整车总布置李树成.pptx
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1、单击此处编辑母版标题样式标题文字代称部门名称科室名称部门名称科室名称研发部总布置室研发部总布置室李树成李树成整车总布置整车总布置研发部1引言2总布置基本概念3方案设计4整车总布置研发部1引言研发部1引言1、公司主要产品全系列平台重型、准重型、中型、轻型研发部2、研发部科室设置总布置室:整车总布置、车架、货箱、随车工具、牵引盘、挡泥板动力传动室:发动机附件、离合器、变速箱、传动轴、驱动桥行走室:转向、悬架、轮胎、制动电气电控室:电子、电器、AMT、电控标定车身室:白车身、内饰、外饰、车身外附、保险杠、空调其他科室:性能研究室、认证室、综合管理室、试制车间、实验室研发部功能分类功能分类设计分类设计
2、分类序号序号项目项目整车设计整车设计 行走设计行走设计 动力传动设计动力传动设计 车身造型设计车身造型设计 电气设计电气设计 电控设计电控设计1 1总布置及工效性总布置及工效性2 2人机工程人机工程3 3造型及颜色造型及颜色4 4动力性动力性5 5燃油经济性燃油经济性6 6操纵稳定新操纵稳定新7 7平顺性平顺性8 8安全性安全性9 9环保性环保性1010可靠耐久性可靠耐久性1111NVHNVH1212热适应性热适应性1313精细化精细化1414重量重量1515成本成本1616功能功能/配置配置表示强相关,表示强相关,表示弱相关表示弱相关各科室主要业务职能研发部 由于汽车是一种包罗了各种典型机械
3、元件、零部件、各种金属与非金属;材料及各种机械加工工艺的典型的机械产品,因此其设计理论显然要以机械设计理论为基础,并考虑到其结构特点、使用条件的复杂多变以及大批量生产等情况。它涉及许多基础理论、专业基础理论、专业知识及相关法律法规等:基础知识:高等数学、理论力学、材料力学、热力学、流体力学、空气动力学机械振动、机械制图、机械原理、电子与电气等专业知识:汽车理论、汽车构造、汽车设计、汽车动力学、空气动力学、汽车制造工艺等。实践知识:各大总成和系统的结构、工作原理、基本性能参数、常用材料性能,现生产的工艺等。了解相关的法规和标准:机动车运行安全技术条件(简称“GB7258”)、GB1589道路车辆
4、外廓尺寸、轴荷及质量限值,汽车行业其他法律法规基础工具的掌握:Auto/CAD、PRO/E、CATIA、有限元分析(CAE)3、汽车设计需要的知识研发部二、总布置基本概念 研发部1、总布置在汽车设计中的作用总布置又称总体设计,是汽车设计工作中的重要一环,对汽车的设计质量、使用性能和市场竞争力有着决定性的影响。因为汽车性能的优劣不仅与相关总成及部件的工作性能有密切关系,而且很大程度上取决于有关总成及部件间的协调与参数匹配,取决于整车的总布置。总布置贯穿与整车设计全过程,需要多部门、多系统的工程师参与。总布置工程师参与概念设计,提出整车设想,完成技术方案设计,并完成总布置草图;在总布置草图基础上,
5、完成总布置,形成整车三维数模(或总布置图);车型设计工程师要指导并控制整车部件设计,使设计忠实与产品概念总布置是一门综合性学科,要求知识面宽,同时要求车型设计工程师应有丰富的经验,要有深厚的总布置知识积累。总布置过程同时又是不断解决矛盾,对车型设计工程师解决实际问题能力不断考验的过程。研发部接收产品设计输入及评审接收产品设计输入及评审技术方案设计及评审技术方案设计及评审技术设计任务书及评审技术设计任务书及评审FEMAFEMA设计及评审设计及评审工作图设计及评审工作图设计及评审样车试制样车试制样车试验样车试验组织协调沟通控制技术方案研发部2、汽车总布置工作原则 汽车性能的优劣不仅取决于组成汽车的
6、各部件的性能,而且在很大程度上取决于各部件的协调和配合,取决于总体布置;总体设计水平的高低对汽车的设计质量、使用性能和产品的生命力起决定性的影响。汽车是由多个要素(子系统及连接零件)组成的整体,每个要素对整体的行为有影响;组成汽车的各要素对整体行为的影响不是独立的;汽车的行为不是组成它的任何要素所能具有的。车辆的总成配置直接影响着整车的性能,总布置即要完成车架这一基础安装件的设计,还要对所有安装于在车架上零部件进行规划。因此总布置设计应遵从工作原则:研发部功能原则 卡车的第一功能是运货,其他功能次之市场原则 了解市场需求,提供试销对路产品使用原则 站在用户和驾驶者的角度考虑设计问题法规原则 遵
7、守有关标准、规范、法规、法律,不得侵犯他人专利轻量化原则 满足刚度、强度要求的前提下尽量降低自重低质心原则 尽量降低车辆重心三化原则 零件标准化、部件通用化、产品系列化整车原则 各零部件服从整车需求先进原则 继承优点,消除缺陷,采用已有且成熟可靠的先进技术与结构成本原则 追求性价比,尽量降低成本终极目标以最低的成本造“最好”的汽车研发部3 3、总布置要解决的两个基本问题、总布置要解决的两个基本问题性能问题:总布置过程中不仅要解决安装,还要时刻关注安装变化对整车性能变化的影响,以下是通常要考虑的性能问题:整备质量的控制轻量化产品需求加大与底盘承载能力的匹配动力性与油耗的关系通过性和整车重心的矛盾
8、制动性能造型与整车散热性能结构问题整车主要参数选择,整车结构布置各总成部件布置位置及形式产品形象:整体感、产品家族形象、系列化布置研发部4 4、总布置工作的基本内容、总布置工作的基本内容编制下发设计任务书,协调零部件设计确定几何参数、绘制总布置图总成配置、重量参数、性能参数设计完成车架部分工作图纸整车三维或二维布置,运动校核图整车的受力分析及计算各系统运动校核整车综合性能分析及目标实现评价拟定试验项目和指标,根据试验问题进行产品改进和完善;编制技术文件:整车技术条件、润滑技术条件、说明书、使用手册、改装手册等研发部三、方案设计研发部 方案设计主要确定总成配置、重量参数、性能参数等研发部1 1、
9、汽车主要尺寸参数的选择、汽车主要尺寸参数的选择 1.1整车外廓尺寸的确定:总长、总宽、总高GB1589对卡车产品相关外形尺寸限值如下表:研发部设计考虑要素:满足国家或区域法规、标准的限制,GB7258-2005车辆类型、用途、运营环境、载质量、道路条件等产品性能及使用需求牵引车载货车自卸车专用车辆考虑整车的协调性,装载后整车稳定性等要素研发部1.2轴距的选择:轴距是指前后车轮轮轴之间的距离,这个关系到车在行驶,特别是高速行驶时的稳定性,轴距对整车的承载能力及车架的设计强度有较大的影响。轴距的选择要考虑它对整车其他尺寸参数、质量参数和使用性能的影响。轴距短一些,汽车总长、质量、最小转弯半径和纵向
10、通过半径就小一些。但轴距过短也会带来一系列问题,例如上装长度不足或后悬过长;汽车行驶时其纵向角振动过大;汽车加速、制动或上下坡时轴荷转移过大而导致其制动性和操纵稳定性变坏;万向节传动的夹角过大等。因此,在选择轴距时应综合考虑对有关方面的影响轴距影响整车总长、总重、货箱长度、轴荷分配、转向通过性、传动轴角度;在满足整车尺寸或货箱尺寸、轴荷分配、主要性能、整车布置的前提下,轴距短一些为好。短轴距优点:整车长度小、整备质量小、转弯半径小,通过性好。短轴距缺点:过短易导致后悬过长,轴荷分配不合理,行驶过程中角震动过大,加速或制动时轴荷转移过大,影响制动性能,操纵稳定性变坏,传动轴夹角过大,易带来震动噪
11、声隐患。研发部载货车轴距计算:整车选型初期,轴距一般按以下方法确定:轴距=货箱长度+驾驶室货箱间隙+驾驶室后壁至前轮中心距离-后悬货箱长度可根据载货的规格、质量等特点选定,也可参照同型号竞争品牌产品;驾驶室到货箱间隙,一般选择80-120左右,考虑驾驶室翻转及高位管安装,货箱前板与高位管的间隙,一般应大于30。载货汽车轴距主要取决于常载货物的特征,即所需货箱的特点。市场上的载货汽车,在同一承载平台上,往往通过调整轴距及货箱的长度,形成差异化的系列化产品。初步选型后,最终还需经最小转弯半径、传动轴夹角、轴荷分配、乘坐舒适性等计算分析决定牵引车轴距计算考虑的因素:前置距、前后轴荷、前回转半径、后回
12、转半径、整车零部件布置空间、列车总长度等研发部1.3载货汽车的前悬及后悬前悬:前悬处要布置发动机、散热器、中冷器、膨胀水箱、风扇、板簧前支架、驾驶室的前支点、保险杠、转向器等,因此要有足够的布置空间。其长度与汽车的类型、驱动型式、前桥的结构型式、发动机的布置型式和驾驶室的型式及布置密切相关。前悬不宜过长,以免使接近角过小而影响通过性。一般驾驶室定型后,整车前悬也即确定,系列车型的前悬一般不随车型变化而变化后悬:后悬长度主要与上装长度、轴距及轴荷分配有关。后悬也不宜过长,以免使汽车的离去角过小而引起拖尾失效,同时转弯也不灵活。同时应符合GB1589-2004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值的要求
13、。后悬=总长-前悬-轮距牵引车后悬在满足结构及性能要求条件下要尽可能小,减轻自重,确保后后回转半径满足挂车要求研发部1.4前后轮距的选择:考虑要素:整车总宽度、驾驶室及货箱宽度选型、整备质量、横向稳定性、机动性能、最小转弯半径。宽轮距优点:悬架角刚度越大,汽车的横向稳定性越好,车厢宽度越大,承载空间越大。宽轮距缺点:车身宽度及货箱宽度过大,不利于整车的轻量化,同时大幅降低整车性价比。确定总原则:轮距必须与汽车的总宽相适应。前轮距主要决定于车架前部的宽度、前轮板簧中心距、板簧宽度、前轮转角、轮胎大小及拉杆与车架和转向轮之间的间隙。后轮距则取决于车轮外廓不能超过法规限值、后部车架宽度、板簧中心距、
14、板簧宽度、轮胎大小、U型螺栓直径、板簧和轮胎之间的间隙等。前轮距B1: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。后轮距B2: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。研发部1.5、接近角、离去角和最小离地间隙接近角、离去角和最小离地间隙要视车辆用途、使用环境等因素而定,对于中重型卡车,一般来讲接近角不小于18,离去角不小于12,最小离地间隙不小于230mm。轻型全驱车受车轮直径等因素的影响,上述数值要小一些。研发部2 2、汽车质量参数的确定、汽车质量参数的确定 2.1整车的载质量设计载质量考虑要素
15、:在良好的硬质良好路面上行驶时装载货物的最大限额,通常以吨为单位计。因车辆使用路况不同,用户使用要求差异等,载质量设计存在较大差异,一般对承载系的设计承载能力选取较高值。轮胎的极限承载能力是重点考虑因素,板簧设计承载不易无限制加大,理论控制板簧一般作为承载系最薄弱环节:限制超载、保证安全。研发部2.2整车的整备质量汽车加满燃料、润滑油、工作液及发动机冷却水和装备齐全后但未载人、装货时的质量。产品设计阶段,整备质量可参考结构相似的标杆车型对整车相关部件的质量参数进行测量并对设计车型的整备质量设定设计目标。承载能力一定的前提下,整备质量越低越好,有利于提高质量利用系数、降低制造成本,降低油耗。轻量
16、化技术:利用分析手段优化零部件结构,采用轻型合金和高分子材料等都是采取的常用措施,是载货汽车产品发展的一个趋势。计重收费政策的实施,可提高车辆的单位承载能力,降低运输成本。研发部质量系数m的定义:指汽车装载质量与整车整备质量的比值。设计水平的一个重要指标,表示了单位汽车整备质量能承受的汽车装载质量,此系数越大,汽车的材料利用率、设计工艺水平越高,一致性保障能力越强。汽车类型货车轻型0.801.10中型1.201.35重型1.301.70矿用自卸车最大装载质量me/t451.301.70不同类型汽车的质量系数2.3质量系数研发部车辆类型车辆类型最大允许总质量最大允许总质量最大限值最大限值最大设计
17、总质量最大设计总质量最小限值最小限值汽车汽车三轮汽车三轮汽车20001)乘用车乘用车4500客车客车二轴客车二轴客车18000三轴客车三轴客车250002)单铰接客车单铰接客车28000半挂牵引车半挂牵引车二轴半挂牵引车二轴半挂牵引车18000三轴半挂牵引车三轴半挂牵引车250002)货车货车二轴货车二轴货车160003)、4)三轴货车三轴货车250002)16000具有双转向轴的四轴汽车具有双转向轴的四轴汽车310005)24000挂车挂车半挂车半挂车一轴半挂车一轴半挂车1800010000二轴半挂车二轴半挂车35000190006)三轴半挂车三轴半挂车40000280006)其他其他挂车挂
18、车二轴挂车,每轴每侧为单轮胎二轴挂车,每轴每侧为单轮胎120008000二轴挂车,一轴每侧为单轮胎、另一轴每侧为双轮胎二轴挂车,一轴每侧为单轮胎、另一轴每侧为双轮胎1600011000二轴挂车,每轴每侧为双轮胎二轴挂车,每轴每侧为双轮胎2000014000汽车列车汽车列车二轴汽车和一轴挂车组成的汽车列车二轴汽车和一轴挂车组成的汽车列车27000二轴汽车和二轴挂车组成的汽车列车二轴汽车和二轴挂车组成的汽车列车350007)具有五轴的汽车列车具有五轴的汽车列车43000具有六轴的汽车列车具有六轴的汽车列车490001)当采用方向盘转向、由传动轴传递动力、具有驾驶室且驾驶员座椅后设计有物品放置空间时
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