【文章內(nèi)容簡介】 及在原設(shè)計基礎(chǔ)上的改型和換型均比較容易。 總之， CAD/CAM 技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，不僅僅在于它能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和縮短產(chǎn)品的研制周期，更重要的是 CAD/CAM 技術(shù)是當代最杰出的工程技術(shù)成果之一，它從根本上改變了過去用手工繪圖、依靠圖紙組織生產(chǎn)過程的模式。因此它對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造、新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的興起和發(fā)展，對增強企業(yè)在國際市場的競爭力等方面，都有著巨大的作用。正在受到極大的關(guān)注和飛速的發(fā)展。 本次設(shè)計的設(shè)計方法 確定本次設(shè)計的方向 與理念 ； 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 市場分析：針對近幾年的國內(nèi)外市場的中級轎車進行對比性分析，得出了具有參考價值的結(jié)論，明確了設(shè)計思路 ； 通過查找資料確定車的長寬高、軸距、前后輪距、輪胎型號 、最小離地間隙 等控制尺寸，為接下來的工作做好準備； 初步構(gòu)思方案，繪制草圖 ； 通過老師的講解確定最終方案。 在保證美學(xué)和空氣動力學(xué)的情況下完成造型設(shè)計 ，采用了 CATIA 等軟件 ； 合理布置 基于人機工程學(xué)的 車身 總布置 及座椅 ； 利用計算機輔助設(shè)計完成車身總布置圖及零件圖 ，采用了 CAXA 等軟件 。 座椅的布置方法 汽車座椅支撐乘員的質(zhì)量 。緩 和衰減由車身傳來的沖擊和振動 。給駕駛員提供良好的工作條件 。并為乘客創(chuàng)造舒適和安全的乘坐條件。由此可見，座椅設(shè)計的好壞，將對汽車的平順性、乘坐舒適性、安全性及操縱方便性等產(chǎn)生很大的影響。 現(xiàn)代轎車已經(jīng)不是一個單純的運載工具，它已經(jīng)是 “ 人、汽車與環(huán)境 ” 的組合體。座椅作為汽車使用者的直接支承裝置，在車廂部件中具有非同小可的重要性。汽車座椅的主要功能是為駕駛者提供便于操縱、舒適、安全和不易疲勞的駕駛座位。座椅設(shè)計時應(yīng)同時滿足以下五點基本要求： 汽車座椅的設(shè)計方法應(yīng)滿足如下要求 : (1)應(yīng)有良好的靜態(tài)特性，即 :座椅的 尺寸和形狀應(yīng)使人體具有合適的坐姿，良好的體壓分布，觸感良好，并能調(diào)整尺寸與位置，以保證乘坐穩(wěn)定、舒適，操作方便，視野良好。 (2)具有良好的動態(tài)特性，以緩和與衰減由車身傳來的沖擊和振動，保證駕駛員能較時間工作而不感到疲勞 :乘客能感到乘坐舒適愉快。 (3)有足夠的結(jié)構(gòu)強度、剛度和壽命，并能在發(fā)生交通事故時盡量減少乘員的受傷程度，辦即具有足夠的安全性。 (4)結(jié)構(gòu)緊湊，外形與色彩應(yīng)美觀、大方，與車身內(nèi)飾相協(xié)調(diào)，并盡可能減輕質(zhì)量，降低成本，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。坐墊稍寬些，有利于駕駛員調(diào)整姿勢，在設(shè)計駕駛員座椅時， 不僅要考慮乘坐舒適性，同時還應(yīng)考慮操作方便性與行駛安全性。乘客座椅只需考慮乘坐舒適性即可。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 （ 5） 座椅必須十分安全可靠 。 座椅安裝位置的尺寸是很重要的，它直接影響到使用者的便利性和舒適性。座椅布置要體現(xiàn)出人體工程學(xué)的要求。駕駛座椅是最關(guān)鍵的座椅。它的基本要求是布置合理，操縱方便，駕駛座椅必須要有調(diào)節(jié)機構(gòu)，以適應(yīng)大部分人的身材?！?大部分人 ” 這個概念，轎車設(shè)計師采用一種二維的人體樣板，它根據(jù)高度將總?cè)巳簞澐譃椴煌娜航M ： (所有駕駛者中的 5%身材較矮小或等于這尺寸，其余 95%身材較高大） ； 95%(所有駕駛者中的 95%身材較矮小或等于這尺寸，其余 5%身材較高大） 。 汽車工業(yè)中所應(yīng)用的總范圍在 5%和 95%之間，也就是包括了 90%人群。例如設(shè)計可調(diào)節(jié)座椅與踏板之間的距離，適應(yīng)盡可能多的駕駛者身材，在這里一般取 5%的女性及 95%男性人體樣板 。 駕駛座椅對方向盤、操縱桿和踏板的可及性決定了人體乘坐的姿勢，姿勢是由座椅的安排位置和形狀設(shè)計所決定的。駕駛者乘坐姿勢不理想就容易疲勞甚至引起勞損。轎車座椅由座墊、靠背、側(cè)背支撐、頭枕等組成，它們具有一定的表面形狀，座面和靠背的外形曲線應(yīng)與人體放松狀態(tài)下的背部曲線相吻合，乘員入座后座椅的 表面形狀與體壓分布能使乘員的肌肉處于最放松的狀態(tài)，能支撐到腰椎部位，不會因血液循環(huán)不良而引起肢體麻木，長時間乘坐不易感到疲勞。通過對座椅的前后上下、靠背的傾斜角度、頭枕前后上下等位置的有限調(diào)節(jié)，可以使大部分人處于舒適狀態(tài) 。 座椅的彈簧性能是構(gòu)成座椅振動特性的關(guān)鍵。試驗證明，車輛行駛時盡管地板振動大，但由于座椅彈簧的作用，仍有可能在座椅上獲得良好的舒適性，如果彈簧性能不好，則汽車的舒適感會比較差。對于轎車低靠背座椅而言，頭枕是座椅上一個附件。隨著車速的增加，它對人身安全日益重要。汽車一旦發(fā)生追尾碰撞，汽車受后面 沖擊力作用瞬間急速向前，由于慣性作用乘員的頭部卻會突然向后仰，頸椎承受到很大的加速度力而容易傷害。有了頭枕承托，減少頭部自由移動的空間就可以降低對頸椎的沖擊力。目前轎車座椅已與安全帶、安全氣囊一起構(gòu)成對乘員的安全防護。轎車座椅本身的堅固程度、對車身連接的可靠性、靠背的強度都有行業(yè)規(guī)定和試驗標準。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第 3章 造型設(shè)計 造型的發(fā)展 史 汽車主要要求動力性、舒適性、安全性和經(jīng)濟性。在此前提下，首要的問題是機械工程學(xué)要求，其中發(fā)動機和底盤的設(shè)計、各部件的布置和安裝一直是汽車發(fā)展的一個重要方面。完成總布置設(shè)計之后，可根據(jù) 發(fā)動機、變速器的大小和驅(qū)動形式確定大致的車身形式，然后涉及車身的設(shè)計與制造，這些都屬于機械工程學(xué)的范疇。 其次是人機工程學(xué)要求。汽車是由人來駕駛和乘坐的，必須保證安全性和舒適性。首先要確保乘員的空間，保證乘坐的舒適性、駕駛的方便性，并盡量確保駕駛員的視野性，另外還包括上下車的方便性。從廣義上講，人機工程學(xué)還包括對步行者安全性的保證，它涉及到車身外部的尺寸和形狀問題。機械工程學(xué)和人機工程學(xué)起著決定汽車基本骨架的作用。 電子學(xué)在汽車上的應(yīng)用，為汽車的多功能化及性能的提高，提供了必要的條件。如制動安全性、操縱性及 乘坐舒適性等，使汽車的性能得到了很大的提高。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，電子學(xué)將是影響汽車工業(yè)的最重要的學(xué)科之一，它對汽車外形，特別是汽車室內(nèi)造型有很大的影響。 隨著車速的提高，空氣動力學(xué)尤為重要，主要還是側(cè)重在空氣動力學(xué)的應(yīng)用。分析表明，汽車所受到的空氣阻力與汽車行駛速度的平方成正比，因此車身外形上下工夫，盡量減少空氣阻力。空氣阻力分為汽車橫截面面積所決定的迎面阻力，以及由車身外形所決定的形狀阻力，這些都是與汽車造型密切相關(guān)的。從空氣動力學(xué)的角度出發(fā)，還有升力的問題和受橫向風(fēng)時的不穩(wěn)定問題，它們都是影響汽車外形發(fā) 展和設(shè)計的重要因素。 協(xié)調(diào)以上諸要素，是汽車造型設(shè)計者的首要任務(wù)，也是促進汽車發(fā)展的重要因素。 研究汽車造型的演變歷史，就會發(fā)現(xiàn)，同一時代的汽車造型，總是有共同之處，一般可大致分為五個階段，即箱型汽車、甲蟲型汽車、船型汽車、魚型汽車和楔型汽車。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 外型設(shè)計 汽車設(shè)計中由總體設(shè)計師確定的外形尺寸包括：長、寬、高、軸距、輪距、前后懸長和離地距等。汽車尺寸所要考慮的因素主要是主要零部件的布置和使用性能要求。使用性能要求則主要由汽車所針對的目標市場級別而定。汽車的長、寬、高、軸距是影響乘坐空間的四要素，但這只是基礎(chǔ)， 要在尺寸不大的車身上設(shè)計出空間充裕的座艙，還必須精心設(shè)計車廂輪廓。這就是所謂的 “ 利用率 ” 問題，而它又與全車的整體布局息息相關(guān)。并且要保證設(shè)計的人機工程學(xué)要求 汽車造型設(shè)計主要滿足一下要求： （ 1）使汽車具有盡可能完美的藝術(shù)形象 ； （ 2）使汽車具有良好的空氣動力性能 ； （ 3）保證汽車良好的適應(yīng)性 ； （ 4）使汽車車身設(shè)計具有良好的工藝性 。 本車的造型設(shè)計充分考慮了美學(xué) 性、 實用性 和人機工程學(xué)；結(jié)合本車的實際情況，最終確定車身造型如 圖 。 圖 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 發(fā)動機 罩 外板 按 照任務(wù)書的要求 完成 發(fā)動機 外板零件圖，參照實車的尺寸繪出零件圖 ， 如下圖 圖 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 第 4章 整車布置坐標零線確定 汽車設(shè)計過程中，在外形和結(jié)構(gòu)上，車身殼體是由許多具有空間曲面外形的大型覆蓋件所組成。對整車外形來說，對整車外形來說，及要求其整體協(xié)調(diào)給人以美感，又必須保證必要的流線型。在整合這些大型覆蓋件時，對互換性和裝配精度也有較嚴格的要求。因此，要求車身表面上的各點連成的曲線必須在縱向和橫向兩個界面上反復(fù)協(xié)調(diào)以使之光順，這樣，傳統(tǒng)的設(shè) 計方法就不得不規(guī)定車身圖樣必須采用坐標網(wǎng)格來表示，但即使如此，也無法單純的依靠圖紙準確完整地將其表達出來，必須以 1:1 的模型。也就是說，對車身這樣復(fù)雜的空間曲面外形采取了一整套特殊實物模擬和‘‘移形’’的辦法。在產(chǎn)品設(shè)計，生產(chǎn)準備和投產(chǎn)等階段中，實物可以補充圖樣不足，保證成套工藝設(shè)備之間乃至零部件之間的協(xié)調(diào)驗證。 在初步確定汽車的載客量，驅(qū)動形式，車身形式，發(fā)動機形式等以后，要對汽車進行總布置設(shè)計并繪制總布置草圖。繪圖前要確定畫圖的基準線，同時要求整車零線，政府方向及標注方式。均應(yīng)在汽車滿載狀體下進行，并且 繪圖時將汽車前部繪制在左側(cè)。 1． 前輪中心線 前輪中心線作為標注縱向尺寸的基準線，即 X坐標線，向前為“ ”，向后為“ +”，該縣標記 0X 。 2． 汽車中心線 汽車中心線作為標注橫向尺寸的基準線，即 Y坐標線，向左為“ +”，向右為“ ”，該縣標記 0Y 。 3． 車架上平面線 車架上平面線作為標注垂直尺寸的基準線，即 Z坐標線，向上為“ +”，向下為“ ”，該縣標記 0Z ，對于無車架結(jié) 構(gòu)，車身底板的下表面為車架上平面線。 4． 地面線 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 地面線為 標注汽車高度，接近角，離去角，最小離地間隙和貨臺高度等尺寸的基準線。 5． 前輪垂直線 前輪垂直線為 標注軸距和前懸的基準線。當車架與地面平行時，前輪中心線和前輪垂直線重合。 圖 總布置基準線 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 第 5章 車身總布置尺寸參數(shù)的確定 車身外廓尺寸確定 轎車的主要尺寸是有發(fā)動機等主要總成和室內(nèi)空間大小決定的。包括：總長、總寬、總高、軸距、前懸、后懸、輪距（前、后輪）、離去角、接近角、最小離地間隙等。本 次設(shè)計的主要參數(shù)有： 長寬高 (mm): 4220 1820 1660 軸距 ： L=2640 mm 輪距： B=1500 mm （ 1） 汽車的前懸是通過兩前輪中心的垂面與抵靠在車輛最前段并垂直于汽車縱向?qū)ΨQ平面的垂直之間的距離，汽車的后懸是通過汽車最后車輪軸線的垂面與抵靠在汽車最后端并垂直于汽車縱向?qū)ΨQ平面的垂面之間的距離。后懸長度應(yīng)能布置發(fā)動機、水箱等。前懸應(yīng)能布置轉(zhuǎn)向器等部件。但不能過長，不然使接近角太小，影響汽車的通過能力。 本次設(shè)計取值為前懸 760mm，后懸 820mm。 （ 2） 汽車輪胎主要根據(jù)軸荷分配、 輪胎的額定負荷、使用條件以及車速來選擇。輪胎所承受的最大靜負荷與輪胎額定負荷之比，稱為輪胎負荷系數(shù)。 大 多數(shù)汽車的輪胎負荷系數(shù)取為 ～ ，以免超載。 SUV 車輪胎負荷系數(shù)應(yīng)接近下限；我國各種汽車的輪胎和輪輞的規(guī)格及其額定負荷可查相應(yīng)的國家標準。 通過參考相關(guān)車型，本車輪胎選為 215/70 R16。 （ 3） 根據(jù) 表 51 和 本車實際情況，車身與地面的 最小離地間隙 ： 170mm， 接近角 ： 176。 ， 離去角 ： 176。 。 （ 4）根據(jù)多功能轎車的特點本次設(shè)計取值為車門數(shù) 5，座椅數(shù) 5。 （ 5） 整車質(zhì)量一般關(guān)系式如下： 當總長 L≤ 時，車輛總重約為 55 2L Kg 當總長 L＞ 時，車輛總重約為 2L Kg 故本次設(shè)計的取值為 980 Kg 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 表 51汽車通過性參數(shù) 汽車類型 最小離地間隙 h/mm 接近角 (186。) 離去角 (186。) 最小轉(zhuǎn)彎直 徑 (m) 4 2轎車 120200 2030 1522 713 4 4轎車 210370 4550 3540 1015 4 2貨車 250300 2560 2545 814 4 6 6 貨車 260350 4560 3545 1121 6 4 2 客車 220370 1040 620 1422 車身內(nèi)部布置的設(shè)計 ． 1 汽車車身內(nèi)部布置設(shè)計方法 汽車車身總布置是在整車總布置的基礎(chǔ)上進行的，其指導(dǎo)思想是“以人為本”。在汽車設(shè)計中，車身內(nèi)部布置應(yīng)當能夠滿足駕駛員和乘員的乘坐舒適性、操縱性、行車安全性、視野性等要求。為了達到以上性能。 SAE、 ISO、 GB等定義了汽車駕駛員的眼睛、頭部、肢體上一些與車身布置有關(guān)的人體特征點。當駕駛員以正常駕 駛姿勢入座后，測取人體特征點，經(jīng)統(tǒng)計處理后，便可得到各種百分位身材男女駕駛員的人體特征點分布圖形。這些圖形稱為車身內(nèi)部布置設(shè)計工具。 具體實現(xiàn)如下： (1)由 SAE 推薦的適意線或區(qū)域法來確定不同百