汽车总布置设计(全)

2.2 汽车的轴数和驱动型式
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 4×2 式汽车，其中轿车还可以采用 4×2 前驱动式 结构。对于一般总重小于 19t 的汽车，都采用 4×2 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
定，然后进行质量参数的计算。 计算质量参数前，要列出各大总成的质量，再定出空载和满载时各总成的质
心至前轴和地面的距离，最后计算出空载和满载时的轴荷分配和质心至前轴、地 面的距离。
整车总布置应提供以下参数，为总成开发提供原始数据。 (1)整车的外廓尺寸； (2)轴距和前、后轮距； (3)前悬和后悬长度； (4)车头、驾驶室和发动机、前轮的布置关系； (5)轮胎型号、静力半径和滚动半径、负载能力； (6)车箱内长及外廓尺寸； (7)发动机的功率、扭矩及相应转速； (8)变速器头档速比(2 种)和档位数； (9)后桥总速比(可有几种)； (10)最高车速； (11)最大爬坡度； (12)整备质量及载质量； (13)转向盘直径，车轮转角及最小转弯直径 (14)前轮接地点至前簧座的距离； (15)前簧中心距； (16)后簧中心距； (17)车架前部和后部外宽； (18)车架纵梁外形尺寸及横梁位置； (19)前簧作用长度； (20)后簧作用长度； (21)前簧非悬架质量； (22)后簧非悬架质量； (23)后轮毂及制动器总成质量。 通过整车总布置草图的绘制，可以初步确定各总成的布置关系，进而确定整
轮胎所承受的最大静负荷与轮胎额定负荷之比，称为轮胎负荷系数。 大多数汽车的轮胎负荷系数取为 0.9～1.0，以免超载。轿车、轻型客车及 轻 型 货 车 的 车 速 高 、轮 胎 受 动 负 荷 大 ，故 它 们 的 轮 胎 负 荷 系 数 应 接 近 下 限 ； 对在各种路面上行驶的货车，其轮胎不应超载。在良好路面上行驶且车速 不高的货车，其轮胎负荷系数可取上限甚至达 1.1；对车速不高的重型货 车、重型自卸汽车，此系数亦可偏大些。但过多超载会使轮胎早期磨损， 甚至发生胎面剥落及爆胎等事故。试验表明：轮胎超载 20％时，其寿命将 下降 30％左右。
(1) 汽车主要尺寸参数 (2) 汽车质量参数 (3) 主要性能参数 (4) 汽车的机动性参数 (5)估算发动机的最大功率、最大扭矩及其对应的转速。 (6)变速器的头档速比和档位数，和驱动桥的主减速比。
3.1 主要尺寸参数的选择
通过整车总布置草图的绘制，可以初步确定各总成的布置关系，总成设计提供原始数据。
汽车总体设计
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。
图；制作相应的造型的 1：5 整车模型；从中选优后，再制作 1：5 或 1：1 的精 确模型。
(5)编写设计任务书； (6)汽车总布置设计； (7)总成设计； (8)试制、试验、定型。
2. 整车型式的选择
根据设计原则，目标和用户的需求特点，整车设计人员要提出被开发车型的 整车型式方案，主要包括以下几部分：
（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：选定设计目标，并制定产品设计工作及方针原则。 (2)总体方案设计：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)绘制总布置草图，确定整车主要尺寸、质量参数与性能以及各总成的基 本形式。 (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
为了提高汽车的动力因数、降低汽车及其质心的高度、减小非簧载质 量，对公路用车在其轮胎负荷系数以及汽车离地间隙允许的范围内应尽量 选取尺寸较小的轮胎。采用高强度尼龙帘布轮胎可使轮胎的额定负荷大大 提高，从而使轮胎直径尺寸也大为缩小。例如装载量 4t 的载货汽车在 20 世纪 50 年代多用的 9.00—20 轮胎早已被 8.25—20；7.50—20 甚至 8.25 —16 等更小尺寸的轮胎所取代。越野汽车为了提高在松软地面上的通过能 力常采用胎面较宽、直径较大、具有越野花纹的超低压轮胎。山区使用的 汽车制动频繁，制动鼓与轮辋之间的间隙应大一些，以便散热，故应采用 轮辋尺寸较大的轮胎。轿车都采用直径较小、断面形状扁平的宽轮辋低压 轮胎，以便降低质心高度，改善行驶平顺性、横向稳定性、轮胎的附着性 能并保证有足够的承载能力。
公路使用，是—种典型的、成熟的结构型式。 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 4×2 式的汽车单轴的负荷增加，以致于超过公路、桥梁所规定 的承载限值(公路允许单轴负荷为 13t，双后轴负荷为 24t)。为解决此矛盾，一 般采用增加汽车轴数的办法来减少单轴的负荷，如从 4×2 变成 6×2、6×4、8 ×4，如果想增加驱动能力，提高越野通过性能，可以采用 4×4、6×6、8×8 等增加前驱动型式的结构，同时也可提高载重量。
图 3.1 汽车的主要尺寸参数 轴距的选择要考虑它对整车其他尺寸参数、质量参数和使用性能的影响。轴 距短一些，汽车总长、质量、最小转弯半径和纵向通过半径就小一些。但轴距过 短也会带来一系列问题，例如车厢长度不足或后悬过长；汽车行驶时其纵向角振 动过大；汽车加速、制动或上坡时轴荷转移过大而导致其制动性和操纵稳定性变 坏；万向节传动的夹角过大等。因此，在选择轴距时应综合考虑对有关方面的影 响。当然，在满足所设计汽车的车厢尺寸、轴荷分配、主要性能和整体布置等要 求的前提下，将轴距设计得短一些为好。 在整车选型初期,可根据要求及驾驶室布置尺寸初步确定轴距: L LH LJ S LR 式中，LH——货箱长度可根据汽车的装载质量、载货长度来确定，或参考同
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。
6×2 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。
在绘制整车总布置草图时，可以参考同类车型的相关总成的外廓尺寸和质 量，按本车的总布置需要，进行总布置草图的绘制。初步确定主要布置尺寸和进 行质量参数的计算。
确定车头，驾驶室的型式，以及同发动机、前轴(轮)的相互布置关系后，绘 制布置总布置草图，并在此基础上布置各大总成。
(1)车架和车箱； (2)后簧、后桥和车轮； (3)前簧、前轴和车轮； (4)传动系； (5)转向机构及拉杆系统，并确定前轮转角和进行转弯直径的计算； (6)布置油箱、电瓶、消声器、贮气简、及备胎等其它总成。 完成整车总布置草图后，整车的外廓尺寸及相关的布置尺寸参数已基本确
类型、同装载量汽车的货厢长度和装载面积来初步确定； LJ——前轮中心至驾驶室后壁的距离，它与布置方案选择有关，在该布置
方案选定后，可通过对驾驶室、发动机和前轴的初步布置或参考同型、同类布置 的汽车的这一尺寸初步确定；
S——驾驶室与货厢之间的间隙，一般取 50～100mm； LR——后悬尺寸，可根据道路条件或参考同类型汽车初步确定。 轴距的最终确定应通过总布置和相应的计算来完成，其中包括检查最小转弯 半径和万向节传动的夹角是否过大，轴荷分配是否合理，乘坐是否舒适以及能否 满足整车总体设计的要求等。 三轴汽车的中后轴之间的轴距，多取为轮胎直径的 1.1～1.25 倍。 汽车轮距对汽车的总宽、总质量、横向稳定性和机动性都有较大的影响。轮 距愈大，则悬架的角刚度愈大，汽车的横向稳定性愈好，车厢内横向空间也愈大。 但轮距也不宜过大，否则，会使汽车的总宽和总质量过大。轮距必须与汽车的总 宽相适应。 汽车的外廓尺寸包括其总长、总宽、总高。它应根据汽车的类型、用途、承 载量、道路条件、结构选型与布置以及有关标准、法规限制等因素来确定。在满 足使用要求的前提下，应力求减小汽车的外廓尺寸，以减小汽车的质量，降低制 造成本，提高汽车的动力性、经济性和机动性。GBl589—79 对汽车外廓尺寸界 限作了规定。 前悬处要布置发动机、水箱、风扇、弹簧前支架、车身前部或驾驶室的前支 点、保险杠、转向器等，要有足够的纵向布置空间。其长度与汽车的类型、驱动 型式、发动机的布置型式和驾驶室的型式及布置密切相关。汽车的前悬不宜过长， 以免使汽车的接近角过小而影响通过性。 汽车的后悬长度主要与货厢长度、轴距及轴荷分配有关。后悬也不宜过长， 以免使汽车的离去角过小而引起上下坡时刮地，同时转弯也不灵活。城市大客车 的后悬一般不大于其轴距的 60％，其长度不大于 3.5m。轻型及以上的载货汽车 的后悬一般为 1.2～2.2m。长轴距、特长货厢的汽车，其后悬可长达约 2.6m。
我国各种汽车的轮胎和轮辋的规格及其额定负荷可查相应的国家标 准。轿车轮胎标准见 GB 2978—82；货车和客车的轮胎规格详见国标 GB 516
—82。货车的后轮装双胎时，比单胎使用时的负荷可增加 10％～15％。
3.汽车主要参数的选择
总布置设计人员应初步确定以下各种参数，作为整车和总成的原始数据和工 作目标。在整车的方案(车头、驾驶室的型式、发动机的种类，整车初步的外廓 尺寸、主要布置参数和布置草图)初步确定之后，整车设计人员通过图面工作和 计算、初步确定如下目标参数：
图 2.1 驾驶室与发动机，前轴(前轮胎)的布置位置
2.4 轮胎的选择