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第七节汽车的总体布置在初步确定汽车的载客量(装载量)、驱动形式、车身形式、发动机形式等以后，要深入做更具体的工作，包括绘制总布置草图，并校核初步选定的各部件结构和尺寸是否符合整车尺寸和参数的要求，以寻求合理的总布置方案。绘图前要确定画图的基准线(面)。一、整车布置的基准线(面)——零线的确定确定整车的零线(三维坐标面的交线)、正负方向及标注方式，均应在汽车满载状态下进行，并且绘图时应将汽车前部绘在左侧。1．车架上平面线纵梁上翼面较长的一段平面或承载式车身中部地板或边梁的上缘面在侧(前)视图上的投影线称为车架上平面，它作为垂直方向尺寸的基准线(面)，即z坐标线，向上为“十”、向下为“—”，该线标记为0z。货车的车架上平面在满载静止位置时，通常与地面倾斜0.5°～1.5°，使车架呈前低后高状，这样在汽车加速时，货箱可接近水平。为了画图方便，可将车架上平面线画成水平的，将地面线画成斜的。2．前轮中心线通过左右前轮中心，并垂直于车架平面线的平面，在侧视图和俯视图上的投影线称为前轮中心线，它作为纵向方向尺寸的基难线(面)，即x坐标线，向前为“—”，向后为“十”，该线标记为0x。3．汽车中心线汽车纵向垂直对称平面在俯视图和前视图上的投影线称为汽车中心线，用它作为横向尺寸的基准线(面)，即y坐标线，向左为“十”、向有为“—”，该线标记为0y。4．地面线地平面在侧视图和前视图上的投影线称为地面线，此线是标注汽车高度、接近角、离去角、离地间隙和货台高度等尺寸的基准线。5．前轮垂直线通过左、右前轮中心，并垂直于地面的平面，在侧视图和俯视图上的投影线称为前轮垂直线。此线用来作为标注汽车轴距和前悬的基准线。当车架与地面平行时，前轮垂直线与前轮中心线重合(如轿车)。二、各部件的布置1．发动机的布置(1)发动机的上下位置发动机的上下位置对离地间隙和驾驶员视野有影响。轿车前部因没有前轴，发动机油底壳至路面的距离，应保证满载状态下最小离地间隙的要求。货车通常将发动机布置在前轴上方，考虑到悬架缓冲块脱落以后，前轴的最大向上跳动量达70～100mm，这就要求发动机有足够高的位置，以防止前轴碰坏发动机油底壳。油底壳通常设计成深浅不一的形状，使位于前轴上方的地方最浅，同时再将前梁中部锻成下凹形状(注意前梁下部尺寸必须保证所要求的最小离地间隙)。所有这些措施将有利于降低发动机位置的高度，并使发动机罩随之降低，这能改善长头车的驾驶员视野，同时有利于降低汽车质心高度。除此之外，还要检查油底壳与横拉杆之间的间隙。发动机高度位置初定之后，用气缸体前端面与曲轴中心线交点X到地面高度尺寸b来标明其高度位置，如图1-10所示。在发动机高度位置初步确定之后，风扇和散热器的高度随之而定，要求风扇中心与散热器几何中心相重合，以使散热器在整个面积上接受风扇的吹风。护风罩用来增大送风量和减小散热器尺寸。为了保证空气的畅通，散热器中心与风扇之间应有不小于50mm的间隙，无护风罩时可减小到30mm。由于空气滤清器位于发动机进气歧管上，其高度影响发动机罩高度，为此将空气滤清器做成扁平状。发动机罩与发动机零件之间的间隙不得小于25mm，以防止关闭发动机罩时受到损伤。(2)发动机的前后位置发动机的前后位置会影响汽车的轴荷分配，轿车前排座位的乘坐舒适性，发动机前置后轮驱动汽车的传动轴长度和夹角，以及货车的面积利用率。为减小传动轴夹角，发动机前置后轮驱动汽车的发动机常布置成向后倾斜状，使曲轴中心线与水平线之间形成l°～4°夹角，轿车多在3°～4°之间，见图1-10。发动机前置后轮驱动的轿车，前纵梁之间的距离，必须考虑吊装在发动机上的所有总成(如发电机、空调装置的压缩机等)以及从下面将发动机安装到汽车上的可能性。还应保证在修理和技术维护情况下，从上面安装发动机的可能性。发动机的前后位置应与上下位置一起进行布置。前后位置确定以后，在侧视图上画下它的外形轮廓，然后用气缸体前端面与曲铀中心线交点久到前轮中心线之间的距离来标明其前后位置，如图l-10中的尺寸c所示。此后可以确定汽车前围的位置：发动机与前围之间必须留有足够的间隙，以防止热量传入客厢和保证零部件的安装；离合器壳与变速器应能同拆下，而无需拆卸发动机的固定点，此时应特别注意离合器壳上面螺钉的接近性。(3)发动机的左右位置发动机曲轴中心线在一般情况下与汽车中心线一致。这对底盘承载系统的受力和对发动机悬置支架的统一有利。少数汽车如4×4汽车，考虑到前桥是驱动桥，为了使前驱动桥的主减速器总成上跳时不与发动机发生运动干涉，将发动机和前桥主减速器向相反方向偏移。2．传动系的布置由于发动机、离合器、变速器装成一体，所以在发动机位置确定以后，包括发动机、离合器、变速器在内的动力总成位置也随之而定。驱动桥的位置取决于驱动轮的位置，同时为了使左右半轴通用，差速器壳体中心线应与汽车中心线重合。为满足万向节传动轴两端夹角相等，而且在满载静止时不大于4°、最大不得大于7°的要求，常将后桥主减速器的轴线向上翘起。而在轿车布置中，在侧视图上常将传动轴布置成U形方案，见图l-ll。这样做可降低传动轴轴线的离地高度，有利于减小客厢地板凸包高度和保证后排中间座椅座垫处有足够的厚度。在绘出传动轴最高轮廓线之后，根据凸包与中间传动轴之间的最小间隙一般应在l0～15mm来确定地板凸包线位置。3．转向装置的布置(1)转向盘的位置转向盘位于驾驶员座椅前方，为保证驾驶员能舒适地进行转向操作，应注意转向盘平面与水平面之间的夹角，并以取得转向盘前部盲区距离最小为佳，同时转向盘又不应当影响驾驶员观察仪表，还要照顾到转向盘周围(如风挡玻璃等)有足够的空间。(2)转向器的位置前悬架采用钢板弹簧时，为了避免悬架运动与转向机构运动出现不协调现象，应该将转向器布置在前钢板弹簧跳动中心附近(详见本章第八节)，即前钢板弹簧前支架偏后不多的位置处。因转向器固定在车架上，其轴线常与转向盘中心线不在一条直线上，为此用万向节和转向传动轴将它们连接起来。此时因万向节连接的轴不在一个平面内，在正面撞车时这又对防止转向盘后移伤及驾驶员有利(详见第七章)。长头车一般用两个万向节，平头车不用或用一个万向节的居多。如果转向盘与转向器之间通过一根刚性轴直接连接时，转向盘相对驾驶员在纵向平面内偏斜一个角度，这既导致操作不便，又会因转向传动轴在俯视图上向前斜插而影响踏板的布置和驾驶员腿部的操纵动作。为此，要求转向轴在水平面内与汽车中心线之间的夹角不得大于5°。转向摇臂与纵拉杆和转向节臂与纵拉杆之间的夹角，在中间位置时应尽可能布置成接近直角，以保证有较高的传动效率。4．悬架的布置货车的前、后悬架和一些轿车的后悬架，多采用纵置半椭圆形钢板弹簧。为了满足转向轮偏转所需要的空间，常将前钢板弹簧布置在纵梁下面。钢板弹簧前端通过弹簧销和支架与车架连接，而后端用吊耳和支架与车架相连。这样布置有利于缓和来自路面的冲击。同时，为了满足主销后倾角的要求，货车的前钢板弹簧应布置成前高后低状。后钢板弹簧布置在车架与车轮之间，应注意钢板弹簧上的U形螺栓和固定弹簧的螺栓与车架之间应当有足够的间隙。减振器应尽可能布置成直立状，以充分利用其有效行程。空间不允许时才布置成斜置状。5．制动系布置踩下制动踏板所需要的力，比踩下油门踏板要大得多，因此制动踏板应布置在更靠近驾驶员处，并且还要做到脚制动踏板和手制动操纵轻便。应检查杆件运动时有无干涉和死角，更不应当在车轮跳动时自行制动。布置制动管路要注意安全可靠、整齐美观。在一条管路上，当两个固定点之间有相对运动时，要采用软管过渡。平行管之间的距离不小于5mm，或者完全束在一起，交叉管之间的距离应不小于20mm，同时注意不要将管子布置在车架纵梁内侧下翼上，以免由于积水使管腐蚀。6．踏板的布置离合器踏板、制动踏板和油门踏板，布置在地板凸包与车身内侧壁之间。在离合器踏板左侧，应当留出离合器不工作时可以放下左脚的空间，因此，轮罩最好不要凸出到客厢内。油门踏板一般比制动踏板稍低，要求油门踏板与制动踏板之间留有大于一只完整鞋底宽度(60mm)的距离。因为汽车行驶时驾驶员要不停顿地踩油门踏板，所以要求踩下时轻便。驾驶员应当用脚后跟支靠在地板上，变化操纵时仅仅是通过改变踝关节角度来达到。为了操纵方便，从驾驶员方向看，油门踏板布置成朝外转的样子。图1-12所示为德国推荐的确定踏板布置的尺寸关系。7．油箱、备胎、行李箱和蓄电池的布置(1)油箱根据汽车最大续驶里程(一般为200～600km)来确定油箱的容积。轿车为了在有限的空间内布置下油箱、备胎等物品，常视具体条件来确定其形状。布置油箱时应遵守的一条重要原则是油箱应远离消声器和排气管(轿车要求油箱距排气管的距离大于300mm，否则应加装有效的隔热装置；油箱距裸露的电器接头及开关的距离不得小于200mm)，更不应当布置在发动机舱内。轿车油箱常布置在行李箱内，而货车油箱布置在纵梁上。考虑到发生车祸时不会因冲撞到油箱而发生火灾，油箱又应当布置在撞车时油箱不会受到损坏的地方，例如将油箱布置在靠近轿车后排座椅后部就比布置在行李箱后下部安全。(2)备胎轿车备胎常布置在行李箱内，要求在装满行李的情况下，仍能方便地取出备胎，如将备胎立置于行李箱侧壁或后壁。此时，行李箱侧壁或后壁必须有大于车轮直径的高度。货车备胎可以布置在车架尾部下方或是车架中部上方货箱底板下部。布置在车架尾部时常采用悬链式，可保证拆、装方便，并使汽车质心位置降低。但此时汽车离去角减小，通过性变坏。备胎置于车架中部上方时，常用翻转式结构。但在转动备胎时需要足够的空间，导致抬高货箱，使汽车质心位置增高。(3)行李箱要求中级轿车行李箱有效容积为0.4～0.7m3，高级轿车为0.7～0.9m3。为了能整齐地安放手提箱，行李箱底部应平整。受外形尺寸限制，当普通级、中级轿车难以达到上述要求时，可利用座椅下、车门和侧壁之间的空间来安放小件行李。客货两用轿车将后排座椅设计成可翻式，翻转后后部形成一个有效容积很大的行李箱。(4)蓄电池的布置蓄电池与起动机应位于同侧，并且它们之间的距离越近越好，以缩短线路，同时还要考虑拆装方便性和良好的接近性。8．车身内部布置以运送人为主，兼顾运送少量行李的轿车车身内部布置，必须考虑有良好的乘坐舒适性和足够的安全性。进行车身内部布置，并使之适合人体特性要求，离不开人体尺寸这一基本参数。为了获得人体尺寸分布规律，要进行抽样测量。将实测尺寸值由小到大排列到数轴上，再将这一尺寸段均分为100份，则将第几份点上的数值作为该百分位数。例如，我国成年男子身高分布图上，第50份点上的数值为1688mm，则称第50百分位数为1688mm，表明有50％的人身高低于1688mm，另有50％的人身高高于此值。所以第50百分位对应的身高就是平均身高。图1—13和表l—15所示为我国各地人体尺寸测量所得统计数据。车身内部空间和操纵机构的布置，以及驾驶员与乘客座椅的尺寸和布置等，均以该统计数据作为依据。以表中均值来决定基本尺寸，以标准差来决定调整量。例如，男子身高均为μ(1688mm)，标准差σ为81.83mm，取μ±1.645，表明男子总数的90%，其身高在1553～1822mm范围内。根据这一尺寸范围进行设计，就可以达到设计结果满足90%的使用对象。表1—15人体基本尺寸男女序号测量项目均值／mm标准／mm均值／mm标准／mm①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑩⑩⑩⑩⑩⑩⑩⑩’⑩⑩@身高眼高肩高坐高坐姿眼高肘到座平面上肢前伸长拳前伸长大臂长小臂长手长肩宽臀宽下肢前伸长大腿长小腿长足高膝臀间距大腿平长膝上到足底膝弯到足底1688．251585．321420．98896．53794245．23837．78730．87269．21247．08192．53426．32333．751015．91422．48401．3470．69550．78422．92515．08405．7981．8361．6154．3536．1241．8136．8147．0716．3613．229．4620．3522．6258。9128．4421．575．4627．4923．3124．6719．49158