【文章內(nèi)容簡介】 布置的出發(fā)點(diǎn)是人，既要保證安全性又要考慮舒適性。跑 車的內(nèi)部布置可按成年人的人體尺寸來考慮。車身內(nèi)部空間和操縱機(jī)構(gòu)的布置，以及駕駛員與乘客座椅的尺寸和布置等參數(shù)均以統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為依據(jù) [6]。用統(tǒng)計均值制作如圖 的尺寸樣板，用來確定基本的布置尺寸。該樣板按腿部尺寸統(tǒng)計值的代表性分三種：代表性為 90%的人體樣板腿最長，用于基本布置；代表性為 50%和 10%的樣板較短。用90%的人體樣板確定了司機(jī)座椅的最低和最靠后位置 圖 人體樣板尺寸 后，就可再用 50%和 10%的人體樣板檢查座椅的中 間位置，以及最高、最前的極限位置。 H 是人體身軀與大腿的交 接點(diǎn)，即胯點(diǎn)（ Hip Point）。當(dāng) H 點(diǎn)人體模型按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定安放在汽車座椅上時，模型上 H 點(diǎn)在車身中的位置便是汽車實(shí)際 H 點(diǎn)的位置。我國 H 點(diǎn)人體模型的標(biāo)準(zhǔn)參見 GB/T1155989。 眼橢圓及其定位 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 汽車駕駛員眼橢圓是駕駛員以正常駕駛姿勢坐在座椅中時，其眼睛位置在車身中的統(tǒng)計分布圖形 [7]。眼橢圓是車身設(shè)計中的重要工具性圖形之一。車身設(shè)計中，常將幾種典型百分位的眼橢圓制成樣板，以便設(shè)計或校核用。 眼橢圓樣板在車身側(cè)視圖上的定位步驟如下： 1 ) 根據(jù)設(shè)計已確定的 H 點(diǎn)水平調(diào)節(jié)量以及眼橢圓百 分位，在樣板組中選取相應(yīng)的樣板。 2 ) 在車身側(cè)視圖上最右 H 點(diǎn)向上作垂直工作線，并量取 635mm，過該店做出水平工作線。并根據(jù)靠背角確定垂直工作線和水平工作線的偏距。 3 ) 通過計算，定位轎車眼橢圓在車身俯視圖上的位置。 本次設(shè)計的人機(jī)工程部分 小跑車（ Roadster）車型基本上歸類于轎車，因?yàn)槭诸^跑車的設(shè)計資料十分有限，所以本次設(shè)計的人機(jī)工程部分基于轎車設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，跑車的運(yùn)動特性在人機(jī)工 圖 眼橢圓在車身視圖上的定位 程中應(yīng)有所體現(xiàn)。在嚴(yán)格符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前 提下， 跑車駕駛員坐姿相對普通轎車更低（ H 點(diǎn)低），更后仰（座椅傾斜角度大，在本設(shè)計中，駕駛員靠背傾斜角為 25 度）。由于跑車需要做劇烈動作，所以座椅采用了半包圍的結(jié)構(gòu)，靠背兩端的腰撐為駕駛員腰部提供有利的支撐，時刻確保其的正確坐姿。 因篇幅所限，僅列出本次設(shè)計部分尺寸見表 。 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 表 本次設(shè)計人機(jī)工程的部分尺寸 尺寸名稱 同類車型設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 本次設(shè)計采用值 駕駛員座椅縱向中心線距側(cè)面尺寸 推薦 356mm 356mm 轉(zhuǎn)向盤直徑 178mm 至 533mm 340mm 加速踏板寬度 76mm 至 108mm 100mm 駕駛室坐墊表面到頂棚內(nèi)側(cè)距離 940mm 至 960mm 948mm 駕駛員靠背傾斜角 15 186。~ 35 186。 25 186。 下面是完成的人機(jī)工程布置圖。 圖 人機(jī)工程布置圖（側(cè)視圖局部） 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 圖 人機(jī)工程布置圖（俯視圖局部） 工程圖的繪制 本次設(shè)計車身總布置采用的軟件是 AutoCAD。自 1982 年，美國 Autodesk 公司推出 版起，經(jīng)過不斷改進(jìn)和完善， AutoCAD 已經(jīng)歷了十多次版本升級。今天， AutoCAD 在世界上被翻譯成 18 種語言，擁有數(shù)百萬正式用戶，成 為世界上最暢銷的圖形軟件之一，也是我國在目前應(yīng)用最廣泛的軟件之一 [8]。 AutoCAD 憑借其強(qiáng)大的功能和龐大的用戶群，已經(jīng)成為事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本次設(shè)計中使用的是 AutoCAD 2021版本。 首先根據(jù)汽車車身制圖標(biāo)準(zhǔn) QC/T4902021 制定坐標(biāo)原點(diǎn)。然后根據(jù)車型尺寸、軸距、輪距、離地間隙等基本數(shù)據(jù)，定出幾個關(guān)鍵點(diǎn)（例如前端點(diǎn)，發(fā)動機(jī)罩最高點(diǎn)，風(fēng)窗玻璃最高點(diǎn)等），由這些點(diǎn)的坐標(biāo)構(gòu)造主要輪廓線 。 在這個過程中，除了滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)充分考慮造型要求和人機(jī)工程學(xué)。主要輪廓線繪制出來后，重新 取點(diǎn)做樣條曲線 ， 注意 在有彎角的地方 和 曲率變化大的地方 應(yīng) 多取幾個點(diǎn)，以提高曲線 對輪廓線的擬和程度。由于三視圖之間的投影關(guān)系，第三視圖上的曲線可以由前兩個視圖完全確定， 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 因此在繪制的時候應(yīng)該將其安排在最能反應(yīng)曲線形狀的視圖上。例如貫穿車身的肩線，就應(yīng)繪制在側(cè)視圖和俯視圖上，再向前后視圖投影。必要的話還需要繼續(xù)調(diào)整位置以滿足造型需求。總而言之，曲線繪制應(yīng)盡可能精確。 圖 車身外型 繪出主要 曲線后 ，還應(yīng)對其進(jìn)行進(jìn)一步處理，為三維造型打好基礎(chǔ)。 AutoCAD 并沒有提供曲線分析工具，應(yīng)將曲線通過 dxf 格式導(dǎo)入 UG ,利用 UG 提供的 曲線編輯工具進(jìn)行處理和光順。完成后再導(dǎo)回 AutoCAD 繼續(xù)繪制曲線。這一過程將 AutoCAD 便捷的制圖手段和 UG 強(qiáng)大的曲線編輯相結(jié)合，取眾家之長，提高了效率。 有一個問題需要特別指出。就是畫對稱曲線的時候，必須設(shè)法保證鏡像后曲線的二階連續(xù)。解決方法有兩個：一是繪制一半的曲線，在對稱線（或?qū)ΨQ面）處，指定曲線端點(diǎn)方向與之垂直，再做鏡像。另一種方法是繪制一邊曲線，但是沒有達(dá)到對稱線（或?qū)ΨQ面），先做鏡像，然后做它們的橋接曲線（使兩個對象橋接參數(shù)一致）。這種方法更簡單，不過合并出來的曲線有可能曲率梳在空間分布 上出現(xiàn)突變，需要繼續(xù)編輯。 最后，根據(jù)制圖標(biāo)準(zhǔn)繪出邊框、標(biāo)題欄等。完成車身總布置工程圖。 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 圖 車身總布置工程圖 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 4. 三維模型的建立 雖然完成了車身總布置圖，但三視圖仍不足以完整表達(dá)車身造型的特點(diǎn)。同時車身的定型和進(jìn)一步的零件設(shè)計都需要車型在三維空間中的表達(dá)。在真正的汽車開發(fā)程序中，需要制作油泥模型，并搭建三維數(shù)模。在本次設(shè)計使用 UG NX 軟件進(jìn)行車身三維數(shù)模的搭建，任務(wù)主要是車體覆蓋件建模。同時為了完整表達(dá)汽車的整體，并考慮到敞篷特性，應(yīng)一并搭建車輪、車燈，以及座椅、儀表臺、方向盤等車身附件。 建立方法及原則 本次三維建模使用的工具是美國 EDS 公司出品的 Unigraphics (簡稱 UG)，它是當(dāng)前世界上最先進(jìn)和緊密集成的、面向制造業(yè)的 CAID/CAD/CAE/CAM 高端軟件。作為一個集成的全面產(chǎn)品工程解決方案， UG 軟件家族使得用戶能夠數(shù)字化地創(chuàng)建和獲取三維產(chǎn)品定義 [9]。 UG 軟件被當(dāng)今許多世界先進(jìn)的制造商用來從事概念設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、詳細(xì)的機(jī)械設(shè)計以及工程仿真和數(shù)字化制造等各個領(lǐng)域。 UG NX 是基于下一代技術(shù)的第一個 UG 版本，提供了新一代技術(shù)的關(guān)鍵屬性。我們將利用其強(qiáng)大的建模手段完成車身三 維造型。 得益于 CAD 軟件之間的數(shù)據(jù)接口，之前建立的 CAD 二維圖得到繼續(xù)利用。通過dxf 這一中間格式，現(xiàn)有的曲線成功導(dǎo)入 UG。于是空間曲線的搭建就有了基礎(chǔ)。施加變換操作，將平面圖（俯視圖、側(cè)視圖和前后視圖）放置到圖 所示位置，再利用“組合投影”命令，生成空間曲線。有了空間曲線，編織空間曲面就成為可能。不過前提是要對曲線進(jìn)行處理。（對曲線和曲面的處理方法見下文。） 總的來說，三維建模的原則是嚴(yán)格按照二維圖，生成空間曲線，再由線生成面，必要的時候由面生成體。反復(fù)上述過程，利用 UG 多樣的造型功能，完成三維模型 的搭建。 UG 軟件一大優(yōu)點(diǎn)是造型的參數(shù)化，其特點(diǎn)是基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)