.汽车的开发流程一．汽车设计概述62019/8/163.汽车的开发流程决策阶段最终要形成一个详细明确的设计任务书来指导后续的具体设计，要包括：发动机选择：发动机型式、功率、转矩、比功率、比转矩、适应性系数主要性能参数：动力性参数、燃油经济性参数、机动性参数、几何参数、质量参数、通过性参数、制动性能参数、操纵稳定性参数，舒适性参数汽车形式的选择：轴数、驱动形式（m×n）、布置形式（FF、长短平等）车身形式：折背、直背、舱背等轮胎的选择一．汽车设计概述2019/8/1674.汽车总体设计应该满足的要求基本要求各项性能、成本等，要求达到设计任务书所规定的指标严格遵守和贯彻相关法规、标准的规定；注意不要侵犯专利；贯彻“三化”：系列化、通用化、标准化进行有关运动学方面的校核“四好”：好用、好造、好修、好看道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值GB1589—2004机动车安全技术条例GB7258-20122019/8/168HenanUniversityofScienceandTechnology汽车设计概述主要参数确定发动机选择车身形式选择汽车形式选择轮胎选择内容提要一二三四五六总体布置设计运动校核七八二．主要参数确定max3maxmax7614036001aDaaTeuACugfmP2019/8/1691.动力性（发动机）参数最高车速加速时间上坡能力汽车比功率和比转矩(1).发动机最大功率Pemax和相应转速nP比功率＝Pemax/ma根据动力性能指标计算(2).发动机最大转矩Temax和相应转速nTPeenPTmaxmax9549nP/nT=1.4~2.0(3).发动机适应性系数φ)(6.2~6.1)(4.2~4.1max柴汽TPPenTnT二．主要参数确定2019/8/1610几种常见轿车最大功率与最大转矩车型最大功率最大转矩厂商油耗2008款飞度1.588kw/6600rpm145N·m/4800rpm-2011款卡罗拉1.690kw/6000rpm154N·m/5200rpm180.0km/h2011款朗逸1.677kw/5250rpm155N·m/3750rpm174.0km/h2011款天籁2.5136kw/6000rpm232N·m/4400rpm-2011款雅阁2.4132kw/6500rpm225N·m/4500rpm200km/h2009款皇冠2.5145/6200kw/rpm242/4400N·m/rpm219.0km/h2010款奥迪A6L2.4130kw/6000rpm230N·m/3000-5000rpm222.0km/h2010款宝马760Li400/5650kw/rpm750/1500N·m/rpm250.0km/h2010款奔驰S600L380/5000kw/rpm830N·m/1900-3500rpm250.0km/h2010款法拉利599456/7600kw/rpm608/5600N·m/rpm330.0km/h2010款布加迪威航736/6000kw/rpm1250/2200-5500N·m/rpm407.0km/h二．主要参数确定112019/8/162.几何参数外廓尺寸（长、宽、高）轴距L前/后轮距前悬LF、后悬LR货车车头长度货车车箱尺寸(1).轴距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。二．主要参数确定122019/8/162.几何参数外廓尺寸（长、宽、高）轴距L前/后轮距前悬LF、后悬LR货车车头长度货车车箱尺寸(1).轴距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；载客量多的客车，L应取长些；机动性要求高的汽车，L应取短些。在标准轴距车型基础上，派生出短轴距和长轴距车型，其轴距变化范围在0.4~0.6m。二．主要参数确定132019/8/162.几何参数(2).轮距前轮距B1、后轮距B2随着B的增加：车箱（驾驶室）内宽增加侧倾刚度增大总宽增大总质量增大Dmin增加确定原则：因为总宽不超过2.5m，所以B不宜取大；B1要保证布置下发动机、车架、前悬架和前轮，保证转向轮转动空间及杆系与车架、车轮之间的间隙。B2受后部车架宽度、悬架、轮胎宽度的影响，保证它们之间有足够的间隙。二．主要参数确定142019/8/162.几何参数(3).前后悬前悬LF增加：安全性提高；前钢板弹簧长度增加；驾驶员视野变坏；接近角减小，通过性下降。前悬LF的确定原则：对长头车、轿车，保证布置下发动机、保险杠、散热器、风扇等部件。货车的前悬LF范围：1100~1300mm。后悬LR长，则乘用车行李箱尺寸增大；追尾安全性好；汽车离去角减小，通过性降低；汽车造型发生变化。后悬选取原则：（取决于轴距、轴荷分配）客车LR，不得超过轴距的65%，绝对值不大于3500mm；货车（ma=1.8~14.0t)，LR一般在1200~2200mm之间；特长货箱的货车，LR可达到2600mm，但不得超过轴距的55%。二．主要参数确定152019/8/162.几何参数(4).货车车头长度定义：从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。车头长度将影响：外观效果；驾驶室居住性能；发动机的接近性。车头长度尺寸的确定：长头式：2500~3000mm平头式：1400~1500mm对车箱尺寸（容积）的基本要求：运送煤和袋装粮食时，能装足额定吨位数。车箱尺寸的选取：边板高度高，则质心高度高，装卸货物不方便选取范围：450~650mm。车厢宽度宽，则空气阻力增加在不超标的条件下，尽量取宽些，以减少货箱的高度和长度。车箱长度：应尽可能取短，以减少整备质量。(5).货车车箱尺寸二．主要参数确定162019/8/16整车整备质量m0汽车的载客量和装载质量me质量系数m0=me/m0汽车总质量ma轴荷分配3.汽车主要质量参数(1).整车整备质量m0定义：车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满燃料、水，但没有装货和载人时的整车质量。减少m0，则制造成本降低；节约燃料，使用成本降低；装载量、载客量增加，使用经济性提高。减少m0的主要措施:采用高强度轻质材料（塑料、铝合金……）；使结构更合理。m0的确定方法（设计初期）对于货车，要根据经验估算；（各总成质量累加）对于轿车、客车，按人均整备质量估算。乘用车：V≤1.0L，0.15~0.16（吨/人）V≤1.6L，0.17~0.24商用客车：La≤10m，0.096~0.160（吨/人）La10m，0.065~0.130二．主要参数确定172019/8/163.汽车主要质量参数(2).汽车的载客量和装载质量汽车的载客量（参见GB/T15089-2001）轿车载客量=座位数）长途、观光大客=座位数。公交车载客量=车厢固定乘客座位数+车厢有效站立面积（平方米）×每平方米允许站人数。每平方米允许站立人数按8人计算。装载质量me定义：在硬质良好路面上行驶时所允许的额定装载量。对越野车是指越野行驶时或在土路上行驶时的额定装载量。me的确定：应符合行业产品规划系列；货流大、运距长、自卸车应用大吨位；货源变化频繁、运距短使用中、小吨位汽车。二．主要参数确定182019/8/163.汽车主要质量参数(3).质量系数m0定义：汽车装载质量与整车整备质量的比值，m0=me/m0。装载质量me越大，整备质量m0越小，则m0提高。m0大，表明设计水平、工艺水平比较高，结构更为合理。m0的用途：m0可参考同类型车选择；得到m0，就可根据me估算出m0。原则上装载质量me越大的汽车，m0越高。m0变化范围：0.80~1.70二．主要参数确定192019/8/163.汽车主要质量参数(4).汽车总质量ma定义：装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。ma的确定：乘用车、商用客车：ma=m0+n*65kg+αn商用货车：ma=m0+me+n*65kg式中：m0——整备质量；me——装载质量；n——载客数（包括驾驶员）；α——行李系数，中高级轿车：α=5微型、普通级轿车：α=10城市客车：α=0长途客车：α=10~15二．主要参数确定202019/8/163.汽车主要质量参数(5).轴荷分配定义:汽车在空载、满载静止状态下，各轴对支承平面的垂直载荷（常用百分比表示）。确定轴荷分配的原则：为使各轮胎磨损均匀，寿命相近，各车轮负荷应相近；为保证汽车良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的负荷；为了保证汽车的操纵稳定性，要求转向轴的负荷不应过小。影响轴荷分配的主要因素：汽车的驱动形式、发动机的位置、汽车结构特点、车头的形式、使用条件。二．主要参数确定212019/8/163.汽车主要质量参数(5).轴荷分配调整轴荷分配时采取的措施：重新布置某些总成、部件（如油箱、备胎等）的位置；改变轴距。二．主要参数确定222019/8/164.燃油经济性参数百公里油耗（L/100km）汽车在水平的水泥或沥青路面上，以经济车速或多工况满载行驶百公里的燃油消耗量（L/100km）。百公里燃油消耗量越小越好。单位质量百公里油耗对于货车，用单位质量百公里燃油消耗量来评价（L/100tkm）。二．主要参数确定232019/8/165.制动性参数制动性能包括：制动距离短；制动时方向稳定；下长坡时能保持稳定的低速行驶；坡道上能够可靠驻车。评价指标：制动距离平均制动减速度乘用车在50km/h初速度下制动时，满载时制动距离要小于20米，制动减速度要大于5.9m/s2。二．主要参数确定242019/8/166.机动性参数最小转弯直径Dmin定义：转向盘转至极限位置时，汽车前外转向轮轮辙中心在支承平面上的轨迹圆直径。影响因素：转向轮最大转角增大，Dmin减小；全轮转向，Dmin减小。汽车轮距增大，Dmin增大；汽车轴距增大，Dmin增大；国家标准（GB7258-1997）的规定：Dmin小于等于24m；Dmin=24m时，转向轴与末轴的内轮差（用两内轮轨迹中心计）小于等于3.5m。≯3.5m末轴内轮前内轮二．主要参数确定252019/8/167.通过性几何参数最小离地间隙hmin接近角1离去角