汽车整车设计与产品开发
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

3.3.1 整车主要尺寸参数设计

整车主要尺寸参数包括长、宽、高、轮距、轴距、前轮距、后轮距、前悬、后悬,通过图3-1来说明整车主要尺寸参数,图中,La表示车长,Ba表示车宽,Ha表示车高,L表示轴距,B1表示前轮距,B2表示后轮距,LF表示前悬,LR表示后悬。

1.外廓尺寸

汽车的外廓尺寸包括长、宽、高,根据汽车的类型、用途、承载量、道路条件、结构选型、法规限制等因素来确定。在满足使用要求的前提下,汽车的外廓尺寸应尽量小,以减少汽车的质量,降低制造成本,为车辆的行驶提供更好的动力性、经济性和机动性。

图3-1 整车主要尺寸参数示意图

GB 1589—2016《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》规定了汽车外廓尺寸,乘用车及二轴客车长不超过12m;不包括后视镜,汽车宽不超过2.55m;空载、天窗关闭状态下,汽车高不超过4m;后视镜等单侧外伸量不得超出最大宽度处250mm,天窗、换气装置开启时不得超出车高300mm。

不在公路上行驶的汽车,其外廓尺寸不受上述标准限制。

整车长、宽、高满足式(3-1)~式(3-3)。

式中,La是车长(mm);L是轴距(mm);C是比例系数(FF=0.62~0.66,RR=0.52~0.56);Ba是车宽(mm);hm是轴间底部离地高度(mm);hp是地板及下部零件高度(mm);hb是室内高度(mm);ht是车顶造型高度(mm)。

2.轴距

轴距是通过车辆同一侧相邻两车轮的中点,并垂直于车辆纵向对称平面的二垂线之间的距离。简单地说,轴距就是汽车前轴中心到后轴中心的距离。

从设计角度讲,轴距是一个非常重要的参数,它与汽车的性能息息相关。轴距与汽车重心的位置紧密相关,因此,汽车轴距一旦改变,就必须重新进行总布置设计,特别是传动系统和车身部分的尺寸,重新调整悬架系统中弹簧及减振器参数、转向系统中转向梯形拉杆尺寸。同时,轴距的改变也会引起前桥和后桥轴荷分配比例的变化,因此必须考虑这些因素对汽车制动性、操控性及平顺性的影响。

从实际使用看,轴距长短直接影响汽车的长度,进而影响车辆的内部使用空间。微型轿车轴距一般在2200mm以下,它的后排座椅腿部空间较小。紧凑型轿车和中型轿车的轴距一般较大,后座空间相对较大,因此这一级的轿车无论是家用,还是商用,都深受人们欢迎。

一般而言,车辆级别越高,轴距越长。轴距越长,车厢长度越大,乘员空间也越大,抗俯仰和横摆性能越好。长轴距可以提高直路巡航的稳定性,但转向灵活性会下降、转弯半径会增大,汽车的机动性也会下降。因此,在整车设计过程中,稳定性和灵活性之间必须做出取舍,找到两者之间的平衡点。

为了满足不同用户群体的需要,针对同一系列产品,在基本型轴距基础上轴距的变化量范围为0.4~0.6m,可以考虑推出基本型、长轴距和短轴距等几种变型产品。

3.轮距

轮距指车轴两端的车轮中心平面之间的距离。汽车的轮距有前轮距和后轮距之分,前轮距是指前面两个车轮中心平面之间的距离,后轮距是指后面两个车轮中心平面之间的距离,两者可以相同,也可以不同。

前轮距的确定取决于前桥的选取,前桥的选取主要取决于设计载质量,前轮距主要受车身轮罩的宽度、车轮的偏距影响,并且受法规汽车外宽的限制,同时需要考虑前轮的最大转角。

轮距大的优点在于,轮距越大对操控平稳性越有利,同时对车身造型和驾乘空间也越有利,横向稳定性好;其缺点是,轮距宽导致车身宽和整车总重加大,容易造成车身侧面甩泥,同时,车身过宽也会影响汽车的安全性。轮距小的优点是不易造成车身侧面甩泥现象;其缺点是横向稳定性不好,悬架刚度小。因此,受汽车总宽度不超过2.55m限制,轮距不宜过大。设计时,轮距和轴距的关系一般为B=KL(B为轮距,L为轴距),其中,K值一般根据需求取0.55~0.64。在设计前轮距B1参数时,应基于发动机、副车架、驱动轴和前轮装配位置,并保证前轮有足够的转向空间,同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动间隙。在确定后轮距B2时,应考虑两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度,以及它们之间应留有必要的间隙。乘用车轴距和轮距的设计范围可参考表3-4。

表3-4 乘用车轴距和轮距的设计范围

4.前悬和后悬

汽车的悬架是在垂向以外的方向上,以适当的刚性把车轮和车身连接起来,而在垂向装有减振机构,其主要作用是支承车身,缓冲车辆在行驶时由路面凹凸不平引起的振动和噪声,减小侧倾和俯仰,提高舒适性。在整车设计开发中,前悬和后悬是重要的控制和衡量整车舒适性能的参数。

前悬(LF)是前轮中心与车辆前端的水平距离,前悬的长度应足以固定和安装发动机、散热器、转向器等。LF增加,发生前向碰撞时车辆安全性提高,驾驶人视野变差,接近角减小,通过性降低。

后悬(LR)是后轮中心到车辆最后端的水平距离,后悬的长度主要取决于车厢的长度、轴距和轴荷的分配情况。LR增加,乘用车行李舱尺寸增大,追尾安全性好,离去角减小,通过性降低。通常,乘用车的后悬长度不超过轴距的55%。