大型城市客車車身總布置設(shè)計(jì).doc

JIANGSUUNIVERSITY本科畢業(yè)設(shè)計(jì)大型城市客車車身總布置設(shè)計(jì)Thepackagingoflarge-scalecitybus學(xué)院名稱：汽車與交通工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：車輛工程013班學(xué)生姓名：張振華指導(dǎo)教師姓名：張敏中指導(dǎo)教師職稱：副教授2005年6月江蘇大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書-1-大型城市客車車身總布置設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：車輛工程013班學(xué)生姓名：張振華指導(dǎo)教師：張敏中職稱：副教授摘要汽車車身總布置是汽車概念設(shè)計(jì)階段的一項(xiàng)相當(dāng)重要的方案設(shè)計(jì)工作。在車身總布置過(guò)程中，需要確定的特征參數(shù)繁多，空間關(guān)系和約束條件復(fù)雜，設(shè)計(jì)方案具有多解性、經(jīng)驗(yàn)性和綜合性。如何高效的進(jìn)行汽車車身總布置，應(yīng)當(dāng)是整個(gè)汽車設(shè)計(jì)周期中急需解決的一個(gè)環(huán)節(jié)。本文介紹了某大型低地板城市客車總布置設(shè)計(jì)，詳細(xì)敘述了總布置方案設(shè)計(jì)的全過(guò)程，特別是利用人體工程學(xué)進(jìn)行了駕駛員和乘客的位置確定。關(guān)鍵詞城市客車、車身總布置、人體工程學(xué)Thepackagingoflarge-scalecitybusAbstractAuto-bodypackagingisaveryimportantschemedesigntaskduringtheautomobileconceptualdesignphase.Therearesomanyfeatureparameterstobedeterminedintheprocessofauto-bodypackaging；whilespatialrelationsandconstraintconditionsarecomplex,implementationmethodsandevaluationindicesarefuzzy.Itresultsinthedesignschemebeingmultiresolution,experientialandcompromising.Sohowtoprocesstheauto-bodypackaginghighlyefficientlyisabigproblemtobesolvedimmediatelyintheautomobileoveralldesigncycle.Thispaperhasreferredthepackagingdesignofthelarge-scale,lowfloorcitybus,andintroducedthewholeprocessofpackagingschemedesignindetail,especiallyutilizingtheErgonomicstodesignthepositionofthedriversandpassengers.KeywordsCitybus，Auto-bodyPackaging，Ergonomics江蘇大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書-2-目錄第一章車身總布置設(shè)計(jì)概述.1第二章設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介.2第三章車身總布置的設(shè)計(jì)、計(jì)算及繪圖.23.1車身坐標(biāo)系的確定.23.2確定地板高度.33.3確定駕駛員座椅位置.33.4眼橢圓（Eyellipse）.63.5布置各種操縱桿件、踏板的位置.83.6儀表板的布置.103.7前輪罩的設(shè)計(jì).113.8乘客區(qū)座椅的布置.113.9乘客門的布置設(shè)計(jì).133.10踏步的設(shè)計(jì).13總結(jié)和體會(huì).14致謝.15參考文獻(xiàn).16附表.17江蘇大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1第一章車身總布置設(shè)計(jì)概述在擴(kuò)大汽車的服務(wù)領(lǐng)域和滿足各方面多樣化要求的前提下，作為汽車三大總成之一的車身，已經(jīng)后來(lái)居上越來(lái)越處于主導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，客車、轎車和多數(shù)專用汽車車身的質(zhì)量約占整車質(zhì)量的4060，貨車車身質(zhì)量約占整車質(zhì)量的1630，其各車型的車身占整車制造成本的百分比甚至還略超過(guò)以上給出的上限值。因此，僅從這個(gè)意義上來(lái)衡量汽車車身，其經(jīng)濟(jì)效益也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它兩個(gè)總成。綜觀世界汽車工業(yè)改革，可以看出，現(xiàn)代汽車是沿著“底盤”“發(fā)動(dòng)機(jī)”“車身”逐步發(fā)展完善過(guò)來(lái)的。這個(gè)發(fā)展過(guò)程不以人的主觀意識(shí)為轉(zhuǎn)移，而在很大程度上取決于當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)水平和物質(zhì)生活條件。車身設(shè)計(jì)造型涉及諸如空氣動(dòng)力學(xué)，人體工程學(xué)、制造工藝學(xué)、美學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)、材料學(xué)等學(xué)科，它是一種技術(shù)和勞動(dòng)密集型相結(jié)合的產(chǎn)品，它的制造成本約占汽車總成本的一半，其設(shè)計(jì)成本比重在整車總設(shè)計(jì)中已屬最大部分，所以車身設(shè)計(jì)成為制約著汽車制造和新車型開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。由于汽車使用功能的多樣性，車身設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和體制等均有其特點(diǎn)，其有關(guān)設(shè)備投資費(fèi)用較高，技術(shù)難度也較大，所以發(fā)達(dá)國(guó)家歷來(lái)都極為重視車身技術(shù)的開(kāi)發(fā)，雖然車身屬于汽車上的三大總成之一，但除了只在整車總布置受制于汽車上的其它總成部件以外，很多方面(如：外形，制圖與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，制造與裝配工藝以及所采用的材料等)均與其它總成大相徑庭。汽車車身是載運(yùn)乘客或貨物的活動(dòng)建筑物，相當(dāng)于一個(gè)臨時(shí)住所或流動(dòng)倉(cāng)庫(kù)，但又受到質(zhì)量和空間的限制。其涉及面很廣，如：車身造型藝術(shù)，內(nèi)部裝飾，取暖通風(fēng)，防震隔音，密封，照明，座椅設(shè)計(jì)，人體工程等方面；車身材料有逐漸擴(kuò)大非金屬的趨勢(shì)。車身零部件的加工方法也是各式各樣(如：冷沖壓，各種型式的焊接、噴漆、電鍍、塑料成形等)。綜合起來(lái)看，由于汽車車身的獨(dú)特性，使得生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)力學(xué)、人體工程、技術(shù)美學(xué)、用戶心理、交通運(yùn)輸工程、企業(yè)管理乃至供銷等各種彼此分別很大的學(xué)科甚至很多非技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí)緊密結(jié)合在一起。車身總布置屬于汽車設(shè)計(jì)工作的一部分，它是在整車總布置的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。整車的總布置提供了汽車長(zhǎng)、寬、高、軸距、輪距等控制尺寸。軸荷分配以及水箱、動(dòng)力總成、前橋、后橋、傳動(dòng)軸與車輪等的輪廓尺寸和位置。據(jù)此再參考同類車型的有關(guān)數(shù)據(jù)作為參考，即可以初步確定前懸和后懸的長(zhǎng)度，前后風(fēng)窗位置和角度，發(fā)動(dòng)機(jī)罩的高度，前圍板位置，座椅位置，內(nèi)部空間控制尺寸，方向盤位置角度與操縱機(jī)構(gòu)江蘇大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書2和踏板的相互位置等。然后在此基礎(chǔ)上按滿載情況繪制1：5車身總布置圖。第二章設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介本次設(shè)計(jì)的要求是以6110型11米低地板城市客車底盤（具體參數(shù)見(jiàn)附表，結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖）為基礎(chǔ)，改裝為用于城市公交客運(yùn)的大型客車。設(shè)計(jì)11米低地板城市客車，初步定位市區(qū)主干道的客運(yùn)市場(chǎng)上。因?yàn)槭袇^(qū)主干道寬敞，路況較好，同時(shí)也是城市的窗口，人流量大，市場(chǎng)前景可觀。作為城市客車，它要求：座位數(shù)在40座左右；車身空間充裕，給人以視覺(jué)舒適感；乘客區(qū)有較多的扶手及站立空間；地板高度應(yīng)盡可能的降低，方便乘客上下車；駕駛區(qū)安排合理，駕駛員操縱靈活、安全?；谝陨蠋c(diǎn)，本著“自下而上、從前到后、由內(nèi)向外、以人體為中心”的原則，進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分應(yīng)用了人體模型去模擬坐姿以定出符合人體生理要求的座椅位置。主要控制尺寸：總長(zhǎng)：11177mm總寬：2480mm總高：3200mm軸距：5700mm輪距：前：2020mm后：1860mm接近角：8離去角：7第三章車身總布置的設(shè)計(jì)、計(jì)算及繪圖3.1車身坐標(biāo)系的確定關(guān)于坐標(biāo)系，汽車車身制圖（QC/T490-2000）有如下的規(guī)定：1)坐標(biāo)系的確定：用右手定則確定坐標(biāo)系，X為汽車的長(zhǎng)度方向，Y為汽車的寬度方向，Z為汽車的高度方向。2)零平面的確定：（按汽車滿載時(shí)確定）零平面平行于圖樣的邊框線。高度方向的零平面：一般取沿車架縱梁上緣上表面平直且較長(zhǎng)的一段所在的平面，無(wú)車架的車輛可沿車身地板下表面平直且較長(zhǎng)的一段所在的平面作為高度方向的零平面。記作0Z，0Z上方為正，下方為負(fù)。寬度方向的零平面：取汽車的縱向?qū)ΨQ中心平面。記作0Y，0Y的右側(cè)為正，左側(cè)為負(fù)。（順著汽車行駛的方向）長(zhǎng)度方向的零平面：取過(guò)前輪理論中線心并垂直于高度零平面的平面。記作0X，0X的后方為正，前方為負(fù)。江蘇大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書33)坐標(biāo)平面：平行于零平面的平面，它是用來(lái)確定車身各部分相對(duì)位置關(guān)系。4)坐標(biāo)線：坐標(biāo)平面在投影平面上積聚而成的直線，用細(xì)實(shí)線表示，間隔為100mm或其整數(shù)倍。5)坐標(biāo)線的標(biāo)記：每一根坐標(biāo)線的一端（在0#圖紙幅面以下的圖樣中）或兩端（在0#圖紙幅面及其以上的圖樣中）都應(yīng)注有表示該坐標(biāo)線距離零平面距離百分之一的數(shù)值標(biāo)記和表示該坐標(biāo)線方向的字母標(biāo)記。數(shù)值和字母標(biāo)記的字號(hào)為7號(hào)字且一律水平書寫。例如“-4X”表示該坐標(biāo)線為位于長(zhǎng)度零平面之前，距離0X為400mm的長(zhǎng)度方向坐標(biāo)線。6)圖面布置：主視圖按汽車自右向左行駛方向布置圖面3.2確定地板高度原則：在保證必要的間隙條件下盡量減小地板高度。設(shè)計(jì)：要求過(guò)道處地板離地高度為650mm。已知輪胎的規(guī)格為10.002016層級(jí)，車輪型式為7.520（10孔）。查GB9744-97載重汽車輪胎，可知，車輪的靜力半徑為502mm，自由半徑為527.5mm。又已知車輪的軸心位置，即可以確定地面的位置。再根據(jù)過(guò)道地板離地高度為650mm，可得到過(guò)道地板平面在車身坐標(biāo)系中的位置，從而進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)。3.3確定駕駛員座椅位置這是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)：駕駛員座椅與操縱機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置關(guān)系稱為駕駛員位置（drivingposition）。在進(jìn)行車身總布置設(shè)計(jì)時(shí)，重要的一環(huán)就是駕駛位置，確定坐在駕駛員座椅上的人與汽車操縱機(jī)構(gòu)之間的位置關(guān)系，它是汽車人體工程學(xué)中的一個(gè)重要研究課題。在行使過(guò)程中,油門踏板是經(jīng)常需要踩的,駕駛員總是腳放在它上面,油門踏板與地板的支點(diǎn)在行使過(guò)程中幾乎總是與駕駛員腳后跟點(diǎn)相一致.在人體工程學(xué)上通常就將此點(diǎn)作為人體的踵點(diǎn)(A.H.P),在汽車人體工程學(xué)上,由于對(duì)不同車型,駕駛姿勢(shì)不同,人體身軀與大腿活動(dòng)的鉸接點(diǎn)胯點(diǎn)(H.P)也將發(fā)生變化,因此在確定人車的關(guān)系時(shí)胯點(diǎn)也將發(fā)生變化,因而在確定人車的關(guān)系時(shí)把胯點(diǎn)(H.P)作為人體的基準(zhǔn)點(diǎn).一般說(shuō)來(lái),將A.H.P作為H.P的基準(zhǔn)點(diǎn),也就是說(shuō),如果用H.P將人體與人體舒適性聯(lián)系起來(lái),那么A.H.P就將汽車與人體聯(lián)系起來(lái)。H.P以及方向盤中心W.P相對(duì)A.H.P在水平和垂直兩個(gè)方向上的距離hx,hz,wx,wz,及體腿角、座椅靠背角、方向盤傾角等江蘇大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書4尺寸是相互關(guān)聯(lián)的,它們之間按人體工程學(xué)上的某些關(guān)系緊密結(jié)合在一起。也就是說(shuō)，駕駛位置是一個(gè)整體的有機(jī)整體，并不是象一個(gè)簡(jiǎn)單函數(shù)那樣由幾個(gè)獨(dú)立因素簡(jiǎn)單決定的。所有參數(shù)互相關(guān)聯(lián)，確定了駕駛員的位置。設(shè)計(jì)方法：由人體工程學(xué)的理論可知，車身布置不能以適合中等身材的人體尺寸為依據(jù)。采用“平均人”的設(shè)計(jì)方法，既不能準(zhǔn)確地確定車身的最大或最小尺寸邊界，也不能確切地回答某一車身布置是否適合大多數(shù)人的身材的問(wèn)題。新的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)，車身布置應(yīng)適合不同身材的一群人80%或90%的大多數(shù)人。由數(shù)理統(tǒng)計(jì)可知，可引入“百分位”的概念，它表示對(duì)應(yīng)于每一種身材尺寸都可以求得小于該尺寸的人數(shù)所占的百分?jǐn)?shù)，如95%百分位身高是182cm，表示有95%的人的身高低于在182cm。首先確定H.P與A.H.P在進(jìn)行工作空間、操作位置的綜合設(shè)計(jì)和分析時(shí)，常常不僅需要單一的某項(xiàng)人體尺寸，并且需要同時(shí)考慮和應(yīng)用多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的人體尺寸。于是人們將人體尺寸進(jìn)行分析整理，合理歸并，并將人體關(guān)節(jié)實(shí)際的復(fù)雜轉(zhuǎn)動(dòng)簡(jiǎn)化為繞固定軸的簡(jiǎn)單幾何學(xué)轉(zhuǎn)動(dòng)。并將人體體表輪廓尺寸按一定的比例換算成人體關(guān)節(jié)點(diǎn)的尺寸。從而設(shè)計(jì)制作出各個(gè)關(guān)節(jié)均可活動(dòng)的二維人體模板。二維人體模板是H點(diǎn)人體模型的平面表達(dá)，是一種理想的輔助設(shè)計(jì)工具。人體模板一般由軀干、上臂、前臂、手、大腿、小腿、腳（帶鞋）等幾個(gè)板塊組成，通過(guò)模擬人體各關(guān)節(jié)的平面鉸接相連，各板塊均可繞鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，