《汽车设计》课程设计任务

《汽车设计》课程设计任务
第一组：总布置
总布置各组可用AutoCAD绘制总布置图，各组分图层布置相应总成或规定部分，最终汇总成总布置图。

总体组协调各总成的布置。

任务1：
第一、二周：总体参数测绘
●通过测绘和试验方式得到轮距离、轴距、轮距、前后悬、外廓尺寸、整备质量、总质量、
轴荷分配、最小转弯直径、通过性参数等相关参数。

●结合各部分布置方案，绘制原车总布置图。

●周五9.16提交总布置图。

第三、四周：总体性能参数计算
●根据总体参数，计算通过性参数、平顺性参数、制动性参数、动力性参数等。

●结合各总成的改进方案，绘制改进后的总布置图。

●周五9.23中期检查过程报告
●周五9.30提交设计说明书和总布置图。

任务2：
第一、二周：驾驶舱布置测绘
●测绘得到座椅、方向盘、制动踏板、油门踏板、驻车制动、仪表或控制开关的布置位置，
对人机进行评价。

●周五9.16提交驾驶舱布置图。

第三、四周：驾驶舱布置改进
●根据测绘和分析结果，按照人机和安全性要求对驾驶舱布置进行改进。

●绘制改进后的驾驶舱布置图。

●周五9.23中期检查过程报告
●周五9.30提交设计说明书和驾驶舱布置图。

任务3：车身布置
第一、二周：车身布置测绘
●与车身组一同完成车架、车身上各附件、各总成安装装置等零部件的测绘
●完成车身总布置图
●周五9.16提交驾驶舱布置图。

第三、四周：车身布置改进
●结合车身结构分析结果，完成对车身布置的修改
●和悬架组合作完成后悬架修改，完成修改后车架的设计
●绘制改进后的车身布置图
●周五9.23中期检查过程报告
●周五9.30提交设计说明书和车身布置图。

任务4：
第一、二周：底盘布置
●与悬架组合作，测绘前后悬架结构形式，主观评价其性能，完成悬架布置图。

●与转向组合作，测绘、分析转向系统结构和布置，计算转向性能总体参数，完成转向系布
置图。

●与制动组合作，分析前后轴制动器型式选择、制动管路分路系统型式，主要参数计算，完
成制动系统布置图。

●周五9.16提交底盘布置图和设计说明书。

第三、四周：底盘布置改进
●与悬架、转向、制动组合作，完成各总成改进方案，绘制改进后的底盘布置图。

●周五9.23中期检查过程报告
●周五9.30提交设计说明书和底盘布置图。

任务5：
第一、二周：动力传动系统布置
●测绘电机、电池及相应电路电器控制系统的布置，验证原车动力性能等相关性能，根据电
池参数和整车参数计算续行里程等整车性能参数。

●与传动系统设计组合作，测绘原车传动系统相应参数，结构形式选择、传动比，确定其结
构形式和布置；测绘传动轴相关结构参数，确定结构型式、支承方式、转矩、临界转速等。

●测绘分析主减速器结构形式、差速器结构形式、桥壳结构形式、主减速器齿轮参数计算、
差速器齿轮参数计算等。

●完成动力传动系统布置图
●周五9.16提交动力传动系统布置图和设计说明书。

第三、四周：动力系统改进
●根据动力性能计算分析结果，对动力系统进行改进。

●结合后悬架改进方案，对电机、电池、传动系统的布置进行修改。

●绘制修改后的布置图。

●周五9.23中期检查过程报告
●周五9.30提交设计说明书和底盘布置图。

第二组：车身及安全
第一周：总体任务
任务1：车身人机评价（全组所有人都参与，每人负责一项）
●测试和评价座椅对不同人群（95%，50%，5%百分位的人群）的适应性和舒适性
●方向盘高度、角度、按钮等对不同人群（95%，50%，5%百分位的人群）的适应性和舒适性●制动、加速踏板等对不同人群（95%，50%，5%百分位的人群）的适应性和舒适性
●驻车制动的等对不同人群（95%，50%，5%百分位的人群）的适应性和舒适性
●安全带对不同人群（95%，50%，5%百分位的人群）的适应性和舒适性
●每个人独自完成自己的每一项测试和评价，每项测试和评价要求有测试照片、测量数据和
评价报告。

周五提交报告
任务2：车身数据测绘（全组所有人都参与，确保每人负责一项测量和绘制）
●用工具测量和绘制整车车架的尺寸和CAD数据（CATIA格式）
●每个人独自完成自己的测量和绘制，要求有测绘照片、测量数据、CATIA模型和报告。

周
五提交模型和报告。

●任务1和2是后续任务的基础，全组同学必须在9.9日之前全部完成。

否则后面没有办法
进行。

任务1：
第二周：整车CAD数据建模（原始车架）
●在整车车架的CAD模型的基础，进行CAE网格的划分，在网上自主学习软件Hypermesh的
用法，对整车CAD模型进行有限元建模。

材料属性用最常见的普通钢材代替。

●周五9.16提交CAE模型和建模报告。

第三、四周：原始车架的强度、刚度校核和优化
●用Nastran或者abaqus对原始车架的CAE模型进行强度、刚度的建模、分析和优化，受
力分析可以用汽车设计中关于车桥部分的力学理论进行分析。

刚度的评价标准可以参考相关文献。

材料属性用最常见的普通钢材代替。

●周五9.23中期检查过程模型
●周五9.30提交CAE分析模型和分析结果，优化模型和优化结果，和最终的分析报告。

任务2：
第二周：参考方程式赛车，设计该车的防前碰模块CAD设计
●在整车车架的CAD模型的基础，参考方程式赛车进行该车的防前碰模块CAD设计。

在这一
过程中，需要跟同组同学讨论，其他防侧碰和追尾及翻滚等的结构形式，确保相互之间模型的连续性。

●周五9.16提交CAD设计模型和建模报告，包括理论依据。

第三、四周：带有防前碰模块的车架进行碰撞校核和优化
●用Ls-Dyna软件对自己设计的带有防前碰模块的车架进行40km/h的撞击墙面的试验分析，
提取座椅下方的加速度，踏板的入侵量，对自己设计的防前碰模块的车架进行优化。

软件学习参考书或者网站学习视频，评价标准参考文献。

●周五9.23中期检查过程模型
●周五9.30提交CAE分析模型和分析结果，优化模型和优化结果，和最终的分析报告。

任务3：
第二周：参考方程式赛车，设计该车的防侧面碰撞模块CAD设计
●在整车车架的CAD模型的基础，参考方程式赛车进行该车的防侧面碰撞模块CAD设计。

在
这一过程中，需要跟同组同学讨论，其他防前碰和追尾及翻滚等的结构形式，确保相互之间模型的连续性。

周五9.16提交CAD设计模型和建模报告，包括理论依据。

第三、四周：带有防侧碰模块的车架进行侧面碰撞校核和优化
●用Ls-Dyna软件对自己设计的带有防侧面碰撞模块的车架进行25km/h的撞击墙面的试验
分析，座椅正侧面撞击宽度跟座椅一样的墙面，提取座椅下方的加速度，座椅侧面的入侵量，对自己设计的防侧面碰撞模块的车架进行优化。

软件学习参考书或者网站学习视频，评价标准参考文献或者自己估计。

●周五9.23中期检查过程模型
●周五9.30提交CAE分析模型和分析结果，优化模型和优化结果，和最终的分析报告。

任务4：
第二周：参考方程式赛车，设计该车的防追尾碰撞模块CAD设计
●在整车车架的CAD模型的基础，参考方程式赛车进行该车的防追尾碰撞模块CAD设计。

在
这一过程中，需要跟同组同学讨论，其他防前碰和侧碰及翻滚等的结构形式，确保相互之间模型的连续性。

●周五9.16提交CAD设计模型和建模报告，包括理论依据。

第三、四周：带有防追尾碰撞模块的车架进行碰撞校核和优化
●用Ls-Dyna软件对自己设计的带有防追尾碰撞模块的车架进行40km/h的后撞击墙面的试
验分析，座椅尾部朝后撞击墙面，提取座椅下方的加速度，座椅后面的入侵量，对自己设计的防追尾碰撞模块的车架进行优化。

软件学习参考书或者网站学习视频，评价标准参考文献或者自己估计。

●周五9.23中期检查过程模型
●周五9.30提交CAE分析模型和分析结果，优化模型和优化结果，和最终的分析报告。

任务5：
第二周：参考方程式赛车，设计该车的防翻滚碰撞模块CAD设计
●在整车车架的CAD模型的基础，参考方程式赛车进行该车的防翻滚碰撞模块CAD设计。

在
这一过程中，需要跟同组同学讨论，其他防前碰和侧碰及追尾等的结构形式，确保相互之间模型的连续性。

●周五9.16提交CAD设计模型和建模报告，包括理论依据。

第三、四周：带有防翻滚模块的车架进行碰撞校核和优化
●用Ls-Dyna软件对自己设计的带有防翻滚模块的车架进行30km/h的平台翻车试验模拟分
析，试验方法参考平台翻车标准，人体用等效质量块替代。

查看车辆翻滚后，防翻滚架和车架的变形是否能保证乘客的安全,同时对自己设计的防翻滚模块模块的车架进行优化。

软件学习参考书或者网站学习视频，评价标准参考文献或者自己估计。

●周五9.23中期检查过程模型
●周五9.30提交CAE分析模型和分析结果，优化模型和优化结果，和最终的分析报告。

任务6：
第二周：参考方程式赛车，设计该车的安全带及转向管柱模块CAD设计
●在整车车架的CAD模型的基础，参考方程式赛车进行该车的三点式安全带安装及转向管柱
压溃模块CAD设计。

在这一过程中，需要跟同组同学讨论，其他防前碰和侧碰及追尾翻滚等的结构形式和人机工程，确保相互之间模型的连续性。

●周五9.16提交CAD设计模型和建模报告，包括理论依据。

第三、四周：正碰情况下，安全带固定点强度分析和优化
●针对正面碰撞工况，用Ls-Dyna软件对自己设计的三点式安全带安装点进行强度校核和优
化。

评价标准，建模方法自己查资料和文献参考。

软件学习参考书或者网站学习视频，评价标准参考文献或者自己估计。

●周五9.23中期检查过程模型
●周五9.30提交CAE分析模型和分析结果，优化模型和优化结果，和最终的分析报告。

第三组：转向系统设计
任务1：
第一、二周：转向系统测绘
●完成转向系统系统主要零部件的测绘，提炼关键尺寸，为其它组任务提供设计数据。

●周五9.16提交主要零部件关键点列表。

第三、四周：转向系统的建模
●建立转向系统系统主要零部件的CATIA模型，包括方向盘、管柱、转向器、转向拉杆以及
各零部件的固定件，坐标系选择车辆坐标系。

●周五9.23中期检查过程模型
●周五9.30提交各零部件的CATIA模型。

任务2：
第一、二周：转向系统测试
●试验测量转向系角传动比、前轮最大转角、测量左、右车轮转角关系。

●周五9.16提交转向系统测试报告。

第三、四周：转向性能试验
●测量最小转弯半径，设计转向轻便性试验，测量方向盘平均转向力。

●绘制转向器图纸。

●周五9.23中期检查提交试验报告
●周五9.30提交试验报告和图纸
任务3：
第一、二周：转向系统机构分析
●进行转向系统机构分析，完成运动系统的搭建（运动件、连接副）。

●学习ADAMS软件
●周五9.16提交机构分析报告
第三、四周：建立转向系运动学模型并进行分析校核
●利用ADAMS建立转向系运动模型并完成运动分析，实现转向角传动比，得到左右车轮转角
关系并进行评价。

●周五9.23交付过程模型
●周五9.30提交ADAMS模型和分析报告。

任务4：
第一、二周：阿克曼关系评价
●计算转向系统阿克曼关系，对比实际转向关系和理想阿克曼关系的差异，并进行评价
●周五9.16提交设计说明书
第三、四周：转向梯形优化
●通过调整转向梯形机构（齿条长度、转向拉杆长度、转向节连接点位置、转向器摆臂等）
对阿克曼关系进行优化。

●周五9.23提交过程报告
●周五9.30提交完整的设计说明书
任务5：
第一、二周：转向性能分析
●考虑总布置、车身安全组对转向系统安装位置的调整及阿克曼关系优化结构对梯形机构的
调整，分析这些改动对转向性能的影响
●周五9.16提交分析报告
第三、四周：转向系统优化
●通过对转向传动比、转向梯形、转向节硬点、前轮定位参数的调整，对转向性能进行优化。

●绘制转向管柱图纸
●周五9.23提交过程报告
●周五9.30提交完整的设计说明书和图纸
任务6：对非齿轮齿条转向器的班级
第一、二周：分析原转向机构的优缺点
●分析原转向机构的特点，从转向性能、可靠性、转向系统刚度、强度等方面进行评价
●周五9.16提交分析报告
第三、四周：改齿轮齿条转向器
●根据转向系统性能的优化结果，将转向器改为齿轮齿条式，建立修改后的管柱、转向器、
转向拉杆模型，并对转向性能进行核算。

●周五9.23提交过程报告
●周五9.30提交CATIA模型和设计说明书。

第四组：悬架系统设计
任务1：
第一、二周：悬架系统测绘
●完成悬架系统主要零部件的测绘，提炼关键尺寸，为其它组任务提供设计数据。

●周五9.16提交主要零部件关键点列表。

第三、四周：悬架系统建模
●建立悬架系统和行走系统主要零部件的CATIA模型，包括弹簧、减振器、转向节、摆臂、
车轮、轮毂、运动件连接副等零部件，坐标系选择车辆坐标系。

●周五9.23提交过程模型
●周五9.30提交悬架系统零部件的CATIA模型。

任务2：
第一、二周：车轮定位参数测量
●测量车轮定位参数，包括主销内倾角、主销后倾角、主销侧偏距、主销纵偏距、车轮前束
角、车轮外倾角。

●周五9.16提交测试报告
第三、四周：车轮定位参数评价
●计算主销的地面侧偏距。

对车轮定位参数进行评价，根据评价的结果对定位参数进行调整。

●绘制转向节的图纸
●周五9.23提交过程报告
●周五9.30提交完整的设计说明书和图纸。

任务3：
第一、二周：悬架系统基本参数计算
●根据整车质量参数和悬架系统的布置参数，计算悬架系统基本参数，包括静扰度、动扰度、
悬架偏频、悬架刚度、侧倾角刚度、悬架阻尼、弹簧刚度特性、减振器阻尼特性等。

●周五9.16提交设计说明书
第三、四周：悬架相关性能计算
●根据整车质量参数及悬架参数建立双轮振动模型，对车辆平顺性进行计算，并进行评价和
优化（刚度和阻尼参数）。

●根据整车质量参数，估算整车惯量，并结合轮胎刚度参数，计算稳态转向特性，并进行评
价和优化（车轮刚度及质量分配）。

●周五9.23提交过程报告
●周五9.30提交完整的设计说明书和图纸。

任务4：
第一、二周：建立前悬架ADAMS模型
●学习ADAMS软件
●确定悬架硬点，建立前悬架动力学仿真模型（ADAMS）
●周五9.16提交前悬架ADAMS模型
第三、四周：K特性分析及优化
●对悬架K特性进行三分析和评价
●调整导向机构硬点，对K特性进行优化
●周五9.23提交过程模型和报告
●周五9.30提交完整的ADAMS分析过程和设计说明书。

任务5：前悬架为非独立悬架的班级
第一、二周：前悬架结构修改
●前悬架改为双横臂悬架，设计和布置转向节、悬架摆臂、弹簧、减振器和各连接副。

●周五9.16提交改进方案
第三、四周：悬架建模及性能计算
●建立修改后的悬架CATIA模型
●计算修改后的悬架基本参数、弹性、阻尼参数
●周五9.23提交悬架CATIA模型
●周五9.30提交完整的设计说明书。

任务6：
第一、二周：后悬架的结构优化方案设计
●后悬架部分车架改为固定车架，与整车车架焊接为一整体；电动机和电池安装在固定车架
上；设计车轴的支撑结构（转向节），使车轴与车架分离，并设计纵摆臂连接后转向节。

重新布置弹簧和减振器，并在车架和后转向节上设计安装位置。

●周五9.16提交改进方案
第三、四周：悬架建模和计算
●建立车架、车轴、转向节、纵摆臂、弹簧、减振器、车轮、轮毂等零部件的CATIA模型。

●计算结构修改后的悬架参数、弹簧刚度和减振器阻尼。

●周五9.23提交过程模型和报告
●周五9.30提交修改后的后悬架CATIA模型和设计说明书。

第五组：动力传动系
第一周：
任务1：动力传动系主观评价（全组所有人都参与，每人负责一项），各指标的试验评价方法请参见附录一。

●在样车基本参数和试验结果的基础上，考虑电机的额定功率、电压、运行速度范围和空间
约束等因素，对电机进行设计选型；考虑电机行驶工况的能量需求特征和续航里程等因素，进行电池的选型和容量的设计。

●周五9.16提交报告，包括理论依据。

第三、四周：电机与电池的定型
●依据试验结果，结合理论计算，对电机和电池进行优化和定型。

●周五9.23中期检查计算情况
●周五9.30提交最终的设计定型报告。

任务4：
第二周：传动系统的设计
●传动系统的形式选择，传动比的计算，传动系统的CAD建模（CATIA格式）和强度校核（有
限元），结构优化设计。

●周五9.16提交设计计算报告，包括理论依据。

第三、四周：传动系统的定型
●依据试验结果，结合理论计算，对传动系统进行优化和定型。

●周五9.23中期检查计算情况
●周五9.30提交最终的设计定型报告。

任务5：
第二周：半轴和车轮设计
半轴和车轮的设计校核（有限元），结构的优化设计。

周五9.16提交设计模型和建模报告，包括理论依据。

第三、四周：半轴和车轮的定型
●依据试验结果，结合理论计算，对半轴和车轮进行优化和定型。

●周五9.23中期检查计算情况
●周五9.30提交最终的设计定型报告。

附录一动力性主观评价指标
1.1加速点头（起步俯仰、加速俯仰）
●评价现象：加速过程中车身出现的俯仰角及随时间的变化情况，包括起车俯仰和行驶中加
速引起的俯仰。

●评价要求：俯仰角和俯仰角加速度应尽可能小。

●产生时机：平整、干燥的沥青（或水泥）路面。

1.2加速抖动
●评价现象：由于发动机的不稳定区域被利用，传动系扭转或者弯曲振动等造成在发动机和
被驱动的车轮之间动力传递的不均匀性，有可能会出现振动，这些振动通过方向盘或者车身传递过来，使人能够感到轰鸣，或者是抖动。

汽车在加速过程中不应该抖动。

●评价要求：不应当出现。

●产生时机：平坦、干燥的水泥路面。

1.3驱动力影响下的加速跑偏
●评价内容：在良好路面情况下，快速加速过程中车辆发生朝左或者朝右偏转。

●评价要求：不应该由于驱动力而影响车辆保持原来的轨迹。

●产生时机：从停止状态或者慢速行驶状态中快速地加速。

1.4加速时转向失中（仅适用于前轮驱动）
●评价内容：对于前驱车的转向驱动轮，在加速过程中不出现为保持转向盘中间位置而发生
的动作。

●评价要求：在平坦、易驾驶的行驶轨道上加速过程中，方向盘应自动回正或不丢失方向盘
处于中间位置的转向感觉。

方向盘仍然能轻便且无异常摩擦力的工作。

●产生时机：停止状态或者慢速行驶状态快速地进行加速，在转向中心附近区域施加完转向
操作后。

1.5起步加速
●评价内容：加速性是动力性的主要指标之一，此项评价车辆在水平良好路面起步加速性，
一般为0-80km/h加速。

●行驶道路：平整、干燥的沥青（或水泥）路面。

●驾驶要求：包括100%全油门加速和50%油门开度加速。

●评价要求：加速性以及加速时的平顺性要好，可以感觉到平滑的渐进感。

1.6行驶中加速
●评价内容：反映了汽车的超车性能。

车辆从30km/h加速到80km/h，从全油门开度和部分
油门开度（50%）两个工况下评价。

●行驶道路：用沥青或混凝土铺装的直线道路。

●驾驶要求：50%开度油门加速和全油门加速
●评价要求：加速性以及加速时的速度平顺性如何。

1.7转弯加速
●评价内容：评价车辆转弯时的牵引力和加速性能。

●行驶道路：用沥青或混凝土铺装的弯路。

●驾驶要求：以不同车速行驶，尽量加速。

●评价要求：由于汽车在转弯加速时存在纵向和侧向的耦合，需评价车辆的侧向稳定性和加
速性要尽量好。

1.8弱附着路面加速
●评价内容：评价车辆在低附着、对开路面等路面的牵引力和加速性能，同时要保证车辆的
侧向稳定性。

●驾驶要求：从静止或低速状态尽快加速，保持路线行驶。

●评价要求：在保证车辆侧向稳定性的前提下，加速性能尽量好。

●行驶道路：潮湿沥青（或水泥）路面或冰雪（玻璃砖）等附着系数低路面；沥青（或水
泥）-结冰（玻璃砖）棋盘路面；沥青（或水泥）-结冰（或塑料膜/玻璃砖）对接与对开路面。

主观评价打分表：
分数评价尺度备注
10出色的有经验的评车师也感觉不到不足
9很好有经验的评车师感到不适
任务2：数据测绘（全组所有人都参与，确保每人负责一项测量和绘制）
●用工具测量和绘制制动系统的尺寸和CAD数据（CATIA格式），整车质量参数测试、车轮
滚动半径测试。

●每个人独自完成自己的测量和绘制，要求有测绘照片、测量数据、CATIA模型和报告。

周
五提交模型和报告。

●任务1和2是后续任务的基础，全组同学必须在9.9日之前全部完成。

否则后面没有办法
进行。

任务1：
第二周：制动力计算
●在样车基本参数的基础上，对样车的制动力进行计算分析。

●周五9.16提交计算报告。

第三、四周：改进后的样车制动力计算
●对改进后的样车展开制动力的计算。

●周五9.23中期检查计算情况
●周五9.30提交最终的计算分析报告。

任务2：
第二周：制动性能计算
●在样车基本参数的基础上，对制动距离、制动减速度等进行计算分析。

●周五9.16提交计算报告。

第三、四周：改进后的样车制动性能计算
●对改进后的样车进行制动距离、制动减速度等进行计算分析。

●周五9.23中期检查计算情况
●周五9.30提交最终的计算报告。

任务3：
第二周：制动性能试验
●依据行车制动路试检测标准，对制动距离、制动稳定性和应急制动距离等进行试验分析。

●周五9.16提交试验报告。

第三、四周：改进后的样车制动性能试验
●依据行车制动路试检测标准，对改进后的样车进行制动距离、制动稳定性和应急制动距离
等进行试验分析。

●周五9.23中期检查试验情况
●周五9.30提交最终的试验报告。

任务4：
第二周：驻车制动系统性能的计算与试验
●在样车基本参数的基础上，对样车的驻车制动系统的最大驻坡度进行理论计算与试验分析●周五9.16提交设计计算报告，试验报告。

第三、四周：驻车制动系统的定型
●依据试验结果，结合理论计算，对驻车制动系统进行优化和定型。

●周五9.23中期检查计算情况
●周五9.30提交最终的设计定型报告。

任务5：
第二周：行车制动系统结构设计与分析
●对行车制动系统主要结构元件和制动系统驱动机构进行设计分析。

●周五9.16提交设计模型和分析报告，包括理论依据。

第三、四周：行车制动系统的定型
●依据试验结果，结合理论计算，对行车制动系统进行优化和定型。

●周五9.23中期检查计算情况
●周五9.30提交最终的设计定型报告。

附录二制动性主观评价指标
2.1制动效果
驾驶员对制动系统/整车输入与输出之间进行的比较，整车制动的响应快慢，制动减速度、制动距离能否达到预期效果；制动力的大小、踏板行程是否合适。

2.2制动强度
制动系统能否给驾驶员以信心，样车的制动响应是否过弱或过强；制动力的大小是否合适。

2.3线性
制动效能能否按照增长制动力和制动行程的控制进行预期的响应（力和行程的大小、响应的快慢），以及响应的线性。

2.4应急制动
在紧急情况下，驻车制动应能提供一个理想的（主观感觉）制动减速度，但车轮不能抱死；制动减速度是否容易调节，控制。

2.5驻车制动感觉-力/行程
驻车制动能否提供好的力/行程的感觉。