寇庆华：微型汽车转向系统设计
1. 汽车主要参数的选择[1]
1.1汽车主要尺寸的确定
汽车的主要尺寸参数包括轴距、轮距、总长、总宽、总高、前悬、后悬、接近角、离
去角、最小离地间隙等，如图1-1所示。
图1-1 汽车的主要参数尺寸 Fig.1-1 The main parameters of vehicle size
1.1.1 轴距L
轴距L的选择要考虑它对整车其他尺寸参数、质量参数和使用性能的影响。轴距短一些，汽车总长、质量、最小转弯半径和纵向通过半径就小一些。但轴距过短也会带来一系列问题，例如车厢长度不足或后悬过长；汽车行驶时其纵向角振动过大；汽车加速、制动或上坡时轴荷转移过大而导致其制动性和操纵稳定性变坏；万向节传动的夹角过大等。因此，在选择轴距时应综合考虑对有关方面的影响。当然，在满足所设计汽车的车厢尺寸、轴荷分配、主要性能和整体布置等要求的前提下，将轴距设计得短一些为好。
(1)载货汽车的轴距
在整车选型初期，可根据要求的货厢长度及驾驶室布置尺寸初步确定轴距L： L＝LH+LJ+S-LR (1-1) 式中 LH—货厢长度，可根据汽车的装载质量、载货长度来确定，或参考同类型 LJ—前轮中心至驾驶室后壁的距离,在该布置方案选定后可通过对驾驶室、发动机和前轴的初步布置或参考同型、同类布置的汽车的这一尺寸初步确定
S—驾驶室与货厢之间的间隙，一般取50～100mm,应考虑发动机维修时的需要； LR—后悬尺寸，可根据道路条件或参考同类型汽车初步确定。
轴距的最终确定应通过总布置和相应的计算来完成，其中包括检查最小转弯半径和万向节传动的夹角是否过大，轴荷分配是否合理，乘坐是否舒适以及能否满足整车总体设计
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的要求等。
轻型货车、鞍式牵引车和矿用自卸车等车型要求有小的转弯半径，故其轴距比一般货的短，而经常运送大型构件、长尺寸或轻抛货物的货车和集装箱运输车，则轴距可取得长一些。汽车总质量愈大，轴距一般也愈长。为了满足不同用户的需要，常同时选定几种轴距，构成汽车的系列产品，如基本型、长轴距、短轴距等汽车变型。数据，是基本型货车轴距的选择范围，供设计时参考。
三轴汽车的中后轴之间的轴距，多取为轮胎直径的1.1—1.25倍。 (2)轿车的轴距
轿车的轴距与其类型、用途、总长有密切关系。微型及普通级轿车要求制造成本低，使用经济性好，机动灵活，因此汽车应轻而短，故轴距应取短一些；中高级轿车对乘坐舒适性、行驶乎顺性和操纵稳定性要求高，故轴距应设计得长一些。轿车的轴距约为总长的54％—60％。轴距与总长之比越大，则车厢的纵向乘坐空间就愈大，这对改善汽车纵向角振动也有利。但若轴距与总长之比超过62％，则会使发动机、行李箱和备胎的布置困难，外形的各部分比例也不协调。
(3)大客车的铀距
大客车的轴距范围一般为4—7.2m。总长为11—12m的城市大客车，其轴距多为5.5—6.3m，而总长在10m以内的大客车，其轴距多为4.5—5m。
表1-1提供的数据可供初选轴距时参考
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寇庆华：微型汽车转向系统设计 表1-1 各类汽车的轴距和轮距
Tablet.1-1 Each kind of automobile spread of axies and gauge
车型 乘用车
发动机排量
V/L
类别
V<1.0 1.0
商用车
4×2货车 客车
城市客车 长途客车 汽车总质量 ≤1.8 1.8～6.0 6.0～14.0 >14.0
轴距L/mm 2000～2200 2100～2540 2500～2860 2850～3400 2900～3900 4500～5000 5000～6500
1700～2900 2300～3600 3600～5500 4500～5600
1150～1350 1300～1650 1700～2000 1840～2000 轮距B/mm 1100～1380 1150～1500 1300～1500 1400～1580 1560～1620 1740～2050
1.1.2 前轮距B1和后轮距B2
改变汽车轮距B会影响车厢或驾驶室内宽、汽车总宽、总质量、侧倾刚度、最小转弯直径等因素发生变化、增大轮距则车厢内宽随之增加，并导致汽车的比功率、币转矩指标下降，机动性变坏。
受汽车总宽不得超过2.5m限制，轮距不宜过大。但在选定的前轮距B1范围内，应能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，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。
各类汽车的轮距可参考表1-1提供的数据进行初选。
1.1.3 外廓尺寸
汽车的外廓尺寸包括其总长、总宽、总高。它应根据汽车的类型、用途、承载员、道路条件、结构选型与布置以及有关标准、法规限制等因素来确定。在满足使用要求的前提下，应力求减小汽车的外廓尺寸，以减小汽车的质量，降低制造成本，提高汽车的动力性、经济性和机动性。GB 1589—79对汽车外廓尺寸界限作了规定。
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各国对公路运输车辆的外廓尺寸都有法规限制，以使其适应该国的公路、桥梁、涵洞和铁路运输的有关标准，保证行驶安全及交通畅通。我国对公路车辆的限制尺寸是：总高不大于4m；总宽(不包括后视镜)不大于2.5m，左、右后视镜等突出部分的侧向尺寸总共不大于250mm；总长：载货汽车及越野汽车不大于12m；牵引车带半挂车不大于16m；汽车拖带挂车不大于20m；挂车不大于8m；大客车不大于12m；铰接式大客车不大于18m。在设计重型汽车和大客车时要特别注意这些限制。还应注意，即使同一种车型在不同的使用条件下，设计也会不同。例如城市公共汽车因有站立乘客易超载且要求有较好的机动性，因此设计时车身不宜过长；而长途公共汽车、团体用和旅游用大客车技座位数乘客，车身则可设计得长些。大客车的总宽多在2.45～2.5m。一般大客车的总高多为2.9～3.1；而长途大型公共汽车由于设置行李舱地板较高，则总高为3.1—3.55m。总质量为15t以上的重型货车的总宽多为2.4～2.5m；总高则为2.5～2.9m。中型货车的总宽多为2.1～2.4m；总高多为2.2～2.6m。集装箱运输汽车的总高为3.8～3.9m。汽车的外廓尺寸要由总布置最后确定。
1.1.4 前悬LF和后悬LR
前悬尺寸对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、上车和下车的方便性以及汽车造型等均有影响。增加前悬尺寸，减小了汽车的接近角，使通过性降低，并使驾驶员视野变坏。因在前悬这段尺寸内要布置保险杠、散热器风扇、发动机、转向器等部件，故前悬不能缩短。长些的前悬尺寸有利于在撞车时对乘员起保护作用，也有利于采用长些的钢板弹簧。对平头汽车，前悬还会影响从前门上、下车的方便性。初选的前悬尺寸，应当在保证能布置下上述各总成、部件的同时尽可能短些。对载客量少些的平头车，考虑到真面碰撞能有足够多的结构件碰撞能量，保护前排乘员的安全，这又要求前悬有一定的尺寸。
1.2 汽车质量参数的确定
汽车的质量参数包括整车整备质量m、载客量装载质量、质量系数、汽车总质量ma、
0轴荷分配等。
1.2.1 整车整备质量m
0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），加满燃料、水、但没有装货和在人时的整车质量。
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整车整备质量对汽车的制造成本和燃油经济型有影响。目前，尽可能见嫂整车整备质量的目的是：通过减轻整备质量增加载质量或载客量，抵消因满足安全标准、排气净化标准和噪声标准所带来的整备质量的增加，节约燃料。减少整车整备质量的措施主要有：新设计的车型应使其结构更合理，采用强度足够的轻质材料，如塑料、铝合金等等。过去用金属材料制作的仪表板、油箱等大型结构件，用塑料取代后减重效果十分明显，目前得到比较广泛的应用。今后，塑料载汽车上会进一步得到应用。
整车整备质量在设计阶段需估算确定。在日常工作种，收集大量同类汽车各总成、部件和整车的有关质量数据，结合新车设计的特点、工艺水平等初步估算各总成、部件的质量，再累计成整车整备质量。
乘用车和商用客车的整备质量，也可按每人所占汽车整备质量的统计平均值估计，可参考表1-2
表1-2乘用车和商用客车人均整备质量值[2]
Tablet.1-2 While average per person fits out the quality value with the vehicle and the
commercial passenger train
乘用车
人均整备质量
值
发动机排量V/L
V≤1.0 1.0
0.15～0.16 0.17～0.24 0.21～0.29 0.29～0.34 0.29～0.34
车辆总长La/m
>10.0
0.065～0.130
≤10.0
商用客车
人均整备质量
值 0.096～0.160
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