I乘用車總體設(shè)計(jì)[摘要]：乘用車作為汽車工業(yè)的重要組成部分同時(shí)也是現(xiàn)代社會中的主要交通工具之一，近年來，由于科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會對乘用車的要求越來越高，豪華新型乘用車科學(xué)技術(shù)含量高，倍受客戶喜愛。乘用車是在其設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上主要用于載運(yùn)乘客及其隨身行李和臨時(shí)物品的汽車，包括駕駛員座位在內(nèi)最多不超過 9 個(gè)座位。乘用車涵蓋了轎車、微型客車以及不超過 9 座的輕型客車，細(xì)分為基本型轎車、多用途車、運(yùn)動(dòng)型多用途車、專用轎車和交叉型轎車等。目前汽車數(shù)量的急劇增加導(dǎo)致了道路擁擠，停車?yán)щy等各種問題，同時(shí)加之石化燃油的日益緊張，環(huán)境問題的日益突出，這些種種問題都使得發(fā)展乘用車成為必然趨勢，乘用車有可以占用較小的空間，使用更少的能源，減小排放等優(yōu)點(diǎn)。因此對乘用車的再優(yōu)化設(shè)計(jì)很有意義，本設(shè)計(jì)以典型的基本型乘用車（轎車）作以設(shè)計(jì)研究對象。[關(guān)鍵詞]：乘用車、轎車、總體設(shè)計(jì)、參數(shù)選擇、整車布置IIThe overall design of passenger carsAbstract：Passenger auto industry as an important part of modern society , one of the main modes of transport while in recent years, due to the technological and economic development, community increasingly high demand for passenger cars , luxury new passenger Science high technical content , much customer favorite. Passenger is in its design and technical features mainly for the carriage of passengers and their carry-on baggage car and temporary items , including the driver's seat , including up to more than 9 seats. Covers passenger cars, mini buses and no more than nine of minibuses , broken down into basic car , multi-purpose vehicles, sport utility vehicles , special cars and crossover sedan . Currently sharp increase in the number of cars has led to road congestion , parking problems and difficulties , but coupled with the increasingly tense petrochemical fuels , environmental issues have become increasingly prominent , making the development of these problems have become an inevitable trend in passenger cars , passenger cars there can take up less space , use less energy , reduce emissions and other advantages . Therefore, re- optimized design for passenger cars makes sense , the basic design of a typical passenger car ( sedan ) as to design the study.Keywords：passenger cars, sedans , overall design, parameter selection , travel arrangementIII目 錄前言 11 外形尺寸參數(shù) 31.1 軸距 L.31.2 前后輪距 B1 與 B2.31.3 轎車的外廓尺寸 41.3.1 整車長度方面尺寸確定 41.3.2 整車高度方面尺寸確定 51.3.3 寬度方面的參數(shù)的確定 51.4 轎車的前懸 LF 和后懸 LR52 轎車質(zhì)量參數(shù)的確定 .72.1 汽車的裝載量 7GM2.2 汽車的整備質(zhì)量 70m2.3 質(zhì)量系數(shù) 70?2.4 轎車的載客量和裝載質(zhì)量 .72.5 轎車的總質(zhì)量 .8a2.6 軸荷分配 83 主要性能參數(shù) .103.1 轎車動(dòng)力性參數(shù) .103.1.1 檔最大動(dòng)力因數(shù) 10?maxD?3.1.2 最高車速 10axV3.1.3 比功率和比轉(zhuǎn)矩 .103.1.4 加速時(shí)間 t .103.1.5 爬坡能力 113.2 燃料經(jīng)濟(jì)性參數(shù) .113.3 機(jī)動(dòng)性參數(shù) .113.4 通過性幾何參數(shù) .123.5 操作穩(wěn)定性參數(shù) .123.5.1 轉(zhuǎn)向特性參數(shù) 123.5.2 車身側(cè)傾角 .12?3.5.3 制動(dòng)前俯角 .123.6 平順性參數(shù) .123.7 制動(dòng)性參數(shù) .123.8 舒適性 .134 選擇車身形式、驅(qū)動(dòng)形式以及布置形式 .144.1 車身形式 .144.2 驅(qū)動(dòng)形式 .144.3 布置形式 .14IV4.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)（FF） 144.3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)（FR） 154.3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)（RR） 165 輪胎的選擇 .185.1 輪胎與車輪應(yīng)滿足的基本要求 .185.2 輪胎的分類 .185.3 輪胎的特點(diǎn)與選用 .186 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 .216.1 發(fā)動(dòng)機(jī)形式的選擇 .216.2 氣缸排列形式與冷卻方式的選用 .216.3 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 226.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 及相應(yīng)轉(zhuǎn)速 np 22emaxp6.3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 及相應(yīng)轉(zhuǎn)速 22TT6.4 發(fā)動(dòng)機(jī)的懸置 236.4.1 懸置設(shè)計(jì)的要求 .236.4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置結(jié)構(gòu) .247 汽車的總體布置 267.1 整車布置的基準(zhǔn)線（面）———— 零線的確定 .267.1.1 車架上平面線 267.1.2 前輪中心線 .267.1.3 汽車中心線 .267.1.4 輔助基準(zhǔn)線 .267.2 各部件的布置 287.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的布置 287.2.2 轎車傳動(dòng)系的布置 .307.2.3 轉(zhuǎn)向裝置的布置 .307.2.4 制動(dòng)系布置 .317.2.5 踏板的布置 .317.2.6 油箱、備胎、行李箱和蓄電池的布置 .317.2.7 車身內(nèi)部布置 327.2.8 安全帶等安全裝置的布置 .348 轎車機(jī)械機(jī)械式變速器設(shè)計(jì) .378.1 采用中間軸式六擋變速器 .378.2 計(jì)算變速器最大傳動(dòng)比 .378.3 確定各檔傳動(dòng)比 .389 轎車離合器的設(shè)計(jì) .399.1 從動(dòng)盤數(shù)的選擇 .399.2 壓緊彈簧和布置形式的選擇 39V9.3 離合器主要參數(shù)計(jì)算 4010 懸 架 設(shè) 計(jì) .4111 轎車轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 4211.1 機(jī)械轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)及選擇方案 4211. 2 強(qiáng)度計(jì)算 .4212 轎車制動(dòng)系設(shè)計(jì) .4412.1 制動(dòng)系結(jié)構(gòu)形式方案 .4412.2 分路系統(tǒng) 4512.3 主要參數(shù)計(jì)算 .4512.3.1 后輪鼓式制動(dòng)器參數(shù)計(jì)算 .4512.3.2 前輪盤式制動(dòng)器參數(shù)選擇 .4613 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì) .4813.1 主減速器設(shè)計(jì) 4813.1.1 減速器的結(jié)構(gòu)形式 .4813.1.2 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 4813.2 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)選擇 .5013.3 差速器的設(shè)計(jì) .5113.3.1 差速器結(jié)構(gòu)形式選擇 .5113.3.2 差速器參數(shù)確定 5213.4 半軸的設(shè)計(jì) .5413.5 半軸其他主要參數(shù)的選擇 .5413.6 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 .5413.7 驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案選擇 5514 運(yùn)動(dòng)校核 5614.1 轉(zhuǎn)向輪跳動(dòng)圖 .5614.2 傳動(dòng)軸跳動(dòng)圖 .5714.3 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置與懸架共同工作校核圖 59總結(jié) .62致謝 .64參考文獻(xiàn) .65第 1 頁 共 64 頁前言1885 年，德國工程師卡爾·本茨制成了世界上第一輛三輪車，并于 1886 年 1 月 29 日申請并獲得了發(fā)明專利，所以，1886 年 1 月 29 日被認(rèn)為汽車的誕生日。幾乎同時(shí)，德國工程師 戈特利布·戴姆勒也成功研制成一輛公認(rèn)的以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的四輪汽車.材料方面，1900 年，金屬車身獲得專利，但主體結(jié)構(gòu)仍是木材和連接它們的鋼材。二十世紀(jì)初，創(chuàng)建了美國鋼鐵公司，為迅速成長的汽車工業(yè)提供充足原料，1914 年 發(fā)明了全金屬車身。同年道奇公司生產(chǎn)了第一輛全金屬汽車。1918 年意大利藍(lán)旗亞公司也開始生產(chǎn)全金屬汽車。非承載式車身向承載式車身轉(zhuǎn)變,汽車不再是底盤和車身的簡單疊加,而是成為整體；技術(shù)方面。1890 年公司(法國)制造的第一批汽車為后來汽車設(shè)定了很多標(biāo)準(zhǔn)并沿用至今。如前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)布局和最早的變速器。1904 年 又對汽車布局做出了注解,包括發(fā)動(dòng)機(jī)艙罩的身高和乘客座位的降低等,勾勒出了現(xiàn)代汽車雛形；顏色方面，早期汽車只有黑色，1924 年龐蒂亞克前身公司與杜邦油漆公司合作，推出了第一輛彩色汽車(藍(lán)色)。20 世紀(jì) 30 年代的大蕭條到二戰(zhàn)結(jié)束的 20 年,是汽車設(shè)計(jì)向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變的重要時(shí)期,由美國人獨(dú)占鰲頭的汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域也加入了歐洲人.歐洲在流線型設(shè)計(jì)方面走在前面.流線型在 30 年代幾乎就是時(shí)尚的代名詞.車頭變寬,將輪胎包入,前大燈陷入車頭,掛在車尾的獨(dú)立式行李箱也與車尾融為一體,奠定了現(xiàn)代三廂轎車的雛形,完全擺脫了馬車的影子.1934 年克萊斯勒采用了更輕的承載式車身,達(dá)到了 54:46 的前后軸質(zhì)量分配，但習(xí)慣了浮夸風(fēng)格的美國人并不甘心完全屈從于空氣動(dòng)力學(xué),因?yàn)檫@讓車看起來過于相似,不利于刺激消費(fèi).到了40 年代,流線型潮流如時(shí)裝一樣褪去.以別克為代表的新型汽車擁有了高高隆起的鼻子和向下的車尾,成為船型車身.這段時(shí)間中,歐洲制造商卻在工程技術(shù)方面取得了長足進(jìn)步,雪鐵龍?jiān)谌甏蛯ⅹ?dú)立式前懸架和前輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于轎車.為了降低自重,它還采用了來自賽車的承載式車身。美國在第一次世界大戰(zhàn)前就憑借福特的流水線生產(chǎn)模式進(jìn)入汽車普及時(shí)代,而汽車在意,英,法,德等歐洲國家是二戰(zhàn)后才大量進(jìn)入家庭的,并在 6、70 年代進(jìn)入高峰.1948 年法國雪鐵龍 2CV,1948 年英國 mini 等都是那個(gè)時(shí)期國民車的經(jīng)典,也是汽車史上的經(jīng)典.1950 年-1970 年長尾鰭到短尾，當(dāng)時(shí)典型的美國汽車是火箭式車頭,飛船式車尾.二戰(zhàn)結(jié)束后十幾年美國汽車爆發(fā)式增長是史無前例的,更大更好成為格調(diào),性能的重要性變得稍遜于外表,舒適和款式變?yōu)樽钪匾?而長尾鰭這是那個(gè)時(shí)代美國車的典型特征.后來,楔形車身,即短尾設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)汽車開始普遍.60-70 年代的中置發(fā)動(dòng)機(jī)跑車蘭博基尼,法拉利,都采用了長車頭(放置排量巨大的前置發(fā)動(dòng)機(jī))?！鞍偌覡庿Q,百花齊放”,現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,人們更加追求個(gè)性,更加挑剔,思想更加多元化,這也導(dǎo)致多種風(fēng)格同時(shí)涌現(xiàn).其中之一經(jīng)典主義.其中又包含多種層次.一層是設(shè)計(jì)師本身對于過去經(jīng)典的緬懷與尊敬,另一層是設(shè)計(jì)師力圖在原來的經(jīng)典車型中賦予自己的色彩,還有試圖使用經(jīng)典車型為公司開辟一條新的道路.各自代表分別為大眾新甲殼蟲,mini,和克萊斯勒漫步者.另一分支是新經(jīng)典主義,傳統(tǒng)是要遵循的,但更多的還是要在這個(gè)基礎(chǔ)上創(chuàng)新.90 年代末賓利和勞斯萊斯分別被大眾和寶馬收購,隨后在全新設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的操作下推出的歐陸 GT 和第 2 頁 共 64 頁幻影雖然有著全新的面貌,但是依然有著對傳統(tǒng)的尊重,這才換來其能夠繼續(xù)壯大更為重要的,邊鋒主義和流線主義,他們雖然各有特點(diǎn),但是設(shè)計(jì)中卻擺脫不了對方的影響,可以說你中有我我中有你.邊鋒主義設(shè)計(jì)理念被普遍認(rèn)為從福特 GT90 開始.寬大的曲面,尖銳的圓角,過渡凌厲,線條果斷而富有張力,區(qū)別與圓潤流暢的造型風(fēng)格,設(shè)計(jì)上更注重線條層次感,這種對于線條強(qiáng)調(diào)的設(shè)計(jì)在視覺上會讓人感覺車型尺寸更為寬大,針對小型車設(shè)計(jì)來說非常合適.所以頗受廠家歡迎,代表車型奔馳 A 級.可以看出,邊鋒主義的實(shí)施過程中依然擺脫不了流線主義,如果沒有流線,設(shè)計(jì)出來的小型車只能是箱子一塊,缺乏美感,當(dāng)然,在邊鋒主義的影響下,流線主義的設(shè)計(jì)更為運(yùn)動(dòng)和時(shí)尚,這在 90 年代末出現(xiàn)的一些跑車上可以看出,比如第一代奧迪 TT,福特雷鳥等,車型充滿了氣勢和沖勁。進(jìn)入 21 世紀(jì)后,從現(xiàn)在的汽車設(shè)計(jì)趨勢來看,最后邊鋒主義還是戰(zhàn)勝了流線主義,不管是在內(nèi)飾還是外部線條都追求極其硬朗的線條.這種線條可以讓汽車看起來強(qiáng)勁有力,很安全,但缺點(diǎn)是它迫使汽車變得更長更寬更高.這可以從小車越做越大的狀況上體現(xiàn).但是這對于中大型車和跑車就非常合適,比較經(jīng)典的如克萊斯勒 300C,蘭博基尼等。轎車的更新?lián)Q代非常快，對它的總體設(shè)計(jì)尤為重要，因此乘用車（轎車）需要更好的設(shè)計(jì)，向著經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全、時(shí)尚快速的發(fā)展。第 3 頁 共 64 頁1 外形尺寸參數(shù)1.1 軸距 L軸距 L 確定原則：轎車的級別越高，裝載量或載客量多的貨車或客車軸距取的長。對機(jī)動(dòng)性要求高的汽車軸距宜取短些，轎車的軸距約為總長的 54%~60%。軸距 L 對整備質(zhì)量、汽車總長、最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長度、縱向通過半徑有影響。當(dāng)軸距短時(shí)，上述各指標(biāo)減??；此外，軸距還對軸荷分配有影響，軸距過短會使車廂(箱)長度不足或后懸過長；上坡或制動(dòng)時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過大，汽車制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞；車身縱向角振動(dòng)增大，對平順性不利；萬向節(jié)傳動(dòng)軸的夾角增大。軸距的選擇要考慮它對整車其他尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和使用性能的影響。軸距短一些，汽車總長、質(zhì)量、最小轉(zhuǎn)彎半徑和縱向通過半徑就小一些。但軸距過短也會帶來一系列問題，汽車加速、制動(dòng)或上坡時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過大而導(dǎo)致其制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞；萬向節(jié)傳動(dòng)的夾角過大等。因此，在選擇軸距時(shí)應(yīng)綜合考慮對有關(guān)方面的影響。當(dāng)然，在滿足所設(shè)計(jì)汽車的車身尺寸、軸荷分配、主要性能和整體布置等要求的前提下，將軸距設(shè)計(jì)得短一些為好。軸距的最終確定應(yīng)通過總布置和相應(yīng)的計(jì)算來完成，其中包括檢查最小轉(zhuǎn)彎半徑和萬向節(jié)傳動(dòng)的夾角是否過大，軸荷分配是否合理，乘坐是否舒適以及能否滿足整車總體設(shè)計(jì)的要求等。中后軸之間的軸距，多取為輪胎直徑的1.1～1.25 倍。原則上轎車的級別越高，裝載量或載客量多軸距取得長。對機(jī)動(dòng)性要求高的汽車軸距宜取短些。為滿足市場需要，工廠在標(biāo)準(zhǔn)軸距轎車車基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出短軸距和長鈾距的變型車。不同鈾距變型車的軸距變化推薦在 0.4～0.6m 的范圍內(nèi)來確定為宜，轎車的軸距可參考表 1.1 提供的數(shù)據(jù)選定。表 1.1 轎車汽車的軸距和輪距車型 類別 軸距 L/mm 輪距 B/mm V 4.0 2900~3900 1560~1620綜上，這次設(shè)計(jì)其軸距為 2742mm。1.2 前后輪距 B1 與 B2 前后輪距影響汽車總寬、總質(zhì)量、最小轉(zhuǎn)彎直徑和傾斜剛度，汽車輪距愈大，則懸架的角剛度愈大，汽車的橫向穩(wěn)定性愈好，車廂內(nèi)橫向空間也愈大。但輪距也不宜過大，否則，會使汽車的總寬和總質(zhì)量過大。輪距必須與汽車的總寬相適應(yīng)。確定總原則：汽車總寬不得超過 2.5m 限制，輪距不宜過大。前輪距 B1：應(yīng)能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的轉(zhuǎn)向空間，第 4 頁 共 64 頁同事轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運(yùn)動(dòng)間隙。后輪距 B2：應(yīng)考慮兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及它們之間應(yīng)留有必要的間隙。增大輪距，隨之而來的是室內(nèi)寬敞并有利于增加側(cè)傾剛度。但是此時(shí)汽車總寬和總質(zhì)量增加，并影響最小轉(zhuǎn)彎直徑變化。 受汽車總寬不得超過 2.5m 限制，輪距不宜過大。但在取定的前輪距 B1 范圍內(nèi)，應(yīng)能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的轉(zhuǎn)向空間，同時(shí)轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運(yùn)動(dòng)間隙。在確定后輪距 B2 時(shí)應(yīng)考慮兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及它們之間應(yīng)留有必要的間隙。各類汽車的輪距可參考表 1.1 提供的數(shù)據(jù)確定，設(shè)計(jì)輪距前/后（mm）為 1485/1595（mm） 。1.3 轎車的外廓尺寸轎車外輪廓尺寸界限規(guī)定（GB1589—2004） 轎車系列外廓尺寸長 12m， 汽車寬?2.5m（不包括后視鏡） ，汽車高 4m（空載、頂窗關(guān)閉狀態(tài)下） ，后視鏡單側(cè)外伸量不得??超過最大寬度處 250mm， 頂窗和換氣裝置開啟時(shí)不得超出車高 300mm。轎車的外廓尺寸包括其總長、總寬、總高。它應(yīng)根據(jù)汽車的類型、用途、承載量、道路條件、結(jié)構(gòu)選型與布置以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)限制等因素來確定。在滿足使用要求的前提下，應(yīng)力求減小汽車的外廓尺寸，以減小汽車的質(zhì)量，降低制造成本，提高汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和機(jī)動(dòng)性。前懸處要布置發(fā)動(dòng)機(jī)、水箱、風(fēng)扇、彈簧前支架、車身前部或駕駛室的前支點(diǎn)、保險(xiǎn)杠、轉(zhuǎn)向器等，要有足夠的縱向布置空間。其長度與汽車的類型、驅(qū)動(dòng)型式、發(fā)動(dòng)機(jī)的布置型式和駕駛室的型式及布置密切相關(guān)。轎車的前懸不宜過長，以免使轎車的接近角過小而影響通過性。轎車的后懸長度主要與軸距及軸荷分配有關(guān)。后懸也不宜過長，以免使汽車的離去角過小而引起上下坡時(shí)刮地，同時(shí)轉(zhuǎn)彎也有困難。1.3.1 整車長度方面尺寸確定轎車總長 如公式 1.1 和 1.2 所示：aL式 1.1 rfaL??式 1.2C式中 ，L-----軸距； -----前懸； -----后懸；C-----比例系數(shù)fLr一般比例系數(shù) C=0.52~0.66發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng) C=0.62~0.66發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng) C=0.52~0.56在轎車的總布置設(shè)計(jì)中,整車長度是最重要的一個(gè)參數(shù),首先可以根據(jù)車輛的等級,初步確定一個(gè)長度 L 值,可參考同類同級別車選取,然后再確定其軸距 ,保證車內(nèi)有與該車級0L別相適應(yīng)的乘坐空間,合理的布置各大總成,減小外廓尺寸。 油門踏板位置是室內(nèi)空間設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)鍵部位，它與發(fā)動(dòng)機(jī)特別是發(fā)動(dòng)機(jī)前圍擋板的布置有直接關(guān)系。為了保證駕駛員腳部的操作空間的合理性及駕駛員操作靈活性和減少疲勞，油門踏板位置確定后，其他踏板位置也相應(yīng)確定。在保證操作空間的同時(shí)，還要注意發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性、維修的方便性，同時(shí)還要注意發(fā)動(dòng)機(jī)艙四周合理的空間。 第 5 頁 共 64 頁前懸長度的確定，發(fā)動(dòng)機(jī)位置確定后，可依次布置散熱器、冷凝器等。最后在確認(rèn)保險(xiǎn)杠的位置，累加后決定前懸的長度。 后懸長度主要取決于行李艙、備胎和油箱的布置。通過以上參數(shù)的確定整車長度就得到了確定。因此前懸/后懸取 839/1054mm。故 =2742+839+1054=4685mm rfaL??1.3.2 整車高度方面尺寸確定 轎車總高 影響因素：1.軸間底部離地高 ；aHmh2.地板及下部零件高 ；p3.室內(nèi)高 ；B4.車頂造型高 。th式 1.3tpma??式中， （最小離地間隙）inmh?=1120~1380mmBh=20~40mmt車身高度的確定。除了數(shù)據(jù)的計(jì)算還要選取合理的人體模型進(jìn)行試驗(yàn)即合理的百分位女子身高 5%在 1502mm 以下，男子身高 50%在 1700mm 左右，男子身高 5%在 1800mm 以上。說明上述百分位的選取表明仍有 5%的女人身高 1502 以下及 5%的男人如果涉及遠(yuǎn)景規(guī)劃中的車型還應(yīng)考慮人體身高在逐年增高的情況。有資料介紹女子第 5 百分位的身高在每年增加 1.4mm 男子第 95 百分位的身高每年增加 2.3mm。 車內(nèi)高度的確定可完全參照以下幾點(diǎn)： 1 確定人體的舒適坐姿 2 按眼橢圓要求進(jìn)行室內(nèi)布置 3 按國標(biāo) GB11562 汽車駕駛員前方視野要求及測量方法和校核視野 4 確定頭部空間綜上： =318+180+1150+30=1678mmtBpmahhH??1.3.3 寬度方面的參數(shù)的確定轎車寬度 Ba 決定因素：1 室內(nèi)寬度和車門厚度；2 應(yīng)保證能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、懸架和車輪等。式 1.4??m601953LBa???說明：后座乘三人的轎車， 不應(yīng)小于 1410mm。=1561+229=1790mm??60m1953La???綜上：該轎車車型設(shè)計(jì)為 4685mm 1790mm 1678mm?1.4 轎車的前懸 LF 和后懸 LR第 6 頁 共 64 頁前懸影響：1.汽車通過性，2.碰撞安全性，3.駕駛員視野 4.前鋼板彈簧長度 5.汽車造型等。后懸影響：1.汽車通過性 2.汽車追尾時(shí)的安全性 3.貨箱行李箱長度 4.汽車造型等。設(shè)計(jì)汽車前懸和后懸時(shí)應(yīng)該考慮：1）整車協(xié)調(diào)性，2）軸荷分配要求，3）安裝要求，4）通過性要求，5）撞車安全性。前、后懸長時(shí)，汽車接近角和離去角都小，影響汽車通過性能。對轎車車，前懸不能縮短的原因是在這段尺寸內(nèi)要布置保險(xiǎn)杠、散熱器、風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)等部件。從撞車安全性考慮希望前懸長些，從視野角度考慮又要求前懸短。LJ——前輪中心至駕駛室后壁的距離，它與布置方案選擇有關(guān)，在該布置方案選定后，可通過對駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)和前軸的初步布置或參考同型、同類布置的汽車的這一尺寸初步確定； LR——后懸尺寸，可根據(jù)道路條件或參考同類型汽車初步確定，得到的數(shù)據(jù)取前懸/后懸取 839/1054mm。第 7 頁 共 64 頁2 轎車質(zhì)量參數(shù)的確定2.1 汽車的裝載量 GM轎車是指載客量，即座位數(shù)；座位數(shù)為 5。2.2 汽車的整備質(zhì)量 0m定義：指車上帶有全部裝備（包括隨車工具、備胎等） ，加滿燃料、誰，但沒有裝貨和載人時(shí)的整車質(zhì)量影響：1.汽車的成本 2.燃油經(jīng)濟(jì)性減少 的措施主要有：采用強(qiáng)度足夠的輕質(zhì)材料使其結(jié)構(gòu)更合理。0估算：轎車的整備質(zhì)量也可按每人所占整車整備質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)平均值估計(jì)。如下表所示：表 2.1 轎車人均整備質(zhì)量值轎車 人均整備質(zhì)量值 1-t人?V 4.0 0.29~0.34總體設(shè)計(jì)初，可對同類型同級別且結(jié)構(gòu)相似的樣車及部件的質(zhì)量進(jìn)行測定分析，并以為基礎(chǔ)初步估算出新設(shè)計(jì)車個(gè)部件的質(zhì)量及整車整備質(zhì)量。由上面知發(fā)動(dòng)機(jī)排量為 1.62.5L 5轎車發(fā)動(dòng)機(jī)排量 2.5L ?10=1250+65 5+10 5=1625kg n65m0a????2.6 軸荷分配定義：指汽車在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各車軸對支撐平面的垂直載荷，也可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來表示。轎車的軸荷分配應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：1）為使各輪胎磨損均勻和壽命相近，各個(gè)車輪的負(fù)荷應(yīng)相差不大；2）為了保證汽車有良好的動(dòng)力性和通過性，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)有足夠大的負(fù)荷，保證足夠的附著力，而從動(dòng)軸上的負(fù)荷可以適當(dāng)減小，以有利于減小從動(dòng)輪滾動(dòng)阻力和提高在壞路面上的通過性；3）為了保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性，又要求轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷不應(yīng)過小，以保證不足轉(zhuǎn)向特性。4）汽車的布置形式對軸荷分配影響較大；5）在確定分配時(shí)要考慮到汽車的使用條件；6）在確定軸荷分配時(shí)還要充分考慮汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能要求。綜上所述轎車的軸荷分配情況如表 2.3 所示：表 2.3 轎車的軸荷分配車型 滿載 空載前軸 后軸 前軸 后軸發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng) 47%~60% 40%~53% 56%~66% 34%~44%轎車發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng) 45%~50% 50%~55% 51%~56% 44%~49%第 9 頁 共 64 頁發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng) 40%~46% 54%~60% 38%~50% 50%~62%它對汽車的牽引性、通過性、制動(dòng)性、操縱性和穩(wěn)定性等主要使用性能以及輪胎的使用壽命都有很大影響，同時(shí)軸荷分配對前后輪胎的磨損有直接影響。汽車的軸荷分配是汽車的重要質(zhì)量參數(shù)，它對汽車的牽引性、通過性、制動(dòng)性、操縱性和穩(wěn)定性等主要使用性能以及輪胎的使用壽命都有很大的影響。因此，在總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)汽車的布置型式、使用條件及性能要求合理地選定其軸荷分配。汽車的布置型式對軸荷分配影響較大，例如對轎車而言，前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的轎車滿載時(shí)的前軸負(fù)荷最好在 55％以上，以保證爬坡時(shí)有足夠的附著力；前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的轎車滿載時(shí)的后軸負(fù)荷一般不大于 52％；后置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的轎車滿載時(shí)后軸負(fù)荷最好不超過 59％，否則，會導(dǎo)致汽車具有過多轉(zhuǎn)向特性而使操縱性變壞。在確定軸荷分配時(shí)也要考慮到汽車的使用條件。對于常在較差路面上行駛的轎車汽車，為了保證其在泥濘路面上的通過能力，常將滿載前軸負(fù)荷控制在 26％～27％，以減小前輪的滾動(dòng)阻力并增大后驅(qū)動(dòng)輪的附著力。對于常在潮濕路面上行駛的后驅(qū)動(dòng)輪裝用單胎的4×2 平頭貨車，空載時(shí)后軸負(fù)荷應(yīng)不小于 41％，以免引起側(cè)滑。在確定軸荷分配時(shí),還要充分考慮汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能要求。例如：越野汽車的軸距短、質(zhì)心高，制動(dòng)或下坡時(shí)質(zhì)量轉(zhuǎn)移會使前軸負(fù)荷過大，故在設(shè)計(jì)時(shí)可將其前軸負(fù)荷適當(dāng)減小，使后軸負(fù)荷適當(dāng)加大。為了提高越野汽車在松軟路面和無路地區(qū)的通過性，其前軸負(fù)荷應(yīng)適當(dāng)減小以減小前輪的滾動(dòng)阻力。軸荷分配對前后輪胎的磨損有直接影響。為了使其磨損均勻，對后輪裝單胎的雙軸汽車，要求其滿載時(shí)的前后軸荷分配均為 50％，而對后輪為雙胎的雙軸汽車，則前后軸荷可大致按 和 的比例處理。當(dāng)然，在實(shí)際設(shè)計(jì)中由于許多因素的影響，上述要求只能近312似地滿足。這次設(shè)計(jì)采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)，其軸荷分配采用表 2.3 所示要求完成。第 10 頁 共 64 頁3 主要性能參數(shù)3.1 轎車動(dòng)力性參數(shù)汽車的動(dòng)力性參數(shù)主要有 I 檔最大動(dòng)力因數(shù)、最高車速、加速時(shí)間、汽車的比功率和比轉(zhuǎn)矩等。 3.1.1 檔最大動(dòng)力因數(shù)?maxD?直接影響汽車的最大爬坡能力和通過困難路段的能力以及起步并連續(xù)換檔時(shí)的maxD?加速能力，它主要取決于所要求的最大爬坡度和附著條件。 3.1.2 最高車速 amxV最高車速以汽車行駛的功率平衡來確定。 最高車速 考慮：1.汽車的用途；ax2.公路條件及安全設(shè)施；3.發(fā)動(dòng)機(jī)功率。注：1）隨著道路條件的改善，汽車特別是發(fā)動(dòng)機(jī)排量大些的轎車最高車速有逐漸提高的趨勢；2）轎車的最高車速大于商用車、客車的最高車速；3）排量大些的轎車的最高車速要大于排量小寫的轎車的最高車速。設(shè)計(jì)其最高車速為 180km/h3.1.3 比功率和比轉(zhuǎn)矩 比功率：汽車所裝發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定最大功率與汽車最大總質(zhì)量之比，綜合反應(yīng)汽車的動(dòng)力性，比功率大的加速性和速度性能要好，計(jì)算公式如 3.1:比轉(zhuǎn)矩：汽車所裝發(fā)動(dòng)機(jī)得最大轉(zhuǎn)矩與汽車總質(zhì)量之比，能反應(yīng)汽車的牽引能力，計(jì)算公式如 3.2：式 3.1 aemxbP?式 3.2 T轎車的比功率大于貨車和客車。排量大的轎車比功率大于排量小的轎車。為保證路上行駛車輛的動(dòng)力性不低于一定的水平，防止某些動(dòng)力性能差的車輛阻礙交通，我國GB7258-2004《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》規(guī)定：轎車的比功率 。 tkW8.4Pb?3.1.4 加速時(shí)間 t 定義：汽車載平直的良好路面上，從原地起步開始最大的加速強(qiáng)加速到一定車速所用去的時(shí)間稱為加速時(shí)間。第 11 頁 共 64 頁評價(jià)方法 1.對于 100km/h 的汽車，通常加速到 100km/h 所需的時(shí)間來評amxVamxV價(jià)。發(fā)動(dòng)機(jī)排量大于 1.6L 的轎車，加速時(shí)間為 8~17s。發(fā)動(dòng)機(jī)排量小些的轎車，加速時(shí)間為 12s~25s.因?yàn)樵O(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)排量為 1.64.0百公里燃油消耗量L (100km)?1-4.4~7.5 7.0~12.0 10.0~16.0 14.0~20.0 18.0~23.5對于發(fā)動(dòng)機(jī)排量為 1.64.0 11.0~15.0注：最小轉(zhuǎn)彎半徑 ，與汽車軸距、輪距及轉(zhuǎn)向車輪的最大轉(zhuǎn)角有關(guān)。minR因此發(fā)動(dòng)機(jī)排量為 1.6 V 2.5 的轎車，最小轉(zhuǎn)彎半徑為 9.0~12.0，取 11.0 。?3.4 通過性幾何參數(shù)評價(jià)指標(biāo)：1.最小離地間隙 ，2.接近角 ，3.離去角 ，4.縱向通過半徑 等，minh??1?轎車通過性幾何參數(shù)如下表 3.3：表 3.3 轎車通過性幾個(gè)參數(shù)車型 hmin???1????2?m1?轎車24?150~220 20~30 15~22 3.0~8.3轎車 210~250 45~50 35~40 1.7~3.6設(shè)計(jì)采用的是 4 2 的轎車，其通過性參數(shù)如表 3.3 所示。3.5 操作穩(wěn)定性參數(shù)3.5.1 轉(zhuǎn)向特性參數(shù)應(yīng)具有一定程度的不足轉(zhuǎn)向，保證操縱穩(wěn)定性。通常用汽車 =0.4g 的向心加速度，ya作定圓等速行駛時(shí)，前后輪的側(cè)偏角之差（ - ）= 為宜,作為轉(zhuǎn)向特性的參數(shù)，1?2?3~它是一個(gè)較小的正角度值，轎車一般為 。?33.5.2 車身側(cè)傾角 ?汽車以 =0.4g 的向心加速度，作定圓等速行駛時(shí)，車身傾角小于等于 最好，最大ya ?3不得超過 。?73.5.3 制動(dòng)前俯角 汽車以 =0.4g 減速度制動(dòng)時(shí)的車身前俯角應(yīng)不大于 1.5 o。否則將影響乘坐舒適性。ya3.6 平順性參數(shù)車身的垂直振動(dòng)參數(shù)，即車身的垂向振動(dòng)加速度、自由振動(dòng)固有頻率、振幅以及人-車振動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)特性等。 總體設(shè)計(jì)：前后懸架的偏頻或靜撓度、動(dòng)撓度以及車身振動(dòng)加速度等參數(shù)。 前后懸架的偏頻 與 應(yīng)接近且應(yīng)使 略高于 。 1n22n1前后懸架靜撓度值和 的匹 配，推薦取 。cf1cf??19.0~8ccff?3.7 制動(dòng)性參數(shù)汽車制動(dòng)性定義：汽車載制動(dòng)時(shí)，能在盡可能短的距離內(nèi)停止且保持方向穩(wěn)定，下長坡時(shí)能維持較低的安全車速幷有相似一定坡道上長期駐車的能力。第 13 頁 共 64 頁制動(dòng)效能評價(jià)：1.制動(dòng)距離 ； 2.平均制動(dòng)減速度；3.行車制動(dòng)的踏板力；4.應(yīng)急制ts動(dòng)的踏板力。GB7258-2004《機(jī)動(dòng)車安全條件》規(guī)定了路試檢驗(yàn)行車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)性能要求，轎車也應(yīng)該遵循這項(xiàng)規(guī)定如表 3.4：表 3.4 路試行車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)性能要求行車制動(dòng) 應(yīng)急制動(dòng)車輛類型 制動(dòng)車 速km/h制動(dòng)距離 mFEDD2/s試車道寬度 m踏板力N制動(dòng)初車速km/h制動(dòng)距離 mFEDD2/s操縱力N滿載 20?5.9?500?座位數(shù)不大于9空載 50 19 6.2 2.5 400 50 38?2.9?手 400腳 5003.8 舒適性定義：汽車應(yīng)為乘員提供舒適的乘坐環(huán)境和方便的操作條件。包括：1.平順性；2.空氣調(diào)節(jié)性能（溫度和濕度；）3.車內(nèi)噪聲；4.乘坐環(huán)境（活動(dòng)空間、車門及通道寬度、內(nèi)部設(shè)施） ；5.駕駛員的操作性能。評價(jià)汽車行駛平順性有垂直震動(dòng)參數(shù)的頻率和振動(dòng)加速度，還有懸架動(dòng)撓度。轎車動(dòng)撓度如表 3.5：表 3.5 懸架的靜撓度 、動(dòng)撓度 和偏頻 nmfc/fd/車型 靜撓度 動(dòng)撓度 偏頻 n轎車 100~300 70~90 0.9~1.6越野車 60~130 70~130 1.4~2.0第 14 頁 共 64 頁4 選擇車身形式、驅(qū)動(dòng)形式以及布置形式4.1 車身形式組成：發(fā)動(dòng)機(jī)艙、客廂、行李箱?；拘问剑赫郾呈?、直背式、艙背式（三種基本車身形式的主要區(qū)別表現(xiàn)在車身頂蓋與車身后部形狀之間的關(guān)系上有差別）特點(diǎn)：折背式：車身有明顯的發(fā)動(dòng)機(jī)艙、客廂和行李箱。且車身頂蓋與車身后部蹭折線 連接。直背式：后風(fēng)窗與行李箱連接，接近平直。車身流線型好，有利于降低空氣阻力系數(shù)和使行李箱。艙背式：車身的頂蓋比折背式長，同時(shí)后窗與后行李箱蓋形成一個(gè)整體的后部車門。一般情況下行李箱的容積小。將折背式車身頂蓋向后延伸到車尾，形成兩廂式的變形轎車車身，也很受歡迎。同時(shí)有去除頂蓋或帶有活動(dòng)頂棚的敞篷車等多種變形轎車不斷涌現(xiàn)。應(yīng)用 1.發(fā)動(dòng)機(jī)排量越大的轎車，采用折背式車身的比例越大。2.發(fā)動(dòng)機(jī)排量在 1.0L 一下的轎車，以采用艙背式車身為主。3.發(fā)動(dòng)機(jī)排量咋愛 1.0~4.0 之間時(shí)，三種車身形式都有。4.發(fā)動(dòng)機(jī)排量大于 4.0L 之間時(shí)，基本上都用折背式車身。4.2 驅(qū)動(dòng)形式不同類型的汽車有不同的軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)型式，這主要根據(jù)使用條件、用途、工廠的生產(chǎn)條件、制造成本及公路的軸荷限值等因素進(jìn)行選擇。最常用的是兩軸、后驅(qū)動(dòng) 4×2 式汽車，其中轎車還可以采用 4×2 前驅(qū)動(dòng)式結(jié)構(gòu)。對于一般總重小于 19t 的汽車，都采用 4×2 后驅(qū)動(dòng)的布置型式(前驅(qū)動(dòng)的轎車除外)，因?yàn)檫@種汽車結(jié)構(gòu)簡單、布置合理、機(jī)動(dòng)性好、成本低、適合于公路使用，是—種典型的、成熟的結(jié)構(gòu)型式。n m n——車輪總數(shù) m———驅(qū)動(dòng)輪數(shù)?4*2 轎車和質(zhì)量較小的公路用車4*4 越野汽車4.3 布置形式轎車布置形式是指發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋和車身（駕駛室）的相互關(guān)系和布置特點(diǎn)，轎車的第 15 頁 共 64 頁布置形式主要有以下幾個(gè)：1.發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)（FF）2.發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)（FR）3.發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)（RR）4.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)（FF）優(yōu)點(diǎn)：1）有明顯的不足轉(zhuǎn)向性能;(前軸荷較大)；2）越過障礙的能力高;(前輪驅(qū)動(dòng))；3）動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)緊奏；（主減速器和變速器同殼體） ；4）有利于提高乘坐舒適性；（車內(nèi)底本凸包可以降低） ；5）有利于提高汽車的舒適性；（軸距可以縮短） ；6）有利于發(fā)動(dòng)機(jī)散熱；7）操縱機(jī)構(gòu)簡單；供暖機(jī)構(gòu)簡單，效率高；8) 行李箱空間大；9）整備質(zhì)量輕；10）主減速器制造難度?。?1）變形容易。圖 1.4 發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)（FF）缺點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)制造工藝復(fù)雜；（采用等速萬向節(jié)） ；2）前輪工作條件惡劣，輪胎壽命短；（前橋負(fù)荷較后橋重） ；3）汽車爬坡能力降低；4）發(fā)生正面碰撞事故，發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件損失較大，維修費(fèi)用高。應(yīng)用：可以縱置或者前置， 也可以布置在軸距外、 軸距內(nèi)或前橋上方。 這種布置形式目前在中級及其以下級別轎車上得到廣泛應(yīng)用目前在發(fā)動(dòng)機(jī)排量為 2.5 以下的轎車上得到廣泛應(yīng)用。寶來、中華、富康、英格爾、夏利等轎車，均采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的布置形式。4.3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)（FR）優(yōu)點(diǎn)：1）軸荷分配合理；（形式平順性和穩(wěn)定性好） ；2）有利于減少制造成本；（不需要采用等速萬向節(jié)） ；3）操縱機(jī)構(gòu)簡單；第 16 頁 共 64 頁4）采暖機(jī)構(gòu)簡單，且管路短供暖效率高；5) 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻條件好；6）爬坡能力強(qiáng)；7）行李箱空間大；8) 變形容易；9）發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系維修方便。圖 4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)（FR）缺點(diǎn)：a、地板上有凸起的通道，影響了乘坐舒適性b、汽車正面和其它物體發(fā)生碰撞易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入客廂，會使前排乘員受到嚴(yán)重傷害；c、汽車的總長較長，整車整備質(zhì)量增大，影響汽車的焉有經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性應(yīng)用：發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)轎車因客廂較長，乘坐空間寬敞，行駛平穩(wěn)，故在中高級和高級轎車上得到應(yīng)用。4.3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)（RR）優(yōu)點(diǎn)：a、結(jié)構(gòu)緊湊；（發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器和主減速器布置成一體）b、改善了駕駛員視野；（汽車前部高度有條件降低）c、客廂內(nèi)地板比較平整;d、整車整備質(zhì)量??；e、乘客座椅能夠布置在舒適區(qū)內(nèi)；f、爬坡能力強(qiáng)g、汽車軸距短，機(jī)動(dòng)性能好。第 17 頁 共 64 頁圖 4.3 發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)（RR）缺點(diǎn)：1、后橋負(fù)荷重，是汽車具有過多轉(zhuǎn)向的傾向，操縱性變壞；2、前輪附著力小，高速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定，影響操作穩(wěn)定性；3、行李箱在前部，行李箱空間不夠大；4、操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜；5、發(fā)動(dòng)機(jī)故障不宜發(fā)現(xiàn)；6、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和擋風(fēng)玻璃除霜不利；7、變形困難。應(yīng)用：因上述缺點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)轎車幾乎已不采用。綜合以上布置的有點(diǎn)和缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)。第 18 頁 共 64 頁5 輪胎的選擇5.1 輪胎與車輪應(yīng)滿足的基本要求作用：輪胎與車輪用來支撐汽車，承受汽車重力，在車橋與地面之間傳力，駕駛員通過操縱轉(zhuǎn)向輪實(shí)現(xiàn)對汽車行駛方向的控制。影響：1.動(dòng)力性；2.經(jīng)濟(jì)型；3.通過性；4.操縱穩(wěn)定性；5.制動(dòng)性；6.行駛安全性；7.承載能力等。要求：1.足夠的負(fù)荷能力和速度能力;2.較小的滾動(dòng)阻力和行駛噪聲，良好的附著特性和質(zhì)量平衡。3.耐磨損、耐刺扎、耐老化和良好的氣密性；4.質(zhì)量小、價(jià)格低、拆裝方便、互換性好。5.2 輪胎的分類1）按胎體結(jié)構(gòu)不同分為子午線輪胎、斜交輪胎等；2）按簾線材料不同分鋼絲輪胎、半鋼絲輪胎、人造纖維輪胎和棉簾線輪胎3）按用途不同分有轎車（指轎車、輕型客車）輪胎等4）按胎面花紋不同分公路花紋輪胎、越野花紋輪胎、混合花紋輪胎和特種花紋輪胎；5）按斷面形狀不同分普通斷面輪胎和低斷面輪胎兩種；6）按氣密方式不同分有內(nèi)胎輪胎和五內(nèi)胎輪胎兩種。5.3 輪胎的特點(diǎn)與選用子午線輪胎：簾布層簾線排列的方向與輪胎的子午斷面一致優(yōu)點(diǎn)：（由于接地面積大、輪胎滑移小、對地面單位壓力小）滾動(dòng)阻力小、溫升低、胎體緩沖性能和他愛面附著性能都比斜交輪胎要好，裝車后油耗低（可降低油耗 3%~8%） 、耐磨損壽命長、高速性能好，因此，適應(yīng)現(xiàn)代汽車對安全、高速、低能耗的發(fā)展要求，是汽車設(shè)計(jì)時(shí)首選的輪胎。缺點(diǎn)：制造困難，造價(jià)不如斜交輪胎低，不易翻修等缺點(diǎn)。應(yīng)用：常在高速條件下行駛的汽車，適合選用強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好的鋼絲簾線輪胎。鋼絲簾線僅能做子午線輪胎。常在低速條件下行駛的汽車，可選用尼龍、聚酯、人造絲等人造材料做簾線制造的輪胎。斜交輪胎多用于上述材料制造。第 19 頁 共 64 頁圖 5.1 子午線輪胎和斜交輪胎的性能比較低斷面輪胎的胎面寬平、側(cè)面剛性大、附著能力強(qiáng)、散熱良好、高速行駛穩(wěn)定性好。（多用于轎車） ，無內(nèi)胎輪胎的平衡性良好、發(fā)熱少、刺扎后不易快速失氣、氣密性好、高速行駛安全性能良好。 （外胎內(nèi)壁上涂有一層 2~3mm 的專門用來封氣的橡膠密封層） ，轎車輪胎既是子午線結(jié)構(gòu)、又是低斷面、無內(nèi)胎輪胎并具備它們的各種優(yōu)點(diǎn)?；y對滾動(dòng)阻力、附著能力、耐磨性及噪聲有影響。輪胎花紋如圖 5.2：a）縱向花紋 b）橫向花紋 c）混合花紋 d）越野花紋圖 5.2 輪胎胎面花紋示例a）縱向花紋適用于良好路面、導(dǎo)向能力強(qiáng)，防側(cè)滑，一般用于前轉(zhuǎn)向輪 ；b）橫向花紋適用于土石路面，用于驅(qū)動(dòng)輪可提供好的驅(qū)動(dòng)力；c）混合花紋適用于使用路面變化不定的場合，可用于轉(zhuǎn)向輪，也可用于驅(qū)動(dòng)輪（轎車一般使用） ； d）越野花紋適用于在壞路面或無路地帶使用。輪胎氣壓的要求：1.隨著輪胎氣壓的增加，其承載能力也越強(qiáng)；但輪胎的附著能力下降，震動(dòng)頻率增加，乘坐舒適性和安全性變壞。2.為了使用安全和滿足舒適性要求，轎車輪胎的使用氣壓不應(yīng)高于所選輪胎規(guī)定負(fù)荷下限氣壓的 80%；第 20 頁 共 64 頁3.考慮到操縱穩(wěn)定性的需求，前輪輪胎氣壓應(yīng)低于后輪的輪胎氣壓。汽車行駛速度對輪胎的影響：1.車速高輪胎的發(fā)熱量增加，溫度升高，易使胎面與輪胎簾線層脫落。這不僅市輪臺壽命降低，也會引發(fā)交通事故。2.子午線、無內(nèi)胎、低斷面的輪胎工作時(shí)發(fā)熱少，導(dǎo)熱好，散熱迅速，因而溫升低，有良好的速度特性。3.選取輪胎時(shí)，應(yīng)使選用輪胎的速度級別所限定的最高使用速度大于所設(shè)計(jì)汽車的最高車速。圖 5.3 轎車輪胎規(guī)格標(biāo)記表示法T-----180km/h轎車輪胎負(fù)荷系數(shù)：輪胎所承受的最大靜負(fù)荷與輪胎額定負(fù)荷之比。在使用中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：1）汽車輪胎所承受的最大靜負(fù)荷值，應(yīng)與輪胎額定負(fù)荷值接近，為此，輪胎負(fù)荷系數(shù)應(yīng)控制在 0.85~1.0 之間，以防止超載。2）轎車取下限（車速高、動(dòng)負(fù)荷大） ；3）前輪的輪胎符合系數(shù)一般應(yīng)低于后輪。4）超載不僅會導(dǎo)致輪胎壽命降低，而且會降低操縱穩(wěn)定性和行駛安全性。輪胎是在專業(yè)生產(chǎn)廠制造，并具有高度的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化特點(diǎn)。輪胎的外直徑、斷面寬、斷面高寬比、配用輪輞名義直徑、輪輞輪廓形式及規(guī)格、胎面花紋形式及深度、額定負(fù)荷下半徑等尺寸特性和負(fù)荷系數(shù)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB2977/2978、GB516、GB1191、GB9743/9744 。綜合以上內(nèi)容，設(shè)計(jì)用縱向花紋子午線輪胎，允許壓力為 320kpa，規(guī)格為 205/55 R16。第 21 頁 共 64 頁6 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇6.1 發(fā)動(dòng)機(jī)形式的選擇當(dāng)前汽車上使用的發(fā)動(dòng)機(jī)仍然是以往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)為主。汽油機(jī)和柴油機(jī)的選用：汽油機(jī)：優(yōu)點(diǎn)：平穩(wěn)、噪聲小、轉(zhuǎn)速高、體積小、易啟動(dòng)、轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性好等。缺點(diǎn)：排污大、功率小、油箱 大。eg柴油機(jī)：優(yōu)點(diǎn)：功率大、排污小、油箱 大壽命長、成本低等。缺點(diǎn)：工作粗暴、震動(dòng)與噪聲大 、 小、體積大、啟動(dòng)困難。en同時(shí)轎車的排放應(yīng)該遵循一定的規(guī)定，我國轎車一般基本采用歐 4 標(biāo)準(zhǔn)如表 6.1：表 6.1 歐洲轎車排放限值（g/km）汽油車 柴油車排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施年份 COHC+xNOHC NO COHC+xNOHC xPM歐洲 4 2005 1.00 0.1 0.08 0.5 0.30 0.25 0.025汽油機(jī)的排放污染物主要以 CO、HC、N 為主。柴油機(jī)的排放污染物中的 CO、HC 比x汽油機(jī)低，N 比汽油機(jī)高。柴油機(jī)排氣中的 PM 比汽油機(jī)高得多?？偟脑u價(jià)是汽油機(jī)的x排放指標(biāo)不如柴油機(jī)。應(yīng)用：1.汽油機(jī)主要用于輕型車和轎車。2.柴油機(jī)主要用于貨車、大型客車上。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，輕型車和轎車用柴油機(jī)有日益增大的趨勢。6.2 氣缸排列形式與冷卻方式的選用6.2.1 按氣缸排列形式1.直列式：結(jié)構(gòu)簡單、寬度窄、布置方便。但但發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)多時(shí)，在汽車上布置困難，且高度尺寸大。適用于 6 缸以下的發(fā)動(dòng)機(jī)。2.水平式：平衡好，高度低。在少量客車上的刀應(yīng)用。3.V 型式：長度尺寸短，曲軸剛度高，高度尺寸小，發(fā)動(dòng)機(jī)系列多。但用于平頭車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)布置較為困難，造價(jià)高。主要用于中、高轎車以及重型貨車上。6.2.2 按冷卻形式風(fēng)冷：結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、舒適型好、冷卻不均勻、噪聲大、耗功大。主要用于沙第 22 頁 共 64 頁漠車。水冷：優(yōu)點(diǎn)：冷卻均勻可靠、散熱好、噪聲?。荒芴峁┸噧?nèi)供暖、較好適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后散熱的需要。缺點(diǎn)：冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；使用與維修不方便；冷卻性能受環(huán)境溫度影響較大，夏季冷卻水容易過熱，冬季又容易過冷，并且在室外存放，水結(jié)冰后能凍壞氣缸缸體和散熱器。綜上優(yōu)缺點(diǎn)，大部分轎車均選用用水冷發(fā)動(dòng)機(jī)。6.3 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇6.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 及相應(yīng)轉(zhuǎn)速emaxppn（1）最大功率 可以影響動(dòng)力性ea的確定：1.按設(shè)計(jì)的 進(jìn)行估算；emaxpaxv2.同類車的功率統(tǒng)計(jì)值；3.同類車之間類比來選擇。式 6.1）（ 3max eDmax raTmaxe v76140ACv360gf1P???式中： -----發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（kw） ；eap----轉(zhuǎn)動(dòng)系效率，對驅(qū)動(dòng)橋用單級主減速器的 4 2 汽車可取為 90%；T ?---汽車總質(zhì)量（kg） ；g--- 重力加速度（m/ ） ；a s---滾動(dòng)阻力系數(shù)。對轎車 ；rf ????50-v1.065.far??---空氣阻力系數(shù)，轎車取 0.30~0.35；DCA---汽車正面投影面積（ ） ；2m---最高車速。emaxv ?????????? ?????? 3180764.9132.083605-1.15.89165%0p??2.7.3?kw815（2）轉(zhuǎn)速 pn近年來，隨著車速的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也不斷的提高。同時(shí)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也是提高其功率、減小其質(zhì)量的有效措施。但提高轉(zhuǎn)速會使活塞的平均速度加快及熱負(fù)荷增高、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的慣性力增大而加劇磨損，導(dǎo)致壽命下降，幷加大振動(dòng)和噪聲。汽油機(jī)：n p=3000~7000r/min轎車：n p=4000r/min柴油機(jī)：n p=1800~4000r/min轎車和總質(zhì)量小的貨車用高速柴油機(jī)：n p=3200~4000r/min6.3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 及相應(yīng)轉(zhuǎn)速emaxTTn第 23 頁 共 64 頁式 6.2 pemaxT??式 6.3pemaxpeaxnP954??式中： ---最大轉(zhuǎn)矩（N m） ；emaxT?---轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)，一般在 1.1~1.3 之間選??；?---發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（kw） ；eaPnp---最大功率轉(zhuǎn)速（ ） ；取 4000r/mininr影響加速性能、爬坡性。emaxN5.3048.12.95T????轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù) 即最大轉(zhuǎn)矩與最大功率下的轉(zhuǎn)矩之比，它標(biāo)志著汽車行駛阻力增加時(shí)?發(fā)動(dòng)機(jī)沿著外特性曲線自動(dòng)增加轉(zhuǎn)矩的能力。對于最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，要求 與 之pnT間有一定差值，一般 ，并由發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)來證明，0.2~41nTp?。mN67.25.140T???圖6.1 轎車轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速圖綜上發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)用水冷直列四缸/16氣門-DOHC（雙頂置凸輪軸）/雙 VVT-i/阿特金森循環(huán)，型號3ZR-FE，排氣量1878（cc） ，最大功率123/6400（kW/rpm） ，最大扭矩193/4000（Nm/rpm） ，壓縮比10:1。 6.4 發(fā)動(dòng)機(jī)的懸置發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的主要震源之一。第 24 頁 共 64 頁6.4.1 懸置設(shè)計(jì)的要求a、懸置原件應(yīng)具有一定的剛度。 （發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，凈位移小） ；b、良好的隔震性能；c、具有一定的減震降噪功能。 （發(fā)動(dòng)機(jī)工作頻率 10~500Hz）低頻段（大振幅）：提供大阻尼 降低振幅；?高頻段（低振幅）：提供低的動(dòng)剛度 衰減高頻噪聲；d、耐機(jī)械疲勞、橡膠材料的熱穩(wěn)定性好、抗腐蝕性強(qiáng)。6.4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置結(jié)構(gòu)（1）橡膠懸置：結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，但動(dòng)剛度一定，阻尼損失角一定，一般用于貨車。如圖 6.2： 圖 6.2 橡膠結(jié)構(gòu)簡圖（2）液壓懸置：動(dòng)剛度和阻尼損失角 隨頻率變化，用于轎車。?圖 6.3 液壓懸置結(jié)構(gòu)簡圖 1—螺紋聯(lián)接桿 2—限位擋板 3—上慣性通道體 4—橡膠膜 5—盤狀加強(qiáng)圈6—下慣性通道體 7—橡膠底膜 8—底座 9—橡膠主簧座 10—慣性通道體11—橡膠主簧 12—金屬骨架 液壓懸置的動(dòng)剛度和阻尼損失角 隨頻率變化。動(dòng)剛度在 10Hz 左右達(dá)到最小，20Hz?第 25 頁 共 64 頁左右達(dá)到最大，而后開始下降，在頻率超過 30Hz 以后趨于平穩(wěn)。阻尼損失角 在 5~25Hz?內(nèi)較大，有利于衰減發(fā)動(dòng)機(jī)怠速頻段內(nèi)（20~25Hz）的大幅震動(dòng)。如下圖 6.4：a）動(dòng)剛度曲線 b）阻尼損失角曲線圖 6.4 橡膠懸置和液壓懸置動(dòng)特性因此，本次設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)采用液壓懸置。