汽车总体设计
汽车总体设计
关于图乘法的一种特殊情况作者：赵盛琳来源：《科学大众·教师版》2019年第12期摘要：本文讨论了用图乘法计算结构位移的一种特殊情况，有一个弯矩图是反对称，另一个弯矩图是线性图线的时候，计算中容易出现的错误，从公式推导指出正确的处理方法。
关键词：图乘法; 形心坐标; 计算公式中图分类号：？U442; ; ; ; ; ;文献标识码：A; ; ; ;文章编号：1006-3315（2019）12-141-001在材料力学或者结构力学一般用能量法来计算结构位移，使用比较多的是单位载荷法，在满足一些特殊条件下（轴线为直线，等截面梁或者刚架而且抗弯刚度为常量，两个弯矩图中至少有一个为线性函数），计算莫尔积分可以用图乘法，在大部分有图乘法介绍的教材里，图乘法公式的推导所用的示意图都是所考虑的区间里有一个弯矩图是全部在轴线一侧的一条曲线，另一个弯矩图是线性图线，推导过程中用到了平面图形的形心坐标计算公式，而且计算结果有正负号的问题，两个弯矩图在轴线同侧的时候，结果取正值，两个弯矩图在轴线异侧的时候，结果取负值。
因此图乘法给人的感觉就是计算中弯矩图面积是带正负号的。
然而在遇到以下情况的时候很容易犯错。
有的时候我们会遇到有一个弯矩图在考虑的区间内是反对称的，而另一个弯矩图是线性图线，教材里没有硬性规定弯矩图必须在轴线同侧才能用图乘法，只要满足使用图乘法的三个条件（轴线为直线，等截面梁或者刚架而且抗弯刚度为常量，M（x）及[M]（x）中至少有一个为关于x的线性函数），就算M（x）有正有负（即弯矩图分布在轴线两侧），图乘法的公式依然能用。
图乘法计算积分的公式[l]M（x）[M]（x）dx=[ω][M]c，其中[ω]代表M（x）图的面积，[Mc]是[M]（x）图中与M（x）图的形心对应的纵坐标。
当M（x）图反对称，则其图形的形心显然在轴线中点处，但弯矩图面积[ω]因为考虑反对称图形的正负号，加起来为零，所以不管[M]c是多少，最后结果就是零，但这显然是错误的。
汽车总体设计解读
汽车总体设计解读汽车总体设计是指汽车的整体外观形态、比例和线条等设计要素的综合组合，是汽车设计师根据市场需求、品牌定位和设计理念等因素进行的设计过程。
汽车总体设计不仅影响着汽车的外观美感，还与汽车的性能、功能和安全性等方面密切相关。
因此，了解汽车总体设计对于消费者、设计师和汽车厂商来说都具有重要意义。
首先，汽车总体设计必须具备美感和流线型。
美感是汽车总体设计的基本要求之一，它直接影响着消费者对汽车外观的喜好和接受程度。
美感一方面要求汽车外观整体匀称协调，比例合理，不能出现部位过大或过小的问题；另一方面要求汽车线条流畅、动感，给人以视觉冲击力。
流线型设计可以降低空气阻力，提高汽车的行驶速度和燃油经济性，并且更加符合现代的审美趋势。
其次，汽车总体设计还考虑到品牌定位和消费者需求。
不同的汽车品牌有着不同的定位和目标消费群体，因此他们的汽车总体设计也应该有所区别。
高端豪华车注重奢华感和气派，而经济型汽车则更注重实用性和经济性。
此外，消费者的需求也是汽车总体设计的重要考虑因素。
例如，年轻人更倾向于时尚动感的外观设计，而家庭用户更注重空间和舒适性。
另外，汽车总体设计还要考虑到安全性和可用性。
安全性是汽车设计的重要原则之一，汽车的外观设计应该尽可能避免出现尖锐突出的部位，减少行人碰撞时的伤害，同时也要考虑到乘客的乘坐安全。
可用性则要求汽车总体设计能够满足用户的实际需求。
例如，合理的车门设计和悬挂高度能够方便乘客上下车，合理布局的内饰空间能够提供充足的乘坐和储物空间。
而在当下，汽车总体设计还受到环保和智能化的影响。
随着环保意识的加强，汽车总体设计越来越注重减少尾气排放和空气污染。
因此，很多汽车采用了流线型设计，以降低空气阻力；同时采用了轻量化的设计和材料，以减少能耗和碳排放。
智能化的影响则体现在汽车总体设计中加入了智能驾驶辅助系统、智能互联功能等，提升了用户体验和驾驶安全性。
总的来说，汽车总体设计是汽车外观设计的核心和起点，它最直观地表现了一个汽车的形象和特点，也是消费者选择购买的重要因素之一、汽车总体设计不仅要追求美感和流线型，更要考虑品牌定位、消费者需求、安全性、可用性，甚至还要考虑到环保和智能化的因素。
汽车总体设计概述
• 3. 布置形式
• 布置形式——指发动机 、驱动桥和车身（驾驶室） 的相互关系和布置特点而言。
• 布置形式对汽车的使用性能有重要影响。 • 乘用车、商用车布置形式差别很大。
第一章 汽车总体设计
第二节 汽车形式的选择
• 二、汽车形式的选择
• 3. 布置形式——乘用车
• 可行性分析，包括市场预测，企业技术开发能力分析，产 品开发目的，新产品的设计指导思想，预计的生产纲领和 目标成本及技术经济分析等
• 产品型号及其主要使用功能、技术规格和性能参数 • 整车布置方案的描述及主要总成结构、特性参数 • 三化水平（如标准件占百分比数，通用件占百分比数） • 国内、外同类汽车技术性能分析和对比 • 拟用的新技术、新材料、新工艺
• 客车 • 城市客车——车厢容积大；座位数少；前后桥承 载能力大；车厢地板及车门踏板高度要适当降低； 车门数多，车门宽度大些；起动性、制动性、加 速性好。 • 长途客车——一般为两门；座位多；座椅用可调 式；有靠枕和肘托；比功率大。 • 旅游客车——车窗视野开阔；舒适性好，采用空 气弹簧，有空调，对座椅要求也高。 • 机场摆渡车——地板低；座椅少；车门多；车速 低；外形尺寸可不受法规限制；站立空间尺寸足 够高。
第一章 汽车总体设计
第一节 概述 • 二、汽车开发程序
• 4.技术设计
• ①总成设计师： • 根据设计任务书给出的条件和总体设计师的要求 进行总成设计。
• ②总体设计师： • 协调总成与整车、总成与总成之间的矛盾； • 进行整车性能计算、运动校核； • 编制技术文件；出试制图。
第一章 汽车总体设计
形式 特点 转向特性 越障能力 动力总成紧凑
汽车总体设计
特点
应用 于旅游大 客车
a、发动机必须用水平对置式的，且布置在地板下部， 给检修发动机带来困难； b、驾驶员不容易发现发动机故障；
缺点
c、发动机在热带的冷却条件和寒带的保温条件均 不好； d、发动机的噪声、气味、热量和振动均能传入车厢； f、动力总成操纵机构复杂； e、受发动机影响，地板平面距地面较高；
应用：各种级别的货车
（4）偏置式 ）
a、驾驶室位于发动机之旁 ；
特点 b、具有具有平头式货车的一些优点；
（轴距短、视野好） c、还具有长头式货车的一些优点； （驾驶室通风条件好、 维修发动机方便）
应用：主要用于重型矿用自卸车
3．大客车的布置形式 ．
发动机前置后桥驱动
根据发动机的位置不同可分 可分
特点
b、检修发动机方便；轴荷分配合理； c、能改善车厢后部的乘坐舒适性； d、当发动机横置时，车厢面积利用较好，并有布置 座椅受发动机影响较少； f、行李箱大（旅游客车）、地板高度低 （城市客车） g、传动轴长度短。
a、发动机的冷却条件不好，必须采用冷却效果强的散热器；
缺点 b、动力总成操纵机构复杂；
2．货车布置形式 ．
长头式 按驾驶室与发动机相对位置的不同可分 短头式 平头式 偏置式
（1）长头式 ）
a、发动机位于驾驶室前部 ；
特点
b、发动机及其附件的接近性好 ； c、有利于发动机散热 ，操纵机构布置简单。 a、汽车面积利用率低； b、视野差 ； c、机动性差。
缺点
使用条件差的货车、 应用：使用条件差的货车、越野车
2．技术设计阶段 ．
汽车各部件的设计全面展开， 汽车各部件的设计全面展开，总体设计师 的工作： a、协调总成与整车和总成与总成之间出现的各种矛盾； b、将各总成设计结果反映到整车校对图上进行校对， 进行“图面装配”； c、运动校核 ； d、性能的精确计算； f、编制包括整车明细表和技术条件在内的整车技术文件 。
汽车专业：汽车的总体设计学习资料
汽车专业：汽车的总体设计学习资料1、问答题在进行汽车总体布置是，使用五条基准线，是怎样确定的？正确答案：在初步确定汽车的载客量（载质量）、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（江南博哥）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）。
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，称为车架上平面线。
它作为标注垂直尺寸的基准载（面），即z坐标线，向上为“+”、向下为“-”，该线标记为。
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。
它作为标注纵向尺寸的基准线（面），即坐标线，向前为“-”、向后为“+”，该线标记为。
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。
用它作为标注横向尺寸的基准线（面），即y坐标线，向左为“+”、向右为“—”，该线标记为。
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（如乘用车）。
2、问答题分析在制动器制动力足够时，制动过程可能出现的情况及其特点，对车速不高的农用车来说宜采用哪种？为什么？正确答案：1）前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑，属稳定工况，但在制动时，汽车丧失转向能力，附着条件没有充分利用，山区不宜采用。
2）后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死，高速时后轴可能出现侧滑，是不稳定工况，附着利用率低。
汽车总体设计(罗永革)
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 汽车形式的选择 汽车主要尺寸和参数的选择 汽车总布置设计 汽车总布置CAD技术 运 动 校 核
汽车总体设计
第一节 汽车形式的选择
一、汽车的分类 二、汽车形式的选择
一、汽车的分类
图2-1 汽车分类(GB/T 15089—2001)
二、汽车形式的选择
(2)商用车的布置形式
① 发动机前置后桥驱动。采用这种布置形式的优点是与货车通用的部件多，易于从
货车改装；动力总成操纵结构简单；散热器位于汽车前部，冷却效果好；发动机易维 修。缺点是由于发动机罩突出在地板之上，乘客面积利用率差；车内噪声大，隔热、 隔振困难，影响乘坐舒适性；且前轴容易过载，轴荷分配不理想；并可能造成转向沉 重。 ② 发动机中置后桥驱动。采用这种布置形式的优点是轴荷分配合理；传动轴的长度 短；车厢内面积利用最好，车内噪声小；布置座椅不会受发动机限制；乘客车门能布 置在前轴之前，以利于实现单人管理。缺点是发动机必须用水平对置式的，要专门设 计；因布置在地板下部，其冷却、防尘和维修困难，动力总成的操纵机构复杂。目前 这种布置形式采用不多。
3.布置形式
(1)乘用车的布置形式 乘用车的主要布置形式可分为：发动机前置前轮驱动(FF)、
发动机前置后轮驱动(FR)和发动机后置后轮驱动(RR)三种驱动形式，如图2-2所示。 (2)商用车的布置形式
3.布置形式
图2-2 乘用车的布置形式
3.布置形式
图2-3 发动机前置前轮驱动乘用车的发动机布置方案 a)发动机横置于前轴之前 b)发动机纵置于前轴之前 c)发动机横置于前Байду номын сангаас之后
1.轴数 2.驱动形式 3.布置形式
1.轴数
第1章 汽车总体设计
汽车工程系
第一章 汽车总体设计
第一节 概述
汽车工程系
二、汽车开发程序
1、设计任务书编制阶段
（2）设计原则包括： 主要技术经济要求； 确定各种使用性能中那些必保，那些次之； 在使用、经济、设计制造等方面出现矛盾时，应 满足那些方面； 有哪些变形要求
第一章 汽车总体设计
第一节 概述
汽车工程系
二、汽车开发程序
第一章 汽车总体设计
第一节 概述 第二节 汽车形式的选择 第三节 汽车主要参数的选择 第四节 发动机的选择 第五节 车身形式 第六节 轮胎的选择 第七节 汽车的总体布置 第八节 运动校核
汽车工程系
第一章 汽车总体设计
第一节 概述
汽车工程系
一、总体设计应满足的要求
用户对设计的要求：
1.性能符合使用要求 2.符合各项法规的要求：交通法、环境保护法 3.价格低廉、质量可靠 4.车身满足动力性要求 5.美观大方，满足艺术性要求
第一章 汽车总体设计
汽车工程系
第二节 汽车形式的选择
三、汽车布置型式的选择
1.轿车的布置形式
比较项目 动力总成 拆装传动系 等速万向节 轮胎寿命 撞车安全性 整备质量 轴荷分配 爬坡能力 操纵稳定性 操纵机构
前置前驱 紧凑 困难 需要 前胎短 不好 轻 前轻后重 低 不足转向大 简单
前置后驱 不紧凑 容易 不需要 较长 不好 重 适中 较好
第一章 汽车总体设计
第一节 概述
汽车工程系
一、总体设计应满足的要求
设计任务书的要求：
1、车型用途 2、主要技术—经济要求 3、生产纲领 4、生产方式
类型 工艺性 继承性 成本、售价
5、对国民经济的意义
四好标准：好用、好看、好造、好修
01汽车设计课件第一章 汽车总体设计 _1301.pdf
汽车设计课件--汽车总体设计1课程容课程容学时数总学时实验汽车的总体设计 6 离合器设计 4 机械变速器的设计 6 万向传动轴的设计 4 驱动桥的设计 2 悬架系统设计 4 转向系统设计 4 制动系统设计 2 合计322课程重点与难点汽车的整体布置设计、主要总成系统的参数设计及其设计效果对整车性能影响的分析验算、部分关键零部件的结构设计。
重点重点讲授：汽车总体设计、机械变速器设计、汽车驱动桥设计、汽车悬和难点架系统设计、汽车转向系统设计。
先修先修课程：理论力学、材料力学、机械设计、汽车构造、发动机原理、汽车理论等课程3课程规要求及考核方式采用课堂讲授的授课方案，课堂教学采用多媒体教学手段，并辅之以课堂讨论、工程案例分析等教学环节。
安排适当的习题，结合专业其它实践性教学环节，促使学生了解、掌握基础理论知识、基本分析方法和一般设计思路。
考核方式课前做预习，课后完成作业检查考勤（1/3）、迟到或早退记录考勤，平时作业，测验。
§1 汽车总体设计的任务及开发程序§2 汽车形式的选择§3 汽车主要参数的选择§4 发动机的选择§5 车身形式§6 轮胎的选择§7 汽车的总体布置§8 运动校核第一节汽车总体设计的任务及开发程序定义：汽车设计、汽车总体设计、开发流程主要汽车总体设计的任务容汽车开发的流程及阶段容重点汽车开发的流程及具体含义和难点汽车总体设计的任务定义汽车设计：是指汽车产品进行设计的方法和手段，是汽车进行开发、设计实践的软件与硬件；以机械设计理论为基础，并考虑到其结构特点、使用条件的复杂多变以及大批量生产等情况。
汽车总体设计：是指汽车设计过程中提出整车总体设计方案，对各部件进行合理布置，确定并保证主要性能指标合理、可实现的设计过程。
1.1 总体设计应满足的基本要求1.1.1 汽车对人类生活质量的影响使生活质量提高使生活质量降低1.1.2 对汽车提出越来越高的要求节能——节油和开发新能源环保——通过法规对排放和噪声提出更严格要求安全——提出更高的要求，要求很好的保护乘员舒适——能居住，能通讯，有空调，驾驶方便1.1 总体设计应满足的基本要求1.1.3 基本要求各项性能、成本等，满足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（如外廓尺寸符合GB1589-1989规定），注意不要侵犯专利；贯彻“标准化、通用化、系列化”；进行有关运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉；拆装与维修方便。
汽车设计讲稿-第一章 汽车总体设计
第一章汽车的总体设计§1―1 概述一．总体设计1．对总体设计的原则要求：一个成功的汽车产品设计应该满足技术、社会、经济和艺术造型等方面的要求。
总体设计应根据整车设计的总目标，明确各种的要求的主次地位，统一协调，使它们和谐地组合在一起，形成既先进又合理的方案，以达到预期目的。
2．对总体设计的基本要求：1）各项性能、成本等，要达到设计任务书指标。
2) 遵守和贯彻有关法规、标准，不侵犯专利。
3) 尽量三化，标准化，通用化，系列化。
4）进行运动校核，保证运动正确，不干涉。
5）拆装维修方便。
要特别注意正实施的强制性标准，已有40项，如GB1589-89汽车外廓尺寸限界，汽车污染物排放标准，公路法规对汽车轴荷的限定等。
3．对总设计师要求：1）丰富的工作经验，工作几年，最好搞过底盘和车身。
2）理论水平高（力学）。
3）熟悉掌握国内、国外汽车市场和技术、国内外工业动向。
4）善于团结周围同志一道工作，有一定的组织能力。
4．准备（日常，设计前）1）收集资料与分析收集：设计结构使用、试验、生产、技术等方面资料、表格各种参数画出参数图（广告）技术发展水平报告、前后对比其他国家法规2）进行使用调查使用条件：包括道路、气候、风沙使用情况：运货品种、装卸方式、运输距离、行李箱、质量用户对汽车行使要求，需求量。
3）进行生产调查：生产条件：厂地面积、厂房面积、技术力量（技术人员、技工技术等级）原材料来源及运输方式、水、电供应、排污。
生产设备：现有和要买的设备、工艺水平。
4）进行样车对比、试验分析二．汽车开发程序：对应竞争，企业要一手抓在产品，一手抓新产品开发。
为进行新产品开发，要制定企业发展规划，核心是商品规划（系列和单个）0．单个商品规划包括商品计划和概念设计。
1）商品规划：商品开发的必要性、目的、主要性能、造型风格、目标价格；目标用户和市场、适用地区、商品用途及级别；生产纲领、目标利润、投产时间等。
2）概念设计：车型构成：主要尺寸、驱动方式和主要部件及附属设备；总体布置；整车目标性能、目标质量、目标成本和开发日程。
汽车总体设计教学设计 (2)
汽车总体设计教学设计引言汽车是现代社会不可缺少的交通工具之一，汽车的设计越来越被人们所重视。
因此，汽车设计教学也成为了不可缺少的重要组成部分。
汽车总体设计是汽车设计的重要部分，教学设计必须贯穿整个汽车设计的过程，注重学生的综合素质培养，使学生掌握汽车总体设计的专业技能。
教学目标1.掌握汽车总体设计的基本知识。
2.了解和掌握汽车总体设计的基本流程。
3.熟悉并掌握几种常用的汽车设计软件。
4.了解现代汽车设计的趋势。
5.掌握如何创新和提升汽车设计的技能。
教学内容Part 1：汽车总体设计的基本知识1.汽车设计的定义和相关的概念。
2.汽车总体设计的分类和概述。
Part 2：汽车总体设计的基本流程1.需求分析以及市场调研。
2.设计草图的制作以及结构分析。
3.可行性分析和质量控制。
4.设计方案的选择以及设计实现。
Part 3：汽车设计软件的应用1.常见汽车设计软件介绍及其特点。
2.软件的基本操作和应用。
3.使用软件进行汽车模型的设计和操作。
Part 4：现代汽车设计的趋势1.与环保、能源等相关的新技术的应用。
2.基于新材料的生产和应用。
3.个性化设计趋势。
4.数字化设计与生产的趋势。
Part 5：汽车设计的创新与提升1.如何进行汽车设计的创新。
2.汽车设计的提升和改进。
3.如何将生产流程和工艺与汽车设计相结合。
教学方法1.理论和实践相结合，注重实践和操作环节。
2.小组讨论和案例分析的方式，以理论为基础，贯穿整个教学过程。
3.独立思考和综合分析的方式，提高学生的解决问题和综合能力。
教学评价1.在课程结束后，为学生提供一个综合评价，测定他们的学习成果。
2.考虑到每个学生的特殊情况，选择一个合适的评价方式。
3.需要一定比例的小组作品，便于评价学生的团队协作和表现。
教学资源1.汽车设计教学书籍。
2.在线学习资源。
3.汽车设计软件。
4.实验室和设备。
结论汽车总体设计教学设计应该注重学生的实践和操作能力，贯穿整个汽车设计的过程，注重学生的综合素质培养，使学生掌握汽车总体设计的专业技能。
汽车总体设计要求
汽车总体设计要求一、整车主要参数的确定：1、前悬、后悬、轴距的确定：根据设计任务书提供的车身型号、货厢内部尺寸确定前悬、后悬、轴距的尺寸。
1.1前悬长：主要依据车身前悬及车身布置位置，前翻车身还要考虑车身前翻时与保险杠的间隙。
1.2后悬长：也是确定轴距长度，后悬除要符合法规要求之外，要充分考虑对离去角、质心位置的合理性，车身与货厢的合理间隙，应该保证高位进气在车身翻转时有至少30mm间隙。
2、整车高度的确定：2.1车身高度的确定：车身高度的确定主要受发动机高低位置的影响，发动机高低位置确定之后，应该保证车身地板与发动机最小间隙在30mm以上。
2.2整车高度确定：（既货厢帽檐或护栏高度的确定）2.2.1货厢带前帽檐：应保证车身前翻时，车身及附件与货厢帽檐最小间隙大于60mm。
2.2.2货厢为护栏结构：安全架与车身顶盖高度差：（GB7258规定：载质量为1吨及1吨以上的货车、农用车为70-100mm）3、整车宽度的确定：一般来言，车辆的最宽决定于货厢的宽度。
4、轮距确定：4.1前轮距：前轮距的确定实际上就是前桥的选取，前桥的选取主要决定于设计载质量，前轮距主要受车身轮罩的宽度、车轮的偏距影响，并且受到法规（整车外宽不超过2.5m）的限制，同时要考虑前轮的最大转角。
4.2后轮距：后轮距的确定实际上就是后桥的选取，后桥的选取主要决定于设计载质量，同时再根据货厢的宽度来选取合适的轮距。
二、驾驶室内人机工程总布置：1、R点至顶棚的距离：≥9102、R点至地板的距离：370±1303、R点至仪表板的水平距离：≥5004、R点至离合器和制动踏板中心在座椅纵向中心面上的距离：750~850（气制动或带有助力器的离合器和制动器，此尺寸的增加不大于100）5、背角：5~28°6、足角：87~95°7、转向盘外缘至侧面障碍物的距离：≥100（轻型货车≥80）8、转向盘中心对座椅中心面的偏移量：≤409、转向盘平面与汽车对称平面间夹角：90±510、转向盘外缘至前面及下面障碍物的距离：≥8011、转向盘下缘至离合和制动踏板中心在转向柱纵向中心面上的距离：≥60012、转向盘后缘至靠背距离：≥35013、转向盘下缘至座垫上表面距离：≥16014、离合、制动踏板行程：≤20015、离合踏板中心至侧壁的距离：≥8016、离合踏板中心至制动踏板中心的纵向中心面的距离：≥11017、制动踏板纵向中心面至通过加速踏板中心的纵向中心面的距离：≥10018、制动踏板纵向中心面距转向管住纵向中心面的距离：50~15019、加速踏板纵向中心面至最近障碍物的距离：≥6020、变速杆和手制动手柄在任意位置时，距驾驶室内其他零件或操纵杆的距离：≥50三、底盘总布置：1、车架宽度的确定：1.1发动机安装部位的车架外宽的确定a．发动机宽度尺寸：特别是在车架纵梁附近的发动机宽度。
汽车设计 第一章 汽车总体设计
《汽车设计》电子教案
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
21
《汽车设计》电子教案
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。
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
3
《汽车设计》电子教案
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
4
《汽车设计》电子教案
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、试制试验阶段和生产阶段。 1、决策阶段
15
《汽车设计》电子教案
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
16
《汽车设计》电子教案
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。
汽车总体设计—第一章
汽车总体设计—第一章第1章汽车总体设计教学提示：汽车总体设计需要多方面的知识和经验，本章介绍汽车设计的特点，汽车产品的开发过程以及汽车设计的主要程序，重点讲解在进行汽车整车的概念设计时汽车类型的选择、主要尺寸参数及性能参数的确定和汽车总布置设计等内容。
教学要求：本章主要应掌握汽车总体设计程序、汽车主要参数的选择、汽车的总体布置以及运动校核，了解车身形式、发动机和轮胎的选择。
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. 车身结构的发展最早的汽车是由马车的结构作为车身，再加装蒸汽机改装而来。
随着汽车行驶速度的提高，金属车身逐渐代替了木质加帆布的结构。
20世纪30年代，铝和钢材在车身方面的应用越来越多。
随后，越来越多的汽车采用钢板压制的车身蒙皮，制造出各种曲线(面)车身造型，多曲率冲压蒙皮能够承受更大负荷，从而使车身更坚固。
到20世纪50年代，车身结构不断完善，更加符合空气动力学，且美观实用。
2. 发动机的发展汽车发动机的发展，带动了汽车工业的整体快速发展。
汽油发动机技术几经发展，不断完善，燃油喷射、电子燃烧控制、催化转化器等技术已经成熟通用。
柴油发动机没有点火系统，能够在更加恶劣的条件下工作，而且更加经济。
随着机械增压和涡轮增压技术的发展，柴油发动机功率越来越大，广泛用于商用车上，同时在军用车领域也占有很大比例。
电动力很早就已应用于汽车领域，但由于续驶里程短、质量较大，限制了其在汽车领域的应用。
近年来，人们更加注重汽车燃能效率问题，使混合动力技术得到了重视和发展。
氢燃料发动机和太阳能动力更加环保，不过普及还有待时日，因为其关键技术尚不够成熟。
3. 汽车材料的发展现代汽车材料种类繁多，包括金属材料、纤维复合材料、金属陶瓷、工程塑料、合金材料等。
最常用的是金属材料，如各类钢材合金、铝合金及铜合金等；也有非金属材料，如各种玻璃、橡胶材料、木板材料、竹胶板、PVC板材、塑胶板、碳纤维等。
《汽车总体设计》课件
总结词
简洁、科技、环保
详细描述
该品牌电动车在外观设计上追求简洁和科技感，采用封 闭式格栅和流线型车身。内饰设计注重科技感和智能化 ，采用大尺寸中控屏幕和智能语音控制系统。在性能方 面，该车具有较长的续航里程和快速充电能力，同时注 重节能环保和安全性能。
THANKS
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环保节能
汽车设计应注重环保和节能， 减少对环境的负面影响。
美观舒适
汽车设计应注重外观和内部空 间的舒适性，满足消费者审美
需求。
02
CATALOGUE
汽车总体设计
汽车总体设计的概念与任务
概念
汽车总体设计是汽车设计的重要 组成部分，它是对汽车整体结构 、性能和外观等方面的全面规划 与设计。
任务
确定汽车的整体结构、性能指标 和外观风格，为后续的详细设计 提供基础和指导。
主要指标
包括最高车速、加速时间、最大爬坡度、油 耗、排放等，这些指标是评价汽车性能的重 要依据。
汽车性能设计的评价与改进
评价方法
采用主观评价和客观评价相结合的方法，通 过实际测试、仿真分析和专家评审等方式对 汽车性能进行全面评价。
改进措施
根据评价结果，针对不足之处采取相应的改 进措施，如优化底盘悬挂系统、改进发动机
电气系统等。
试制与试验
根据详细设计结果，制 造出样车并进行各种试 验，以验证设计的可行
性和性能。
投产准备
对样车进行评估和改进 ，准备进入大规模生产
阶段。
汽车设计的基本原则与要求
01
02
03
04
安全可靠
汽车设计应确保安全性和可靠 性，满足国家相关法规和标准
。
经济性
汽车设计应考虑制造成本和使 用成本，以降低消费者负担。
01 汽车总体设计
第三节 汽车主要参数的选择
一、汽车主要尺寸参数的确定 1.外廓尺寸——GB1589-2005《道路车辆外廓 尺寸、轴荷及质量限值》 。 2.轴距 。 3.轮距。 4.前、后悬 。 5.货车车头长度。 6.货车车箱尺寸 。
第三节 汽车主要参数的选择
二、汽车质量参数的确定
1.整车整备质量 。 2.汽车的载客量和装载质量 。
第七节 运动校核
1.传动轴跳动图。
确定传动轴上下跳动的极限位置及最大摆角θ； 确定空载时万向节传动的夹角； 确定传动轴长度的变化量(伸缩量)。
第七节 运动校核
2.转向传动装置与悬架共同工作校核图。
目的：检查转向拉杆与悬架导向机构的运动是否 协调
A
钢板弹簧主片的摆动中心坐标：
纵向与卷耳中心相距Le/4
3.转向装置的布置 。
4.悬架的布置 。
第六节 汽车总布置设计
二、各部件的布置
5.制动系布置 。
6.踏板的布置 。
7.油箱、备胎、行李箱和蓄电池等附件的布置 。
8.车身内部布置 。
9.安全带的位置 、安全气囊。
第七节 运动校核
从整车角度出发进行运动学正确性的校核； 对于有相对运动的部件或零件进行运动干涉 校核。
第四节 发动机的选择
二、发动机主要性能指标
1.发动机最大功率 及转速。
Pemax CD A 3 1 ma gf r vamax v amax 3600 76140
2.发动机最大转矩 及转速。
Te max aPe max 9549 np
三、发动机的悬置
第五节 轮胎的选择
3.质量系数 。
4.汽车的Байду номын сангаас质量 。
汽车总体设计
名词解释汽车布置形式: 发动机、驱动桥和车身（或驾驶室）的相互关系和布置特点整车整备质量？答：整车整备质量是指车上带有全部装备（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。
发动机的悬置结构形式及特点？答：发动机的悬置结构形式：传统的橡胶悬置和液压阻尼式橡胶悬置。
传统的橡胶悬置特点是结构简单，制造成本低，但动刚度和阻尼损失角θ的特性曲线基本上不随激励频率变化。
液压阻尼式橡胶悬置的动刚度及阻尼损失角有很强的变频特性，对于衰减发动机怠速频段内的大幅振动十分有利。
公路车辆法规规定的单车外廓尺寸？答：公路车辆法规规定的单车外廓尺寸：长不应超过12m；宽不超过2.5m；高不超过4m。
双十字轴万向节等速传动的条件？答：处于同一平面的双万向节等速传动的条件：1）保证同传动轴相连的两万向节叉应布置在同一平面内；2）两万向节夹角α1与α2相等。
汽车总布置草图三维坐标系的基准线？答：车架上平面线作为垂直方向尺寸的基准线，即z坐标线的基准线；汽车中心线作为横向尺寸的基准线，即y坐标线的基准线；前轮中心线作为纵向方向尺寸的基准线，即x坐标线的基准线。
汽车比功率：是汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比轴荷分配：轴荷分配是指汽车在空载或满载静止状态下，各车辆对支承平面的垂直载荷，也可以用占空载或者满载总质量的百分比表示车架静载荷：静载荷是指汽车静止时，车架所承受的悬架弹簧以上部分的载荷，包括车架质量、车身质量、安装在车架上的总成与附属的质量以及有效载荷的总和。
汽车总布置草图主要进行的运动校核？答：转向传动机构与悬架运动的校核：作转向轮跳动图；根据悬架跳动量，作传动轴跳动图。
原则上有相对运动的地方都要进行运动干涉校核。
汽车设计中必须考虑“三化”是什么？答：汽车设计中必须考虑“三化”是标准化、通用化、系列化。
轿车的布置形式:主要有发动机前置前轮驱动、发动机前置后轮驱动、发动机后置后轮驱动三种，少数轿车采用发动机前置全轮驱动。
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目录1 概述 (3)1.1 整车总布置设计的任务 (4)1.2 设计原则、目标 (4)1.3 汽车设计过程 (5)2 总成型式的选择 (5)2.1 动力总成的型式 (5)2.2轴数和驱动形式 (6)2.3 车身和车架的型式 (7)2.4 车桥和轮胎的选择 (8)2.5 悬架系统的型式 (9)2.6 转向系统的型式 (10)2.7制动系统的型式 (11)3 汽车主要参数的选择 (11)3.1 主要尺寸参数的选择 (12)3.2 整车质量参数估算 (15)3.3 主要性能参数的选择 (19)4 发动机选型 (24)4.1发动机基本形式的选择 (25)4.2 主要性能指标的选择 (26)4.3传动系参数的选择 (28)4.4 电机参数的选择 (30)5 总布置图的绘制 (31)5.1整车布置的基准线——零线的确定 (32)5.2确定车轮中心至车架上表面——零线的最小布置距离 (33)5.3前轴落差的确定 (34)5.4发动机及传动系的布置 (35)5.5车头、驾驶室的布置 (35)5.6传动轴的布置 (36)5.7悬架的布置 (36)5.8车架总成外形及其横梁的布置 (37)5.9转向系的布置 (38)5.10制动系统的布置 (38)5.11进、排气系统的布置 (39)5.12操纵系统的布置 (40)5.13车箱的布置 (40)6 运动校核 (40)6.1 转向轮跳动图 (40)6.2 传动轴跳动图 (42)6.3 汽车传动轴跳动图解计算法 (45)6.4 转向拉杆与悬架导向机构运动协调 (46)7 汽车动力传动系统参数优化匹配方法 (47)7.1汽车发动机性能指标的优选方法 (48)7.2汽车变速器速比的优化方法 (50)7.3汽车主传动比优化方法 (52)7.4汽车传动系统参数的区间优化方法 (52)1 概述汽车性能的优劣不仅取决于组成汽车的各部件的性能，而且在很大程度上取决于各部件的协调和配合，取决于总体布置；总体设计水平的高低对汽车的设计质量、使用性能和产品的生命力起决定性的影响。
汽车是一个系统，这是基于汽车只有如下属性而具备组成系统的条件：①汽车是由多个要素（子系统及连接零件）组成的整体，每个要素对整体的行为有影响；②组成汽车的各要素对整体行为的影响不是独立的；③汽车的行为不是组成它的任何要素所能具有的。
由此，汽车具备系统的属性，对环境表现出整体性、一辆子系统属性匹配协调的汽车所具备的功能大于组成它的各子系统功能纯粹的、简单的总和、反之，如果子系统的属性因无序而相互干扰，即便是个体性能优良的子系统，其功能也会因相互扼制而抵消，功率循环、轴转向等就是这样的典型例子。
系统论所揭示的系统整体性和系统功能的等级性必然会映射到设计任务中来、用整体性来解释汽车设计的终极目标是整车性能的综合优化，道理是十分显然的、汽车设计任务的等级形态表现为：上位设计任务是确定下位设计任务要实现的目标，下位设计是实现上位设计功能的手段、上、下位体系可从总体设计逐级分至零件设计，总体设计无疑处于这种体系的最上位，设计子系统的全部活动必须在总体设计构建的框架内进行、子系统设计固然重要，但统揽全局、设计子系统组合和相互作用体系规则的总体设计对汽车的性能和质量的影响更加广泛、更为深刻。
1.1 整车总布置设计的任务(1)从技术先进性、生产合理性和使用要求出发，正确选择性能指标、质量和主要尺寸参数，提出总体设计方案，为各部件设计提供整车参数和设计要求；(2)对各部件进行合理布置和运动校核；(3)对整车性能进行计算和控制，保证汽车主要性能指标实现；(4)协调好整车与总成之间的匹配关系，配合总成完成布置设计，使整车的性能、可靠性达到设计要求。
1.2 设计原则、目标（1）汽车的选型应根据汽车型谱、市场需求、产品的技术发展趋势和企业的产品发展规划进行。
（2）选型应在对同类型产品进行深入的市场调查、使用调查、生产工艺调查、样车结构分析与性能分析及全面的技术、进行分析的基础上进行（3）应从已有的基础出发，对原有车型和引进的样车进行分析比较，继承优点，消除缺陷，采用已有且成熟可靠的先进技术与结构，开发新车型。
（4）涉及应遵守有关标准、规范、法规、法律，不得侵犯他人专利。
（5）力求零件标准化、部件通用化、产品系列化。
1.3 汽车设计过程(1)调查研究与初始决策：分析竞争车型，选定设计目标，并制定产品设计工作及方针原则。
(2)方案设计：根据所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想提出整车设想，即概念设计（concept design）或构思设计。
(3)总布置设计：确定整车硬点、主要尺寸、质量参数与性能以及各总成的基本形式，绘制总布置草图。
(4)车身造型设计及绘制车身布置图：绘制不同外形、不同色彩的车身外形图；制作相应的造型的整车模型；从中选优后，再制作1：1的精确模型。
(5)细化总布置设计：各零部件位置确定，人机校核、法规校核、运动校核及轴荷计算。
(6)数据冻结：总布置方案评审确定，输出总布置方案。
(7)总成设计：各总成数据完善，工艺性设计；供应商开发。
(8)试制、试验、定型、认证、量产。
2 总成型式的选择根据设计原则，目标和用户的需求特点，设计人员要提出被开发车型的总成型式方案，主要包括以下几部分：(1)动力总成的型式；(2)轴数和驱动型式；(3)车身和车架的型式；(4)车桥和轮胎的选择；(5)悬架系统的型式(6)转向系统的型式(7)制动系统的型式2.1 动力总成的型式对于发动机和电机的种类和型式，发动机主要有汽油机和柴油机，纯电动汽车选用电机，可根据车型的需要进行选取。
因此要根据具体车型的定位和使用条件以及布置上的结构需要，而选择动力系统的型式和种类。
汽车开发设计时，动力总成对整车经济性、动力性、排放性能有着决定性作用，亦对整车售价有重要指导。
动力总成是汽车整车中的核心零件，发动机是汽车的心脏，变速器是动力传输、变换的中枢系统；决定汽车的动力性、经济性、环保性（排放）；其结构复杂、零件众多，机械精度要求高、成本高；高端、核心技术多，是企业核心技术之一；是汽车企业核心竞争能力的关键；是市场和消费者关注的热点。
动力总成的选型方法：(1)根据车型项目/对标车型、车型类别或市场定位进行选择对标车型，按对标车型的动力总成配置参数进行选型，如对标车型发动机的排量、功率、扭矩、油耗率、排放指标及其发动机是否采用先进技术；对标车用变速器的形式自动档还是手动档、档位数及各档位速比，收集到对标车型参数后制定本车型目标。
车型类别，货车对车速要求不太高，但需要更高的动力性和可靠性，则选择速比较大的变速器，而发动机一般选定柴油机，柴油机低速高扭性能佳；轿车则需求舒适性及车速，那么可选汽油机、然后再增加手动档或自动档，若长期市区内使用则自动档佳，若长期于郊区使用则可手档，若长期行驶各种路面则可选择手自一体变速器。
通常做法为基础配置手动档，然后再增加自动档配置。
电动汽车由于电动机的特性与发动机的不同，可不用变速器和离合器，由电机直接驱动车轮，电机扭矩不足时再匹配变速器。
电动汽车一般选择自动变速器。
市场定位，高端市场则动力总成得可靠且有需先进性，零部件应选择可靠的知名品牌。
燃油车选择发动机，电动汽车选择电动机作为动力部件。
(2)根据汽车整车性能进行选择主要的动力经济性可根据初步定义的整车参数用软件或直接根据汽车设计计算公式进行计算分析，要满足动力性和经济性要求。
(3)根据法律法规进行选择选择的燃油发动机要满足国家和地方的排放要求，理论选择VVT、带增压的以及缸内直喷的发动机容易满足越来越严的排放法规。
电动汽车零排放、无污染，不用考虑排放问题；但续驶里程、能量消耗率、安全性等要满足法规和补贴要求。
2.2轴数和驱动形式不同类型的汽车有不同的轴数和驱动型式，这主要根据使用条件、用途、工厂的生产条件、制造成本及公路的轴荷限值等因素进行选择。
最常用的是两轴、后驱动4³2式汽车，其中轿车还可以采用4³2前驱动式结构。
对于一般总重小于 18t的汽车，都采用4³2后驱动的布置型式(前驱动的轿车除外)，因为这种汽车结构简单、布置合理、机动性好、成本低、适合于公路使用，是—种典型的、成熟的结构型式。
越野车通常采用全轮驱动。
随着汽车载重量的增加，各相关总成也要相应的加大，汽车的自重也要增加，这样会造成4³2式的汽车单轴的负荷增加，以致于超过公路、桥梁以及法规所规定的承载限值(GB1589)。
一般采用增加汽车轴数的办法来减少单轴的负荷，如从4³2变成6³2、6³4、8³4，如果想增加驱动能力，提高越野通过性能，可以采用4³4、6³6、8³8等增加前驱动型式的结构，同时也可提高载重量。
采用增加轴数的办法，可以提高载重量而不增加单轴负荷，同时还不会增加车箱底板的离地高度，提高通用化、系列化水平，便于生产、降低生产成本等。
所以汽车厂家多年来一直都采用这种办法变型出更多品种的汽车。
6³2式结构可以由单前轴、单后驱动桥和后支承轴组成，也可由双前轴和单后驱动桥组成，这主要取决于布置需求和轴荷分配。
但应尽量不采用双前轴式结构，因为这样会使前转向系统复杂，转向沉重或增加转向助力系统，增加成本和影响操作。
汽车轴距是通过车辆同一侧相邻两车轮的中点,并垂直于车辆纵向对称平面的二垂线之间的距离。
车辆的轴距应根据各个因素综合考虑；一个车型可通过改变轴距衍生出不同平台，以适应不用车型的改装需求。
2.3 车身和车架的型式车身是影响乘用车和客车造型和结构的最主要的部件，根据设计需要和企业规划选择车身型式。
对于卡车而言，驾驶室的型式是汽车的最主要的型式之一，其选择主要决定于用户的要求、安全性、维修保养的方便性和生产条件等因素。
驾驶室的型式如长头、平头、凸头等都各有其优缺点。
驾驶室与发动机，前轴(前轮胎)的布置位置，也可组成不同的布置结构，形成不同风格的整车外形，使轴荷分配、轴距、转弯直径等发生变化。
对使用、性能也有一定的影响。
一般驾驶室的型式根据企业产品规划进行选择，目前平头平顶驾驶室为发展主流。
图2.1驾驶室与发动机，前轴(前轮胎)的布置位置汽车车架俗称“大梁”。
其上装有发动机、变速器、传动轴、前后桥、车身等总成和部件；车架的功用是支承、连接汽车的各总成，使各总成保持相对正确的位置，并承受汽车内外的各种载荷。
由于车架是整个汽车的基础，要承受汽车内外的各种载荷，因此，要求车架具有足够的强度、合适的刚度，要求它具有结构简单重量轻等特点，同时，还应尽可能地降低汽车的重心和获得较大的前轮转向角，以保证汽车行驶时的稳定性和转向灵活性。
商用车一般选择边梁式车架和桁架式车架，也有少数车辆使用中梁式和综合式车架。