汽车设计经验总结
汽车设计的一般步骤
一个成功的汽车产品设计应该使产品满足技术、社会、经济和艺术造型等多方面的要求；它的技术性能应该满足用户的要求和适应各种使用条件；还必须符合社会和政府各种法规的要求（如安全、油耗、噪声和排污等法规）；还应该造价低廉、经济性能好和可靠耐用；车身还应该满足空气动力学的要求。所以非常有必要在设计开始阶段进行总体设计，即根据整车设计的总目标，明确各种要求的主次地位，统一协调，使它们河蟹地组合在一起，形成既先进又合理的方案，以达到预期的效果。
一个成功的汽车产品设计应该使产品满足技术、社会、经济和艺术造型等多方面的要求；它的技术性能应该满足用户的要求和适应各种使用条件；还必须符合社会和政府各种法规的要求（如安全、油耗、噪声和排污等法规）；还应该造价低廉、经济性能好和可靠耐用；车身还应该满足空气动力学的要求。所以非常有必要在设计开始阶段进行总体设计，即根据整车设计的总目标，明确各种要求的主次地位，统一协调，使它们河蟹地组合在一起，形成既先进又合理的方案，以达到预期的效果。
总体设计中的整车设计目标是根据企业产品发展规划而确定的。这一规划是企业考虑了市场需求和技术发展的趋势等制定的。根据这一规范确定了产品的设计方针和主要技术经济指标：其中包括产品的用途，型式、整车性能指标、产品成本、生产纲领等。总体设计人员就是在此基础上进行工作的。 ㈠ 设计原则及方案确定
设计底盘一般要有一总布置（主要负责人），他经过市场调研或由销售获得信息，从而决策设计任务。调研后应得出此车的使用区域、环境以及此车的经济性、动力性、舒适性等诸多方面有一初步了解。例如：山区矿用车，由于路面差，转弯半径小，载货量大，这就要求汽车有较大的动力性，爬坡性，轴距要小。对于轿车而言应把动力性、舒适性、操纵稳定性放在首位，其余次之。 ㈡ 汽车的选型
① 汽车的轴数：根据不同用途的汽车应有不同要求的轴数。如普通轻型车用二轴式；矿用自卸车用三轴式，双后桥；重型运输车有四轴式甚至更多。
② 驱动型式：不有用途汽车对驱动型式要求也不同。如普通汽车为4X2式，即后桥驱动；对矿用车采用6X4式，即双后桥驱动；对有越野性能或跑车，赛车采用4X4式，即四轮驱动，增大动力提高越野性能；部份军用汽车还采用6X6，8X8等型式。 ㈢ 汽车布置型式
汽车的布置型式视具体要求而定，有发动机前置、中置、后置式；按驾驶室与发动机相对位置有长头式、短头式、平头式、偏置式。
在汽车的选型过程中，不单要考虑上述各个方面，还要考虑外形尺寸、质量、载荷及轴荷分配。在综合考虑诸多方面因素后即可对汽车进行画总布置草图。总布置草图包括： ① 车身总布置和车身形状；
② 汽车主要尺寸、性能、质量参数等；
③ 各总成选配，如发动机、变速器、前后桥等总成；
④ 在总布置过程中轴荷以及汽车质心高度根据布置需要应进行计算和调整；
⑤ 根据以上相关尺寸及要求，进一步更准确地确定汽车的轴距、前后轮距、前后悬、总宽、高、最小离地间隙、驾驶室、货厢外廓尺寸等。 ㈣ 汽车主要尺寸及参数的确定 ① 轴距
在设计汽车系列产品时常要考虑几种轴距的变形，通长有：基本型、长轴距、短轴距型。轴距不能过短，因为短轴距亦带来一些缺点：如制动或上坡时轴荷转移过大，使汽车的制动性和操纵稳定变坏；整车角振动过大；传动轴夹角增大。对于4X2货车吨位在2.2-3.0之间，轴距一般在2.3-3.2米范围内；吨位在3.5-5.0之间，轴距一般在2.6-3.3米范围内；吨位在6.0-9.0之间，轴距一般在3.6-4.2米范围内。 ② 轮距
货车的轮距与汽车的结构和布置有关。其前轮距主要决定于车架前部的宽、前轮板簧距、板簧宽、前轮转角、轮胎大小及拉杆与车架和转向轮之间的间隙有关。后轮距则取决于后部车架宽、板簧距、板簧宽、轮胎大小、U型螺栓直径及与车架和轮胎之间的间隙等。因此须通过布置才能最后确定，也可以凭经验加以确定。 ③ 前后悬
前后悬的长度是通过总布置来确定的。前悬要有足够的长度来布置发动机、散热器、转向器及中冷器等。对于轻型货车的前悬一般在900mm左右。后悬的长度主要取决于货厢的长度、轴距、轴荷分配等，但必须保证有足够大的离去角，轻型货车的后悬一般在1.2-2.2米之间 ④ 外廓尺寸
为了行驶安全，按照我国有关法规规定汽车的总高度不超过4m（重型矿用车由于用途比较特殊，外廓尺寸可不受限制），总宽度不大于2.5m（不包括后视镜），货车的长度一般不大于12m。在保证汽车主要性能的条件下应力求减小外廓尺寸，以便减轻整车的质量、降低成本和改善使用经济性。 ⑤ 汽车的装载量
汽车的装载量是指在硬质良好的路面上所装载的质量。如1040为2吨车即装载质量为2吨，整车自重为2吨。
⑥ 整车整备质量的估算
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），加满水、燃料，但没有装货和载人时的整车质量。整车整备质量是汽车的一个重要的指标，减轻此质量是目前汽车发展的必然趋势。这就要求顾及国内目前公路、材质及工艺水平。对于整车整备质量的估算有二种方法：一是与同级构造相同或相似的汽车相比，累加各种总成及部件最后得出的总质量；另一种方法可为此车选择一个合适的质量系数，用质量系乘以装载质量即可估算整车整备质量。 ⑦ 汽车总质量
汽车总质量是整车整备质量、装载质量及驾驶室人员的质量之和。人员的质量按每人65kg来计算；客车还须按每人15kg的行李来计。 ⑧ 汽车的轴荷分配
轴荷分配的得当是否对汽车的主要使用性能和轮胎使用寿命有显著的影响。因此在布置汽车时对轴荷分配应充分考虑。
1、应使轮胎磨损均匀，这样就尽可能要求每只轮胎的负荷相同，如4X2式后胎为双胎时，前轴应分配1/3后轴应分配2/3；
2、应满足汽车使用性能上的要求，如4X2式，为了保证它在泥泞路面上的通过性，常将满载时前轴负荷控制在总重的26%-27%以减少前轮的滚动阻力，增加后轮上的附着力；若是平头车前轴荷一般在30%左右。 ⑨ 汽车的最小转弯直径
汽车的最小转弯直径是汽车的机动性能的主要指标之一。轻型货车这一数值一般在10-19m。 ⑩ 汽车通过性参数
汽车的通过性参数有：最小离地间隙、接近角、离去角和纵向通过半径。轻型货车对应的参数为：0.18-0.22m，20-30°，15-23°，6-10m。 ⑾汽车操纵稳定性参数
1、转向特性参数 根据汽车理论，为了保证良好的操纵稳定性，汽车应具有不足转向性。通常用汽车以0.4g的向心加速度沿定圆转向时前后轴侧偏角之差为评价参数，一般在1°-3°。
2、车身侧倾角 当汽车以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°内较好，最大不超过7°。
3、制动点头角 当汽车以0.4g减速度制动时，车身的点头角不应大于1.5°，否则乘坐舒适性。 ⑿ 汽车行驶平顺性参数
汽车行驶性参数主要是悬架件来保证，即垂直方向的振动频率、振动加速度，具体见悬架设计章节。
五、主要参数的确定及校核
（一）、发动机主要性能指标
（1）
底盘应许发动机的功率为Pemax
Pemax= （ + ）
Pemax ¬——发动机应许的最大功率（kw）； ¬——传动系数，取 =0.95×0.96×0.98×0.98=0.875； ——重力加速度，取 =9.8 ； ——滚动阻力系数，取 = =0.021；
——空气阻力系数，客车在0.6—0.7之间，取0.65； ——汽车正面投影面积： = 式中 为前轮距 为汽车前脸高 = =1830×2200=4.026m2； ——最高车速 = （设计期望值）； ——汽车总质量 = = ； Pemax=
=
（2）、底盘应许发动机的扭矩为Temax Temax=
Temax ¬——发动机的最大扭矩（N m）； ——适应系数，一般取1.1—1.3，在此取1.2； ——最大功率扭矩； ——最大功率时转速
； Temax =
= = N m 而Pemax = ≤ （已选用的4110ZQ发动机功率）， Temax = N m≤392 N m（已选用的4110ZQ发动机扭矩），即此发动机满足此底盘的要求。
（3）、动力性参数 ①、最大车速
——汽车滚动半径， = = = ；
——子午线胎用3.05，斜交胎用2.99 ； ——发动机最大转速， ； ——变速器最小传动比， ； ——后桥传动比， ；
（期望车速），符合条件。
②、直接档最大动力因数 和Ⅰ档最大动力因数
直接档最大动力因数 主要影响汽车的加速性和燃油经济性；Ⅰ档最大动力因数 标志着汽车最大爬坡能力和越过困难路段的能力，还标志着起步连续换档的加速能力，公路车用 轻型货车在0.3-0.35之间
——驱动力 ——空气阻力
——发动机最大扭矩
V——所要计算档的最大车速 1）、Ⅰ档最大动力因数
Ⅰ档动力因数偏小，所以此车爬坡能及越过困难路面较差。 2）、直接档档最大动力因数
值偏小，轻型货车有0.06-1之间，中、重型车在0.04-0.06之间，基本满足要求。 ③、最大爬坡度
最大爬坡度即用Ⅰ档时，汽车所能爬的坡度。
≤ ，未满足设计要求。 ④直接档爬坡度
由于一般公路的坡度为3-4°，所以此项未能满足要求。 ⑤、发动机后备功率
发动机的后备功率主要为直接档的后备功率：
∴
∴
⑥、百公里油耗
p——全负荷时阻力功率，即发动机最大功率100kw；
r——燃油重度，柴油在7.94-8.13N/L，汽油在6.96-7.15N/L，取柴油重度为8.05N/L； ——直接档车速，82.6km/h；
b ——燃油消耗率，查YC4110ZQ发动机万有特性图得b=235g/kw•h ∴
⑦、制动距离
这里只考虑抱死时距离，初速为50km/h，不考虑驾驶员见到信号作出反应及制动器起作用时间。
——在沥青或混凝土上
∴
——未速度为0
——初速度为
∴
管带式散热器设计实例 ①
设计任务书
该车装置492发动机，发动机参数为492X92，燃烧室为浴盆式，发动机排量为2.445L，额定功率 ，额定扭矩 。 车型：轻便越野车
②
散热器设计的基本参数 1）发动机水套散热量
依据试验实际数据（详见《国产42台发动机水套散热量试验报告》）该发动机额定功率水套散热量 ；额定扭矩 。若没有查得
可通过下列公式计算得：
（1） 2）散热器最大散热能力
越野车的散热器要求可靠性要高，因此先用管片式结构，并且要较大的散热能力的储备。根据公式：
取1.15 （2） 3）沸腾风温
汽车冷却系的沸腾风温的数值按区域划分为： 标准型冷却系沸腾风温为40℃； 加强型冷却系沸腾风温为52℃； 轻型冷却系沸腾风温为34℃；
沸腾风温实际上就是冷却液沸腾时的外界温度。在此选择标准型冷却系，沸腾风温为40℃ 4）散热器设计工况和校核工况
设计工况为额定功率 时工况，校核工况选为发动机最大扭矩时工况 5）系统压力
系统压力有三种，即：
系统压力为29.4Pa，冷却液沸点为105℃； 系统压力为49Pa，冷却液沸点为111℃； 系统压力为98.7Pa，冷却液沸点为120℃；
由于该车型为轻型越野车，使用条件相对比较恶劣，所以对系统压力相对偏小一点，即选择标准型系统压力，冷却液沸点为105℃。
③
散热器结构型式与参数设计 1）结构型式
由于该车为轻型越野车，行驶路面质量差，振动颠簸较大，灰尘较多，使用条件相对比较恶劣，因此对散热器的牢固性要求较高，即选用管片式，亦不采用二次换热条件的措施。 2）芯子正面面积
计算正面面积有三种方法，这里用二种：
1、
（3）
2、
在此取0.0032
（4） , 从上式两种计算结果得知，散热器芯子正面面积大于 。因此按部颁标准JB2291-2292-78选择芯宽及厚如下：
芯宽
360 400 420 450 480 500 530 560 600 640 670 710 750 800
芯高
排列型式
340 B B
390 B B B AB
430
B B AB AB AB AB
450
B AB AB AB AB AB AB
500
AB AB AB AB AB
520
AB AB AB AB AB AB
540
AB AB AB AB AB
560
AB AB AB AB AB
590
AB AB AB A
630
AB A A A
680
A A A
740
A A A 800
A
为此选择芯宽为W=530mm，芯高H=340mm，得出实际的散热器散热正面面积
（5）
实际 大于设计的 ，因此此种选择的芯宽与芯高是符合条件的，但此尺寸必须符合在底盘上布置空间的须求。
3、冷却水管尺寸与排列
根据已确定的结构形式，为降低生产成本和利用现有的工装设备，冷却水管采用管片式结构最广泛采用的“2.2X19”的管子，即管子横截面长19mm，宽2.2mm。冷却水管交错排列成三排，即采用“B3”排列。
1、
散热器散热面积S 依据式 。该散热器片为平片，该车不装空调，可取 若装空调 可选大一些。 的选择一般如下： 轿车的 为0.316-0.170； 国外轿车的 为0.082-0.316； 国内载重车 为0.170-0.270； 国外载重国的 为0.150-0.218
（6）
=0.1905X55
=
5、散热器芯厚T 按式
T——散热器芯厚；mm S——散热器散热面积；
——散热器正面面积；
——容积紧凑性系数， =500-1000 在此取800
（7） =
=0.072697(m) =72.697mm 依据计算求出T值按B3型结构，查出T值应为75mm，实际T=75值大于设计T=72.697值，所以满足设计要求。T值的选择按下列方法：
管片式散热器芯厚为50、7
5、90、110四种；
管带式散热器芯厚为20、
34、
52、70四种。
B3型排列为三排冷却水管，交错排列方式布置。从W=530mm范围内得知：前后排水管为47根，中间一排为46根，总数为m=47X2+46=140（根）。散热片为127根，散热片距为2.5mm。 按照实际设计的各个参数，依据式 重新计算散热器面积 上式中
——散热片散热面积；
——冷却水管散热面积。
（管片式散热器）
（8） 式中：
——散热片数；
127
W——芯宽；mm
530
T—— 芯厚；mm
75 ——冷却水管孔截面积； 19X2.2=41.8 m——冷却水管数。
140
（管带式散热器）
（9） 式中
L——散热带展开长度；mm
N——散热带的条数。 mm
(10) 式中：
H——芯高；mm
340 ——冷却水管处周长；mm
42.4 由上述各参数得：
(11)
=
（12） 校核：
492发动机最大扭矩式况水套散热量 。依据公式：
式中：
——散热器进出风温差
℃； ——散热器最大散热量（最大扭矩时）； ——散热器正面面积
； ——空气定压比热
； ——质量风速
。 ∴
=120853.5/3600X0.1802X1.0046X6 =31℃
板簧设计太大不好上传。
