汽车总体布置与运动校核课件

第七节第七节 汽车总布置设计汽车总布置设计 总布置设计总布置设计 总布置设计结果总布置设计结果性能参数、性能参数、总布置图总布置图（总布置草图、校对图）（总布置草图、校对图）总布置图作用总布置图作用 总布置草图：总布置草图：通常包括通常包括:总布置总布置草图（满载）草图（满载）和和:总总布置布置尺寸控制图尺寸控制图；总布置校对图：总布置校对图：第七节 汽车总布置设计 总布置设计总布置总布置考虑的主要项目考虑的主要项目整车各项性能的设计计算整车各项性能的设计计算 发动机与传动系布置；发动机与传动系布置；转向装置、悬架和制动系布置；转向装置、悬架和制动系布置；车身内部（车身内部（载货、客）空间布置；载货、客）空间布置；驾驶区座椅、踏板和变速杆等布置；驾驶区座椅、踏板和变速杆等布置；燃料箱、备胎、行李箱和蓄电池等附件布置；燃料箱、备胎、行李箱和蓄电池等附件布置；底板、仪表板等车身基本骨架形状底板、仪表板等车身基本骨架形状;发动机舱、室内装置和后行李舱等局部空间布置；发动机舱、室内装置和后行李舱等局部空间布置；悬架、轮胎悬架、轮胎(车轮车轮)的工作范围的工作范围总布置考虑的主要项目整车各项性能的设计计算制动系制动系布置布置 总布置草图绘制总布置草图绘制（满载状态）（满载状态）画总布置基准线画总布置基准线总布置坐标系总布置坐标系车身与驾驶区车身与驾驶区布置布置转向悬架转向悬架布置布置油箱、备胎、行李箱和蓄电池等油箱、备胎、行李箱和蓄电池等附件附件布置布置货车车箱货车车箱布置布置动力总成动力总成（发动机（发动机-离合器离合器-变速器）布置变速器）布置驱动桥传动轴驱动桥传动轴布置布置制动系布置 总布置草图绘制（满载状态）画总布置基准线总一、整车布置基准线（面）零线的确定一、整车布置基准线（面）零线的确定地面线地面线车架上平面线车架上平面线前轮中心线前轮中心线汽车中心线汽车中心线OO：货车、客车货车、客车车架上平面（车架纵梁上翼面较长的一段）；车架上平面（车架纵梁上翼面较长的一段）；客车客车（承载式车身）（承载式车身）车身中部地板或边梁上翼面；车身中部地板或边梁上翼面；轿车轿车车身地板平面或通过前轮中心的水平线车身地板平面或通过前轮中心的水平线X地面线地面线基准线坐标系基准线坐标系画法？画法？一、整车布置基准线（面）零线的确定地面线车架上平面线前轮轿车总布置基准线坐标系轿车总布置基准线坐标系前轮中心前轮中心XOZ地面线地面线轿车总布置基准线坐标系前轮中心XOZ地面线Z总布置基准线坐标系画法总布置基准线坐标系画法前轮垂直线前轮垂直线后轮垂直线后轮垂直线Or0r0F地面线地面线F（0.51.5）rrO1rrO2abLAB前轮中心线前轮中心线车架上平面线车架上平面线X后轮中心线后轮中心线货车与客车货车与客车的车架上平面线的车架上平面线地面线地面线，一般设计成与地面线有一，一般设计成与地面线有一个小夹角个小夹角F（0.51.5），即前低后高，以保证汽车在即前低后高，以保证汽车在驱动行驶时车厢驱动行驶时车厢能趋于水平能趋于水平。画总布置草图常将。画总布置草图常将车架上平面线车架上平面线置为置为水平线，而地面线为水平线，而地面线为斜线；斜线；轿车轿车不必如此，不必如此，地面线地面线皆为水平线！皆为水平线！Z总布置基准线坐标系画法前轮垂直线后轮垂直线Or0r0F总布置基准线坐标系总布置基准线坐标系F后轴中心线后轴中心线前轮垂直线前轮垂直线后轮垂直线后轮垂直线地面线地面线车架上平面线车架上平面线X汽车中心线汽车中心线ZY前轴中心线前轴中心线Y汽车中心线汽车中心线OZ前轮前轮中心线中心线F后轮中心线后轮中心线总布置基准线坐标系F后轴中心线前轮垂直线后轮垂直线地面线二、各部件的布置二、各部件的布置 1、动力总成（发动机、动力总成（发动机-离合器离合器-变速器）布置变速器）布置Kcb发动机前端面发动机前端面发动机曲轴中心线发动机曲轴中心线E传动轴中心线传动轴中心线1前轮中心前轮中心 车架上平面线车架上平面线注：注：发动机曲轴中心线发动机曲轴中心线一般设计成一般设计成与与车架上平面线向下有一个小夹角车架上平面线向下有一个小夹角E（货车货车14；轿车轿车34），即前即前高后低，以减小传动轴夹角高后低，以减小传动轴夹角1！发动机前置后驱动发动机前置后驱动二、各部件的布置 1、动力总成（发动机-离合器-变速KZ总布置动力总成布置总布置动力总成布置发动机前置后驱动发动机前置后驱动Or0r0F地面线地面线F（0.51.5）rrO1rrO2abLABX 发动机的发动机的上下位置上下位置影响影响质心高度、离地间隙和驾驶员视野；质心高度、离地间隙和驾驶员视野；发动机的发动机的前后位置前后位置影响影响前后前后轴荷分配轴荷分配、轿车轿车前排座位的乘坐前排座位的乘坐舒适性舒适性、传动轴长度和夹角传动轴长度和夹角、货车的面积利用率；货车的面积利用率；发动机的发动机的左右位置左右位置影响影响底盘系统的受力和发动机悬置底盘系统的受力和发动机悬置同同时时考考虑虑车架上平面线车架上平面线KZ总布置动力总成布置发动机前置后驱动Or0r0F地2 2、传动系、传动系布置布置发动机前置后驱动发动机前置后驱动 主减速器主动轴线位置主减速器主动轴线位置与车架上平面有一个夹角与车架上平面有一个夹角r r()，即，即向上翘起，以减小传动轴夹角，并使万向节传动轴两端夹角相等。向上翘起，以减小传动轴夹角，并使万向节传动轴两端夹角相等。轿车轿车常常将传动轴布置成将传动轴布置成形方案形方案（图（图1-191-19），可降低传动轴轴线的高度，有利于），可降低传动轴轴线的高度，有利于客厢地板和后排中间座椅的布置（减小地板凸包）；客厢地板和后排中间座椅的布置（减小地板凸包）；驱动桥半轴中心位置驱动桥半轴中心位置与驱动轮中心重合与驱动轮中心重合；差速器壳体中心线位置差速器壳体中心线位置最好最好与汽车中心线重合与汽车中心线重合，以使左、右半轴通用，以使左、右半轴通用12r rE E车架上平面线车架上平面线2、传动系布置发动机前置后驱动 主减速器主动轴线位置与3 3、转向装置、转向装置布置布置 转向盘的位置转向盘的位置保证驾驶员能舒适保证驾驶员能舒适地进行转向操作地进行转向操作 转转向向器器的的位位置置转转向向器器布布置置在在前前钢钢板弹簧跳动中心附近板弹簧跳动中心附近 转转向向器器用用万万向向节节和和转转向向传传动动轴轴将将它它们连接起来们连接起来 转向轴在水平面内与汽车中心线之转向轴在水平面内与汽车中心线之间的夹角不得大于间的夹角不得大于 转向摇臂与纵拉杆和转向节臂与纵转向摇臂与纵拉杆和转向节臂与纵拉杆之间的夹角拉杆之间的夹角，在中间位置时应尽，在中间位置时应尽可能布置成接近直角。可能布置成接近直角。3、转向装置布置 转向盘的位置保证驾驶员能舒适地进行转向操4 4、悬架、悬架布置布置CA1091前悬架前悬架 前悬架钢板弹簧布置在纵梁下面，且成前高后低状前悬架钢板弹簧布置在纵梁下面，且成前高后低状。减振器应尽可能布置成直立状减振器应尽可能布置成直立状，4、悬架布置CA1091前悬架 前悬架钢板弹簧布置在纵梁下前悬架装置前悬架装置布置示例布置示例EQ1090E前悬架前悬架前悬架装置布置示例EQ1090E前悬架后悬架装置后悬架装置布置示例布置示例某轿车非对称钢板弹簧后悬架某轿车非对称钢板弹簧后悬架 后悬架钢板弹簧后悬架钢板弹簧布置在车架纵梁外侧与车轮之间布置在车架纵梁外侧与车轮之间。减振器减振器应尽可能布置成直立状应尽可能布置成直立状。后悬架装置布置示例某轿车非对称钢板弹簧后悬架 后悬架钢板弹后悬架装置后悬架装置布置示例布置示例少片簧钢板弹簧后悬架少片簧钢板弹簧后悬架后悬架装置布置示例少片簧钢板弹簧后悬架后悬架装置后悬架装置布置示例布置示例某渐变刚度钢板弹簧后悬架某渐变刚度钢板弹簧后悬架后悬架装置布置示例某渐变刚度钢板弹簧后悬架5 5、制动系、制动系布置布置 制动踏板布置制动踏板布置考虑考虑人体特性要求，人体特性要求，制动管路布置制动管路布置要注意安全可靠、整齐美观。要注意安全可靠、整齐美观。5、制动系布置 制动踏板布置考虑人体特性要求，6 6、踏板、踏板布置布置 离合器踏板、制动踏板和油门踏板：离合器踏板、制动踏板和油门踏板：油门踏板一般比制动踏板稍低油门踏板一般比制动踏板稍低：油门踏板保证驾驶员应当用脚后跟支靠在地板上：油门踏板保证驾驶员应当用脚后跟支靠在地板上：考虑考虑人体特性要求人体特性要求6、踏板布置 离合器踏板、制动踏板和油门踏板：考虑人体特性要7 7、油箱、备胎、行李箱和蓄电池等、油箱、备胎、行李箱和蓄电池等附件附件布置布置 油箱油箱油箱油箱应远离消声器、排气管和裸露的电器接头及开关应远离消声器、排气管和裸露的电器接头及开关，备备胎胎应应保保证证备备胎胎拆拆装装方方便便，并并有有利利于于汽汽车车质质心心位位置置的的降降低低。轿车备胎轿车备胎）；）；货车备胎货车备胎 行李箱行李箱应保证有足够的有效容积应保证有足够的有效容积客货两用轿车客货两用轿车将后排座椅设计成可翻式，形成大容积的行李箱。将后排座椅设计成可翻式，形成大容积的行李箱。蓄电池蓄电池蓄电池与起动机应位于同侧：蓄电池与起动机应位于同侧：7、油箱、备胎、行李箱和蓄电池等附件布置 油箱油箱应远 （1）人体尺寸分布规律百分位数：例如，成年男子身高第50百分位数为1688mm，即第50份点上的数值为1688mm，表明有50%的人身高低于此值。人体的基本尺寸（图1-21、表1-15，21项的均值和标准差）车内空间、操纵机构、座椅的布置均以之作为依据；以均值决定基本尺寸，标准差决定调整量；男子身高为例，取1.645，表明90%男子的身高在15531822mm范围内。8、车身内部布置、车身内部布置 （1）人体尺寸分布规律8、车身内 21（2）人体样板n将躯干、大腿、小腿、脚等模型板利用铰链联接，用来进行车身内部布置的平面人体模型。n人体样板通常有三种尺寸：第10、50、95百分位，分别代表矮小、中等、高大的人体身材；它们的躯干尺寸相同，但小腿和大腿尺寸不一样；人体样板用有机玻璃或胶合板制作，比例为1:5（设计初期）、1:2和1:1。22（2）人体样板（续）n布置人体样板时，首先要确定其踵点与胯点的位置；n人体样板上的胯点要与初选的座椅上的“胯”点重合；n人体样板的踵点应安放在油门踏板处的地板上的踵点。n然后根据选定的坐姿角、及在图样上进行布置，检查初选的b值等是否合适。n驾驶时，人体各部分的夹角应符合人体工程学的要求。239 9、乘用车外廓尺寸的确定、乘用车外廓尺寸的确定（1）H点与R点n胯点能够比较准确地确定驾驶员或乘员在座椅中的位置。nH点人在座椅中坐定，实车测得的胯点位置；nR点设计之初，根据总布置要求初选的一个座椅调至最后、最下位置时的“胯点”。它是设计参考点。n试制出样车后，将座椅调至最后、最下位置，测量胯点即为H点；n如果测定的H点不超出以R点为中心的水平边长30mm、铅直边长20mm的矩形方框范围，并且靠背角与设计值的差值不大于3，则认为H点与R点的相对位置满足要求。24（2）顶盖轮廓线的确定）顶盖轮廓线的确定纵向轮廓线的确定横向轮廓线的确定 货车货车驾驶室内部驾驶室内部布置布置（表（表1-17）货车驾驶室内部布置（表1-17）轿车轿车车身内部车身内部布置布置例例轿车车身内部布置例轿车轿车车身内部车身内部布置示例布置示例轿车车身内部布置示例客车客车车身内部车身内部布置布置（表（表1-18)客车车身内部布置（表1-18)货车车箱货车车箱布置布置 货货车车货货箱箱布布置置影影响响汽汽车车总总体体尺尺寸寸、轴轴荷荷分分配配、质质心心高高度度与与货货物装卸方便性物装卸方便性、安全性安全性等。等。Lr LhPL货箱底板平面货箱底板平面(50100mm)O后悬后悬LrhP(11.4m)L(1222 L)平头车和自卸车平头车和自卸车货车车箱布置 货车货箱布置影响汽车总体尺寸、轴荷分配、质心 总体尺寸总体尺寸较核图货车较核图货车LFrhdHLFLrL 总体尺寸较核图货车LFrhdHLFLrL10、安全带与安全气囊1、乘员受伤主要源自于二次碰撞；2、安全带有两点式、三点式和四点式之分3、腰带、肩带固定点(日本标准）10、安全带与安全气囊1、乘员受伤主要源自于二次碰撞；第八第八 汽车总体运动校核汽车总体运动校核运动校核一般包括以下各项：运动校核一般包括以下各项：、转向轮跳动转向轮跳动和转向过程中与翼子板、转向杆系之间运动关系和转向过程中与翼子板、转向杆系之间运动关系;、传动轴随后轮跳动传动轴随后轮跳动时的运动关系时的运动关系;、转向杆系与悬架导向机构（转向轮）运动协调转向杆系与悬架导向机构（转向轮）运动协调、后轮跳动、后轮跳动时与翼子板间的相对关系时与翼子板间的相对关系;、制动时前轴的扭转所产生的转向干涉、制动时前轴的扭转所产生的转向干涉，防止产生制动跑偏，防止产生制动跑偏;、驾驶区各种操纵机构、驾驶区各种操纵机构的运动轨迹：的运动轨迹：、可翻转的驾驶室翻转时、可翻转的驾驶室翻转时：第八 汽车总体运动校核运动校核一般包括以下各项：BBA1转向摇臂转向摇臂转向节臂转向节臂纵拉杆纵拉杆纵拉杆纵拉杆转向摇臂转向摇臂转向杆系结构转向杆系结构转向杆系悬架导向机构运动协转向杆系悬架导向机构运动协调调校核校核BBA1转向摇臂转向节臂纵拉杆纵拉杆转向摇臂转向杆系结构转向转向杆系悬架导向机构转向杆系悬架导向机构运动协调运动协调校核图校核图O转向节臂转向节臂A1 随悬架随悬架跳动中心跳动中心纵拉杆纵拉杆 运动的不协调所产生的运动的不协调所产生的转向干涉量转向干涉量(上跳上跳下跳下跳)是否在控制范围内是否在控制范围内?O1钢板弹簧跳动中心钢板弹簧跳动中心钢板弹簧钢板弹簧C静挠度静挠度下跳下跳动挠度动挠度上跳上跳GHHG 转向节臂端点转向节臂端点1 1随悬架跳动随悬架跳动绕绕O2 点点运动轨迹运动轨迹JJ，上跳，上跳G下跳下跳G 转向节臂端点转向节臂端点1 1随随转向纵拉杆转向纵拉杆绕绕B 点点运动轨迹运动轨迹KK，上跳，上跳H下跳下跳H转向摇臂转向摇臂B1 1转向节臂转向节臂转向轮跳动转向轮跳动转向杆系悬架导向机构运动协调校核图O转向节臂A1 随悬传动轴跳动传动轴跳动较核较核后轮跳动后轮跳动传动轴跳动传动轴跳动AA1A2O2传动轴传动轴随后轮跳动随后轮跳动时的运动关系时的运动关系12传动轴跳动较核后轮跳动传动轴跳动AA1A2O2传动轴随后轮跳传动轴传动轴随车轮随车轮跳动跳动校核图校核图AA2O1fd 动挠度动挠度fc-静挠度静挠度f-反跳反跳O2A1传动轴上下传动轴上下极限位置极限位置及其最大摆角及其最大摆角max传动轴夹角及其变化传动轴夹角及其变化max,满载满载,空载空载,1 1=2 2?传动轴长度及其变化传动轴长度及其变化L=Lmax-Lminmaxq 校核：校核：车轮跳动车轮跳动AO1+O1A2minAE,AE”传动轴传动轴A-A2EEE”钢板弹簧钢板弹簧A1跳动中心跳动中心传动轴传动轴A2跳动中心跳动中心传动轴随车轮跳动校核图AA2O1fd 动挠度fc-静挠度