【正文】 Varlaki, P. Identification and Reconstruction of Car Body Deformation Applying Tensor Product Models. Intelligent Engineering System。 Szeidl, L.。 參考文獻(xiàn) 1）黃天澤，黃金陵 .《汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx 2）樂玉漢 .《轎車車身設(shè)計(jì)》 北京：高等教 育出版社， 20xx 3）劉惟信 .《汽車設(shè)計(jì)》 北京：清華大學(xué)出版社， 20xx 4）廖琪梅 .《人體工程學(xué)在車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》 上海：上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)， 5）余志生 .《汽車?yán)碚摗? 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 6）張春化 .《奧拓轎車結(jié)構(gòu)與維修》 沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社， 1998 7）《轎車故障速查叢書》編委會(huì) .《奧拓轎車故障速查手冊》 北京：中國標(biāo)準(zhǔn) 出版社， 20xx 8）王家文，王皓 .《 MATLAB 編程基礎(chǔ)》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 9）張璽，王友 雨 .《 AutoCAD20xx 入門與實(shí)例教程》 北京：電子工業(yè)出版社， 10）王望予 .《汽車設(shè)計(jì)》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 11）徐宏毅 .《畫法幾何及工程制圖》 西安：西安地圖出版社， 12) Injin Choi。 致謝 本論文從選題到成文都得到了導(dǎo)師楊萬福的悉心指導(dǎo)，是在楊老師的多次審 校和修改的基礎(chǔ)上完成的，在創(chuàng)作過程中楊老師給我提供了很多寶貴建議，為我 論文的完成 付出了大量的心血，在此表示衷心的感謝！同時(shí)要感謝在大學(xué)四年里 給我教授專業(yè)知識(shí)的各位汽車工程系的老師們，是他們不辭辛勞的教育了我，我才 能很好的完成我在大學(xué)四年里的學(xué)業(yè)。還有就是在動(dòng)力性計(jì)算中，由于旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)的缺失，故無法進(jìn)行有關(guān)加速時(shí)間的計(jì)算。車身與原車身的布置形式相比大部分都做了相關(guān)改進(jìn)，在車身外形設(shè)計(jì)上更注重空氣動(dòng)力學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，比如，后風(fēng)窗傾斜角特別加大，均可以降低空氣阻力系數(shù) Cd，從而提高了整車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；而在內(nèi)部布置方面，則進(jìn)一部降低了地板的高度，以增大內(nèi)部空間，方便車身室內(nèi)的布置，為駕駛員和乘客節(jié)省出更多的活動(dòng)空間，提高了乘坐的舒適性，同時(shí)由于地板高度的降低也提高了操縱穩(wěn)定性。比如對(duì)與此次 7161 轎車，則應(yīng)充分考慮到內(nèi)部空間狹小的問題，在布置時(shí)盡量采用增大內(nèi)部空間的設(shè)計(jì)方法。其次，在總布置設(shè)計(jì)的過程中很重要的一點(diǎn)就是駕駛室的布置 和乘客室內(nèi)空間的布置，對(duì)于這項(xiàng)設(shè)計(jì)工作應(yīng)采用人體工程學(xué)的方法來進(jìn)行，因而人體工程學(xué)就顯得格外的重要，人體工程學(xué)在車身總布置設(shè)計(jì)中的運(yùn)用包括：人體尺寸和人體模型、人體的舒適姿勢、人體的操縱范圍、駕駛員眼橢圓以及人體頭部位置包絡(luò)線等。由于車身總布置設(shè)計(jì)是否合理，將直接影響著轎車的使用 性 能，因此在設(shè)計(jì)之前應(yīng)進(jìn)行整車的總布置設(shè)計(jì)，整車總布置提供了汽車的長、寬、高、軸距、輪距等的尺寸、軸荷分布范圍以及水箱、動(dòng)力總成、前后橋、傳動(dòng)軸與車輪等的輪廓尺寸和位置。在有關(guān)我這次進(jìn)行的東方之子轎車車身的總布置設(shè)計(jì)中，我得到了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)和收獲。具體布置見制圖（車身側(cè)、俯視圖）。這一點(diǎn)對(duì)于車身越 小，就越顯得重要。而且，車身后地板與中地板水平貫通，能夠任意放置更大物品。合理布置各部件的位置，將使車身前部總布置更加合理。輪罩位置確定后，進(jìn)行轉(zhuǎn)向拉桿系的布置，防止轉(zhuǎn)向拉桿系的布置同油底殼或其他部件發(fā)生干擾，這一點(diǎn)使得發(fā)動(dòng)機(jī)和前輪的相對(duì)位置受到很大限制。 9 發(fā)動(dòng)機(jī)水箱艙、行李艙的布置以及 油箱、備胎的布置 車身前罩的布置 由于發(fā)動(dòng)機(jī)置于駕駛員座椅下，而散熱器置于車頭，所以以散熱器的高度確定車頭前臉的高度和傾斜角度，及前罩的縱向輪廓形狀。對(duì)于前立柱（ A柱）應(yīng)盡量前移，從而加大前座乘員的通道空間。如圖 10所示，本次設(shè)計(jì)的東風(fēng)小康 EQ318X 的前門在車門布置時(shí)，加大車門上橫梁與門檻在橫向布置上的偏移量，如圖 11，有利于改善上下車方便性。由此，車門內(nèi)表面位置及形狀得到確定，校核車門內(nèi)飾表面與人體肘部、座椅端面和方向盤之間的距離，設(shè)計(jì)中可適當(dāng)調(diào)整座椅的布置位置和車身側(cè)圍的形 狀及寬度，以使內(nèi)部空間布置合理。作出駕駛員頭部位置包絡(luò)線，考慮到頭部與門上梁內(nèi)表面之間或側(cè)窗玻璃之間應(yīng)留有必要的間隙，保證人體肩部與側(cè)窗玻璃的間隙，并參考初步確定的駕駛員座處的車身側(cè)圍表面寬度，確定出車門結(jié)構(gòu)的斷面及位置，以及側(cè)窗玻璃的傾斜度和斷面弧度、門上梁的位置。但車身室內(nèi)寬度設(shè)計(jì)中涉及的方法與工作需要明確。以方便放置體積較大的物品。為使行李艙增大，一 般后圍的布置與后排座椅靠背的背 面相平齊，下部與地板連接。 后排座椅后面及后圍的布置 對(duì)于本次設(shè)計(jì)的 EQ638X 微型面包車，后排為雙排座椅的布置形式。應(yīng)該指出，這時(shí)所確定的頂蓋高度線是在前座對(duì)稱面上和后座邊乘員所在位置的對(duì)稱上的頂蓋截面線。 4） 布置后座人體，應(yīng)保證人體的頭部與車身頂蓋內(nèi)襯或后風(fēng)窗玻璃內(nèi)表面之間有足夠的間隙，此間隙與坐姿、座椅布置位置、座椅高度、以及頂蓋尾部的形狀設(shè)計(jì)有關(guān)。這樣不僅能保證坐姿低，靠背角大，而且要求的座椅間距較小，有利于小型轎車的室內(nèi)布置。將后輪后移，能減小地板上凸包對(duì)座椅高度的影響和增加座墊有效寬度，同時(shí)改善后座舒適性。對(duì)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的 EQ638X 微型面包車，雖然是微型面包車，但室內(nèi)空間也足夠，而且考慮到若將后座乘客的小腿布置成與前座靠背背面相貼則不符合舒適乘坐姿勢的要求，故此次設(shè)計(jì)將后座乘客膝部與靠背面應(yīng)留有較大的間隙，以方便乘客的活動(dòng)以提高 后座乘客的乘坐 舒適性同時(shí)也能方便后排座椅向前排翻折以提高行李艙的容積。一般使后座人體的小腿與前排座椅的靠背背面相平齊，將腳布置在前座的下面，考慮對(duì)后座乘員活動(dòng)空間的要求，其人體膝部與靠背面應(yīng)留有一定的間隙，約 30mm。對(duì)于前排乘員座椅，應(yīng)使其布置符合95%百分位身材。一般坐的姿勢越低，靠背角越大，則踏板至靠背角的距離越大，座椅水平調(diào)整行程也越大。根據(jù) H 點(diǎn)的位 置及 H點(diǎn)軌跡和座椅參考點(diǎn) R 便可前排座椅的位置。 一方面對(duì)于座椅來說，即使本身具有很好的舒適特性，如果它在車內(nèi)的布置位置不當(dāng)，則不僅不能產(chǎn)生好的舒適效果，而且還會(huì)由于駕駛姿勢不對(duì)或容易產(chǎn)生疲勞而發(fā)生駕駛事故；另一方面在有限的室內(nèi)空間里，合理布置座椅位置，使人能以正常的駕駛姿勢操縱，且具有充分方便、靈活的自由度是非常重要的。具體 H點(diǎn)位置的確定見制圖（車身室內(nèi)布置圖）。在室內(nèi)長度允許的條件下，根據(jù)人體舒適駕駛姿勢所要求的各關(guān)節(jié)角度范圍和踵點(diǎn)的縱向位置，將人體模型的布置位置確定出來，從而得到踵點(diǎn)的高度和前座 H 點(diǎn)的位置。而包絡(luò)線的對(duì)稱線平行于車輛的中心對(duì)稱線，且通過人體布置的 H點(diǎn)。對(duì)于雙人座椅，則 Z— Z 軸距車輛中心對(duì)稱線的距離為 ( 0． 85 W7+ 0． 075 W3 ) ；對(duì)于單人座椅，則頭部包絡(luò)線的對(duì)稱線通過人 體布置的最后 H點(diǎn)。 2）后視圖上 對(duì)于可調(diào)座椅，頭部位置包絡(luò)線樣板的 Y— Y軸垂直于車輛的中心對(duì)稱線， 其高度位置與對(duì)應(yīng)的側(cè)視圖上的頭部位置包絡(luò)線樣板的 X— X 軸平齊。之間變化時(shí)，乘員的頭部位置包絡(luò)線的定位線根據(jù)表 7 中數(shù)據(jù)作出。對(duì)于固定座椅 (乘員位置 )，當(dāng)靠背角在 5176?！?40176。 人體頭部位置包絡(luò)線在車身視圖上的確定 1）側(cè)視圖上 如圖 7 為人體眼橢圓和頭部位置包絡(luò)線的定位樣板。頭 部間隙是通過測量車身室內(nèi)頂襯表面或凸起面的標(biāo)準(zhǔn)切點(diǎn)到頭部位置包絡(luò)線的切線間的距離而得到的。常用的有 99%和 95%百分位的頭部位置包絡(luò)線樣板，如圖 6，來描述駕駛員和乘員的頭部位置。由于人體頭部位置包絡(luò)線是在研究人體眼睛位置分布的基礎(chǔ)上，通過對(duì)頭部位置輪廓線的位置作統(tǒng)計(jì)分析得到的，因此頭部位置包絡(luò)線與眼橢圓有直接的關(guān)系。人體頭部位置包絡(luò)線即為不同百分位身材的駕駛員和乘員在乘坐狀態(tài)下，其頭部位置輪廓線的包絡(luò)線。這四個(gè)切平面與風(fēng)窗玻璃的交線構(gòu)成了為視野要求的刮掃區(qū)域或部位，如圖 5。校核時(shí)，先在側(cè)視圖與俯視圖上畫出第 95 百分位的眼橢圓。刮掃面積足夠但部位過偏并 不能認(rèn)為合格。 2）最小水平視角 轎車的水平視角一般大于 70 度，并隨車寬的增加而增大，最小水平視角的是涉及對(duì)后視鏡的布置位置確定有直接關(guān)系。 1）最小垂直視角 一般最小垂直上視角設(shè)計(jì)應(yīng)能保證能觀察到車輛前方 12m 遠(yuǎn)、 5m 高的信號(hào)燈，則最小上視角α為： α =arctan(5h)/(12+1) 式中 h—— 眼睛距地面的高度， m； l—— 眼睛距車輛前端的距離， m。一般車身設(shè)計(jì)中要提供前方視野參數(shù)。 人車視野性設(shè)計(jì) 在車身布置圖上，確定了代表駕駛員眼睛分布位置的的眼橢圓后，即可作出駕駛員的實(shí)際前方視野范圍，見圖 4。這里 W7 表示方向盤中心到車輛對(duì)稱中心線的距離 。定出 YY 軸垂直于車輛的對(duì)稱中心線 ,并使其縱向位置與側(cè)視圖上的 ZZ 軸位置對(duì)應(yīng)。 4)確定出側(cè)視圖上眼橢圓位置 :根據(jù)人體布置的靠背角 ,將已繪制的側(cè)視圖上眼橢圓樣板置于布置圖上 ,使其基準(zhǔn)坐標(biāo)系 XX軸和 ZZ軸分別平行于水平工作線和垂直工作線 ,并將坐標(biāo)系的原點(diǎn)定位在眼橢圓定位 線上的對(duì)應(yīng)靠背角處 ,描繪出眼橢圓輪廓線 ,從而得到該靠背角時(shí)眼橢圓位置。范圍內(nèi)的某一角度時(shí) ,眼橢圓樣板自身坐標(biāo)系的原點(diǎn)相對(duì)于垂直工作線和水平工作線的偏移量見表 5。對(duì)于靠背角可調(diào)節(jié)的駕駛員座椅 ,當(dāng)靠背角為 5176。在最后 H點(diǎn)上方 635mm 的距離處作的水平線。眼橢圓樣板在車身側(cè)視圖上的定位步驟如下（如圖 4）： 1）根據(jù)設(shè)計(jì)已確定的 H點(diǎn)水平調(diào)節(jié)量及眼橢圓百分位，在樣板組中選擇相應(yīng)的樣板。通常包括中型及重型載貨車及一些大客車。通常包括轎車、旅行車及轎車變型車 。眼橢圓樣在車身圖上的定位有 A類車眼橢圓定位和 B類車眼橢圓定位。至此，兩視圖上的眼橢圓已畫出，樣板也就可以制作。 長軸在側(cè)視圖上的傾角為 176。 3）畫長短軸。眼橢圓樣板可根據(jù)表 2～表 4 中的數(shù)據(jù)，按下述步驟來制作： 1）參照圖 3 先畫出眼橢圓自身坐標(biāo)線 XX、 YY及 ZZ。在車身設(shè)計(jì)中一般采用眼橢圓樣 板來描述駕駛員的眼睛分布范圍，見圖 3。 汽車駕駛員眼橢圓及人車視野性設(shè)計(jì) 眼橢圓及其在車身視圖上的確定方法 a．眼橢圓代表了駕駛員以正常駕駛姿勢坐在座椅上，其眼睛所在位置的分布范圍。 人體坐姿舒適性 坐姿舒適性的研究是將座椅設(shè)計(jì)與人體生理結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，以確定座椅滿足舒適乘坐要求的幾何尺寸、表面形狀和結(jié)構(gòu)功能特性（包括靜彈性特性）。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的東方之子轎車車身，人體舒適駕駛姿勢的各關(guān)節(jié)的 角度設(shè)計(jì)參見制圖（車身室內(nèi)布置）。為好；腳角 A6 最小為 87176。；膝角 A5 從 112176。到 115176。；人 體軀干與大腿的夾角 A4 最小以 105176。對(duì)于轎車通?？勘辰?A1 最大不超過 33176。 圖 2 給出了駕駛員舒適駕駛姿勢所要求的人體生理角度范圍。 汽車車身設(shè)計(jì)主要是以人為中心進(jìn)行的 ,但是在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中 ,為了避免身體傷害 ,靈活調(diào)整駕駛員駕駛姿勢 ,節(jié)約設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)與時(shí)間 ,工程上引進(jìn)了更加直觀的人體模型代替真人進(jìn)行汽車車身設(shè)計(jì) ,見圖 1。 Ap 點(diǎn)――踝點(diǎn)，小腿與腳之間的關(guān)節(jié)點(diǎn)。 Sp 點(diǎn)――肩點(diǎn)。二維人體模型分別由人體的軀干、靠背角基準(zhǔn)桿、大腿、小腿和腳（帶鞋）等幾部分組成，通過人體的各關(guān)節(jié)點(diǎn)來連接。 人體模型是嚴(yán)格按照人體的尺寸來制作的人體模型，人體模型包括二維人體模型樣板和三維 H 點(diǎn)人體模型。車身設(shè)計(jì)中一般采用 5％、 50％和 95％三種百分位的人體尺寸，分別代表矮小身材、平均身材和高大身材的人體尺寸。車身內(nèi)飾布置設(shè)計(jì)中應(yīng)以人體尺寸的“百分位分布值”作為設(shè)計(jì)的尺寸依據(jù)，這是人體工程學(xué)的基本設(shè)計(jì)原則之一。儀表板下面的弧度、形狀和高度，應(yīng)按 95％百分位的人體尺寸來確定，同時(shí)要有足夠的空間來布置制動(dòng)踏板、離合器踏板等，其極限高度一般以腳踏制動(dòng)器踏板旋轉(zhuǎn)成直立時(shí)腳尖的上限為準(zhǔn)。其中兩側(cè)各有 1 個(gè)為前排乘員提供風(fēng)量，而中間 2 個(gè)則為后排乘員提供風(fēng)量。其形狀大小要能遮住從儀表表面發(fā)出的光線經(jīng)前風(fēng)窗玻璃的反射不能達(dá)到駕駛員眼睛所在的位置，或遮 擋外界光線直接照射在儀表表面上產(chǎn)生的反射光線對(duì)駕駛員視覺的干擾。這將有利于提高操縱方便性、準(zhǔn)確性、安全性和減少駕駛疲勞。重要的和常用的按鈕、開關(guān)和儀表應(yīng)布置在最佳的手操縱區(qū)域或最佳的視野范圍內(nèi)。在儀表板的前表面上布置各手控制及顯示裝置和儀表，其橫向位置的確定應(yīng)服從重要性原則。此外，在儀表板前面與方向盤之間要留有足夠的操縱空間。儀表板的上表面高度應(yīng)由 5%百分位的人體尺寸來確定，并與前風(fēng)窗玻璃下沿和上端的高度相協(xié)調(diào)。因此，將手操縱件布置在手伸及界面內(nèi)，也就是使踏板位置、手操縱件位置以及座椅位置相互有機(jī)地形成 一個(gè)駕駛區(qū)域整體，從而保證駕駛員方便操縱。 儀表板以及操縱件和操縱手柄的位置布置