汽车主要参数的选择分解.pdf

汽车主要参数的选择 一、汽车主要尺寸的确定 汽车的主要尺寸有外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车箱尺寸等。1、外廓尺寸 GBl589 89 汽车外廓尺寸限界规定汽车外廓尺寸长：货车、越野车、整体式客车不应超过 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 不得超出最大宽度处 250mm；顶窗、换气装置开启时不得 超出车高 300mm。不在公路上行驶的汽车，其外廓尺寸不受上述规定限 制。轿车总长La是轴距 L、前悬LF和后悬LR的和。它与轴距 L 有下述关系：La=L/C。式中，C 为比例系数，其值在 0.52 0.66 之间。发动机前置前轮驱动汽车的 C 值为 0.620.66,发动机后置后轮驱动汽车的 C 值约为 0.520.56。轿车宽度尺寸一方面由乘员必需的室内宽度和车门厚 度来决定，另一方面应保证能布置下发动机、车架、悬架、转向系和车轮等。轿车总宽 Ba与车辆总长La之间有下述近似 关系：Ba=(L a 3)+(1 95+60)mm。后座乘三人的轿车，Ba 不应小于 1410mm 影响轿车总高Ha的因素有轴间底部离地高度 hm，板及下 部零件高hp，室内高hB和车顶造型高度ht等。轴间底部离地高hm应大于最小离地间隙hmin。由座位高、乘员上身长和头部及头上部空间构成的室内高 hB 一般在 11201380mm 之间。车顶造型高度大约在 2040mm 范 围内变化。2、轴距 L 轴距 L 对整备质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴 长度、纵向通过半径有影响。当轴距短时，上述各指标减小。此外，轴距还对轴荷分配有影响。轴距过短会使车厢（箱）长 度不足或后悬过长；上坡或制动时轴荷转移过大，汽车制动 性和操纵稳定性变坏；车身纵向角振动增大，对平顺性不利；万向节传动轴的夹角增大。原则上轿车的级别越高，装载量或载客量多的货车或客 车轴距取得长。对机动性要求高的汽车轴距宜取短些。为满 足市场需要，工厂在标准轴距货车基础上，生产出短轴距和 长轴距的变型车。不同轴距变型车的轴距变化推荐在 O.4-0.6m 的范围内来确定为宜。汽车的轴距可参考表 1-5 提供的数据选定。表 I 一 5 各类汽车的轴距和轮距 车型 类别 轴距 L/mm 轮距 B/mm 轿车 微型级 普通级 中级 中、高级 高级 2000-2200 2100-2540 2500-2860 2850-3400 2900-3900 1 100-1380 1 150-1500 1300-1500 1400-1580 1560-1620 4 X2 货车 微型 轻型 中型 重型 1700 一 2900 2300.-3600 3600-5500 4500-5600 1 150-1350 1 300-1650 1700-2000 1840 2000 矿用自卸车 总质里 ma/1 6 0 3200 4200 3900 4800 2000 -4000 大客车 城市大客车（单车）长途大客车（单车）4500 -5000 5000-6500 1740 -2050 3、前轮距Bi和后轮距 B2 增大轮距，随之而来的是室内宽并有利于增加侧倾刚 度。但是此时汽车总宽和总质量增加，并影响最小转弯直径 变化。受汽车总宽不得超过 2.5 m 限制，轮距不宜过大。但在 取定的前轮距Bi范围内，应能布置下发动机、车架、前悬架 和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车 架、车轮之间有足够的运动间隙。在确定后轮距 B 2 时应考 虑两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留 有必要的间隙。各类汽车的轮距可参考表 1 5 提供的数据确定。、前悬 LF 和后悬 LR 前、后悬长时，汽车接近角和离去角都小，影响汽车通 过性能。对长头汽车，前悬不能缩短的原因是在这段尺寸内 要布置保险杠、散热器、风扇、发动机等部件。从撞车安全 性考虑希望前悬长些，从视野角度考虑又要求前悬短些。前 悬对平头汽车上下车的方便性有影响，前钢板弹簧长度也影 响前悬尺寸。长头货车前悬一般在 11001300mm 范围 内。货车后悬长度取决于货箱、轴距和轴荷分配的要求。轻 型、中型货车的后悬一般在 1200 2200mm 之间，特长货 箱汽车的后悬可达 2600mm，但不得超过轴距的 55。轿 车后悬长度影响行李箱尺寸。客车后悬长度不得超过轴距的 65，绝对值不大于 3500mm。对于三轴汽车，若二、三 轴为双后轴，其轴距应按第一轴至双后轴中心线的距离计 算；若一、二轴为双转向轴，其轴距按一、三轴的轴距计算。、货车车头长度 货车车头长度系指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的 距离。车身形式即长头型还是平头型对车头长度有绝对影 响。此外，车头长度尺寸对汽车外观效果、驾驶室居住性和 发动机的接近性等有影响。长头型货车车头长度尺寸一般在 25003000mm 之 间，平头型货车一般在 14001500mm 之间。6、货车车箱尺寸 要求车箱尺寸在运送散装煤和袋装粮食时能装足额定 吨数。车箱边板高度对汽车质心高度和装卸货物的方便性有 影响，一般应在 450 650mm 范围内选取。车箱内宽应在 汽车外宽符合国家标准的前提下适当取宽些，以利缩短边板 高度和车箱长度。行驶速度能达到较高车速的货车，使用过 宽的车箱会增加汽车迎风面积，导致空气阻力增加。车箱内 长应在能满足运送上述货物额定吨位的条件下尽可能取短 些，以利于减小整备质量。二、汽车质量参数的确定 1、整车整备质量 m0 整车整备质量是指车上带有全部装备（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。整车整备质量对汽车的成本和使用经济性均有影响。目 前，尽可能减少整车整备质量的目的是通过减轻整备质量增 加装载量或载客量；抵消因满足安全标准、排气净化标准和 噪声标准所带来的整备质量的增加；节约燃料。减少整车整 备质量的措施主要有：采用强度足够的轻质材料，新设计的 车型应使其结构更合理。减少整车整备质量，是从事汽车设 计工作中必须遵守的一项重要原则。整车整备质量在设计阶段需估算确定。在日常工作中，收集大量同类型汽车各总成、部件和整车的有关质量数据，结合新车设计的结构特点、工艺水平等初步估算出各总成、部件的质量，再累计构成整车整备质量。轿车和客车的整备质量也可按每人所占整车整备质量 的统计平均值估计（表 1 6）。表 16 轿车和客车人均整备质量 车型 量值 人均整备质 1/（t 人）车型 值 人均整备质量 1/（t 人人）微型轿车 0.15 O.1 中高级以上 0.29 O.34 普通级轿车 6 轿车 0.0960.16 中级轿车 O.17 中型以下客 0.0650.13 O.24 车 O.21 大型客车 O.29 2、汽车的载客量和装载质量（简称装载量）（1）汽车的载客量 轿车的载客量用座位数表示。微型和 普通级轿车为 24 座；中级以上轿车为 47 座。城市大客车的载客量，由等于座位数的乘客和站立乘客 两部分构成。站立乘客按每平方米 810 人计算。长途大客 车和专供游览观光用的大客车，其载客量等于座位数。汽车的装载质量 me汽车的装载质量是指在硬质良 好路面上行驶时所允许的额定装载量。汽车在碎石路面上行 驶时，装载质量约为好路面的 75%85%。越野汽车的装 载 量是指越野行驶时或在土路上行驶时的额定装载量。货车装载质量me的确定，首先应与行业产品规划的系列 符合，其次要考虑到汽车的用途和使用条件。原则上货流大、运距长或矿用自卸车应采用大吨位货车；货源变化频繁、运 距短的市内运输车采用中、小吨位的货车比较经济。3、质量系数n mo 质量系数n mo是指汽车装载质量与整车整备质量的比值，即nmo=me/mo。该系数反映了汽车的设计水平和工艺水平，nmo值越大，说明该汽车的结构和制造工艺越先进。在参考同类型汽车选定n mo以后(表 1 7)，可根据任务 书中给定的me值计算出整车整备质量。表 1 7 不同类型汽车的质量系数n mo。汽车类型 n mo 货车 轻型 中型 重型 0.80 1.10 1.20 1.35 1.30 1.70 矿用自卸车 最大装载 质量 me/1 4 5 1.10 1.50 1.30 1.70 装柴油机的为 0.801.00。4、轴荷分配 汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止状态下，各 车轴对支承平面的垂直载荷，也可以用占空载或满载总质量 的百分比来表示。轴荷分配对轮胎寿命和汽车的使用性能有影响。从轮胎 磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的载荷应相差不大；为 了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的 载荷，而从动轴载荷可以适当减少；为了保证汽车有良好的 操纵稳定性，转向轴的载荷不应过小。汽车的发动机位置与驱动形式不同，对轴荷分配有显著 影响。各类汽车的轴荷分配见表 1 8。表 18 各类汽车的轴荷分配 .、八 刖 后 刖 后 轴 轴 轴 轴 发动机前置前轮驱动 56%34%47%60%40%53%66%44%轿 发动机前置后轮驱 动 51%45%50%50%55%56%44%49%车 发动机后置后轮驱动 38%40%46%54%60%50%50%62%4x2 后轮单胎 32%货 4 x 2 后轮双胎，长、40%60%68%50%59%41%50%车 短头式 25%4 x 2 后轮双胎，平头 27%73%75%44%49%51%56%式 30%6 x 4 后轮双胎 35%65%70%48%54%46%52%19%25%75%81%31%37%63%69%三、汽车性能参数的确定 1、动力性参数(1)最高车速 Vamax随着道路条件的改善，汽车特别是中、高级轿车的最高车速有逐渐提高的趋势。轿车的最高车速Vamax大于货车、客车的最咼车速。级别咼的轿车的最咼车速 Vamax要大于级别低些轿车的最高车速。微型、轻型货车最高 车速大于中型、重型货车的最高车速，重型货车最高车速较 低。有关客车的车速见交通部行业标准 JT/T325 1997。其它车型的最高车速范围见表 1 9 o(2)加速时间 t 汽车在平直的良好路面上，从原地起步开 始以最大的加速强度加速到一定车速所用去的时间称为加 速时间。对于最高车速秒 Vamax 1OOkm/h 的汽车，常用加 速到 100km/h 所需的时间来评价，如中、高级轿车此值一 般为 817s,普通级轿车为 1225s。对于Vamax低于 100km/h 的汽车，可用 O-60km/h 的加速时间来评价。表 19 汽车动力性参数范围 最咼车速 Vamax 比功率 1 P ma 比转矩 T 1 ma 汽车类别/(km h 1)1/(kw t)/(N m t1)微型级 1 10 150 30 60 50 1 10 轿 普通级 120 70 35 65 80 1 10 中级 130 90 40 70 90 130 车 中、高级 140 230 50 70 120 140 高级 160 280 60 10 100 180 微型 80 135 16 28 30 44 货 轻型 15 25 38 44 车 中型 75 120 10 20 33 47 重型 620 29 50 上坡能力 用汽车满载时在良好路面上的最大坡度 阻力系数imax来表示汽车上坡能力。因轿车、货车、越野汽车 的使用条件不同，对它们的上坡能力要求也不一样。通常要 求货车能克服30%坡度，越野汽车能克服 60%坡度。汽车比功率和比转矩 比功率是汽车所装发动机的 标定最大功率与汽车最大总质量之比。它可以综合反映汽车 的动力性。轿车的比功率大于货车和客车，货车的比功率随 总质量的增加而减小。为保证路上行驶车辆的动力性不低于 一定的水平，防止某些性能差的车辆阻碍交通，应对车辆的 最小比功率做出规定。我国 GB7258 1997机动车运行安 全技术条件规定：农用运输车与运输用拖拉机的比功率不 小于 4.0kW/1，其它机动车不小于 4.8kW/1 o 比转矩是汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之 比。它能反映汽车的牵引能力。不同车型的比功率和比转矩范围见表 1 9。有关客车 的比功率见交通部行业标准 JT/T325 1997。2、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，100km）来评价。该值越小燃油经济性越好。级别低的轿车，百公里燃油消耗量要低于级别高的轿车（表 1 10）。未来的 发展趋势是百公里油耗量继续减少，如正在研制的超经济型 轿车的百公里燃油消耗量为 3L/100km。表 1 10 轿车的百公里燃油消耗量 车型 微型 轿车 普通级 轿车 中级 轿车 高级 轿车 百公里燃油消耗量/1 L（100km）4.4 7.5 7 12 10 1 6 18 23.5 货车有时用单位质量的百公里油耗量来评价（表 1 11）。表 1 11 货车单位质量百公里燃油消耗量 L（100t km）总质量 汽 柴 总质量 汽油 柴油 ma/1 油机 油机 ma/1 机 机 12 2.82 1.86 2.8 1.9 2.50 1.43 3.2 2.1 2.60 1.53 包括矿用自卸车。3、最小转弯直径Dmin 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称为最小转弯直径 Dmin。Dmin用来描 述汽车转向机动性，是汽车转向能力和转向安全性能的一项 重要指标。转向轮最大转角、汽车轴距、轮距等对汽车最小转弯直 径均有影响。对机动性要求高的 汽车，Dmin应取小些。GB7258 1 997机动车运行安全技术条件 中规定：机动 车的最小转弯直径不得大于 24m。当转弯直径为 24m 时，前转向轴和末轴的内轮差（以两内轮轨迹中心计）不得大于 3.5m。各类汽车的最小转弯直径 Dmin见表 1-12 表 1-12 各类汽车的最小转弯直径 Dmi 车型 级别 Dmin/m 车型 级别 Dmin/m 微型 7 9.5 微型 8 普通级&5-11 轻型 12 轿 中级 912 中型 车 高级 11 14 重型 1019 1220 1321 客车 微型 中型 10 13 矿用自卸车 装载质里 me/1 45 15-19 1 8-24 14-20 大型 17-22 4、通过性的几何参数 总体设计要确定的通过性几何参数有：最小离地间隙 hmin，接近角丫 1，离去角Y 2，纵向通过半径P 1等。各类汽车 的通过性参数视车型和用途而异，其范围见表 1-13 表 1-13 汽车通过性的几何参数 车型 mm hmin/Y/(。)丫2/(。)P 1/m 4 X2 轿车 150 220 20 30 15-22 3.0 8.3 4 X4 轿车 210 45 7 50 35-40 1.7 3.6 4 X2 货车 250 300 40 7 60 25-45 2.3 6.O 4 X4、6X6 货车 260 45 7 60 35-45 1.9 3.6 350 4 X2 客车、6 X4 220 370 10 40 6-20 4.O 9.0 5、操纵稳定性参数 汽车操纵稳定性的评价参数较多，与总体设计有关并能 作为设计指标的有：(1)转向特性参数 为了保证有良好的操纵稳定性，汽车 应具有一定程度的不足转向。通常用汽车以 0.4 g 的向心加 速度沿定圆转向时，前、后轮侧偏角之差(Si-82)作为评价 参数。此参数在 13o 为宜。(2)车身侧倾角 汽车以 0.4 g 的向心加速度沿定圆等 速行驶时，车身侧倾角控制在 3o 以内较好，最大不允许超过 7o。(3)制动前俯角 为了不影响乘坐舒适性，要求汽车以 0.4 g 减速度制动时，车身的前俯角不大于 1.5 0。6、制动性参数 汽车制动性是指汽车在制动时，能在尽可能短的距离内 停车且保持方向稳定，下长坡时能维持较低的安全车速并有 在一定坡道上长期驻车的能力。目前常用制动距离 s t 和平 均制动减速度 j 来评价制动效能。有关(GB7258 1997)机动车运行安全条件中规定 的路试检验行车制动和应急制动性能要求，列于表 1-14 中。表 1-14 路试检验行车制动和应急制动性能要求 行车制动 应急制动 制动初车 制动距 FMDD/试车道 踏板 制动初车 制动距 FMDD/操纵力 车辆 速/离 2(m s)宽 力/N 速/离 2(m s)/N 1(km h)/m 度 1(km h)/m ()类型 /m 座位数 满 50 f5.9 2.5 500 50 2.9 手 400 9 的客 车 载 空 载 脚 500 6.2 400 其它总 满 50 5.4 2.5 700 30 2.6 手 600 质里 载 4.5t 的汽车 空 /5.8 450 脚 700 载 其它汽 满 30 5.0 3.0 700 30 2.2 手 600 车、汽车 载 列车 空 5.4 450 脚 700 载 对 3.5t总质量w 4 的汽车为 3.0m 7、舒适性 汽车应为乘员提供舒适的乘坐环境和方便的操作条件，称之为舒适性。舒适性应包括平顺性、空气调节性能（温度、湿度等）、车内噪声、乘坐环境（活动空间、车门及通道宽度、内部设施等）及驾驶员的操作性能。其中汽车行驶平顺性常用垂直振动参数评价，包括频率和振 动加速度等，此外悬架动挠度也用来作为评价参数之一，详 见第六章悬架设计。