根据设计原则,目标和用户的需求特点,整车设计人员要提出被开发车型的整车型式方案,主要包括以下几部分:
(1)发动机的种类和型式;
(2)轴数和驱动型式;
(3)车头和驾驶室的型式及与发动机、前轴(轮)的位置关系;
(4)轮胎的选择
2.1发动机的种类和型式
对于发动机的种类和型式,在现代汽车上主要选用汽油机和柴油机,燃用其它燃料或其它种类的发动机,可根据车型的需要进行选取。
发动机的型式有直列式、V型和对置式等。冷却方式有水冷和风冷。
因此要根据具体车型的使用条件和布置上的结构需要,而选择不同种类和型式的发动机。
2.2汽车的轴数和驱动型式
不同类型的汽车有不同的轴数和驱动型式,这主要根据使用条件、用途、工厂的生产条件、制造成本及公路的轴荷限值等因素进行选择。
最常用的是两轴、后驱动4×2式汽车,其中轿车还可以采用4×2前驱动式结构。对于一般总重小于 19t的汽车,都采用4×2后驱动的布置型式(前驱动的轿车除外),因为这种汽车结构简单、布置合理、机动性好、成本低、适合于公路使用,是—种典型的、成熟的结构型式。
随着汽车载重量的增加,各相关总成也要相应的加大,汽车的自重也要增加,这样会造成4×2式的汽车单轴的负荷增加,以致于超过公路、桥梁所规定的承载限值(公路允许单轴负荷为13t,双后轴负荷为24t)。为解决此矛盾,一般采用增加汽车轴数的办法来减少单轴的负荷,如从4×2变成6×2、6×4、8×4,如果想增加驱动能力,提高越野通过性能,可以采用4×4、6×6、8×8等增加前驱动型式的结构,同时也可提高载重量。
采用增加轴数的办法,可以提高载重量而不增加单轴负荷,同时还不会增加车箱底板的离地高度,提高通用化、系列化水平,便于生产、降低生产成本等。所以汽车厂家多年来一直都采用这种办法变型出更多品种的汽车。
6×2式结构可以由单前轴、单后驱动桥和后支承轴组成,也可由双前轴和单后驱动桥组成,这主要取决于布置需求和轴荷分配。但应尽量不采用双前轴式结构,因为这样会使前转向系统复杂,转向沉重或增加转向助力系统,增加成本和影响操作。
2.3车头、驾驶室的型式
车头、驾驶室的型式是汽车的最主要的型式之一。其选择主要决定于用户的要求、安全性、维修保养的方便性和生产条件等因素。车头的型式如长头、平头、凸头等都各有其优缺点。
车头、驾驶室与发动机,前轴(前轮胎)的布置位置,也可组成不同的布置结构,形成不同风格的整车外形,使轴荷分配、轴距、转弯直径等发生变化。对使用、性能也有一定的影响。
图2.1驾驶室与发动机,前轴(前轮胎)的布置位置
2.4轮胎的选择
轮胎的尺寸和型号是进行汽车性能计算和绘制总布置图的重要原始数据之一,因此,在总体设计开始阶段就应选定,而选择的依据是车型、使用条件、轮胎的静负荷、轮胎的额定负荷以及汽车的行驶速度。当然还应考虑与动力—传动系参数的匹配以及对整车尺寸参数(例如汽车的最小离地间隙、总高等)轮胎帘布的影响。
轮胎所承受的最大静负荷与轮胎额定负荷之比,称为轮胎负荷系数。大多数汽车的轮胎负荷系数取为0.91.0,以免超载。轿车、轻型客车及轻型货车的车速高、轮胎受动负荷大,故它们的轮胎负荷系数应接近下限;对在各种路面上行驶的货车,其轮胎不应超载。在良好路面上行驶且车速不高的货车,其轮胎负荷系数可取上限甚至达1.1;对车速不高的重型货车、重型自卸汽车,此系数亦可偏大些。但过多超载会使轮胎早期磨损,甚至发生胎面剥落及爆胎等事故。试验表明:轮胎超载20%时,其寿命将下降30%左右。
为了提高汽车的动力因数、降低汽车及其质心的高度、减小非簧载质量,对公路用车在其轮
胎负荷系数以及汽车离地间隙允许的范围内应尽量选取尺寸较小的轮胎。采用高强度尼龙帘布轮胎可使轮胎的额定负荷大大提高,从而使轮胎直径尺寸也大为缩小。例如装载量4t的载货汽车在20世纪50年代多用的9.0020轮胎早已被8.25207.5020甚至8.2516等更小尺寸的轮胎所取代。越野汽车为了提高在松软地面上的通过能力常采用胎面较宽、直径较大、具有越野花纹的超低压轮胎。山区使用的汽车制动频繁,制动鼓与轮辋之间的间隙应大一些,以便散热,故应采用轮辋尺寸较大的轮胎。轿车都采用直径较小、断面形状扁平的宽轮辋低压轮胎,以便降低质心高度,改善行驶平顺性、横向稳定性、轮胎的附着性能并保证有足够的承载能力。
我国各种汽车的轮胎和轮辋的规格及其额定负荷可查相应的国家标准。轿车轮胎标准见GB 297882;货车和客车的轮胎规格详见国标GB 51682。货车的后轮装双胎时,比单胎使用时的负荷可增加10%~15%。