九乡新闻网魔兽世界7.0猎人下副本:汽车设计一些数据
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第一节 概 述
一、总体设计应满足的基本要求
由动力装置、底盘、车身、电器及仪表等四部分组成的汽车，是用来载送人员和货物的运输工具。
汽车可以按照用途或结构特点进行分类。我国把汽车分为七类：轿车、货车、越野车、自卸汽车、牵引汽车、专用汽车和客车。上述七类汽车又根据发动机的排量V或汽车总质量m a或汽车尺寸(总长)不同进一步区分，如不同发动机排量的轿车，表明汽车的动力性和经济性指标不一样。我国根据发动机排量不同，将轿车分为五级(表l-1)；货车按公路运行时厂定最大总质量不同，越野车按越野运行时厂定最大总质量不同，将它们分为四级(表1-2)；而客车根据车辆总长不同来区分(表l-3)。
表1—l 轿车的分类
轿车级别 微型 普通级 中级 中、高级 高级
发动机排量
V／L
V≤1．0
1．0< V≤1．6
1．6< V≤2．5
2．5< V≤4．0
V>4．0
表1—2 货车的分类
货车级别 微型 轻型 中型 重型
公路运行
最大总质量m。
m。≤1．8
1．86．0< m。≤14．0
m。>14．0
表1—3 客车的分类
客车级别 微型 轻型 中型 大型
车辆总长L。
L。≤3．5
3．5< L。≤7．0
7．0< L。≤10．0
L。>10．0
人们从事生产活动离汽车。在日常生活中，汽车特别是轿车是经常使用的交通工具。汽车工业出现的高新技术多数在轿车上首先得到应用。目前，轿车的产量、保有量占汽车总产量和保有量的绝对多数。一方面，拥有轿车是标志人们生活水平的提高；另一方面，大量运行着的汽车所造成所造成的公害又降低了人们的生活质量。因此，人们对汽车提出越来越高的要求，包括研制节油汽车和开发应用新能源；有关法规对汽车的排放和噪声提出更严格的要求；对汽车安全性提出更高的要求，达到乘坐汽车有安全感、愉快感，汽车发生碰撞事故时能够妥善地保护乘员；对汽车提出居住性要求，不仅坐在汽车里舒适，而且能与外界进行信息交流。
进行总体设计应满足如下基本要求：
1)汽车外廓尺寸应符合GBl589—89的外廓尺寸限界规定。
2)轴荷分布要合理，并应符合有关公路法规的限定要求。
3)汽车的各项性能，要求达到设计任务书所给定的指标。
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。
5)拆装与维修方便。
二、汽车开发程序
车型不同、生产纲领不同，新产品的开发阶段与工作内容也不同。一般新产品开发要经历五个阶段，各阶段的主要工作内容见表1-4。
表1—4 汽车新产品开发的一般程序
阶段 新车设计 主要工作内容
设
计
任
务
书
编
制
阶
段
国家汽车发展型谱或上级机关指令
工厂产品发展规划
概念设计
市场预测，使用调查，产品水平分析，形体设计，工艺分析，产品的目标成本
产品的通用化、标准化、系列化，绘制方案图，初步性能计算
设计任务书的制定
绘制总布置草图，初选主要技术参数
技术
设计
阶段
技术设计
确定主要参数和结构，总成设计，绘制整车校对图，运动干涉校核，整车性能计算，出试制图和技术文件
试制、
试验、
改进、
定型
阶段
改进设计
试制总成和样车，总成试验，整车试验，使用试验，评价试验，改进没计
鉴定定型
工艺审查，成本核算，价值分析，出生产准备用图，编制鉴定文件
生产
准备
阶段
小批量生产、用户试验
工艺调试，继续试验，改进设计，完成生产用图，小批试生产
生产
销售
阶段
批量生产与销售
正式销售，售后服务
1．设计任务书编制阶段
产品(汽车)设计的前期，从构思产品开始到确定设计技术指标和下达产品设计任务书为止的这一阶段工作称之为概念设计。概念设计是对新开发汽车的总体概念进行概括的描述，是确定汽车性能、外形与内饰等主要方面的初步设计。
市场预测：要调查分析市场容量的大小，最经济的生产纲领、生产方式，用户对产品的要求以及有关法规的规定。
使用调查：要调查同类汽车的使用情况，包括使用中反映出来的优缺点，还应当搜集总成、零件的损坏统计资料和进行寿命分析；汽车的使用条件；用户对车型的要求。
产品应尽最大可能满足用户的要求，以求新开发的车型在同类型产品中处于领先地位，在市场上能畅销，进而初定整车及主要总成的形式和主要参数。
产品水平分析：主要是通过搜集资料和进行样车试验与测绘，深入了解国内外企业同类型汽车的发展水平和动向。对搜集到的各种资料经整理、分类、分析，在消化的基础上加以利用，以确定新车型的先进性，初定整车主要性能所要达到的指标，同时满足国内外有关标准与法规的规定，保证市场销售对路。
形体设计：在概念设计阶段，通过整车和车身内部尺寸布置绘制外形构思草图，(图l-1)、美术效果图和制作油泥模型等，为人们提供准备开发的车型形体概念。
车身外形应在保证汽车拥有较小空气阻力系数的同时，具有符合审美规律的形体。车身内部设计要符合人体工程学的要求，保证驾驶员操纵方便，乘员乘坐舒适。实车制造出来之前，在图样上表现新开发汽车造型效果的图称之为美术效果图，该图应具有真实感。图上应表示出车型前面、侧面、后面的关系。画出汽车的前侧面与后侧面的美术效果图，能概括出车型的整个形状(图l-2)，
表达造型的构思，真实反映车身外形，用来提供作为初步选型的参考。因为在图面上表达车身外形不能代替空间形体，因此还要制作油泥模型。概念设计阶段可以制作比例为1／10或l／5的便于制作和修改的油泥模型。
为了使新开发的汽车投放市场后在价格上占有优势，使企业获得效益和发展，在概念设计阶段就要控制成本，对产品进行价值工程分析，并把产品的目标成本列入设计指标考核内容。目标成本＝售价—利润，即根据产品在市场上的定位确定售价(与同类产品进行比较)，减去希望得到的利润，即可确定目标成本。如果实际成本(决定于材料、工艺、结构复杂程度等)大于目标成本，则利润将减少，因为在市场竞争中某一档次产品的售价是不会因为其实际成本高或低而改变的。
市场需求的变化，会影响产品的变化。为了在更新产品时能减少投资、降低成本，应该尽可能少地更换生产设备和工艺装备等。因此，在开发新车型的时候就要注意总成及零部件的通用化、标准化和系列化。
总体设计师根据整车设想，画出多幅总体方案图进行分析比较。方案图对主要总成只画出租线条的轮廓，重点放在突出各方案之间的差别上，做到对比时一目了然。
总体方案确定后要画总布置草图，此图要对各部件进行较为仔细的布置，应较为准确地各部件的形状和尺寸，确定各总成质心位置，然后计算轴荷分配和质心位置高度，必要时还要进行调整。此时应较准确地确定与汽车总体布置有关的各尺寸参数，同时对整车主要性能进行计算，并据此确定各总成的技术参数，确保各总成之间参数匹配合理，保证整车各性能指标达到预定要求。
上述工作完成后，着手编写设计任务书。设计任务书主要应包括下列内容：
1)可行性分析。其内容包括市场预测，企业技术开发和生产能力分析，产品开发的目的，新产品的设计指导思想，预计的生产纲领和产品的目标成本以及技术经济分析等。
2)产品型号及其主要使用功能，技术规格和性能参数。
3)整车布置方案的描述及各主要总成的结构、特性参数。标准化、通用化、系列化水平。
4)国内、外同类汽车技术性能分析和对比。
5)本车拟用的新技术、新材料和新工艺。
开发新车的各项性能指标要符合国家有关标准、法规要求，特别要注意贯彻《机动车运行安全技术条件》(GB7258一1997)的国家标准。
2．技术设计阶段
设计任务书对汽车形式和汽车的各项技术指标，对各总成的形式、尺寸、质量、性能等均有明确要求。此外，总体设计师对各总成提出的要求和边缘条件等也应以书面形式提出，作为双方共同工作的依据。在上述条件具备后，各总成设计师可以进行工作，而总体设计师在此期间要协调总成与整车和总成与总成之间出现的各种矛盾。各总成完成设计后，总体设
计师负责将各总成设计结果反映到整车校对图上进行校对，目的是发现问题、解决问题，以减少试制、装车时出现的技术问题。有关运动校核也是技术设计阶段应该完成的工作。最后要编制包括整车明细表和技术条件在内的整车技术文件。
3．试制、试验、改进、定型阶段
试制、试验阶段的主要工作是进行样车试制，然后对样车进行试验。其目的是：判断根据设计图样制造出来的零部件组装起来之后是否达到预期目标，找出不足，并取得进行修改的依据；评价汽车的可靠性及强度。仅通过理论计算作为根据是不够的，最终需经过样车试验来判别。试验应根据国家制定的有关标准逐项进行。不同车型有不同的试验标准。试制、试验完成后应对结果进行分析，并针对暴露出来的技术问题进行改进设计，再进行第二轮试制和试验，直至产品定型。
4．生产准备阶段
生产准备阶段的主要工作是进行生产准备和小批量试生产，并让试生产车进一步经受用户的考验。
5．生产销售阶段
生产销售阶段是对产品进行正式批量生产，并对产品进行销售和售后服务工作。在售后服务工作中还要征求用户意见，并将这些意见反映给有关部门，以利改进和不断提高产品质量、扩大市场。上述各阶段工作有些须先行一步，如市场调查和进行概念设计等；有些工作可以同时或交叉进行，如在完成产品设计的同时又进行样车试验，以及完成工厂的扩建、新建工程工作。
第二节 汽车形式的选择
不同形式的汽车，主要体现在轴数、驱动形式以及布置形式上有区别。
一、轴数
汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力。
我国公路标准规定，对于四级公路及桥梁，单轴最大允许轴载质量为10t，双连轴最大允许轴载质量为18t(每轴9t)。根据公路对汽车轴载质量的限制、所设计汽车的总质量、轮胎的负荷能力以及使用条件等，可以确定汽车的轴数。因为双轴汽车结构简单、制造成本低，故总质量小于19t的公路运输车辆广泛采用这种方案。总质量在19～26t的公路运输车采用三轴形式，总质量更大的汽车用四轴和四轴以上的形式。
因为轿车总质量较小，均采用两轴形式。不在公路上行驶的汽车，轴荷不受道路桥梁限制，如矿用自卸车等多数采用两轴形式。
二、驱动形式
汽车驱动形式有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等，其中前一位数字表示汽车车轮总数，后一位数字表示驱动轮数。采用4×2驱动形式的汽车结构简单、制造成本低，多用于轿车和总质量小些的公路用车辆上。总质量在19～26t的公路用汽车，采用6×2或6×4的驱动形式。为了提高越野汽车的通过性，应采用全轮驱动形式。
三、布置形式
汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身(或驾驶室)的相互关系和布置特点而言。汽车的使用性能除取决于整车和各总成的有关参数以外，汽车的布置形式对使用性能也有重要影响。
1．轿车的布置形式
轿车的布置形式主要有发动机前置前轮驱动、发动机前置后轮驱动、发动机后置后轮驱动三种，见图1-3，少数轿车采用发动机前置全轮驱动。
(1)发动机前置前轮驱动 发动机前置前驱动时，可以纵置或者前置，也可以布置在轴距外、轴距内或前桥上方。这种布置形式目前在中级及其以下级别轿车上得到广泛应用，主要是因为有下述优点：
与后轮驱动汽车比较，前轮驱动汽车的前桥轴荷大，有明显的不足转向性能；因为前轮是驱动轮，所以越过障碍的能力高；主减速器与变速器装在一个壳体内，因而动力总成结构紧凑；因为没有传动轴，车内地板凸包高度可以降低(此时地板凸包仅用来容纳排气管)，有利于提高乘坐舒适性；当发动机布置在轴距外时，汽车的轴距可以缩短，因而有利于提高汽车的机动性；汽车散热器布置在汽车前部，散热条件好，发动机得到足够的冷却；行李箱布置在汽车后部，故有足够大的行李箱空间；容易改装为客货两用车或救护车；供暖机构简单，且因管路短所以供暖效率高；因为发动机、离合器、变速器与驾驶员位置近，所以操纵机构简单；发动机可以来用纵置或横置方案，特别是采用横置发动机时，能缩短汽车的总长，加上取消了传动轴等因素的影响，汽车消耗的材料明显减少，使整各质量减轻；发动机横置时，原主减速器的锥齿轮用圆柱齿轮取代，降低了制造难度，同时在装配和使用时也不必进行齿轮调整工作，此时变速器和主减速器可以使用同一种润滑油。
发动机前置前轮驱动轿车的主要缺点是：
前轮驱动并转向需要采用等速万向节，其结构和制造工艺均复杂；前桥负荷较后轴重，并且前轮又是转向轮，故前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；上坡行驶时因驱动轮上附着力减少，汽车爬坡能力降低；一旦发生正面碰撞事故，发动机及其附件损失较大，维修费用高。目前我国生产的Audil00、Santana2000、Jetta、CA7220、Bulck、Passat、Accord、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。
(2) 发动机前置后轮驱动 发动机前置后轮驱动轿车有如下主要优点：轴荷分配合理，因而有利于提高轮胎的使用寿命；前轮不驱动，因而不需要采用等速万向节，并有利于减少制造成本；操纵机构简单；采暖机构简单，且管路短供暖效率高；发动机冷却条件好；上坡行驶时，因驱动轮上的附着力增大，故爬坡能力强；改装为客货两用车或救护车比较容易；有足够大的行李箱空间；因变速器与主减速器分开，故拆装、维修容易。
发动机前置后轮驱动轿车的主要缺点是：因为车身地板下有传动轴，地板上有凸起的通道，并使后排座椅中部座垫的厚度减薄，影响了乘坐舒适性；汽车正面与其它物体发生碰撞，易导致发动机进入客厢，会使前排乘员受到严重伤害；汽车的总长较长，整车整备质量增大，同时影响到汽车的燃油经济性和动力性。
发动机前置后轮驱动轿车因客厢较长，乘坐空间宽敞，行驶平稳，故在中高级和高级轿车上得到应用。
(3)发动机后置后轮驱动 对于发动机后置后轮驱动轿车，除去动力总成，包括发动机、离合器、变速器和主减速器布置成一体，使结构紧凑以外，还有下述优点：因为发动机后置，汽车前部高度有条件降低，改善了驾驶员视野；整车整备质量小；没有传动轴，而且排气管不必从前部向后延伸，故客厢内地板比较平整，只需用较低的凸包高度来容纳操纵机构的杆件和加强地板刚度，这就改善了后排座椅中间座位乘员的出入条件；乘客座椅能够布置在舒适区内；在坡道上行驶时，由于驱动轮上附着力增加，爬坡能力提高；发动机布置在轴距外时，汽车轴距短，机动性能好。
发动机后置后轮驱动轿车的主要缺点是：后桥负荷重，使汽车具有过多转向的倾向；前轮附着力小，高速行驶时转向不稳定，影响操纵稳定性；行李箱在前部，受转向轮转向占据一定空间和改善驾驶员视野影响，行李箱空间不够大；因动力总成在后部，距驾驶员较远，所以操纵机构复杂；受发动机高度影响，改装为客货两用车或救护车困难。
因上述缺点，发动机后置后轮驱动轿车几乎已不采用。
2．货车布置形式
按驾驶室与发动机相对位置的不同，货车有长头式、短头式、平头式和偏置式。长头式的特点是发动机位于驾驶室前部，当发动机有少部分位于驾驶室内时称为短头式，发动机位于驾驶室内时称为平头式，驾驶室偏置在发动机旁的货车称为偏置式。
布置形式为平头式的货车，其主要优点如下：
汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性能良好；不需要发动机罩和翼子板，加上总长缩短等因素的影响，汽车整备质量减小；驾驶员的视野得到明显改善；采用翻转式驾驶室时能改善发动机及其附件的接近性；汽车面积利用率高。
平头式货车的主要缺点有：前轴负荷大，因而汽车通过性能变坏；因为驾驶室有翻转机构和锁住机构，使机构复杂；进、出驾驶室不如长头式货车方便；离合器、变速器等操纵机构复杂；驾驶室内受热及振动均比较大；汽车正面与其它物体发生碰撞时，特别是微型、轻型平头货车，使驾驶员和前排乘员受到严重伤害的可能性增加。
平头式货车的发动机可以布置在座椅下后部，此时中间座椅处没有很高的凸起，可以布置三人座椅，故得到广泛应用。发动机布置在驾驶员和副驾驶员座椅中间形成凸起隔断的布置方案仅在早期的平头车上得到应用。
平头式货车在各种级别的货车上得到广泛应用。
长头式货车的主要优缺点与平头式货车的优缺点相反，而短头式介于两者之间，但更趋于与长头式优缺点相近。长头式货车的前轮相对车头的位置有三种：靠前、居中、靠后。前轮靠前时因轴荷分配不合理，已不采用；前轮靠后时，轮罩凸包会影响驾驶员的操作空间；前轮居中时外形美观、布置匀称，故得到广泛应用。
偏置式驾驶室的货车主要用于重型矿用自卸车上。它具有平头式货车的一些优点，如轴距短、视野良好等，此外还具有驾驶室通风条件好、维修发动机方便等优点。
货车按照发动机位置不同，可分为发动机前置、中置和后置三种布置形式。其中发动机前置后桥驱动货车得到广泛应用。它与其它两种布置形式比较有如下主要优点：维修发动机方便；离合器、变速器等操纵机构简单；货箱地板高度低；可以采用直列发动机、V型发动机或卧式发动机；发现发动机故障容易。
发动机前置后桥驱动的货车有下述主要缺点：如果采用平头式驾驶室，而且发动机布置在前轴之上，处于两侧座位之间时，驾驶室内部拥挤，隔热、隔振、密封和降低噪声问题难以解决；如果采用长头式驾驶室，为保证具有良好的视野，驾驶员座椅须布置高些，这又影响整车和质心高度，同时增加了整车长度。
采用卧式发动机，且布置在货箱下方的后桥驱动货车，因发动机通用性不好，需特殊设计，维修不便；油门、离合器、变速器等操纵机构因距驾驶员远，导致机构复杂；发动机距地面近，容易被车轮带动起来的泥土弄脏；受发动机位置影响，货箱地板高度高。目前这种布置形式的货车已不采用。
发动机后置后轮驱动货车是由发动机后置后轮驱动的轿车变型而来，所以极少采用。这种形式的货车后桥超载；操纵机构复杂；发现发动机故障和维修发动机都困难以及发动机容易被泥土弄脏等是它的主要缺点。
3．大客车的布置形式
根据发动机的位置不同，大客车有下列布置形式：发动机前置后桥驱动，见图l-4a；发动机中置后桥驱动，见图1-4b；发动机后置后桥驱动，见图l-4c。
发动机前置时，可布置在轴距外或布置在前轴上方。发动机后置时，可以纵置或横置在汽车后部，见图l-4d。
(1)发动机前置后桥驱动 大客车采用发动机前置后桥驱动布置方案的优点是：动力总成操纵机构结构简单；散热器位于汽车前部，冷却效果好；冬季在散热器罩前部蒙以保护棉被，能改善发动机的保温条件；发动机出现故障时驾驶员容易发现。
此方案的主要缺点有：发动机凸起在地板表面上部，因而车厢面积利用不好，并且布置座椅时会受到发动机的限制；由于传动轴从地板下面通过，致使地板平面离地面较高，乘客上、下车不方便；传动轴长度长；发动机的噪声、气味和热量易于传人车厢内；隔绝发动机振动困难，影响乘坐舒适性；检查发动机故障必须在驾驶室内进行，降低了检修工作的舒适性；如果乘客门布置在轴距内，使车身刚度削弱；若采用前开门布置，虽然可以改善车身刚度，但会使前悬加长，同时可能使前轴超载。
(2)发动机后置后桥驱动 这种布置方案的主要优点是：能较好地隔绝发动机的噪声、气味、热量；检修发动机方便；轴荷分配合理；同时由于后桥簧上质量与簧下质量之比增大，能改善车厢后部的乘坐舒适性；当发动机横置时，车厢面积利用较好，并且布置座椅受发动机影响较少；作为城市间客车使用时，能够在地板下部和客车全宽范围内设立体积很大的行李箱。作为市内用客车不需要行李箱，则可以降低地板高度；传动轴长度短。
此方案的主要缺点是：发动机的冷却条件不好，必须采用冷却效果强的散热器；动力总成操纵机构复杂；驾驶员不容易发现发动机故障。
(3)发动机中置后桥驱动 此方案的主要优点是：轴荷分配合理；传动轴的长度短；车厢内面积利用最好，并且座椅布置不会受发动机的限制；乘客车门能布置在前轴之前等。
此方案存在的缺点是：发动机必须用水平对置式的，且布置在地板下部，给检修发动机带来困难；驾驶员不容易发现发动机故障；发动机在热带的冷却条件和在寒带的保温条件均不好；发动机的噪声、气味、热量和振动均能传人车厢；动力总成操纵机构复杂；受发动机影响，地板平面距地面较高；在土路上行驶发动机极易被泥土弄脏。
发动机前置后桥驱动的大客车，常在货车底盘基础上改装而成；发动机后置后桥驱动大客车优点明显。目前，这两种布置形式的大客车得到广泛应用。
第三节 汽车主要参数的选择
一、汽车主要尺寸的确定
汽车的主要尺寸有外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车箱尺寸等
1．外廓尺寸
GBl589—89汽车外廓尺寸限界规定汽车外廓尺寸长：货车、越野车、整体式客车不应超过12m，单铰接式客车不超过18m，半挂汽车列车不超过16.5m，全挂汽车列车不超过20m；不包括后视镜，汽车宽不超过2.5m；空载、顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；后视镜等单侧外伸量不得超出最大宽度处250mm；顶窗、换气装置开启时不得超出车高300mm。
不在公路上行驶的汽车，其外廓尺寸不受上述规定限制。
轿车总长 是轴距L、前悬 和后悬 的和。它与轴距L有下述关系： ＝L／C。式中，C为比例系数，其值在0.52～0.66之间。发动机前置前轮驱动汽车的C值为0.62～0. 66，发动机后置后轮驱动汽车的C值约为0.52～0.56。
轿车宽度尺寸一方面由乘员必需的室内宽度和车门厚度来决定，另一方面应保证能布置下发动机、车架、悬架、转向系和车轮等。轿车总宽 与车辆总长 之间有下述近似关系： ＝( ／3)＋(195±60)mm。后座乘三人的轿车， 不应小于1410mm。
影响轿车总高 的因素有轴间底部离地高 ，地板及下部零件高 ，室内高 和车顶造型高度 等。
轴间底部离地高入m应大于最小离地间隙 。由座位高、乘员上身长和头部及头上部空间构成的室内高 一般在l120～1380mm之间。车顶造型高度大约在20～40mm范围内变化。
2．轴距L
轴距L对整备质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径有影响。当轴距短时，上述各指标减小。此外，轴距还对轴荷分配有影响。轴距过短会使车厢(箱)长度不足或后悬过长；上坡或制动时轴荷转移过大，汽车制动性和操纵稳定性变坏；车身纵向角振动增大，对平顺性不利；万向节传动轴的夹角增大。
原则上轿车的级别越高，装载量或载客量多的货车或客车轴距取得长。对机动性要求高的汽车轴距宜取短些。为满足市场需要，工厂在标准轴距货车基础上，生产出短轴距和长铀距的变型车。不同铀距变型车的轴距变化推荐在0.4～0.6m的范围内来确定为宜。
汽车的轴距可参考表l-5提供的数据选定。
表1—5 各类汽车的轴距和轮距
车型 类别 轴距L／mtn 轮距B／mm
轿车 微型级
普通级
中级
中、高级
高级 2000--2200
2100--2540
2500--2860
2850--3400
2900--3900 1100--1380
1150--1500
1300--1500
1400--1580
1560--1620
4X2货车 微型
轻型
中型
重型 1700--2900
2300--3600
3600--5500
4500~5600 1150--1350
1300--1650
1700--2000
1840～2000
车型 类别 轴距L／mm 轮距B／mm
矿用自卸车 总质量
ma／t <60
>60 3200--4200
3900--4800
2000--4000
大客车 城市大客车(单车)
长途大客车(单车) 4500--5000
5000--6500
1740--2050
3．前轮距 和后轮距
增大轮距，随之而来的是室内宽并有利于增加侧倾刚度。但是此时汽车总宽和总质量增加，并影响最小转弯直径变化。
受汽车总宽不得超过2.5m限制，轮距不宜过大。但在取定的前轮距 范围内，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。在确定后轮距 时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。
各类汽车的轮距可参考表1-5提供的数据确定。
4．前悬 和后悬
前、后悬长时，汽车接近角和离去角都小，影响汽车通过性能。对长头汽车，前悬不能缩短的原因是在这段尺寸内要布置保险杠、散热器、风扇、发动机等部件。从撞车安全性考虑希望前悬长些，从视野角度考虑又要求前悬短些。前悬对平头汽车上下车的方便性有影响，前钢板弹簧长度也影响前悬尺寸。长头货车前悬一般在1100～1300nun范围内。
货车后悬长度取决于货箱、相距和轴荷分配的要求。轻型、中型货车的后悬一般在1200—2200mm之间，特长货箱汽车的后悬可达2600mm，但不得超过轴距的55％。轿车后悬长度影响行李箱尺寸。客车后悬长度不得超过轴距的65％，绝对值不大于3500mm。对于三轴汽车，若二、三轴为双后轴，其轴距应按第一轴至双后轴中心线的距离计算；若一、二轴为双转向轴，其轴距按一、三轴的轴距计算。
5．货车车头长度
货车车头长度系指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。车身形式即长头型还是平头型对车头长度有绝对影响。此外，车头长度尺寸对汽车外观效果、驾驶室居住性和发动机的接近性等有影响。
长头型货车车头长度尺寸一般在2500～3000mm之间，平头型货车一般在1400～1500mm之间。
6．货车车箱尺寸
要求车箱尺寸在运送散装煤和袋装粮食时能装足额定吨数。车箱边板高度对汽车质心高度和装卸货物的方便性有影响，一般应在450～650mm范围内选取。车箱内宽应在汽车外宽符合国家标准的前提下适当取宽些，以利缩短边板高度和车箱长度。行驶速度能达到较高车速的货车，使用过宽的车箱会增加汽车迎风面积，导致空气阻力增加。车箱内长应在能满足运送上述货物额定吨位的条件下尽可能取短些，以利于减小整备质量。
二、汽车质量参数的确定
1．整车整备质量m0
整车整备质量是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。
整车整备质量对汽车的成本和使用经济性均有影响。目前，尽可能减少整车整备质量的目的是通过减轻整备质量增加装载量或载客量；抵消因满足安全标准、排气净化标准和噪声标准所带来的整备质量的增加；节约燃料。减少整车整备质量的措施主要有：采用强度足够的轻质材料，新设计的车型应使其结构更合理。减少整车整备质量，是从事汽车设计工作中必须遵守的一项重要原则。
整车整备质量在设计阶段需估算确定。在日常工作中，收集大量同类型汽车各总成、部件和整车的有关质量数据，结合新车设计的结构特点、工艺水平等初步估算出各总成、部件的质量，再累计构成整车整备质量。
轿车和客车的整备质量也可按每人所占整车整备质量的统计平均值估计(表l-6)。
表1—6 轿车和客车人均整备质量
车型 人均整备质量值
／(t•人—1)
车型 人均整备质量值
／(t•人—1)
微型轿车
普通级轿车
中级轿车 0．15-0．16
0．17-0．24
0．21-0．29 中高级以上轿车
中型以下客车
大型客车 0．29--0．34
0．096--0．16
0．065--0．13
2．汽车的载客量和装载质量(简称装载量)
(1)汽车的载客量 轿车的载客量用座位数表示。微型和普通级轿车为2～4座；中级以上轿车为4～7座。
城市大客车的载客量，由等于座位数的乘客和站立乘客两部分构成。站立乘客按每平方米8～10人计算。长途大客车和专供游览观光用的大客车，其载客量等于座位数。
(2)汽车的装载质量 汽车的装载质量是指在硬质良好路面上行驶时所允许的额定装载量。汽车在碎石路面上行驶时，装载质量约为好路面的75％～85％。越野汽车的装载量是指越野行驶时或在土路上行驶时的额定装载量。
货车装载质量 的确定，首先应与行业产品规划的系列符合，其次要考虑到汽车的用途和使用条件。原则上货流大、运距长或矿用自卸车应采用大吨位货车；货源变化频繁、运距短的市内运输车采用中、小吨位的货车比较经济。
3．质量系数
质量系数ηm0是指汽车装载质量与整车整备质量的比值，即 ＝ ／ 。该系数反映了汽车的设计水平和工艺水平， 值越大，说明该汽车的结构和制造工艺越先进。
在参考同类型汽车选定 以后(表1-7)，可根据任务书中给定的 值计算出整车整备质量。
表1—7 不同类型汽车的质量系数 。
汽车类型
货车 轻型
中型
重型 0．80-1．10~
1．20-1．35
1．30-1．70
矿用自卸车 最大装载质量
me ／t <45
2>45 1．10-1．50
1．30—1．70
4．轴荷分配
汽车的轴荷分配是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。
轴荷分配对轮胎寿命和汽车的使用性能有影响。从轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的载荷应相差不大；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载荷，而从动轴载荷可以适当减少；为了保证汽车有良好的操纵稳定性，转向轴的载荷不应过小。
汽车的发动机位置与驱动形式不同，对轴荷分配有显著影响。各类汽车的轴荷分配见表l-8。
表1—8 各类汽车的轴荷分配
车型 满载 空载
前轴 后轴 前轴 后轴
轿
车 发动机前置前轮驱动
发动机前置后轮驱动
发动机后置后轮驱动 47％-60％
45％-50％
40％-46％ 40％-53％
50％-55％
54％-60％ 56％-66％
51％-56％
38％-50％ 34％-44％
44％-49％
50％-62％
货
车 4X2后轮单胎
4X 2后轮双胎，长、短头式
4X2后轮双胎，平头式
6X4后轮双胎 32％-40％
25％-27％
30％-35％
19％-25％ 60％-68％
73％-75％
65％-70％
75％-81％ 50％-59％
44％-49％
48％-54％
31％-3796 41％-50％
51％-56％
46％-52％
63％-69％
三、汽车性能参数的确定
1．动力性参数
(1)最高车速 随着道路条件的改善，汽车特别是中、高级轿车的最高车速有逐渐提高的趋势。轿车的最高车速 大于货车、客车的最高车速。级别高的轿车的最高车速 要大于级别低些轿车的最高车速。微型、轻型货车最高车速大于中型、重型货车的最高车速，重型货车最高车速较低。有关客车的车速见交通部行业标准JT／T325一1997。其它车型的最高车速范围见表1-9。
表1—9 汽车动力性参数范围
汽车类别 最高车速
／(km•h-1) 比功率P.ms-1
／(Kw.-1) 比转矩T.ms-1
／(N•m.t-1)
微型级
普通级
中级
中、高级
高级 110-150
120-170
130-90
140-230
160-280 30-60
35-65
40-70
50-80
60-110 50-110
80-110
90-130
120-140
100-180
微型
轻型
中型
重型 80-135
75-120 16-28
15-25
10-20
6-20 30-44
38-44
33-47
29-50
(2)加速时间t 汽车在平直的良好路面上，从原地起步开始以最大的加速强度加速到一定车速所用去的时间称为加速时间。对于最高车速 ＞100km／h的汽车，常用加速到100km/h所需的时间来评价，如中、高级轿车此值一般为8～17s，普通级轿车为12～25s。对于 低于100km／h的汽车，可用0～60km／h的加速时间来评价。
(3)上坡能力 用汽车满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数 来表示汽车上坡能力。因轿车、货车、越野汽车的使用条件不同，对它们的上坡能力要求也不一样。通常要求货车能克服30％坡度，越野汽车能克服60％坡度。
(4)汽车比功率和比转矩 比功率是汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比。它可以综合反映汽车的动力性。轿车的比功率大于货车和客车，货车的比功率随总质量的增加而减小。为保证路上行驶车辆的动力性不低于一定的水平，防止某些性能差的车辆阻碍交通，应对车辆的最小比功率做出规定。我国GB7258一1997《机动车运行安全技术条件》规定：农用运输车与运输用拖拉机的比功率不小于4.0kW/t，其它机动车不小于4.8kW/t。
比转矩是汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比。它能反映汽车的牵引能力。
不同车型的比功率和比转矩范围见表l-9。有关客车的比功率见交通部行业标准JT/T325—1997。
2．燃油经济性参数
汽车的燃油经济性用汽车在水平的水泥或沥青路面上，以经济车速或多工况满载行驶百公里的燃油消耗量(L／100km)来评价。该值越小燃油经济性越好。级别低的轿车，百公里燃油消耗量要低于级别高的轿车(表l-10)。未来的发展趋势是百公里油耗量继续减少，如正在研制的超经济型轿车的百公里燃油消耗量为3L／100km。
表1—10 轿车的百公里燃油消耗量
车型 微型轿车 普通级轿车 中级轿车 高级轿车
百公里燃油消耗量／IL(100kin)”] 4．4—7．5 7—12 10～16 18-23．5
货车有时用单位质量的百公里油耗量来评价(表l—11)。
表1—11 货车单位质量百公里燃油消耗量 [L(100t•km)-1]
总质量ma/t 汽油机 柴油机 总质量ma／t 汽油机 柴油机
<4
4～6 3．0～4．0
2．8～3．2 2．0～2．8
1．9～2．1 6～12
>12～ 2．68～2．82
2．50～2．60 1．55～1．86
1．43～1．53
① 包括矿用自卸车。
3．最小转弯直径
转向盘转至极限位置时，汽车前外转向轮轮辙中心在支承平面上的轨迹圆的直径称为最小转弯直径 。 用来描述汽车转向机动性，是汽车转向能力和转向安全性能的一项重要指标。
转向轮最大转角、汽车轴距、轮距等对汽车最小转弯直径均有影响。对机动性要求高的汽车， 应取小些。GB7258一1997《机动车运行安全技术条件》中规定：机动车的最小转弯直径不得大于24m。当转弯直径为24m时，前转向轴和末轴的内轮差(以两内轮轨迹中心计)不得大于3.5m 。
各类汽车的最小转弯直径 见表1-12。
表1—12 各类汽车的最小转弯直径Dmin
车型 级别 Dmin／m 车型 级别 Dmin／m
轿车 微型
普通级
中级
高级 7-9．5
8．5-11
9-12
11～14
货车 微型
轻型
中型
重型 8-12
10-19
12-20
13-21
货车 微型
中型
大型 10-13
14-20
17-22
矿用自
卸车
装载质量
ma／t
<45
>45
15-19
18-24
4．通过性的几何参数
总体设计要确定的通过性几何参数有：最小离地间隙 ，接近角 ，离去角 ，纵向通过半径 等。各类汽车的通过性参数视车型和用途而异，其范围见表1-13。
表1—13 汽车通过性的几何参数
车型 • hmin／mm ／(°)
Y ／(°)
ρ1／m
4X2轿车 150-220 20-30 15-22 3．0-8．3
4X4轿车 210 45-50 35-40 1．7-3．6
4x2货车 250-300 40-60 25-45 2．3-6．0
4X4货车、6X6货车 260-350 45-60 35-45 1．9-3．6
4X2客车、6X4客车 220-370 10-40 6-20 4．0-9．0
5．操纵稳定性参数
汽车操纵稳定性的评价参数较多，与总体设计有关并能作为设计指标的有：
(1)转向特性参数 为了保证有良好的操纵稳定性，汽车应具有一定程度的不足转向。通常用汽车以0.4g的向心加速度沿定圆转向时，前、后轮侧偏角之差( － )作为评价参数。此参数在1°～3°为宜。
(2)车身侧倾角 汽车以0.4g的向心加速度沿定圆等速行驶时，车身侧倾角控制在3°以内较好，最大不允许超过7°。
(3)制动前俯角 为了不影响乘坐舒适性，要求汽车以0.4g减速度制动时，车身的前俯角不大于1.5°。
6．制动性参数
汽车制动性是指汽车在制动时，能在尽可能短的距离内停车且保持方向稳定，下长坡时能维持较低的安全车速并有在一定坡道上长期驻车的能力。目前常用制动距离st和平均制动减速度j来评价制动效能。
有关(GB7258—1997)《机动车运行安全条件》中规定的路试检验行车制动和应急制动性能要求，列于表l-14中。
表1—14 路试检验行车制动和应急制动性能要求
行车制动 应急制动
车辆
类型 制动
初车速
／(km•h-1) 制动
距离
／m
FMDD
／(m•s-1) 试车
道宽
度
踏板
力
／N 制动初
车速
／(km•h-1) 制动
距离
／m
FMDD
／(m•s-1) 操纵
力
／N
(≤)
座位数≤9的客车 满
载
50
≤20
≥5．9
2．5
≤500
50
≤38
≥2．9
手400
脚500
空
载
≤19
≥6．2
≤400
其它总质量4．5t
的汽车 满
载
50
≤22
≥5．4
2．5①
≤700
30
≤18
≥2．6
手
600
脚700
空
载
≤21
≥5．8
≤450
其它汽车、汽车
列车 满
载
30
≤10
≥5．0
3．0
≤700
30
≤20
≥2．2
手600
空
载
≤9
≥5．4
≤450 脚700
7．舒适性
汽车应为乘员提供舒适的乘坐环境和方便的操作条件，称之为舒适性。舒适性应包括平顺性、空气调节性能(温度、湿度等)、车内噪声、乘坐环境(活动空间、车门及通道宽度、内部设施等)及驾驶员的操作性能。
其中汽车行驶平顺性常用垂直振动参数评价，包括频率和振动加速度等，此外悬架动挠度也用来作为评价参数之一，详见第六章悬架设计。
第四节 发动机的选择
一、发动机形式的选择
当前汽车上使用的发动机仍然是以往复式内燃机为主。它分为汽油机、柴油机两类。 与汽油机比较，柴油机具有较好的燃油经济性，使用成本低，在相同的续驶里程内，可以设置容积小些的油箱。柴油机压缩比可以达到15～23，而汽油机一般控制在8～10；柴油机热效率高达38％，而汽油机为30％；柴油机工作呵靠，寿命长，排污量少。
柴油机的主要缺点是：由于提高了压缩比，要求活塞和缸盖的间隙尽可能小，加工精度比汽油机要求更高；因自燃产生的爆发压力很大，因此要求柴油机各部分的结构强度比汽油柴油机主要用于货车、大型客车上。随着发动机技术的进步，轻型车和轿车用柴油机有日益增多的趋势。
根据发动机气缸排列形式不同，发动机有直列、水平对置和V型三种。气缸直列式排列具有结构简单、宽度窄、布置方便等优点。但当发动机缸数多时，长度尺寸过长，在汽车上布置困难，因此直列式适用于6缸以下的发动机。此外，直列式还有高度尺寸大的缺点。
与直列发动机比较，V型发动机具有长度尺寸短因而曲轴刚度得到提高，高度尺寸小，发动机系列多等优点。其主要缺点是用于平头车时，因发动机宽而布置上较为困难，造价高。水平对置式发动机的主要优点是平衡好，高度低。V型发动机主要用于中、高级和高级轿车以及重型货车上，水平对置式发动机在少量大客车上得到应用。
根据发动机冷却方式不同，发动机分为水冷与风冷两种。大部分汽车用水冷发动机，因为它具有冷却均匀可靠、散热良好、噪声小和能解决车内供暖问题，以及加大散热器面积后，能较好适应发动机增压后散热的需要等优点。水冷发动机的主要缺点是冷却系结构复杂；使用与维修不方便；冷却性能受环境温度影响较大，夏季冷却水容易过热，冬季又容易过冷，并且在室外存放，水结冰后能冻坏气缸缸体和散热器。
当选用尺寸和质量小的发动机时，不仅有利于汽车小型化、轻量化，同时在保证客厢内部有足够空间的条件下，还能节约燃料。
由于天然气资源充足，在今后一个阶段内天然气汽车将得到应用。无排气公害、无噪音的电动汽车，是理想的低污染车，在解决高能蓄电池和降低成本后会在汽车上得到推广使用。太阳能汽车也是理想的低污染汽车， 目前还未达到商品化阶段。
二、发动机主要性能指标的选择
1．发动机最大功率 和相应转速
根据所需要的最高车速 (km/h)，用下式估算发动机最大功率
(1-1)
式中， 为发动机最大功率(kW)； 为传动系效率，对驱动桥用单级主减速器的4×2汽车可取为90％； 为汽车总质量(kg)；g为重力加速度(m/s2)； 为滚动阻力系数，对轿车 ＝0.0165×[1＋0.01(2 —50)]，对货车取0.02，矿用自卸车取0.03， 用最高车速代入； 为空气阻力系数，轿车取0.30～0.35，货车取0.80～1.00，大客车取0.60～0.70；A为汽车正面投影面积(m2)； 为最高车速。
参专同级汽车的比功率统计值，然后选定新设计汽车的比功率值，并乘以汽车总放目，也可以求得所需的最大功率值。
最大功率转速 的范围如下：汽油机的 在3000～7000r／min，因轿车最高 值多在4000r／min以上，轻型货车的 值在4000～5000r／min之间，中型货车更低些。柴油机的 值在1800～4000r／min之间，轿车和轻型货车用高速柴油机，取在3200～4000r／min之间，重型货车用柴油机的 值取得低。
2．发动机最大转矩 及相应转速
用下式计算确定
(1-2)
式中， 为最大转矩(N•m)； 为转矩适应性系数，一般在1.1～1.3之间选取； 为发动机最大功率(kW)； 为最大功率转速(r／min)。
要求 / 在1.4～2.0之间选取。
三、发动机的悬置
汽车是多自由度的振动体，并受到各种振源的作用而发生振动。发动机就是振源之一。发动机是通过悬置元件安装在车架上。悬置元件既是弹性元件又是减振装置，其特性直接关系到发动机振动向车体的传递，并影响整车的振动与噪声。合理的悬置不但可以减小振动、降低噪声以改善乘坐舒适性，还能提高零部件和整车寿命。因此，发动机的悬置设计越来越受到设计者的重视。
发动机悬置应满足下述要求：因悬置元件要承受动力总成的质量，为使其不产生过大的静位移而影响工作，因此要求悬置元件刚度大些为好；发动机本身的激励以及来自路面的激励都经过悬置元件来传递，因此又要求悬置元件有良好的隔振性能；因发动机工作频带宽，大约在10～500Hz范围内，要求悬置元件有减振降噪功能，并要求悬置元件工作在低频大振幅时(如发动机怠速状态)提供大的阻尼特性，而在高频低幅振动激励下提供低的动刚度特性，以衰减高频噪声；悬置元件还应当满足耐机械疲劳、橡胶材料的热稳定性及抗腐蚀能力等方面的要求。
传统的橡胶悬置由金属板件和橡胶组成，见图1-5。
其特点是结构简单，制造成本低，但动刚度和阻尼损失角 (阻尼损失角越大表明悬置元件提供的阻尼越大)的特性曲线基本上不随激励频率变化，如图1-6所示。
液压阻尼式橡胶悬置(以下简称液压悬置)的动刚度及阻尼损失角有很强的变频特性，见图l-6。从图l-6a看到，液压悬置的动刚度在10Hz左右达到最小，在20Hz左右达到最大，而后开始下降；在频率超过30Hz以后趋于平稳。图l-6b表明液压悬置阻尼损失角在5～25Hz范围内比较大，这一特性对于衰减发动机怠速频段内(一般为20～25Hz)的大幅振动十分有利。
图l—7所示为液压悬置结构简图，图中螺纹联接杆l与发动机支承臂联接，底座8的螺孔与车身联接，液压悬置主要由橡胶主簧11、惯性通道体10、橡胶底膜7和底座8构成。惯性通道体把液压悬置分为上、下两个液室，内部充满液体。由具有节流孔的惯性通道体连通上下两个液室。通常下室体积刚度比上室低。当经发动机支承臂传至螺纹联接杆的载荷发生变化时，上室内的压力跟随变化。如果上室液体受到压缩，则液体经节流孔流入下室；当上室受到的压力解除后，液体又流回上室。液体经节流孔上、下流动过程中产生的阻尼吸收了振动能量，减轻了发动机振动向车身(架)的传递，起到隔振作用。
液压悬置目前在轿车上得到比较广泛的应用。
发动机前悬置点应布置在动力总成质心附近，支座应尽可能宽些并布置在排气管之前。
第五节 车身
一、轿车的车身形式
轿车车身由发动机舱、客厢和行李箱三部分组成。轿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。折背式车身有明显的发动机舱、客厢和行李箱，且车身顶盖与车身后部呈折线连接，见图l—8a。直背式车身的特点是后风窗与行李箱连接，接近平直，见图l-8b。直背式车身流线型好，有利于降低空气阻力系数和使行李箱容积增大。舱背式轿车车身的顶盖比折背式长，同时后窗与后行李箱盖形成一个整体的后部车门，见图l-8c，一般情况下行李箱容积小。将折背式车身顶盖向后延伸到车尾，形成两厢式的变型轿车车身，如图1-8d所示，目前也受到用户欢迎。除此之外，还有许多其它变型轿车在市场上不断出现，如去除顶盖或带有活动顶蓬的敞蓬车等。
发动机排量越大的轿车，采用折背式车身的比例越大。发动机排量在1.0L以下的轿车，以采用舱背式车身为主；发动机排量在1.0～4.0L之间时，三种车身形式都有；发动机排量大与4.0L时，基本上都用折背式车身。
二、客车的车身形式
客车车身有单层客车和双层客之分。无论单层客车或双层客车，其发动多数布置在车厢内，故为平头车，而长头车已少见。
第六节 轮胎的选择
轮胎及车轮在车桥(轴)与地面之间传力，并使汽车运动。因此，轮胎及车轮部件应满足下述基本要求：足够的负荷能力和速度能力，具有较小的滚动阻力和行驶噪声，良好的附着特性和质量平衡，耐磨损、耐刺扎、耐老化和良好的气密性，质量小、价格低、拆装方便、互换性好。
轮胎有多种分类方法，其中，按胎体结构不同分为子午线轮胎、斜交轮胎等；按帘线材料不同分钢丝轮胎、半钢丝轮胎、人造纤维轮胎和棉帘线轮胎；按用途不同分乘用车(指轿车、轻型客车)轮胎、商用车(指货车、大型客车)轮胎、非公路用车轮胎、特种车轮胎；按胎面花纹不同分公路花纹轮胎、越野花纹轮胎、混合花纹轮胎和特种花纹轮胎；按断面形状不同分普通断面轮胎和低断面轮胎两种；按气密方式不同分有内胎轮胎和无内胎轮胎两种。
子午线轮胎的特点是滚动阻力小、温升低，胎体缓冲性能和胎面附着性能都比斜交轮胎好，装车后油耗低、寿命长、高速性能好，因此适应现代汽车对安全、高速、低能耗的发展要求。其缺点是造价高、不易翻修。
目前用钢丝和各种高强度人造材料制作帘线的轮胎得到广泛应用，用天然纤维制作帘线的轮胎已遭淘汰。
乘用车轮胎尺寸小，高速性和舒适性好；商用车轮胎尺寸大，承载能力强；非公路用车轮胎附着性好，胎面耐刺扎，适用于在恶劣条件下工作。
公路花纹轮胎滚动阻力小、噪声小，适用于铺装路面上使用，其中纵向花纹轮胎适用于良好路面，横向花纹轮胎适用于土石路面；越野花纹轮胎适用于坏路面或无路地带使用；混合花纹轮胎适用于使用路面条件变化不定的场合。图l—9为几种典型胎面花纹示例。
低断面轮胎高速稳定性好。无内胎轮胎高速安全性好。这两种结构能适应现代汽车运行条件逐步改善、行驶速度日益提高的要求。多数汽车特别是轿车、轻型客车的轮胎，选用既是子午线轮胎结构，又是低断面轮胎和无内胎轮胎。
此外，经总体布置计算，汽车轮胎所承受的最大静负荷值，应与轮胎额定负荷值接近。两者之比称为轮胎负荷系数，此系数应控制在0.9～1.0之间，以防止超载。超载不仅会导致轮胎寿命降低，而且会降低操纵稳定性和行驶安全性。轿车和轻型货车、轻型客车的车速高、动负荷大，上述系数应取下限。充气压力和使用速度对轮胎负荷能力有影响。随着道路条件的改善和高速公路的发展，汽车车速逐步提高，使轮胎发热量增加、温度升高，并使胎面与轮胎帘线层脱落，轮胎寿命降低。因此，汽车行驶速度也是影响轮胎选择的一个重要因素。
轮胎是在专业化生产厂制造，并具有高度的标准化、系列化特点。轮胎的外直径、断面宽、断面高宽比、配用轮辊名义直径、轮辊轮廓形式及规格、胎面花纹形式及深度、额定负荷下半径等尺寸特性和负荷系数，可查GB2977、GB2978、GB516、GBll91、GB9743、GB9744等国家标准。
第七节 汽车的总体布置
在初步确定汽车的载客量(装载量)、驱动形式、车身形式、发动机形式等以后，要深入做更具体的工作，包括绘制总布置草图，并校核初步选定的各部件结构和尺寸是否符合整车尺寸和参数的要求，以寻求合理的总布置方案。绘图前要确定画图的基准线(面)。
一、整车布置的基准线(面)——零线的确定
确定整车的零线(三维坐标面的交线)、正负方向及标注方式，均应在汽车满载状态下进行，并且绘图时应将汽车前部绘在左侧。
1．车架上平面线
纵梁上翼面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侧(前)视图上的投影线称为车架上平面，它作为垂直方向尺寸的基准线(面)，即z坐标线，向上为“十”、向下为“—”，该线标记为 。货车的车架上平面在满载静止位置时，通常与地面倾斜
0.5°～1.5°，使车架呈前低后高状，这样在汽车加速时，货箱可接近水平。为了画图方便，可将车架上平面线画成水平的，将地面线画成斜的。
2．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称为前轮中心线，它作为纵向方向尺寸的基难线(面)，即f坐标线，向前为“—”，向后为“十”，该线标记为 。
3．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称为汽车中心线，用它作为横向尺寸的基准线(面)，即y坐标线，向左为“十”、向有为“—”，该线标记为 。
4．地面线
地平面在侧视图和前视图上的投影线称为地面线，此线是标注汽车高度、接近角、离去角、离地间隙和货台高度等尺寸的基准线。
5．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称为前轮垂直线。此线用来作为标注汽车轴距和前悬的基准线。当车架与地面平行时，前轮垂直线与前轮中心线重合(如轿车)。
二、各部件的布置
1．发动机的布置
(1)发动机的上下位置 发动机的上下位置对离地间隙和驾驶员视野有影响。轿车前部因没有前轴，发动机油底壳至路面的距离，应保证满载状态下最小离地间隙的要求。货车通常将发动机布置在前轴上方，考虑到悬架缓冲块脱落以后，前轴的最大向上跳动量达70～100mm，这就要求发动机有足够高的位置，以防止前轴碰坏发动机油底壳。油底壳通常设计成深浅不一的形状，使位于前轴上方的地方最浅，同时再将前梁中部锻成下凹形状(注意前梁下部尺寸必须保证所要求的最小离地间隙)。所有这些措施将有利于降低发动机位置的高度，并使发动机罩随之降低，这能改善长头车的驾驶员视野，同时有利于降低汽车质心高度。除此之外，还要检查油底壳与横拉杆之间的间隙。发动机高度位置初定之后，用气缸体前端面与曲轴中心线交点X到地面高度尺寸6来标明其高度位置，如图1-10所示。
在发动机高度位置初步确定之后，风扇和散热器的高度随之而定，要求风扇中心与散热器几何中心相重合，以使散热器在整个面积上接受风扇的吹风。护风罩用来增大送风量和减小散热器尺寸。为了保证空气的畅通，散热器中心与风扇之间应有不小于50mm的间隙，无护风罩时可减小到30mm。
由于空气滤清器位于发动机进气歧管上，其高度影响发动机罩高度，为此将空气滤清器做成扁平状。发动机罩与发动机零件之间的间隙不得小于25mm，以防止关闭发动机罩时受到损伤。
(2)发动机的前后位置 发动机的前后位置会影响汽车的轴荷分配，轿车前排座位的乘坐舒适性，发动机前置后轮驱动汽车的传动轴长度和夹角，以及货车的面积利用率。
为减小传动轴夹角，发动机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l°～4°夹角，轿车多在3°～4°之间，见图1-10。
发动机前置后轮驱动的轿车，前纵梁之间的距离，必须考虑吊装在发动机上的所有总成(如发电机、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。
发动机的前后位置应与上下位置一起进行布置。前后位置确定以后，在侧视图上画下它的外形轮廓，然后用气缸体前端面与曲铀中心线交点久到前轮中心线之间的距离来标明其前后位置，如图l-10中的尺寸c所示。此后可以确定汽车前围的位置：发动机与前围之间必须留有足够的间隙，以防止热量传人客厢和保证零部件的安装；离合器壳与变速器应能同拆下，而无需拆卸发动机的固定点，此时应特别注意离合器壳上面螺钉的接近性。
(3)发动机的左右位置 发动机曲轴中心线在一般情况下与汽车中心线一致。这对底盘承载系统的受力和对发动机悬置支架的统一有利。少数汽车如4×4汽车，考虑到前桥是驱动桥，为了使前驱动桥的主减速器总成上跳时不与发动机发生运动干涉，将发动机和前桥主减速器向相反方向偏移。
2．传动系的布置
由于发动机、离合器、变速器装成一体，所以在发动机位置确定以后，包括发动机、离合器、变速器在内的动力总成位置也随之而定。驱动桥的位置取决于驱动轮的位置，同时为了使左右半轴通用，差速器壳体中心线应与汽车中心线重合。为满足万向节传动轴两端夹角相等，而且在满载静止时不大于4°、最大不得大于7°的要求，常将后桥主减速器的轴线向上翘起。而在轿车布置中，在侧视图上常将传动轴布置成U形方案，见图l-ll。这样做可降低传动轴轴线的离地高度，有利于减小客厢地板凸包高度和保证后排中间座椅座垫处有足够的厚度。在绘出传动轴最高轮廓线之后，根据凸包与中间传动轴之间的最小间隙一般应在l0～15mm来确定地板凸包线位置。
3．转向装置的布置
(1)转向盘的位置 转向盘位于驾驶员座椅前方，为保证驾驶员能舒适地进行转向操作，应注意转向盘平面与水平面之间的夹角，并以取得转向盘前部盲区距离最小为佳，同时转向盘又不应当影响驾驶员观察仪表，还要照顾到转向盘周围(如风挡玻璃等)有足够的空间。
(2)转向器的位置 前悬架采用钢板弹簧时，为了避免悬架运动与转向机构运动出现不协调现象，应该将转向器布置在前钢板弹簧跳动中心附近(详见本章第八节)，即前钢板弹簧前支架偏后不多的位置处。
因转向器固定在车架上，其轴线常与转向盘中心线不在一条直线上，为此用万向节和转向传动轴将它们连接起来。此时因万向节连接的轴不在一个平面内，在正面撞车时这又对防止转向盘后移伤及驾驶员有利(详见第七章)。长头车一般用两个万向节，平头车不用或用一个万向节的居多。
如果转向盘与转向器之间通过一根刚性轴直接连接时，转向盘相对驾驶员在纵向平面内偏斜一个角度，这既导致操作不便，又会因转向传动轴在俯视图上向前斜插而影响踏板的布置和驾驶员腿部的操纵动作。为此，要求转向轴在水平面内与汽车中心线之间的夹角不得大于5°。
转向摇臂与纵拉杆和转向节臂与纵拉杆之间的夹角，在中间位置时应尽可能布置成接近直角，以保证有较高的传动效率。
4．悬架的布置
货车的前、后悬架和一些轿车的后悬架，多采用纵置半椭圆形钢板弹簧。为了满足转向轮偏转所需要的空间，常将前钢板弹簧布置在纵梁下面。钢板弹簧前端通过弹簧销和支架与车架连接，而后端用吊耳和支架与车架相连。这样布置有利于缓和来自路面的冲击。同时，为了满足主销后倾角的要求，货车的前钢板弹簧应布置成前高后低状。后钢板弹簧布置在车架与车轮之间，应注意钢板弹簧上的U形螺栓和固定弹簧的螺栓与车架之间应当有足够的间隙。
减振器应尽可能布置成直立状，以充分利用其有效行程。空间不允许时才布置成斜置状。
5．制动系布置
踩下制动踏板所需要的力，比踩下油门踏板要大得多，因此制动踏板应布置在更靠近驾驶员处，并且还要做到脚制动踏板和手制动操纵轻便。应检查杆件运动时有无干涉和死角，更不应当在车轮跳动时自行制动。
布置制动管路要注意安全可靠、整齐美观。在一条管路上，当两个固定点之间有相对运动时，要采用软管过渡。平行管之间的距离不小于5mm，或者完全束在一起，交叉管之间的距离应不小于20mm，同时注意不要将管子布置在车架纵梁内侧下翼上，以免由于积水使管腐蚀。
6．踏板的布置
离合器踏板、制动踏板和油门踏板，布置在地板凸包与车身内侧壁之间。在离合器踏板左侧，应当留出离合器不工作时可以放下左脚的空间，因此，轮罩最好不要凸出到客厢内。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留有大于一只完整鞋底宽度(60mm)的距离。
因为汽车行驶时驾驶员要不停顿地踩油门踏板，所以要求踩下时轻便。驾驶员应当用脚后跟支靠在地板上，变化操纵时仅仅是通过改变踩关节角度来达到。为了操纵方便，从驾驶员方向看，油门踏板布置成朝外转的样子。
图1-12所示为德国推荐的确定踏板布置的尺寸关系。
7．油箱、备胎、行李箱和蓄电池的布置
(1)油箱 根据汽车最大续驶里程(一般为200～600km)来确定油箱的容积。轿车为了在有限的空间内布置下油箱、备胎等物品，常视具体条件来确定其形状。布置油箱时应遵守的一条重要原则是油箱应远离消声器和排气管(轿车要求油箱距排气管的距离大于300mm，否则应加装有效的隔热装置；油箱距裸露的电器接头及开关的距离不得小于200mm)，更不应当布置在发动机舱内。轿车油箱常布置在行李箱内，而货车油箱布置在纵梁上。考虑到发生车祸时不会因冲撞到油箱而发生火灾，油箱又应当布置在撞车时油箱不会受到损坏的地方，例如将油箱布置在靠近轿车后排座椅后部就比布置在行李箱后下部安全。
(2)备胎 轿车备胎常布置在行李箱内，要求在装满行李的情况下，仍能方便地取出备胎，如将备胎立置于行李箱侧壁或后壁。此时，行李箱侧壁或后壁必须有大于车轮直径的高度。
货车备胎可以布置在车架尾部下方或是车架中部上方货箱底板下部。布置在车架尾部时常采用悬链式，可保证拆、装方便，并使汽车质心位置降低。但此时汽车离去角减小，通过性变坏。备胎置于车架中部上方时，常用翻转式结构。但在转动备胎时需要足够的空间，导致抬高货箱，使汽车质心位置增高。
(3)行李箱 要求中级轿车行李箱有效容积为0.4～0.7m3，高级轿车为0.7～0.9m3。为了能整齐地安放手提箱，行李箱底部应平整。受外形尺寸限制，当普通级、中级轿车难以达到上述要求时，可利用座椅下、车门和侧壁之间的空间来安放小件行李。客货两用轿车将后徘座椅设计成可翻式，翻转后后部形成一个有效容积很大的行李箱。
(4)蓄电池的布置 蓄电池与起动机应位于同侧，并且它们之间的距离越近越好，以缩短线路，同时还要考虑拆装方便性和良好的接近性。
8．车身内部布置
以运送人为主，兼顾运送少量行李的轿车车身内部布置，必须考虑有良好的乘坐舒适性和足够的安全性。进行车身内部布置，并使之适合人体特性要求，离不开人体尺寸这一基本参数。为了获得人体尺寸分布规律，要进行抽样测量。将实测尺寸值由小到大排列到数轴上，再将这一尺寸段均分为100份，则将第几份点上的数值作为该百分位数。例如，我国成年男子身高分布图上，第50份点上的数值为1688mm，则称第50百分位数为1688mm，表明有50％的人身高低于1688mm，另有50％的人身高高于此值。所以第50百分位对应的身高就是平均身高。图1—13和表l—15所示为我国各地人体尺寸测量所得统计数据。
车身内部空间和操纵机构的布置，以及驾驶员与乘客座椅的尺寸和布置等，均以该统计数据作为依据。以表中均值来决定基本尺寸，以标准差来决定调整量。例如，男子身高均为μ(1688mm)，标准差σ为81.83mm，取μ±1.645，表明男子总数的90%，其身高在1553～1822mm范围内。根据这一尺寸范围进行设计，就可以达到设计结果满足90%的使用对象。
表1—15 人体基本尺寸
序号
测量项目 男 女
均值／mm 标准 ／mm 均值／mm 标准 ／mm
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
⑩
⑩
⑩
⑩
⑩
⑩
⑩
⑩ ’
⑩
⑩
@ 身高
眼高
肩高
坐高
坐姿眼高
肘到座平面
上肢前伸长
拳前伸长
大臂长
小臂长
手长
肩宽
臀宽
下肢前伸长
大腿长
小腿长
足高
膝臀间距
大腿平长
膝上到足底
膝弯到足底 1688．25
1585．32
1420．98
896．53
794
245．23
837．78
730．87
269．21
247．08
192．53
426．32
333．75
1015．91
422．48
401．34
70．69
550．78
422．92
515．08
405．79 81．83
61．61
54．35
36．12
41．81
36．81
47．07
16．36
13．22
9．46
20．35
22．62
58。91
28．44
21．57
5．46
27．49
23．31
24．67
19．49 1586．17
1480．25
1320．26
848．52
743
238．63
784．50
688．84
260．74
225．93
179．00
391．71
394．71
976．79
409．21
368．60
65．78
527．77
431．76
479．89
382．77 51．29
76．02
60．96
31．58
25．63
37．98
36．79
19．79
17．03
9．52
21．67
23．99
50．84
35．39
22．21
6．94
31．28
30．34
23．61
20．83
由躯干、大腿、小腿、脚以及基准杆等组成的，用来进行车身内部布置的人体样板如图1-14a所示。
各组成件之间铰接，便于使各组成部分相互变换位置，并经各饺接处的角度标尺读出各部分之间的夹角。通常采用第10、50、95百分位三种尺寸的人体样板，分别代表矮小、中等、高大三种人体身材。不同百分位的人体样板的躯干长度尺寸相同，不同处是小腿长度A和大腿长度B尺寸不一样，分别为：
人体样板可以用有机玻璃或胶合板制作，其比例分别为1:5、1:2和1:1。中等身材人体样板用来确定基本尺寸，而大、小人体样板用来确定座椅调整量。总布置设计初期绘尺寸控制图时，用1:5的比例绘制。在进行正式总布置时，可用1:2或1:1的比例绘制。
在车身侧视图上安放人体样板时，首先要确定人体样板踵点与胯点之间的垂直高度b和考虑到座垫、靠背压缩量以后的胯点位置。不止事要使人体样板上的胯点与初选的座椅上的“跨点”重合，并将人体样板的踵点安放在油门踏板处的地板上的踵点，然后根据选定的坐姿交α、β、γ及δ在图样上进行布置，检查初选的b值等是否合适。
从人体工程学的观点出发，驾驶姿势时人体各部分夹角的合理范围如图1-15所示。
(1)轿车的内部布置 不同级别轿车的内部布置和有关参考尺寸如图1-16和表1-16所示。
表1—16 轿车内部布置尺寸的范围
＼肘"
＼
①
②
③ ／
④
⑤
⑥
⑦
级别 ＼ (mm)
高级 300—420 140～180 360～380 940～960 300—380 450～510 150—180
中级 300～420 140—180 350～370 940～960 300—360 450—480 150—180
普通型 300～420 130～170 330～370 900～950 300—340 450—480 150～180
＼尺寸序号
＼ ⑧ ⑨ ⑩ ⑩ ⑩ ⑩ ⑩
＼
级别 ＼ (mm)
高级 420—500 480—560 250～350 320—400 300～390 350—410 460～530
中级 420—500 460～570 340—400 420～500
普通型 420～520 460～520 340—380 420—460
＼
＼尺寸序号
＼
⑩
⑩
⑥
⑩
⑩
④
①
＼
级别 ＼
＼
(mm)
高级
900～950
580‘660 (三、二排)
850～700
500—650
500～700
1500～1800
150—650
550～580
中级 900～930 560～620 250～500 500—600 1400—1600 500～600
普通型 860～910 510—600 250～350 500～600 1290—1400 480～550
＼肘"
＼ @ @ 卢 丁 口 中
级别 ＼
＼ (mm) • (’)
高级 1400～1700 2800—3500 55—70 97—105 6～10 8～13 99～105
中级 1200～1400 2500～3000 55～70 97～105 6—10 8～13 99～105
普通型 800～1250 2000～2500 55～70 97—102 6～10
[ 8—10 97～100
(2)货车车身布置 货车车身布置应当满足标准GB／T11563《载货汽车驾驶员操作位置尺寸》的要求。其具体位置尺寸示于图1-17，尺寸范围列于表1-17。
表1—17 货车驾驶员操作位置尺寸
尺寸
序号 尺寸
代码
尺寸名称
尺寸范围
说 明
①
A
R点至顶棚高／mm
≥950 1．沿躯干线量取
2．轻型货车≥910
② 月 R点至地板距离／mm 370±130
尺寸
序号 尺寸
代码
尺寸名称
尺寸范围
说 明
③
C
及点至驾驶员踵点的水平距离／mm
550～900 踵点按GB／T11563中压下加速
踏板的情况确定
④ 背角／(’) 5—28
⑤ 卢 臀角／(‘) 90—115
⑥ ／ 足角／(’) 87—95
⑦ D 座垫深度／mm 440±60
⑧ 正 座椅前后最小调整范围／mm 100 140为佳
⑨
F
座椅上下最小调整范围／mm
40 1．70为佳
2．轻型货车允许不调
⑩
G
靠背高度／mm
520±70 带头枕的整体式靠背，此尺寸可
以增加，但增加部分的宽度应减小
①
H 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／mm
750～850 气制动或带有加力养的离合器和
制动器，此尺寸的增加不大于100
⑩ ／ 离合器、制动踏板行程／mm ≤200
⑩ K 转向盘下缘至座垫上表面距离／mm ≥160
@ L 转向盘后缘至靠背距离／mm ≥350
⑩
M 转向盘下缘至离合器和制动踏板中心在转向柱
纵向中心面上的距离／mm
≥600
⑩ N 转向盘外缘覃前面及下面障碍物的距离／mm ≥80
⑥ 户 只点至前围的水平距离／mm ≥950 脚能伸到的最前位置
⑩ 丁 只点至仪表盘的水平距离／mm ≥500
此两项规定达到一项即可
⑩ S 仪表盘下缘至地板距离／mm ≥540
④
Al 单人座驾驶室内部宽度／mm
双人座驾驶室内部宽度／mm
三入座驾驶室内部宽度／mm ≥850
≥1250
≥1650
内宽是在高度为车门窗下缘、前
门后支柱内侧量取
⑦
’
Bi
座椅中心面至前门后支柱内侧距离／mm
360±30 1．在高度为前门窗下缘处量取
2．轻型货车≥310
@ ㈠ 座垫宽度／mm ≥450
@ Di 靠背宽度／mm ’ ≥450 在靠背最宽处测量
@ El 转向盘外缘至侧面障碍物的距离／mm ≥100 轻型货车≥80
@ 芦1 车门打开时下部通道宽度／mm ≥250
⑩ Gl 车门打开时上部通道宽度／mm ≥650
⑤ Ht 离合器踏板中心至侧壁距离／mm ≥80
尺寸
序号 尺寸
代码
尺寸名称
尺寸范围
说 明
@
／1 离合器踏板纵向中心面至制动踏板纵向中心面
距离／mm
≥110
④
K1 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／mm
≥100
① L1 加速踏板纵向中心面至最近障碍物的距离／mm ≥60
⑦
M1 离合器踏板纵向中心面至转向柱纵向中心面的
距离／mm
50～150
④ 转向盘中心对座椅中心的偏移量／mm ≤40
⑦
N1 制动踏板纵向中心面至转向柱纵向中心面的距
离／mm
50—150
@ 转向盘平面与汽车对称平面间的夹角／(’) 90上5
⑦ 变速杆手柄在所有工作位置时，应位于转向盘下面和驾驶员座椅右面，不低于座椅表面，在通过
尺点横向垂直平面之前，而在投影平面上距d点(。点为R点在水平面上的投影)的距离≤600mm
(如图1—17阴影线所示范围)
④ 变速杆和手制动器的手柄在任意位置时，距驾驶室内其它零件或操纵杆的距离≥50mm
对于平头式货车，转向盘与水平面夹角较小，该尺寸可参考客车的有关尺寸确定。
(3) 型客车车身内部布置尺寸 大型客车多为平头式，驾驶员乘坐姿势与长头车相比更为直立，且座椅较高，转向盘与水平面的夹角较小。图-18示出大型客车车-18列出尺寸范围。
表1—18 大型客车车身内部布置尺寸范围
＼＼＼R寸序号
＼ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
车型 ＼
＼ (mn))
城市 500•-550 450--550 130～160 450——500 460——500 200--220 400-450
城间 500-550 450——550 130--160 450——500 460——500 200-250 420--480
长途
(游览)
500--550
450-550
130-160
450-500
460 500
250--280
450-500
＼尺寸序号
＼ ⑧ ⑨ ⑩ ⑩ ⑩ ⑩ ⑩
车型 ＼
＼ (n＼n))
城市 450—•500 650--700 1000——1300 1900--2050 700--800 1000--1200 400--440
城间 450——500 650—•750 800～1000 1850--2000 700-800 1000—•1300 420--470
长途
(游览)
450-500
700--850
800*—1000
1850—2000
650--800
1000--1300
450--500
＼尺寸序号
＼ ⑩ ⑩ ⑩ ⑩ ⑩ ⑩ O
车型＼＼＼ (mm) ／(’)
城市 800-860 2200--2300 200-250 450--600 1850--2200 10--20
城间 840—、•960 1200--1300 2250--2400 200--250 450--500 1850-2200 10--20
长途
(游览)
900--1000
1250--1350
2250--2450
250--300
400-450
1700--2000
10--20
9．轿车外廓尺寸的确定
(1)H点和R点 能够比较准确地确定驾驶员或乘员在座椅中位置的参考点是躯干与大腿相连的旋转点“胯点”。实车测得的“胯点”位置称为H点。
进行总布置设计之初，先根据总布置要求确定一个座椅调至最后、最下位置时的“胯点”并称该点是R点；然后以R点作为设计参考点进行设计。试制出样车后，将座椅调至最后、最下位置，用如图1-19所示的三维人体模型测量“胯点”，此“胯点”即为H点。而后将H点与R点相认证，并按H点位置确认或修改设计。如果测定的H点不超出以R点为中心的水平边长30mm、铅直边长20mm的矩形方框内范围，并且靠背角与设计值之间差值不大于3°，则认为H点与R点的相对位置满足要求。
驾驶员入座后，体重的大部分通过臀部作用丁座椅的座垫，一部分通过背部由靠背承受，少部分通过左、右手和脚的遁点作用于转向盘和地板上。在这种坐姿条件下，驾驶员在操作时身体上部的活动一定是绕H点的横向水平轴线转动。因此，H点的位置决定了与驾驶员操作方便、乘坐舒适相关的车内尺寸的基准。
(2)顶盖轮廓线的确定 首先将座椅放置在高度方向和长度方向的平均位置处，然后确定H点，并引出一条与铅垂线成8°的斜线， 见图l-20，再从H点沿8°斜线方向截取765mm的F点。F点相当于第50百分位驾驶员的头部最高点。从F点垂直向上截取100～135mm为车顶内饰线。车顶包括钢板、隔离层、蒙面等，厚度为15～25mm。因顶盖轮廓
是上凸的曲面，并对称于汽车的纵轴线，故再增加20～40mm才是汽车顶盖横剖面上的最高点。用同样方法找出后排座椅上方最高点，前、后座椅上方两点连线即为顶盖的纵向轮廓线。
(3)车身横截面 轿车车身横截面由顶盖、车门和地板的外形来形成。将在确定顶盖纵向轮廓时求得的左、右座椅乘员头部上方顶盖上的点，画到横截面图上，再加上顶盖纵向轮廓线上的点，共三点即可画出顶盖横向轮廓线。
因轿车车身低、车门小，在确定车身侧壁倾斜度时，应考虑上、下车的方便性。当车门上、下槛边缘之的间距为零时，乘员上身需倾斜30°左右方能入座；此间距为100～150mm时(上窄下宽)，乘员上身只斜0°～l0°即可入座。但此间距过大会使汽车上下比例失调，影响外观，且玻璃升降占用门内空间大，并影响肩部和玻璃之间的间隙(要求大于100mm)、肘部和车门内表面之间间隙(要求大于70mm)。车门玻璃下降的轨迹、门锁和玻璃升降器的尺寸等，都对车身表面有影响。
10．安全带的位置
因车祸不断增多，在主动安全性和被动安全性方面都要采取有效措施，减少车祸中乘员、行人受到的伤害。汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞称为一次碰撞。一次碰撞后汽车速度迅速下降，车内驾驶员和乘员受惯性力作用继续以原有速度向前运动，并与车内物体碰撞，称为二次碰撞，并受到伤害。实践证明，驾驶员和乘员受到伤害的主要原因，是他们在二次碰撞中与车身上的风窗玻璃、风窗上梁、转向盘、转向柱管、后视镜、前立柱、仪表板、前座椅靠背、顶盖等十多种部件发生接触，甚至甩出汽车而造成从轻伤到致死的各种伤害。
为了保护驾驶员和乘员，一方面容厢内不应有使人致伤的尖锐突出物，在头部可能触及的区域应尽量软化，如采用软化仪表板，前排座椅靠枕、靠背表面包装要软化；另一方面就是设置安全带。安全带对乘员的保护作用主要体现在正面撞车时，它能减少撞车瞬间人体运动的加速度值，从而降低了引起二次碰撞的相对速度和位移，使伤害指数下降。安全带能有效地保护乘员，尽管它有使用麻烦、使人体活动受到约束等缺点，但因安全带能减轻乘员在车祸中的伤害程度这一事实，已使包括我国在内的越来越多的国家用法令形式强制装设和使用，特别是对前排乘员。
安全带有两点式安全带、三点式安全带和四点式安全带之分。两点式安全带能防止汽车碰撞时乘员下身有过大的相对位移，防止乘员被甩出车外，但它不能约束乘员上身运动，因此只在后排座椅和货车中间座椅上使用。三点式安全带由腰带和肩带组合而成。它既能防止乘员上半身有过大的位移，又能阻止上身向前运动。目前轿车前排和货车前排驾驶员座位及其相对座位均采用三点式安全带。
安全带固定装置在车内固定点的位置，对佩带方便性和安全保护作用有重要影响。下固定点位置选择不当，汽车碰撞时乘员下半身可能向下前方滑移。肩带固定点位置选择不当，乘员上半身可能脱出安全带。因此，安全带固定点的位置十分重要，各国均有相应的规定。下面介绍日本的规定。
(1)腰带在车体上的固定点位置 如图l-2l所示，腰带固定点与H点的连线与水平线之间的夹角。在座椅各调节位置时应为45°±30°，并要求固定装置的宽度应大于350mm。结构上无法实现时宽度可减少至300mm。
(2)肩带固定点的位置 肩带固定点的位置应在图1-21所示的阴影线范围内。
近年来，安全气囊在轿车上得到广泛应用。安全气囊系统是辅助安全带而起到辅助防护作用的。只有在使用安全带的条件下，安全气囊才能充分发挥保护驾驶员和乘员的作用，两者共同使用可使驾驶员和前排乘员的伤亡人数减少43％～46％，达到最佳保护效果。
在汽车发生一次碰撞与二次碰撞之间的间隔时间内，在驾驶员、乘员的前部形成一充满气体的气囊。—方面驾驶员、乘员的头部和胸部压在气囊上与前面的车内物体隔开，见图l-22；另—方面利用气囊本身的阻尼作用或气囊背面的排气孔排气节流的阻尼作用，来吸收人体惯性力产生的动能，达到保护人体的目的。
安全气囊布置在转向盘内或者在乘员前部的仪表板内。
第八节 运动校核
在总体布置设计中，．进行运动校核包括两方面内容：从整车角度出发进行运动学正确性的校核；对于有相对运动的部件或零件进行运动干涉校核。上述校核关系到汽车能否正常工作，必须引起重视。
由于汽车是由许多总成组装在一起的，总体设计师应从整车角度出发考虑，根据总体布置和各总成结构特点完成运动正确性的校核。如发动机前置时，会因采用中间轴式或两轴式变速器不同，使变速器输出轴的转动方向不同，这就影响主减速器的结构，因此必须进行运动学方面的校核，以保证有足够的前进档数。又如转向轮的转动方向必须与转向盘的转动方向保持一致，为此应对螺杆的旋向、摇臂的位置、转向传动机构的构成等进行运动学正确性的校核。
由于车轮跳动、前轮转向运动等原因造成零、部件之间有相对运动，并可能产生运动干涉而造成设计失误。原则上有相对运动的地方都要进行运动干涉校核。如转向传动机构与悬架运动的校核：作转向轮跳动图，确定转向轮上跳并转向到极限位置时所占用的空间，然后据此确定翼子板开口形状、轮罩形状、减振器的最大拉伸和压缩长度，同时校核转向轮与纵拉杆、车架等之间的间隙是否足够；根据悬架跳动量，作传动轴跳动图，确定传动轴上、下跳动的极限及最大摆角，校核传动轴与横梁的间隙，以及传动轴长度的变化量；当后桥左、右轮在极限高度差位置时，决定货车车箱地板高度和后轮挡泥板位置，校核后钢板弹簧U形螺栓与车架之间的间隙。对于特种车辆，常根据结构特点不同确定校核的内容，如牵引车与半挂车作转向运动时，半挂车车箱前板与驾驶室后围之间的间隙校核等。
图1-23所示是较核转向传动装置与悬架导向机构运动是否协调的较核图。作图方法如下：先在侧视图上画出转向器及转向杆系与纵置钢板弹簧的相对位置。当前轮上、下跳动时，转向节臂球销中心 要沿着钢板弹簧主片中心 所决定的轨迹运动。钢板弹簧主片中心 的摆动中心 ，其坐标位置为在纵向与卷耳中心相距 /4( 为卷耳中心到前 行螺栓中心的距离)，在高度方向上，与卷耳中心相距e/2(e为卷耳半径)。由于 点与 点一起作平移运动，故有了摆动中心 后，作出平行四边形 。点 就是 点的摆动中心，其运动轨迹为圆弧JJ’。因为 点又是纵拉杆上的端点，所以 点又绕转向摇臂下端球头销中心 点摆动，起运动诡计为圆弧KK’。过 点作垂线NN’，并从 点向上截取距离为悬架动挠度 的点，向下截取距离为悬架静挠度 的点。通过这两点作水平线与圆弧JJ’和KK’分别交于G、H、G’和H’四点。GH和G’H’即为运动不协调造成的轨迹偏差，这一偏差越小越好，偏差过大则应修正 点或 点的位置。
一、总体设计应满足的基本要求
由动力装置、底盘、车身、电器及仪表等四部分组成的汽车，是用来载送人员和货物的运输工具。
汽车可以按照用途或结构特点进行分类。我国把汽车分为七类：轿车、货车、越野车、自卸汽车、牵引汽车、专用汽车和客车。上述七类汽车又根据发动机的排量V或汽车总质量m a或汽车尺寸(总长)不同进一步区分，如不同发动机排量的轿车，表明汽车的动力性和经济性指标不一样。我国根据发动机排量不同，将轿车分为五级(表l-1)；货车按公路运行时厂定最大总质量不同，越野车按越野运行时厂定最大总质量不同，将它们分为四级(表1-2)；而客车根据车辆总长不同来区分(表l-3)。
表1—l 轿车的分类
轿车级别 微型 普通级 中级 中、高级 高级
发动机排量
V／L
V≤1．0
1．0< V≤1．6
1．6< V≤2．5
2．5< V≤4．0
V>4．0
表1—2 货车的分类
货车级别 微型 轻型 中型 重型
公路运行
最大总质量m。
m。≤1．8
1．8
m。>14．0
表1—3 客车的分类
客车级别 微型 轻型 中型 大型
车辆总长L。
L。≤3．5
3．5< L。≤7．0
7．0< L。≤10．0
L。>10．0
人们从事生产活动离汽车。在日常生活中，汽车特别是轿车是经常使用的交通工具。汽车工业出现的高新技术多数在轿车上首先得到应用。目前，轿车的产量、保有量占汽车总产量和保有量的绝对多数。一方面，拥有轿车是标志人们生活水平的提高；另一方面，大量运行着的汽车所造成所造成的公害又降低了人们的生活质量。因此，人们对汽车提出越来越高的要求，包括研制节油汽车和开发应用新能源；有关法规对汽车的排放和噪声提出更严格的要求；对汽车安全性提出更高的要求，达到乘坐汽车有安全感、愉快感，汽车发生碰撞事故时能够妥善地保护乘员；对汽车提出居住性要求，不仅坐在汽车里舒适，而且能与外界进行信息交流。
进行总体设计应满足如下基本要求：
1)汽车外廓尺寸应符合GBl589—89的外廓尺寸限界规定。
2)轴荷分布要合理，并应符合有关公路法规的限定要求。
3)汽车的各项性能，要求达到设计任务书所给定的指标。
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。
5)拆装与维修方便。
二、汽车开发程序
车型不同、生产纲领不同，新产品的开发阶段与工作内容也不同。一般新产品开发要经历五个阶段，各阶段的主要工作内容见表1-4。
表1—4 汽车新产品开发的一般程序
阶段 新车设计 主要工作内容
设
计
任
务
书
编
制
阶
段
国家汽车发展型谱或上级机关指令
工厂产品发展规划
概念设计
市场预测，使用调查，产品水平分析，形体设计，工艺分析，产品的目标成本
产品的通用化、标准化、系列化，绘制方案图，初步性能计算
设计任务书的制定
绘制总布置草图，初选主要技术参数
技术
设计
阶段
技术设计
确定主要参数和结构，总成设计，绘制整车校对图，运动干涉校核，整车性能计算，出试制图和技术文件
试制、
试验、
改进、
定型
阶段
改进设计
试制总成和样车，总成试验，整车试验，使用试验，评价试验，改进没计
鉴定定型
工艺审查，成本核算，价值分析，出生产准备用图，编制鉴定文件
生产
准备
阶段
小批量生产、用户试验
工艺调试，继续试验，改进设计，完成生产用图，小批试生产
生产
销售
阶段
批量生产与销售
正式销售，售后服务
1．设计任务书编制阶段
产品(汽车)设计的前期，从构思产品开始到确定设计技术指标和下达产品设计任务书为止的这一阶段工作称之为概念设计。概念设计是对新开发汽车的总体概念进行概括的描述，是确定汽车性能、外形与内饰等主要方面的初步设计。
市场预测：要调查分析市场容量的大小，最经济的生产纲领、生产方式，用户对产品的要求以及有关法规的规定。
使用调查：要调查同类汽车的使用情况，包括使用中反映出来的优缺点，还应当搜集总成、零件的损坏统计资料和进行寿命分析；汽车的使用条件；用户对车型的要求。
产品应尽最大可能满足用户的要求，以求新开发的车型在同类型产品中处于领先地位，在市场上能畅销，进而初定整车及主要总成的形式和主要参数。
产品水平分析：主要是通过搜集资料和进行样车试验与测绘，深入了解国内外企业同类型汽车的发展水平和动向。对搜集到的各种资料经整理、分类、分析，在消化的基础上加以利用，以确定新车型的先进性，初定整车主要性能所要达到的指标，同时满足国内外有关标准与法规的规定，保证市场销售对路。
形体设计：在概念设计阶段，通过整车和车身内部尺寸布置绘制外形构思草图，(图l-1)、美术效果图和制作油泥模型等，为人们提供准备开发的车型形体概念。
车身外形应在保证汽车拥有较小空气阻力系数的同时，具有符合审美规律的形体。车身内部设计要符合人体工程学的要求，保证驾驶员操纵方便，乘员乘坐舒适。实车制造出来之前，在图样上表现新开发汽车造型效果的图称之为美术效果图，该图应具有真实感。图上应表示出车型前面、侧面、后面的关系。画出汽车的前侧面与后侧面的美术效果图，能概括出车型的整个形状(图l-2)，
表达造型的构思，真实反映车身外形，用来提供作为初步选型的参考。因为在图面上表达车身外形不能代替空间形体，因此还要制作油泥模型。概念设计阶段可以制作比例为1／10或l／5的便于制作和修改的油泥模型。
为了使新开发的汽车投放市场后在价格上占有优势，使企业获得效益和发展，在概念设计阶段就要控制成本，对产品进行价值工程分析，并把产品的目标成本列入设计指标考核内容。目标成本＝售价—利润，即根据产品在市场上的定位确定售价(与同类产品进行比较)，减去希望得到的利润，即可确定目标成本。如果实际成本(决定于材料、工艺、结构复杂程度等)大于目标成本，则利润将减少，因为在市场竞争中某一档次产品的售价是不会因为其实际成本高或低而改变的。
市场需求的变化，会影响产品的变化。为了在更新产品时能减少投资、降低成本，应该尽可能少地更换生产设备和工艺装备等。因此，在开发新车型的时候就要注意总成及零部件的通用化、标准化和系列化。
总体设计师根据整车设想，画出多幅总体方案图进行分析比较。方案图对主要总成只画出租线条的轮廓，重点放在突出各方案之间的差别上，做到对比时一目了然。
总体方案确定后要画总布置草图，此图要对各部件进行较为仔细的布置，应较为准确地各部件的形状和尺寸，确定各总成质心位置，然后计算轴荷分配和质心位置高度，必要时还要进行调整。此时应较准确地确定与汽车总体布置有关的各尺寸参数，同时对整车主要性能进行计算，并据此确定各总成的技术参数，确保各总成之间参数匹配合理，保证整车各性能指标达到预定要求。
上述工作完成后，着手编写设计任务书。设计任务书主要应包括下列内容：
1)可行性分析。其内容包括市场预测，企业技术开发和生产能力分析，产品开发的目的，新产品的设计指导思想，预计的生产纲领和产品的目标成本以及技术经济分析等。
2)产品型号及其主要使用功能，技术规格和性能参数。
3)整车布置方案的描述及各主要总成的结构、特性参数。标准化、通用化、系列化水平。
4)国内、外同类汽车技术性能分析和对比。
5)本车拟用的新技术、新材料和新工艺。
开发新车的各项性能指标要符合国家有关标准、法规要求，特别要注意贯彻《机动车运行安全技术条件》(GB7258一1997)的国家标准。
2．技术设计阶段
设计任务书对汽车形式和汽车的各项技术指标，对各总成的形式、尺寸、质量、性能等均有明确要求。此外，总体设计师对各总成提出的要求和边缘条件等也应以书面形式提出，作为双方共同工作的依据。在上述条件具备后，各总成设计师可以进行工作，而总体设计师在此期间要协调总成与整车和总成与总成之间出现的各种矛盾。各总成完成设计后，总体设
计师负责将各总成设计结果反映到整车校对图上进行校对，目的是发现问题、解决问题，以减少试制、装车时出现的技术问题。有关运动校核也是技术设计阶段应该完成的工作。最后要编制包括整车明细表和技术条件在内的整车技术文件。
3．试制、试验、改进、定型阶段
试制、试验阶段的主要工作是进行样车试制，然后对样车进行试验。其目的是：判断根据设计图样制造出来的零部件组装起来之后是否达到预期目标，找出不足，并取得进行修改的依据；评价汽车的可靠性及强度。仅通过理论计算作为根据是不够的，最终需经过样车试验来判别。试验应根据国家制定的有关标准逐项进行。不同车型有不同的试验标准。试制、试验完成后应对结果进行分析，并针对暴露出来的技术问题进行改进设计，再进行第二轮试制和试验，直至产品定型。
4．生产准备阶段
生产准备阶段的主要工作是进行生产准备和小批量试生产，并让试生产车进一步经受用户的考验。
5．生产销售阶段
生产销售阶段是对产品进行正式批量生产，并对产品进行销售和售后服务工作。在售后服务工作中还要征求用户意见，并将这些意见反映给有关部门，以利改进和不断提高产品质量、扩大市场。上述各阶段工作有些须先行一步，如市场调查和进行概念设计等；有些工作可以同时或交叉进行，如在完成产品设计的同时又进行样车试验，以及完成工厂的扩建、新建工程工作。
第二节 汽车形式的选择
不同形式的汽车，主要体现在轴数、驱动形式以及布置形式上有区别。
一、轴数
汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力。
我国公路标准规定，对于四级公路及桥梁，单轴最大允许轴载质量为10t，双连轴最大允许轴载质量为18t(每轴9t)。根据公路对汽车轴载质量的限制、所设计汽车的总质量、轮胎的负荷能力以及使用条件等，可以确定汽车的轴数。因为双轴汽车结构简单、制造成本低，故总质量小于19t的公路运输车辆广泛采用这种方案。总质量在19～26t的公路运输车采用三轴形式，总质量更大的汽车用四轴和四轴以上的形式。
因为轿车总质量较小，均采用两轴形式。不在公路上行驶的汽车，轴荷不受道路桥梁限制，如矿用自卸车等多数采用两轴形式。
二、驱动形式
汽车驱动形式有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等，其中前一位数字表示汽车车轮总数，后一位数字表示驱动轮数。采用4×2驱动形式的汽车结构简单、制造成本低，多用于轿车和总质量小些的公路用车辆上。总质量在19～26t的公路用汽车，采用6×2或6×4的驱动形式。为了提高越野汽车的通过性，应采用全轮驱动形式。
三、布置形式
汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身(或驾驶室)的相互关系和布置特点而言。汽车的使用性能除取决于整车和各总成的有关参数以外，汽车的布置形式对使用性能也有重要影响。
1．轿车的布置形式
轿车的布置形式主要有发动机前置前轮驱动、发动机前置后轮驱动、发动机后置后轮驱动三种，见图1-3，少数轿车采用发动机前置全轮驱动。
(1)发动机前置前轮驱动 发动机前置前驱动时，可以纵置或者前置，也可以布置在轴距外、轴距内或前桥上方。这种布置形式目前在中级及其以下级别轿车上得到广泛应用，主要是因为有下述优点：
与后轮驱动汽车比较，前轮驱动汽车的前桥轴荷大，有明显的不足转向性能；因为前轮是驱动轮，所以越过障碍的能力高；主减速器与变速器装在一个壳体内，因而动力总成结构紧凑；因为没有传动轴，车内地板凸包高度可以降低(此时地板凸包仅用来容纳排气管)，有利于提高乘坐舒适性；当发动机布置在轴距外时，汽车的轴距可以缩短，因而有利于提高汽车的机动性；汽车散热器布置在汽车前部，散热条件好，发动机得到足够的冷却；行李箱布置在汽车后部，故有足够大的行李箱空间；容易改装为客货两用车或救护车；供暖机构简单，且因管路短所以供暖效率高；因为发动机、离合器、变速器与驾驶员位置近，所以操纵机构简单；发动机可以来用纵置或横置方案，特别是采用横置发动机时，能缩短汽车的总长，加上取消了传动轴等因素的影响，汽车消耗的材料明显减少，使整各质量减轻；发动机横置时，原主减速器的锥齿轮用圆柱齿轮取代，降低了制造难度，同时在装配和使用时也不必进行齿轮调整工作，此时变速器和主减速器可以使用同一种润滑油。
发动机前置前轮驱动轿车的主要缺点是：
前轮驱动并转向需要采用等速万向节，其结构和制造工艺均复杂；前桥负荷较后轴重，并且前轮又是转向轮，故前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；上坡行驶时因驱动轮上附着力减少，汽车爬坡能力降低；一旦发生正面碰撞事故，发动机及其附件损失较大，维修费用高。目前我国生产的Audil00、Santana2000、Jetta、CA7220、Bulck、Passat、Accord、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。
(2) 发动机前置后轮驱动 发动机前置后轮驱动轿车有如下主要优点：轴荷分配合理，因而有利于提高轮胎的使用寿命；前轮不驱动，因而不需要采用等速万向节，并有利于减少制造成本；操纵机构简单；采暖机构简单，且管路短供暖效率高；发动机冷却条件好；上坡行驶时，因驱动轮上的附着力增大，故爬坡能力强；改装为客货两用车或救护车比较容易；有足够大的行李箱空间；因变速器与主减速器分开，故拆装、维修容易。
发动机前置后轮驱动轿车的主要缺点是：因为车身地板下有传动轴，地板上有凸起的通道，并使后排座椅中部座垫的厚度减薄，影响了乘坐舒适性；汽车正面与其它物体发生碰撞，易导致发动机进入客厢，会使前排乘员受到严重伤害；汽车的总长较长，整车整备质量增大，同时影响到汽车的燃油经济性和动力性。
发动机前置后轮驱动轿车因客厢较长，乘坐空间宽敞，行驶平稳，故在中高级和高级轿车上得到应用。
(3)发动机后置后轮驱动 对于发动机后置后轮驱动轿车，除去动力总成，包括发动机、离合器、变速器和主减速器布置成一体，使结构紧凑以外，还有下述优点：因为发动机后置，汽车前部高度有条件降低，改善了驾驶员视野；整车整备质量小；没有传动轴，而且排气管不必从前部向后延伸，故客厢内地板比较平整，只需用较低的凸包高度来容纳操纵机构的杆件和加强地板刚度，这就改善了后排座椅中间座位乘员的出入条件；乘客座椅能够布置在舒适区内；在坡道上行驶时，由于驱动轮上附着力增加，爬坡能力提高；发动机布置在轴距外时，汽车轴距短，机动性能好。
发动机后置后轮驱动轿车的主要缺点是：后桥负荷重，使汽车具有过多转向的倾向；前轮附着力小，高速行驶时转向不稳定，影响操纵稳定性；行李箱在前部，受转向轮转向占据一定空间和改善驾驶员视野影响，行李箱空间不够大；因动力总成在后部，距驾驶员较远，所以操纵机构复杂；受发动机高度影响，改装为客货两用车或救护车困难。
因上述缺点，发动机后置后轮驱动轿车几乎已不采用。
2．货车布置形式
按驾驶室与发动机相对位置的不同，货车有长头式、短头式、平头式和偏置式。长头式的特点是发动机位于驾驶室前部，当发动机有少部分位于驾驶室内时称为短头式，发动机位于驾驶室内时称为平头式，驾驶室偏置在发动机旁的货车称为偏置式。
布置形式为平头式的货车，其主要优点如下：
汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性能良好；不需要发动机罩和翼子板，加上总长缩短等因素的影响，汽车整备质量减小；驾驶员的视野得到明显改善；采用翻转式驾驶室时能改善发动机及其附件的接近性；汽车面积利用率高。
平头式货车的主要缺点有：前轴负荷大，因而汽车通过性能变坏；因为驾驶室有翻转机构和锁住机构，使机构复杂；进、出驾驶室不如长头式货车方便；离合器、变速器等操纵机构复杂；驾驶室内受热及振动均比较大；汽车正面与其它物体发生碰撞时，特别是微型、轻型平头货车，使驾驶员和前排乘员受到严重伤害的可能性增加。
平头式货车的发动机可以布置在座椅下后部，此时中间座椅处没有很高的凸起，可以布置三人座椅，故得到广泛应用。发动机布置在驾驶员和副驾驶员座椅中间形成凸起隔断的布置方案仅在早期的平头车上得到应用。
平头式货车在各种级别的货车上得到广泛应用。
长头式货车的主要优缺点与平头式货车的优缺点相反，而短头式介于两者之间，但更趋于与长头式优缺点相近。长头式货车的前轮相对车头的位置有三种：靠前、居中、靠后。前轮靠前时因轴荷分配不合理，已不采用；前轮靠后时，轮罩凸包会影响驾驶员的操作空间；前轮居中时外形美观、布置匀称，故得到广泛应用。
偏置式驾驶室的货车主要用于重型矿用自卸车上。它具有平头式货车的一些优点，如轴距短、视野良好等，此外还具有驾驶室通风条件好、维修发动机方便等优点。
货车按照发动机位置不同，可分为发动机前置、中置和后置三种布置形式。其中发动机前置后桥驱动货车得到广泛应用。它与其它两种布置形式比较有如下主要优点：维修发动机方便；离合器、变速器等操纵机构简单；货箱地板高度低；可以采用直列发动机、V型发动机或卧式发动机；发现发动机故障容易。
发动机前置后桥驱动的货车有下述主要缺点：如果采用平头式驾驶室，而且发动机布置在前轴之上，处于两侧座位之间时，驾驶室内部拥挤，隔热、隔振、密封和降低噪声问题难以解决；如果采用长头式驾驶室，为保证具有良好的视野，驾驶员座椅须布置高些，这又影响整车和质心高度，同时增加了整车长度。
采用卧式发动机，且布置在货箱下方的后桥驱动货车，因发动机通用性不好，需特殊设计，维修不便；油门、离合器、变速器等操纵机构因距驾驶员远，导致机构复杂；发动机距地面近，容易被车轮带动起来的泥土弄脏；受发动机位置影响，货箱地板高度高。目前这种布置形式的货车已不采用。
发动机后置后轮驱动货车是由发动机后置后轮驱动的轿车变型而来，所以极少采用。这种形式的货车后桥超载；操纵机构复杂；发现发动机故障和维修发动机都困难以及发动机容易被泥土弄脏等是它的主要缺点。
3．大客车的布置形式
根据发动机的位置不同，大客车有下列布置形式：发动机前置后桥驱动，见图l-4a；发动机中置后桥驱动，见图1-4b；发动机后置后桥驱动，见图l-4c。
发动机前置时，可布置在轴距外或布置在前轴上方。发动机后置时，可以纵置或横置在汽车后部，见图l-4d。
(1)发动机前置后桥驱动 大客车采用发动机前置后桥驱动布置方案的优点是：动力总成操纵机构结构简单；散热器位于汽车前部，冷却效果好；冬季在散热器罩前部蒙以保护棉被，能改善发动机的保温条件；发动机出现故障时驾驶员容易发现。
此方案的主要缺点有：发动机凸起在地板表面上部，因而车厢面积利用不好，并且布置座椅时会受到发动机的限制；由于传动轴从地板下面通过，致使地板平面离地面较高，乘客上、下车不方便；传动轴长度长；发动机的噪声、气味和热量易于传人车厢内；隔绝发动机振动困难，影响乘坐舒适性；检查发动机故障必须在驾驶室内进行，降低了检修工作的舒适性；如果乘客门布置在轴距内，使车身刚度削弱；若采用前开门布置，虽然可以改善车身刚度，但会使前悬加长，同时可能使前轴超载。
(2)发动机后置后桥驱动 这种布置方案的主要优点是：能较好地隔绝发动机的噪声、气味、热量；检修发动机方便；轴荷分配合理；同时由于后桥簧上质量与簧下质量之比增大，能改善车厢后部的乘坐舒适性；当发动机横置时，车厢面积利用较好，并且布置座椅受发动机影响较少；作为城市间客车使用时，能够在地板下部和客车全宽范围内设立体积很大的行李箱。作为市内用客车不需要行李箱，则可以降低地板高度；传动轴长度短。
此方案的主要缺点是：发动机的冷却条件不好，必须采用冷却效果强的散热器；动力总成操纵机构复杂；驾驶员不容易发现发动机故障。
(3)发动机中置后桥驱动 此方案的主要优点是：轴荷分配合理；传动轴的长度短；车厢内面积利用最好，并且座椅布置不会受发动机的限制；乘客车门能布置在前轴之前等。
此方案存在的缺点是：发动机必须用水平对置式的，且布置在地板下部，给检修发动机带来困难；驾驶员不容易发现发动机故障；发动机在热带的冷却条件和在寒带的保温条件均不好；发动机的噪声、气味、热量和振动均能传人车厢；动力总成操纵机构复杂；受发动机影响，地板平面距地面较高；在土路上行驶发动机极易被泥土弄脏。
发动机前置后桥驱动的大客车，常在货车底盘基础上改装而成；发动机后置后桥驱动大客车优点明显。目前，这两种布置形式的大客车得到广泛应用。
第三节 汽车主要参数的选择
一、汽车主要尺寸的确定
汽车的主要尺寸有外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车箱尺寸等
1．外廓尺寸
GBl589—89汽车外廓尺寸限界规定汽车外廓尺寸长：货车、越野车、整体式客车不应超过12m，单铰接式客车不超过18m，半挂汽车列车不超过16.5m，全挂汽车列车不超过20m；不包括后视镜，汽车宽不超过2.5m；空载、顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；后视镜等单侧外伸量不得超出最大宽度处250mm；顶窗、换气装置开启时不得超出车高300mm。
不在公路上行驶的汽车，其外廓尺寸不受上述规定限制。
轿车总长 是轴距L、前悬 和后悬 的和。它与轴距L有下述关系： ＝L／C。式中，C为比例系数，其值在0.52～0.66之间。发动机前置前轮驱动汽车的C值为0.62～0. 66，发动机后置后轮驱动汽车的C值约为0.52～0.56。
轿车宽度尺寸一方面由乘员必需的室内宽度和车门厚度来决定，另一方面应保证能布置下发动机、车架、悬架、转向系和车轮等。轿车总宽 与车辆总长 之间有下述近似关系： ＝( ／3)＋(195±60)mm。后座乘三人的轿车， 不应小于1410mm。
影响轿车总高 的因素有轴间底部离地高 ，地板及下部零件高 ，室内高 和车顶造型高度 等。
轴间底部离地高入m应大于最小离地间隙 。由座位高、乘员上身长和头部及头上部空间构成的室内高 一般在l120～1380mm之间。车顶造型高度大约在20～40mm范围内变化。
2．轴距L
轴距L对整备质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径有影响。当轴距短时，上述各指标减小。此外，轴距还对轴荷分配有影响。轴距过短会使车厢(箱)长度不足或后悬过长；上坡或制动时轴荷转移过大，汽车制动性和操纵稳定性变坏；车身纵向角振动增大，对平顺性不利；万向节传动轴的夹角增大。
原则上轿车的级别越高，装载量或载客量多的货车或客车轴距取得长。对机动性要求高的汽车轴距宜取短些。为满足市场需要，工厂在标准轴距货车基础上，生产出短轴距和长铀距的变型车。不同铀距变型车的轴距变化推荐在0.4～0.6m的范围内来确定为宜。
汽车的轴距可参考表l-5提供的数据选定。
表1—5 各类汽车的轴距和轮距
车型 类别 轴距L／mtn 轮距B／mm
轿车 微型级
普通级
中级
中、高级
高级 2000--2200
2100--2540
2500--2860
2850--3400
2900--3900 1100--1380
1150--1500
1300--1500
1400--1580
1560--1620
4X2货车 微型
轻型
中型
重型 1700--2900
2300--3600
3600--5500
4500~5600 1150--1350
1300--1650
1700--2000
1840～2000
车型 类别 轴距L／mm 轮距B／mm
矿用自卸车 总质量
ma／t <60
>60 3200--4200
3900--4800
2000--4000
大客车 城市大客车(单车)
长途大客车(单车) 4500--5000
5000--6500
1740--2050
3．前轮距 和后轮距
增大轮距，随之而来的是室内宽并有利于增加侧倾刚度。但是此时汽车总宽和总质量增加，并影响最小转弯直径变化。
受汽车总宽不得超过2.5m限制，轮距不宜过大。但在取定的前轮距 范围内，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。在确定后轮距 时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。
各类汽车的轮距可参考表1-5提供的数据确定。
4．前悬 和后悬
前、后悬长时，汽车接近角和离去角都小，影响汽车通过性能。对长头汽车，前悬不能缩短的原因是在这段尺寸内要布置保险杠、散热器、风扇、发动机等部件。从撞车安全性考虑希望前悬长些，从视野角度考虑又要求前悬短些。前悬对平头汽车上下车的方便性有影响，前钢板弹簧长度也影响前悬尺寸。长头货车前悬一般在1100～1300nun范围内。
货车后悬长度取决于货箱、相距和轴荷分配的要求。轻型、中型货车的后悬一般在1200—2200mm之间，特长货箱汽车的后悬可达2600mm，但不得超过轴距的55％。轿车后悬长度影响行李箱尺寸。客车后悬长度不得超过轴距的65％，绝对值不大于3500mm。对于三轴汽车，若二、三轴为双后轴，其轴距应按第一轴至双后轴中心线的距离计算；若一、二轴为双转向轴，其轴距按一、三轴的轴距计算。
5．货车车头长度
货车车头长度系指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。车身形式即长头型还是平头型对车头长度有绝对影响。此外，车头长度尺寸对汽车外观效果、驾驶室居住性和发动机的接近性等有影响。
长头型货车车头长度尺寸一般在2500～3000mm之间，平头型货车一般在1400～1500mm之间。
6．货车车箱尺寸
要求车箱尺寸在运送散装煤和袋装粮食时能装足额定吨数。车箱边板高度对汽车质心高度和装卸货物的方便性有影响，一般应在450～650mm范围内选取。车箱内宽应在汽车外宽符合国家标准的前提下适当取宽些，以利缩短边板高度和车箱长度。行驶速度能达到较高车速的货车，使用过宽的车箱会增加汽车迎风面积，导致空气阻力增加。车箱内长应在能满足运送上述货物额定吨位的条件下尽可能取短些，以利于减小整备质量。
二、汽车质量参数的确定
1．整车整备质量m0
整车整备质量是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。
整车整备质量对汽车的成本和使用经济性均有影响。目前，尽可能减少整车整备质量的目的是通过减轻整备质量增加装载量或载客量；抵消因满足安全标准、排气净化标准和噪声标准所带来的整备质量的增加；节约燃料。减少整车整备质量的措施主要有：采用强度足够的轻质材料，新设计的车型应使其结构更合理。减少整车整备质量，是从事汽车设计工作中必须遵守的一项重要原则。
整车整备质量在设计阶段需估算确定。在日常工作中，收集大量同类型汽车各总成、部件和整车的有关质量数据，结合新车设计的结构特点、工艺水平等初步估算出各总成、部件的质量，再累计构成整车整备质量。
轿车和客车的整备质量也可按每人所占整车整备质量的统计平均值估计(表l-6)。
表1—6 轿车和客车人均整备质量
车型 人均整备质量值
／(t•人—1)
车型 人均整备质量值
／(t•人—1)
微型轿车
普通级轿车
中级轿车 0．15-0．16
0．17-0．24
0．21-0．29 中高级以上轿车
中型以下客车
大型客车 0．29--0．34
0．096--0．16
0．065--0．13
2．汽车的载客量和装载质量(简称装载量)
(1)汽车的载客量 轿车的载客量用座位数表示。微型和普通级轿车为2～4座；中级以上轿车为4～7座。
城市大客车的载客量，由等于座位数的乘客和站立乘客两部分构成。站立乘客按每平方米8～10人计算。长途大客车和专供游览观光用的大客车，其载客量等于座位数。
(2)汽车的装载质量 汽车的装载质量是指在硬质良好路面上行驶时所允许的额定装载量。汽车在碎石路面上行驶时，装载质量约为好路面的75％～85％。越野汽车的装载量是指越野行驶时或在土路上行驶时的额定装载量。
货车装载质量 的确定，首先应与行业产品规划的系列符合，其次要考虑到汽车的用途和使用条件。原则上货流大、运距长或矿用自卸车应采用大吨位货车；货源变化频繁、运距短的市内运输车采用中、小吨位的货车比较经济。
3．质量系数
质量系数ηm0是指汽车装载质量与整车整备质量的比值，即 ＝ ／ 。该系数反映了汽车的设计水平和工艺水平， 值越大，说明该汽车的结构和制造工艺越先进。
在参考同类型汽车选定 以后(表1-7)，可根据任务书中给定的 值计算出整车整备质量。
表1—7 不同类型汽车的质量系数 。
汽车类型
货车 轻型
中型
重型 0．80-1．10~
1．20-1．35
1．30-1．70
矿用自卸车 最大装载质量
me ／t <45
2>45 1．10-1．50
1．30—1．70
4．轴荷分配
汽车的轴荷分配是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。
轴荷分配对轮胎寿命和汽车的使用性能有影响。从轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的载荷应相差不大；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载荷，而从动轴载荷可以适当减少；为了保证汽车有良好的操纵稳定性，转向轴的载荷不应过小。
汽车的发动机位置与驱动形式不同，对轴荷分配有显著影响。各类汽车的轴荷分配见表l-8。
表1—8 各类汽车的轴荷分配
车型 满载 空载
前轴 后轴 前轴 后轴
轿
车 发动机前置前轮驱动
发动机前置后轮驱动
发动机后置后轮驱动 47％-60％
45％-50％
40％-46％ 40％-53％
50％-55％
54％-60％ 56％-66％
51％-56％
38％-50％ 34％-44％
44％-49％
50％-62％
货
车 4X2后轮单胎
4X 2后轮双胎，长、短头式
4X2后轮双胎，平头式
6X4后轮双胎 32％-40％
25％-27％
30％-35％
19％-25％ 60％-68％
73％-75％
65％-70％
75％-81％ 50％-59％
44％-49％
48％-54％
31％-3796 41％-50％
51％-56％
46％-52％
63％-69％
三、汽车性能参数的确定
1．动力性参数
(1)最高车速 随着道路条件的改善，汽车特别是中、高级轿车的最高车速有逐渐提高的趋势。轿车的最高车速 大于货车、客车的最高车速。级别高的轿车的最高车速 要大于级别低些轿车的最高车速。微型、轻型货车最高车速大于中型、重型货车的最高车速，重型货车最高车速较低。有关客车的车速见交通部行业标准JT／T325一1997。其它车型的最高车速范围见表1-9。
表1—9 汽车动力性参数范围
汽车类别 最高车速
／(km•h-1) 比功率P.ms-1
／(Kw.-1) 比转矩T.ms-1
／(N•m.t-1)
微型级
普通级
中级
中、高级
高级 110-150
120-170
130-90
140-230
160-280 30-60
35-65
40-70
50-80
60-110 50-110
80-110
90-130
120-140
100-180
微型
轻型
中型
重型 80-135
75-120 16-28
15-25
10-20
6-20 30-44
38-44
33-47
29-50
(2)加速时间t 汽车在平直的良好路面上，从原地起步开始以最大的加速强度加速到一定车速所用去的时间称为加速时间。对于最高车速 ＞100km／h的汽车，常用加速到100km/h所需的时间来评价，如中、高级轿车此值一般为8～17s，普通级轿车为12～25s。对于 低于100km／h的汽车，可用0～60km／h的加速时间来评价。
(3)上坡能力 用汽车满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数 来表示汽车上坡能力。因轿车、货车、越野汽车的使用条件不同，对它们的上坡能力要求也不一样。通常要求货车能克服30％坡度，越野汽车能克服60％坡度。
(4)汽车比功率和比转矩 比功率是汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比。它可以综合反映汽车的动力性。轿车的比功率大于货车和客车，货车的比功率随总质量的增加而减小。为保证路上行驶车辆的动力性不低于一定的水平，防止某些性能差的车辆阻碍交通，应对车辆的最小比功率做出规定。我国GB7258一1997《机动车运行安全技术条件》规定：农用运输车与运输用拖拉机的比功率不小于4.0kW/t，其它机动车不小于4.8kW/t。
比转矩是汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比。它能反映汽车的牵引能力。
不同车型的比功率和比转矩范围见表l-9。有关客车的比功率见交通部行业标准JT/T325—1997。
2．燃油经济性参数
汽车的燃油经济性用汽车在水平的水泥或沥青路面上，以经济车速或多工况满载行驶百公里的燃油消耗量(L／100km)来评价。该值越小燃油经济性越好。级别低的轿车，百公里燃油消耗量要低于级别高的轿车(表l-10)。未来的发展趋势是百公里油耗量继续减少，如正在研制的超经济型轿车的百公里燃油消耗量为3L／100km。
表1—10 轿车的百公里燃油消耗量
车型 微型轿车 普通级轿车 中级轿车 高级轿车
百公里燃油消耗量／IL(100kin)”] 4．4—7．5 7—12 10～16 18-23．5
货车有时用单位质量的百公里油耗量来评价(表l—11)。
表1—11 货车单位质量百公里燃油消耗量 [L(100t•km)-1]
总质量ma/t 汽油机 柴油机 总质量ma／t 汽油机 柴油机
<4
4～6 3．0～4．0
2．8～3．2 2．0～2．8
1．9～2．1 6～12
>12～ 2．68～2．82
2．50～2．60 1．55～1．86
1．43～1．53
① 包括矿用自卸车。
3．最小转弯直径
转向盘转至极限位置时，汽车前外转向轮轮辙中心在支承平面上的轨迹圆的直径称为最小转弯直径 。 用来描述汽车转向机动性，是汽车转向能力和转向安全性能的一项重要指标。
转向轮最大转角、汽车轴距、轮距等对汽车最小转弯直径均有影响。对机动性要求高的汽车， 应取小些。GB7258一1997《机动车运行安全技术条件》中规定：机动车的最小转弯直径不得大于24m。当转弯直径为24m时，前转向轴和末轴的内轮差(以两内轮轨迹中心计)不得大于3.5m 。
各类汽车的最小转弯直径 见表1-12。
表1—12 各类汽车的最小转弯直径Dmin
车型 级别 Dmin／m 车型 级别 Dmin／m
轿车 微型
普通级
中级
高级 7-9．5
8．5-11
9-12
11～14
货车 微型
轻型
中型
重型 8-12
10-19
12-20
13-21
货车 微型
中型
大型 10-13
14-20
17-22
矿用自
卸车
装载质量
ma／t
<45
>45
15-19
18-24
4．通过性的几何参数
总体设计要确定的通过性几何参数有：最小离地间隙 ，接近角 ，离去角 ，纵向通过半径 等。各类汽车的通过性参数视车型和用途而异，其范围见表1-13。
表1—13 汽车通过性的几何参数
车型 • hmin／mm ／(°)
Y ／(°)
ρ1／m
4X2轿车 150-220 20-30 15-22 3．0-8．3
4X4轿车 210 45-50 35-40 1．7-3．6
4x2货车 250-300 40-60 25-45 2．3-6．0
4X4货车、6X6货车 260-350 45-60 35-45 1．9-3．6
4X2客车、6X4客车 220-370 10-40 6-20 4．0-9．0
5．操纵稳定性参数
汽车操纵稳定性的评价参数较多，与总体设计有关并能作为设计指标的有：
(1)转向特性参数 为了保证有良好的操纵稳定性，汽车应具有一定程度的不足转向。通常用汽车以0.4g的向心加速度沿定圆转向时，前、后轮侧偏角之差( － )作为评价参数。此参数在1°～3°为宜。
(2)车身侧倾角 汽车以0.4g的向心加速度沿定圆等速行驶时，车身侧倾角控制在3°以内较好，最大不允许超过7°。
(3)制动前俯角 为了不影响乘坐舒适性，要求汽车以0.4g减速度制动时，车身的前俯角不大于1.5°。
6．制动性参数
汽车制动性是指汽车在制动时，能在尽可能短的距离内停车且保持方向稳定，下长坡时能维持较低的安全车速并有在一定坡道上长期驻车的能力。目前常用制动距离st和平均制动减速度j来评价制动效能。
有关(GB7258—1997)《机动车运行安全条件》中规定的路试检验行车制动和应急制动性能要求，列于表l-14中。
表1—14 路试检验行车制动和应急制动性能要求
行车制动 应急制动
车辆
类型 制动
初车速
／(km•h-1) 制动
距离
／m
FMDD
／(m•s-1) 试车
道宽
度
踏板
力
／N 制动初
车速
／(km•h-1) 制动
距离
／m
FMDD
／(m•s-1) 操纵
力
／N
(≤)
座位数≤9的客车 满
载
50
≤20
≥5．9
2．5
≤500
50
≤38
≥2．9
手400
脚500
空
载
≤19
≥6．2
≤400
其它总质量4．5t
的汽车 满
载
50
≤22
≥5．4
2．5①
≤700
30
≤18
≥2．6
手
600
脚700
空
载
≤21
≥5．8
≤450
其它汽车、汽车
列车 满
载
30
≤10
≥5．0
3．0
≤700
30
≤20
≥2．2
手600
空
载
≤9
≥5．4
≤450 脚700
7．舒适性
汽车应为乘员提供舒适的乘坐环境和方便的操作条件，称之为舒适性。舒适性应包括平顺性、空气调节性能(温度、湿度等)、车内噪声、乘坐环境(活动空间、车门及通道宽度、内部设施等)及驾驶员的操作性能。
其中汽车行驶平顺性常用垂直振动参数评价，包括频率和振动加速度等，此外悬架动挠度也用来作为评价参数之一，详见第六章悬架设计。
第四节 发动机的选择
一、发动机形式的选择
当前汽车上使用的发动机仍然是以往复式内燃机为主。它分为汽油机、柴油机两类。 与汽油机比较，柴油机具有较好的燃油经济性，使用成本低，在相同的续驶里程内，可以设置容积小些的油箱。柴油机压缩比可以达到15～23，而汽油机一般控制在8～10；柴油机热效率高达38％，而汽油机为30％；柴油机工作呵靠，寿命长，排污量少。
柴油机的主要缺点是：由于提高了压缩比，要求活塞和缸盖的间隙尽可能小，加工精度比汽油机要求更高；因自燃产生的爆发压力很大，因此要求柴油机各部分的结构强度比汽油柴油机主要用于货车、大型客车上。随着发动机技术的进步，轻型车和轿车用柴油机有日益增多的趋势。
根据发动机气缸排列形式不同，发动机有直列、水平对置和V型三种。气缸直列式排列具有结构简单、宽度窄、布置方便等优点。但当发动机缸数多时，长度尺寸过长，在汽车上布置困难，因此直列式适用于6缸以下的发动机。此外，直列式还有高度尺寸大的缺点。
与直列发动机比较，V型发动机具有长度尺寸短因而曲轴刚度得到提高，高度尺寸小，发动机系列多等优点。其主要缺点是用于平头车时，因发动机宽而布置上较为困难，造价高。水平对置式发动机的主要优点是平衡好，高度低。V型发动机主要用于中、高级和高级轿车以及重型货车上，水平对置式发动机在少量大客车上得到应用。
根据发动机冷却方式不同，发动机分为水冷与风冷两种。大部分汽车用水冷发动机，因为它具有冷却均匀可靠、散热良好、噪声小和能解决车内供暖问题，以及加大散热器面积后，能较好适应发动机增压后散热的需要等优点。水冷发动机的主要缺点是冷却系结构复杂；使用与维修不方便；冷却性能受环境温度影响较大，夏季冷却水容易过热，冬季又容易过冷，并且在室外存放，水结冰后能冻坏气缸缸体和散热器。
当选用尺寸和质量小的发动机时，不仅有利于汽车小型化、轻量化，同时在保证客厢内部有足够空间的条件下，还能节约燃料。
由于天然气资源充足，在今后一个阶段内天然气汽车将得到应用。无排气公害、无噪音的电动汽车，是理想的低污染车，在解决高能蓄电池和降低成本后会在汽车上得到推广使用。太阳能汽车也是理想的低污染汽车， 目前还未达到商品化阶段。
二、发动机主要性能指标的选择
1．发动机最大功率 和相应转速
根据所需要的最高车速 (km/h)，用下式估算发动机最大功率
(1-1)
式中， 为发动机最大功率(kW)； 为传动系效率，对驱动桥用单级主减速器的4×2汽车可取为90％； 为汽车总质量(kg)；g为重力加速度(m/s2)； 为滚动阻力系数，对轿车 ＝0.0165×[1＋0.01(2 —50)]，对货车取0.02，矿用自卸车取0.03， 用最高车速代入； 为空气阻力系数，轿车取0.30～0.35，货车取0.80～1.00，大客车取0.60～0.70；A为汽车正面投影面积(m2)； 为最高车速。
参专同级汽车的比功率统计值，然后选定新设计汽车的比功率值，并乘以汽车总放目，也可以求得所需的最大功率值。
最大功率转速 的范围如下：汽油机的 在3000～7000r／min，因轿车最高 值多在4000r／min以上，轻型货车的 值在4000～5000r／min之间，中型货车更低些。柴油机的 值在1800～4000r／min之间，轿车和轻型货车用高速柴油机，取在3200～4000r／min之间，重型货车用柴油机的 值取得低。
2．发动机最大转矩 及相应转速
用下式计算确定
(1-2)
式中， 为最大转矩(N•m)； 为转矩适应性系数，一般在1.1～1.3之间选取； 为发动机最大功率(kW)； 为最大功率转速(r／min)。
要求 / 在1.4～2.0之间选取。
三、发动机的悬置
汽车是多自由度的振动体，并受到各种振源的作用而发生振动。发动机就是振源之一。发动机是通过悬置元件安装在车架上。悬置元件既是弹性元件又是减振装置，其特性直接关系到发动机振动向车体的传递，并影响整车的振动与噪声。合理的悬置不但可以减小振动、降低噪声以改善乘坐舒适性，还能提高零部件和整车寿命。因此，发动机的悬置设计越来越受到设计者的重视。
发动机悬置应满足下述要求：因悬置元件要承受动力总成的质量，为使其不产生过大的静位移而影响工作，因此要求悬置元件刚度大些为好；发动机本身的激励以及来自路面的激励都经过悬置元件来传递，因此又要求悬置元件有良好的隔振性能；因发动机工作频带宽，大约在10～500Hz范围内，要求悬置元件有减振降噪功能，并要求悬置元件工作在低频大振幅时(如发动机怠速状态)提供大的阻尼特性，而在高频低幅振动激励下提供低的动刚度特性，以衰减高频噪声；悬置元件还应当满足耐机械疲劳、橡胶材料的热稳定性及抗腐蚀能力等方面的要求。
传统的橡胶悬置由金属板件和橡胶组成，见图1-5。
其特点是结构简单，制造成本低，但动刚度和阻尼损失角 (阻尼损失角越大表明悬置元件提供的阻尼越大)的特性曲线基本上不随激励频率变化，如图1-6所示。
液压阻尼式橡胶悬置(以下简称液压悬置)的动刚度及阻尼损失角有很强的变频特性，见图l-6。从图l-6a看到，液压悬置的动刚度在10Hz左右达到最小，在20Hz左右达到最大，而后开始下降；在频率超过30Hz以后趋于平稳。图l-6b表明液压悬置阻尼损失角在5～25Hz范围内比较大，这一特性对于衰减发动机怠速频段内(一般为20～25Hz)的大幅振动十分有利。
图l—7所示为液压悬置结构简图，图中螺纹联接杆l与发动机支承臂联接，底座8的螺孔与车身联接，液压悬置主要由橡胶主簧11、惯性通道体10、橡胶底膜7和底座8构成。惯性通道体把液压悬置分为上、下两个液室，内部充满液体。由具有节流孔的惯性通道体连通上下两个液室。通常下室体积刚度比上室低。当经发动机支承臂传至螺纹联接杆的载荷发生变化时，上室内的压力跟随变化。如果上室液体受到压缩，则液体经节流孔流入下室；当上室受到的压力解除后，液体又流回上室。液体经节流孔上、下流动过程中产生的阻尼吸收了振动能量，减轻了发动机振动向车身(架)的传递，起到隔振作用。
液压悬置目前在轿车上得到比较广泛的应用。
发动机前悬置点应布置在动力总成质心附近，支座应尽可能宽些并布置在排气管之前。
第五节 车身
一、轿车的车身形式
轿车车身由发动机舱、客厢和行李箱三部分组成。轿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。折背式车身有明显的发动机舱、客厢和行李箱，且车身顶盖与车身后部呈折线连接，见图l—8a。直背式车身的特点是后风窗与行李箱连接，接近平直，见图l-8b。直背式车身流线型好，有利于降低空气阻力系数和使行李箱容积增大。舱背式轿车车身的顶盖比折背式长，同时后窗与后行李箱盖形成一个整体的后部车门，见图l-8c，一般情况下行李箱容积小。将折背式车身顶盖向后延伸到车尾，形成两厢式的变型轿车车身，如图1-8d所示，目前也受到用户欢迎。除此之外，还有许多其它变型轿车在市场上不断出现，如去除顶盖或带有活动顶蓬的敞蓬车等。
发动机排量越大的轿车，采用折背式车身的比例越大。发动机排量在1.0L以下的轿车，以采用舱背式车身为主；发动机排量在1.0～4.0L之间时，三种车身形式都有；发动机排量大与4.0L时，基本上都用折背式车身。
二、客车的车身形式
客车车身有单层客车和双层客之分。无论单层客车或双层客车，其发动多数布置在车厢内，故为平头车，而长头车已少见。
第六节 轮胎的选择
轮胎及车轮在车桥(轴)与地面之间传力，并使汽车运动。因此，轮胎及车轮部件应满足下述基本要求：足够的负荷能力和速度能力，具有较小的滚动阻力和行驶噪声，良好的附着特性和质量平衡，耐磨损、耐刺扎、耐老化和良好的气密性，质量小、价格低、拆装方便、互换性好。
轮胎有多种分类方法，其中，按胎体结构不同分为子午线轮胎、斜交轮胎等；按帘线材料不同分钢丝轮胎、半钢丝轮胎、人造纤维轮胎和棉帘线轮胎；按用途不同分乘用车(指轿车、轻型客车)轮胎、商用车(指货车、大型客车)轮胎、非公路用车轮胎、特种车轮胎；按胎面花纹不同分公路花纹轮胎、越野花纹轮胎、混合花纹轮胎和特种花纹轮胎；按断面形状不同分普通断面轮胎和低断面轮胎两种；按气密方式不同分有内胎轮胎和无内胎轮胎两种。
子午线轮胎的特点是滚动阻力小、温升低，胎体缓冲性能和胎面附着性能都比斜交轮胎好，装车后油耗低、寿命长、高速性能好，因此适应现代汽车对安全、高速、低能耗的发展要求。其缺点是造价高、不易翻修。
目前用钢丝和各种高强度人造材料制作帘线的轮胎得到广泛应用，用天然纤维制作帘线的轮胎已遭淘汰。
乘用车轮胎尺寸小，高速性和舒适性好；商用车轮胎尺寸大，承载能力强；非公路用车轮胎附着性好，胎面耐刺扎，适用于在恶劣条件下工作。
公路花纹轮胎滚动阻力小、噪声小，适用于铺装路面上使用，其中纵向花纹轮胎适用于良好路面，横向花纹轮胎适用于土石路面；越野花纹轮胎适用于坏路面或无路地带使用；混合花纹轮胎适用于使用路面条件变化不定的场合。图l—9为几种典型胎面花纹示例。
低断面轮胎高速稳定性好。无内胎轮胎高速安全性好。这两种结构能适应现代汽车运行条件逐步改善、行驶速度日益提高的要求。多数汽车特别是轿车、轻型客车的轮胎，选用既是子午线轮胎结构，又是低断面轮胎和无内胎轮胎。
此外，经总体布置计算，汽车轮胎所承受的最大静负荷值，应与轮胎额定负荷值接近。两者之比称为轮胎负荷系数，此系数应控制在0.9～1.0之间，以防止超载。超载不仅会导致轮胎寿命降低，而且会降低操纵稳定性和行驶安全性。轿车和轻型货车、轻型客车的车速高、动负荷大，上述系数应取下限。充气压力和使用速度对轮胎负荷能力有影响。随着道路条件的改善和高速公路的发展，汽车车速逐步提高，使轮胎发热量增加、温度升高，并使胎面与轮胎帘线层脱落，轮胎寿命降低。因此，汽车行驶速度也是影响轮胎选择的一个重要因素。
轮胎是在专业化生产厂制造，并具有高度的标准化、系列化特点。轮胎的外直径、断面宽、断面高宽比、配用轮辊名义直径、轮辊轮廓形式及规格、胎面花纹形式及深度、额定负荷下半径等尺寸特性和负荷系数，可查GB2977、GB2978、GB516、GBll91、GB9743、GB9744等国家标准。
第七节 汽车的总体布置
在初步确定汽车的载客量(装载量)、驱动形式、车身形式、发动机形式等以后，要深入做更具体的工作，包括绘制总布置草图，并校核初步选定的各部件结构和尺寸是否符合整车尺寸和参数的要求，以寻求合理的总布置方案。绘图前要确定画图的基准线(面)。
一、整车布置的基准线(面)——零线的确定
确定整车的零线(三维坐标面的交线)、正负方向及标注方式，均应在汽车满载状态下进行，并且绘图时应将汽车前部绘在左侧。
1．车架上平面线
纵梁上翼面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侧(前)视图上的投影线称为车架上平面，它作为垂直方向尺寸的基准线(面)，即z坐标线，向上为“十”、向下为“—”，该线标记为 。货车的车架上平面在满载静止位置时，通常与地面倾斜
0.5°～1.5°，使车架呈前低后高状，这样在汽车加速时，货箱可接近水平。为了画图方便，可将车架上平面线画成水平的，将地面线画成斜的。
2．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称为前轮中心线，它作为纵向方向尺寸的基难线(面)，即f坐标线，向前为“—”，向后为“十”，该线标记为 。
3．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称为汽车中心线，用它作为横向尺寸的基准线(面)，即y坐标线，向左为“十”、向有为“—”，该线标记为 。
4．地面线
地平面在侧视图和前视图上的投影线称为地面线，此线是标注汽车高度、接近角、离去角、离地间隙和货台高度等尺寸的基准线。
5．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称为前轮垂直线。此线用来作为标注汽车轴距和前悬的基准线。当车架与地面平行时，前轮垂直线与前轮中心线重合(如轿车)。
二、各部件的布置
1．发动机的布置
(1)发动机的上下位置 发动机的上下位置对离地间隙和驾驶员视野有影响。轿车前部因没有前轴，发动机油底壳至路面的距离，应保证满载状态下最小离地间隙的要求。货车通常将发动机布置在前轴上方，考虑到悬架缓冲块脱落以后，前轴的最大向上跳动量达70～100mm，这就要求发动机有足够高的位置，以防止前轴碰坏发动机油底壳。油底壳通常设计成深浅不一的形状，使位于前轴上方的地方最浅，同时再将前梁中部锻成下凹形状(注意前梁下部尺寸必须保证所要求的最小离地间隙)。所有这些措施将有利于降低发动机位置的高度，并使发动机罩随之降低，这能改善长头车的驾驶员视野，同时有利于降低汽车质心高度。除此之外，还要检查油底壳与横拉杆之间的间隙。发动机高度位置初定之后，用气缸体前端面与曲轴中心线交点X到地面高度尺寸6来标明其高度位置，如图1-10所示。
在发动机高度位置初步确定之后，风扇和散热器的高度随之而定，要求风扇中心与散热器几何中心相重合，以使散热器在整个面积上接受风扇的吹风。护风罩用来增大送风量和减小散热器尺寸。为了保证空气的畅通，散热器中心与风扇之间应有不小于50mm的间隙，无护风罩时可减小到30mm。
由于空气滤清器位于发动机进气歧管上，其高度影响发动机罩高度，为此将空气滤清器做成扁平状。发动机罩与发动机零件之间的间隙不得小于25mm，以防止关闭发动机罩时受到损伤。
(2)发动机的前后位置 发动机的前后位置会影响汽车的轴荷分配，轿车前排座位的乘坐舒适性，发动机前置后轮驱动汽车的传动轴长度和夹角，以及货车的面积利用率。
为减小传动轴夹角，发动机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l°～4°夹角，轿车多在3°～4°之间，见图1-10。
发动机前置后轮驱动的轿车，前纵梁之间的距离，必须考虑吊装在发动机上的所有总成(如发电机、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。
发动机的前后位置应与上下位置一起进行布置。前后位置确定以后，在侧视图上画下它的外形轮廓，然后用气缸体前端面与曲铀中心线交点久到前轮中心线之间的距离来标明其前后位置，如图l-10中的尺寸c所示。此后可以确定汽车前围的位置：发动机与前围之间必须留有足够的间隙，以防止热量传人客厢和保证零部件的安装；离合器壳与变速器应能同拆下，而无需拆卸发动机的固定点，此时应特别注意离合器壳上面螺钉的接近性。
(3)发动机的左右位置 发动机曲轴中心线在一般情况下与汽车中心线一致。这对底盘承载系统的受力和对发动机悬置支架的统一有利。少数汽车如4×4汽车，考虑到前桥是驱动桥，为了使前驱动桥的主减速器总成上跳时不与发动机发生运动干涉，将发动机和前桥主减速器向相反方向偏移。
2．传动系的布置
由于发动机、离合器、变速器装成一体，所以在发动机位置确定以后，包括发动机、离合器、变速器在内的动力总成位置也随之而定。驱动桥的位置取决于驱动轮的位置，同时为了使左右半轴通用，差速器壳体中心线应与汽车中心线重合。为满足万向节传动轴两端夹角相等，而且在满载静止时不大于4°、最大不得大于7°的要求，常将后桥主减速器的轴线向上翘起。而在轿车布置中，在侧视图上常将传动轴布置成U形方案，见图l-ll。这样做可降低传动轴轴线的离地高度，有利于减小客厢地板凸包高度和保证后排中间座椅座垫处有足够的厚度。在绘出传动轴最高轮廓线之后，根据凸包与中间传动轴之间的最小间隙一般应在l0～15mm来确定地板凸包线位置。
3．转向装置的布置
(1)转向盘的位置 转向盘位于驾驶员座椅前方，为保证驾驶员能舒适地进行转向操作，应注意转向盘平面与水平面之间的夹角，并以取得转向盘前部盲区距离最小为佳，同时转向盘又不应当影响驾驶员观察仪表，还要照顾到转向盘周围(如风挡玻璃等)有足够的空间。
(2)转向器的位置 前悬架采用钢板弹簧时，为了避免悬架运动与转向机构运动出现不协调现象，应该将转向器布置在前钢板弹簧跳动中心附近(详见本章第八节)，即前钢板弹簧前支架偏后不多的位置处。
因转向器固定在车架上，其轴线常与转向盘中心线不在一条直线上，为此用万向节和转向传动轴将它们连接起来。此时因万向节连接的轴不在一个平面内，在正面撞车时这又对防止转向盘后移伤及驾驶员有利(详见第七章)。长头车一般用两个万向节，平头车不用或用一个万向节的居多。
如果转向盘与转向器之间通过一根刚性轴直接连接时，转向盘相对驾驶员在纵向平面内偏斜一个角度，这既导致操作不便，又会因转向传动轴在俯视图上向前斜插而影响踏板的布置和驾驶员腿部的操纵动作。为此，要求转向轴在水平面内与汽车中心线之间的夹角不得大于5°。
转向摇臂与纵拉杆和转向节臂与纵拉杆之间的夹角，在中间位置时应尽可能布置成接近直角，以保证有较高的传动效率。
4．悬架的布置
货车的前、后悬架和一些轿车的后悬架，多采用纵置半椭圆形钢板弹簧。为了满足转向轮偏转所需要的空间，常将前钢板弹簧布置在纵梁下面。钢板弹簧前端通过弹簧销和支架与车架连接，而后端用吊耳和支架与车架相连。这样布置有利于缓和来自路面的冲击。同时，为了满足主销后倾角的要求，货车的前钢板弹簧应布置成前高后低状。后钢板弹簧布置在车架与车轮之间，应注意钢板弹簧上的U形螺栓和固定弹簧的螺栓与车架之间应当有足够的间隙。
减振器应尽可能布置成直立状，以充分利用其有效行程。空间不允许时才布置成斜置状。
5．制动系布置
踩下制动踏板所需要的力，比踩下油门踏板要大得多，因此制动踏板应布置在更靠近驾驶员处，并且还要做到脚制动踏板和手制动操纵轻便。应检查杆件运动时有无干涉和死角，更不应当在车轮跳动时自行制动。
布置制动管路要注意安全可靠、整齐美观。在一条管路上，当两个固定点之间有相对运动时，要采用软管过渡。平行管之间的距离不小于5mm，或者完全束在一起，交叉管之间的距离应不小于20mm，同时注意不要将管子布置在车架纵梁内侧下翼上，以免由于积水使管腐蚀。
6．踏板的布置
离合器踏板、制动踏板和油门踏板，布置在地板凸包与车身内侧壁之间。在离合器踏板左侧，应当留出离合器不工作时可以放下左脚的空间，因此，轮罩最好不要凸出到客厢内。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留有大于一只完整鞋底宽度(60mm)的距离。
因为汽车行驶时驾驶员要不停顿地踩油门踏板，所以要求踩下时轻便。驾驶员应当用脚后跟支靠在地板上，变化操纵时仅仅是通过改变踩关节角度来达到。为了操纵方便，从驾驶员方向看，油门踏板布置成朝外转的样子。
图1-12所示为德国推荐的确定踏板布置的尺寸关系。
7．油箱、备胎、行李箱和蓄电池的布置
(1)油箱 根据汽车最大续驶里程(一般为200～600km)来确定油箱的容积。轿车为了在有限的空间内布置下油箱、备胎等物品，常视具体条件来确定其形状。布置油箱时应遵守的一条重要原则是油箱应远离消声器和排气管(轿车要求油箱距排气管的距离大于300mm，否则应加装有效的隔热装置；油箱距裸露的电器接头及开关的距离不得小于200mm)，更不应当布置在发动机舱内。轿车油箱常布置在行李箱内，而货车油箱布置在纵梁上。考虑到发生车祸时不会因冲撞到油箱而发生火灾，油箱又应当布置在撞车时油箱不会受到损坏的地方，例如将油箱布置在靠近轿车后排座椅后部就比布置在行李箱后下部安全。
(2)备胎 轿车备胎常布置在行李箱内，要求在装满行李的情况下，仍能方便地取出备胎，如将备胎立置于行李箱侧壁或后壁。此时，行李箱侧壁或后壁必须有大于车轮直径的高度。
货车备胎可以布置在车架尾部下方或是车架中部上方货箱底板下部。布置在车架尾部时常采用悬链式，可保证拆、装方便，并使汽车质心位置降低。但此时汽车离去角减小，通过性变坏。备胎置于车架中部上方时，常用翻转式结构。但在转动备胎时需要足够的空间，导致抬高货箱，使汽车质心位置增高。
(3)行李箱 要求中级轿车行李箱有效容积为0.4～0.7m3，高级轿车为0.7～0.9m3。为了能整齐地安放手提箱，行李箱底部应平整。受外形尺寸限制，当普通级、中级轿车难以达到上述要求时，可利用座椅下、车门和侧壁之间的空间来安放小件行李。客货两用轿车将后徘座椅设计成可翻式，翻转后后部形成一个有效容积很大的行李箱。
(4)蓄电池的布置 蓄电池与起动机应位于同侧，并且它们之间的距离越近越好，以缩短线路，同时还要考虑拆装方便性和良好的接近性。
8．车身内部布置
以运送人为主，兼顾运送少量行李的轿车车身内部布置，必须考虑有良好的乘坐舒适性和足够的安全性。进行车身内部布置，并使之适合人体特性要求，离不开人体尺寸这一基本参数。为了获得人体尺寸分布规律，要进行抽样测量。将实测尺寸值由小到大排列到数轴上，再将这一尺寸段均分为100份，则将第几份点上的数值作为该百分位数。例如，我国成年男子身高分布图上，第50份点上的数值为1688mm，则称第50百分位数为1688mm，表明有50％的人身高低于1688mm，另有50％的人身高高于此值。所以第50百分位对应的身高就是平均身高。图1—13和表l—15所示为我国各地人体尺寸测量所得统计数据。
车身内部空间和操纵机构的布置，以及驾驶员与乘客座椅的尺寸和布置等，均以该统计数据作为依据。以表中均值来决定基本尺寸，以标准差来决定调整量。例如，男子身高均为μ(1688mm)，标准差σ为81.83mm，取μ±1.645，表明男子总数的90%，其身高在1553～1822mm范围内。根据这一尺寸范围进行设计，就可以达到设计结果满足90%的使用对象。
表1—15 人体基本尺寸
序号
测量项目 男 女
均值／mm 标准 ／mm 均值／mm 标准 ／mm
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
⑩
⑩
⑩
⑩
⑩
⑩
⑩
⑩ ’
⑩
⑩
@ 身高
眼高
肩高
坐高
坐姿眼高
肘到座平面
上肢前伸长
拳前伸长
大臂长
小臂长
手长
肩宽
臀宽
下肢前伸长
大腿长
小腿长
足高
膝臀间距
大腿平长
膝上到足底
膝弯到足底 1688．25
1585．32
1420．98
896．53
794
245．23
837．78
730．87
269．21
247．08
192．53
426．32
333．75
1015．91
422．48
401．34
70．69
550．78
422．92
515．08
405．79 81．83
61．61
54．35
36．12
41．81
36．81
47．07
16．36
13．22
9．46
20．35
22．62
58。91
28．44
21．57
5．46
27．49
23．31
24．67
19．49 1586．17
1480．25
1320．26
848．52
743
238．63
784．50
688．84
260．74
225．93
179．00
391．71
394．71
976．79
409．21
368．60
65．78
527．77
431．76
479．89
382．77 51．29
76．02
60．96
31．58
25．63
37．98
36．79
19．79
17．03
9．52
21．67
23．99
50．84
35．39
22．21
6．94
31．28
30．34
23．61
20．83
由躯干、大腿、小腿、脚以及基准杆等组成的，用来进行车身内部布置的人体样板如图1-14a所示。
各组成件之间铰接，便于使各组成部分相互变换位置，并经各饺接处的角度标尺读出各部分之间的夹角。通常采用第10、50、95百分位三种尺寸的人体样板，分别代表矮小、中等、高大三种人体身材。不同百分位的人体样板的躯干长度尺寸相同，不同处是小腿长度A和大腿长度B尺寸不一样，分别为：
人体样板可以用有机玻璃或胶合板制作，其比例分别为1:5、1:2和1:1。中等身材人体样板用来确定基本尺寸，而大、小人体样板用来确定座椅调整量。总布置设计初期绘尺寸控制图时，用1:5的比例绘制。在进行正式总布置时，可用1:2或1:1的比例绘制。
在车身侧视图上安放人体样板时，首先要确定人体样板踵点与胯点之间的垂直高度b和考虑到座垫、靠背压缩量以后的胯点位置。不止事要使人体样板上的胯点与初选的座椅上的“跨点”重合，并将人体样板的踵点安放在油门踏板处的地板上的踵点，然后根据选定的坐姿交α、β、γ及δ在图样上进行布置，检查初选的b值等是否合适。
从人体工程学的观点出发，驾驶姿势时人体各部分夹角的合理范围如图1-15所示。
(1)轿车的内部布置 不同级别轿车的内部布置和有关参考尺寸如图1-16和表1-16所示。
表1—16 轿车内部布置尺寸的范围
＼肘"
＼
①
②
③ ／
④
⑤
⑥
⑦
级别 ＼ (mm)
高级 300—420 140～180 360～380 940～960 300—380 450～510 150—180
中级 300～420 140—180 350～370 940～960 300—360 450—480 150—180
普通型 300～420 130～170 330～370 900～950 300—340 450—480 150～180
＼尺寸序号
＼ ⑧ ⑨ ⑩ ⑩ ⑩ ⑩ ⑩
＼
级别 ＼ (mm)
高级 420—500 480—560 250～350 320—400 300～390 350—410 460～530
中级 420—500 460～570 340—400 420～500
普通型 420～520 460～520 340—380 420—460
＼
＼尺寸序号
＼
⑩
⑩
⑥
⑩
⑩
④
①
＼
级别 ＼
＼
(mm)
高级
900～950
580‘660 (三、二排)
850～700
500—650
500～700
1500～1800
150—650
550～580
中级 900～930 560～620 250～500 500—600 1400—1600 500～600
普通型 860～910 510—600 250～350 500～600 1290—1400 480～550
＼肘"
＼ @ @ 卢 丁 口 中
级别 ＼
＼ (mm) • (’)
高级 1400～1700 2800—3500 55—70 97—105 6～10 8～13 99～105
中级 1200～1400 2500～3000 55～70 97～105 6—10 8～13 99～105
普通型 800～1250 2000～2500 55～70 97—102 6～10
[ 8—10 97～100
(2)货车车身布置 货车车身布置应当满足标准GB／T11563《载货汽车驾驶员操作位置尺寸》的要求。其具体位置尺寸示于图1-17，尺寸范围列于表1-17。
表1—17 货车驾驶员操作位置尺寸
尺寸
序号 尺寸
代码
尺寸名称
尺寸范围
说 明
①
A
R点至顶棚高／mm
≥950 1．沿躯干线量取
2．轻型货车≥910
② 月 R点至地板距离／mm 370±130
尺寸
序号 尺寸
代码
尺寸名称
尺寸范围
说 明
③
C
及点至驾驶员踵点的水平距离／mm
550～900 踵点按GB／T11563中压下加速
踏板的情况确定
④ 背角／(’) 5—28
⑤ 卢 臀角／(‘) 90—115
⑥ ／ 足角／(’) 87—95
⑦ D 座垫深度／mm 440±60
⑧ 正 座椅前后最小调整范围／mm 100 140为佳
⑨
F
座椅上下最小调整范围／mm
40 1．70为佳
2．轻型货车允许不调
⑩
G
靠背高度／mm
520±70 带头枕的整体式靠背，此尺寸可
以增加，但增加部分的宽度应减小
①
H 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／mm
750～850 气制动或带有加力养的离合器和
制动器，此尺寸的增加不大于100
⑩ ／ 离合器、制动踏板行程／mm ≤200
⑩ K 转向盘下缘至座垫上表面距离／mm ≥160
@ L 转向盘后缘至靠背距离／mm ≥350
⑩
M 转向盘下缘至离合器和制动踏板中心在转向柱
纵向中心面上的距离／mm
≥600
⑩ N 转向盘外缘覃前面及下面障碍物的距离／mm ≥80
⑥ 户 只点至前围的水平距离／mm ≥950 脚能伸到的最前位置
⑩ 丁 只点至仪表盘的水平距离／mm ≥500
此两项规定达到一项即可
⑩ S 仪表盘下缘至地板距离／mm ≥540
④
Al 单人座驾驶室内部宽度／mm
双人座驾驶室内部宽度／mm
三入座驾驶室内部宽度／mm ≥850
≥1250
≥1650
内宽是在高度为车门窗下缘、前
门后支柱内侧量取
⑦
’
Bi
座椅中心面至前门后支柱内侧距离／mm
360±30 1．在高度为前门窗下缘处量取
2．轻型货车≥310
@ ㈠ 座垫宽度／mm ≥450
@ Di 靠背宽度／mm ’ ≥450 在靠背最宽处测量
@ El 转向盘外缘至侧面障碍物的距离／mm ≥100 轻型货车≥80
@ 芦1 车门打开时下部通道宽度／mm ≥250
⑩ Gl 车门打开时上部通道宽度／mm ≥650
⑤ Ht 离合器踏板中心至侧壁距离／mm ≥80
尺寸
序号 尺寸
代码
尺寸名称
尺寸范围
说 明
@
／1 离合器踏板纵向中心面至制动踏板纵向中心面
距离／mm
≥110
④
K1 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／mm
≥100
① L1 加速踏板纵向中心面至最近障碍物的距离／mm ≥60
⑦
M1 离合器踏板纵向中心面至转向柱纵向中心面的
距离／mm
50～150
④ 转向盘中心对座椅中心的偏移量／mm ≤40
⑦
N1 制动踏板纵向中心面至转向柱纵向中心面的距
离／mm
50—150
@ 转向盘平面与汽车对称平面间的夹角／(’) 90上5
⑦ 变速杆手柄在所有工作位置时，应位于转向盘下面和驾驶员座椅右面，不低于座椅表面，在通过
尺点横向垂直平面之前，而在投影平面上距d点(。点为R点在水平面上的投影)的距离≤600mm
(如图1—17阴影线所示范围)
④ 变速杆和手制动器的手柄在任意位置时，距驾驶室内其它零件或操纵杆的距离≥50mm
对于平头式货车，转向盘与水平面夹角较小，该尺寸可参考客车的有关尺寸确定。
(3) 型客车车身内部布置尺寸 大型客车多为平头式，驾驶员乘坐姿势与长头车相比更为直立，且座椅较高，转向盘与水平面的夹角较小。图-18示出大型客车车-18列出尺寸范围。
表1—18 大型客车车身内部布置尺寸范围
＼＼＼R寸序号
＼ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
车型 ＼
＼ (mn))
城市 500•-550 450--550 130～160 450——500 460——500 200--220 400-450
城间 500-550 450——550 130--160 450——500 460——500 200-250 420--480
长途
(游览)
500--550
450-550
130-160
450-500
460 500
250--280
450-500
＼尺寸序号
＼ ⑧ ⑨ ⑩ ⑩ ⑩ ⑩ ⑩
车型 ＼
＼ (n＼n))
城市 450—•500 650--700 1000——1300 1900--2050 700--800 1000--1200 400--440
城间 450——500 650—•750 800～1000 1850--2000 700-800 1000—•1300 420--470
长途
(游览)
450-500
700--850
800*—1000
1850—2000
650--800
1000--1300
450--500
＼尺寸序号
＼ ⑩ ⑩ ⑩ ⑩ ⑩ ⑩ O
车型＼＼＼ (mm) ／(’)
城市 800-860 2200--2300 200-250 450--600 1850--2200 10--20
城间 840—、•960 1200--1300 2250--2400 200--250 450--500 1850-2200 10--20
长途
(游览)
900--1000
1250--1350
2250--2450
250--300
400-450
1700--2000
10--20
9．轿车外廓尺寸的确定
(1)H点和R点 能够比较准确地确定驾驶员或乘员在座椅中位置的参考点是躯干与大腿相连的旋转点“胯点”。实车测得的“胯点”位置称为H点。
进行总布置设计之初，先根据总布置要求确定一个座椅调至最后、最下位置时的“胯点”并称该点是R点；然后以R点作为设计参考点进行设计。试制出样车后，将座椅调至最后、最下位置，用如图1-19所示的三维人体模型测量“胯点”，此“胯点”即为H点。而后将H点与R点相认证，并按H点位置确认或修改设计。如果测定的H点不超出以R点为中心的水平边长30mm、铅直边长20mm的矩形方框内范围，并且靠背角与设计值之间差值不大于3°，则认为H点与R点的相对位置满足要求。
驾驶员入座后，体重的大部分通过臀部作用丁座椅的座垫，一部分通过背部由靠背承受，少部分通过左、右手和脚的遁点作用于转向盘和地板上。在这种坐姿条件下，驾驶员在操作时身体上部的活动一定是绕H点的横向水平轴线转动。因此，H点的位置决定了与驾驶员操作方便、乘坐舒适相关的车内尺寸的基准。
(2)顶盖轮廓线的确定 首先将座椅放置在高度方向和长度方向的平均位置处，然后确定H点，并引出一条与铅垂线成8°的斜线， 见图l-20，再从H点沿8°斜线方向截取765mm的F点。F点相当于第50百分位驾驶员的头部最高点。从F点垂直向上截取100～135mm为车顶内饰线。车顶包括钢板、隔离层、蒙面等，厚度为15～25mm。因顶盖轮廓
是上凸的曲面，并对称于汽车的纵轴线，故再增加20～40mm才是汽车顶盖横剖面上的最高点。用同样方法找出后排座椅上方最高点，前、后座椅上方两点连线即为顶盖的纵向轮廓线。
(3)车身横截面 轿车车身横截面由顶盖、车门和地板的外形来形成。将在确定顶盖纵向轮廓时求得的左、右座椅乘员头部上方顶盖上的点，画到横截面图上，再加上顶盖纵向轮廓线上的点，共三点即可画出顶盖横向轮廓线。
因轿车车身低、车门小，在确定车身侧壁倾斜度时，应考虑上、下车的方便性。当车门上、下槛边缘之的间距为零时，乘员上身需倾斜30°左右方能入座；此间距为100～150mm时(上窄下宽)，乘员上身只斜0°～l0°即可入座。但此间距过大会使汽车上下比例失调，影响外观，且玻璃升降占用门内空间大，并影响肩部和玻璃之间的间隙(要求大于100mm)、肘部和车门内表面之间间隙(要求大于70mm)。车门玻璃下降的轨迹、门锁和玻璃升降器的尺寸等，都对车身表面有影响。
10．安全带的位置
因车祸不断增多，在主动安全性和被动安全性方面都要采取有效措施，减少车祸中乘员、行人受到的伤害。汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞称为一次碰撞。一次碰撞后汽车速度迅速下降，车内驾驶员和乘员受惯性力作用继续以原有速度向前运动，并与车内物体碰撞，称为二次碰撞，并受到伤害。实践证明，驾驶员和乘员受到伤害的主要原因，是他们在二次碰撞中与车身上的风窗玻璃、风窗上梁、转向盘、转向柱管、后视镜、前立柱、仪表板、前座椅靠背、顶盖等十多种部件发生接触，甚至甩出汽车而造成从轻伤到致死的各种伤害。
为了保护驾驶员和乘员，一方面容厢内不应有使人致伤的尖锐突出物，在头部可能触及的区域应尽量软化，如采用软化仪表板，前排座椅靠枕、靠背表面包装要软化；另一方面就是设置安全带。安全带对乘员的保护作用主要体现在正面撞车时，它能减少撞车瞬间人体运动的加速度值，从而降低了引起二次碰撞的相对速度和位移，使伤害指数下降。安全带能有效地保护乘员，尽管它有使用麻烦、使人体活动受到约束等缺点，但因安全带能减轻乘员在车祸中的伤害程度这一事实，已使包括我国在内的越来越多的国家用法令形式强制装设和使用，特别是对前排乘员。
安全带有两点式安全带、三点式安全带和四点式安全带之分。两点式安全带能防止汽车碰撞时乘员下身有过大的相对位移，防止乘员被甩出车外，但它不能约束乘员上身运动，因此只在后排座椅和货车中间座椅上使用。三点式安全带由腰带和肩带组合而成。它既能防止乘员上半身有过大的位移，又能阻止上身向前运动。目前轿车前排和货车前排驾驶员座位及其相对座位均采用三点式安全带。
安全带固定装置在车内固定点的位置，对佩带方便性和安全保护作用有重要影响。下固定点位置选择不当，汽车碰撞时乘员下半身可能向下前方滑移。肩带固定点位置选择不当，乘员上半身可能脱出安全带。因此，安全带固定点的位置十分重要，各国均有相应的规定。下面介绍日本的规定。
(1)腰带在车体上的固定点位置 如图l-2l所示，腰带固定点与H点的连线与水平线之间的夹角。在座椅各调节位置时应为45°±30°，并要求固定装置的宽度应大于350mm。结构上无法实现时宽度可减少至300mm。
(2)肩带固定点的位置 肩带固定点的位置应在图1-21所示的阴影线范围内。
近年来，安全气囊在轿车上得到广泛应用。安全气囊系统是辅助安全带而起到辅助防护作用的。只有在使用安全带的条件下，安全气囊才能充分发挥保护驾驶员和乘员的作用，两者共同使用可使驾驶员和前排乘员的伤亡人数减少43％～46％，达到最佳保护效果。
在汽车发生一次碰撞与二次碰撞之间的间隔时间内，在驾驶员、乘员的前部形成一充满气体的气囊。—方面驾驶员、乘员的头部和胸部压在气囊上与前面的车内物体隔开，见图l-22；另—方面利用气囊本身的阻尼作用或气囊背面的排气孔排气节流的阻尼作用，来吸收人体惯性力产生的动能，达到保护人体的目的。
安全气囊布置在转向盘内或者在乘员前部的仪表板内。
第八节 运动校核
在总体布置设计中，．进行运动校核包括两方面内容：从整车角度出发进行运动学正确性的校核；对于有相对运动的部件或零件进行运动干涉校核。上述校核关系到汽车能否正常工作，必须引起重视。
由于汽车是由许多总成组装在一起的，总体设计师应从整车角度出发考虑，根据总体布置和各总成结构特点完成运动正确性的校核。如发动机前置时，会因采用中间轴式或两轴式变速器不同，使变速器输出轴的转动方向不同，这就影响主减速器的结构，因此必须进行运动学方面的校核，以保证有足够的前进档数。又如转向轮的转动方向必须与转向盘的转动方向保持一致，为此应对螺杆的旋向、摇臂的位置、转向传动机构的构成等进行运动学正确性的校核。
由于车轮跳动、前轮转向运动等原因造成零、部件之间有相对运动，并可能产生运动干涉而造成设计失误。原则上有相对运动的地方都要进行运动干涉校核。如转向传动机构与悬架运动的校核：作转向轮跳动图，确定转向轮上跳并转向到极限位置时所占用的空间，然后据此确定翼子板开口形状、轮罩形状、减振器的最大拉伸和压缩长度，同时校核转向轮与纵拉杆、车架等之间的间隙是否足够；根据悬架跳动量，作传动轴跳动图，确定传动轴上、下跳动的极限及最大摆角，校核传动轴与横梁的间隙，以及传动轴长度的变化量；当后桥左、右轮在极限高度差位置时，决定货车车箱地板高度和后轮挡泥板位置，校核后钢板弹簧U形螺栓与车架之间的间隙。对于特种车辆，常根据结构特点不同确定校核的内容，如牵引车与半挂车作转向运动时，半挂车车箱前板与驾驶室后围之间的间隙校核等。
图1-23所示是较核转向传动装置与悬架导向机构运动是否协调的较核图。作图方法如下：先在侧视图上画出转向器及转向杆系与纵置钢板弹簧的相对位置。当前轮上、下跳动时，转向节臂球销中心 要沿着钢板弹簧主片中心 所决定的轨迹运动。钢板弹簧主片中心 的摆动中心 ，其坐标位置为在纵向与卷耳中心相距 /4( 为卷耳中心到前 行螺栓中心的距离)，在高度方向上，与卷耳中心相距e/2(e为卷耳半径)。由于 点与 点一起作平移运动，故有了摆动中心 后，作出平行四边形 。点 就是 点的摆动中心，其运动轨迹为圆弧JJ’。因为 点又是纵拉杆上的端点，所以 点又绕转向摇臂下端球头销中心 点摆动，起运动诡计为圆弧KK’。过 点作垂线NN’，并从 点向上截取距离为悬架动挠度 的点，向下截取距离为悬架静挠度 的点。通过这两点作水平线与圆弧JJ’和KK’分别交于G、H、G’和H’四点。GH和G’H’即为运动不协调造成的轨迹偏差，这一偏差越小越好，偏差过大则应修正 点或 点的位置。
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