总布置图的绘制.docx

在总成进行方案布置和设计计算的同时，要进行整车总体布置的有关计算(参数确定和性能计算)工作，并要在整车方案布置草图及各总成匹配布置的基础上正式绘制和布置整车总布置图。 整车总布置图包括侧视图、俯视图、前视图和必要的断面布置图、局部布置图。 在绘制整车总布置图的过程中，要随时配合、调整和确认其各总成的外廓尺寸、结构、布置型式、连接方式、各总成之间的相互关系、操纵机构的布置要求，悬置的结构与布置要求、管线路的布置与固定、装调的方便性等。 整车布置应从车型系列化角度出发，减少基础布置的变动，并可变型出多种车型，以适应大量生产和用户不同的使用要求，从而可以降低成本，提高可靠性。 在布置某一新车型时，在图面上同时考虑短轴距的42、64的自卸和牵引车的底盘布置要求，同时还考虑轴距加长后的几种变型车的布置关系，如油箱、备胎、贮气筒、电瓶、取力位置及方式、排气系统、进气系统、传动轴夹角的变化、悬架和车箱的系列化设计等。这虽然增加了不少工作量，但对车型的系列化发展及生产组织、管理会带来巨大的好处。5.1整车布置的基准线零线的确定汽车在满载状态下，确定整车的零线(三维坐标面的交线)、正负方向及标注方式。 (1)整车在满载状态、车头向左来确定整车的坐标线。 X坐标线：通过左右前轮中心的铅垂面，在侧视和俯视图上的投影线即为X坐标线，前为、后为“+”，该线标记为。 Z坐标线：取车架纵梁上翼面上较长的一段平面，或承载式车身中部底板的下表面，并与水平面平行时，该面在前视和侧视图上的投影线即为Z坐标线，上为“+”、下为“-”，标记为。 y坐标线：通过汽车纵向中心线的铅垂面，在前视和俯视图上的投影线为了坐标线，前视图中右侧为“+”、右侧为“-”，标记为。 (2)在新车设计时，整车的坐标线确定后，车身(车头、驾驶室)、车架的坐标线也确定了，三者是统一的。(3)如果用现有的车身、车架拼装新车型，则三者的坐标线不一定一致。因为所选用的车身、车架已有自己的坐标线，而布置在新车上时，其坐标线不一定与新车的坐标线重合，因布置上的需要会造成差值，在设计时应记住这一差值，作为设计的原始数据。原车身、车架的坐标不随新车的坐标而变动。整车零线的画法上述的、三条线，统称为三个方向的零线。 在绘制总布置图时，先确定零线的位置。一般是从侧视图上开始，根据整车的前悬及车架上表面至地面的高度，确定X和Z坐标线的交点，然后通过该点画一水平线和一垂直线，分别代表和。需要时可画出网格线，间距为200mm或400mm，便于绘图时坐标点的换算或量取。俯视图和前视图坐标线的画法可照此法处理，但须保证X、Y、Z三个坐标线互相垂直。地面线可暂时不画，待前、后轮中心至车架上表面距离确定后，再以前、后轮中心为圆心，以车轮静力半径为半径，分别画两个圆弧，则两圆弧的切线即为地干线。图5.1 整车总布置图坐标系5.2确定车轮中心至车架上表面零线的最小布置距离5.2.1后轮中心至车架上表面零线的距离在前轮不驱动，仅后轮驱动的汽车上，前、后车轮中心至车架上表面零线的最小布置距离取决于后驱动桥处在满载状态下的布置尺寸。参见图5.2，图中车架纵粱上表面与整车零线重合时，后轮中心至车架上表面零线的距离为a+b+c。其中a为车架纵梁在后桥中心断面处的断面高度。b为满载时后桥壳至车架最大跳动距离。对于中、重型货车一般取95mm110mm。c为后桥壳中心至与车架下表面相碰时的桥壳上表面的距离。下表面相碰时的桥壳上表面的距离。图5.2 后轮中心至车架上表面零线的距离5.2.2 前轮中心至车架上表面零线的距离前轮中心至车架上表面零线的距离，一般均小于后轮中心至零线的距离，这样可以保证车架上表面在满载状态下与地面有一前低后高的夹角，使汽车在行驶时货物不会向后移。前轮中心至车架上表面零线的距离所以能小于后轮处，就因为前轴允许有一落差值，车架前端可以向下倾斜，以便满足布置上的要求。见图5.3，其中为前轮中心至车架上表面零线的距离，c为满载时前轮最大跳动量，对于中、重型货车，其值为95mm105mm左右，d为板簧总成的最大厚度，e为前轴落差值，即转向节中心至簧座上表面距离。前轮中心至零线的距离a=b+c+d-e。一般载货汽车的角取0.30.7。轿车多取0。图5.3 前轮中心至车架上表面零线的距离5.2.3前驱动轮中心至车架上表面零线的距离如果汽车前后轮均能驱动时，则前后轮中心至零线的最小布置距离取决于前驱动轮处在满载状态下的布置尺寸。一旦该距离确定后，根据角就可确定后轮中心至零线的距离。 在前后车轮中心确定后，可以以车轮的自由半径和静力半径的长度为半径，以车轮中心为圆心分别画圆和圆弧(圆弧应画在地平面这边)，则圆即为车轮外廓在侧视图上的投影线，而两圆弧的公切线即为地平面在侧视图上的投影线。无论是那种车型，都应考虑车架上表面至地面的距离(或至车轮中心的距离)，该距离越小越好，这样可以保证汽车的货箱底板能降至离地面距离最小(保证轮胎的跳动间隙)，并能保证车箱的纵、横梁有足够的断面高度，以满足其强度和刚度的要求，同时也可降低改装车改装部分的质心高度。5.3前轴落差的确定当前轮中心确定后，根据选定的车轮外倾角定出主销中心的高度位置，然后选一合理的前轴落差值(前簧座上表面至主销中心的距离)，在工艺允许的情况下尽量取大些，如果一级落差不够，还可在两簧座中间部分再出第二级落差，但要考虑最小离地间隙不能太小。两级落差的前轴工艺性稍差些。5.4发动机及传动系的布置根据总布置草图中所确定的发动机、前轴及前轮的相互位置关系、发动机总成、散热器总成、车头驾驶室总成的外形图，一起在总布置图中进行细化、准确定位，最后确定其坐标位置。 布置时要注意以下几点： 油底壳与前轴的最小跳动距离； 油底壳与横拉杆的间隙，除前轴垂直跳动量外，还要考虑制动时由于前簧的S变形而造成前轴向前有一转角(约34)所要求的额外间隙。特别是前驱动桥的传动轴与油底壳或附近的横梁等零件的间隙也应如此。散热器与风扇的位置关系。一般风扇至散热器芯部表面至少留40mm以上的间隙。风扇中心与散热器芯部中心可以对齐，或者高于芯部中心，但风扇不要超过上水室下边，这样的布置冷却效果差； 曲轴中心线与车架上表面零线，有一前高后低的夹角(约25)，一般取3左右。目的是能使汽车在满载状态时，传动系的轴线互相之间夹角最小，甚至从前至后成为一条直线，以提高万向节的传动效率和减少磨损；满载时传动轴的正常夹角在4以下最好，希望不超过8。越野车的传动夹角可达11多。有条件时，驱动桥自身可以倾斜一个角度，以便满足传动轴的等角速运转，或减小传动轴的夹角；单根传动轴不易过长，必要时可加中间支承，变成两根或多根传动轴传动。轿车传动轴的布置，在不影响离地间隙的情况下，主要考虑车身地板的传动轴鼓包越小越好，因此传动线可布置成中间低两头高的形式。5.5车头、驾驶室的布置在发动机与车架、前轴、前轮布置关系确定后，即可布置车头、驾驶室，在总成设计阶段，对其关系进行协调。因此在这仅对其相互位置关系进行最后布置上的确认和坐标、尺寸的确定。5.6传动轴的布置当发动机、离合器及变速器这一动力传动总成和后驱动桥的位置确定后，则可布置万向节与传动轴。下图给出了一根传动轴两端装有万向节这种最简单的万向节传动的两种布置应使万向节传动两端的夹角尽量相等，其数值在汽车满载静止时不应大于4，最大应超过7。轿车为了尽量减小地板上的传动轴通道凸包高度，在不低于其最小离地间隙的前提下，都尽量降低传动轴的高度，但应使万向节叉轴线夹角不超过允许值。图中(a)所示的U型布置方案可满足这一要求。然而当载荷变动使后驱动桥离开设计位置时，U型布置传动轴的前后万向节叉的轴线夹角的差值将增大而破坏等速条件，这也是引起传动系振动的原因，应采取专门的措施，例如，选择适宜的后悬架导向装置的几何参数，采用非对称板簧，采用等速万向节等。万向节传动轴与地板之间的间隙可取1015mm。图5.4 万向节传动的两种布置方案 （a)U型布置；(b)Z型布置5.7悬架的布置以载货车的板簧为主，介绍布置上的要求。前板簧的布置要保证主销后倾角的要求，同时这种前高后低的布置也有利于产生不足转向。板簧的支架应尽量减少悬臂的长度，以求在较小尺寸和质量的前提下，获得较大的强度和刚度。后板簧的布置应做到前低后高，亦可获得不足转向。特别是高速轿车、轻型客车及吉普车等一定要考虑。对于载货车，可能因结构原因而造成布置上难度较大，则可较少考虑。减振器应尽量布置成垂直状态，以最大限度地利用其有效行程和减少偏差。若空间不允许，也可斜置。布置时应注意下支点的离地高度，后减振器的上支点不应高出车架上表面太高(不应超过80mm)，以免影响改装车的装配和布置。注意减振器上下行程的分配，不能发生上下顶死现象。前悬架采用独立悬架时，要注意导向机构的运动对前轮定位角、轮距变化的影响及布置上的抗点头角的作用，拆装油底壳的方便性等。5.8车架总成外形及其横梁的布置先确定车架纵梁的断面(胶板)高度，可通过有限元计算，并参考同类样车的车架最大断面高度，决定车架的最大断面高度。车架纵粱的外形，对于一般载货汽车来讲，前后轴之间的车架纵梁的断面高度为最大值，而在前、后轴附近及前、后端的断面高度均可变小，大多数车的前轴和后桥中心都处在车架纵粱断面高度变化的过渡区内。也有的载货汽车或越野车，车架纵梁的后部断面也取为最大值。对产量不大的重型车，车架从前到后采用等直的断面高度，即为落料成矩形断面，再压弯成“C”型结构，这样的纵梁制造工艺简单、成本低，但是质量偏大，前部布置上不太理想。车架前部的变断面，除要保证足够的强度和刚度外，形状的变化及选择，要考虑布置上的需要和冲压的工艺性，如前簧的布置，主销后倾角度、前轮的跳动量、发动机和散热器等的悬置结构和处理是否理想、车头或驾驶室悬置的布置等，最后进行综合平衡后再确定车架前部外形尺寸和断面高度。车架总成外宽的确定不同的车型、不同的厂家，所选的车架总成外宽不一样，虽然国家制订了车架外宽的标准，但目前国内没有达到统一。对车架总成的外宽，其前、中、后部不等，主要取决于布置上的需要。前部外宽取决于发动机的外宽及悬置结构的布置、散热器的尺寸及悬置、前轮距、前轮胎的型号及车轮最大转角、转向纵拉杆和减振器的布置、前悬架的结构型式和布置位置等因素。后部车架的外宽取决于后悬架的结构、尺寸、布置及后轮胎(特别是双胎)的型号、布置尺寸、整车外宽(不允许超过2.5m)。车架中部的外宽主要考虑国家标准的规定，及前、后部宽度的差值的大小和过渡区的工艺性等，尽量采用前、中、后部等外宽的车架，这样工艺性比较好，质量容易保证。轿车的车架主要是根据布置需要，多采用承载式车身，而高级的轿车还是采用有车架式结构，但车架的外形都根据布置上的需要，做成前后窄而高、中间宽而低的形式，这样可以保证整车质心低而且运行平稳。车架总成的横梁布置应均匀、结构合理，在胶板上有总成固定支架的地方(即力的作用点)，应布置横梁，以便减少纵梁腹板的侧弯。悬架支架、发动机悬置、油箱、电瓶、驾驶室悬置等处都应考虑布置横梁。5.9转向系的布置转向系统的布置，主要是保证驾驶员操纵轻便、舒适，并使汽车具有较高的机动性和灵敏度，转弯时减少车轮的侧滑，减轻转向盘上的反冲力和有自动回正作用。转向系布置的关键要保证转向传动装置及拉杆系统有足够的刚度和较小的传动比变化量。 转向机及转向柱的固定要牢靠，角度及转向盘的高度位置应保证驾驶员操作灵便，手臂没有被架高的感觉，抬腿蹬踏板时不碰转向盘。拉杆必须有足够的刚度，特别是弯拉杆，要保证没有弹性变形。在前轮左右最大转角区间内，各节点不能出现发卡，磨擦现象，拉杆之间不能出现死角，在转向过程当中传动比的变化应尽量小。在系列车型设计当中，由于轴距的变化会影响梯形底角的变化，在实际生产中，这种细小的变动很难处理，管理上容易出现误装或错装，生产也不好安排，为此就应在设计时回避这一误区。转向梯形的确定，以系列车型中，产量最大的、或轴距居中的车型、亦可两者兼顾后决定以某一车型为基础设计其转向梯形，其它车型直接乘用，这样便于组织生产和发展变型车；对使用影响也不大。在纵置板簧的布置中，转向垂臂的球头中心应与板簧的跳动中心重合或接近，上节臂的球头中心应与主片的高度相差，这样可以减少车轮跳动时的干涉量，紧急制动时的干涉跑偏问题。转向盘的高度、转向柱的角度固定方式等可与车身总布置共同商定，亦可在1：1的内模型内确定，并与脚踏板和坐椅一同考虑。5.10制动系统的布置国家标准中规定：汽车上应配有行车制动系统、驻车制动系统、应急制动功能，三者可以独立、亦可互相联系，当某二者失灵(踏板或制动阀除外)，另一系统仍具有应急的制动功能。应急制动的操作必须方便可靠，它可与行车制动或驻车制动的操纵机构结合，但三者不能合在一起。对于驻车制动，要求它必须通过机械装置把工作部件(制动器)锁止，解除也应方便可靠。行车制动必须采用双回路或多回路系统，当部分管路失效后，其余部分仍有至少30的制动效能。总质量大于12t的长途客车、旅游客车和总质量大于16t并带10t挂车的列车必须装ABS，所以配合好制动系统的布置和设计是非常重要。整车设计人员要与总成设计人员共同商定，选择行车和驻车制动器的方案、制动操纵方式及驱动机构的型式、结构和布置。一般轻、轿车上均采用液压制动系统。中、重型车上采用气压制动系统。两种不同的驱动机构要求制动器的布置、整车制动系统的配置、操纵机构的型式和结构等也各不相同，所以对制动系统的方案选择和进行合理的布置是非常关键的。5.11进、排气系统的布置进气与排气系统方案的选择及布置的合理性，对整车的性能、可靠性、排放和振动噪声等有影响。空气滤清器及进气管路是保证发动机得到充足和清洁空气的通道，所以吸气口要放在空气畅通、清洁、灰尘少的部位，管道长度应尽量短，以便减少阻力。空气滤清器的容量要足够，特别在风沙、灰土大的地区，要加大空气滤清器的容量，以增加滤清效果，减少发动机的磨损和保证其正常地工作。一般长头车的空气滤清器放在发动机罩内，但平头车或重型车的空气滤清器(空气滤清器较大)都放在车身(头)的外面，有的从驾驶室背后竖起一个烟囱式的通气管道，吸气口在上端朝下或朝外。有的平头车的进气管道放在了乘客侧的车门和风窗玻璃的交接缝处，虽然不美观，但对性能有益。对于长头重型车，由于空滤器较大，也可放在车头侧面。排气系的布置要保证发动机排气畅通，阻力小(排气制动系统除外)，同时要尽量减少噪声和振动，排气口要朝左或右，不许朝向人行道。排气管道的布置与油箱的距离应大于300mm，若布置不开时，中间可加隔热板。排气管道的任何部位(除排气尾管的排气口外)都不允许发生漏气现象，以防止产生振动的噪声。消声器进气管应尽量与动力总成固定在一起，以减少振动干涉。排气系统在整车(车架)上要用软垫进行支承和固定，以减少管道各接口处的振动和干涉。在布置消声器时，注意离地间隙大小，特别是轿车更应选择合适的方案，不应影响通过性。5.12操纵系统的布置转向盘和转向柱的布置前面已经论述，这里仅对踏板(离合器、制动、油门)装置、变速操纵，驻车制动装置等进行论述。所有踏板和操纵手柄位置都应按人体工程学的要求进行布置，可以在1:1的内模型中进行布置。要求所有的操纵机构都要有足够的刚度，运动件的连接处配合间隙要合理，尽量减小自由间隙，运动件不能出现发卡和干涉现象，确保操纵动作的灵活与准确。特别是变速操纵机构，使用频繁、要求轻便、自由间隙小、不仅要求操纵机构本身刚度好，而且要求用来固定操纵机构的基体件的刚度也要好，这样才能保证在换档操作过程中灵活、准确、手感强。5.13车箱的布置根据车型所确定的载重量、用户对车箱长度的要求、整车的外廓尺寸、车箱底板是否允许有车轮鼓包、货物的情况等，合理地选择车箱的内部尺寸，但必须要保证符合公司内部所确定的车箱内部尺寸系列，不应随意变动，这样可以便于组织生产和变型，有利于系列化和通用化。车箱前板及保险架离驾驶室后围或相关部件的间隙应不小于40mm。保险架的高度应超出驾驶室顶部70mmlOOmm。车箱纵、横梁布置要合理，保证自身有足够的强度和刚度，使车箱底板在长期承载使用状态下，不会产生永久变形。车箱纵梁的后端允许超出车架尾端不大于200mm，以便减轻车架的质量。