基于Pro/ENGINEER的卡车三维参数化总布置设计系统
摘要：介绍了在建立零部件图形库、底盘参数数据库、底盘设计标准库的基础上，通过Pro/ENGINEER软件进行二次开发建立的集成于Pro/ENGINEER环境下的卡车底盘参数化三维总布置设计系统。该系统的研制在一定程度上实现了卡车底盘的虚拟设计与虚拟开发。详细阐述了系统开发的基本原理和主要方法。
关键词：卡车总布置计算机辅助设计参数化
1 引言
产品设计通常可以分为创新设计和变型设计两类，在机械、汽车行业中，创新设计较少，大量的是变型设计，也就是在原有产品的基础上，按市场需求进行局部换型和调整、重组。变型设计的实现过程可以最大限度地利用企业已有的成熟产品资源，具有很强的灵活性和适应性，这也就要求企业实施平台化战略。
卡车是一种多品种、多系列的产品，新技术、新产品日益广泛的应用使得卡车的底盘的更新和换型周期不断缩短。卡车性能主要取决于底盘，卡车底盘设计制造水平的不断提高是卡车行业赖以发展的基础。同时，底盘作为平台战略的主要对象，它的快速设计与开发对企业产品平台化战略的实施也必将产生积极的作用。
车辆的总布置是整车开发的基础，其水平对整车产品质量和性能起决定性作用。现惯用的是二维平面方法，它要求总布置人员素质要高，必须对产品零部件相当熟悉且总布置工作必须做细，总布置过程当中要基本完成全部部件的布置，
部件设计人员不独立进行部件的布置。这种做法的优点是总布置人员站在整车的高度全局统筹考虑，一般不易发生由于部件之间缺乏沟通造成的干涉等矛盾；缺点是要求总布置人员具有相当丰富的专业知识和经验并且对各种繁杂的产品具有较深入的了解，对零部件掌握程度高，否则由于部件人员介入晚，一旦总布置出现问题极易影响开发进度和质量。
针对汽车总布置的性质和特点，结合企业实际，以大型CAD/CAE/CAM三维软件Pro/ENGINEER为基础进行二次开发，研制了卡车底盘总布置设计系统，同时采用部件设计人员参与部件布置、总布置与部件布置相结合同步进行的开发思路，使该系统操作简单，设计过程直观、高效，适用于轻卡底盘变型设计与开发。
2 Pro/ENGINEER软件
Pro/ENGINEER是美国PTC公司（Parametric Technology Corporation，参数技术公司）开发的三维造型设计系统，它以单一数据、参数化、基于特征、全相关性以及工程数据再利用等改变了传统机械设计的观念，为工业产品设计提供完整的解决方案，成为当今世界机械CAD领域的新标准，广泛应用于造型设计、机械设计、模具设计、加工制造、机构分析、有限元分析及关系数据库管理等各个领域。Pro/ENGINEER复合式建模工具较之纯参数化的系统更灵活和自由，可以有效利用已有的产品模型数据并充分发挥其在新产品设计中的价值，特别是其自顶向下的设计思路，运用Layout和骨架来传递和交流设计意图，大大提高了设计效率。Pro/ENGINEER软件还提供了强大的装配功能，包括定义不同零部件之间的位置约束关系，生成爆炸视图，进行零部件之间的干涉检查，并计算装配体的距离、总重、重心等各种物理属性等。
3 底盘总布置设计系统基本结构
图1为卡车底盘总布置设计系统基本框架结构。
4 三维参数化总布置的实现
4.1 基础环境建立
（1）硬件设施。局域网基础上的高性能PC机或工作站，主服务站（总布置）对硬盘、内存、显卡等要求要高。
（2）软件设施。具备Pro/ENGINEER产品中Pro/ENGINEER、Pro/ASSEMBLY 等模块，可进行三维建模、CAD转化、曲面、骨架等功能支持。
（3）功能模块的配置。根据不同用户分Pro/ENGINEER的功能模块。
（4）工作目录环境设置。设定服务区域及模型存放位置。
（5）建立零件标准启动模板。使各用户的零件特征具有一致性。
（6）建立装配标准启动模板。在同一环境下的装配实现。
（7）配置统一使用环境。对长度、密度等配备同一基准。
（8）配置统一绘图环境。设定可以输出生产用图的背景，包括图框、符号库等。
（9）标准件、常用件、汽标件、厂标件整理。自动调用已存在的零部件库及标准件库。
4.2 明确设计任务，界定关联范围
根据设计任务书的要求和各零部件的分组情况，确定各自部件，为模块化建立基础。
4.3 导入主产品结构定义及骨架模型建立方法
根据各总成间的构建情况，设定传递接点和要素，用以控制设计意图在各系统间的传递，同时为骨架传递确定初步要素。同时建立整车基准坐标系和各总成坐标系，各总成坐标系与整车坐标系可无关联联系。如图2所示。
图2 建立整车基准坐标系和各总成坐标系
4.4 约定(Conventions)
在设计之前仍需对整个过程进行约定，包括对象(Object)的文件命名约定、产品库与标准库中典型的对象类型、库文件夹结构、角色（Roles）和授权（艾俊路桂婷（北汽福田汽车股份有限公司）izations）等的约定，以及诸如采用标准化的格式、记录本人的工作任务、接受信息来源、输出信息方向、变更的影响范围等等，以使项目的组织管理及设计过程的了解有据可考。设计流程、任务范围界定、任务描述由各系统的设计人员在未开始设计之前，先静下心来，描述自己在该项目中的角色，设计内容，与周围的信息交流内容和形式，并将其记录在文档中，存档于数据库，同时与所设计的子系统相关联，有利于理顺设计思
路，流畅设计过程，便于后续自顶向下设计方法的开展。同时为后续新项目的快速启动奠定基础。
4.5 零部件三维参数化模型
传统的设计过程中，原有的几何模型是设计者用固定的尺寸值得到的，零件的结构形状不能灵活地改变，一旦零件尺寸发生改变必须重新绘制相应的几何模型。所谓参数化设计即以一定量的参数控制零件的几何模型，通过修改参数而改变几何模型，从而改变零件的结构尺寸。利用参数化技术进行设计时，图形的修改非常容易，用户构造几何模型时可以集中于概念和整体设计，因此可以充分发挥创造性，提高设计效率。我们知道卡车产品一经定型，在其众多系列变型产品中，一些零部件的结构基本不变，通常都是个别的地方有所改动或改变总成的位置更换总成，如切换发动机、变动轴距等.在原车基础上进行变型车设计能充分体现出参数化的优势。卡车底盘总布置设计首要任务是确定底盘各总成的基本结构型式和空间大致位置，在只考虑零部件主要尺寸的前提下进行总成及零部件的空间位置及基本结构参数的动态修改。为此，首先必须抽取各零部件的总体参数，即与总布置有关的基本结构参数，如表征零部件外形轮廓的长、宽、高等的尺寸，零部件的定位基准等，通过这些总体参数控制零部件的简化模型，进行变量化、参数化设计。在底盘装配时，通过修改相应参数就可以实现汽车零部件的快速布置和基本结构尺寸的动态修改，这个用Layout来进行总布置的方法是卡车参数化总布置所要达到的一个目标。
4.6 卡车参数化设计模型的控制点
卡车总布置是从动力总成开始的，动力总成在整车中的定位参数有：动力线与0Z面（一般取车架上平面较大平面为0Z平面）的夹角，动力总成的设计基准点（一般取曲轴中心线与发动机缸体后端面的交点）坐标、动力总成在XOY面内的倾角（此参数在一般在装化油器的汽油车中出现），而此定位参数靠发动机前悬置和变速器吊架来保证。动力总成包括发动机、离合器、变速器。发动机在本车型设计中被分为发动机本体、进气系统、排气系统、供油系统及冷却系统等五个模块：发动机本体其所要控制的要素为发动机软垫安装点、离合器壳在发动机上的安装点、进排气口、进出水口，进出油口及发动机的部分外形（主要为油底壳外形和发动机上表面）；发动机其他模块则需要控制的要素为与发动机的联接位置和在车架上的安装位置。离合器在本车型设计中所要控制的要素为离合器壳外形、离合拨叉与分泵的接触点、离合器分泵安装点、变速器操纵支架安装点以及离合壳与发动机、变速器的安装点。变速器在本车型设计中所要控制的要素为变速器外形、变速器与吊架安装点、输入输出轴的参数、装手制动器的位置。
在总布置的骨架中需有动力总成的定位参数和与前后发动机悬置的安装点，在以后的设计中动力总成的位置可以靠改这些参数来实现。动力总成分组做的动力总成骨架需要与总布置中的动力总成的参数一样。在动力分组在以后的设计中，只能在动力总成骨架中修改骨架和增加中一些参数，不能删除初定的参数，否则就会造成总布置再生的失败。在动力总成中进一步创建发动机本体、进气系统、排气系统、供油系统及冷却系统、离合器、变速器子总成；在这些子总成里面首先创建这相子总成的骨架零件。然后根据骨架创建各子总成的零件，或将零件安装在骨架上。当其中一零件需要其他零件的面做参考时，尽量不从同一级关系的零件中去取参考，从此一级零件的骨架上或上一级的零部件上去取参考，如
传动轴的中间支撑由车架提供安装点，在传动轴的骨架中，万向节一定要建立为十字轴的骨架，同时为了以后的可调性和传动轴随动性，每一个传动轴采用两段，由中间轴线和与通过与十字轴连接的孔中心线与传动轴骨架装配。
4.7 参数化底盘总成装配树型结构
在装配体中各个组成的零件和子部件之间构成了装配关系树。在建立底盘装配模型之前，需要先建立好底盘参数化总装配的树型结构。参数化总装配树型结构的根节点为我们所要建立的底盘文件，各大总成作为树型结构的一级子节点，对于复杂的总成如包含有纵梁、横梁的车架还有二级甚至三级子节点。父节点与子节点之间的关系由相关参数联系，这些参数包括配合参数和安装定位参数（尺寸参数、位置参数）。
图3所示即为卡车底盘总体装配树简单结构示意图。在该树型结构中，不同分支的节点之间存在着限制或约束关系，所以在确定总成及零部件的安装位置时，需要对该节点增加相关参数或安装位置的限定。骨架模型是最好的传递设计意图的工具，同时保证了信息传递途径的单向性，因而这种方式是高度可靠的。在承担设计意图方面，它有三种功能：（1）可作为元件间的设计截面来创建和使用骨架，建立安装关系；（2）划分空间声明，控制元件位置，实现分块同步设计；（3）确定组件的运动，控制元件连结的运动。当将车身与货厢等作为总成，以骨架或约束与底盘系统结合后就形成了卡车参数化总布置系统。
4.8 总成及零部件装配方式
由于底盘总成及零部件位置关系的复杂性，在进行底盘总布置时采用了两种装配方式：骨架装配及约束装配，如图３所示。骨架装配具有思路简单，操作快捷、方便的特点。约束装配可以实现不同零件之间复杂的装配关系。骨架装配时零件根据组件内的上下关系创建的特殊零件模型，使用它不必创建元件并将其装配到一起，就可以发展设计规范，骨架零件是组件的一个三维布局，创建组件时可将其用作构架。
图３ Top-down下的骨架装配与约束装配
图４骨架空间占位进行(排气)零件设计
可以使用骨架在不开发元件的情况下，创建组件的三维布局、模拟运动、空间设计并显示组件设计。然后，使用该骨架作为中心参照，通过将信息经组件结构向下传递，就可以改变该骨架以更新元件。同时在开发下级模型时就可以使用组件中的这些块临时地开发空间声明，如图４所示在骨架模型中直接进行排气系统的设计。约束装配（Assembly）可以实现的形式可分为贴合、对齐、定向、插入等来实现元件间的组合。
图５
4.9 干涉检查及基本运动校核
在进行总布置设计时，一项重要的工作就是对各相对运动的零部件进行运动校核。其中包括转向轮极限转角和钢板弹簧极限动载时的运动干涉情况。在
Pro/ENGINEER中，干涉检查是静态的，只有当用户发出命令时才进行。但可以通过Analysis中的Modle Analysis来输入一定参数，从而进行初步分析。钢板弹簧是卡车底盘广泛采用的悬架型式之一。对于发动机前置车型，前钢板弹簧的极限上跳可能与布置在其上方的发动机油底壳发生干涉；对于后驱动车型，后钢板弹簧的调动范围将影响与后桥凸缘相连的传动轴参数的设计选择。因此必须对钢板弹簧的运动进行校核。通过将正反弯曲的两段圆弧前轮转向的运动校核是总布置设计必须进行的工作，其目的是检查转向轮与转向直拉杆、车架之间的运动间隙。车轮运动实际是由转向节绕主销的转动引起的。在进行车轮装配时，我们通过引入曲线与曲面约束来进行模拟运动。这样，在进行车轮转向的检查时，只要调整转向节与前轴之间定义的Angle约束的角度大小，就可以实现前轮转向角度的调整，还可以得到任意角度下车轮与转向直拉杆、车架等的运动间隙情况。
4.10 质量参数计算
汽车的质量参数是总布置设计必须考虑和确定的参数。它直接影响着汽车的性能和型式。
在Pro/ENGINEER中已经提供了计算整车总质量及质心坐标的菜单，计算对象为零件、装配部件以及装配树中包含的实体，利用该模块可以计算和控制他们
的质量和其他质量参数，如体积、质心以及转动惯量等。该模块既可以计算整个零件和装配体，也可以有选择地计算其中一部分实体或装配部件。当我们采用相同的模板（含相同的质量单位、基准等），运行相应的模块，则可以进行总布置中所有质量参数的迅速计算。
5 三维图的转化
Pro/ENGINEER中提供了相应的功能模块来创建三维实体零件所对应的各种工程图。工程图中的各个视图以及三维实体都是相互关联的，如果在一个视图中修改了尺寸，那么所有视图、实体模型中的相关部分都会被更新并且重新生成，反之亦然。各种尺寸标注、注释、表格和文本等都可以经过约定和共用模板进行操作。完成三维模型建模，确定各部件总成状态后，就可以从整车模型中取出所需的零件、部件的三维模型，并转化为二维工程图，同时，分总成可以通过建立连接关系，自动生成相应的明细表。
6 零部件图形库与参数数据库
6.1 整车零部件三维参数化模型库
产品系列化、零部件通用化和零件设计标准化是汽车设计的基本要求之一，也是平台化战略的特点之一。对于整车的变形设计，其零部件更是具有很大程度的继承性。对于特定的企业尤其如此。为提高装配设计效率和已设计零件的使用率，有必要建立整车各相关零部件模型库，其中的零部件能够表示底盘零部件常见的结构形式，模型的总体参数实现参数化。当设计零件的基本拓扑形状与模型库中标准零件相同时，则可以直接调用模型库中的模型进行参数修改，使整车总
布置设计效率得到了极大的提高。同时，该模型库也是开放的，设计人员不仅可以调用模型库中已有的模型，还可以把新结构形式的零部件添加到模型库中，准确并完善的零部件数据库使我们的总布置工作如同“堆积木”，实现模块化操作，效率会更高。
6.2 整车车型参数数据库
汽车设计在某种程度上也是一种积累的过程。企业已有产品以及国内外样车的车型数据，蕴涵着设计者的经验和知识，对于设计新产品具有很重要的借鉴作用。车型参数数据库将车型尺寸及结构型式数据信息和产品开发过程集成起来，创造出一种透明度很高的虚拟环境，能适应复杂多变的变型设计的需求，保证在整个产品生命周期中使产品数据具有一致性定义的条件下，进行产品设计的数据管理和过程控制。除车型基本参数外，对于发动机和变速器等与整车基本性能密切相关的总成，他们的性能参数也分别进行了建库工作，以便于在整车总布置时进行匹配和选型。
6.3 整车设计标准库
进行汽车设计时，无论是尺寸参数、质量参数，还是性能参数，都必须首先满足相关法规的要求。满足技术法规要求是整车总布置设计的前提和基本出发点之一。为此，我们将与整车设计、部件设计相关的国家标准、ISO标准等以网页的形式集成到整车总布置设计系统，通过网络可以随时调用和查阅。
7 结束语
总布置分为两部分——总体布置（Package）和部件布置（Lay out）。设计人员人人都做总布置，做部件布置（Lay out）人更多。部件布置工作做得很细，因此局部结构很精细，产品档次高。
（1）在建立整车三维参数化图形库、整车车型参数数据库、整车设计标准库的基础上，通过Pro/ENGINEER软件进行二次开发，建立了集成于Pro/ENGINEER 环境下的卡车整车参数化三维参数总布置设计系统。
（2）该系统具有人机界面友好、使用方便、内核程序完善等特点，零部件图形库和数据库都具有良好的开放性和可拓展型，已具备良好的软件构架。
（3）该软件的研制将大幅度提高卡车整车总布置设计、变型设计的水平和速度，有效缩短开始周期，超前并动态地发现设计问题，很好地适应了卡车多品种快速适应市场的特点。
（4）系统的研制在一定程度上实现了卡车的虚拟设计与虚拟开发。
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目录 目录 ................................................................ I 摘要 .............................................................. I II 第1章、汽车形式的选择 . (1) 1.1汽车质量参数的确定 (1) 1.1.1汽车载客量和装载质量 ................................... 1 1.1.2质量系数ηmo ............................................ 1 1.1.3整车整备质量m o ......................................... 1 1.1.4汽车总质量m a ........................................... 1 1.2汽车轮胎的选择 ............................................... 2 1.3驱动形式的选择 ............................................... 2 1.4轴数的选择 ................................................... 3 1.5货车布置形式 ................................................. 3 第2章.汽车发动机的选择 (4) 2.1发动机最大功率 max e P (4) 2.2选择发动机 ................................................... 4 第3章、汽车主要参数选择 .. (7) 3.1汽车主要尺寸的确定 (7) 3.1.1外廓尺寸 ............................................... 7 3.1.2轴距L .................................................. 7 3.1.3前轮距B 1和后轮距B 2 ..................................... 7 3.1.4前悬L F 和后悬L R ......................................... 8 3.1.5货车车头长度 ........................................... 8 3.1.6货车车箱尺寸 ........................................... 8 3.2轴荷分配及质心位置的计算 ..................................... 8 第4章.传动比的计算和选 .. (13) 4.1驱动桥主减速器传动比0i 的选择 (13) 4.2变速器传动比 g i 的选择 (14) 4.2.1变速器头档传动比 1 g i 的选择 (14) 4.2.2变速器的选择 .......................................... 14 第5章.动力性能计算 (15) 5.1驱动平衡计算 (15) 5.1.1驱动力计算 ............................................ 15 5.1.2行驶阻力计算 .......................................... 15 5.1.3力的平衡方程 .......................................... 17 5.2动力特性计算 (17) 5.2.1动力因数D 的计算 (17)
西安交通大学 汽车设计课程设计说明书 载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计 姓名： 班级： 学号： 专业名称： 指导老师： 日期：2104/12/1
题目： 设计一辆用于长途运输固体物料，载重质量20t 的重型货运汽车。 整车尺寸：11980mm×2465mm×3530mm 轴数：4；驱动型式：8×4；轴距：1950mm+4550mm+1350mm 额定载质量：20000kg 整备质量：11000kg 公路最高行驶速度：90km/h 最大爬坡度：大于30% 设计任务： 1) 查阅相关资料，根据题目特点，进行发动机、离合器、变速箱传动轴、 驱动桥、车轮匹配和选型； 2) 进行汽车动力性、经济性估算，实现整车的优化匹配； 3) 绘制车辆总体布置说明图； 4) 编写设计说明书。 本说明书将从整车主要目标参数的初步确定、传动系各总成的选型、整车性能计算、发动机与传动系部件的确定四部分来介绍本课程设计的设计过程。
1.整车主要目标参数的初步确定 1.1发动机的选择 1.1.1发动机的最大功率及转速的确定 汽车的动力性能在很大程度上取决于发动机的最大功率。设计要求该载货汽车的最高车速是90km/h ，那么发动机的最大功率应该大于等于以该车速行驶时的行驶阻力功率之和，即: )76140 3600(13max max max a D a a T e u A C u f g m P ?+??≥ η （1-1） 式中 max e P ——发动机最大功率，kW ； T η——传动系效率（包括变速器、传动轴万向节、主减速器的传动效率），参考传动部件传动效 率计算得：95%95%98%96%84.9%T η=???=，各传动部件的传动效率见表1-1； 表1-1传动系统各部件的传动效率 部 件 名 称 传动效率（%） 4-6档变速器 95 辅助变速器（副变速器或分动器） 95 单级减速主减速器 96 传动轴万向节 98 a m ——汽车总质量，a m =31 000kg （整备质量11 000kg,载重20 000kg ）； g ——重力加速度，g =9.81m ／s 2 ； f ——滚动阻力系数,由试验测得，在车速不大于100km/h 的情况下可认为是常数。轮胎结构、 充气压力对滚动阻力系数有较大影响，良好路面上常用轮胎滚动阻力系数见表1-2。取0.012f =。 表1-2良好路面上常用轮胎滚动阻力系数 轮胎种类 滚动阻力系数 中重型载货车用子午线轮胎 0.007-0.008 中重型载货车用斜交轮胎 0.010-0.012 轻型载货车用子午线轮胎 0.008-0.009 轻型载货车用斜交轮胎 0.010-0.012 轿车用子午线轮胎 0.012-0.017 轿车用斜交轮胎 0.015-0.025 D C ——空气阻力系数，取D C =0.9；一般中重型货车可取0.8~1.0；轻型货车或大客车0.6~0.8；
1 汽车转向系统的功能 1.1 驾驶者通过方向盘控制转向轮绕主销的转角而实现控制汽车运动方向。 对方向盘的输入有两种方式：对方向盘的角度输入和对方向盘的力输入。装有动力转向系统的汽车低速行驶时，操作方向盘的力很轻，却要产生很大的方向盘 转角输入，汽车的运动方向纯粹是由转向系统各杆件的几何关系所确定。这时， 基本上是角输入。而在高速行驶时，可能出现方向盘转角很小，汽车上仍作用有 一定的侧向惯性力，这时，主要是通过力输入来操纵汽车。 1.2 将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶者。这种反馈，通常称为路感。 驾驶者可以通过手—---感知方向盘的震动及运转情况、眼睛—---观察汽车运动、 身体—---承受到的惯性、耳朵—---听到轮胎在地面滚动的声音来感觉、检测汽车 的运动状态，但最重要的的信息来自方向盘反馈给驾驶者的路感，因此良好的路 感是优良的操稳性中不可缺少的部分。 反馈分为力反馈和角反馈 从转向系统的功能可以得知：人、车通过转向系统组成了人车闭环系统，是驾驶者对汽车操纵控制的一个关键系统。 2 转向系统设计的基本要求 转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。转向系的基本要求如下： 2．1 汽车转弯时，全部车轮应绕瞬时回转中心（瞬心）旋转，任何车轮不应有侧滑。 不满足这项要求会加剧轮胎磨损，并降低汽车的操作稳定性。实际上，没有哪 一款汽车能完全满足这项要求，只能对转向梯形杆系进行优化，一般在常用转向 角（轮15°～25°围）使转向外轮运动关系逼近上述要求。 2．2 良好的回正性能 汽车转向动作完成后，在驾驶者松开方向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。转向轮的回正力矩的大小主要由悬架系统所决定的前 轮定位参数确定，一般来说，影响汽车回正的因素有：轮胎侧偏特性、主销倾角、 主销后倾角、前轮外倾、转向节上下球节的摩擦损失、转向节臂长、转向系统的 逆效率等。 2．3汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生自振，方向盘没有摆动。 2．4 转向机构与悬架机构的运动不协调所造成的运动干涉应尽可能小，由于运动干涉使转向轮产生的摆动应最小。 汽车转弯行驶时，作用在汽车质心处的离心力的作用，轮载荷减小，外轮载荷
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
总布置概述 汽车总布置设计，又称为汽车总体设计，其工作内容包括汽车型式的选择，整车基本尺寸的设定，各大机械系统布置方案、人机工程布置方案的制定，各大系统的布置实现系统间的间隙保证，同时也包括对整车重量、通过性、动力性经济性、车辆动力学、NVH 等性能的考虑。总布置设计，与造型设计，整车性能开发，构成了汽车产品开发过程中整车层的工作内容。总布置设计、造型设计、整车性能开发这三大项工作，不是孤立的，而是相辅相成的；其中，总布置设计，决定了汽车的总体技术方案，是汽车产品开发过程中最重要的内容。总布置设计，也在很大程度上决定了一款汽车产品投放市场后的成败。 图1-1 汽车产品开发中整车层的工作内容 1.1 汽车开发流程与总布置工作 汽车产品开发，可分为平台开发，车型开发和变型开发三种。 平台开发：开发全新的平台，全新整车造型、系统结构、配置、布置的整车项目。 车型开发：在已有平台的基础上，全新整车造型和布置，通常选用已开发成熟的零部件，对整车系统结构进行改动的整车项目。 变型开发：保留平台，通过局部改变造型和布置，选用已开发成熟的零部件对车型进行小范围改动的整车项目。 一般而言，一套完整的汽车新产品开发流程，按先后顺序，包括产品策划，概念设计，工程设计，设计验证，生产准备等几个基本的阶段。不同的汽车公司， 对汽车产品开发流程中不同阶段的名称各有不同的定义，但其本质内容却与前面提到的各个基本阶段是对应的。
当然设计验证与生产准备已经不算严格意义上的产品开发阶段了。在产品开发的全过程中，总布置都要发挥积极的作用，但各阶段的工作内容和侧重点有所不同，其中，概念设计与工程设计阶段的工作量最大。 在产品策划阶段，产品规划人员根据各种输入信息，如高层决策，市场需求，或是技术发展趋势报告，撰写新项目建议书。但新项目建议书只是一个比较笼统的概念性报告，其中关于车型产品的定义也比较笼统。根据新项目建议书，项目组成员通过市场可行性、技术可行性、质量可行性、采购可行性、生产可行性、财务可行性等各种可行性分析，确定该项目是否可行，如果可行，项目的详细方案是什么。这其中，技术人员和市场人员将发挥最重要的作用，而在所有的技术人员中，发挥带头作用的就是总布置工程师。在这个阶段，总布置工程师将会同市场人员，根据市场调研、技术可行性以及其它约束条件，制定该项目的整车产品定义，包括车辆型式选择、整车基本尺寸定义、人机工程布置方案，并绘制初版的整车总布置图。总布置工程师也将与负责动力总成开发和整车动力性经济性的工程师一起，初步制定动力总成的搭载和布置方案。 在概念设计阶段，总布置工程师的要务，是与造型师一起进行造型设计。首先，总布置工程师与相关系统的工程师一起，对产品规划阶段的整车产品定义进行进一步细化，主要体现在整车布置图的细化、底盘硬点、人机工程硬点的确定，发动机、空调等关键系统的选型与布置（对于需要新开发的发动机、空调等关键系统，还要提出对其外廓尺寸、安装点、接头的设计要求）。如：有了发动机的布置方案，才可以确定前悬的长度和发动机盖的高度；有了空调的布置方案，才可以进行仪表板CAS 面或油泥模型的制作，并考虑仪表板上其它部件的布置与造型。总布置工程师也将与车身工程师一起制作整车的典型断面图。所有这些，将作为造型师进行造型设计的重要输入信息。总布置工程师与造型师之间，是约束和配合的关系。所谓约束，是指造型师原则上必须按照总布置工程师提供的整车布置图进行造型设计，造型的创意不能违背整车尺寸定义、人机工程布置方案以及动力总成等关键系统的布置方案。所谓配合，是指造型师在进行造型创意的时候，往往会觉得总布置工程师事先制定的尺寸、布置方案使其造型创意成为不可能，从而希望总布置工程师能做一些调整，这时候总布置工程师将综合考虑各种因素，与造型师沟通，最终获得双方满意的方案。另外，造型师在每交付一版造型交付物（如效果图、CAS 面）后，总布置工程师将与相关系统的工程师一起，对造型进行法规符合性、工艺可行性分析，分析的结果将反馈给造型师，使其调整造型，这样的操作过程在整个造型工作中，将反复好几次。为了验证整车造型、尺寸、人机工程，通常要制作1：1 的外形和内饰模型进行验证；根据验证暴露出的问题，总布置工程师将调整整车尺寸定义和人机工程设计方案。 需要说明的是，在整车开发过程中，概念设计阶段的工作往往与产品策划阶段的工作有部分重叠。或者说，在产品策划阶段，就需要进行部分概念设计阶段的工作，以便提供更明确的整车产品信息，进行各项可行性分析。 在工程设计阶段，总布置工程师的工作，是沿着概念设计阶段确立的整车设计方向，落实各项布置方案，与各系统的工程师一起，建立一辆完整的数字样车。首先，总布置工程师向各专业设计人员下达各系统的布置方案、物理边界、重量目标以及安装点、接头的设计要求，并预留各大系统之间的间隙。各系统的布置方案，主要要考虑空间利用率（尽可能增大乘员空间和行李空间，减小机械部件占用的空间）、整车轴荷、维修可行性、装配可行性，以及碰撞安全、NVH、温度场、EMC 等性能要求。在这个过程中，负责性能的工程师会与总布置工程师就影响相关性能的布置方案进行讨论，最终确定布置方案。各系统的工程师，也会结
汽车设计课程设计说明书 题目：重型载货汽车转向器设计 姓名：席昌钱 学号：5 同组者：严炳炎、孔祥生、余鹏、李朋超、郑大伟专业班级：09车辆工程2班 指导教师：王丰元、邹旭东
设计任务书 目录 1.转向系分析 (4) 2.机械式转向器方案分析 (8) 3.转向系主要性能参数 (9) 4.转向器设计计算 (14) 5.动力转向机构设计 (16) 6.转向梯形优化设计 (22) 7.结论 (24) 8.参考文献 (25)
1转向系设计 基本要求 1.汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。 2.操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于200N。 3.转向系的角传动比在23~32之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上。 4.转向灵敏。 5.转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。 6.转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 基本参数 1.整车尺寸： 11976mm*2395mm*3750mm。 2.轴数/轴距 4/（1950+4550+1350）mm 3.整备质量 12000kg 4.轮胎气压 2.转向系分析 对转向系的要求[3] (1) 保证汽车有较高的机动性，在有限的场地面积内，具有迅速和小半径转弯的能力，同时操作轻便; (2) 汽车转向时，全部车轮应绕一个瞬时转向中心旋转，不应有侧滑; (3) 传给转向盘的反冲要尽可能的小; (4) 转向后，转向盘应自动回正，并应使汽车保持在稳定的直线行驶状态; (5) 发生车祸时，当转向盘和转向轴由于车架和车身变形一起后移时，转向系统最好有保护机构防止伤及乘员. 转向操纵机构 转向操纵机构包括转向盘，转向轴，转向管柱。有时为了布置方便，减小由于装置位置误差及部件相对运动所引起的附加载荷，提高汽车正面碰撞的安全性以及便于拆装，在转向轴与转向器的输入端之间安装转向万向节，如图2-1。采用柔性万向节可减少传至转向轴上的振动，但柔性万向节如果过软，则会影响转向系的刚度。采用动力转向时，还应有转向动力系统。但对于中级以下的轿车和前轴负荷不超过3t的载货汽车，则多数仅在用机械转向系统而无动力转向装置。
中重型载货汽车总布置设计规范 汽车的总体设计及汽车的使用性能、艺术造型及制造成本有着密切的关系，在很大程度上决定着汽车销售的成败，直接影响到汽车的结构、性能及其使用、维修、寿命和使用经济性，所以总体设计在汽车的设计中显得十分重要。 1、汽车总体设计的任务： （1）从技术先进性、生产合理性和目标产品的用途、销售对象、控制成本及生产纲领等出发，正确选择整车性能指标、质量及尺寸参数，提出整车设计方案，为部件设计、选型提供依据。 （2）对各部件进行合理布置和运动校核，使汽车能满足主要性能的要求，使相对运动的部件不会产生相互干涉。 （3）对汽车性能进行精确计算和控制，保证汽车主要性能指标的实现。 （4）协调各总成及整车的关系以及各总成之间的关系。 （5）拟订整车技术文件。如：整车装调技术条件、产品标准 （6）进行各种有关整车的技术综合工作。如：总布置评审材料的准备；设计计算书（设计计算说明书）；项目描述书；试验任务书；零部件技术认证计划。 2、对整车设计师的要求： 作为一名整车设计师，需要具备以下几个条件： （1）对汽车的有关标准、法规的了解和掌握； （2）对汽车设计、试验知识的掌握和运用； （3）对汽车使用、保养和修理知识的基本了解； （4）对汽车生产工艺的基本了解； （5）对国内外同类产品的技术状态及技术水平主要零部件资源的了解； （6）有强烈的经济观念和市场意识，对市场的需求有必要的了解； （7）要有科学的工作态度和严格细致的工作作风； （8）要有协调各种关系的能力和耐心。 3、汽车设计的一般主要原则： 汽车的设计原则是解决设计中出现的各种矛盾的指导思想和统一的准则。其中包括产品设计方针、主要技术—经济要求（对技术先进性、工艺性、继承性、生产成本和零部件互用化的要求），需要考虑哪些变型车；同时要规定在各自使用性能发生矛盾时应优先保证的性能等，对于不同类型的汽车，其设计原则是不相同的，但有一些普遍适用的主要原则，表现在： （1）用户第一原则： 汽车是工业品，也可看作艺术品。对一台车的评价指标是多方在面的，且极具社会性和时代性，作为用户，一般会从以下方面作出选择： a）造型是否有时代感，能否体现使用者的社会地位或阶层； b）驾乘是否舒适，操纵是否方便； c）工作是否可靠，维修是否便利，备件供应是否充足； d）各项技术性能等（如整车动力性、经济性、制动性能、机动性、货厢结构及尺寸、舒适性、排放可靠性等）是否满足使用需求。 e）售价（或性能价格比）是否合理； f）使用、维修成本是否低廉。 （2）贯彻“三化”原则： 贯彻“产品系列化、零部件通用化和零部件设计标准化”，可以大大减小零部件品种、降低成本、方便维修、减少投入，所以在设计一个新车型时，要考虑它的系列化变形的
目录 目录 (1) 摘要 (3) 1 汽车的总体设计 (1) 1.1汽车总体设计的一般顺序 (1) 1.2布置形式 (4) 1.3轴数选择 (4) 1.4驱动形式的选择 (4) 2 载货汽车主要技术参数的确定 (5) 2.1 汽车质量参数的确定 (5) 2.1.1汽车载荷质量的确定 (5) 2.1.2 整车整备质量的预估 (5) 2.1.3 汽车总质量的确定 (5) 2.1.4 汽车的轴荷分配 (5) 2.2汽车主要尺寸的确定 (5) 2.2.1汽车的主要尺寸 (5) 2.2.2 汽车的外廓尺寸 (6) 2.3汽车主要性能参数的确定 (6) 2.3.1 汽车动力性参数的确定 (6) 2.3.2 汽车燃油经济性参数的确定 (6) 2.3.3 汽车通过性性参数的确定 (6) 3 货汽车主要部件的选择及布置 (7) 3.1 发动机的选择与布置 (7) 3.1.1 发动机型式的选择 (7) 3.1.2 发动机主要性能指标的选择 (7) 3.2轮胎的选择 (10) 3.3离合器的选择 (10) 3.4万向传动轴的选择 (10) 3.5主减速器的选择 (10) 4 总体布置的计算 (11) 4.1 轴荷分配及质心位置计算 (11) 4.1.1平静时的轴荷分配及质心位置 (11) 4.1.2 水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷计算 (13) 4.1.3 制动时各轴的最大负荷计算 (14) 4.2 驱动桥主减速器传动比的选择 (15) 4.3 变速器传动比的选择 (15) 4.3.1 变速器一档传动比的选择 (15) 4.3.2 变速器档数和各档传动比的选择 (15) 5 汽车动力性及燃油经济性计算 (17) 5.1 汽车动力性能的计算 (17) 5.1.1驱动平衡的计算 (17) 5.1.2动力特性的计算 (19) 5.2功率平衡计算 (22)
目录摘要2 第一章绪论3 1.1汽车转向系统概述3 1.2齿轮齿条式转向器概述9 1.3液压助力转向器概述10 1.4国内外发展情况12 1.5本课题研究的目的和意义12 1.6本文主要研究内容13 第二章汽车主要参数的选择14 2.1汽车主要尺寸的确定14 2.2汽车质量参数的确定16 2.3轮胎的选择17 第三章转向系设计概述18 3.1对转向系的要求18 3.2转向操纵机构18 3.3转向传动机构19 3.4转向器20 3.5转角及最小转弯半径20 第四章.转向系的主要性能参数22 4.1转向系的效率22 4.2传动比变化特性23 4.3转向器传动副的传动间隙△T25 4.4转向盘的总转动圈数26 第五章机械式转向器方案分析及设计26 5.1齿轮齿条式转向器26 5.2其他转向器28 5.3齿轮齿条式转向器布置和结构形式的选择29 5.4数据的确定29 5.5设计计算过程31 5.6齿轮轴的结构设计35 5.7轴承的选择35 5.8转向器的润滑方式和密封类型的选择35 5.动力转向机构设计36 5.1对动力转向机构的要求36 5.2动力转向机构布置方案36 5.3液压式动力转向机构的计算38 5.4动力转向的评价指标43
6. 转向传动机构设计45 6.1转向传动机构原理45 6.2转向传送机构的臂、杆与球销47 6.3转向横拉杆及其端部47 6.4杆件设计结果48 7.结论49 致谢49 摘要 本课题的题目是转向系的设计。以齿轮齿条转向器的设计为中心，一是汽车总体构架参数对汽车转向的影响；二是机械转向器的选择；三是齿轮和齿条的合理匹配，以满足转向器的正确传动比和强度要求；四是动力转向机构设计；五是梯形结构设计。因此本课题在考虑上述要求和因素的基础上研究利用转向盘的旋转带动传动机构的齿轮齿条转向轴转向，通过万向节带动转向齿轮轴旋转，转向齿轮轴与转向齿条啮合，从而促使转向齿条直线运动，实现转向。实现了转向器结构简单紧凑，轴向尺寸短，且零件数目少的优点又能增加助力，从而实现了汽车转向的稳定性和灵敏性。在本文中主要进行了转向器齿轮齿条的设计和对转向齿轮轴的校核，主要方法和理论采用汽车设计的经验参数和大学所学机械设计的课程内容进行设计，其结果满足强度要求，安全可靠。 关键词：转向系；机械型转向器；齿轮齿条；液压式助力转向器 Abstract The title of this topic is the design of steering system. Rack and pinion steering gear to the design as the center, one vehicle parameters on the overall framework of the impact of vehicle steering; Second, the choice of mechanical steering; third rack gear and a reasonable match to meet the correct steering gear ratio and strength requirements; Fourth, power steering mechanism design; Fifth, the structural design of trapezoidal. Therefore, taking into account the above issues and factors that require study, based on the steering wheel rotary drive transmission shaft of the steering rack and pinion steering, through the universal joint drive shaft rotation gear shift, steering rack and steering gear shaft meshing, thereby encouraging steering rack linear motion to achieve steering. Simple structure to achieve the steering tight, short axial dimension, and the number of parts can increase the advantages of less power in order to achieve the vehicle steering stability and sensitivity. In this article a major design steering rack and pinion steering gear shaft and the check, the main methods and theoretical experience in the use of automotive design parameters and the University of mechanical design school curriculum design and the results meet the strength
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、
汽车前桥设计说明书 二、结构参数选择 1、JY1061A型汽车总布置整车参数见表1： 表1 2、从动桥结构形式 本前桥采用非断开式转向从动桥 3、选择前桥结构型式及参数 （1）前轴结构形式：工字形断面加叉形转向节主销固定在前轴两端的拳部里。 （2）转向节结构型式：整体锻造式。 （3）主销结构型式：国柱实心主销。
（4）转向节止推轴承结构形式：止推滚柱轴承。 （5）主销轴承结构形式：滚针轴承 （6）轮毂轴承结构形式：单列向心球轴承 4、前轮定位角 本型前轮定位角选择见表1 三、前桥强度计算 1、前轴强度计算 （1）前轴受力简图 如图1所示： 图1 汽车向左侧滑时前轴受力图（2）前轴计算载荷的计算 ⅰ）紧急制动
工 汽车紧急制动时，纵向力制动力达到最大值，因质量重新分配，而使前轴上的垂直载荷增大，对后轮接地点取矩得 取路面附着糸数Ф=0.7 制动时前轴轴载千质量重新分配分配糸数m1= 12 +ΦL hg = 1175.106.17.0+?=1.631 垂直反作用力：Z 1l = Z 1r = 2 1G m 220727 631.1?==16902.96N 横向反作用力：X 1l =X 1r = 2 1G m Ф=11832.00N ⅱ）侧滑 汽车侧滑时，因横向力的作用，汽车前桥左右车轮上的垂直载荷发生转移。 （1）确定侧向滑移附着糸数： 在侧滑的临界状态，横向反作用力等于离心力F 离，并达到最大值F 离=gR V G 2 1,Y max =G 1Ф′ ，为保证不横向翻车，须使V 滑 汽车总布置设计规范 一、整车主要参数的确定： 1、前悬、后悬、轴距的确定： 根据设计任务书提供的车身型号、货厢内部尺寸确定前悬、后悬、轴距的尺寸。 1.1前悬长：主要依据车身前悬及车身布置位置，前翻车身还要考虑车身前翻时与保险杠的间隙。 1.2后悬长：也是确定轴距长度，后悬除要符合法规要求之外，要充分考虑对离去角、质心位置的合理性，车身与货厢的合理间隙，应该保证高位进气在车身翻转时有至少30mm间隙。 2、整车高度的确定： 2.1车身高度的确定： 车身高度的确定主要受发动机高低位置的影响，发动机高低位置确定之后，应该保证车身地板与发动机最小间隙在30mm以上。 2.2整车高度确定：（既货厢帽檐或护栏高度的确定） 2.2.1货厢带前帽檐： 应保证车身前翻时，车身及附件与货厢帽檐最小间隙大于60mm。 2.2.2货厢为护栏结构： 安全架与车身顶盖高度差：（GB7258规定：载质量为1吨及1吨以上的货车、农用车为70-100mm） 3、整车宽度的确定： 一般来言，车辆的最宽决定于货厢的宽度。 4、轮距确定： 4.1前轮距： 前轮距的确定实际上就是前桥的选取，前桥的选取主要决定于设计载质量，前轮距主要受车身轮罩的宽度、车轮的偏距影响，并且受到法规（整车外宽不超过 2.5m）的限制，同时要考虑前轮的最大转角。 4.2后轮距： 后轮距的确定实际上就是后桥的选取，后桥的选取主要决定于设计载质量，同时再根据货厢的宽度来选取合适的轮距。 二、驾驶室内人机工程总布置： 1、R点至顶棚的距离：≥910 2、R点至地板的距离：370±130 3、R点至仪表板的水平距离：≥500 4、R点至离合器和制动踏板中心在座椅纵向中心面上的距离：750~850（气制动或带有助力器的离合器和制动器，此尺寸的增加不大于100） 5、背角：5~28° 6、足角：87~95° 7、转向盘外缘至侧面障碍物的距离：≥100（轻型货车≥80） 8、转向盘中心对座椅中心面的偏移量：≤40 摘要 随着汽车行业的蓬勃发展，以及人机工程学、空气动力学在汽车上的应用，车身总布置也在飞速的变革与发展。车身总布置设计是经验和原理方法的结合，是在考虑整车形式、车身与底盘的关系、以及总布置和造型传递给车身内部布置的一些约束条件下，进行车室内部布置，是基于功能和约束的方案寻求最优的过程。一个与众不同的驾驶空间：开阔的视野，舒适的座椅布置，布置紧凑的仪表以及伸手可及的操作元件，能给人充分的心理满足和安全感。人机工程学、空气动力学和现代化制造方法的发展促使汽车车身总布置的不断更新和完善，传统与创新艺术风格的有机结合也影响着车身总布置的美学实践。然而，每一款新车型的问世都离不开车身总布置和它的设计工具，汽车车身总布置是汽车概念设计阶段的一项相当重要的方案设计工作。 本次设计主要内容是根据人机工程学的理论和在汽车上实际应用的分析，进行总布置设计。本文介绍汽车总布置设计工具人体模型，眼椭圆。提出了综合考虑驾驶员舒适性、视野性、腿部操纵空间、方向盘、顶盖等因素的H 点区域法。利用CATIA进行总布置设计,CATIA对于提高车身总布置的质量，以及缩短产品开发周期具有非常大的现实意义 关键词：车身总布置设计；人机工程学；人体模型；眼椭圆。 Abstract With the vigorous development of auto industry, and ergonomics, air dynamics in automotive applications, general arrangement in the rapid development and reform. Body: the layout design experience and the principle of method is combined, is considering vehicle body and forms, the chassis layout, and transfer to body shape and some internal layout constraints on car interior ministry decorate, it is based on the function and constraints for the solution of the optimal process. A special driving space: open vision, comfortable seats arrangement of instrumentation and arrangement, compact and operating components, can give a person to fully satisfy the psychology and security. the modern automobile body is always arranging also in the rapid transformation and the development.The man-machine engineering, the aerodynamics and the modernized manufacture method development urges the unceasing renewal and the consummation which the automobile body always arranges, traditional and the innovation artistic style organic synthesis is also affecting esthetics practice which the automobile body always arranges.However, each section new vehicle being published cannot leave the automobile body always to arrange and its design tool, the automobile body total arrangement is an automobile conceptual design stage quite important project design work. T he main content of the theory is based on ergonomics in cars and practical application analysis, the layout design. Introduces the layout design tool car body model, elliptic. Puts forward comprehensive consideration of the pilot, leg vision comfortableness, manipulation of space, the steering wheel, the above factors zone method H. To improve the CATIA layout of quality, body and shorten the development cycle has very great practical significance Keywords: body layout design, Ergonomics, Human model, Eye ellipse. 第一节概述 转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。 机械转向系依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。有些汽车还装有防伤机构和转向减振器。采用动力转向的汽车还装有动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。 对转向系提出的要求有： 1)汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。 2)汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。 3)汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。 4)转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。 5)保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。 6)操纵轻便。 7)转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。 8)转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。 9)在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 10)进行运动校核，保证转向盘与转向轮转动方向一致。 正确设计转向梯形机构，可以使第一项要求得到保证。转向系中设置有转向减振器时，能够防止转向轮产生自振，同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～2．5倍。通常用转向时驾驶员作用·在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。没有装置动力转向的轿车，在行驶中转向，此力应为50—100N；有动力转向时，此力在20—50N。当货车从直线行驶状态，以10km ／h速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿半径为12m的圆周行驶，且路面干燥，若转向系内没有装动力转向器，上述切向力不得超过250N；有动力转向器时，不得超过120N。轿车转向盘从中间位置转到每一端的圈数不得超过2．0圈，货车则要求不超过3．0圈。·近年来，电动、电控动力转向器已得到较快发展，不久的将来可以转入商品装车使用。电控动力转向可以实现在各种行驶条件下转动转向盘的力都轻便。 汽车总布置设计的内容与步骤 1、汽车总布置设计的内容 主要内容包括总成选型和匹配、整车性能计算、运动学校核、人机工程设计和校核、三维装配、确定设计硬点和设计控制规则。 具体内容包括空间布置和性能相关项目布置。具体如下表 布置的内容布置的项目 空间布置（人机分析、法规校核）发动机、传动系的布置；悬架、轮胎的布置；座椅布置；踏板、变速杆等驾驶操作系统的布置；载货空间的布置；燃料箱、备胎的布置；车身及内、外 饰件的布置 性能相关项目布置 油耗燃料箱容量 制动性能质心位置、轮胎尺寸 操纵稳定性轴距、转向器的位置、方向盘行程 NVH性能传动轴夹角、发动机悬置、空滤器、消声器容量、 排气吊挂、后视镜、仪表板横梁 空气动力性能发动机罩前端高度、前风窗倾斜角、后风窗倾斜角、 扰流板、空气进出风口 机动性轮距、轴距、前后悬、转向齿条行程 发动机冷却前格栅型式、散热器尺寸、前端开口面积 2、汽车总布置设计的步骤 （1）定义整车结构及外形尺寸。进行整车总布置时，首先应初步定义汽车的型式（包括轴数、驱动型式、布置型式、车身型式等），然后选择动力及轮胎型号尺寸，接着对整车的外形尺寸进行定义（包括总长、总宽、总高、轮距、轴距、前悬、后悬、最小离地间隙等），另外还需确定汽车的质量参数 （2）确定假人百分位，定义H点位置。整车布置加人一般用95百分位美国男人和5百分位日本女人，躯干角一般前排为25°，后排为23°。 （3）确定眼椭圆、头部包络线。眼椭圆定义按SAE J 941进行，头部包络线做法按SAE J 1052的规定。头部包络线完成后，顶盖的最低高度可确定。 （4）进行前视野校核。按GB11562的规定，对效果图进行前视野校核。 （5）进行车身零件和总成布置。根据GB14167，结合效果图初选S值，确定安全带安装点初步范围；根据GB17354，确定前后保险杠的位置范围；根据选定的假人，布置合理的手臂到方向盘尺寸和脚到踏板的尺寸，从而确定方向盘中心位置及踏板位置，参考GB/T 17876；根据车轮跳动的包络线，确定合身轮罩等尺寸；进行车内外零部件的布置。 （6）确认发动机盖位置，进行动力总成布置。根据前视野校核结果，即可确定发动机盖上平面上限（应低于前视野下限线），结合此因素，可进行动力总成的初步布置。动力总成上平面到发动机盖下平面的距离一般应为40~50mm，如考虑到行人碰撞安全性，应加大到60mm 或将发动机盖材料改为塑料。动力系统布置时，应考虑轴荷分配、面积利用率、传动轴夹角、最小离地间隙等因素。 （7）进行底盘系统布置。应注意相对运动的零部件进行运动校核，确定它们的运动轨迹和运动空间，并防止各部件之间产生运动干涉，如车轮的跳动、传动轴的跳动等。 （8）应性及车内外人体、人机工程学校核。针对国家对汽车产品的相关强制性标准，对整车、零部件布置的符合性进行校核，另外，对国家尚未要求但国际上通用的标准应考虑符合性。按设计经验及相关参考资料，对车内外零部件尺寸、布置位置的合理性进行人体、人机工程学校核。汽车总布置设计规范
汽车总布置设计毕业设计(含外文翻译)
汽车设计转向系统
汽车总布置设计步骤
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