【文章內(nèi)容簡介】 高轉(zhuǎn)速、大功率發(fā)動機且易于系列化，如V6，V8，V1O及V12等，而直列式通常到6缸，最多8缸。對于長度受到限制的車輛來說，由于V型發(fā)動機的長度短，適宜于這類車輛的總體布置，但由于其寬度大，故在乎頭車上布置困難。V型發(fā)動機的造價高，故在應(yīng)用中受到限制，多用于排量在6L以上和缸徑大于150mm的汽油機和12L以上的柴油機。水平對置式發(fā)動機的高度低且易于平衡，水平對置雙缸發(fā)動機在微型汽車上得到應(yīng)用。 按冷卻方式，發(fā)動機又有水冷式和風(fēng)冷式之分。水冷發(fā)動機冷卻均勻可靠，散熱好，氣缸變形小，缸蓋、活塞等主要零件的熱負荷較低，可靠性高；能很好地適應(yīng)大功率發(fā)動機的冷卻要求；發(fā)動機增壓后也易于采取措施(加大水箱、增加泵量)加強散熱；噪聲?。卉噧?nèi)供暖易解決。因此，絕大多數(shù)的汽車都采用了水冷發(fā)動機。但其冷卻性能受氣溫影響顯著，設(shè)計時應(yīng)考慮避免高溫天氣出現(xiàn)發(fā)動機過熱的問題。風(fēng)冷發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)簡單，維修簡便；對于在沙漠和缺水地區(qū)及炎熱、酷寒地區(qū)使用的適應(yīng)性好，不會產(chǎn)生發(fā)動機過熱和凍結(jié)等故障；還可省去消耗銅材的水箱。但大缸徑的風(fēng)冷發(fā)動機的冷卻不夠均勻；缸蓋等有關(guān)零件的熱負荷高，可靠性不及水冷式的；噪聲大；油耗較高，故僅在安裝小排量發(fā)動機的微型汽車上得到應(yīng)用，在其他類型的汽車上應(yīng)用不多。大型風(fēng)冷發(fā)動機雖也能達到較高的性能指標(biāo)，但需采用較多的結(jié)構(gòu)、工藝措施，造價較高。 max及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速np發(fā)動機功率愈大則汽車的動力性愈好，但功率過大會使發(fā)動機功率利用率降低，燃料經(jīng)濟性下降，動力傳動系的質(zhì)量也要加大。因此，應(yīng)合理地選擇發(fā)動機功率。設(shè)計初可參考同類型、同級別且動力性相近的汽車的比功率進行Pe max的估算或選取。Pe man亦可根據(jù)所要求的最高車速Ue max。按下式計算出: 式中： ——_發(fā)動機最大功率，kW：——傳動系的傳動效率，對單級主減速器驅(qū)動橋的4 2式汽車取 ≈；—汽車總質(zhì)量，kg；__重力加速度，m／s2；__滾動阻力系數(shù)，，對轎車等高速車輛需考慮車速影響并取 ＝+(Va50)；___最高車速，km／h；CD—空氣阻力系數(shù)，～，～，—A__汽車正面投影面積，㎡，若無測量數(shù)據(jù)，可按前輪距B汽車總高H、汽車總寬B等尺寸近似計算： 對轎車 A≈， 對載貨汽車 A≈B1 H。按上式求出的Pe max應(yīng)為發(fā)動機在裝有全部附件下測定時得到的大有效功率或凈輸出功率，它比一般發(fā)動機外特性的最大功率值低12％～20％。在整車選型階段還應(yīng)對發(fā)動機最大功率時的轉(zhuǎn)速np177?！鱪p提出要求，因為它不僅影響發(fā)動機本身的技術(shù)指標(biāo)和使用性能及壽命，而且影響整車的性能(例如 )、傳動系的壽命以及對主減速比i0的選擇。近年來，隨著車速的提高，發(fā)動機轉(zhuǎn)速也在不斷地提高。同時，提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速也是提高其功率、減小其質(zhì)量的有效措施。但提高轉(zhuǎn)速會使活塞的平均速度加快及熱負荷增高、曲柄連桿機構(gòu)的慣性力增大而加劇磨損，導(dǎo)致壽命下降，并加大振動和噪聲。因此，發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高也有一定的限度。當(dāng)前，轎車汽油機的 ， 大多為4000—6000r／min；輕型貨車汽油機的 大多為3800～5000r／min；中型貨車汽油機的 多為3200—4400r／min；其柴油機的 多為2200～3400r／min；重型貨車柴油機的 多為1800～2600r／min；轎車和輕型客車、輕型貨車用的小型高速柴油機的 多為3200～4200r／min。應(yīng)根據(jù)汽車與發(fā)動機的類型、最高車速、最大功率、選用的活塞平均速度Cm、活塞沖程s、缸徑、缸數(shù)、工藝水平等因素來合理的確定 (Cm＝s? ／30，單位為m／s)。 max及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速nm當(dāng)發(fā)動機最大功率和其相應(yīng)轉(zhuǎn)速確定后，可用下式確定發(fā)動機的最大扭矩。 式中： ——發(fā)動機最大扭矩，N?m；——扭矩適應(yīng)性系數(shù)；即 ＝ ；一般汽油機 ，柴油機 ； 值的大小，標(biāo)志著行駛阻力增加時，發(fā)動機沿外特性曲線自動增加扭矩的能力。 的大小可參考同類樣機的數(shù)值進行選取?！獮樽畲蠊β庶c的扭矩，N?m；——最大功率點轉(zhuǎn)速，r／min。在選取發(fā)動機最大扭矩點的轉(zhuǎn)速 時，一般希望該轉(zhuǎn)速與最大功率點的轉(zhuǎn)速有一定的比例關(guān)系，即保證 （轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)）—，如果 取得過高，會使 的比值變小，會使直接檔的穩(wěn)定車速偏高，造成在市區(qū)內(nèi)行駛、轉(zhuǎn)彎等情況下增加換擋次數(shù)。所以希望 不要太高。發(fā)動機適應(yīng)性系數(shù)Φ是轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)與轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)的乘積。它表明發(fā)動機適應(yīng)汽車行駛工況的程度。Φ值越大，這發(fā)動機的適應(yīng)性越好。采用Φ值大的發(fā)動機可減少換檔次數(shù)、減輕駕駛員的疲勞、減小傳動系的磨損和降低油耗?，F(xiàn)代發(fā)動機的適應(yīng)性系數(shù)值對汽油機Φ=～；對柴油機Φ=～。整車傳動系最小傳動比的選擇，可根據(jù)最高車速及其功率平衡圖來確定。在普通的載貨汽車上，則傳動系的最小總傳動比即為驅(qū)動橋的主減速比io，若有超速檔或副變速器、分動器時，最小傳動比則為它們的速比和i的乘積。最大傳動比為變速器的頭檔速比與主減速比的乘積。該速比主要是用于汽車爬坡或道路條件很差（阻力大）的情況下（此時空氣阻力可以不計）汽車仍能行駛。此時變速器最大速比 式中 ——最大爬坡角度， ；——車輪滾動半徑，m。求出 以后，再驗算一下附著條件，牽引力不應(yīng)大于附著力式中 ——最大牽引力，N； ——附著力，N； 驅(qū)動橋質(zhì)量，kg；——附著系數(shù)，取 ＝。最后驗算最低檔時的最低穩(wěn)定車速，該車速沒有規(guī)定的限值。一般情況下，載貨汽車，只要能滿足最大爬坡度的要求(即最大動力因數(shù))，那最低穩(wěn)定車速也能滿足。但越野車為了避免在松軟地面上行駛時，土壤受沖擊剪切破壞而損害地面附著力，要求車速很低，此時的最大速比為式中——發(fā)動機最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，r/min；對于汽油機 ＝350 r/min～500 r/min；對于柴油機 ＝650 r/min～850 r/min；——汽車最低穩(wěn)定車速，km／h。變速器檔位數(shù)的多少，要根據(jù)汽車的類型，使用條件和性能要求及最高檔和最低檔的速比范圍大小而定。載貨汽車的噸位越小，檔位數(shù)可取少些，隨著噸位的增大，檔位數(shù)也增多。這主要從動力性、經(jīng)濟性、操縱性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及需要進行選擇。檔位數(shù)越多，發(fā)動機的功率利用率越高(高功率區(qū)工作時間長)，既增加了動力性，同時也增加了發(fā)動機在低油耗區(qū)工作的可能性，提高了燃油經(jīng)濟性。由于相鄰檔之間的比值不能太大(～，太大時換檔困難，所以在最大傳動比與最小傳動比值越大，則檔位數(shù)也應(yīng)增多。而檔位多的變速器即7個前進檔時，其變速器的結(jié)構(gòu)，特別是操縱機構(gòu)會很復(fù)雜，所以有的車輛就采用增加前置或后置式副變速器的辦法來解決此矛盾。如需要全輪驅(qū)動，可以增設(shè)兩檔的分動器。在總成進行方案布置和設(shè)計計算的同時，要進行整車總體布置的有關(guān)計算(參數(shù)確定和性能計算)工作，并要在整車方案布置草圖及各總成匹配布置的基礎(chǔ)上正式繪制和布置整車總布置圖。 整車總布置圖包括側(cè)視圖、俯視圖、前視圖和必要的斷面布置圖、局部布置圖。 在繪制整車總布置圖的過程中，要隨時配合、調(diào)整和確認(rèn)其各總成的外廓尺寸、結(jié)構(gòu)、布置型式、連接方式、各總成之間的相互關(guān)系、操縱機構(gòu)的布置要求，懸置的結(jié)構(gòu)與布置要求、管線路的布置與固定、裝調(diào)的方便性等。 整車布置應(yīng)從車型系列化角度出發(fā)，減少基礎(chǔ)布置的變動，并可變型出多種車型，以適應(yīng)大量生產(chǎn)和用戶不同的使用要求，從而可以降低成本，提高可靠性。 在布置某一新車型時，在圖面上同時考慮短軸距的464的自卸和牽引車的底盤布置要求，同時還考慮軸距加長后的幾種變型車的布置關(guān)系，如油箱、備胎、貯氣筒、電瓶、取力位置及方式、排氣系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)、傳動軸夾角的變化、懸架和車箱的系列化設(shè)計等。這雖然增加了不少工作量，但對車型的系列化發(fā)展及生產(chǎn)組織、管理會帶來巨大的好處?！憔€的確定汽車在滿載狀態(tài)下，確定整車的零線(三維坐標(biāo)面的交線)、正負方向及標(biāo)注方式。 (1)整車在滿載狀態(tài)、車頭向左來確定整車的坐標(biāo)線。 X坐標(biāo)線：通過左右前輪中心的鉛垂面，在側(cè)視和俯視圖上的投影線即為X坐標(biāo)線，前為、后為“+”，該線標(biāo)記為 。 Z坐標(biāo)線：取車架縱梁上翼面上較長的一段平面，或承載式車身中部底板的下表面，并與水平面平行時，該面在前視和側(cè)視圖上的投影線即為Z坐標(biāo)線，上為“+”、下為“”，標(biāo)記為 。 y坐標(biāo)線：通過汽車縱向中心線的鉛垂面，在前視和俯視圖上的投影線為了坐標(biāo)線，前視圖中右側(cè)為“+”、右側(cè)為“”，標(biāo)記為 。 (2)在新車設(shè)計時，整車的坐標(biāo)線確定后，車身(車頭、駕駛室)、車架的坐標(biāo)線也確定了，三者是統(tǒng)一的。(3)如果用現(xiàn)有的車身、車架拼裝新車型，則三者的坐標(biāo)線不一定一致。因為所選用的車身、車架已有自己的坐標(biāo)線，而布置在新車上時，其坐標(biāo)線不一定與新車的坐標(biāo)線重合，因布置上的需要會造成差值，在設(shè)計時應(yīng)記住這一差值，作為設(shè)計的原始數(shù)據(jù)。原車身、車架的坐標(biāo)不隨新車的坐標(biāo)而變動。整車零線的畫法上述的 、 、 三條線，統(tǒng)稱為三個方向的零線。 在繪制總布置圖時，先確定零線的位置。一般是從側(cè)視圖上開始，根據(jù)整車的前懸及車架上表面至地面的高度，確定X和Z坐標(biāo)線的交點，然后通過該點畫一水平線和一垂直線，分別代表 和 。需要時可畫出網(wǎng)格線，間距為200mm或400mm，便于繪圖時坐標(biāo)點的換算或量取。俯視圖和前視圖坐標(biāo)線的畫法可照此法處理，但須保證X、Y、Z三個坐標(biāo)線互相垂直。地面線可暫時不畫，待前、后輪中心至車架上表面距離確定后，再以前、后輪中心為圓心，以車輪靜力半徑為半徑，分別畫兩個圓弧，則兩圓弧的切線即為地干線。 整車總布置圖坐標(biāo)系——零線的最小布置距離最早——零線的距離在前輪不驅(qū)動，僅后輪驅(qū)動的汽車上，前、后車輪中心至車架上表面——零線的最小布置距離取決于后驅(qū)動橋處在滿載狀態(tài)下的布置尺寸。，圖中車架縱粱上表面與整車零線重合時，后輪中心至車架上表面—零線的距離為a+b+c。其中a為車架縱梁在后橋中心斷面處的斷面高度。b為滿載時后橋殼至車架最大跳動距離。對于中、重型貨車一般取95mm—110mm。c為后橋殼中心至與車架下表面相碰時的橋殼上表面的距離。下表面相碰時的橋殼上表面的距離。 后輪中心至車架上表面——零線的距離 前輪中心至車架上表面——零線的距離前輪中心至車架上表面——零線的距離，一般均小于后輪中心至零線的距離，這樣可以保證車架上表面在滿載狀態(tài)下與地面有一前低后高的夾角 ，使汽車在行駛時貨物不會向后移。前輪中心至車架上表面——零線的距離所以能小于后輪處，就因為前軸允許有一落差值，車架前端可以向下傾斜，以便滿足布置上的要求。，其中 為前輪中心至車架上表面——零線的距離，c為滿載時前輪最大跳動量，對于中、重型貨車，其值為95mm～105mm左右，d為板簧總成的最大厚度，e為前軸落差值，即轉(zhuǎn)向節(jié)中心至簧座上表面距離。前輪中心至零線的距離a=b+c+de。一般載貨汽車的 ～ 。轎車多取0 。 前輪中心至車架上表面——零線的距離——零線的距離如果汽車前后輪均能驅(qū)動時，則前后輪中心至零線的最小布置距離取決于前驅(qū)動輪處在滿載狀態(tài)下的布置尺寸。一旦該距離確定后，根據(jù) 角就可確定后輪中心至零線的距離。 在前后車輪中心確定后，可以以車輪的自由半徑和靜力半徑的長度為半徑，以車輪中心為圓心分別畫圓和圓弧(圓弧應(yīng)畫在地平面這邊)，則圓即為車輪外廓在側(cè)視圖上的投影線，而兩圓弧的公切線即為地平面在側(cè)視圖上的投影線。無論是那種車型，都應(yīng)考慮車架上表面至地面的距離(或至車輪中心的距離)，該距離越小越好，這樣可以保證汽車的貨箱底板能降至離地面距離最小(保證輪胎的跳動間隙)，并能保證車箱的縱、橫梁有足夠的斷面高度，以滿足其強度和剛度的要求，同時也可降低改裝車改裝部分的質(zhì)心高度。當(dāng)前輪中心確定后，根據(jù)選定的車輪外傾角定出主銷中心的高度位置，然后選一合理的前軸落差值(前簧座上表面至主銷中心的距離)，在工藝允許的情況下盡量取大些，如果一級落差不夠，還可在兩簧座中間部分再出第二級落差，但要考慮最小離地間隙不能太小。兩級落差的前軸工藝性稍差些。根據(jù)總布置草圖中所確定的發(fā)動機、前軸及前輪的相互位置關(guān)系、發(fā)動機總成、散熱器總成、車頭駕駛室總成的外形圖，一起在總布置圖中進行細化、準(zhǔn)確定位，最后確定其坐標(biāo)位置。 布置時要注意以下幾點： ①油底殼與前軸的最小跳動距離； ②油底殼與橫拉桿的間隙，除前軸垂直跳動量外，還要考慮制動時由于前簧的S變形而造成前軸向前有一轉(zhuǎn)角 (約3 ～4 )所要求的額外間隙。特別是前驅(qū)動橋的傳動軸與油底殼或附近的橫梁等零件的間隙也應(yīng)如此。③散熱器與風(fēng)扇的位置關(guān)系。一般風(fēng)扇至散熱器芯部表面至少留40mm以上的間隙。風(fēng)扇中心與散熱器芯部中心可以對齊，或者高于芯部中心，但風(fēng)扇不要超過上水室下邊，這樣的布置冷卻效果差； ④曲軸中心線與車架上表面——零線，有一前高后低的夾角(約2176?！?176。)，一般取3176。左右。目的是能使汽車在滿載狀態(tài)時，傳動系的軸線互相之間夾角最小，甚至從前至后成為一條直線，以提高萬向節(jié)的傳動效率和減少磨損；⑤滿載時傳動軸的正常夾角在4176。以下最好，希望不超過8176。越野車的傳動夾角可達11176。多。有條件時，驅(qū)動橋自身可以傾斜一個角度，以便滿足傳動軸的等角速運轉(zhuǎn)，或減小傳動軸的夾角；⑥單根傳動軸不易過長，必要時可加中間支承，變成兩根或多根傳動軸傳動。轎車傳動軸的布置，在不影響離地間隙的情況下，主要考慮車身地板的傳動軸鼓包越小越好，因此傳動線可布置成中間低兩頭高的形式。、駕駛室的布置在發(fā)動機與車架、前軸、前輪布置關(guān)系確定后，即可布置車頭、駕駛室，在總成設(shè)計階段，對其關(guān)系進行協(xié)調(diào)。因此在這僅對其相互位置關(guān)系進行最后布置上的確認(rèn)和坐標(biāo)、尺寸的確定。當(dāng)發(fā)動機、離合器及變速器這一動力傳動總成和后驅(qū)動橋的位置確定后，則可布置萬向節(jié)與傳動軸。下圖給出了一根傳動軸兩端裝有萬向節(jié)這種最簡單的萬向節(jié)傳動的兩種布置應(yīng)使萬向節(jié)傳動兩端的夾角盡量相等，其數(shù)值在汽車滿載靜止時不應(yīng)大于4186。，最大應(yīng)超過7186。轎車為了盡量減小地板上的傳動軸通道凸包高度，在不低于