汽车总体设计
一章
一、概述
1.汽车新产品开发流程：分为规划阶段、开发阶段、生产准备阶段和生产阶段。
2.概念设计：从产品创意开始，到构思草图、出模型和试制出概念样车等一系列活动的全过程。概念设计阶段要完成造型设计、选择基本尺寸和主要总成结构、绘制总体方案图、画总布置草图调查分析市场容量、确定生产纲领和生产方式、确定整车指标，最后编写设计任务书。
二、汽车形式的选择
1.汽车的分类：国标将汽车分为乘用车和商用车。乘用车指在设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和或临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位；商用车指在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车，商用车又有客车、半挂牵引车、货车之分。
2.乘用车的布置形式（1）发动机前置前轮驱动（FF）采用前轮驱动使前桥轴荷大，有明显的不足转向特性；前轮驱动使越障能力高；动力总成结构紧凑，车内地板凸包高度降低，提高乘坐舒适性；发动机在轴距外时轴距可缩短，有利于提高机动性；散热条件好；行李箱空间足够大；易改装为客货两用或救护车；供暖机构简单、效率高；操纵机构简单；
整备质量轻；发动机横置时主减速器的锥齿轮被圆柱齿轮取代，制造难度降低。前轮驱动并转向需要等速万向节，结构和制造工艺复杂；前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；爬坡能力降低；后轮易抱死并引起汽车侧滑；发动机横置时总布置困难，接近性差；碰撞时发动机损失大，维修费用高。（2）发动机前置后轮驱动（FR）轴荷分配合理，利于提高轮胎的寿命；不需等速万向节，降低成本；操纵机构简单；供暖机构简单、效率高；散热条件好；上坡时驱动轮附着力增大使爬坡能力增强；易改装为客货两用或救护车；行李箱空间足够大；变速器与主减速器分开使拆装、维修容易；发动机的接近性良好。地板上有通道，后排座椅中部座垫减薄，影响乘坐舒适性；正面碰撞时易使发动机进入客舱，严重伤害前排乘员；总长、轴距均较长，整车装备质量增大，同时影响到燃油经济性和动力性。（3）发动机后置后轮驱动（R R）动力总成结构紧凑；汽车前部高度有条件降低，改善驾驶员视野；地板凸包只需容纳操纵机构杆件和加强地板高度即可，改善了后排座椅中间乘员出入的条件；整车装备质量小；乘客座椅能够布置在舒适区内；上坡时驱动轮附着力增大使爬坡能力增强；发机在轴距外时轴距可缩短，有利于提高机动性。后桥负荷重使汽车具有过多转向倾向，操纵性变坏；前轮附着力小，高速时转向不稳定，影响操纵稳定性；行李箱体积不够大；操纵机构复杂；驾驶员不易发现发动机故障；散热条件差且前风挡玻璃除霜不利，发
动机噪声易传给乘员，追尾时发动机对后排乘员过构成险；不易改装为客货两用或救护车。因存在上述缺点，目前极少采用发动机后置后轮驱动方案。
3.汽车主要参数的选择
（1）汽车外廓尺寸限界规定如下：货车、整体式客车总长不超过12m，单铰接式客车不超过18m，半挂汽车列车不超过16.5m，全挂汽车列车不超过20m；不包括后视镜，汽车宽不超过2.5m，空载、顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；后视镜等单侧外伸量不超过最大宽度处250mm；顶窗、换气装置开启时不得超出车高300mm。（2）汽车质量参数的确定[1]整车装备质量m0：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。[2]载质量m e：在硬质良好路面上行驶时所允许的额定载质量。[3]质量系数ηm0：汽车载质量与整车装备质量的比值，即ηm0=m e/m0。
[4]总质量m a：装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。[5]轴荷分配：汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载的百分比来表示。（3）汽车的动力性参数包括最高车速a m a x、加速时间t、上坡能力、比功率和比转矩等。[1]最高车速v a m a x：在水平良好的路面上汽车能达到的最高行驶车速。[2]加速时间t：在平直的良好路面上，从原地起步开始以最大加速度加速到一定车速所用时间。[3]上坡能
力：用满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数i max来表示。[4]比功率P b：汽车所装发动机的标定最大功率P e m a x与汽车最大总质量m a之比，即P b=P e m a x/m a。[5]比转矩T b：汽车所装发动机的最大转矩T emax与汽车总质量m a之比，即T b=T emax/m a。（4）燃油经济性参数：汽车的燃油经济性用汽车在水平的水泥或沥青路面上，以经济车速或多工况满载行驶百公里的燃油消耗量（L/100km）来评价。（5）最小转弯直径D m i n：转向盘转至极限位置时汽车前外转向轮轮辙中心在支承平面上的轨迹圆的直径。（6）通过性几何参数有：最小离地间隙h m i n、接近角γ1、离去角γ2、纵向通过半径ρ1等。（7）操纵稳定性参数[1]转向特性参数：汽车以0.4g的向心加速度沿定圆转向时，前后轮侧偏角之差δ1-δ2应在1°～3°为宜。[2]车身侧倾角：汽车以0.4g的向心加速度沿定圆等速行驶时，车身侧倾角应在3°以内，不超过7°。[3]制动前俯角：汽车以0.4g的减速度制动时车身的前俯角不大于1.5°。（8）制动性参数：常用制动距离s1、平均制动减速度j和行车制动的踏板力及应急制动时的操纵力来评价制动效能。（9）舒适性：包括平顺性、空气调节性能、车内噪声、乘坐环境及驾驶员的操作性能。
三、发动机的选择
1.发动机主要性能指标的选择（1）发动机最大功率根据所设计的汽车应达到的最高车速v a m a x（km/h），用下式估算：emax=1Tagr3600amax+D76140amax3其中，P emax为发动机最大功率（kW）；ηT为传动系效率；m a为汽车总质量（kg）；g为重力加速度（m/s2）；f r为滚动阻力系数，对乘用车f r=0.0165×[1+0.01(v a－50)]，v a用v a m a x带入；
C D为空气阻力系数；A为汽车正面投影面积（m2）。以上式估算的P emax为发动机装有全部附件时测定得到的最大有效功率，约比发动机外特性的最大功率值低12%～20%。 2.发动机最大转矩T emaxemax=9549×emaxp其中，T emax为最大转矩（N·m）；α为转矩适应性系数；P emax 为发动机最大功率（kW）；n p为最大功率转速（r/min）。要求n p/n T在1.4～2.0之间选取。3.发动机的悬置（1）传统橡胶悬置：结构简单，制造成本低，但动刚度和阻尼损失角的特性曲线基本上不随激励频率变化；（2）液压悬置：其动刚度和阻尼角有很强的变频特性
四、车身形式
1.乘用车车身形式：基本形式有折背式、直背式和舱背式三种。主要全部在车身顶盖与车身后部形状之间的关系上有差别。折背式有明显的发动机舱、客舱和行李箱，车身顶盖与车身后部成折线连接；直背式后风窗与行李箱连接，接近平直；
舱背式车身顶盖比折背式长，后窗与后行李箱盖
形成一个整体车门。将折背式车身顶盖向后延伸到车
尾，形成两厢式的变形乘用车车身。2.客车车身形式：
有单层和双层之分，按车头形式不同又有平头式
和短（长）头式。
五、汽车的总体布置
1.整车布置的基准线（面）——零线的确定
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
z坐标线，向上为“+”、向下为“－”，该线标记为0。准线（面），即
为了方便，可将车架上平面线画成水平的，将地面线画成
斜的。（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x
坐标线，向上为“－”、向下为“+”，该线标记为0。（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。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y0。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。它是标注汽车高度、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，在侧视图和前视图上的投影线，称为前轮垂直线。它是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.各部件的布置（1）发动机的布置[1]发动机的上下位置：发动机高度位置初定以后，用汽缸体前端面与曲轴中心线交点K到地面高度尺寸b来标明；[2]发动机的前后位置：应与发动机的上下位置一起确定，前后位置确定后，用汽缸体前端面与曲轴中心线交点K到前轮中心线之间的距离来标明；[3]发动机的左右位置：发动机曲轴中心线在一般情况下与汽车中心线一致。（2）油箱的布置：根据汽车最大续驶里程（一般为200km～600km）来确定油箱的容积。（3）车身内部布置[1]人体基本尺寸：人体尺寸测量所得的统计数据。[2]H点与R点：躯干与大腿相连的旋转点称为“跨点”，实车测得的“跨点”位置称为H点；座椅调整至最后、最下位置时的“跨点”称为R点。六、运动检查包括两方面内容：从整车角度出发进行运动学正确性的检查；对有相对运动的部件或零件进行运动干涉检查。第二章离合器设计
一、离合器的主要功用：切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；换挡时将发动机与其传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所受到的最大转矩，以防止传动系各零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。
二、离合器的结构方案分析
1.从动盘数的选择（1）单片离合器：结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，使用时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证接合平顺。（2）双片离合器：与单片离合器相比，传递转矩的能力较大；接合更为平顺、柔和；传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力较小；中间压盘通风散热性差，易引起摩擦片过热，加快磨损甚至烧坏；分离行程较大，不易分离彻底；轴向尺寸较大，结构复杂；从动部分转动惯量较大。（3）多片离合器：多为湿式，接合更平顺、柔和，摩擦表面温度较低，磨损较小，使用寿命长；但分离行程大，分离不彻底，轴向尺寸和从动部分转动惯量大。
2.压紧弹簧的选择：周置弹簧离合器、中央弹簧离合器、斜置弹簧离合器和膜片弹簧离合器。
三、离合器主要参数的选择
离合器的静摩擦力矩为c=12031?3其中，f为摩擦面间的静摩擦因数，计算时一般取0.25～0.30；Z为摩擦面数，单片离合器的Z=2，双片离合器的Z=4；p0为摩擦面承受的单位压力；D为摩擦片外径；c为摩擦片内、外径之比，即c=d/D，一般在0.53～0.70之间。为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时T c应大于发动机最大转矩，即c=emax式中，T emax为发动机最大转矩；β为离合器的后备系数。
1.后备系数β：离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。
2.单位压力p0：决定摩擦表面的耐磨性。
3.摩擦片外径D、内径d和厚度b离合器结构形式及摩擦片材料已定，发动机最大转矩已知，适当选取后备系数和单位压力，可估算摩擦片外径，即=12emax01?33也可根据发动机最大转矩按如下经验公式选用=Demax式中K D 为直径系数。外径D确定后摩擦片内径d可根据d/D在0.53～0.70之间来确定。厚度b主要有3.2mm、3.5mm和
4.0mm 三种。
4.摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙?t摩擦片的摩擦因数f取决于摩擦片的材料及其工作温度、单位压力和滑磨速度等因素，其材料主要有石棉基材料、粉末冶金材料
和金属陶瓷材料等。摩擦面数Z为离合器从动盘数的两倍。离合器间隙?t是指离合器处于正常接合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全接合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙?t一般为3～4mm。
四、膜片弹簧
1.膜片弹簧工作点位置的选择：曲线上拐点H对应膜片弹簧的压平位置，而且λ1H=(λ1H+λ1H)/2。新离合器在接合状态时膜片弹簧工作点B一般在凸点M和拐点H之间，且靠近或在H点处，一般λ1B=(0.8～1.0)λ1H。以保证摩擦片在最大磨损限度?t范围内的压紧力从F1B到F1A变化不大。当分离时，膜片弹簧工作点从B变到C。为最大限度地减小踏板力，C点应尽量靠近N点。
2.膜片弹簧的材料及制造工艺：国内膜片弹簧一般采用60Si2MnA或50C r V A等优质高精度钢板材料。为提高承载能力，进行强压处理和对凹面或双面进行喷丸处理；为提高分离指的耐磨性，可对其端部进行高频淬火、喷镀铬合金和镀镉或四氟乙烯；为防止其与压盘接触圆形处由于拉力作用而产生裂纹，可对该处进行挤压处理，以消除应力源。
五、扭转减振器
1.扭转减振器具有如下功能：（1）降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率；（2）增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭振；（3）控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振及噪声；（4）缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷，改善离合器的接合平顺性。
2.扭转减振器的主要参数：减振器的扭转刚度kφ和阻尼摩擦元件间的阻尼摩擦转矩Tμ是两个主要参数，决定了减振器的减振效果。其设计参数还包括极限转矩T j、预紧转矩T n 和极限转角φj等。（1）极限转矩T j：减振器在消除了限位销与从动盘毂缺口之间的间隙?1时所能传递的最大转矩，即限位销起作用时的转矩。（2）扭转角刚度kφ：决定于减振弹簧的线刚度及其结构布置尺寸3）阻尼摩擦转矩Tμ：一般根据T e m a x初选。（4）预紧转矩T n：根据T emax 初选，不应大于Tμ。（5）减振弹簧的位置半径R0：应尽可能大些。（6）减振弹簧个数Z j：根据摩擦片外径D选取。（7）减振弹簧总压力F∑：根据减振弹簧传递的最大转矩T j和减振弹簧的位置半径R0计算。（8）极限转角φj：通常取3°～12°。六、离合器操纵机构的形式：常用的离合器操纵机构主要由机械式、液压式、机械式和液压式操纵机构的助力器、气压式和自动操纵机构等。
第三章机械式变速器设计
一、变速器的主要功用：改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，使发动机在最有利的工况范围内工作；在起步、滑行或停车时使发动机的动力停止向驱动轮传输；使汽车获得倒驶能力；需要时，还有动力输出功能。
二、变速器传动机构布置方
1.固定轴式变速器的分类：两轴式变速器和中间轴式变速器。
2.倒挡布置方案：多数方案均采用直齿滑动齿轮方式换倒挡，也有少数变速器采用结构复杂的和使成本增加的啮合套或同步器方案换倒挡。b的优点是利用了中间轴上的一挡齿轮，缩短了中间轴的长度；但换挡时要求两对齿轮同时啮合，使换挡困难。c能获得较大的倒挡传动比，但换挡程序不合理。d对前者作了修改而取代了该方案。e将一、倒挡齿轮做成一体。f适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮。g缩短了变速器轴向长度，但操纵机构角复杂。一挡与倒挡应靠近轴的支撑处，然后按从抵挡到高挡的顺序布置各挡齿轮，因倒挡使用时间非常短，有些方案将一挡布置在靠近轴的支撑处，再布置倒挡。
3.齿轮形式：变速器用齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮，直齿圆柱齿轮仅用于抵挡和倒挡。
三、变速器主要参数的确定1.挡数的确定：通常变速器的挡位数在6挡以下，挡位数超过6挡时，可在6挡以下的主变速器基础上，再行配置副变速器，通过两者的组合获得多挡变速器。在最低挡传动比不变的条件下，增加变速器的挡数会使变速器相邻的抵挡与高挡之间的传动比比值减小，使换挡工作容易进行。近年来，为了降低油耗，变速器的挡数有增加的趋势。2.中心距：对中间轴式变速器，是将中间轴与第二轴轴线之间的距离称为变速器中心距A；对两轴式变速器，将变速器输入轴与输出轴轴线之间的距离称为变速器中心距A。中心距越小，齿轮的接触应力越大，齿轮寿命越短。因此，最小允许中心距应由保证齿轮有必要的接触强度来确定。发动机前置前驱动和发动机前置后驱动的乘用车变速器中心距可根据发动机排量与变速器中心距的统计数据初选。3.齿轮的变位：有高度变位和角度变位。高度变位齿轮副的一对啮合齿轮的变位系数之和等于零，可增加小齿轮齿根强度，但不能同时增加一对齿轮的强度，也很难降低噪声。角度变位齿轮副
的八位系数之和不等于零，其既具有高度变位的优点，又避免了其缺点。
四、同步器设计
1.同步器的种类：有常压式、惯性式和惯性增力式三种。得到广泛应用的是惯性式同步器。
2.惯性式同步器有锁销式、滑块式、锁环式、多片式和多锥式几种。它们都有摩擦元件、锁止元件和弹性元件。
3.锁销式同步器工作原理：换挡过程由三个阶段组成。第一阶段，同步器离开中间位置，轴向移动靠在摩擦面上，在摩擦力矩的作用下锁销4相对滑动齿套1转动一个不大的角度，占据锁止位置。此时锁止面接触，阻止滑动齿套向换挡方向移动。第二阶段，来自手柄传至换挡拨叉并作用在滑动齿套上的力经锁止元件作用到摩擦面上，在摩擦力矩作用下，滑动齿套1和齿轮3的转速逐渐接近。第三阶段，滑动齿套1和齿轮3的角速度差为零，摩擦力矩消失，轴向力仍作用在锁止元件上，使之解除锁定状态，滑动齿套和锁销上的斜面相对移动，使滑动齿套占据换挡位置。
4.锁环式同步器工作原理：换挡时，沿轴向作用在啮合套上的换挡力推啮合套并带动滑块和锁环移动，直至锁环锥面与接合齿轮上的锥面接触。之后作用在锥面上的法向力与两锥面之间存在角速度差使锥面上有摩擦力矩，它使锁环相对啮合套
和滑块转过一个角度，并由滑块予以定位。接下来，啮合套的齿端与锁环齿端的锁止面接触，使啮合套移动受阻，同步器处在锁止状态，第一阶段完成。换挡力将锁环继续压靠在锥面上，并使摩擦力矩增大，同时在锁止面处作用有与之方向相反的拨环力矩。齿轮与锁环的角速度逐渐接近，角速度相等的瞬间同步过程结束，完成第二阶段。之后，摩擦力矩消失，拨环力矩使锁环回位，两锁止面分开，同步器解除锁止状态，啮合套上的接合齿在换挡力作用下通过锁环去与齿轮上的接合齿啮合，完成同步换挡。
中北大学 课程设计说明书 学生姓名：学号： 学院（系）：机械工程系 专业：车辆工程 题目：一汽大众宝来乘用车总体设计及各总成选型综合成绩： 指导教师：职称: 教授 2013年 12 月 30 日
中北大学 课程设计任务书 2013/2014 学年第 1 学期 学院（系）：机械工程 专业：车辆工程 学生姓名：学号： 课程设计题目：一汽大众宝来乘用车整体设计及各总成选型起迄日期：12 月20 日～ 1 月 3 日 课程设计地点： 指导教师 系主任： 下达任务书日期: 2013 年12月20日
课程设计任务书 1．课程设计教学目的： （1）培养学生专业思想。使学生了解以前所学理论知识和参加过得金工实习、工艺实习及专业生产实习等环节，都是为今后的专业设计、生产做准备，每一个环节都是为了培养一名合格的车辆工程专业人才而设置，车辆工程专业需要有扎实的专业基础知识和实践能力。 （2）提高结构设计能力。通过课程设计，使学生学习和掌握汽车驱动桥的主减速器设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立的、全面的、科学的工程设计的能力。 （3）在课程设计实践中学会查找、翻阅和使用标准、规范、手册、图册和相关技术资料等。 2．课程设计的内容和要求： 1、内容：一汽大众宝来乘用车整体设计及各总成选型 2、具体参数： 车型7 长宽高 /mm 前悬/后悬 /mm 前轮距/后轮 距 / mm 轴距 /mm 总质 量/kg 整备质 量/kg 一汽大众宝来4376 1735 1446 873/990 1513/1494 2513 1830 1280 额定 承 载人数发动机 型号 排量 /mL 发动机功率 /kW 轴数 最高车速 /(km/h) 轮胎规格 5 BJH 1595 74 2 182 195/65R15 3、要求： 为给定基本设计参数的汽车进行总体设计，计算并匹配合适功率的发动机，轴荷分配和轴数，选择并匹配各总成部件的结构型式，计算确定各总成部件的主要参数，详细计算指定总成的设计参数，绘出指定总布置草图和乘员舱布置草图。（1）驱动形式及主要参数的选择：驱动形式，布置形式，汽车主要参数的选择（2）发动机的选择 （3）外形设计及总体布置：整车布置的基准线（面）—零线的确定，各部件的布置3．课程设计成果形式及要求： 完成内容： （1）总布置草图1张（1号图） （2）驾驶舱布置草图1张（3号图） （3）零件图1张（3号图） （4）设计计算说明书1份
AVL-Cruise计算分析整车性能的流程与规范 1 模型的构建要求 1.1 整车动力性、经济性计算分析参数的获取 收集和整理关于该车的整车配置组件参数数据。主要包括发动机动力性、经济性参数；变速箱档位速比参数；后桥主减速比参数；轮胎参数；整车参数等。具体参数项目见附录1。 1.2 各配置组件建模 1.2.1 启动软件 在桌面或程序中双击AVL-Cruise快捷图标，进入到AVL-Cruise用户界面， 点击下图所示工具图标，进入模型创建窗口。 进入模型创建窗口 1
1.2.2 建立整车参数模型 进入模型创建窗口后，将鼠标选中Vehicle Model，鼠标左键点击整车图标，按住左键将图标拖曳到建模区，如下图所示： 双击整车图标后打开整车参数输入界面，根据参数输入要求依次填写数据： Author：此处填写计算者,不能用中文，可以用汉语拼音和英文，该软件所有填写参数处均不能出现中文。
3 Comment ：此处填写分析的车型号。 Notice1、Notice2、Notice3：此处填写分析者认为需要注意的事项，比如特殊发动机型号等，没有可 以不填。 1.2.2.1 整车参数数据填写规则 进入模型创建窗口后，将鼠标选中Engine Model ，鼠标左键点击发动机图标，按住左键将图标拖曳到建模区，如下图所示： 作者名称、注解说明，可以不填 注解说明，可以不填 油箱容积 内外温差：0 试验台架支点高度：100 内外压差：0 牵引点到前轴距离 轴距 空载、半载、满载下整车重心到前轴中心距离、重心高度、鞍点高度、前轮充气压力、后轮充气压力 整备质量 整车总重 迎风面积 风阻系数 前轮举升系数 后轮举升系数
1.4 汽车总体设计整车性能仿真与系统匹配 1.4.1动力性能仿真计算 (1) 计算目的 汽车的动力性是汽车重要基本性能指标之一。动力性的好坏，直接影到汽车在城市和城际公路上的使用情况。因此在新车开发阶段要进行动力性计算，预测今后生产车型是否满足使用要求。使汽车具有良好的动力学性能. (2) 已知参数如表所示
a 设计载荷确定： 该车型设计载荷根据德国标准DIN 70020规定：在空车重量（整备质量）的基础上加上座位载荷。5座位轿车前面加2人、后排加1人，也称为半载作为设计载荷, 重量假定为68kg加上随身物品7kg，重心对于不可调整座位在R点（设计H点）前50mm，可调整作为R点前100mm处。我国标准常常规定满载作为设计工况. 对于该计算车型如采用德国标准, 则具体计算为：1070kg+3*（68kg+7kg）=1295kg b 迎风面积： 根据迎风面积计算公式：A=0.78BH确定，其中：A迎风面积，B车宽，H 车高。对于该车型而言具体计算为：A=0.78*1710mm*1427mm=1.90m2 c 传动效率： 根据该轿车的具体传动系统形式，传动系统的传动效率大体可以由变速器传动效率，单级主减速器传动效率，万向节传动效率组成。 具体计算为：95%（变速器）乘96%（单级主减速器）乘98%（万向节）=89.4%，
同时考虑到，一般情况下采用有级变速器的轿车的传动系统效率在90%到92%之间，对上述计算结果进行圆整，对传动系统效率取为90% d 滚动阻力系数： 滚动阻力系数采用推荐拟和公式进行计算： )19440/1(2 0a u f f +=， 其中： f 取为0.014（良好水泥或者沥青路面）， a u 为车速km/h 。 (3) 发动机外特性曲线 i. AJR 发动机 ii AFE 发动机 图1.4.1 发动机外特性曲线 (4) 基本理论概述 汽车动力性能计算主要依据汽车驱动力和行驶阻力之间的平衡关系: j i w f t F F F F F +++= （1.4.1） 表1.4.2 各种受力名称 发 动 发动机
[摘要]笔者根据混凝土搅拌运输车实际的工作状况,设计出一款重型混凝土搅拌运输车,对整车的主要设计参数进行了分析和研究。 重型混凝土搅拌运输车的总体设计和分析 郑平 1—前言 近年来，随着国民经济的快速发展，基础建设的迅猛发展，无论用于运输或施工作业，专用汽车都直接参与着国家经济建设，“十一五”中后期，我国的专用汽车行业迎来了一个小“高潮”，现进入到“十二五”规划后，专用车更是以每年9%的涨幅进行着增长。这种增长不仅体现在产销量上的提高，也体现在产品品种的日趋丰富、合理和产品质量、技术水平的提高上。 在国家大建设条件下，更是出现了混凝土机械无处不有的局面，这为混凝土机械带来了广阔的市场。国内城市房屋建设中不允许使用粘土砖，水泥用量加大。国家对袋装水泥的使用和混凝土搅拌站建设密度又有所限制，而混凝土搅拌运输车可以灵活机动地完成从搅拌站到灌溉现场的运输，保证满足工程建设中混凝土质量要求，减轻劳动强度和降低成本，这些优越性使其成为了发展较快的专用车品种之一。各生产企业也都加强对混凝土搅拌运输车的重视，再加上重型车向着专用化方向发展的趋势，这些均大大促进了重型混凝土搅拌运输车的需求，刺激着市场。随着工程量的加大，技术的成熟，混凝土搅拌筒的容积也逐步升级由5m3、6 m3到8m3、9 m 3甚至到10 m 3、12 m 3等。 本文主要以搅拌筒容积8m3的混凝土搅拌运输车设计为例，对其底盘选择、总体布置和参数的确定进行探讨。 2 混凝土搅拌运输车的设计分析 混凝土搅拌运输车的主要用途就是将搅拌站的混凝土运至施工工地，同时确保对混凝土进行不停的搅拌，避免造成混凝土的凝固。因此必须做到车停而搅拌不停，所以驱动罐体旋转的取力部位改由发动机飞轮直接取力，经由传动轴传至液压油泵，油泵输出高压液体驱动罐体底部的液压马达再通过减速机完成罐体的旋转。 车辆的基本构成是：带后取力的发动机总成，相应的离合器、变速器、车桥、车架总成、液压系统及罐体等。 3 混凝土搅拌运输车主要参数的确定 3.1 主要尺寸参数 3.1.1 轴距L 轴距对于整车的最小转弯半径、纵向通过角、罐体的长度都有影响。目前，国内使用的6×4混凝土搅拌车轴距多为3600～3800mm，根据设计的系列性和通用性原则，本文设计的搅拌车选择3600mm 轴距。 3.1.2 前/后轮距B1/B2 轮距大可以增大上装部分的宽度，提高整车的横向稳定性。但是轮距也不能过大，它直接影响着整车的宽度，国家标准规定整车宽度不能超过 2.5m。根据所选用的前后桥、轮胎规格和轮辋偏距，
汽车总体设计 4.发动机选型 发动机选型的依据因素很多，如汽车的类型、用途、使用条件、总布置型式、总质量及动力性指标、经济性要求、材料和燃料资源、排气污染和噪声方面的法规限制、已有的发动机系列及其技术指标水平、技术发展趋势、生产条件与制造成本、市场预测情况以及将来的配件供应及维修条件等，通常要经过多种方案的比较甚至通过先行的试验研究才能选定一个好的方案。 4.1 发动机基本形式的选择 至今世界上绝大多数的汽车都是采用往复活塞式内燃机，其中绝大多数的轿车采用汽油机，而几乎全部的重型货车、绝大多数的中型货车和相当一部分轻型货车则采用柴油机。近二三十年来在极少数汽车上采用了转子发动机、燃气轮机、高能蓄电池和电动机等动力装置。为消除污染以蓄电池为能源的电动汽车受到各国的重视，列为发展方向并在加紧研制中。但从目前的情况来看，在相当长的时期内，往复式内燃机仍将是汽车发动机的主要型式。因此，这里仅就汽车内燃机的选型问题进行讨论。 在汽车发动机基本型式的选择中首先应确定的是采用汽油机还是柴油机，其次是气缸的排列型式和发动机的冷却方式。 就世界范围而言，大型汽车的发动机已经柴油化，中型汽车也多采用柴油机，轻型载货汽车采用柴油机的也不少，甚至欧洲已将小型高速柴油机用到某些轿车上。与汽油机相比，柴油机具有油耗低、燃料经济性好、无点火系统，故障少、工作更可靠，耐久性好、寿命长，排气污染较低和防火安全性好等优点。但一般柴油机的振动及噪声较大，轮廓尺寸及质量较大，造价较高，起动较困难并易冒黑烟。近年来，由于柴油机在产品设计和制造工艺方面的不断完善，其上述缺点已得到较好的克服。较大马力、高转速、低噪声、小型化且运转平稳的柴油机的研制开发成功，使装柴油机的轻型汽车日益增多，在轿车上的装用也取得成功。但预计在今后相当长的一段时期内，考虑到燃料使用的平衡及汽油机的转速高、升功率高、转矩适应性较好、轮廓尺寸及质量较小、
山东科技大学2011-2012学年第一学期 《专用汽车设计》考试试卷 一、判断题（每小题1分，共10分） 1.一般来讲，专用汽车的比功率大于家用轿车（×） 2.滚动阻力系数与汽车的速度没有关系（×） 3.大多数集装箱采用的是后门单开式开启方式（×） 4.压缩式垃圾车都可以自动装卸，不需人工干预（×） 5.同样工况下前置直推式自卸汽车的举升油缸比后置式直径大（×） 6.自卸汽车的最大举升角度必须小于货物的安息角（×） 7.栏板起重运输车的栏板运动采用的是四杆机构（√） 8.散装粮食运输车采用的是气力运输方式（√） 9.集装箱运输车属于特种结构汽车的范畴（√） 10.在充满液化石油气时不允许装满罐体（√） 二、单向选择题（每小题2分，共20分） 1.下列不属于箱式箱式货车的是（D） A.保温车 B.冷藏车C、运钞车D、禽畜运输车 2、专用车液压系统的取力最好在（A ） A、发动机端 B、离合器部分 C、传动轴 D、变速箱 3.下列不属于蔬菜的制冷方式（A） A、水冷 B、干冰 C、冷板 D、机械制冷 4、随车起重机装卸木材时采用的结构形式（A ） A、前置 B、中置 C、后置 5、专用汽车改装最多的部分是（D ） A、驾驶室 B、底盘 C、发动机 D、车厢 6.下列不属于粉粒物运输车的结构部件是（C ） A、多孔板 B、流态化元件 C、空气压缩机 D、螺旋叶片 7、下列不属于灌装汽车常用的封头形式是（A） A、方形 B、半球形 C、椭圆形 D、螺形 8.下列专用汽车肯定不需要液压支腿的是（B ） A、高空作业车 B、半挂车 C、随车起重机 D、混凝土搅拌车 9、高空作业车作业平台调平结构不常用的是（A） A、重力式 B、平行四杆式 C、行星齿轮方式 D、等容积液压缸 10、去掉货箱的底盘类型（A） A、一类底盘 B、二类底盘 C、三类底盘 D、四类底盘 三、简答题（每小题5分，共20分） 1、简述压缩式垃圾车的基本工作原理 答：压缩式垃圾车是装备有液压举升机构和尾部填塞器，能将垃圾自行装入、转运和倾卸的专用自卸汽车，主要用于收集、转运袋装生活垃圾。 压缩式垃圾车的专用工作装置主要由车厢和装载箱两部分组成。 工作原理：车厢固联于底盘车架上，装载厢位于车厢后端，其上角与车厢铰接，并可由举升液压缸驱动其绕铰接轴转动。垃圾从装载厢后部入口处装入，再经装载厢内的压缩机构进行压缩处理，最后将垃圾向前挤压入车厢内压实。车厢设有
汽车整车动力性仿真计算 1 动力性数学模型的建立 汽车动力性是汽车最基本、最重要的性能之一。汽车动力性主要有最高车速、加速时间t 及最大爬坡度。其中汽车加速时间表示汽车的加速能力，它对平均行驶车速有着很大影响，而最高车速与最大爬坡度表征汽车的极限行驶能力。根据汽车的驱动力与行驶阻力的平衡关系建立汽车行驶方程，从而可计算汽车的最高车速、加速时间和最大爬坡度。其中行驶阻力（F t ）包括滚动阻力F R 、空气阻力F Lx 、坡度阻力F St 和加速阻力F B 。 根据图1就可以建立驱动的基本方程，各车节之间的连接暂时无需考虑。而车辆必须分解为总的车身和单个车轮。节点处只画出了x 方向的力；z 方向的力对于讨论阻力无关紧要，可以忽略。 图1 （a ）车辆，车轮和路面；（b ）车身上的力和力矩； （c ）车轮上的力和力矩；（d ）路面上的力 如果忽略两个车节间的相对运动，根据工程力学的重心定理，汽车（注脚1）和挂车（注 脚2）的车身运动方程为： ∑=++--=+n j j Lx X αG G F x m m 12121sin )()( （1）
其中1G 和2G 是车节的车身重量，1m 和2m 它们的质量，α是路面的纵向坡度角，∑j X 是n 车轴上的纵向力之和，L F 是空气阻力。 由图1（c ），对第j 个车轴可列出方程 αG F X x m Rj xj j Rj Rj sin -+-= （2） j zj j xj Rj Rj Rj e F r F M φ J --= （3） Rj G 是该车轴上所有车轮的重量，Rj m 是它们的质量，Rj J 是绕车轴的车轮转动惯量之和，xj F 是在轮胎印迹上作用的切向力之和，zj F 是轴荷，Rj M 是第j 个车轴上的驱动力矩。 如果假设车轴的平移加速度Rj x 和车身的加速度x 相等，由式（1）到式（3）在消去力j X 和xj F 以后就得到方程 ∑∑∑ ∑∑=====--++-=+++n j j j zj Lx n j Rj n j j Rj Rj n j j Rj n j Rj r e F F αG G G r M φ r J x m m m 1 1 211 11 21sin )()( 引进总质量和总重量（力） m m m m n j Rj =++∑=121 mg G G G G n j Rj ==++∑=1 21 把车轮角加速度转化为平移加速度x ，即得到 ∑∑∑ ===++++=n j j j zj Lx n j j j Rj n j j Rj r e F F αG x R r J m r M 1 11 sin )( （4） 右边是由4项阻力组成，我们称之为 1）滚动阻力∑==n j j j zj R r e F F 1 （5） 令j j r e f = ，f 为阻力系数，代入式（5），则整车的滚动阻力为 zj n j R F f F ∑==1（5-1） 还常常进一步假定，所有车轮（尽管比如各个车轮胎压不同）的滚动阻力系数相等，又因为所有车轮轮荷zj F 之和等于车重G ，如果车辆行驶在角度为α的坡道上，则轮荷之和等于αcos G （参看图1） ，这样，式（5-1）可改写为 αfG F f F n j zj R cos 1==∑= 因为道路上的坡度较α不是很大，整车滚动阻力因而近似于整车车轮阻力 G f F R R =（5-2） 2）空气阻力2 a D 15 .21u A C F Lx =（6） 3）上坡阻力αG F St sin =（7） 在式（4）中的αG sin 项用以表示上坡阻力 αG F St sin =（7-1） 参看式（7）。如果我们用αtan 以及等价的值p 来取代αsin ，那么上述表达式就更为直
汽车整车试验内容 商用车，严格按照理论上说整车的几大部件如发动机、前桥、变速器、后桥等都先时行零部件台架试验，当然电器方面也需要进行台架试验。汽车性能试验是为了测定汽车的基本性能而进行的试验。 1 ，整车性能试验：主要进行整车动力性、经济性、制动（ABS ）试验、操稳试验、噪声试验、平顺性试验等几大项，别外还几小项如整车冷却性能试验、进气阻力排气压力试验、空调试验、寒带的冷气动、除霜除雾试验、采暖试验、三高（高温、高压、高寒）以及欧三以上的整车的标定试验等。 2 ，可靠性试验：主要是在试验场及场外路面进行，考核整车零部件寿命，提高产品的质量。 一，性能试验主要包括以下这些试验： 1 ，动力性能试验对常用的3 个动力性能指标，即对汽车的最高车速、加速和爬坡性能进行实际试验。最高车速试验的目的是测定汽车所能达到的最高车速，我国规定的测试区间是 1 ．6km 试验路 段的最后500m 。加速试验一般包括起步到给定车速、高速挡或次高速挡，以及从给定初速加速到给定车速两项试验内容。爬坡试验包括最大爬坡度与爬长坡两项试验。最大爬坡度试验最好在坡度均匀、测量区间长20m 以上的人造坡道上进行，如果人造坡道的坡度对所测车不合适（例如坡道过大或过小），可采用增、减载荷或变换排挡的办法做试验，再折算出最大爬坡度；爬长坡试验主要用来检查汽车能否通过坡度为7％—10 ％、长lOkm 以上的连续长坡，试验中不仅要记录爬坡过程中的换挡次数、各挡位使用时间和爬坡总时间，还要观察发动机冷
却系统有无过热，供油系统有无气阻或渗漏等现象。 2 ，燃料经济性试验通常做道路试验或做汽车测功器（亦即转鼓试验台）试验，后者能控制大部分的使用因素，重复性好，能模拟实际行驶的复杂情况，能采用各种测量油耗的方法，还能同时测量废气排放。 3 ，制动性能试验汽车制动性能的优劣直接关系到汽车行驶的安全性，用制动效能和制动效能的稳定性评价。常进行制动距离试验、制动效能试验（测．制动踏板力和制动减速度关系曲线）、热衰退和恢 复试验、浸水后制动效能衰退和恢复试验等。 4 ，操纵稳定性试验试验类型较多，如用转弯制动试验评价汽车在弯道行驶制动时的行驶方向稳定性；用转向轻便性试验评价汽车的转向力是否适度；用蛇形行驶试验来评价汽车转向时的随从性、收敛性、转向力大小、侧倾程度和避免事故的能力；用侧向风敏感性试验来考察汽车在侧向风情况下直线行驶状态的保持性；用抗侧翻试验考察汽车在为避免交通事故而急打方向盘时汽车是否有侧翻危险；用路面不平度敏感性试验来检查汽车高速行驶时承受路面干扰而保持直线行驶的能力；用汽车稳态回转试验确定汽车稳态转向特性等。 5 ，平顺性试验平顺性主要是根据乘坐者的舒适程度来评价的，所以又叫做乘坐舒适性，其评价方法通常根据人体对震动的生理感受和保持货物的完整程度确定。典型的试验有汽车平顺性随机输入行驶试验和汽车平顺性单脉冲输入行驶试验，前者用以测定汽车在随机不平的路面上行驶时，其震动对乘员或货物的影响；后者用以评价汽车行驶中遇
摘要 汽车的总体设计是汽车设计工作中最重要的一环，它对汽车的设计的质量、使用性能和在市场上的竞争力有着决定性的影响。因为汽车性能的优劣不仅与相关总成及部件的工作性能有密切关系，而且在很大程度上还取决于有关总成及部件间的协调与参数匹配，取决于汽车的总体布置。 货车的总体设计主要包括货车的参数确定，发动机和轮胎的选择，总体布置和动力性的计算等一系列重要的步骤。其中参数的确定又包括了汽车的质量参数，主要尺寸和性能参数的计算等。而本次课程设计同时应用到了EXCEL，AutoCAD等计算机辅助软件，再通过多次校核质心位置和各部分的总成以保证货车的轴荷分配合理。 关键词：货车总体设计；整备质量；动力性；燃油经济性。
第1章汽车的总体设计 1.1 汽车总体设计的特点 汽车主要在宽度有限的道路上行驶，同时与汽车比较，还有人、自行车、摩托车等弱势群体也在使用同一道路，因此存在交通隐患。为了在有限的道路上容纳更多的车辆运行，减少交通事故以及从汽车造型和减轻质量等方面考虑，对汽车的外形尺寸需要予以限制。 1.2汽车总体设计的基本要求 (1)汽车的各项性能、成本等，要求达到企业在商品计划中所确定的指标。 (2)严格遵守和贯彻有关法规、标准中的规定，注意不要侵犯专利。 (3)尽量大可能地去贯彻三化，即标准化、通用化和系列化。 (4)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。 (5)拆装与维修方便。 1.3汽车总体设计的一般顺序 (1)调查研究与初始决策；其任务是选定设计目标，并制定产品设计工作方针及设计原则，调查研究的内容应包括：老产品在服役中的表现及用户意见；当前本行业与相关行业的技术发展，特别是竞争对手的新产品与新技术；材料、零部件、设备和工具等行业可能提供的条件；本企业在科研、开发及生产方面所取得的新成果等等，它们对新产品设计是很有价值的。 (2)总体方案设计；其任务是根据领导决策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的设想，因此又称为概念设计或构思设计。为此要绘制不同的总体方案图（比例为1 ：10 ）供选择。在总体方案图上进行初步布置和分析，对主要总成只画出大轮廓而突出各方案间的主要差别，使方案对比简明清晰。经过方案论证选出其中最佳者。 (3)绘制总布置草图，确定整车主要尺寸、质量参数与性能指标以及各总成的基本型式。在总布置草图上要较准确地画出各总成及部件的外形和尺寸并进行仔细的布置，对轴荷分配和质心高度作计算与调整，以便较准确地确定汽车的轴距、轮距、总长、总宽、总高、离地间隙、货厢或车身地板高度等，并使之符合有关标准和法规；进行性能计算及参数匹配。
第一章专用汽车的总体设计 1总布置参数的确定 专用汽车的外廓尺寸（总长、总宽和总高） 1.1.1长 ①载货汽车w 12m ②半挂汽车列车w 16.5m 1.1.2宽W 2.5m （不含后视镜、侧位灯、示廓灯、转向指示灯、可折卸装饰线条、挠性 挡泥板、折叠式踏板、防滑链以及轮胎与地面接触部分的变形等） 1.1.3高W4m （汽车处于空载状态，顶窗、换气装置等处于关闭状态） 1.1.4车外后视镜单侧外伸量不得超出汽车或挂车最大宽度处250mm 1.1.5汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时不得超出车高300mm 1.2专用汽车的轴距和轮距 1.2.1轴距 轴距是影响专用汽车基本性能的主要尺寸参数。轴距的长短除影响汽车的总长外，还影响汽车的轴荷分配、装载量、装载面积或容积、最小转弯半径、纵向通过半径等，此外，还影响汽车的操纵性和稳定性等。 1.2.2轮距 轮距除影响汽车总宽外，还影响汽车的总重、机动性和横向稳定性。 1.3专用汽车的轴载质量及其分配 专用汽车的轴载质量是根据公路运输车辆的法规限值和轮胎负荷能力确定的。 1.3.1各类专用汽车轴载质量限值（JT701-88《公路工程技术标准》）
1.3.2基本计算公式 A 已知条件 a）底盘整备质量G i b）底盘前轴负荷g i c）底盘后轴负荷Z i d）上装部分质心位置L2 e）上装部分质量G2 f）整车装载质量G3 （含驾驶室乘员） g）装载货物质心位置L3 （水平质心位置） h）轴距 l（h I2） B上装部分轴荷分配计算（力矩方程式） 例图1 1 g2 （前轴负荷）X（I -l i ）（例图1）=G2 （上装部分质量）X L2 （质心位置）
汽车总体设计 一章 一、概述 1.汽车新产品开发流程：分为规划阶段、开发阶段、生产准备阶段和生产阶段。 2.概念设计：从产品创意开始，到构思草图、出模型和试制出概念样车等一系列活动的全过程。概念设计阶段要完成造型设计、选择基本尺寸和主要总成结构、绘制总体方案图、画总布置草图调查分析市场容量、确定生产纲领和生产方式、确定整车指标，最后编写设计任务书。 二、汽车形式的选择 1.汽车的分类：国标将汽车分为乘用车和商用车。乘用车指在设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和或临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位；商用车指在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车，商用车又有客车、半挂牵引车、货车之分。 2.乘用车的布置形式（1）发动机前置前轮驱动（FF）采用前轮驱动使前桥轴荷大，有明显的不足转向特性；前轮驱动使越障能力高；动力总成结构紧凑，车内地板凸包高度降低，提高乘坐舒适性；发动机在轴距外时轴距可缩短，有利于提高机动性；散热条件好；行李箱空间足够大；易改装为客货两用或救护车；供暖机构简单、效率高；操纵机构简单；
整备质量轻；发动机横置时主减速器的锥齿轮被圆柱齿轮取代，制造难度降低。前轮驱动并转向需要等速万向节，结构和制造工艺复杂；前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；爬坡能力降低；后轮易抱死并引起汽车侧滑；发动机横置时总布置困难，接近性差；碰撞时发动机损失大，维修费用高。（2）发动机前置后轮驱动（FR）轴荷分配合理，利于提高轮胎的寿命；不需等速万向节，降低成本；操纵机构简单；供暖机构简单、效率高；散热条件好；上坡时驱动轮附着力增大使爬坡能力增强；易改装为客货两用或救护车；行李箱空间足够大；变速器与主减速器分开使拆装、维修容易；发动机的接近性良好。地板上有通道，后排座椅中部座垫减薄，影响乘坐舒适性；正面碰撞时易使发动机进入客舱，严重伤害前排乘员；总长、轴距均较长，整车装备质量增大，同时影响到燃油经济性和动力性。（3）发动机后置后轮驱动（R R）动力总成结构紧凑；汽车前部高度有条件降低，改善驾驶员视野；地板凸包只需容纳操纵机构杆件和加强地板高度即可，改善了后排座椅中间乘员出入的条件；整车装备质量小；乘客座椅能够布置在舒适区内；上坡时驱动轮附着力增大使爬坡能力增强；发机在轴距外时轴距可缩短，有利于提高机动性。后桥负荷重使汽车具有过多转向倾向，操纵性变坏；前轮附着力小，高速时转向不稳定，影响操纵稳定性；行李箱体积不够大；操纵机构复杂；驾驶员不易发现发动机故障；散热条件差且前风挡玻璃除霜不利，发
VBOX汽车整车性能测试系统广州泽尔机电科技有限公司 1. VBOX III汽车整车性能测试方案 1.1 系统方案介绍 基于GPS的VBOX III数据采集系统是一种功能强大的仪器。它是基于新一代的高性能卫星接收器，主机一套用于测量移动汽车的速度和距离并且提供横纵向加速度值，减速度，MFDD，时间和制动、滑行、加速等距离的准确测量；外接各种模块和传感器可以采集油耗，温度，加速度，角速度及角度，转向角速度及角度，转向力矩，制动踏板力，制动踏板位移，制动风管压力，车辆CAN接口信息等其它许多数据。由于它的体积较小及安装简便，其非常适合汽车综合测试时使用。由于VBOX本身带有标准的模拟，数字，CAN总线接口，整个系统的功能可以根据用户的需要进行扩充。 系统组成图如下：
1.3特点： ?全套测量系统体积极小，安装简便迅速 ?能完成国家标准要求的汽车动力性，经济性，操纵稳定性，制动性能等实验?在线显示4个测量参数 ?各种测量或采集到的参数可以实时显示 ?可根据要求设定各种不同的试验条件进行试验 ?制动触发形式多样，使试验更加方便 ?WINDOWS操作界面的设定和分析软件，使用方便 ?高精度、高可靠性，高耐振、抗冲击性能确保测试质量 ?用GPS非接触式速度和距离测量 ?现场即时打印功能，打印各个测量或采集到的参数，实现现场数据阅读 ?大容量紧凑式闪存卡（CF卡）即时存储数据，以便后处理 ?可扩展连接其他各种传感器 ?绘制轨迹图，圈数定时 1.4 可进行的试验： ?滑行试验 ?油耗试验 ?爬陡坡试验 ?最高车速试验 ?加速性能试验 ?制动性能试验 ?操纵稳定性试验 ?最小稳定车速试验 ?最小转弯直径测量实验 ?制动踏板力测量实验 ?制动踏板行程测量实验 ?制动管路压力测量实验 ?汽车防抱制动系统性能实验 ?温度测量实验 ?里程，速度表校验 等其它试验 1.5 可满足的国家标准： ?GB/T 12545 - 1990 汽车燃料消耗量 ?GB/T 12547 - 1990 最低稳定车速
（汽车行业）汽车总体设计 与计算
汽车总体设计、计算参数 壹、外形尺寸参数 1、轴距L 2、前后轮距B1和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，且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D0max 2）I档最大动力因数DImax DImax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且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Vamax 以汽车行驶的功率平衡来确定。 GB/T12544-90汽车最高车速试验方法 4）汽车的比功率和比转矩 这俩个参数分别表示发动机最大功率和最大转矩和汽车总质量之比。 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
1.4 汽车总体设计整车性能 仿真与系统匹配 1.4.1动力性能仿真计算 (1) 计算目的 汽车的动力性是汽车重要基本性能指标之一。动力性的好坏，直接影到汽车在城市和城际公路上的使用情况。因此在新车开发阶段要进行动力性计算，预测今后生产车型是否满足使用要求。使汽车具有良好的动力学性能. (2) 已知参数如表所示
a 设计载荷确定： 该车型设计载荷根据德国标准DIN 70020规定：在空车重量（整备质量）的基础上加上座位载荷。5座位轿车前面加2人、后排加1人，也称为半载作为设计载荷, 重量假定为68kg加上随身物品7kg，重心对于不可调整座位在R点（设计H点）前50mm，可调整作为R点前100mm处。我国标准常常规定满载作为设计工况. 对于该计算车型如采用德国标准, 则具体计算为：1070kg+3*（68kg+7kg）=1295kg b 迎风面积： 根据迎风面积计算公式：A=0.78BH确定，其中：A迎风面积，B车宽，H 车高。对于该车型而言具体计算为：A=0.78*1710mm*1427mm=1.90m2 c 传动效率： 根据该轿车的具体传动系统形式，传动系统的传动效率大体可以由变速器传动效率，单级主减速器传动效率，万向节传动效率组成。 具体计算为：95%（变速器）乘96%（单级主减速器）乘98%（万向节）=89.4%，
同时考虑到，一般情况下采用有级变速器的轿车的传动系统效率在90%到92%之间，对上述计算结果进行圆整，对传动系统效率取为90% d 滚动阻力系数： 滚动阻力系数采用推荐拟和公式进行计算： )19440/1(2 0a u f f +=， 其中： f 取为0.014（良好水泥或者沥青路面）， a u 为车速km/h 。 (3) 发动机外特性曲线 i. AJR 发动机 ii AFE 发动机 图1.4.1 发动机外特性曲线 (4) 基本理论概述 汽车动力性能计算主要依据汽车驱动力和行驶阻力之间的平衡关系: j i w f t F F F F F +++= （1.4.1） 表1.4.2 各种受力名称 发 动 发动机
汽车设计 第一章汽车总体设计 1-1:在绘总布置图时，首先要确定画图的基准线，问为神马要有五条基准线缺一不可？各基准线是如何确定的？如果设计时没有统一的基准线，结果会怎样？ 答：在绘制整车总布置图的过程中，要随时配合、调整和确认各总成的外形尺寸、结构、布置形式、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。因此要有五条基准线才能绘制总布置图。 1-2：发动机前置前轮驱动的布置形式，如今在乘用车上得到广泛采用，其原因究竟是神马？ 而发动机后置后轮驱动的布置形式在客车上得到广泛采用，其原因又是神马？ 答：前置前驱优点：前桥轴荷大，有明显不足转向性能，越过障碍能力高，乘坐舒适性高，提高机动性，散热好，足够大行李箱空间，供暖效率高，操纵机构简单，整车 m 小，低制造难度后置后驱优点：隔离发动机气味热量，前部不受发动机噪声震动影响，检修发动机方便，轴荷分配合理，改善后部乘坐舒适性，大行李箱或低地板高度，传动轴长度短。 1-3：汽车的主要参数分几类？各类又含有哪些参数？各参数是如何定义的？ 答：汽车的主要参数分三类：尺寸参数，质量参数和汽车性能参数 1）尺寸参数：外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺寸。2）质量参数：整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配。3）性能参数：(1) 动力性参数：最高车速、加速时间、上坡能力、比功率和比转距 (2) 燃油经济性参数(3) 汽车最小转弯直径(4) 通过性几何参数(5) 操纵稳定性参数(6) 制动性参数(7) 舒适性 1-4：简述在绘总布置图布置发动机及各总成的位置时，需要注意一些神马问题或如何布置才是合理的？ 答：在绘总布置图时，按如下顺序：①整车布置基准线零线的确定②确定车轮中心（前、后）至车架上表面——零线的最小布置距离③前轴落差的确定④发动机及传动系统的布置⑤车头、驾驶室的位置⑥悬架的位置⑦车架总成外型及横梁的布置⑧转向系的布置⑨制动系的布置⑩ 进、排气系统的布置?操纵系统的布置?车箱的布置 1-5：总布置设计的一项重要工作是运动校核，运动校核的内容与意义是神马？ 答：内容：从整车角度出发进行运动学正确性的检查；对于相对运动的部件或零件进行运动干涉检查意义：由于汽车是由许多总成组装在一起，所以总体设计师应从整车角度出发考虑，根据总体布置和各总成结构特点完成运动正确性的检查；由于汽车是运动着的，这将造成零、部件之间有相对运动，并可能产生运动干涉而造成设计失误，所以，在原则上，有相对运动的地方都要进行运动干涉检查。 1-6、具有两门两座和大功率发动机的运动型乘用车（跑车），不仅仅加速性好，速度又高，这种车有的将发动机布置在前轴和后桥之间。试分析这种发动机中置的布置方案有哪些优点和缺点？ 优点：1 将发动机布置在前后轴之间，使整车轴荷分配合理；2 这种布置方式，一般是后轮驱动，附着利用率高；3 可使得汽车前部较低，迎风面积和风阻系数都较低；4 汽车前部较低，驾驶员视野好。缺点：1 发动机占用客舱空间，很难设计成四座车厢；2 发动机进气和冷却效果差
专用汽车设计常用计算公 式汇集 Prepared on 24 November 2020
第一章专用汽车的总体设计 1 总布置参数的确定 专用汽车的外廓尺寸（总长、总宽和总高） 1.1.1 长 ①载货汽车≤12m ②半挂汽车列车≤16.5m 1.1.2 宽≤ 2.5m（不含后视镜、侧位灯、示廓灯、转向指示灯、可折卸装饰线条、挠性挡 泥板、折叠式踏板、防滑链以及轮胎与地面接触部分的变形等） 1.1.3 高≤4m（汽车处于空载状态，顶窗、换气装置等处于关闭状态） 1.1.4 车外后视镜单侧外伸量不得超出汽车或挂车最大宽度处250mm 1.1.5 汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时不得超出车高300mm 1.2专用汽车的轴距和轮距 1.2.1 轴距 轴距是影响专用汽车基本性能的主要尺寸参数。轴距的长短除影响汽车的总长外，还影响汽车的轴荷分配、装载量、装载面积或容积、最小转弯半径、纵向通过半径等，此外，还影响汽车的操纵性和稳定性等。 1.2.2 轮距 轮距除影响汽车总宽外，还影响汽车的总重、机动性和横向稳定性。 1.3专用汽车的轴载质量及其分配 专用汽车的轴载质量是根据公路运输车辆的法规限值和轮胎负荷能力确定的。 1.3.1 各类专用汽车轴载质量限值（JT701-88《公路工程技术标准》）
1.3.2 基本计算公式 A 已知条件 a ） 底盘整备质量G 1 b ） 底盘前轴负荷g 1 c ） 底盘后轴负荷Z 1 d ） 上装部分质心位置L 2 e ） 上装部分质量G 2 f ） 整车装载质量G 3（含驾驶室乘员） g ） 装载货物质心位置L 3（水平质心位置） h ） 轴距)(21l l l + B 上装部分轴荷分配计算（力矩方程式） g 2（前轴负荷）×（12 1l l +）（例图1）=G 2（上装部分质量）×L 2（质心位置） g 2（前轴负荷）=1222 1)()(l l L G +?上装部分质心位置上装部分质量 则后轴负荷222g G Z -= C 载质量轴荷分配计算 g 3（前轴负荷）×)2 1(1l l +=G 3×L 3（载质量水平质心位置） g 3（载质量前轴负荷）= 1332 1)()(l l L G +?装载货物水平质心位置整车装载质量 例图1
第一章汽车的总体设计 1.总体设计的任务？ 1．正确选择性能指标、重量和尺寸参数，提出整车总体设计方案。 2．对各部件进行合理布置，并进行运动校核。 3 . 对汽车性能进行精确控制和计算，保证主要性能指标的实现。 4. 协调各种矛盾。 3.简述汽车开发程序。 1汽车新产品开发流程2概念设计3目标成本4试制设计5样车试制和试验6生产准备阶段7销售 4.设计任务书包括哪些内容？ 1可行性分析 2产品型号及其主要功能技术规格和性能参数 3整车布置方案的描述及各主要总成结构特性参数 4国内外同类汽车技术性能的分析对比 5本车拟采用的新技术新材料和新工艺 5.不同形式汽车的区别主要体现在哪些方面？轴数、驱动形式和布置形式 6.按发动机的位置分，汽车有哪几种布置型式，各自有什么优缺点？ 1前置前轮驱动：优点前桥轴荷大有明显的不足转向性能，越过障碍的能力高，动力总成结构紧凑，提高汽车机动性扫热好，操纵机构简单整备质量轻；缺点万向节结构复杂，前轮命短，上坡能力低易打滑侧滑，发动机横置时总体布置困难2前置后轮驱动优点轮胎使用寿命高，不需等速万向节，操纵机构简单发动机冷却条件好，爬坡能力强，拆装维修方便；缺点地板有突起通道影响舒适性，正面碰撞前排受严重伤害，整车整备质量增加，经济性动力性不佳 3后置后轮驱动优点动力总成结构紧凑，汽车前部高度降低增加了视野，改善了后排座椅中间座位成员出入的条件舒适性高，整车整备质量小，爬坡能力高，汽车机动性能好；缺点后桥负荷重操纵性差，操纵结构复杂高速操纵不稳定，发动机冷却玻璃除霜带来不利，汽车追尾后排乘客受严重伤害，行李箱体积不大。何谓汽车的轴荷分配？汽车轴荷分配的基本原则是什么？ 汽车在空载或满载静止状态下各车轴对支撑平面的垂直负荷，也可用占空载或满载总质量的百分比来表示。 驱动桥应有足够大的负荷，而从动轴上的负荷可以适当减小以利减小从动轮滚动阻力和提高在环路面上的通过性，为了保证汽车有良好的操作稳定性又要求转向轴的负荷不应过小。 7.汽车的主要参数分几类？各类又含哪些参数？各质量参数是如何定义的？ 1动力性参数：最高车速·加速时间·上坡能力·比功率比转矩 2燃油经济性 3汽车最小转弯直径 4通过性几何参数：最小离地间隙·接近角·离去角·纵向通过半径 5操纵稳定性：转向特性参数·车身侧倾角·制动前俯角6制动性参数7舒适性六整车布置中有几条基准线（零线），它们各是什么尺寸的基准线？ 答：五条 1.车架上平面线——垂直方向的基准线
汽车总体设计 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；
6 汽车总体性能计算 汽车动力性计算 汽车各档车速计算 各挡车速的计算公式如下： 377 .0i i rn u g a (km/h) (6-1) 式中 r ——汽车滚动半径，r=； n ——发动机转速（r/min ）； i g ——汽车变速器的传动比,1g i =；2g i =；3g i =；4g i =1； i 0——主减速器的传动比，i 0=。 代入相关参数所得结果见表6-1。 表6-1 汽车各档车速 汽车行驶阻力计算
汽车行驶阻力包括：滚动阻力、空气阻力、加速阻力和爬坡阻力。 1）滚动阻力 滚动阻力计算公式： F f = Gf (N) （6-2） 式中 G ——汽车重力,G=14250N ； f ——滚动阻力系数,f=。 2）空气阻力 空气阻力计算公式： 25 .212 a D w Au C F (N) （6-3） 式中 C D ——汽车的空气阻力系数,C D =； A ——汽车的迎风面积A=2m ； U a ——汽车各档车速(km/h) 。 代入相关参数有： 所以，汽车的行驶阻力 所得结果见表6-2 。
汽车驱动力计算 发动机转矩的拟合公式： （6-4） 汽车驱动力计算公式： r i i T F T g tq t η0= (N) （6-5） 式中 r ——汽车行驶时的滚动半径,r=； n ——发动机曲轴转速（r/min ）； g i ——汽车变速器各挡传动比； T η—— 传动系效率，T η=%； 0i ——汽车主减速器传动比。 各档驱动力的计算结果见表6-3。
汽车驱动力-行驶阻力平衡图及最高车速的确定 汽车稳速行驶时驱动力、行驶阻力平衡。即： w f t F F F += (N) （6-6） 驱动力行驶阻力平衡图见图6-1。 图6-1 汽车驱动力-行驶阻力平衡图 行驶阻力曲线(Ff+Fw-Ua)与四档驱动力曲线(Ft Ⅳ-Ua)的交点所对应的车速即为汽车的最高行驶车速。由图4-1知汽车的最高车速为：109km/h 。设计误差为： %100105 105 109?-=%≦5%，因此满足要求。 汽车加速能力计算 1）加速度的计算 )]([1w f F F Ft m dt du a +-== δ （6-7） 式中 a ——汽车各挡加速度)s /m (2； δ——汽车旋转质量转换系数； t F ——驱动力（N ）； W F ——风阻力（N ）； m ——汽车质量（kg ）。 并有： 2211δδδ++=g i （6-8） 式中 g i ——变速器的速比 1δ——1δ=2 2 01r i I m T f η，其中f I 为飞轮转动惯量，1δ=； 2δ——2δ= 2 1r I m w ∑，其中w I 为车轮转动惯量，2δ=。 计算结果如表6-4。