汽车设计第一章汽车总体设计

1、1,第1章 汽车总体设计,2,本章重点,汽车类型的选择 主要尺寸参数及性能参数的确定 汽车总布置设计,3,1.1 概述,1.1.1 汽车工业的发展 汽车工业的发展代表了近代工业的发展历程，汽车最明 显的进步在于技术创新，制造的进步和汽车造型的变化 1、车身结构的发展 2、发动机的发展 3、汽车材料的发展 1.1.2 汽车设计的特点 汽车的使用条件复杂、产量大、变形频繁、涉及的范围 广泛，与能源、交通、环境、安全等多方面相关。因此汽车 设计要考虑的因素众多。,4,1.1 概述,1.1.2 汽车设计的特点 1、工作环境的多样性 全球各地的气候条件、海拔高度、路面环境、地形特征等有较大差异，为此应在在汽车的结构、材料和设计方面做出合理的选择。 2、坚持“三化”原则 产品系列化、零部件通用化和零件设计的标准化。 3、国家标准及行业标准 4、经济性 5、良好的人机工程特性、优美的外部造型和协调的色彩,5,1.1 概述,1.1.3 汽车的开发过程,图1.1 汽车新产品开发流程,6,1.1 概述,1.1.3 汽车的开发过程 汽车产品的开发概括来说可分为四个阶段：决 策阶段、设计阶段、试制试验阶段和生

2、产阶段。 1、决策阶段 (1)进行积极的市场调研和技术调研，提出准确的市场预 测和技术可行性报告。 (2)进行可行性分析。 (3)对可行性报告进行评审。 (4)可行性报告通过决策并批准立项，则列入企业产品开 发计划。 (5)编写产品开发任务书或开发建议书。,7,1.1 概述,1.1.3 汽车的开发过程 2.设计阶段 (1)制定设计原则 (2)选型和制定设计任务 A、汽车总布置设计 B、绘制效果图 C、制作缩小比例模型 D、召开选型讨论会 E、编写产品设计任务书 (3)技术设计 (4)工作图设计,图1.2 构思草图,图1.3 彩色效果图,8,1.1 概述,1.1.3 汽车的开发过程 3.试制试验阶段 试制试验阶段包括样机试制、样机试验和小批试制 4.生产阶段 生产阶段包括定型投产阶段和持续改进阶段。,9,1.2 汽车结构形式的选择,不同形式的汽车，主要体现在轴数、驱动形式 以及布置形式上有区别，汽车形式对整车的使用性 能、外形尺寸、整车质量、轴荷分配和制造成本等 方面的影响很大。 1、轴数 汽车轴数的选择应根据车辆的用途、总质量、使用条件、 公路车辆法规和轮胎负载能力等方面因素综合考虑。

3、汽车及 挂车单轴最大允许轴荷限值见表1-1。汽车及挂车并装轴轴 荷的最大限值见表1-2。,10,1.2 汽车结构形式的选择,表1-1 汽车及挂车单轴的最大允许轴荷,11,1.2 汽车结构形式的选择,表1-2 汽车及挂车并装轴的最大允许轴荷限值,12,1.2 汽车结构形式的选择,2. 驱动形式 汽车的驱动形式有42、44、62、64、 66、84、88等，其中前一位数字表示车轮总 数，后一位数字表示驱动轮数，汽车的驱动形式常 由汽车的使用条件、通过性和平顺性等条件决定。 增加驱动轮数能提高汽车的通过能力，驱动轮数越 多，汽车的结构越复杂，整备质量和成本也随之增 加，同时也使汽车的总体布置工作变得困难,13,1.2 汽车结构形式的选择,3.布置形式 汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身(或驾驶室) 的相互关系和布置特点。汽车的使用性能除取决于整车和各 总成的有关参数外，其布置形式对使用性能也有重要影响。 (1)乘用车的布置形式 A、发动机前置前轮驱动(FF) 发动机前置前轮驱动的布置形 式在发动机排量在2.5L以下的乘用 车上应用比较广泛，且技术已经非 常成熟。,14,1.2 汽车结构形

4、式的选择,主要优点：布置紧凑，发动机、离合器、变速箱及主减速器 等部件连成一体，省掉传动轴，同时降低了车内地板高度， 增加了内部空间，坐椅布置方便，便于降低整车成本。 主要缺点：前轮附着力减小，驱动轮易打滑；制动时质心前 移，后轮易发生制动抱死引起侧滑 。 常见的几种前置前驱乘用车的布置方案 ：,15,1.2 汽车结构形式的选择,B、发动机前置后轮驱动(FR) 一般是将发动机、离合器、变速 箱装配成一体，位于汽车前部，通过 万向传动轴将动力传至后桥的主减速 器，实现后轮驱动。 主要优点：汽车的轴荷分配均匀；增加了轮胎的使用寿命； 发动机舱布置宽敞，爬坡能力较强。 主要缺点：轴距一般较大 ，汽车的总长和自身质量都大， 制造成本高；影响了地板的平整度和高度，坐椅布置也受到 一定的影响。,16,1.2 汽车结构形式的选择,C、发动机后置后轮驱动(RR) 发动机后置后轮驱动一般是将发动 机、离合器、变速箱及主减速器等装配 成一体，无传动轴，发动机通常位于后 桥之后，因此后悬相对较大。 主要优点：发动机后置后轮驱动形式的主要优点是减小了整 车长度、降低了质心、使地板平整。 主要缺点：后轴轴荷过大

5、，汽车的转向和操纵性能不佳；前 轮附着力过小、高速行驶时转向不稳定、发动机冷却不良、 变速操纵机构复杂。,17,1.2 汽车结构形式的选择,D、四轮驱动 四轮驱动乘用车在对地面的适应性、通过性和安全性等方 面都有较好的表现。但是结构复杂，成本较高。 (2)客车的布置形式 A、发动机前置前轮驱动,18,1.2 汽车结构形式的选择,主要优点：操纵方便，由于发动机、离合器、变速箱等位于 车身前部，不需要长距离的操纵机构；乘客区较为宽敞 ， 车身后半部分可以很平整，地板可以降低，方便乘客上下车 辆；乘客区噪声较低 。 主要缺点：由于发动机前置，离合器、变速箱和主减速机构 等全部集中车身前部，转向等机构聚集在一起，使结构复 杂，布置困难；前转向驱动桥的产量较低，价格居高不下。,19,1.2 汽车结构形式的选择,B、发动机前置后轮驱动 主要优点：与货车通用部件多，便于由货车改装生产；便于 发动机的冷却；动力和操纵机构相对简单。 主要缺点：身前部空间利用率较低 ，车内的噪声较大，隔热隔振比较 困难；轴荷分配不理想，易引起转向沉重；传动轴过长，传动效率低， 易引发共振；地板较高，一般需要二级踏步甚者三

6、级踏步，乘客上下 车不方便；空调部件布置困难。,20,1.2 汽车结构形式的选择,C、发动机后置后轮驱动 主要优点：车厢的噪声和振动较小，乘坐舒适性提高；轴荷分配合 理；发动机维修方便；有较大行李舱空间；地板降低，方便乘客上下客 车；车身前部空间充足，可以布置较为宽敞的乘客门。 主要缺点：整车的变速操纵和动力操纵距离较长，布置较复 杂；行驶中，驾驶员对于发动机的故障不易及时发现；不利 于发动机散热。,21,1.2 汽车结构形式的选择,D、发动机中置后轮驱动 主要优点：车厢的空间利用率较高，座位布置和外形受发动 机的限制较小；车内噪声较小，传动轴较短。 主要缺点：发动机的尺寸受到限制，需要特殊设计；发动机 的冷却、保温、防尘和隔热性较差；发动机维修的接近性和 方便性较差；发动机的可靠性要求比较高。,22,1.2 汽车结构形式的选择,(3)货车的布置形式,(a) 发动机位于前轴之上，驾驶室之前 (b) 发动机位于前轴之上，部分深入驾驶室,(c) 发动机位于前轴之上，驾驶室的正下方 (d) 发动机位于前轴之后，驾驶室的后下方,23,1.2 汽车结构形式的选择,A、发动机位于前轴之上、驾驶室之

7、前 主要优点：安全系数高；发动机维修的接近性好；振动、噪 声和热量对驾驶室的影响较小；发动机散热性能好；驾驶室 的地板高度较低，上下车相对比较方便，驾驶室布置容易； 汽车的操纵机构简单，易于布置；轴荷分配比较合理。 主要缺点：车身前部较长；转弯半径较大；由于车头部分体 积较大，货箱相对整车的面积利用率较低；由于车头突出， 前部视野较差。,24,1.2 汽车结构形式的选择,B、发动机位于前轴之上、部分深入驾驶室 主要优点：相对于长头车，其视野有显著提高；货箱的面积 利用率提高；改善了长头车的机动性能和外形尺寸过大的问 题。 主要缺点：由于驾驶室前移，发动机占用了部分驾驶空间， 故须抬高驾驶室地板，影响驾乘人员出入的方便性；发动机 维修的接近性和维修方便性变差，发动机的振动、噪声和热 量较容易传入驾驶室；驾驶室布置较困难。,25,1.2 汽车结构形式的选择,C、发动机位于前轴之上、驾驶室的正下方 主要优点：可以获得最短的轴距和车长；由于减少了车身的尺寸，可以降低整车整备质量；机动性和视野良好；前面驾驶区缩短，可以大大提高后货箱面积的利用率。 主要缺点：驾驶室容易受到发动机的振动、噪声、热量

8、等影响；发动机占用部分驾驶室空间，发动机罩突出于驾驶室内正副驾驶座之间，中间不易布设座位；大多数采用翻转式驾驶室，操纵机构相对复杂；驾驶室地板高，一般采用多级踏步，上下车不便。,26,1.2 汽车结构形式的选择,D、发动机位于前轴之后、驾驶室的后下方 主要优点：改善了驾驶区的局促性，清除了发动机对坐椅布置的影响，同时发动机位置相对下移后，驾驶室比较宽敞，可以增加坐椅，驾乘人员上下车也较方便。 主要缺点：为了检修方便，大多数采用翻转式驾驶室，部分采用在座位下开设检修口布置，前者操纵机构布置繁琐，后者密封性能不佳，且检修不方便。,27,1.3 汽车主要参数的选择,1.3.1 汽车主要尺寸参数的确定 1.外廓尺寸 汽车的长、宽、高称为汽车的外廓尺寸。在公路和市内行驶的汽车最大外廓尺寸受到有关法规限制，不能随意确定。参考GB 15892005道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值。 乘用车的总长是轴距、前悬和后悬之和。与轴距有如下关系： (1-1) 式中，c为比例系数， ，对前置前驱汽车，c值为0.62-0.66，对后置后驱汽车，c值为0.52-0.56。,28,1.3 汽车主要参数的选择,1.3.

9、1 汽车主要尺寸参数的确定 乘用车的宽度尺寸由乘员空间和车门等装置来决定，同时必须保证发动机、车架、悬架、转向系统和车轮等的布置。乘用车总宽度与车辆总长之间有如下关系： (1-2) 乘用车总高度 主要由轴间底部离地高度 、地板及下部零件高 、室内高 和车顶造型高度 等决定。轴间底部离地高度 应大于最小离地间隙 。由座位高、乘员上身长和头部及头上空间构成的室内高 一般应为1120-1380mm，车顶造型高度 一般为20-40mm。,29,1.3 汽车主要参数的选择,1.3.1 汽车主要尺寸参数的确定 2. 轴距 轴距(汽车前轮中心点到后轮中心的距离)对整备质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径、轴荷分配等都有影响。轴距选择必须在合适的范围，轴距过短会使车厢长度不足或后悬过长；上坡或制动时轴荷转移过大，汽车制动性能和操纵稳定性变差；车身纵向振动角过大，汽车的平顺性变差；万向传动轴夹角也会增大。 3. 前轮距 和后轮距 增大前轮距，可以使室内宽度增加，有利于增加侧倾角，但汽车总宽度和总质量会有所增加，同时会影响到最小转弯直径的变化。,30,1.3 汽车主要参数的选择,1.3.1 汽车主要尺寸参数的确定 4. 前悬 和后悬 汽车的接近角和离去角与前、后悬的长度直接相关，并直接影响汽车的通过性能。对于长头车，前悬主要受到前保险杠、散热器、风扇、发动机等部件的影响。 5. 货车车头长度 货车车头长度指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。 6. 货车车厢尺寸 要求货车车厢的尺寸在运送散装煤和袋装粮食时能装足额定吨数。,31,1.3 汽车主要参数的选择,1.3.2 汽车质量参数的确定 1. 整车整备质量 整车整备质量是指车上带有全部装备(包括备胎，随车工具等)，加满燃料、冷却水等，但没有装载货物和人时的整车质量。 2. 汽车的载客量和装载质量 (1)、汽车的载客量 乘用车的载客量以座位数表示。 (2)、汽车的装载质量 指在硬质良好路面上行驶时所允许的额定装载质量。不同路面，装载质量会有所浮动。 (3)、质量系数 指汽车装载质量与整车整备质量的比值。,32,1.3 汽车主要参数的选择,1.3.2 汽车质量参数的确定 (4)、汽车的总质量 汽车在装备齐全并按规定载满乘客或

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