汽车设计笔记 - 图文

第一章：汽车总体设计

一.进行汽车总体设计应满足如下基本要求：

1）汽车的各项性能、成本等，要求达到企业在商品计划中所确定的指标。 2）严格遵守和贯彻有关法规、标准中的规定，注意不要侵犯专利。 3）尽最大可能去贯彻三化，即标准化、通用化、系列化。

4）进行有关运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉。 二.汽车新产品开发流程

1）市场调查2）创意阶段3）比例模型阶段4）车辆总布置（总设计师）5）试制设计（各总成设计师）6）样车试制与试验7）生产准备阶段8）销售

三.影响选取轴数的因素：汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制、轮胎的负荷能力。 影响选取驱动形式的是主要因素：汽车的用途、总质量、对车辆通过性能的要求。

四.商用车的布置形式：

发动机后置后桥驱动的优缺点：

优点：1）能较好地隔绝发动机的噪声、振动、气味、热量；2）检修发动机方便；3)轴荷分配合理； 4)能改善车厢后部的乘坐舒适性；5)当发动机横置时，车厢面积利用较好，并有布置座椅受发动机影响较少；6）行李箱体积大（作为旅游客车），地板高度低 （作为城市客车）7)传动轴长度短。

缺点：1）发动机的冷却条件不好，必须采用冷却效果强的散热器;2）动力总成的操纵机构复杂;3)驾驶员不容易发现发动机故障。

五.货车布置形式按驾驶室与发动机相对位置的不同可分长头式、短头式、平头式、偏置式。又可以根据发动机位置不同，分为发动机前置、中置、后置三种布置形式。

六.汽车外廓尺寸限界规定：

外廓尺寸长：货车、整体式客车≤12m； 单铰接式客车≤18m； 半挂汽车列车≤16.5m； 全挂汽车列车≤20m 汽车宽≤2.5m（不包括后视镜 ）

汽车高≤4m （空载、顶窗关闭状态下 ）

后视镜等单侧外伸量不得超过最大宽度处250mm；顶窗、换气装置开启时不得超出车高300mm

影响乘用车总高的因素有：轴间底部离地高度，地板及下部零件高，室内高和车顶造型高度等。 七.质量参数：

1.整车整备质量：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。

2.质量系数：指汽车载质量与整车整备质量的比值。

3.汽车的装载质量：指在硬质良好路面上行驶时所允许的额定装载量。（注：越野汽车的载量是指越野行驶时或在土路上行驶时的额定装载量。） 八.轴荷分配对轮胎寿命以及汽车使用性能的影响 轴荷分配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。

影响：1）从各轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的负荷应相差不大；2）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负荷，而从动轴上的负荷可以适当减小，以利减小从动轮滚动阻力和提高在坏路面上的通过性；3）

为了保证汽车有良好的操纵稳定性，又要求转向轴的负荷不应过小。

九.乘用车身由发动机舱、客厢和行李箱三部分组成。乘用车车身的基本形式有折背式、直背式和舱背式三种。三种基本车身形式的主要区别表现在：车身顶盖与车身后部形状之间的关系上有差别。

客车车身有单层客车和双层客车之分，按照车头形式不同分为平头式和短（长）头式。

十.车架上平面线：车架纵梁上翼较长的一段平面或承载式车身中部地板或边梁的上缘面在前视图上的投影线。

前轮中心线：通过左右前轮中心，并垂直于车架平面线的平面， 在侧视图和俯视图上的投影线 。

汽车中心线：汽车纵向垂直对称平面在俯视图和前视图上的投影线 。 地面线：地平面在侧视图和前视图上的投影线。

前轮垂直线：通过左、右前轮中心，并垂直于地面的平面，在侧视图和俯视图上的投影线

十一. 运动校核内容：1.从整车角度出发进行运动学正确性的校核；2.对于有相对运动的部件或零件进行运动干涉校核。

在尽心汽车总布置草图设计中，应进行转向轮跳动、传动轴跳动、转向传动装置与悬架导向机构运动是否协调的运动校核图。

第二章：离合器设计

一.摩擦离合器由主动部分（飞轮、离合器盖、压盘），从动部分（从动盘），压紧机构（压紧弹簧）和操纵机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板、传动部件）四部分组成。

二.离合器的主要功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递。具体功用如下： (1)保证汽车起步时发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步； (2)在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击； (3)能够限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零部件因过载而损坏； (4)有效地降低传动系中的振动和噪声。 三.离合器设计的基本要求：

1）在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载。

2）接合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。 3）分离时要迅速、彻底。

4）从动部分转动惯量小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。

5）应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。

6）应能避免和衰减传动系的扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声的能力。

7）操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。

8）作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。

9）具有足够的强度和良好的动平衡，保证其工作可靠、使用寿命长。

10）结构应简单、紧凑，质量小、制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。

四.摩擦离合器的分类：

按从动盘的数目分为：单片、双片、多片。

按弹簧布置形式分为：圆周布置、中央布置、斜向布置。 按弹簧形式分为：圆柱螺旋弹簧、圆锥螺旋弹簧、膜片弹簧。 按作用力方向分为：推式、拉式。 五.膜片弹簧的优点：

1）膜片弹簧具有较理想的非线性特性；

2）膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单，紧凑、轴向尺寸小，零件数目少，质量小；

3）高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定； 4）压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀； 5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长； 6）平衡性好；

六. β：离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比。

第三章：机械式变速器设计

一.变速器的功用：用来改变发动机传到驱轮上的转矩和转速，目的是在各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。变速器由变速传动机构和操纵机构组成。 二.变速器设计的基本要求：

1）保证汽车有必要的动力性和经济性。

2）设置空挡，用来切断发动机的动力向驱动轮的传输。 3）设置倒挡，使汽车能倒退行驶。

4）设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。 5）换挡迅速、省力、方便。

6）工作可靠。汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡、乱挡及换挡冲击等现象发生。

7）变速器应有高的工作效率。 8）变速器的工作噪声低。

9）变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、维修方便等。 三.变速器的分类

变速传动机构按前进挡数可分为三，四，五，多挡变速器；按轴的形式分为固定轴式（两轴式，中间轴式，双中间轴式，多中间轴式）和旋转轴式；按传动比是否连续可分为有级式和无级式。

3.变速器换挡机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种形式。 四.挡数的确定

增加变速器的挡数能够改善汽车的动力性和经济性。挡数越多，变速器的结构越复杂，并且使轮廓尺寸和质量加大，同时操纵机构复杂，而且在使用时换挡频率增高并增加了换挡难度。

在最低挡传动比不变的条件下，增加变速器的挡数会使变速器相邻的低挡与高挡之间的传动比比值减小，使换挡工作容易进行。 挡数选择的要求：

1）相邻挡位之间的传动比比值在1.8以下。（按照等比原则确定各挡的传动比） 2）高挡区相邻挡位之间的传动比比值要比低挡区相邻挡位之间的比值小。

五.传动比范围的确定：

变速器的传动比范围指变速器最低挡传动比与最高挡传动比的比值。

传动比范围的确定与选定的发动机参数、汽车的最高车速和使用条件等因素有关。

六.中心距A的确定：

中心距A的大小对变速器的外形尺寸、体积和质量大小有影响，而且对轮齿的接触强度有影响。

中心距越小，轮齿的接触应力越大，齿轮寿命越短。因此，最小允许中心距应当由保证轮齿有必要的接触强度来确定。

七.齿轮的损坏形式|：轮齿折断、齿面点蚀、移动换挡齿轮端部破坏以及齿面胶合。

第五章：驱动桥设计

一.驱动桥设计的基本要求：

1）所选择的主减速比应保证汽车在给定条件下具有最佳的动力性和经济性。 2）外形尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性要求。 3）齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。 4）在各种转速和载荷下有高的传动效率。

5）在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，尤其是簧下质量应尽量小，以改善汽车平顺性。

6）与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应与转向机构运动相协调。 7）结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修、拆装、调整方便。 二.驱动桥的分类：

驱动桥分断开式和非断开式，驱动车轮采用独立悬架时，应选用断开式驱动桥；驱动车轮采用非独立悬架时，则应选用非断开式驱动桥；

非断开式驱动桥(或称为整体式)：即驱动桥壳是一根支承在左右驱动车轮的刚性空心梁，主减整器、差速器和半轴等所有传动件都装在其中。 断开式驱动桥没有连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁，主减速器、差速器及其壳体装在车架或车身上，通过万向节传动装置驱动车轮 三.主减速器的结构形式：

根据齿轮类型可分为弧齿锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。根据减速形式可分为： 单级主减速器：

双级主减速器：整体式和分开式 双速主减速器：

贯通式主减速器：单级贯通式和双级贯通式 单双级减速配以轮边减速：

四. 差速器：按结构特征可分为：齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等。 对称锥齿轮式差速器 （普通锥齿轮式、摩擦片式、强制锁止式） 差速器性能常以锁紧系数来表征：定义为差速器的内摩擦力矩与差速器壳接受的转矩之比

普通锥齿轮差速器：锁紧系数k一般为0.05~0.15，两半轴转矩比kb为1.11~1.35 缺点：两半轴转矩比kb大致相等，这种分配比例对于在良好路面上行驶的汽车来说是合理的。若越野行驶或在泥泞、冰雪路面上，牵引力发挥不出来。

摩擦片式差速器：锁紧系数k可达0.6，kb可达4。这种差速器结构简单，工作

平稳，可明显提高汽车通过性。 强制锁止式差速器：采用差速锁将普通锥齿轮差速器锁住，可使汽车的牵引力提高(φ+φmin )/2φmin倍，从而提高了汽车通过性。这种差速器结构简单，操作方便。

五.半轴根据其车轮端的支承方式分为：半浮式、3/4浮式和全浮式三种形式。 1）半浮式半轴：除传递转矩外，其外端还承受由路面对车轮的反力所引起的全部力和力矩。结构简单，所受载荷较大，适用于轿车和轻型货车及轻型客车。 2）3/4浮式半轴： 轴承装于半轴套管端部，并直接支承于轮毂。

3）全浮式半轴: 理论上来说，半轴只承受转矩，作用于驱动轮上的其它反力和弯矩全由桥壳来承受。主要用于中、重型货车上。 第六章 悬架设计

1、悬架设计的基本要求

1）保证汽车有良好的行驶平顺性。2）具有合适的衰减振动能力。3）保证汽车具有良好的操纵稳定性。4）汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾；转弯时车身侧倾角要合适。5）有良好的隔声能力。6）结构紧凑、占用空间尺寸要小。7）可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。 2、悬架结构形式分析

1）非独立悬架: 左、右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架与车架（或车身）连接 ; 优点：结构简单、制造容易、维修方便、工作可靠。缺点：汽车平顺性较差，高速行驶时操稳性差，轿车不利于发动机、行李舱的布置。

2）独立悬架: 左、右车轮通过各自的悬架与车架（或车身）连接。优点：簧下质量小；悬架占用的空间小；可以用刚度小的弹簧，改善了汽车行驶平顺性；由于有可能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，又改善了汽车的行驶稳定性；左、右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的倾斜和振动，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力。缺点：结构复杂、成本较高、维修困难。

3、独立悬架结构形式分析：双横臂式、单横臂式、双纵臂式、单纵臂式、单斜臂式麦弗逊式和扭转梁随动臂式。评价指标：1）侧倾中心高度：侧倾中心位置高，它到车身质心的距离缩短，可使侧倾力臂及侧倾力矩小些，车身的侧倾角也会减小。但侧倾中心过高，会使车身倾斜时轮距变化大，加速轮胎的磨损。2）车轮定位参数的变化：若主销后倾角变化大，容易使转向轮产生摆振；若车轮外倾角变化大，会影响汽车直线行驶稳定性，同时也会影响轮距的变化和轮胎的磨损速度。3）悬架侧倾角刚度：车厢侧倾角与侧倾力矩和悬架总的侧倾角刚度大小有关，并影响汽车的操纵稳定性和平顺性。4）横向刚度：悬架的横向刚度影响操纵稳定性。若用于转向轴上的悬架横向刚度小，则容易造成转向轮发生摆振现象。5）悬架占用的空间尺寸 ：占用横向尺寸大的悬架影响发动机的布置和从车上拆装发动机的困难程度；占用高度空间小的悬架，则允许行李箱宽敞，而且底部平整，布置油箱容易。 4、悬架主要参数的确定 1)静挠度: 汽车满载静止时悬架上的载荷Fw与此时悬架刚度c之比，即fc=Fw/c .2)动挠度: 指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2或2/3）时，车轮中心相对车回（或车身）的垂直位移 3) 悬架的弹性特性有线性弹性特性和非线性弹性特性两种: 线性弹性特性: 当悬架变形f与所受垂直外力F之间呈固定比例变

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