1、第1章 汽車總體設計1本章重點汽車類型的選擇 主要尺寸參數及性能參數的確定 汽車總布置設計 21.1 概述1.1.1 汽車工業的發展 汽車工業的發展代表了近代工業的發展歷程，汽車最明顯的進步在于技術創新，制造的進步和汽車造型的變化 1、車身結構的發展 2、發動機的發展 3、汽車材料的發展 1.1.2 汽車設計的特點 汽車的使用條件復雜、產量大、變形頻繁、涉及的范圍廣泛，與能源、交通、環境、安全等多方面相關。因此汽車設計要考慮的因素眾多。 31.1 概述1.1.2 汽車設計的特點 1、工作環境的多樣性 全球各地的氣候條件、海拔高度、路面環境、地形特征等有較大差異，為此應在在汽車的結構、材料和設計

2、方面做出合理的選擇。 2、堅持“三化”原則 產品系列化、零部件通用化和零件設計的標準化。 3、國家標準及行業標準 4、經濟性 5、良好的人機工程特性、優美的外部造型和協調的色彩 41.1 概述 1.1.3 汽車的開發過程 汽車產品的開發概括來說可分為四個階段：決策階段、設計階段、試制試驗階段和生產階段。1、決策階段 (1)進行積極的市場調研和技術調研，提出準確的市場預測和技術可行性報告。 (2)進行可行性分析。 (3)對可行性報告進行評審。 (4)可行性報告通過決策并批準立項，則列入企業產品開發計劃。 (5)編寫產品開發任務書或開發建議書。 61.1 概述1.1.3 汽車的開發過程2.設計階段

3、 (1)制定設計原則 (2)選型和制定設計任務 A、汽車總布置設計 B、繪制效果圖 C、制作縮小比例模型 D、召開選型討論會 E、編寫產品設計任務書 (3)技術設計 (4)工作圖設計圖1.2 構思草圖圖1.3 彩色效果圖71.2 汽車結構形式的選擇 不同形式的汽車，主要體現在軸數、驅動形式以及布置形式上有區別，汽車形式對整車的使用性能、外形尺寸、整車質量、軸荷分配和制造成本等方面的影響很大。1、軸數 汽車軸數的選擇應根據車輛的用途、總質量、使用條件、公路車輛法規和輪胎負載能力等方面因素綜合考慮。汽車及掛車單軸最大允許軸荷限值見表1-1。汽車及掛車并裝軸軸荷的最大限值見表1-2。91.2 汽車結

4、構形式的選擇表1-1 汽車及掛車單軸的最大允許軸荷 101.2 汽車結構形式的選擇表1-2 汽車及掛車并裝軸的最大允許軸荷限值111.2 汽車結構形式的選擇2. 驅動形式 汽車的驅動形式有42、44、62、64、66、84、88等，其中前一位數字表示車輪總數，后一位數字表示驅動輪數，汽車的驅動形式常由汽車的使用條件、通過性和平順性等條件決定。增加驅動輪數能提高汽車的通過能力，驅動輪數越多，汽車的結構越復雜，整備質量和成本也隨之增加，同時也使汽車的總體布置工作變得困難 121.2 汽車結構形式的選擇3.布置形式 汽車的布置形式是指發動機、驅動橋和車身(或駕駛室)的相互關系和布置特點。汽車的使用性

5、能除取決于整車和各總成的有關參數外，其布置形式對使用性能也有重要影響。 (1)乘用車的布置形式 A、發動機前置前輪驅動(FF) 發動機前置前輪驅動的布置形 式在發動機排量在2.5L以下的乘用 車上應用比較廣泛，且技術已經非 常成熟。131.2 汽車結構形式的選擇主要優點：布置緊湊，發動機、離合器、變速箱及主減速器等部件連成一體，省掉傳動軸，同時降低了車內地板高度，增加了內部空間，坐椅布置方便，便于降低整車成本。主要缺點：前輪附著力減小，驅動輪易打滑；制動時質心前移，后輪易發生制動抱死引起側滑 。常見的幾種前置前驅乘用車的布置方案 ：141.2 汽車結構形式的選擇 C、發動機后置后輪驅動(RR)

6、 發動機后置后輪驅動一般是將發動機、離合器、變速箱及主減速器等裝配成一體，無傳動軸，發動機通常位于后橋之后，因此后懸相對較大。主要優點：發動機后置后輪驅動形式的主要優點是減小了整車長度、降低了質心、使地板平整。主要缺點：后軸軸荷過大，汽車的轉向和操縱性能不佳；前輪附著力過小、高速行駛時轉向不穩定、發動機冷卻不良、變速操縱機構復雜。161.2 汽車結構形式的選擇 D、四輪驅動 四輪驅動乘用車在對地面的適應性、通過性和安全性等方 面都有較好的表現。但是結構復雜，成本較高。 (2)客車的布置形式 A、發動機前置前輪驅動171.2 汽車結構形式的選擇 B、發動機前置后輪驅動 主要優點：與貨車通用部件多

7、，便于由貨車改裝生產；便于發動機的冷卻；動力和操縱機構相對簡單。主要缺點：身前部空間利用率較低 ，車內的噪聲較大，隔熱隔振比較困難；軸荷分配不理想，易引起轉向沉重；傳動軸過長，傳動效率低，易引發共振；地板較高，一般需要二級踏步甚者三級踏步，乘客上下車不方便；空調部件布置困難。191.2 汽車結構形式的選擇 C、發動機后置后輪驅動 主要優點：車廂的噪聲和振動較小，乘坐舒適性提高；軸荷分配合理；發動機維修方便；有較大行李艙空間；地板降低，方便乘客上下客車；車身前部空間充足，可以布置較為寬敞的乘客門。主要缺點：整車的變速操縱和動力操縱距離較長，布置較復雜；行駛中，駕駛員對于發動機的故障不易及時發現；

8、不利于發動機散熱。201.2 汽車結構形式的選擇 D、發動機中置后輪驅動 主要優點：車廂的空間利用率較高，座位布置和外形受發動機的限制較小；車內噪聲較小，傳動軸較短。主要缺點：發動機的尺寸受到限制，需要特殊設計；發動機的冷卻、保溫、防塵和隔熱性較差；發動機維修的接近性和方便性較差；發動機的可靠性要求比較高。211.2 汽車結構形式的選擇 (3)貨車的布置形式 (a) 發動機位于前軸之上，駕駛室之前 (b) 發動機位于前軸之上，部分深入駕駛室 (c) 發動機位于前軸之上，駕駛室的正下方 (d) 發動機位于前軸之后，駕駛室的后下方221.2 汽車結構形式的選擇A、發動機位于前軸之上、駕駛室之前 主

9、要優點：安全系數高；發動機維修的接近性好；振動、噪聲和熱量對駕駛室的影響較小；發動機散熱性能好；駕駛室的地板高度較低，上下車相對比較方便，駕駛室布置容易；汽車的操縱機構簡單，易于布置；軸荷分配比較合理。主要缺點：車身前部較長；轉彎半徑較大；由于車頭部分體積較大，貨箱相對整車的面積利用率較低；由于車頭突出，前部視野較差。 231.2 汽車結構形式的選擇B、發動機位于前軸之上、部分深入駕駛室 主要優點：相對于長頭車，其視野有顯著提高；貨箱的面積利用率提高；改善了長頭車的機動性能和外形尺寸過大的問題。 主要缺點：由于駕駛室前移，發動機占用了部分駕駛空間，故須抬高駕駛室地板，影響駕乘人員出入的方便性；

10、發動機維修的接近性和維修方便性變差，發動機的振動、噪聲和熱量較容易傳入駕駛室；駕駛室布置較困難。 241.2 汽車結構形式的選擇D、發動機位于前軸之后、駕駛室的后下方 主要優點：改善了駕駛區的局促性，清除了發動機對坐椅布置的影響，同時發動機位置相對下移后，駕駛室比較寬敞，可以增加坐椅，駕乘人員上下車也較方便。主要缺點：為了檢修方便，大多數采用翻轉式駕駛室，部分采用在座位下開設檢修口布置，前者操縱機構布置繁瑣，后者密封性能不佳，且檢修不方便。 261.3 汽車主要參數的選擇1.3.1 汽車主要尺寸參數的確定 1.外廓尺寸 汽車的長、寬、高稱為汽車的外廓尺寸。在公路和市內行駛的汽車最大外廓尺寸受到

11、有關法規限制，不能隨意確定。參考GB 15892005道路車輛外廓尺寸、軸荷及質量限值。 乘用車的總長是軸距、前懸和后懸之和。與軸距有如下關系： (1-1) 式中，c為比例系數， ，對前置前驅汽車，c值為0.62-0.66，對后置后驅汽車，c值為0.52-0.56。271.3 汽車主要參數的選擇1.3.1 汽車主要尺寸參數的確定 2. 軸距 軸距(汽車前輪中心點到后輪中心的距離)對整備質量、汽車總長、最小轉彎直徑、傳動軸長度、縱向通過半徑、軸荷分配等都有影響。軸距選擇必須在合適的范圍，軸距過短會使車廂長度不足或后懸過長；上坡或制動時軸荷轉移過大，汽車制動性能和操縱穩定性變差；車身縱向振動角過大

12、，汽車的平順性變差；萬向傳動軸夾角也會增大。 3. 前輪距 和后輪距 增大前輪距，可以使室內寬度增加，有利于增加側傾角，但汽車總寬度和總質量會有所增加，同時會影響到最小轉彎直徑的變化。291.3 汽車主要參數的選擇1.3.1 汽車主要尺寸參數的確定 4. 前懸 和后懸 汽車的接近角和離去角與前、后懸的長度直接相關，并直接影響汽車的通過性能。對于長頭車，前懸主要受到前保險杠、散熱器、風扇、發動機等部件的影響。 5. 貨車車頭長度 貨車車頭長度指從汽車的前保險杠到駕駛室后圍的距離。 6. 貨車車廂尺寸 要求貨車車廂的尺寸在運送散裝煤和袋裝糧食時能裝足額定噸數。 301.3 汽車主要參數的選擇1.3

13、.2 汽車質量參數的確定 1. 整車整備質量 整車整備質量是指車上帶有全部裝備(包括備胎，隨車工具等)，加滿燃料、冷卻水等，但沒有裝載貨物和人時的整車質量。 2. 汽車的載客量和裝載質量 (1)、汽車的載客量 乘用車的載客量以座位數表示。 (2)、汽車的裝載質量 指在硬質良好路面上行駛時所允許的額定裝載質量。不同路面，裝載質量會有所浮動。 (3)、質量系數 指汽車裝載質量與整車整備質量的比值。311.3 汽車主要參數的選擇1.3.2 汽車質量參數的確定 (4)、汽車的總質量 汽車在裝備齊全并按規定載滿乘客或貨物時的汽車質量。 (5)、軸荷分配 汽車在水平、靜止狀態下，各車軸對支撐平面的垂直載荷

14、。通常用空載或滿載情況下占總質量的百分比來表示。在計算時分空載荷和滿載荷兩種情況。 1.3.3 汽車性能參數的確定 1. 動力性參數 (1)最高車速 汽車在平直的良好的路面上行駛時所能達到的最高速度。 321.3 汽車主要參數的選擇1.3.3 汽車性能參數的確定 (2)加速時間 汽車以廠定最大總質量狀態，在風速3m/s的條件下，在干燥、清潔、平坦的混凝土或瀝青路面上，由某一低速或起步加速到某一高速所需的時間。 (3)爬坡能力 最大爬坡度是指汽車滿載，在良好的混凝土或瀝青路面的坡道上，汽車以最低前進擋能夠爬上的最大坡度。 (4)比功率和比扭矩 比功率是汽車所裝發動機的標定最大功率與汽車最大總質量

15、之比，它可以綜合反映汽車的動力性 ；比扭矩是汽車發動機的最大轉矩與汽車總質量之比，它能反映汽車的牽引能力 。 331.3 汽車主要參數的選擇1.3.3 汽車性能參數的確定 2. 燃油經濟性參數 我國規定，汽車的燃油經濟性用汽車在水平的水泥或瀝青路面上，以經濟車況或多工況滿載行駛百公里的燃油消耗量(L/100km)來評價。該值越小燃油經濟性越好。 3. 最小轉彎直徑 轉向盤轉至極限位置時，汽車前外轉向輪輪轍中心在支承平面上的軌跡圓的直徑稱為最小轉彎直徑。 4. 通過性幾何參數 (1)最小離地間隙 汽車除車輪之外的最低點與路面之間的距離。 341.3 汽車主要參數的選擇1.3.3 汽車性能參數的確

16、定 (2)接近角和離去角 接近角和離去角表征了汽車接近或離開障礙物(如小丘、溝洼地等)時，不發生碰撞的能力。 (3)縱向通過半徑 縱向通過半徑表征汽車可無碰撞地通過小丘、拱橋等障礙物的能力。 5. 操縱穩定性參數 (1)轉向特性參數 汽車應具有一定程度的不足轉向。 (2)車身側傾角 車輛轉彎時車身重心產生偏移，車身軸線與自由狀態下軸線的夾角，稱為車身側傾角。 (3)制動前俯角 351.3 汽車主要參數的選擇1.3.3 汽車性能參數的確定 6. 制動性參數 汽車制動性是指汽車在制動時，能在盡可能短的距離內停車且保持方向穩定，下長坡時能維持較低的安全車速并有在一定坡道上長期駐車的能力。 7. 舒適

17、性 汽車應為乘員提供舒適的乘坐環境和方便的操作條件，稱之為舒適性。 361.4 發動機的選擇1.4.1 發動機形式的選擇汽車用發動機的分類371.4 發動機的選擇1.4.1 發動機形式的選擇 1汽油機與柴油機的選用 一般說來，目前，對動力性要求比較高，乘坐舒適性良好的乘用車、微型客車或一些小貨車上大多數采用汽油機；總質量較大的車輛上一般采用柴油機。 2汽缸排列形式與冷卻方式的選用 發動機汽缸有直列、水平對置和V形三種排列形式。發動機冷卻方式有水冷和風冷兩種。 3其他發動機的選型381.4 發動機的選擇1.4.2 發動機主要性能指標的選擇 1. 發動機最大功率 和相應轉速 根據所設計汽車應達到的

18、最高車速 (km/h)，用下式估算發動機最大功率： (1-11) 2. 發動機最大轉矩 和相應轉速 (1-12)391.5 輪胎的選擇1.5.1 輪胎也車輪應滿足的基本要求 輪胎及車輪部件應滿足下述基本要求：足夠的負荷能力和速度能力；較小的滾動阻力和行駛噪聲；良好的均勻性和質量平衡性；耐磨損、耐老化、抗刺扎和良好的氣密性；質量小、價格低、拆裝方便、互換性好。1.5.2 輪胎的分類401.5 輪胎的選擇1.5.3 輪胎的特點與選用 子午線輪胎的特點是滾動阻力小、溫升低、胎體緩沖性能和胎面附著性能都比斜交輪胎要好，裝車后油耗低、耐磨損壽命長、高速性能好。子午線輪胎也有制造困難、造價不如斜交輪胎低和

19、不易翻修等缺點。 低斷面輪胎的胎面寬平、側面剛性大、附著能力強、散熱良好、高速行駛穩定性好。 無內胎輪胎的平衡性良好、發熱少、刺扎后不易快速失氣、高速行駛安全性能良好。411.6 汽車總布置設計1.6.1 總布置設計圖的圖面要求 1. 坐標系 繪制總布置設計圖時，通常以車架上平面或車身地板主平面為XY面；以過前輪中心線且垂直于XY面的面為YZ面；以汽車的縱向對稱面為XZ面。 421.6 汽車總布置設計1.6.1 總布置設計圖的圖面要求 2. 總布置圖格式客車總布置設計圖 431.6 汽車總布置設計1.6.1 總布置設計圖的圖面要求 3. 校對圖 校對圖是對各系統設計師完成的設計圖進行圖面上的總

20、裝，相當于模擬組裝一輛汽車，以確認總布置設計是否合理及各設計是否符合計劃圖的要求。1.6.2 各部件的布置 1. 發動機的布置 在布置發動機時，一般以發動機的曲軸中心線、曲軸中心線與缸體前(后)端面的交點Oe和缸體中心平面為基準，將其固定在整車坐標系中。441.6 汽車總布置設計1.6.2 各部件的布置 2. 傳動系的布置 由于發動機、離合器、變速器裝成一體，所以在發動機位置確定以后，包括發動機、離合器、變速器在內的動力總成位置也隨之而定。 3. 轉向裝置的布置 (1)轉向盤的位置 應注意轉向盤平面與水平面之間的夾角，并以取得轉向盤前部盲區距離最小為佳，同時轉向盤又不應當影響駕駛員觀察儀表，還

21、要照顧到轉向盤周圍(如擋風玻璃等)有足夠的空間。 (2)轉向器的位置 應綜合考慮方便性、安全性和布置的合理性，還要保證有較高的傳動效率。451.6 汽車總布置設計1.6.2 各部件的布置 4. 懸架的布置 貨車的前、后懸架和一些乘用車的前、后懸架，多采用縱置半橢圓形鋼板彈簧。減振器應盡可能布置成直立狀，以充分利用其有效行程；空間不允許時才布置成斜置狀。 5. 制動系布置 制動踏板應布置在更靠近駕駛員處，并且還要做到腳制動踏板和手制動操縱輕便；布置制動管路時要注意安全可靠，整齊美觀。 461.6 汽車總布置設計1.6.2 各部件的布置 6. 踏板的布置 離合器踏板、制動踏板和油門踏板，布置在地板凸包與車身內側壁之間。 7. 油箱、備胎、行李箱和蓄電池等附件的布置 (1)油箱 油箱應遠離消聲器和排氣管(乘用車要求油箱距排氣管距離大于300mm，否則應加裝有效的隔熱裝置；油箱距裸露的電器接頭及開關距離不得小于200mm)，更不