汽车总体设计与计算

汽车总体设计、计算参数

一、外形尺寸参数

1、轴距L

2、前后轮距B1与B2

3、汽车的外廓尺寸

总长、总宽、总高

4、汽车的前悬LF和后悬LR

由总布置最后确定（保证足够的接近角和离去角）

（前悬处要布置发动机、水箱、弹簧前支架、保险杠、转向器等）

二、质量参数

1、汽车的装载量mG

轿车是指载客量，即座位数。

2、汽车的整备质量m0

总体设计初，可对同类型同级别且结构相似的样车及部件的质量进行测定分析，并以此为基础初步估算出新设计车个部件的质量及整车整备质量。

（亦可按照人均汽车整备质量的统计值来估算（人均整备质量/t））

普通轿车0.18~0.24 中级轿车0.21~0.29 中高级轿车0.29~0.34

3、汽车的总质量ma

整备质量、载客量、行李质量mB、附加设备mF

(每人按65kg计，行李质量(轿车)每人5~10kg)

4、轴荷分配

它对汽车的牵引性、通过性、制动性、操纵性和稳定性等主要使用性能以及轮胎的使用寿命都有很大影响。

轴荷分配对前后轮胎的磨损有直接影响。

三、主要性能参数

1、汽车动力性参数

汽车的动力性参数主要有直接档和I档最大动力因数、最高车速、加速时间、汽车的比功率和比转矩等。

1）直接档最大动力因数D0 max

2）I档最大动力因数DI max

DI max直接影响汽车的最大爬坡能力和通过困难路段的能力以及起步并连续换档时的加速能力。它主要取决于所要求的最大爬坡度和附着条件。

3）最高车速Va max

以汽车行驶的功率平衡来确定。

GB/T 12544-90 汽车最高车速试验方法

4）汽车的比功率和比转矩

这两个参数分别表示发动机最大功率和最大转矩与汽车总质量之比。

5）加速时间

“0—100km/h”或“0—80km/h”的换档加速时间。

表二动力性计算需要的数据

发动机使用外特性的Tq—n曲线的拟和公式以及发动机最低转速nmin和最高转速nmax 装载质量（乘客数）

整车整备质量

总质量

车轮（滚动）半径

传动系机械效率

滚动阻力系数

空气阻力系数X迎风面积

主减速器传动比

飞轮转动惯量

二前轮转动惯量

二后轮转动惯量

轴距

质心至前轴距离（满载、空载）

质心高（满载、空载）

变速器传动比(各档)

计算目标（结果）：

绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图、确定最高车速、绘制汽车爬坡度图（附着率曲线）、确定最大爬坡度（克服该坡度时相应的驱动轮的附着率）、绘制汽车行驶加速度倒数曲线、绘制汽车I档起步加速至100km/h的车速-时间曲线、求解汽车行驶起步到100km/h的加速时间，绘制汽车动力特性图、确定直接档和I档最大动力因数。

汽车功率平衡图、后备功率图。

2、燃料经济性参数

“百公里最低燃料消耗量”

计算需要的数据：

发动机万有特性图

汽车功率平衡图

计算目标（结果）：

等速行驶工况燃油消耗量、等加速行驶工况燃油消耗量、等减速行驶工况燃油消耗量、怠速停车时的燃油消耗量、整个循环工况的百公里燃油消耗量。

3、机动性参数

最小转弯半径Rmin，与汽车轴距、轮距及转向车轮的最大转角有关。

(可通过计算方法得到)

4、操纵稳定性参数

1）转向特性参数

需要得到不足转向特性，即前后轴侧偏角之差（）为正。

通常用汽车以0.4g的向心加速度坐定圆等速行驶时前后轴的侧偏角之差（）作为转向特性的参数，它是一个较小的正角度值，轿车一般为1o-3o。

2) 车身侧倾角

汽车以0.4g的向心加速度坐定圆等速行驶时，车身倾角在3o内最好，最大不得超过7o。3）制动点头角

汽车以0.4g减速度制动时的车身点头角应不大于1.5 o,否则将影响乘坐舒适性。GB 6323-86 汽车操纵稳定性试验方法。

GB/T6323.6-94

表四粗略操纵稳定性计算需要数据

总质量

绕Oz轴转动惯量

轴距

质心至前轴距离

质心至后轴距离

前轮总侧偏刚度

后轮总侧偏刚度

转向系总传动比

5、平顺性参数

车身的垂直振动参数，即车身的垂向振动加速度、自由振动固有频率、振幅以及人-车振动系统的响应特性等。

总体设计：前后悬架的偏频或静挠度、动挠度以及车身振动加速度等参数。

前后悬架的偏频n1与n2应接近且应使n2略高于n1。

前后悬架静挠度值fc1和fc2的匹配，推荐取。

车型满载时偏频n/Hz 满载静挠度fc/cm 满载动挠度fd/cm

前悬架

n1 后悬架

n2 前悬架

fc1 后悬架

fc2 前悬架

fd1 后悬架

fd2

计算需要数据：

整车质量

（簧上质量、簧下质量）前轴（满载、空载）

后轴（满载、空载）

质量分配系数

前悬架（等效）刚度:麦弗逊式独立悬架

后悬架（等效）刚度：拖拽扭力臂式悬架

6、制动性参数

制动距离、制动减速度和制动踏板力。

7、通过性参数

最小离地间隙、接近角α、离去角β及纵向通过半径ρ。

最小离地间隙

/m

接近角

α/( o)离去角

β/( o)纵向通过半径

ρ/m

微型、普通级

中级、中高级、高级0.12~0.18

0.13~0.20 20~30 15~23 3~5

5~8

附一：应用ADAMS或LMS VirtualLab Motion多体动力学软件计算操纵稳定性所需要参数及计算结果

1、运动学（几何定位）参数

车辆的相关运动部件的几何定位参数，即车辆的具体结构型式，各运动连接部件之间的安装连接位置与相对角度。

1）悬架的几何拓扑结构

2）轴距、轮距、前悬、后悬等

3）整车质心位置

…

图麦弗逊悬架几何拓扑结构

前轮定位

前束

Toe angle 车轮外倾角α

Camber angle 主销后倾γ

Caster angle 主销内倾β

Kingpin inclination angle

车轮转角

内转角

外转角

2、质量(质量、质心与转动惯量)参数

各运动部件的质量、质心与转动惯量。

1）整车（簧上）整备质量、满载总质量