汽车底盘现代设计第3章 汽车底盘总体形式及参数选择本章内容3.13.1汽车底盘总布置草图及各部件布置汽车底盘总布置草图及各部件布置3.23.2汽车常规动力系统匹配汽车常规动力系统匹配3.33.3新能源汽车动力与传动系统匹配布局新能源汽车动力与传动系统匹配布局3.4 3.4 智能车辆控制系统布局设计智能车辆控制系统布局设计3.13.1汽车底盘总布置草图及各部件布置汽车底盘总布置草图及各部件布置3.1.1 整车布置的基准线(面)零线的确定整车布置的基准线整车布置的基准线 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，如图所示1)(1)车架上平面线车架上平面线满载静止时，通常与地面倾斜倾斜0.50.51.51.5，使车架呈前低后高状，这样在汽车加速时，货箱可接近水平2)(2)前轮中心线前轮中心线 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3)(3)汽车中心线汽车中心线 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4)(4)地面线地面线 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)(5)前轮垂直线前轮垂直线 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整车布置的基准线整车布置的基准线3.1.2 各部件的布置确定动力总成位置的主要尺寸确定动力总成位置的主要尺寸(1)(1)发动机的布置发动机的布置发动机的发动机的上下位置上下位置 保证离地间隙和驾驶员视野保证离地间隙和驾驶员视野轿车前部因没有前轴，所以 需考虑的是动机油底壳至路面的距离货车通常将发动机布置在前轴上方，前轴的最大向上跳动量达70100mm用气缸体前端面与曲轴中心线交点K到地面高度尺寸b来标明发动机高度位置，如图发动机的前后位置发动机的前后位置发动机的左右位置发动机的左右位置 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面积利用率发动机曲轴中心线在一般情况下与汽车中心线一一致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两端夹角相等，而且在满载静止时不大于4、最大不大于7的要求；常将后桥主减速器的轴线向上翘起在轿车布置中，在侧视图上常将传动 轴布置成U形方案（如图）目的：降低传动轴轴线的离地高度，降低传动轴轴线的离地高度，减小客厢地板凸包高度和保证后排中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。
间座椅座垫处有足够的厚度3)(3)汽车中心汽车中心线线转向盘的位置转向盘的位置转向器的位置转向器的位置U U形布置万向节传动轴形布置万向节传动轴(2)(2)传动系的布置传动系的布置 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前悬架采用钢板弹簧时，为避免悬架与转向出现不协调现象，应该将转向器布置在前钢板弹簧跳动中心附近，即前钢板弹簧前支架偏后不多的位置处4)(4)悬架的布置悬架的布置(5)(5)制动系布置制动系布置 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的空间，将前钢板弹簧布置在纵梁下面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d-离合器踏板所占空间 e-制动踏板所占空间 f-油门踏板所占空间 g-转向管柱 推荐尺寸：a=130mm b=60mm c=70mm d=260mm e=200mm f=170mm ECEECE法规法规DIN73001DIN73001标准推荐的踏板布置标准推荐的踏板布置 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。
右图德国推荐的确定踏板布置的尺寸关系6)(6)踏板的布置踏板的布置(7)(7)油箱、备胎、行李箱和蓄电池的布置油箱、备胎、行李箱和蓄电池的布置油箱油箱备胎备胎行李箱行李箱蓄电池的布置蓄电池的布置 轿车油箱常布置在行李箱内，而货车油箱布置在纵梁上 轿车备胎常布置在行李箱内，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要求中级轿车行李箱有效容积为0.40.7m3，高级轿车为0.70.9m3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3.23.2汽车常规动力系统匹配汽车常规动力系统匹配 汽车动力系统匹配就是合理地确定汽车动力装置的参数对于汽车常规动力系统来讲，汽车动力装置参数系指发动机的功率、传动系的传动比3.2.1汽车动力系统匹配任务动力系统匹配任务流程图动力系统匹配任务流程图3.2.2 发动机形式的选择(1)(1)按燃油分类按燃油分类(2)(2)按气缸排列形式分类按气缸排列形式分类(3)(3)按冷却方式分类按冷却方式分类(4)(4)其他类型发动机其他类型发动机 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型三种根据发动机冷却方式不同，发动机分为水冷与风冷两种 天然气发动机汽车、电动汽车、太阳能汽车、氢燃料发动机、混合动力汽车3.2.3 发动机主要性能指标的选择(1)(1)发动机最大功率发动机最大功率P Pemaxemax和相应转速和相应转速n np p根据所需要的最高车速vamax(km/h)，用下式估算发动机最大功率(2)(2)发动机最大转矩发动机最大转矩T Tmaxmax及相应转速及相应转速n nT T式中，为发动机最大功率(kW)；为传动系效率；为汽车总质量(kg)；g 为重力加速度(m/s2)；为滚动阻力系数；为空气阻力系数；A 为汽车正面投影面积(m2)；为最高车速式中，Temax 为最大转矩(Nm)；为转矩适应性系数；np为最大功率转速(rmin)3.2.4 发动机的悬置(1)(1)悬置元件的作用悬置元件的作用(2)(2)发动机悬置应满足的要求发动机悬置应满足的要求 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悬置元件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，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传统的橡胶悬置由金属板件传统的橡胶悬置由金属板件和橡胶组成和橡胶组成如右图橡胶悬置结构图(3)(3)悬置元件的特点悬置元件的特点 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，如下图所示：(a)动刚度曲线(b)阻尼损失角曲线橡胶悬置与液压悬置动特性橡胶悬置与液压悬置动特性从图(a)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(b)表明液压悬置阻尼损失角在525Hz范围内比较大1-螺纹连接杆 2-限位挡板 3-上惯性通道体 4-橡胶模 5-盘状加强圈 6-下惯性通道体 7-橡胶底模 8-底座 9-橡胶主簧座 10-惯性通道体 11-橡胶主簧 12-金属骨架液压悬置结构简图液压悬置结构简图 右图所示为液压悬置结构液压悬置结构简图，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3.2.5 传动比的选择 由于发动机机械特性与汽车行驶特性的不一致，所以，需要变速机构进行动力的传递及耦合匹配1)(1)驱动桥主减速器传动比驱动桥主减速器传动比 i i0 0 的选择的选择根据汽车的最高车速、发动机参数、车轮参数来确定,其值可可按下式按下式计算计算：式中，若变速器最高挡位是直接挡，ig=1；汽车的最高车速,单位：km/h；最高车速时发动机的转速,一般,单位：r/min;r 车轮半径,单位：m2)(2)变速器一档传动比变速器一档传动比 i ig g1 1 的选择的选择 在确定变速器一档传动比 ig1 时,需要考虑驱动条件和附着条件为了满足驱动条件,其值应符合下式:同时为了满足附着条件,其值也应符合下式：式中，最大爬坡度，单位：“”式中，路面附着系数轿车以运送人为主，兼顾运送少量行李，其驾驶室内部布置，必须考虑有良好的乘坐舒适性和足够的安全性进行驾驶室内部布置，并使之适合人体特性要求，离不开人体尺寸这一基本参数。
由躯干、大腿、小腿、脚以及基准杆等组成，用来进行驾驶室内部布置的人体样板如右图3.3.1 驾驶室内部布置(a)人体样板(b)用人体样板进行车内布置人体样板图人体样板图在驾驶室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3.3 3.3 驾驶室内部驾乘与安全布置驾驶室内部驾乘与安全布置 驾驶姿势时人体各部分夹角的合理范围驾驶姿势时人体各部分夹角的合理范围(1)(1)轿车的内部布置轿车的内部布置不同级别轿车的内部布置如右图所示轿车驾驶室的内部布置尺寸轿车驾驶室的内部布置尺寸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、及 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右图所示尺寸序号级别1234567高级300420140180360380940960300380450510150180中级300420140180350370940960300360450480150180普通型300420130170330370900950300340450480150180尺寸序号级别891011121314高级420500480560250350320400300390350410460530中级420500460570 340400420500普通型420520460520 340380420460轿车内部布置尺寸的范围轿车内部布置尺寸的范围(单位：单位：mm)mm)不同级别轿车的有关参考尺寸如下表所示。
轿车内部布置尺寸的范围轿车内部布置尺寸的范围(单位：单位：mm)mm)尺寸序号级别15161718192021高级900950580660850700（三排）500650（二排）50070015001800150650550580中级90093056062025050050060014001600500600 普通型86091051060025035050060012901400480550 尺寸序号级别22232425262728高级140017002800350055709710561081399105中级120014002500300055709710561081399105普通型80012502000250055709710261081097100(2)(2)货车驾驶室内布局货车驾驶室内布局 货车驾驶室内部布置应满足标准：GB/T 15705-1995载货汽车驾驶员操作位置尺寸的要求其具体位置尺寸如图所示货车驾驶员操作位置尺。