JIANGSUUNIVERSITY本科畢業設計大型城市客車車身總布置設計Thepackagingoflarge-scalecitybus學院名稱：汽車與交通工程學院專業班級：車輛工程013班學生姓名：張振華指導教師姓名：張敏中指導教師職稱：副教授2005年6月江蘇大學本科畢業設計說明書-1-大型城市客車車身總布置設計專業班級：車輛工程013班學生姓名：張振華指導教師：張敏中職稱：副教授摘要汽車車身總布置是汽車概念設計階段的一項相當重要的方案設計工作。在車身總布置過程中，需要確定的特征參數繁多，空間關系和約束條件復雜，設計方案具有多解性、經驗性和綜合性。如何高效的進行汽車車身總布置，應當是整個汽車設計周期中急需解決的一個環節。本文介紹了某大型低地板城市客車總布置設計，詳細敘述了總布置方案設計的全過程，特別是利用人體工程學進行了駕駛員和乘客的位置確定。關鍵詞城市客車、車身總布置、人體工程學Thepackagingoflarge-scalecitybusAbstractAuto-bodypackagingisaveryimportantschemedesigntaskduringtheautomobileconceptualdesignphase.Therearesomanyfeatureparameterstobedeterminedintheprocessofauto-bodypackaging；whilespatialrelationsandconstraintconditionsarecomplex,implementationmethodsandevaluationindicesarefuzzy.Itresultsinthedesignschemebeingmultiresolution,experientialandcompromising.Sohowtoprocesstheauto-bodypackaginghighlyefficientlyisabigproblemtobesolvedimmediatelyintheautomobileoveralldesigncycle.Thispaperhasreferredthepackagingdesignofthelarge-scale,lowfloorcitybus,andintroducedthewholeprocessofpackagingschemedesignindetail,especiallyutilizingtheErgonomicstodesignthepositionofthedriversandpassengers.KeywordsCitybus，Auto-bodyPackaging，Ergonomics江蘇大學本科畢業設計說明書-2-目錄第一章車身總布置設計概述.1第二章設計簡介.2第三章車身總布置的設計、計算及繪圖.23.1車身坐標系的確定.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前輪罩的設計.113.8乘客區座椅的布置.113.9乘客門的布置設計.133.10踏步的設計.13總結和體會.14致謝.15參考文獻.16附表.17江蘇大學本科畢業設計說明書1第一章車身總布置設計概述在擴大汽車的服務領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，已經后來居上越來越處于主導地位。據統計，客車、轎車和多數專用汽車車身的質量約占整車質量的4060，貨車車身質量約占整車質量的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以上給出的上限值。因此，僅從這個意義上來衡量汽車車身，其經濟效益也遠遠高于其它兩個總成。綜觀世界汽車工業改革，可以看出，現代汽車是沿著“底盤”“發動機”“車身”逐步發展完善過來的。這個發展過程不以人的主觀意識為轉移，而在很大程度上取決于當時的科學技術水平和物質生活條件。車身設計造型涉及諸如空氣動力學，人體工程學、制造工藝學、美學、計算機圖形學、結構學、材料學等學科，它是一種技術和勞動密集型相結合的產品，它的制造成本約占汽車總成本的一半，其設計成本比重在整車總設計中已屬最大部分，所以車身設計成為制約著汽車制造和新車型開發的關鍵。由于汽車使用功能的多樣性，車身設計、結構和體制等均有其特點，其有關設備投資費用較高，技術難度也較大，所以發達國家歷來都極為重視車身技術的開發，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，制圖與結構設計計算方法，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。汽車車身是載運乘客或貨物的活動建筑物，相當于一個臨時住所或流動倉庫，但又受到質量和空間的限制。其涉及面很廣，如：車身造型藝術，內部裝飾，取暖通風，防震隔音，密封，照明，座椅設計，人體工程等方面；車身材料有逐漸擴大非金屬的趨勢。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)。綜合起來看，由于汽車車身的獨特性，使得生產工藝、結構力學、人體工程、技術美學、用戶心理、交通運輸工程、企業管理乃至供銷等各種彼此分別很大的學科甚至很多非技術領域的知識緊密結合在一起。車身總布置屬于汽車設計工作的一部分，它是在整車總布置的基礎上進行的。整車的總布置提供了汽車長、寬、高、軸距、輪距等控制尺寸。軸荷分配以及水箱、動力總成、前橋、后橋、傳動軸與車輪等的輪廓尺寸和位置。據此再參考同類車型的有關數據作為參考，即可以初步確定前懸和后懸的長度，前后風窗位置和角度，發動機罩的高度，前圍板位置，座椅位置，內部空間控制尺寸，方向盤位置角度與操縱機構江蘇大學本科畢業設計說明書2和踏板的相互位置等。然后在此基礎上按滿載情況繪制1：5車身總布置圖。第二章設計簡介本次設計的要求是以6110型11米低地板城市客車底盤（具體參數見附表，結構見附圖）為基礎，改裝為用于城市公交客運的大型客車。設計11米低地板城市客車，初步定位市區主干道的客運市場上。因為市區主干道寬敞，路況較好，同時也是城市的窗口，人流量大，市場前景可觀。作為城市客車，它要求：座位數在40座左右；車身空間充裕，給人以視覺舒適感；乘客區有較多的扶手及站立空間；地板高度應盡可能的降低，方便乘客上下車；駕駛區安排合理，駕駛員操縱靈活、安全。基于以上幾點，本著“自下而上、從前到后、由內向外、以人體為中心”的原則，進行設計。在設計過程中，充分應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：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計、計算及繪圖3.1車身坐標系的確定關于坐標系，汽車車身制圖（QC/T490-2000）有如下的規定：1)坐標系的確定：用右手定則確定坐標系，X為汽車的長度方向，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的一段所在的平面，無車架的車輛可沿車身地板下表面平直且較長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。寬度方向的零平面：取汽車的縱向對稱中心平面。記作0Y，0Y的右側為正，左側為負。（順著汽車行駛的方向）長度方向的零平面：取過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。江蘇大學本科畢業設計說明書33)坐標平面：平行于零平面的平面，它是用來確定車身各部分相對位置關系。4)坐標線：坐標平面在投影平面上積聚而成的直線，用細實線表示，間隔為100mm或其整數倍。5)坐標線的標記：每一根坐標線的一端（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）都應注有表示該坐標線距離零平面距離百分之一的數值標記和表示該坐標線方向的字母標記。數值和字母標記的字號為7號字且一律水平書寫。例如“-4X”表示該坐標線為位于長度零平面之前，距離0X為400mm的長度方向坐標線。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。設計：要求過道處地板離地高度為650mm。已知輪胎的規格為10.002016層級，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。再根據過道地板離地高度為650mm，可得到過道地板平面在車身坐標系中的位置，從而進行下一步的設計。3.3確定駕駛員座椅位置這是本次設計的重點：駕駛員座椅與操縱機構的相對位置關系稱為駕駛員位置（drivingposition）。在進行車身總布置設計時，重要的一環就是駕駛位置，確定坐在駕駛員座椅上的人與汽車操縱機構之間的位置關系，它是汽車人體工程學中的一個重要研究課題。在行使過程中,油門踏板是經常需要踩的,駕駛員總是腳放在它上面,油門踏板與地板的支點在行使過程中幾乎總是與駕駛員腳后跟點相一致.在人體工程學上通常就將此點作為人體的踵點(A.H.P),在汽車人體工程學上,由于對不同車型,駕駛姿勢不同,人體身軀與大腿活動的鉸接點胯點(H.P)也將發生變化,因此在確定人車的關系時胯點也將發生變化,因而在確定人車的關系時把胯點(H.P)作為人體的基準點.一般說來,將A.H.P作為H.P的基準點,也就是說,如果用H.P將人體與人體舒適性聯系起來,那么A.H.P就將汽車與人體聯系起來。H.P以及方向盤中心W.P相對A.H.P在水平和垂直兩個方向上的距離hx,hz,wx,wz,及體腿角、座椅靠背角、方向盤傾角等江蘇大學本科畢業設計說明書4尺寸是相互關聯的,它們之間按人體工程學上的某些關系緊密結合在一起。也就是說，駕駛位置是一個整體的有機整體，并不是象一個簡單函數那樣由幾個獨立因素簡單決定的。所有參數互相關聯，確定了駕駛員的位置。設計方法：由人體工程學的理論可知，車身布置不能以適合中等身材的人體尺寸為依據。采用“平均人”的設計方法，既不能準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人的身材的問題。新的設計觀點，車身布置應適合不同身材的一群人80%或90%的大多數人。由數理統計可知，可引入“百分位”的概念，它表示對應于每一種身材尺寸都可以求得小于該尺寸的人數所占的百分數，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在進行工作空間、操作位置的綜合設計和分析時，常常不僅需要單一的某項人體尺寸，并且需要同時考慮和應用多個相互關聯的人體尺寸。于是人們將人體尺寸進行分析整理，合理歸并，并將人體關節實際的復雜轉動簡化為繞固定軸的簡單幾何學轉動。并將人體體表輪廓尺寸按一定的比例換算成人體關節點的尺寸。從而設計制作出各個關節均可活動的二維人體模板。二維人體模板是H點人體模型的平面表達，是一種理想的輔助設計工具。人體模板一般由軀干、上臂、前臂、手、大腿、小腿、腳（帶鞋）等幾個板塊組成，通過模擬人體各關節的平面鉸接相連，各板塊均可繞鉸接點轉動，