汽车设计运动校核.docx

1、汽车设计运动校核1.2运动校核计算1.2.1风窗玻璃刮水器运动学校合根据国标汽车风窗玻璃刮水器、洗涤器 的性能要求及试验方法(GB 15085-1994)对汽 车设计后的风窗玻璃刮水器及洗涤器的实际情 况进行校核。但由于尚未制造样车，因此主要校 合舒适，雨刷区域和视野。(1)引用标准GB 11556汽车风窗玻璃除霜系统的性能要 求及其试验方法，按这标准进行三维CAD建模和 运动学仿真，以便确定正确的转轴设计硬点.(2)性能要求a刮水器的刮刷面积应覆盖A区域的98%以 上,B区域的80%以上。b如果刮水器的绝大部分零配件在无实际 样品的情况下无法校核各个物理指标，能够模拟 某刮水器，或略去该标准

2、(GB 15085-1994)对刮 水器的各个物理指标(刮水器工作频率、强度 及极端温度下工况等)的校核，略去对风窗玻璃 洗涤系统的校核，只对刮刷面积进行校核。(3)风窗玻璃刮水器的刮刷面积校核下面以一个例子说明，校合方法:a相关参数的简要说明:A区域：A区域是下述从V点(即指VI和V2点,VI点和V2点分别为眼椭圆的上下边界点,向前延伸的4个平面与风窗玻璃外表面相交的交 线所封闭的面积。这4个平面是：(1)经过VI和V2点且在X轴的左侧与 X轴成13角的铅垂平面。(2)经过VI点，与X轴成3仰角且与 Y轴平行的平面。(3)经过V2点，与X轴成1。俯角且与 Y轴平行的平面。(4)经过VI和V2

3、向X轴的右侧与X轴 成20角的铅垂平面。B区域:B区域是指由下述4个平面所围成的 风窗外表面的面积，且距风窗玻璃透明部分面积 边缘向内至少25mm,以较小面积为准。(1)经过VI点，与X轴成7仰角且与 Y轴平行的平面(2)经过V2点，与X轴成5俯角且与 Y轴平行的平面。(3 ) 经过VI和V2点且在X轴的左侧与X轴成17角的铅垂平面。(4)以汽车纵向中心平面为基准面，且与(3)所述平面对称的区域。图1.2.1 A区域的确定简图图1.1.2 B区域的确定简图b结论对汽车风窗玻璃刮水器的刮片因玻璃弧度 的变化。我们很可能将选用其它规格的刮片。经 过对改进前后的AB区域比较发现，其面积的变 化非常有

4、限在更换刮片后，完全能够满足GB 15085-1994所规定的要求为止。1.2.2脚踏板布置与运动学校核踏板布置校合的基本思想为：在保证驾驶 员H点位置不变前提下，按照国标的有关要求进 行布置和校合，如满足不了时，能够调整H点的 位置，总之要满足人机工程学要求.图1.2.3脚踏板的布置与运动学校合如上附图所示：按引用(GB/T17346-1998)内 GB/T13054 客 车驾驶区的推荐标准中说明，紧挨踏板左右侧向 有碍于踏板操作的两障碍物在参考平面P上投 影之间的最小距离要大于80mm。轿车能够少一 些因此，为了使离合器踏板到新设计的轮包的 最小距离符合标准，必须将离合器踏板在原来位 置的

5、基础上再向内移动。由于转向管柱略向前倾, 因此离合器踏板同转向管柱是交错的，没有干涉 问题的存在。可适当向内移一些，但要考虑驾驶舒 适性.一般离合器踏板到侧边距离为4080mm, 小车小一些，到方向盘中心Y向距离为 40120mm,制动踏板离离合器踏板约为 100160mm,油门踏板离制动踏板水平距离为 60120mm,设计时能够参照同类车型尺寸.1.2.3上下车方便性运动学校核(1)本校核以客车驾驶区尺寸(GB/T 13053-1991)的相关规定对汽车的上下车实际情 况进行校核。但并不包括GB/T 13053-1991中规 定的其它校核项目。(2)引用标准GB/T 13054客车驾驶区尺寸

6、术语GB/T 13057客车驾驶员座椅尺寸规格(3)性能要求a驾驶员门打开时，上部通道宽度A18大于 650mm。b驾驶员门打开时，下部通道宽度A”大于 250mm。(4)对汽车初步设计后的上下车实际情况进 行校核实例a说明：在校核中一般认为驾驶员门的最大 开度为75。,并在此情况下校核。b改进后驾驶员门打开时，上部通道的实际 宽度 A18=840mm图1.2.4 下车校核简图:(俯视图)c驾驶员门打开时，下部通道的实际宽 度 Ai9=258.7mm(5)结论a经过校核确认汽车的上下车实际情况 要符合GB/T 13053-1991作出的相关规定。b如果转向管柱的空间位置发生了较大 变化，故在下

7、面给出顶视图的其它两个方 向的视图，用以说明转向管柱的空间位置。图1.2.5方向柱的布置侧视图图1.2.6方向柱的布置俯视图1.2.4人体坐姿校核(1)说明：本校核以客车驾驶区尺寸(GB/T 13053-1991)的相关规定为基础，对驾 驶员坐姿情况进行校核。(2)引用标准GB/T 13054客车驾驶区尺寸术语GB/T 13057客车驾驶员座椅尺寸规格(3)对人体坐姿实际情况进行校核当汽车设计造型已经确定，并利用人体模型 眼椭圆进行驾驶员前后方视野的校核后，还需利 用此模型进行驾驶区域内的尺寸校核。在建立人体模型时，使人体模型乘坐基准点 （R点）与座椅H点重合，人体模型尺寸取人体 第95百分位

8、数据。我们在进行驾驶区尺寸校核 时，应取驾驶员座椅位于正常驾驶时的最后位 置。此时，该人体模型在驾驶区内各相关参数如 图1.2.7所示为布置实例：由图可知，各参数如下：驾驶员座垫至顶盖 高Hll=1053.8（标准为N1000）; G点至制动器及 离合器踏板中心距离 All=830.1（标准为800 900） ; G点至油门踏板中心距离 A12=892.6（标准为9001000） ; G点至前围护 板距离 L11=937.3（标准为N1050） ;G点至仪 表板距离L12=713.9（标准为650750）;转向 盘倾角a 11=57.4。（标准为55。75 ）;转向 盘下缘最低点至座垫上表面距

9、离 H13=234.5（标准为180240）;转向盘外缘至 仪表板最小距离 A13=85 （标准为80）;转向 盘下缘最低点至离合器踏板中心距离 A14=501.4（标准为600）;G点至风窗下缘距离 L14=1025.7（标准为 1060）;人体大小腿间夹角a =95 （标准为N87 ).图1.2.8人体坐姿校核(4)结论如上人体校核实例，驾驶员坐姿际情况，我 们认为以上数据基本在国标规定范围内，即在人 体坐姿满足乘坐要求的情况下，各操纵控制件以 及各踏板的布置均在该人体模型手臂覆盖范围 内及脚步覆盖范围内，各仪表均在人体模型视野 所及范围内。由此可知，本车总布置驾驶区内尺 寸基本满足国标要

10、求，即符合GB/T 13053-1991作出的相关规定。1.2.5轴荷重新分配计算与校核根据主要零部件质量及坐标计算重心在水平方向上距前轴的距离为a,在水平方向上距后 轴的距离为b及重心高度h , 1995年后，由于设 计三维CAD软件的大量应用能够更精确的确定 整车质量参数.1.2.6转弯半径计算与比较。根据设计左右车轮的转向角设计数据或初 定的参数，如轴距为1840mm,转弯时前外轮的 最大转向角为28则汽车的最小转弯半径为：根据汽车理论公式：麟=茹号 (1.2.1)*min1840sin 28% =3919.300(mm)1.2.7转向系统设计运动学校核(1)结构布置方案为了总布置的需要

11、，转向梯形机构应合理的 设计梯形机构。因此，按照整车总布置需要要校 核转向与悬架运动情况，以便确定前悬架的结构 形式，见下图：图1.2.9悬架及转向系统设计和校核(2)设计和校核内容选用转向节，转向节臂长度应优化，球销孔 的位置也作优化，确保安装后主销下支点的位置 正确，梯形底角符合转向梯形理论。a优化前减振器、螺旋弹簧，按汽车前轴载 荷重新校核减振器的阻尼及螺旋弹簧的刚度，对 减振器和螺旋弹簧进行匹配计算和优化设计。b沿用或参考一些同类产品的下摆臂或重 新设计。图1.2.11副车架设计控制硬点c根据吸能纵梁在空间的布置、转向器的位 置和摆臂控制硬点的确定，副车架的结构也基本 确定。见图1.2

12、.10:经过上下跳动的定位参数的变化曲线比较, 并要校核与转向系的干涉，一般转向干涉角为负 前束.0.2-1.1度.以此来设计和优化转向齿条 断开点位置和转向横拉杆在Z轴方向的布置.在 三维软件下优化设计这一结构比较容易.1.2.8制动力匹配校核(1)、基本理论公式a制动器制动力前后分配系数P =%i/F.Fm 1 前制动器制动力Fm汽车总制动器制动力Fp =FP i+Fjj 2% 2后制动器制动力b前、后车轮的法向反作用力在分析前、后轮制动器制动力分配比例以 前，首先了解地面作用于前、后车轮的法向反作 用力图1.2.12制动力分配计算如图1.2.12所示。Fzl=G(b+(p hg)/L (

13、1.2.2)Fz2=G(ap hg) /L (1.2.3)式中：Fzl地面对前轮的法向反作用力Fz2地面对后轮的法向反作用力G汽车重力（满载总质量与重力加速度乘积）a汽车质心至前轴的距离b汽车质心至后轴的距离 hg一汽车质心高度（P 附着系数L 轴距(a+b)(2)、理想的前后制动器制动力分配曲线(1.2.4)(1.2.5)(1.2.6)Fpi+FM2 = 0)GFM i=(PFzlFp2=(PFz2(3)同步附着系数0)。Po=(LP -b) /hg (1. 2. 7)(4)前、后轮制动器制动力矩的确定首先选定同步附着系数(P o,并用下列计算 前、后轮制动力矩的比值。然后，根据汽车满载 在

14、柏油、混凝土路面上紧急制动到前轮抱死，计37-r L-n nu n hh imax， i kv j/w前、后轮制动力矩的比值计算出后轮制动器的 最大制动力矩mm 2maxb +。0 ha - (|)0 h(1.2.8)(5)应急制动和驻车制动所需的制动力矩a)、应急制动应急制动时，后轮一般将抱死滑移，故后桥 制动力为：Fb2=Fz2? =Ga/(L+(phg) (p (1.2.9)后桥所需的的制动力矩为：FB2L = Ga/( L+(p hg) (p re (1.2.10)re为车轮有效半径如用后轮作为紧急制动器，则单个后轮制动 器的应急制动力矩为FB2re/2o图1.2.12坡道驻车制动b)

15、、驻车制动由汽车在上坡路上停驻的受力情况，能够得 出后桥的附着力为：Fb2=G (p (acos a /L+hgsin a /L) (1.2. 11)汽车在下坡路上停驻时的后桥附着力为：FB2 =G (p (acos a /L hgsin a /L) (1.2. 12)汽车停驻的极限上坡角cn,可根据后桥上 的附着力与制动力相等的条件求得：Fb2=G(p (acosa /L+hgsina /L) =Gsina i(1.2. 13)a i = arctan (p a/ ( L- cp hg) (1.2. 14)同理可求得汽车可能停驻的极限下坡角：a 1 =arctan(p a/ ( L+(p hg) (1. 2. 15)(6)一种汽车计算实例某汽车车型制动系计算基本参数：整车整备质量:830Kg空载时前轴载荷:440Kg空载时后轴载荷:390Kg整车满载质量：1410 Kg轴距：1840mm满载时前轴载荷：5