浅谈载货汽车总体布置设计的要素

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汽车是一种性能要求高，负荷变化大的运输工具，其使用性能的好坏与各总成本身性能指标有关，但更主要决定于各总成之间结构特性的协调，即整车性能的好坏主要取决于总布置设计的合理性，故汽车总体设计是汽车设计中的重要工作环节，它是一项贯穿从商品策划直到汽车投入批量生产为止的整个过程设计工作，是一个反复协商、调整的过程。
　 汽车总体布置设计的任务是：根据国家发展汽车工业的方针政策和汽车行业产品发展规划，考虑市场需求和使用单位的要求，参照同级汽车的国内外资料，对设计任务进行研究分析，按所设计汽车的用途、使用条件、经济条件及生产条件，从全局出发正确地选择整车型式及主要技术参数、各总成结构型式及参数，并进行合理布置。在整个设计流程中，根据商品策划的汽车设计模式的不同，设计流程略有不同，它可分为：

　　(1)新车开发。一种全新车型的设计；

　　(2)改型设计。对现有车型的改良换型设计，

　　(3)局部改动。根据产品策划的要求对现生产商品车型进行局部有针对陛的改良设计；

　　(4)微小改进。比局部改动变化更小的改良设计。

　　其中(1)和(2)都需要进行总体布置设计，但2种模式在设计流程上略有不同。
总体设计前的准备工作总体布置开始前，为便于设计部门顺利开展工作，策划部门应完成以下一些工作：

　　(1)指定本次设计属于上述4种模式中的哪一种；

　　(2)明确产品开发的目的(面向的用户群、销售地、车辆价格、大小)；

　　(3)产品开发的概念(车型风格、造型设计的方向、装备等)、开发周期、销售量、利益目标；

　　(4)车型的构成；

　　(5)车辆的基本尺寸(总长、总宽、总高、轴距、前悬、后悬、车身内部尺寸、车箱内部尺寸等相关基本尺寸)；

　　(6)车辆的基本构造(发动机、驱动系统、制动系统、车架系统、转向系统、悬架系统、车身及内饰系统和电气系统等

　　(7)驱动方式与布置形式(发动机一驱动轮：后轮驱动、前后双驱动、六轮驱动等；发动机纵置、横置等)；

　　(8)车辆的主要性能指标及所需满足的标准等；

　　(9)制定和下达设计任务书及相关资料。
　　2 总体设计的一般程序

　　下面以改型设计模式为例，介绍载货汽车总体布置设计的一般程序，需要说明的是在汽车设计的初级阶段，有很多不确定的因素和参数，因此，它有一个反复协商，进行修改，最后进行确定的过程。
　　2．1绘制初步的总体布置图
　　2.1.1绘制最初1：5比例图及外形初步线形图

　　按1：5比例绘制总体布置设计的正面、侧面、平面和背面的视图。由于在此阶段，车辆的准确外形特征线还没有，但设计是对既有车辆的全面改良设计，其车辆的基本形式是清楚的，所以可借用以前车型的相关图例，按本次设计的要求，进行一定的修改，并在图中标入全长、全宽等数据

　　2.1.2车轮和悬架系统的布置

　　其任务和内容有：

　　(1)空载时前后轮胎的布置。根据车轮中心、轮胎尺寸、设定地面线，在图中标注轴距、接近角、离去角及前悬、后悬尺寸。此时，如果能确定车体下部部件的布置，也应标注纵向通过半径。

　　(2)转向系统和前／后悬架的布置设计。需注意前悬的选定形式及其对转向参数和转向特性的影响。

　　(3)尽可能在图中绘制出悬架及轮胎的跳动图。

　　(4)驱动方式为前／后轮双驱时，需进行前差速器的布置。

　　2.1.3发动机和驱动系的布置其任务和内容有：

　　(1)发动机及悬置支架的布置。应在图中确定最小离地间隙，地板与发动机间隙，车架内档尺寸等。在布置中要考虑发动机的维修方便性(如：发动机盖考虑可翻式、固定不动的地板与发动机之间的间隙要大于发动机拆卸时的所需空间尺寸)

　　(2)变速器和传动轴的布置。如为驻车中央制动形式，应标出中央制动器的位置，以便确定传动轴的长度；传动轴分几节应标明。

　　(3)排气系、进气系的布置。工作中应考虑进气口的位置．(关系到进气质量)；考虑消声器的发热及其和地板、电气线束、燃油箱等的隔热间隙和隔热形式。

　　(4)散热器的布置。注意冷却风口的位置和通风路径、管道的布置。在车身前面板，保险杠设计时尤其要注意进风的路径和通畅性，如因美观性而牺牲了进风面积，应加置导风罩等装置。布置中还应注意散热面与发动机风扇间的间隙应适当。

　　(5)对于带前驱的车辆，行前驱动轴的布置。

　　2.1.4乘员布置

　　(1)根据我国的惯例或商品策划指定的销售地，选择使用不同人体模型，进行车身内部布置设计。应满足人员的乘坐舒适性，视野性，驾驶操纵的安全、可靠、方便性等的要求。

　　(2)接近性。从地面线到设计基准点的高度应尽量降低。车门等开口部结构及尺寸(如地板高度、最小通道尺寸、车身侧围的倾斜等)应不妨碍乘员的上、下车。

　　(3)前方视野性。在设计前围时应与驾驶员前方视野区域性同步进行。视野设计应满足安全法规及标准要求。必须注意，各国的标准不同，其视野的获得方法和表达方式也不一样，应视车辆的销售地区而定。

　　(4)安全带的固定位置。销售地域的不同，安全带的安装固定区域在法规上的要求也不同，设计时必须注意。

　　2.1.5踏板和换档操作杆等操纵系统的布置

　　应按工程学的有关设计标准和要求开展下面操纵件的布置工作：

　　(1)踏板类操纵件。加速踏板、制动踏板、离合踏板；

　　(2)换楷操纵杆。变速操纵换档、挂俏操纵杆；带副变速时的高低档选择杆；

　 (3)驻车制动操纵杆。手制动拉杆。

　　以上布置时，应在布置图中，描述出可动的最大范围，以考核其标准性和操纵方便性。

　　2.1.6燃油箱的布置

　　(1)确保燃油箱的目标设计容量；
　　
　　(2)确保离地高度；

　　(3)燃油传感器的匹配应正确；

　　(4)符合规范的强制性要求。

　　2.1.7备用轮胎的布置

　　布置时应考虑整车的离去角不受影响(因载货汽车通常将备胎布置在后端车架尾部)，操纵的方便性，布置时应用轮胎的最大尺寸进行。

　　2.1.8车架基本框架形状的布置

　　通过以上7项的初步布置工作，车架的基本框架形状已自然生成，对于整车的左右配重问题，应在此环节中进行计算校核，使左右配重相当。

　　通过以上工作，大体上可决定车辆的基本特征，但必须进行车辆性能方面的分析和研究。表l中给出了与性能有关的因素和部件。在进行这些关系性能的部件布置时，必须和有关单位和部门进行充分协商讨论，以最终确定其布置结果。
　　2.2整车设计计算校核

　　在初步布置设计阶段，应对其整车进行布置和所选总成的技术参数进行必要的设计计算校核。其包括以下主要内容：(指载货类轻型汽车)

　　(1)整车质量参数。包括质心位置计算、装备质量、总质量、前后轴荷、质量利用系数等计算。

　　(2)动力性能。包括行驶驱动力、动力因数、最大爬坡度等计算。

　　(3)燃油经济性。计算吨百公里油耗，同时得出经济时速。

　　(4)稳定性。包括纵向稳定性、横向稳定性、驻车坡度角、最小转向圆直径等计算。

　　(5)制动性能验算。包括制动力分配、制动距离、制动系统压力计算、踏板力计算等。

　　(6)转向系验证。包括转向力、转向总圈数等计算。

　　(7)车架强度验算。包括车架弯曲应力验算、车架抗弯刚度等。

　　(8)板簧验算。包括承载性板簧刚度、静挠度、应力校核计算。
　　2.3模型制作

　　由造型设计部门进行模型、线图的制作工作。在此期间，造型、设计、生产技术部门就模型核总体布置的关系进行充分讨论，得到最后批准确认的模型。并根据这个批准模型，绘制最终造型的线图。
　　2.4基本总体布置图的绘制

　　主要工作如下：

　　(1)读取最终的设计线图，替换修改初步原车线图。
　　
　　(2)修正布置图以反映出在模型制作时讨论决定修改的所有事项。

　　(3)制作有各种配管、配线、辅助仪器等细节的布置图。
　　2.5详细设计和设计验证

　　(1)以基本总体布置图为基础，设计和实验部门进入详细讨论、设计、试验阶段。

　　(2)划分单位完成结构设计并评审，绘制用于试制车制作的试制图。

　　(3)研制样机。

　　(4)进行样机试验(路试和检测)。

　　(5)样机评审，反复修正。
　　2.6以后的工作

　　(1)制作工艺装备，进入小批生产试制。

　　(2)设计变更，完善总体布置图。

　　(3)车辆正式投入生产。

　　把试制图出图后所反映的变更点加入总体布置图中，到车辆批量生产开始时的总体布置图就是最终的总体布置图。
　　2.7总体布置图的管理

　　总体布置图是表示新生车型全体资料的图纸，在技术部门内部，是一种极为保密的技术资料，不能轻易提供给本部门以外的其他技术部门作参考。
　　3结束语

　　汽车总体布置的过程就是汽车设计的过程。在国外，汽车产品的设计主要是CAD三维设计，二维设计图仅仅是对三维的补充和说明。汽车布置设计的首要内容是要确定设计基准点(SRP)，其他部分的布置均以此为基础，在三维空间进行布置设计，然后投影到总体布置图中。
　　总体布置图的制作在汽车设计中最花费时间，一直要到汽车投入批量生产时才算完成。总体布置工作不是一个部门能独立完成的工作，而是以一个部门为主，各个部门间反复协商和完成的。在汽车设计过程中，充分体现了各个部门的协调关系。

fangqiwan

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