推荐 毕业设计福田风景轻型客车车身设计 精品.docx
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摘要
伴随着社会科技的不断前进,现代汽车车身造型设计也在迅速变革与发展。
人机工程学、空气动力学和现代化制造方法的发展促使汽车车身造型的不断更新和完善,传统与创新艺术风格的有机结合也影响着车身总布置的美学实践。
然而,每一款新车型的问世都离不开车身造型和它的设计工具,汽车车身布置设计是汽车概念设计阶段的一项相当重要的方案设计工作。
本次设计首先从车身造型设计的研究的意义、研究的任务,研究的方法及未来车身开发的前景进行阐述。
并对传统的车身造型设计和现代车身进行了比较说明。
对现代汽车总布置设计中已普遍使用的CAXA技术发展进行了详细介绍。
本次设计主要内容是根据人机工程学的理论和在汽车上实际应用的分析,进行车身总布置设计。
本文介绍汽车总布置设计工具的人体模型,眼椭圆。
提出了综合考虑驾驶员舒适性、视野性、腿部操纵空间、方向盘、顶盖等因素的H点区域法。
CAXA对于提高车身总布置的质量效率缩短产品开发周期具有非常大的现实意义。
关键词:
车身布置设计;人机工程学;车身
Abstract
Followsthesocialscienceandtechnologyunceasingadvance,themodernautomobilebodyisalwaysarrangingalsointherapidtransformationandthedevelopment.Theman-machineengineering,theaerodynamicsandthemodernizedmanufacturemethoddevelopmenturgestheunceasingrenewalandtheconsummationwhichtheautomobilebodyalwaysarranges,traditionalandtheinnovationartisticstyleorganicsynthesisisalsoaffectingestheticspracticewhichtheautomobilebodyalwaysarranges.However,eachsectionnewvehiclebeingpublishedcannotleavetheautomobilebodyalwaystoarrangeanditsdesigntool,theautomobilebodytotalarrangementisanautomobileconceptualdesignstagequiteimportantprojectdesignwork.
Thisdesignfirstfromtheautomobilebodymodellingdesignresearchsignificance,theresearchduty,theprospectwhichtheresearchmethodandthefutureautomobilebodydevelopcarriesontheelaboration.Andalwaysarrangedthedesignandthemodernautomobilebodytothetraditionalautomobilebodyhascarriedonthecomparisonexplanation.
Thisdesignprimarycoverageisaccordingtotheman-machineengineeringtheoryandontheautomobilethepracticalapplicationanalysis,carriesonalwaysarrangesthedesign.Thisarticleintroducedtheautomobilealwaysarrangesthedesigntoolmanikin,theeyeellipse.Proposedtheoverallevaluationpilotcomfortableness,thefieldofvision,legdepartmentfactorandsoonoperationspace,steeringwheel,roofpanelHregionlaw.CAXAregardingenhancesthequalityefficiencyreductionproductdevelopmentcyclewhichtheautomobilebodyalwaysarrangestohavetheextremelybigpracticalsignificance
Keywords:
generalarrangement;Ergonomics;Auto-body
第1章绪论
车身总布置研究的意义
车身总布置属于汽车设计工作的一部分,它是在整车总布置的基础上进行的。
整车总布置提供了汽车的长、宽、高、轴距等控制尺寸,轴荷分布范围以及散热器、动力总成、前后桥、传动轴与车轮等轮廓尺寸和位置。
据此在参考同类车型有关数据作为借鉴,即可初步确定前悬和后悬的长度、前后风窗位置和角度、发动机罩高度、地板平面高度、前围板位置、座椅布置、内部空间控制尺寸、方向盘位置角度与操纵机构和踏板的相互位置等等。
然后在此基础上,按满载情况绘制1:
10的车身布置图。
本次设计的参考车型是福田风景,目前,一些制造轻型客车企业,如华晨金杯等都是引进国外技术这一局面,这样限制了我国轻型客车车身设计走自己的特色和发展,若要改变我国汽车的现状,首先要提高汽车车身设计水平。
汽车的更新换代关键在于车身。
汽车车身的经济效益远远高于底盘和发动机两大总成。
国内外汽车生产实践证明:
整车生产能力的发展取决于车身的生产能力;汽车的更新换代在很大程度上也取决于车身;在基本车型达到饱和的情况下,只有依赖车身改型才能打开销路。
所以车身设计在整车设计中占有重要地位。
在本次毕业设计中选择福田风景车身总布置设计这个课题。
本次设计的任务
汽车的总布置设计其任务是使所设计的产品达到设计任务书所规定的整车参数和性能指标的要求,并将这些整车参数和性能指标分解为有关总成的参数和功能。
其中包括驾驶操作空间尺寸的布置,车内乘客空间尺寸的布置,座椅尺寸参数与特性参数的选择,车身的外观造型,车身内饰材料的选择,汽车的驾驶视野,汽车的驾驶性能与乘坐性能等,这些与人的感觉与视觉有直接联系的方方面面,都会对汽车产品的设计质量、品位和市场竞争力产生巨大的影响。
本次毕业设计我的题目是福田风景轻型客车车身总布置:
(1).结合汽车设计,汽车车身设计所学的内容,对风景轻型客车进行车身总布置设计。
(2).各部分布置要协调一致,内部布置要符合人机工程学的要求,外形要符合有关法规的要求,同时要兼顾空气动力学及美学的要求。
(3).完成设计图纸一套。
第2章汽车造型设计
汽车造型的发展史
汽车自诞生至今已有112年的历史,经历了马车型汽车,箱型汽车,甲壳虫型汽车,船型汽车,鱼型汽车以及楔型汽车等六个阶段的演变。
总结历史,是为了展望未来。
下面就以汽车图片介绍一下各历史时期的风格特点。
马车型汽车
1885年制造第一辆摩托车,1886年,卡尔•奔驰制造出世界上首辆三轮汽车。
从19世纪末到20世纪初,世界上相继出现了一批汽车制造公司,除戴姆勒和奔驰公司外,还有美国的福特,英国的劳斯莱斯、法国的雷诺、标致、雪铁龙、意大利的菲亚特等。
这个时期,人们的主要精力在不断改进汽车的机械结构方法。
即想办法让汽车行驶起来,速度要快,操纵要稳定。
在车身造型方面还没有专门的设计人才,大家都不约而同地沿用马车的型式,因此,当时人们把汽车称为无马的“马车”。
图2-1马车型汽车
箱型汽车
马车型汽车很难抵挡风雨的侵袭,美国福特汽车公司在1915中生产出一种新型的福特T型车,这种车的车室部分很象一只大箱子并装有门和窗,人们把这类车称为“箱型汽车”。
早期的箱型汽车以美国的福特T型车最为著名,年产量达到30多万辆,占美国汽车总产量的70%-80%。
图2-2美国的福特T型车
随看生活节奏的加快,人们对车速的要求也越来越高。
要想使汽车跑得快,有两条主要途径,一是增大功率 二是减小空气阻力。
因此人们开始降低车的高度减小空气阻力。
随着车顶高度的降低,前窗玻璃不断变窄,影晌前方的视野,乘员感到十分憋闷。
后来放弃了降低高度提高速度的办法, 转而通过提高功率的办法来克服空气的阻力。
这样一来,发动机由单缸变成四缸、六缸、八缸,而且气缸是一列排开的,因而发动机罩也随之变长。
典型的例子就是意大利 1931年生产的阿尔法.罗密欧牌汽车的外型。
作为高速车来讲。
箱型汽车是不够理想,因为它的阻力大,大大妨碍了汽车前进的速度。
所以人们又开始研究一种新的车型-流线型汽车。
甲壳虫型汽车
l934年美国的克莱斯勒公司生产的气流牌小客车,首先采用了流线型的车身外形。
1936年福特公司在“气流”的基础上,加以精练并吸收商品学要素研制成功林肯和风牌流线型小客车。
此车散热器罩很精练并具有动感俯视整个车身呈纺锤形很有特色。
受其影晌以后出现的流线型汽车有1937年的福特V8型、1937年的菲亚特和1955年的雪铁龙等。
流线型车身的大量生产是从德国的“大众”开始的。
1933年德国的独裁者希特勒要求波尔舍(1875— l951年)设计一种大众化的汽车,波尔舍博士设计了一种类似甲壳虫外形的汽车。
图2-3德国大众甲壳虫
波尔舍最大限度地发挥了甲壳虫外形的长处成为同类车中之王。
甲壳虫也成为该车的代名词。
由于第二次世界大战的原因,甲壳虫型汽车直到l949才真正大批量生产,并开始畅销世界各地,同时以一种车型累计生产超过二千万辆的记录而著称于世。
船型汽车
美国福特公司经过几年的努力于1949中推出具有历史意义的新型的福特V8型汽车。
这种车型改变了以往汽车造型的模式,使前翼子板和发动机罩,后翼子板和行李舱罩溶于一体,大灯和散热器罩也形成整体,车身两侧形成一个平滑的面,车室位于车的中部,整个造型很象一只小船,所以人们把这类车称为“船型汽车”
福特 V8型汽车的成功, 不仅仅在外形上有所突破,而且还首先把人体工程学应用在汽车的设计上。
强调以人为主体的设计思想也就是让设计师置身于驾驶员及至乘员的位置,来设计便于操纵、乘坐舒适的汽车。
船型汽车不论从外形上还是从性能上来看都优干甲壳虫型汽车,并且还解决了甲壳虫型汽车对横风不稳定的问题。
这是因为船型车发动机前置。
汽车重心相对前移,而且加大了行李舱,使风压中心位于汽车重心之后的缘故,所以遇到横风就不会摇头摆尾。
从五十年代开始一直到现在,不论是美国还是欧亚大陆不管是大型车或看是中、小型车都采用了船型车身。
从而使船型造型成为世界上数量最多的一种车型。
图2-4美国福特V8型小客车
鱼型汽车
船型汽车尾部过分向后伸出 形成阶梯状 在高速时会产生较强的空气涡流。
为了克服这一缺陷人们把船型车的后窗玻璃逐渐倾斜 倾斜的极限即成为斜背式。
由于斜背式汽车的背部象鱼的脊背, 所以这类车称为“鱼型汽车”。
鱼型汽车和甲壳虫型汽车光从背部来看很相近但仔细观察可以看出鱼型汽车的背部和地面的角度比较小尾部较长围绕车身的气流也比较平顺 涡流阻力也较小。
另外鱼型汽车基本上保留了船型汽车的长处,车室宽大,视野开阔,舒适性也好另外鱼型汽车还增大了行李舱的容积。
最初的鱼型车是美国1952年生产的别克牌小客车。
1964年美国的克莱斯勒顺风牌和1965年的福特野马牌都采用了鱼型造型。
自顺风牌以后世界各国逐渐主产鱼型汽车;鱼型汽车存在的缺点:
由干鱼型车后窗玻璃倾斜太甚,面积增加两倍强度下降,产生结构上的缺陷。
鱼型车还有一个潜在的重大缺点就是对横风的不稳定性。
鱼型车发动机前置车身重心相对前移,一般来讲横风的风压中心和车身重心接近。
但由干鱼型车的造型关系在高速时会产生一种升力使车轮附着力减小,从而抵挡不佳横风的吹袭,发生偏离的危险。
鱼型车的这一缺点人们想了很多办法加以克服,例如人们在鱼型车的尾部安上一只翘翘的“鸭尾” 以克服一部分扬力,这便是“鱼型鸭尾”式车型。
图2-5美国1952年生产的别克牌小客车
楔型汽车
楔型汽车为了从根本上解决鱼型车的升力问题,科学家们设想了种种方案,最后终于找到了一种楔型造型。
就是将车身整体向前下方倾斜,车身后部像刀切一样平直,这种造型有效地克服了升力。
目前,各种身价过百万元的超级跑车设计都基本上采用楔型。
各大车厂也都开发带有楔型效果的小客车,如两厢式旅行车,子弹头面包车等形式的轿车。
这些汽车的外形清爽利落,简洁大方,具有现代气息,给人以美的享受。
汽车造型发展到鱼型、关于空气阻力的问题就基本上解决了,楔型继承了这一成果,并有效地克服了鱼型车的升力问题,使汽车的行驶稳定性有了显著的提高,因此,楔型车成为当今较为理想的车身造型。
图2-6美国通用奥兹莫比尔·托罗纳多所牌
外型设计
1、汽车造型设计主要满足一下要求:
(1)保证汽车有流畅的外形,与底盘不发生位置和运动干涉;
(2)使汽车具有良好的空气动力性能;
(3)保证汽车良好的适应性;
(4)使汽车车身设计具有良好的工艺性;
(5)确保汽车对乘员有足够的安全性和舒适性。
2、本车的造型设计充分考虑了美学性和实用性;结合本车的实际情况,最终确定车身造型:
图2-7车身侧面
图2-8车身尾部图2-9车身前部
图2-10俯视图
内饰设计
一般我们所说的汽车内饰主要包括仪表板,副仪表板(也称中央通道),门内饰板,座椅,方向盘,遮阳板,A、B、C/D柱,门把手,,顶棚,地毯以及与其相关的功能件和装饰件等,还包括空调系统中的出风口和控制面板、电子系统的显示面板和控制按钮等。
在内饰设计中的系统集成将有助于使汽车内饰产品更具有整体感和协调性,同时它也是一种面向生产装配过程的设计。
设计时整个系统按功能被分成几大独立的模块,每个模块上集成多个零件或总成,各个模块之间的连接设计简易可靠,装配方便,这样就使产品的设计开发和生产制造成本都大大下降,并有利于提高汽车零部件的质量和自动化水平,提高汽车的装配质量,缩短汽车的设计开发和生产周期。
好的汽车内饰必须满足功能性、舒适性、经济性以及人们广泛认同的精湛工艺和审美观。
因此,汽车内饰的设计要求设计师从功能、造型、色彩、材质以及必要的装饰件等方面进行全面的设计,既要符合使用功能的需要,又要使内饰风格整体协调,达到赏心悦目的效果。
本车的内饰设计充分考虑了舒适性和方便性。
结合本车的实际情况,最终确定内饰的布置
第3章车身总布置尺寸参数的确定
整车布置的基准线——零线的确定
确定整车的零线(三维坐标面的交线)、正负方向及标注方式,均应在汽车满载状态下进行,并且绘图时应将汽车前部绘在左侧。
1.车架上平面线
纵梁上翼面较长的一段平面或承载式车身中部地板或边梁的上缘面在侧(前)视图上的投影线称为车架上平面,它作为垂直方向尺寸的基准线(面),即z坐标线,向上为“十”、向下为“—”,该线标记为
2.前轮中心线
通过左右前轮中心,并垂直于车架平面线的平面,在侧视图和俯视图上的投影线称为前轮中心线,它作为纵向方向尺寸的基难线(面),即f坐标线,向前为“—”,向后为“十”,该线标记为
3.汽车中心线
汽车纵向垂直对称平面在俯视图和前视图上的投影线称为汽车中心线,用它作为横向尺寸的基准线(面),即y坐标线,向左为“十”、向有为“—”,该线标记为
4.地面线
地平面在侧视图和前视图上的投影线称为地面线,此线是标注汽车高度、接近角、离去角、离地间隙和货台高度等尺寸的基准线。
5.前轮垂直线
通过左、右前轮中心,并垂直于地面的平面,在侧视图和俯视图上的投影线称为前轮垂直线。
此线用来作为标注汽车轴距和前悬的基准线。
当车架与地面平行时,前轮垂直线与前轮中心线重合(如轿车)。
8)整车零线的画法
上述的前三条线,统称为三个方向的零线。
在绘制总布置图时,先确定零线的位置。
一般是从侧视图上开始,根据整车的前悬及车架上表面至地面的高度,确定X和Z坐标线的交点,然后通过该点画一水平线和一垂直线,分别代表
和
。
需要时可画出网格线,间距为200mm或400mm,便于绘图时坐标点的换算或量取。
俯视图和前视图坐标线的画法可照此法处理,但须保证X、Y、Z三个坐标线互相垂直。
地面线可暂时不画,待前、后轮中心至车架上表面距离确定后,再以前、后轮中心为圆心,以车轮静力半径为半径,分别画两个圆弧,则两圆弧的切线即为地干线。
图3-1整车总布置图坐标系
福田风景车身外廓尺寸参数确定
1)参考车型参数
福田风景11座配置参数:
长×宽×高(mm):
5085×1690×2050
轮距(mm):
B=1450;
轴距(mm):
2590;
接近角:
21°;
离去角:
15°;
最小离地间隙:
165mm;
驱动形式:
前置后驱;
座椅型式
第一排乘客座:
2人座椅,可滑动、180°旋转、可平放、靠背角度可调
第二排乘客座:
2座椅,可滑动、可平放、可调
第三排乘客座:
3椅,可滑动、可折叠、可平放、可调
第四排乘客座:
4座椅,固定式
座位数:
11
2)根据GB1589-2004《汽车外廓尺寸限界》确定汽车外廓尺寸。
(1)总体尺寸
乘用车及客车的外廓尺寸范围13700×2500×4000,要求尽可能大的内部空间,本车总体尺寸为5085×1690×2050。
(2)汽车轴距
在确定汽车轴距时,应综合考虑汽车的主要性能﹑装载面积和轴荷分配等个方面的要求。
在各方面均得到满足的前提下,以轴距短些为宜。
一般来说,轻型载货汽车对机动性要求高,故轴距应取短些;载运质量小,体积大货物的载货汽车的轴距可取长些。
取为2590mm。
3)汽车的前悬和后悬
汽车的前悬是通过两前轮中心的垂面与抵靠在车辆最前段并垂直于汽车纵向对称平面的垂直之间的距离,汽车的后悬是通过汽车最后车轮轴线的垂面与抵靠在汽车最后端并垂直于汽车纵向对称平面的垂面之间的距离。
后悬长度应能布置发动机、水箱等。
前悬应能布置转向器等部件。
但不能过长,不然使接近角太小,影响汽车的通过能力。
根据本车实际情况,前悬取1200mm,后悬取1295mm。
车身与地面的最小间隙为165mm。
由此可得出接近角为21°,离去角为15°。
5)轮胎的选择
汽车轮胎主要根据轴荷分配、轮胎的额定负荷、使用条件以及车速来选择。
轮胎常见的分类方式是按照结构划分为斜交线轮胎、子午线轮胎。
子午线胎与斜交线胎的根本区别在于胎体。
斜交线胎的胎体是斜线交叉的帘布层;而子午线胎的胎体是聚合物多层交叉材质,其顶层是数层由钢丝编成的钢带帘布,可减少轮胎被异物刺破的几率。
从设计上讲,斜交线轮胎有很多局限性,如由于交叉的帘线强烈摩擦,使胎体易生热,因此加速了胎纹的磨损,且其帘线布局也不能很好地提供优良的操控性和舒适性;而子午线轮胎中的钢丝带则具有较好的柔韧性以适应路面的不规则冲击,又经久耐用,它的帘布结构还意味着在汽车行驶中有比斜交线小得多的摩擦,从而获得了较长的胎纹使用寿命和较好的燃油经济性。
同时子午线轮胎本身具有的特点使轮胎无内胎成为可能。
无内胎轮胎有一个公认优点,即当轮胎被扎破后,不像有内胎的斜交线轮胎那样爆裂(这是非常危险的),而是使轮胎能在一段时间内保持气压,提高了汽车的行驶安全性。
另外,和斜交线轮胎比,子午线轮胎还有更好的抓地性。
如果你对车辆原来的操控性不满意,可以考虑更换扁平比更低的轮胎,对很多车型来说,改善车辆外观及操纵性能的最有效方法之一便是更换低扁平比的轮胎。
每一种款式的轮胎都有它们特定的功能,因此在选择轮胎时,应该问清楚什么款式的轮胎适合怎么样的驾驶习惯,这样车子行驶时才更安全,
以下是一个常见的轮胎规格表示方法:
例:
185/70R1486H
185:
胎面宽(毫米)
70:
扁平比(胎高÷胎宽)
R:
子午线结构
14:
钢圈直径(寸)
86:
载重指数(表示对应的最大载荷为530公斤)
H:
速度代号(表示最高安全极速是210公里/小时
通过参考相关车型,本车轮胎选为:
胎宽-----------------------195mm
轮毂直径-------------------15英寸
载重系数-------------------88
速度系数-------------------H(最高时速210km/h,运动性轿车SportSedans)其外形半径315mm、静力半径285mm,滚动半径306mm。
车身内部尺寸参数确定
汽车内部布置设计方法
汽车内部布置设计方法简单地说,即是从人的位置定义到车身定义。
SAE有关标准推荐的眼椭圆、头廓包络线、手伸及界面等都说明了从内到外的布置方法。
这些标准都是基于一个思想:
从一些布置工具(如眼椭圆等)的创建和定位来一步一步地定义驾驶员和乘员的乘坐空间和车内部件的布置,这也是从内到外布置方法的基本思想。
具体实现如下:
(1)确定不同百分位人体模型的H点位置;
(2)确定座椅参考点的位置、座椅靠背角和座椅调节行程;
(3)调用头廓包络线,结合内部空间控制尺寸,确定顶盖的位置以及完成对车身内部宽度的确定;
(4)调用眼椭圆、手伸及界面等设计布置工具设计仪表盘的断面形状及其操纵件的布置;
(5)而后进行方向盘、操纵机构、踏板等的布置;
(6)进行驾驶员的视野设计;
(7)前后风窗及后围的布置等。
人体模型
二维人体模板是目前人机系统设计时最常用的一种物理仿真模型。
这种人体模板是根据人体测量数据进行处理和选择而得到的标准人体尺寸,利用塑料板材或密实纤维板等材料,按照1:
1,1:
5,1:
10等工程设计中常用的制图比例制成人体各个关节均可活动的人体模型,其侧视图如图所示,主视图和俯视图可以看GB/T14779-93《坐姿人体模板功能设计要求》中的图2和图3.将人体模板放在实际作业空间或置于设计图纸的相关位置上可用以校核设计的可行性和合理性。
图3-2二维人体模板的侧视图图3-3人体模板用以轿车驾驶室设计
图3-4人体模板用于工程机械驾驶室设计图3-5美国SAE标准中采用的H点二维人体模板
H点二维人体模板
汽车车身设计中也采用H点二维人体模板来确定或校核车内尺寸,H点二维人体模板是根据H点三维人体模型制作而成的,不同百分位的人体模型对应着不同百分位的人体模板。
图4-5所示为美国SAE标准中采用的H点二维人体模板,表4-1列出不同百分位的人体模板的尺寸值。
第10位百分位
第50位百分位
第95位百分位
小腿(A)
391
417
460
大腿(B)
407
432
455
中国人体模型
中国人体模型分为四个身高等级,分别为女子第5百分位,男子第5百分位(相当于女子第50百分位),男子第50百分位(相当于女子第95百分位),男子第95百分位。
本次设计采用95百分位
确定乘员设计基准点R及座椅调整范围
设计基准点R的确定是利用第95百分位二维H点人体模板来描述的。
具体做法是:
首先确定地板平面线,一般设计成水平线。
把放在加速踏板上H点
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