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

9、   转向盘平面与汽车对称平面间夹角:90±5

10、  转向盘外缘至前面及下面障碍物的距离:≥80

11、  转向盘下缘至离合和制动踏板中心在转向柱纵向中心面上的距离:≥600

12、  转向盘后缘至靠背距离:≥350

13、  转向盘下缘至座垫上表面距离:≥160

14、  离合、制动踏板行程:≤200

15、  离合踏板中心至侧壁的距离:≥80

16、  离合踏板中心至制动踏板中心的纵向中心面的距离:≥110

17、  制动踏板纵向中心面至通过加速踏板中心的纵向中心面的距离:≥100

18、  制动踏板纵向中心面距转向管住纵向中心面的距离:50~150

19、  加速踏板纵向中心面至最近障碍物的距离:≥60

20、  变速杆和手制动手柄在任意位置时,距驾驶室内其他零件或操纵杆的距离:≥50

三、底盘总布置:

1、   车架宽度的确定:

1.1发动机安装部位的车架外宽的确定

a.   发动机宽度尺寸:特别是在车架纵梁附近的发动机宽度。

b.   发动机与车架纵梁的最小间隙:

满足以下要求:

(1) 发动机在工作中与车架纵梁不干涉,且留有25mm以上的间隙。

(2) 操纵机构的布置。

(3) 发动机维修接近性。

c.车架外宽(分析发动机前悬置结构设计的可行性;发动机的维修性)

1.2后部车架外宽的确定:

a. 左右后轮胎外宽:通常要小于车厢地板外宽40mm以上。否则,要加后车轮挡泥板。

b.双胎中心距:(采用后双胎可增加不足转向趋势)不得小于标准规定值,且要考虑加大轮胎的可能性。

c.后轮胎与板簧的最小间隙:轻型货车一般不小于30mm,(与国内同类车型比照验证其合理性)

d.后板簧断面宽度尺寸:由悬架设计人员确定,也可参考同类车型确定。

e.后板簧中心距:由上述结构参数限制、确定。通常希望尽量加大该尺寸来有效地提高后悬架的侧倾刚度,控制转弯时车厢侧倾角不致过大,一般要求在0.4g侧向加速度时车厢侧倾角不大于4°,但另一方面将减小不足转向趋势。(验算:横向稳定性;对转向性能的影响分析)

f.后板簧、后骑马螺栓与车架间隙:静态间隙一般为30mm左右,动态校核不能有干涉。

g.车架外宽(后部):希望后部车架外宽尺寸大一些,以提高车架的扭转刚度,降低车架复合应力。同时可增大发动机的维修空间。但要兼顾车架中部外宽尺寸,尽量改善纵梁工艺性。

2、前后悬架布置:

2.1前悬架:

2.1.1前轮中心线处车架离地高:(验算:空载、最大装载状态)

a.前轴下沉量:

b.前板簧与骑马螺栓总高度:

c.前悬架动挠度:fd=(0.7-1.0)fc,(铁碰铁、缓冲块压缩2/3或1/2,根据缓冲块结构定,缓冲块刚度小者取上限,反之取下限)(悬架静挠度的范围:fc=50-110mm)

d.前轮中心线处车架纵梁断面高度:  (验算或比照同类车型进行验证)

2.1.2前簧参数确定:

a.前钢板弹簧伸直长:要与悬架设计人员协商确定。从悬架本身设计、整车行驶稳定性方面要求长一些有利,但要受安装空间限制,故要综合考虑。

b.前钢板弹簧后倾角:

(1)主销后倾的需要;(平头车1°以上,带助力转向的可1.5°以上,板簧压平状态)

(2)改善转向特性的需要;

(3)前悬架与转向协调工作。

c.前簧后吊耳长度:长一些对行驶稳定性有利,但对其本身受力状况不利。

d.前簧支架高度:在保证前悬架的动行程及卷耳安装空间要求前提下尽量降低支架高度。

2.1.3前减振器行程:

根据车辆实际情况,选择合适阻尼力的减振器,并校核减振器行程,保证板簧在下跳和上跳到极限状态时,仍有足够的行程。

2.2车架与地面夹角:

空载:不宜超过2°

设计满载:推荐1°-1.5°

超载:可有小的负夹角(即稍有”塌屁股”)

2.3后悬架:

2.3.1后轮中心线处车架离地高:

a.后桥板簧托至后轴中心高度差:

b.后钢板弹簧与骑马螺栓总高度:

c.后悬架动挠度:fd=(0.7-1.0)fc不平路面取上限,(铁碰铁、缓冲块压缩2/3或1/2,根据缓冲块结构定,原则同前悬架)(悬架静挠度的范围:fc=50-110mm;fc2=(0.7-0.9)fc1,设计载质量偏大者取上限)

f.货厢地板离地高:

(1)原则上尽量降低,以利于装货,提高整车稳定性。

(2)保证车轮的跳动空间。对于长途运输或北方山区使用的货车还需要留出装防滑链的空间。

2.3.2后悬架参数确定:

a后钢板弹簧伸直长:

b后钢板弹簧前倾角:改善转向特性的需要,根据具体车型来确定。一般情况下后单胎车型要大于后双胎车型;微型车要大于轻型车。

c后簧后吊耳长度(满载状态下吊耳夹角:5°左右)

3、发动机及动力线的布置:

3.1发动机的布置:

3.1.1发动机的后倾角:一般不大于4°,也可根据发动机厂家提供的倾角数值。

3.1.2发动机与水箱的前后距离:发动机风扇前端与水箱散热芯距离大于50mm。

3.1.3发动机与水箱的上下距离:最理想的是将风扇的中心与散热器芯部中心想重和或偏上20~30mm。

3.1.4发动机油底壳或曲轴带轮与前轴或横拉杆的间隙:在前悬架铁碰铁状态时,之间的最小间隙应大于15mm,并且发动机油底壳不能比前轴低。

3.1.5 发动机与车身地板的间隙:应该保证车身地板与发动机最小间隙在30mm以上。水平方向的间隙要适当加大,保证发动机晃动时有20mm间隙。

3.1.6发动机与车架纵梁及板簧的间隙:应保证最小间隙25mm以上。

3.1.7发动机左右位置:

a一般情况下,发动机的中心线同汽车的纵向中心线一致。

b根据实际情况发动机可以左右偏置。

3.2后桥主减速齿轮中心线倾角:一般与动力线平行,有利于传动轴等速传动

3.3传动轴夹角:一般推荐不大于3°,其最大夹角不大于6°

4、转向器

4.1转向器在车架上的安装位置:

4.1.1前悬架与转向协调工作。

4.1.2前轮转向角与纵拉杆间隙。

4.1.3转向器与车身地板的接口。

4.1.4翻转车身还要初步进行运动校核

4.2转向管柱与车架上平面夹角: 要满足人机工程的需要             4.3转向盘直径:

4.4转向摇臂布置角及最大有效转角:

4.5前轮最大转向角:

前轮最大转向角:保证最小转弯直径要求。

4.6转向梯形底角:与底盘设计人员共同确定。

4.7转向摇臂、转向纵拉杆、转向梯形臂与周边零件最小运动间隙:一般不小于10-15mm

5、发动机附件布置:

5.1空滤器:

尽量布置在发动机进气一侧,便于管路最少,根据实际情况,可以布置在另一侧。

5.2油箱:

尽量布置与发动机输油泵同侧并靠近发动机,便于输油管路走向。

5.3蓄电池:

尽量靠近发动机启动机,电源线尽量最短。

6、自卸系统布置:

6.1套筒式油缸;

6.1.1油缸运动时与后桥或传动轴的间隙应大于30mm

6.1.2油缸的行程校核

6.1.3静止状态油缸与货厢横梁是否存在干涉

6.2工程顶式:

6.2.1静止状态油缸、三角臂与车架横梁、货厢横梁、变速箱、手制动鼓之间的间隙

6.2.2运动过程中,三角臂与货厢地板的最小间隙

6.2.3校刻在运动过程中是否存在死点

6.2.4在同样的举升力下,优化各点

7、主要间隙控制汇总:

序号 内     容 控制值 备 注
1 散热器与车身地板或发动机盖板之间间隙 ≥30
2 发动机最高点与车身地板或发动机盖板之间间隙 ≥30
3 发动机风扇与散热器风罩周边间隙 ≥15
4 发动机曲轴皮带轮与散热器风罩间隙 X≥25,Z≥15
5 发动机风扇与散热器水室、散热芯前后间隙 ≥30
6 前悬架铁碰铁状态时,发动机下部与前桥横拉杆间隙 ≥20
7 左前轮右转最大角度时,直拉杆与轮胎间隙 ≥20
8 前轮左右转动过程中,直拉杆与板簧、板簧支架等最小间隙 ≥15
9 直拉杆在运动过程中与前减振器间最小间隙 ≥20
10 轮胎与骑马螺栓的间隙 ≥20 轮胎最大断面
11 骑马螺栓与车架纵梁间隙 ≥15
12 轮胎在上跳或斜跳时与货厢地板、横梁或边板间隙 ≥30
13 前轮在左右转向过程中且上跳或斜跳时与车身轮罩间隙 ≥25
14 发动机档泥板与前减振器支架间隙 ≥10
15 前翻驾驶室在翻转中与货厢帽檐间隙 ≥50
16 排气管与车架纵梁内侧间隙 ≥40
17 排气管与液压油管间隙 ≥40
18 排气管与制动油管间隙 ≥40
19 消声器与传动轴间隙 ≥60
20 消声器与手制动器间隙 ≥40
21 消声器与蓄电池间隙 ≥60
22 变速操纵拉杆与排气管间隙 ≥30
23 货厢地板或横梁与底盘相关运动零部件间隙 ≥30
24 三角臂最低点时与车架横梁间隙 ≥40
25 后悬架铁碰铁状态时,举升油缸与传动轴、后桥间隙 ≥30
26 备胎与气刹后桥气管间隙 ≥30 板簧压平时
27 自卸车型货厢翻转最大角度时,货厢各部位与备胎、牌照支架间隙 ≥30
28 驾驶室前翻车型,驾驶室翻转最大时前围各部件、灯具与车架、保险杠间隙 ≥10
29 货厢锁止拉杆与尾灯板、后防护栏间隙 ≥20
30 里程表软轴与消声器间隙 ≥60

四、整车受力分析、计算

1计算整车的最大承载能力

a.   该车的主要用途和同类车型用户的经常载质量。可参考项目建议书确定。

b.   货箱容积:可以按2000kg/m3比重计算货箱的最大装载质量.

c.   轮胎负荷能力计算(要考虑车速对负荷的影响):希望前后轮胎负荷均匀,负荷率在90%-100%之间。后轮胎最大负荷率一般不得大于120%

d.   前桥的最大负荷能力(初步经验计算和类比分析)

e.   后桥的最大负荷能力(初步经验计算和类比分析)

f.   车架强度、刚度计算(初步经验计算和类比分析)

g.   悬架的承载能力计算

注:为确保超载后整车系统的安全性,要使悬架设计承载能力适当小于车架和车桥的设计承载能力。

2传动系统的受力分析

a.发动机的最大扭矩

b.离合器的后备系数

c.变速器的最大允许输入扭距

d.传动轴的扭转强度校核

e.后桥最大允许输入扭距

3转向系统的强度校核,如转向球销、转向节臂、转向臂等。

a.转向器强度校核

b.   转向操纵力计算:(要符合GB7258要求的不大于245N的切向力)

五、整车主要性能计算、分析

1、整车动力和经济性能计算和动力系统的选型意见

a.最高车速计算(绘制功率平衡图及按传动比计算)

b.最大爬坡度

c.动力因数计算(轻型货车的直接档最大动力因数不小于0.03-0.10,一档最大动力因数不小于0.3)

d.限定工况百公里油耗计算:

e.经济车速分析、计算:(可根据发动机万有特性曲线进行计算)

2.整车纵向、横向稳定性计算分析(GB7258规定:货车、农用车在空载状态的最大侧倾稳定角不小于35°)

3.最小转弯半径计算(计算值往往偏小,可根据样车试验值进行修正)

4.制动系统初步分析计算(行车和驻车制动器型式、制动力矩、制动器容量、制动踏板或手制动手柄操纵力、是否需要真空助力等)

5.举升能力计算

六、运动校核   

1.转向系与前悬架的运动协调性分析图

2.传动轴跳动分析图

3.减震器行程校核分析图:

4.转向横拉杆、前轴、后桥的跳动空间校核图

5.前轮与轮罩间的跳动空间校核图

6.后轮与车厢地板间的跳动空间校核图

7.转向器行程及最大转向角校核图

8、自卸系统运动校核图

9、前翻车身前翻校核图

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