汽車設計的內容包括整車總體設計

2021-09-23 01:13:57 字數 2215 閱讀 8771

汽車設計的內容包括整車總體設計、總成設計和零件設計。整車總體設計又稱為汽車的總布置設計,其任務是使所設計的產品達到設計任務書所規定的整車引數和效能指標的要求,並將這些指標分解為有關總成的引數和功能。

3.1 整車總布置

根據人機工程學的要求,對車手的體型和坐姿定下整車的初步控制尺寸進行各項資料的測量,並在catia中建模(如圖1),確立車架的寬度長度、車身高度等。車架的寬度一般能滿足車手乘坐要求,並能排線(剎車線、油門線、電線),安裝車身即可,盡量取小。這樣,在保證車架用料少的同時,也利於車身設計的流線型。

車身高度盡量低矮,一般可以取發動機豎直放置時的最高點,這個高度車手躺下時的視野一般是可以保證的。底盤高度要保證有盡量大的離地間隙,同時又不能使得重心太高,以免高速過彎時翻車。輪距軸距不必考慮太多。

輪距軸距的計算、前後載荷分配等是為了保證有足夠的地面附著力。我們的節能車的驅動力還沒有能大到可能超過地面附著力的程度。所以只要保證不干涉即可(驅動力的大小取決於發動機的改造,當發動機輸出的轉矩過大時才要考慮此因素)。

3.2 車架的設計

計車架要先了解鋼材和焊接,怎麼對各種鋼材加工,並把車架搭出來。同時,也是能用到有限元分析軟體比較多的地方,通過最優的結構用最少的材料達到最大的剛度(車架的設計中減輕重量是比較關鍵的)。車架的作用主要是連線其他元件,並保證安裝的穩定性。

所以設計車架要了解轉向、車身和後軸,思考怎麼將他們可靠地定位。同時,車架的很多尺寸都**於其他部分的設計。我們設計的節能車採用第23號鋼(含碳量0.

23%)料焊接而成,分別採用了車架20×20×1,20×20×2焊接矩形鋼管、20×20×2角鋼。車架採用邊梁形式,中間主要承載部份以金型材搭建,前橋以及后橋等受力較大部分由焊接矩形鋼管以及20×20×2角鋼搭建,前懸以及發動機支架等非大承載部位由20×20×2角鋼搭建。其設計。

3.3 轉向總成

轉向總成包括了轉向機構、車輪和車架的前橋部分,轉向設計主要保證車手方便操作、方便調整車輪間的平行和決定離地間隙,大致設計無需變化。前橋高度決定底盤高度。轉向橫拉桿左右兩端螺紋相反,這樣方便調整車輪間的平行。

轉向橫拉桿可以通過螺紋調節球頭銷的上下位置,使轉向橫拉桿在與轉向三角板同一平面內。節能車車採用雙梯形結構轉向系統。主要由轉向節、轉向橫桿、轉向拉桿以及轉向中心柱組成。

3.4 後軸總成

利用汽車滑行進行省油。如何在發動機怠速時減小驅動輪的慣性力的損耗。這是節能車設計中的一大重點,也是難點。

減小損耗也就是減小空轉時帶動的轉動慣量,以及減小摩擦。同時,也要保證驅動時的傳動效率。還要確保方便裝配。

採用鏈傳動,也可用帶傳動,但要保證張緊,保證傳動效率。傳動系統設計也是節能的一大重點,因為發動機直接輸出至驅動輪,發動機與驅動輪屬於硬連線,當發動機不輸出動力時,驅動輪就會反過來帶動曲軸活塞,造成滑行動力的損失,影響節能車的經濟性。若採用發動機自帶離合器進行控制滑行,雖然有了一定的經濟性,但是驅動輪還是會帶動鏈條,還是造成了一定的動力損失。

故我們設計了單向離合器總成,無需控制,利用單向離合器的特性進行驅動狀態和滑行狀態的自動轉換。

3.5 車身設計

雖然在車速不到40 km/h時風阻可以說很少,可是比賽時最高車速甚至可以達到60 km/h,所以風阻還是會有一定影響。這要求車身要盡量符合空氣動力學,設計得低矮、平順,而且要保證車身的重量也較輕。

首先,汽車行駛中所受到的空氣的影響主要為氣動阻力和力矩。氣動阻力是空氣阻礙汽車行駛的力,主要由形狀阻力、摩擦阻力、誘導阻力、干擾阻力、內部阻力組成。

其次,要儘量減少分離現象,減少氣流渦旋。避免氣流從凸起部分向凹陷部分流動的情況。即過度平順。

車身上表面要呈曲面,兩邊不要向上凸起,這樣有利於氣流流向兩側。另外,車身中部呈腰形,向後逐漸收縮。

設計車尾時,設計車身側面時,盡量減小汽車前部側面的投影面積,使風壓面積靠近後軸。風壓中心c.p.

在質心c.g.之後,有利於使汽車趨於穩定。

頭部呈向下尖角有利於降低風阻係數,但一般頭部尖角小到30°以下效果就不明顯了。中線平坦、負的迎角有利於降低氣動公升力。

車身底部高度對cd值也有影響,像節能車這樣平滑底部的車子阻力係數隨離地間隙的增加而減小,空氣動力學外形越好效果越明顯。同時底部帶有一些曲率可以使得流速增加,減小底部氣流動量損失也可以使阻力係數降低,但曲率過大會產生額外的渦旋和湍流。內部氣流有時也要考慮進車身的設計,恰當地引入外部氣流以最有效地進氣和冷卻。

車身表面壓強的大小及分布是選定進氣口位置及估計進風量的依據。

由於發動機後置,進風口不宜設定於正壓力最大的車頭部分。因此,可以在車身較高處、兩側面增開進風口。進風口大小要適當,太大流速會過慢並會形成小渦旋;太小會造成進風量不足。

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