轻型客车设计--总体设计文献综述（论证报告）

1.我国汽车工业现状和发展的趋势

综观我国汽车工业现，展望我国汽车工业的未来，风险与机遇并存。

改革开放以来，特别是近几年我国汽车工业发展势头强劲。据中国汽车工业协会统计，去年1至7月，汽车全行业完成工业总产值3723.82亿元，同比增长29.44％：产品销售收入3598.88亿元，同比增长31.05％：利润总额221.90亿元，同比增长51.14％。主要经济指标增长都比较大，实现了增产增收。汽车产业作为国民经济支柱产业的地位越来越突出。去年交通运输设备制造业对工业增长的贡献率首次跃升至40个工业行业之首。以汽车制造业为主的交通运输设备制造业已取代电子信息通信业，成为名副其实的领头羊。

随着市场需求的不断扩大，我国汽车工业的发展潜力也非常之大。据有关部门分析，近几年我国汽车消费市场的消费结构已发生了很大变化。载货汽车的需求量仍将持续增长，特别是次发达地区，如西部地区对中重型货车、多种专用汽车、矿用车和大中型客车的需求将明显增加。农村汽车市场对轻、微型客货车需求也会有较大增长。随着国家有关鼓励私人购车政策的出台，预计个人购车比例将逐年快速增长。特别是轿车、客车，尤其是微型客车的需求量会有较大增长，市场份额将进一步提高。为此，国家将积极发展售价八万元左右的经济型轿车，以满足中国家庭的需要。此外，国家还将大力推进发展汽车工业的相关环境：至2005年，中国公路里程将增加至160万公里，其中高速公路2.5万公里。各地还将加大发展城市基础设施建设，增加停车场地等交通配套设施。所有这些，都无疑会大大促进我国汽车工业的发展。

汽车工业发展形势喜人，但同时也面临着巨大的风险和挑战。特别是“入世”以后，国门完全打开，我国的轿车产业与国外发达国家的汽车企业处于同一个大市场，将不可避免地面临激烈的竞争与挑战。我们现在的主要问题是：缺乏完整的轿车开发能力和自主的品牌，零部件制造体系相对薄弱，汽车产业的管理和服务体系仍十分落后，企业规模还难以与国外大公司抗衡。所有这些问题必须认真面对。

打通国际大市场，也给中国汽车工业的发展带来了新的机遇，使我们可以有机会在与强手的合作与竞争中学习他们先进的技术、先进的管理和服务经验，不断完善自己。同时也逼迫我们把自己做大做强。为了应对国际汽车市场的激烈竞争，国家将致力于汽车工业的战略重组，优化资源配置，培育出两到三家主业突出，核心能力强、拥有自主知识产权、具有较强国际竞争力的大型企业集团。同时，我们还可以充分利用“入世”后对幼稚工业的“保护期”进一步加大力度，开放市场，加强对汽车产业的管理，努力降低成本，提高竞争力：抓紧清理减少不合理税费，鼓励百姓的汽车消费。预计6年内我国轿车价格可与国际初步接轨，10年内可完全接轨。只要我们自强不息，艰苦奋斗，中国汽车工业的发展前景还是十分乐观的。

有关人士预测，未来，我国汽车工业将呈现六大发展趋势。

一、国有汽车生产企业将由市场”领导者”转变为市场追随者

二、汽车生产将由大批量方式转变为大众生产方式。

三、汽车企业将由整体性购并转变为局部性购并

四、人力资源将由国内单一配置转为全球流动配置。

五、汽车产品将由价格竞争转变为综合素质的竞争。

六、汽车消费由集团消费转化为个人消费。

2.汽车总体设计分析

汽车可以根据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2-1)；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2-2)；而客车根据车辆总长不同来区分(表2-3)。

表2-1 轿车分类

表2-2 货车分类

表2-3 客车分类

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。

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2-4。

表2-4 产品开发过程

3. 汽车形式论证选择

3.1 轴数和驱动形式

不同类型汽车有不同轴数和驱动型式，主要根据使用条件、用途、产条件、制造成本及公路条件等因素进行选择。

最常用的是4×2前驱动式结构。一般乘用车都采用4×2前驱动的布置型式，因为这种汽车结构简单、布置合理、机动性好、成本低、适合于公路使用，是—种典型的、成熟的结构型式。

采用增加轴数的办法，可以提高载重量而不增加单轴负荷，同时还不会增加车箱底板的离地高度，提高通用化、系列化水平，便于生产、降低生产成本等。所以汽车厂家多年来一直都采用这种办法变型出更多品种的汽车。

本次设计汽车最大总质量为1.35t，故选择两轴、4×2前驱动形式。

3.2 布置形式

乘用车的布置形式主要有发动机前置前轮驱动（FF）、发动机前置后轮驱动(FR)、发动机后置后轮驱动（RR），中置后驱（MR）等。

1FF型

FF型布置形式在发动机排量为2.5L以下的乘用车得到广应用，主要优点：

1）省略传动轴装置，减轻车重，结构比较紧凑；

2）有效地利用了发动机室空间，驾驶室内空间较为宽敞，并有利于降低地板高度，提高乘坐舒适性；

3）发动机靠近驱动轮，动力传递效率高，燃油经济性好；

4）发动机等总成前置，增加前轴的负荷，提高了轿车高速行驶时的操纵稳定性和制动时的方向稳定性；

5）简化了后悬架系统；

6）在积雪或易滑路面上行驶时，靠前轮牵拉车身，有利于保证方向稳定性；

7）汽车散热器布置在汽车前部，散热条件好，发动机可得到足够的冷却；

8）行李箱布置在汽车后部，所以有足够大的行李箱空间等。

图3-1 汽车前置前驱布置

缺点：

1）启动、加速或爬坡时，前轮负荷减少，导致牵引力下降；

2）前桥既是转向桥，又是驱动桥，结构及工艺复杂，制造成本高、维修保养困难。

3）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。

4）前轮驱动并转向需要等速万向节，其机构和制造工艺较为复杂。

5）一旦发生正面碰撞事故，因其发动机及其附件损失较大，维修费用高等。

2FR型

FR型布置的优点；

1）在拼合良好的路面上启动、加速或爬坡时，驱动轮的负荷增大(即驱动轮的附着压力增大)，其牵引性能比前置前驱型式优越；

2）轴荷分配比较均匀，因而具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性，并有利于延长轮胎的使用寿命；

3）发动机、离合器和变速器等总成临近驾驶室，简化了操纵机构的布置；

4）转向轮是从动轮，转向机构结构简单、便于维修等。

缺点：

1）由于采用传动轴装置，不仅增加车重，还影响乘坐的舒适性；同时降低动力传动系的传动效率，影响了燃油经济性和动力性；

2）纵置发动机、变速器和传动轴等总成的布置，使驾驶室空间减小，影响乘坐舒适性；同时，地板高度的降低也受到限制；汽车正面发生碰撞时，易导致发动机进入车厢，会对前排驾驶员造成伤害。

3）在雪地或易滑路面上启动加速时，后轮推动车身，易发生摆尾现象等。

图3-2 汽车前置后驱布置

3中置后驱（MR）

布置优点：

1）极为优异的转向特性。在转向时，一转动方向盘，汽车很快就跟着转向，二者间的时间差非常短，车身紧随转向动作的性能特别好。

2）起步和加速性能较好。因为当起步或减速时，整车的重量向后移动，从而增加了后轮对地面的附着力，驱动力再大也很难使轮胎打滑。

缺点：

1）于是中置发动机，发动机和传动机构都集中地布置在汽车中部。在其它的驱动方式中，汽车中部都是乘客使用的空间，因而，这种汽车的高性能代价极大，严重地影响了车身空间的利用，使其车内空间狭小，实用性较差，一般只布置两个座椅。

2）由于发动机布置在驾乘人员的身后，因此发动机的声音也听得较为清晰。

几种布置形式相比，考虑到车型为轻型客车，参考常见相同车型，选择中置后驱形式，有点：轴荷分配合理，有利于提高轮胎的使用寿命；前轮不驱动，因而不用等速万向节，降低了成本；上坡时驱动轮附着力大，故爬坡能力强；变速器与主减速器分开，拆装和维修方便；并且乘坐空间宽敞，行驶平稳。

4 商用车主要参数选择

汽车主要参数包括尺寸参数、质量参数和汽车性能参数。

4.1尺寸参数

GB 1589——1989汽车外廓尺寸界限规定：货车、整体式客车部长不应该超过12m，单铰接工客车不超过18m，半挂汽车列车不应超过16.5m，全挂汽车不应该超过20m；在不包括后视镜的情况下，汽车宽不应超过2.5m；在空载、顶窗关闭状态下，汽车高不应该超过4m；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。

轴距的选择须考虑其他很多因素。轴距短，相应汽车总长、质量、最小转弯半径及纵向通过半径就会小一些。但轴距过短会产生车厢长度不够或后悬太长、汽车行驶状态中纵向角振动过大、汽车制动性和操纵稳定性变坏、万向节传动夹角过大等问题。因此，在选择轴距时应综合考虑多方面因素的影响。当然，在满足所设计汽车的车厢尺寸、主要性能和整体布置等要求的前提下，应将轴距设计得短一些。

汽车轮距对汽车总宽、总质量、机动性和横向稳定性都有较大影响。轮距越大，则悬架的角刚度就会越大，汽车的横向稳定性也就越好，车厢内横向空间也越大。但轮距也不能设计得过大，否则，会增大汽车的总宽和总质量。

前悬和后悬对汽车的通过性、安全性等有很大影响。初选前悬的尺寸应该在保证布置下个总成前提下，尽可能小；后悬则根据所涉及车型要求，是担当选取。

故参照长安之星参数，选取此商用车尺寸，长*宽*高为3725×1560×1895（mm），轴距为2350mm，前轮距1280mm，后轮距1290mm。

4.2 商用车质量参数选择

本车质量参数在汽车设计总体设计任务书中已给出，如表4-1：

表4-1 总体设计基本参数

轴荷分配对汽车轮胎使用寿命和使用性能有很大影响。考虑轮胎面磨损均匀和寿命相近，各车轮负荷应相差不大；为了使汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应当有足够大的负荷，从动轴上负荷可适当减少；为使汽车有良好的操纵稳定性，转向轴负荷不应过于小。这就要求设计时要，充分考虑整车的性能要求、使用条件，合理选取轴荷分配。

汽车的性能参数由设计计算后得出。

5 商用车发动机选择

现在汽车上使用的发动机主要以往复式内燃机为主。它包括汽油机和柴油机两种。汽油机的优点：噪声小、转速高、体积小、易启动、转矩适应性好等；缺点是：排污大、功率小。柴油机优点是：功率大、排污小、寿命长等；缺点是：工作粗暴、噪声大、体积大。汽油机主要用于轻型车和轿车，柴油机主要用于货车、大型客车。随着发动机技术的进步，轻型车和轿车使用柴油机有日益增多。

按汽缸排列形式有直列式、水平式和v型式。直列式结构简单、宽度窄、布置方便。但当发动机的缸数多时，在汽车上布置困难，且高度尺寸大，适用于6缸以下的发动机；水平式平衡性好，高度低，在少量大客车上得到应用；V型曲轴风度高，尺寸小，发动机系列多，但造价高，主要用于中、高轿车以及重型货车上。

按冷却形式分为风冷和水冷两种。风冷结构简单、维修方便、适应性好。但冷却不均匀、噪声大、耗功大。主要用于摩托车。水冷冷却均匀可靠、散热好、噪声小。能提供车内供暖、较好适应发动机增压后散热的需要。缺点是冷却系结构复杂。使用与维修不方便。冷却性能爱环境温度影响较大，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。

发动机主要指标的选择：

发动机功率越大则汽车的动力性越好，但功率太大会使发动机功率利用率下降，同时燃料经济性下降，动力传动系的质量也要加大。因此，应合理地选择发动机功率。用正式估算发动机的最大功率：

式中：——发动机最大功率，kW;

——传动系的传动效率，对单级主减速器驱动桥的4× 2式汽车取≈0.9；

——汽车总质量，kg；

——重力加速度，m／s2；

——滚动阻力系数，对载货汽车取0.02，对矿用自卸汽车取0.03，对轿车等高速车辆需考虑车速影响并取＝0.0165+0.0001(Va-50)；

——最高车速，km／h；

——空气阻力系数，轿车取0.4～0.6，客车取0.6～0.7，货车取0.8—1.0

——汽车正面投影面积，㎡，若无测量数据，可按前轮距B1、汽车总高H、汽车总宽B等尺寸近似计算：

对轿车       A≈0.78BH，

用下式确定：

——最大转矩（N·m）；

  ——转矩适应性系数，一般在1.1~1.3之间选取；

——发动机最大功率（kw）；

——最大功率转速（r/min）。

通过计算，本车发动机选为JL465Q5。

6 汽车轮胎选择

轮胎及车轮对汽车的承载能力有着重要影响，其中包括动力性、通过性、经济性、制动性、操纵稳定性及汽车的承载能力和行驶安全性。因此，轮胎的选择也成为极关重要的工作。

轮胎及车轮部件应当满足以下基本要求：足够的负荷能力与速度能力；良好的均匀性与质量平衡性；较小的滚动阻力与行驶哭声；耐磨损、耐老化和良好的气密性；质量小、价格低、拆装方便、互换性优良。

按结构分类：子午线轮胎、斜交轮胎。

子午线轮胎与斜交胎的比较：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好，装车后油耗低、寿命长、高速性能优良，因此，适应现代汽车对安全、高速、低能耗的发展要求，是汽车设计时首选轮胎。但其制造困难，造价较斜交轮胎高且不易翻修等。

综合考虑，该车选用子午线轮胎，155/R13 LT。

图6-1 子午线胎构造

图6-2 斜交胎构造

论证结果

根据本次设计目标与要求，所设计车型为GD6371，采用4x2发动机中置后驱布置形式，汽车尺寸长*宽*高为3700×1555×1850（mm），轴距为2500mm，前轮距1280mm，后轮距1290mm，发动机为JL465Q5，轮胎为155/R13 LT。

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