轿车车身总布置.ppt
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1、第三章 车身总布置设计概述车身总布置是在整车总布置的基础上进行的。整车车身总布置是在整车总布置的基础上进行的。整车的总布置提供了汽车的长、宽、高、轴距、轮距等的总布置提供了汽车的长、宽、高、轴距、轮距等的控制尺寸、轴荷分布范围以及水箱、动力总成、的控制尺寸、轴荷分布范围以及水箱、动力总成、前后桥、传动轴与车轮等的轮廓尺寸和位置。据此前后桥、传动轴与车轮等的轮廓尺寸和位置。据此再参考同类车型有关数据作为借鉴,即可初步确定再参考同类车型有关数据作为借鉴,即可初步确定前悬和后悬的长度,前后风窗位置和角度、发动机前悬和后悬的长度,前后风窗位置和角度、发动机罩高度、地板平面高度、前围板位置、座椅布置、罩
2、高度、地板平面高度、前围板位置、座椅布置、内部空间控制尺寸、方向盘位置角度与操纵机构和内部空间控制尺寸、方向盘位置角度与操纵机构和踏板的相互位置等;然后在此基础上,按满载情况踏板的相互位置等;然后在此基础上,按满载情况绘制绘制1:5车身总布置图。车身总布置图。3-1 轿车车身的布置轿车车身的布置车身总布置的原则车身总布置的原则车身总布置的原则车身总布置的原则(1)由于轿车是供人乘坐的,主要满足人的乘坐要求。)由于轿车是供人乘坐的,主要满足人的乘坐要求。(2)从整车的经济型和行驶稳定性出发,要有良好的空气动)从整车的经济型和行驶稳定性出发,要有良好的空气动力性。力性。(3)具有对底盘各总成、发动
3、机及电气设备的良好的接近方)具有对底盘各总成、发动机及电气设备的良好的接近方便性,维修保养方便性。便性,维修保养方便性。(4)尽量减轻车身质量,并具有良好的冲压、焊接、装配及)尽量减轻车身质量,并具有良好的冲压、焊接、装配及涂装工艺性。涂装工艺性。(5)在满足性能要求的前提下,尽量减少车身的外形尺寸。)在满足性能要求的前提下,尽量减少车身的外形尺寸。(6)确保良好的密封、通风换气、隔音、隔热及防振等性能。)确保良好的密封、通风换气、隔音、隔热及防振等性能。(7)满足国际、国内有关的各种法规和标准要求。)满足国际、国内有关的各种法规和标准要求。(8)充分考虑车型的系列化、通用化。)充分考虑车型的
4、系列化、通用化。发动机前置后轮驱动发动机前置后轮驱动(FR)分:分:发动机前置前轮驱动发动机前置前轮驱动(FF)发动机后置后轮驱动发动机后置后轮驱动(RR)发动机中置后轮驱动(发动机中置后轮驱动(MR)一轿车的布置形式一轿车的布置形式(1)发动机前置后轮驱动)发动机前置后轮驱动(FR)a、轴荷分配合理,整车的前后重量比较平衡轴荷分配合理,整车的前后重量比较平衡;b、有利于减少制造成本;、有利于减少制造成本;c、操纵机构简单;操纵稳定性好;、操纵机构简单;操纵稳定性好;特点:特点:d、采暖机构简单,且管路短供暖效率高、采暖机构简单,且管路短供暖效率高;e、发动机冷却条件好;、发动机冷却条件好;f
5、、轮胎的附着利用率高,爬坡能力强;、轮胎的附着利用率高,爬坡能力强;g、行李箱空间大;、行李箱空间大;h、变形容易。、变形容易。主要缺点主要缺点:a、传动部件多,传动系统质量大,地板上有凸起的通道,、传动部件多,传动系统质量大,地板上有凸起的通道,占据了座舱的空间,影响了乘坐舒适性;占据了座舱的空间,影响了乘坐舒适性;b、汽车正面与其它物体发动碰撞易导致发动机进入客厢,、汽车正面与其它物体发动碰撞易导致发动机进入客厢,会使前排乘员受到严重伤害;会使前排乘员受到严重伤害;c、汽车的总长较长,整车整备质量增大,影响汽车的燃油、汽车的总长较长,整车整备质量增大,影响汽车的燃油经济性和动力性。经济性和
6、动力性。应用:应用:中高级和高级轿车(客厢较长,乘坐空间宽敞,中高级和高级轿车(客厢较长,乘坐空间宽敞,行驶平稳行驶平稳)(2)发动机前置前驱动)发动机前置前驱动(FF)a、有明显的不足转向性能;、有明显的不足转向性能;b、越过障碍的能力高;、越过障碍的能力高;c、动力总成结构紧凑;、动力总成结构紧凑;特点:特点:d、车内地板凸包高度可以降低,有利于提高乘坐舒适性;、车内地板凸包高度可以降低,有利于提高乘坐舒适性;e、轴距可以缩短、轴距可以缩短,有利于提高汽车的机动性;,有利于提高汽车的机动性;f、有利于发动机散热、有利于发动机散热,操纵机构简单;,操纵机构简单;g、行李箱空间大;、行李箱空间
7、大;h、变形、变形 容易。容易。主要缺点:主要缺点:结构与制造工艺均复杂;结构与制造工艺均复杂;前轮驱动兼转向,结构复杂,工作条件恶劣,轮胎寿命短;(前桥负前轮驱动兼转向,结构复杂,工作条件恶劣,轮胎寿命短;(前桥负荷较后轴重)荷较后轴重)附着利用率小,汽车爬坡能力降低;附着利用率小,汽车爬坡能力降低;发动机和传动系统集中在发动机舱内,布局拥挤;发动机和传动系统集中在发动机舱内,布局拥挤;发生正面碰撞事故,发动机及其附件损失较大,维修费用高。发生正面碰撞事故,发动机及其附件损失较大,维修费用高。应用:应用:绝大部分微、小、中型轿车采用,如绝大部分微、小、中型轿车采用,如Audi100、Sant
8、ana2000、CA7220、Buick、Passat、富康、英格尔(南汽)、夏利等轿车,富康、英格尔(南汽)、夏利等轿车,均采用发动机前置前轮驱动的布置形式。均采用发动机前置前轮驱动的布置形式。(3)发动机后置后驱动)发动机后置后驱动(RR)a、结构紧凑,没有沉重的传动轴;、结构紧凑,没有沉重的传动轴;(发动机、离合(发动机、离合 器、变速器和主减速器布置成一体)器、变速器和主减速器布置成一体)b、改善了驾驶员视野;、改善了驾驶员视野;(汽车前部高度有条件(汽车前部高度有条件 降低降低)特点:特点:c、整车整备质量小;、整车整备质量小;d、客厢内地板比较平整、客厢内地板比较平整;e、乘客座椅
9、能够布置在舒适区内;、乘客座椅能够布置在舒适区内;f、爬坡能力强;、爬坡能力强;g、汽车轴距短,机动性能好。、汽车轴距短,机动性能好。主要缺点:主要缺点:a、后桥负荷重,使汽车具有过多转向的倾向;、后桥负荷重,使汽车具有过多转向的倾向;b、前轮附着力小,高速行驶时转向不稳定,影响、前轮附着力小,高速行驶时转向不稳定,影响操纵稳定性;操纵稳定性;c、行李箱在前部,行李箱空间不够大;、行李箱在前部,行李箱空间不够大;d、操纵机构复杂;、操纵机构复杂;f、变形困难。、变形困难。应用:应用:较少较少 (4)发动机中置后轮驱动)发动机中置后轮驱动(MR)发动机放在前、后轴之间或前轴之后、乘客之前,后轮驱
10、动(前中发动机放在前、后轴之间或前轴之后、乘客之前,后轮驱动(前中置),属于置),属于FR型,但能达到理想的轴荷分配,提高操纵性。宝马型,但能达到理想的轴荷分配,提高操纵性。宝马3系列,系列,本田本田S2000。特点:特点:a、轴荷均匀、轴荷均匀 b、具有中性的操纵特性;、具有中性的操纵特性;缺点:缺点:发动机占了座舱的空间,降低了空间利用率和实用性。发动机占了座舱的空间,降低了空间利用率和实用性。应用:应用:大都用在追求操控表现的跑车。大都用在追求操控表现的跑车。四轮驱动四轮驱动 无论发动机前置、中置还是后置,都可以采用无论发动机前置、中置还是后置,都可以采用四轮驱动。四个轮均有动力,附着利
11、用率最高,但四轮驱动。四个轮均有动力,附着利用率最高,但重量大、占空间,动力流失率比单轴驱动大。重量大、占空间,动力流失率比单轴驱动大。四轮驱动过去只用于越野车,近年来随着限滑四轮驱动过去只用于越野车,近年来随着限滑差速器技术的发展和应用,四驱系统已经能够精确差速器技术的发展和应用,四驱系统已经能够精确的调配扭矩在各车轮之间分配,出于提高操控性的的调配扭矩在各车轮之间分配,出于提高操控性的考虑,采用四轮驱动的高性能跑车也越来越多。考虑,采用四轮驱动的高性能跑车也越来越多。二、动力总成的布置二、动力总成的布置确定动力总成相对于前轮轴线的位置确定动力总成相对于前轮轴线的位置1、估算轴荷分布(估算轴
12、荷分布(FR轿车满载时最理想的轴荷分布为前轿车满载时最理想的轴荷分布为前轴轴48%49%,后轴,后轴52%51%;FF的轴荷分布正好相反)。的轴荷分布正好相反)。2、还与离地间隙值及轴荷分布有关。、还与离地间隙值及轴荷分布有关。3、考虑前悬架和转向传动机构的布、考虑前悬架和转向传动机构的布置。置。在总布置草图上,动力总成的在总布置草图上,动力总成的位置可由曲轴中心线与发动机气位置可由曲轴中心线与发动机气缸体前端的交点缸体前端的交点k和曲轴中心线的和曲轴中心线的倾角(倾角(3-4度)两个参数来确定。度)两个参数来确定。影响影响布置布置发动机的前后位置发动机的前后位置 汽车的轴荷分配汽车的轴荷分配
13、 轿车前排座位的乘坐舒适性轿车前排座位的乘坐舒适性 传动轴长度和夹角传动轴长度和夹角 a、减小传动轴夹角减小传动轴夹角:前置后轮驱动汽车的发动机常布置:前置后轮驱动汽车的发动机常布置成向后倾斜状,使曲轴中心线与水平线之间形成成向后倾斜状,使曲轴中心线与水平线之间形成14夹角,轿车多在夹角,轿车多在34之间之间。b、前纵梁之间的距离:、前纵梁之间的距离:发动机前置后轮驱动的轿车,必须发动机前置后轮驱动的轿车,必须考虑吊装在发动机上的所有总成(如发动机、空调装置考虑吊装在发动机上的所有总成(如发动机、空调装置的压缩机等)以及从下面将发动机安装到汽车上的可能的压缩机等)以及从下面将发动机安装到汽车上
14、的可能性。还应保证在修理和技术维护情况下,从上面安装发性。还应保证在修理和技术维护情况下,从上面安装发动机的可能性。动机的可能性。动力总成布置图动力总成布置图布置发动机时所必须遵守的若干要求见布置发动机时所必须遵守的若干要求见P49图图3-3三、地板凸包(传动轴通道)和传动轴的布置三、地板凸包(传动轴通道)和传动轴的布置图图3-4 U型布置万向节传动型布置万向节传动 为了保证车身地板凸包的高度最小以及后座凸包上的为了保证车身地板凸包的高度最小以及后座凸包上的座垫有足够的厚度,通常采取在垂直平面内将传动轴布置座垫有足够的厚度,通常采取在垂直平面内将传动轴布置成成U形的方案形的方案(图图3-4),
15、这样可以降低传动轴的轴线,同时,这样可以降低传动轴的轴线,同时又能保证动力总成的外廓不致减小离地间隙,而且万向节又能保证动力总成的外廓不致减小离地间隙,而且万向节叉轴线之间的夹角也不致超过允许值。叉轴线之间的夹角也不致超过允许值。凸包与中间传动轴部分之间的最小间隙一般凸包与中间传动轴部分之间的最小间隙一般可取:可取:1015mm。在绘出传动轴的最高轮廓线。在绘出传动轴的最高轮廓线之后,即可据此决定传动系以上的凸包线。之后,即可据此决定传动系以上的凸包线。进一步即可确定地板平面,在进一步即可确定地板平面,在FR的轿车上,的轿车上,根据车身承载型式的不同,可绘出地板总成的横根据车身承载型式的不同,
16、可绘出地板总成的横截面。由于传动轴作前述布置,所以前后地板往截面。由于传动轴作前述布置,所以前后地板往往形成不大的阶梯。往形成不大的阶梯。确定地板平面确定地板平面车架或地板总成的形式取决于纵梁沿宽度方向的布置。车架或地板总成的形式取决于纵梁沿宽度方向的布置。地板高度取决于离地间隙以及纵梁和横梁的截面高度。地板高度取决于离地间隙以及纵梁和横梁的截面高度。降低轿车的地板平面的措施降低轿车的地板平面的措施1、减小纵梁高度、减小纵梁高度2、后桥上面的一段纵梁做成向上弯的形状、后桥上面的一段纵梁做成向上弯的形状3、后桥采用双曲面齿轮传动以降低传动轴等。、后桥采用双曲面齿轮传动以降低传动轴等。车身中部仍免
17、不了出现凸包,以致影响后作成员的舒适性,其他两种布置形式(FF、RR)就不存在这个问题。图图37 降低车身地板平面的措施降低车身地板平面的措施a)x形车架形车架 b)周边式车架周边式车架 c)双曲面齿轮传动,传动轴分为两段双曲面齿轮传动,传动轴分为两段 d)前置前驱动前置前驱动 e)后置后驱动后置后驱动四、轮罩外型尺寸的确定和踏板的布置四、轮罩外型尺寸的确定和踏板的布置为了绘制前轮表面,为了绘制前轮表面,应先确定车轮跳动应先确定车轮跳动到到极限位置极限位置和最大和最大转向角时所占有的转向角时所占有的空间。空间。一般情况下,规定橡胶缓冲块压缩约为自由一般情况下,规定橡胶缓冲块压缩约为自由高度的高
18、度的2/3,对于只在良好道路上行驶的高级,对于只在良好道路上行驶的高级轿车而言,可以允许缓冲块仅压缩为自由高轿车而言,可以允许缓冲块仅压缩为自由高度的度的1/3。由于车轮转向时并不占用轮罩中部,为了充分利用由于车轮转向时并不占用轮罩中部,为了充分利用空间,可以将其做成嵌入轮罩内的凹部,腾出来的空间,可以将其做成嵌入轮罩内的凹部,腾出来的这一部分空间就可以用来布置离合器踏板或安放坐这一部分空间就可以用来布置离合器踏板或安放坐垫的最宽部分,这样就容许座椅降低或前移。垫的最宽部分,这样就容许座椅降低或前移。踏板的布置布置踏板所需空间受凸包外廓和车身内侧壁二者宽布置踏板所需空间受凸包外廓和车身内侧壁二
19、者宽度的限制。离合器踏板左侧应留出位置以容纳司机度的限制。离合器踏板左侧应留出位置以容纳司机的左脚,因此,轮罩最好不凸出乘客室内。的左脚,因此,轮罩最好不凸出乘客室内。离合器踏板离合器踏板 制动踏板制动踏板 油门踏板油门踏板布置在地板凸包与车身内侧壁之间。布置在地板凸包与车身内侧壁之间。在离合器踏板左侧,应当留出离合在离合器踏板左侧,应当留出离合器不工作时可以放下左脚的空间。器不工作时可以放下左脚的空间。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,要求油门踏板与制动踏板之间要求油门踏板与制动踏板之间留有大于一只完整鞋底宽度留有大于一只完整鞋底宽度(60mm)的距离。)的距离。德国推
20、荐的确定踏板布置德国推荐的确定踏板布置的尺寸关系的尺寸关系 d-离合器踏板所占空间 e-制动器踏板所占空 f-油门踏板所占空间 g-转向管柱推荐的尺寸:a=130mm b=60mm c=70mm d=260mm e=200mm f=170mm 五、车身内部布置五、车身内部布置 车身的内部布车身的内部布置要保证安全性置要保证安全性又要考虑舒适性,又要考虑舒适性,因此,要充分利因此,要充分利用人体工程学的用人体工程学的知识。除专用车知识。除专用车以外,一般车辆以外,一般车辆内部布置均可按内部布置均可按成年人的人体尺成年人的人体尺寸来考虑。寸来考虑。人体基本尺寸见表3-1 序号序号测测量量项项目目男
21、男女女均均值值标标准差准差均均值值标标准差准差1 1身身长长1688.251688.2581.8381.831586.171586.1751.2951.292 2眼高眼高1585.321585.3261.6161.611480.251480.2576.0276.023 3肩高肩高1420.981420.9854.3554.351320.261320.2660.9660.964 4座高座高896.53896.5336.1236.12848.52848.5231.5831.585 5坐姿眼高坐姿眼高79479474.374.36 6肘到座平面肘到座平面245.23245.2341.8141.812
22、38.63238.6325.6325.637 7上肢前伸上肢前伸长长837.78837.7836.8136.81784.50784.5037.9837.988 8拳前伸拳前伸长长730.87730.8747.0747.07688.84688.8436.7936.799 9大臂大臂长长269.21269.2116.3616.36260.74260.7419.7919.791010小臂小臂长长247.08247.0813.2213.22225.93225.9317.0317.031111手手 长长192.53192.539.469.46179.00179.009.529.521212肩肩宽宽426
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