【正文】 端到立柱的距離，而影響上下車的方便性。升高座椅和減小靠背的傾角，布置座椅盡量靠近汽車前端，加大車窗尺寸，降低窗臺高度，減小風窗玻璃的傾角并盡量使之靠近駕駛員的眼睛，減薄立柱厚度并使其下端后移等措施，都可以在不同程度上改善視野性。對于乘員，也應提供良好的視野觀察車外景色。 (4)各類儀表、信號器及報警器等應集中布置，并有明顯區(qū)別。在總布置設計中， —定要校核來自前部、側部和后部的光線照射到儀表板后的反射光線是否全在眼橢圓之外。 操縱穩(wěn)定性 這里主要介紹操作空間和操作力以外的有關操縱方便性方面的注意事項： (1)各種操縱桿件應易于分辨，開關、按鈕及拉 鈕易于接觸，并有明顯統(tǒng)一的標記，以防止誤操作。 (3)空氣調節(jié) 空氣調節(jié)的目的是保持室內空氣新鮮，溫度、濕度適宜，使乘員感到舒適、愉快。但是，縱向低頻振動易引起人發(fā)生暈車現(xiàn)象，其敏感區(qū)域在 — 內。 人的整體對縱向振動最敏感的頻率區(qū)域是人體內 臟 的振動頻率區(qū)域。如手臂的振動敏感區(qū)域為 8—16Hz，在這個頻率范圍內對駕駛員的操作有影響。多年來對人的振動感覺和人對振動的反應進行了多方面的研究，現(xiàn)在我們知道，在 4—10Hz 的頻率區(qū)域內，人對振動的反應最敏感。影響居住性的因素有尺 寸、形狀和質感等物理原因，以及色彩、光線和裝飾效果等心理因素。 一般格乘坐舒適性歸納為三個方面，即居住性、振動的舒適性和空氣調節(jié)。影響舒適性的因素可分為外部和內部兩種。圖 29 所示為確定左身總布置方案時應考慮的各方面團素，即各總成尺寸，布置位置和人體布置要求。需要周密地考慮，反復地協(xié)商，也需要豐富的經驗。 總之，在進行各項具體布置時，都離不開車身總布置原則，更離不開與造型設計師整車從布置設計人員的協(xié)調，同時還應考慮符合人機工程學的要求。例如風窗的刮掃面積，座椅的調節(jié)量 ，儀表板防眩目效果等； (4)對有車架的非承載式車身，確定懸置型式及位置。 (2)確定乘坐與操縱空間。其目的是要使車輛在共自重的等級下具有最大的室內空間，也就是要在有限的車身外形尺寸內布置所有的總成、機構，并獲得第 2 章 車身設計基礎 11 最大的室內居住性活動空間。 (9)充分考慮車型的系列化、通用化。 (7)充分考慮車身與整車各總成的協(xié)調，確保良好的密封防振等性能。 (6)在滿足性能要求的的提下，盡量減小車身的外形尺寸。 (4)從降低制造成木、提高整車的動力性、經濟性考慮，要盡量減輕車身質量，并具有良好的沖壓、焊接、裝配及涂裝工藝性。 (2)從整車的經濟性和行駛穩(wěn)定性出發(fā)，要有良好空氣動力性。 車身總布置設計的原則 如前所述、車 身布置的第一階段與車身概念設汁同時進行，該階段的主要任務是考慮整車型式和車身與整車總布置的關系，而后根據(jù)各總成型式和整車總布置的要求確定車身的形式；對于轎車，主要是確定乘員人數(shù)、座椅數(shù)、車身造型風格、車身級別等。整車總布置提供了汽車的總長、總寬、總高、軸距、輪距等控制尺寸，軸荷分配范圍以及動力總成、前后橋、傳動軸與車輪等的輪廓尺寸及位置。因此越野車上普遍采用非承載式車身。燕山大學本科生畢業(yè)設計 10 但由于粗壯的大梁縱貫全車，影響整車布置和空間利用率，大梁的橫截面高度使車廂離地距離加大，乘客上下車不方便，另外重量也大，整車行駛經濟性變差。為適應不同的車型，橫梁布置有多種型式，如為了提高車架的扭轉剛度采用 X 型布置的橫梁。 橫梁有槽形、管形或口形，以保 證車架的扭轉剛度和抗彎強度。也有采用鋼管，但多用于輕型車架上。 車架有邊梁式、中梁式等形式，其中邊梁式是采用最廣泛的一種車架。 非承載式車身和承載式 車身都有優(yōu)缺點，使用在不同用途的汽車上。但由于道路負載會通過懸架裝置直接傳給車身本體，因此噪音和振動較大 （ 3）還有一種介于非承載式車身和承載式車身之間的車身結構，被稱為半承載式車身。這種承載式車身除了其固有的乘載功能外，還要直接承受各種負荷。但這種非承載式車身比較笨重，質量大，汽車質心高，高速行駛穩(wěn)定性較差。車身本體懸置于車架上，用彈元件聯(lián)接。發(fā)動機 、變速器、轉向器及車身部分都固定其上，它除了承受靜載荷外還要承受汽車行駛時產生的動載荷，因此車架必須要有足夠的強度和剛度，以保證汽車在正常使用時受到各種應力下不會破壞和變形。 非承載式車身和承載式車身按照有無剛性車架劃分，什么叫車架，是首先要弄清楚的問題。從未來的概念轎車來看，無不具有一個幾乎全用玻璃制成的像溫室一樣的座艙。從歷屆世界汽車博覽會上不斷推出的外觀新穎 的轎車、新第 2 章 車身設計基礎 9 概念車、未來汽車等，都可以看出工程學的研究發(fā)展在車型中應用的痕跡。它可根據(jù)個人用途、愛好、習慣等進行自由拆裝，長短寬窄隨意變換。 從楔型到風格多樣化，外表更加光滑，風窗布置繼續(xù)增大，風阻系數(shù)將更低、而且外表的透明感、柔和感更加宜人悅目，汽車的外形和色彩與周圍的建筑和風景更加融洽。 （ 2）追求各向異性造型 所謂各向異性造型，就是在汽車的外形上下方向上增加凹凸的變化 (凹槽、折面或類似柱面的自由曲面 )；縱向長度上則有平滑的流向，造型流暢、光滑、豐滿、纖細，給人以低矮、親切及柔和的視覺美，這也正是設計師在高科技杜會中對高情感、個性化為追求，對技術的人性化、非情感化和標準化大生產帶來的 “千篇一律 ”性進行補償?shù)淖非?。如電瓶車、太陽能汽車，去掉了發(fā)動機這一大部件，車身 布置一下省去了一大矛盾，前圍的設計可以隨心所欲，設計師的創(chuàng)造力得以充分發(fā)揮。正如大型自由曲面夾層玻璃的成型上藝，為車身統(tǒng)一的整體造型創(chuàng)造了條件。這就決定了外形設計并非孤立的造型，而是一種要體現(xiàn)各種要求的綜合設計。 車身的特點 車身的基本設計思想和基本構造到本世紀中期都已確定或發(fā)明出來 ，其后的任務則是努力提高轎車的性能，協(xié)調汽車與人類社會的關系。 至此，汽車外形完成了它的由箱型到甲蟲型到船型，再到魚型、最后到楔型的演變。雅羅年設計的 “黑桃皇后 ”牌轎車，車窗闊大，外形清爽、利落、脫俗，令人贊賞。 這一時期的 車型的特點是把散熱器罩做成橫寬形，上下很窄，發(fā)動機罩向前傾斜，加高發(fā)動機艙的高度。后來，人們想到，將車身整體向前下方傾斜以有效地克服升力。這樣在行駛中會得到和升力同樣性質的力，只是方向向下，利用這個力來戰(zhàn)勝車身上的升力，從燕山大學本科生畢業(yè)設計 8 而保證高速安全。如此，方向盤發(fā)飄，驅動力大幅度下降，經過長期與渦流斗爭而獲得的流線型高速汽車，反而陷入了不能充分發(fā)揮動力和行駛不穩(wěn)的困境。 圖 28 甲蟲車身與魚形車身的比較 （ 5） 楔形車身階段 隨著車身的發(fā)展，人們長期追求汽車流線型的美，發(fā)展到魚形獲得了空氣阻力最小的形式，這已被人們所公認，但同時產生了了更棘手的難題，這就是升力的問題。魚型車身比甲蟲型車身低、長、美觀，具有鯉魚的造型，它橫截面積小、所以迎風阻力小，形狀阻力也小。這種車身即為魚形車身。 （ 4）魚形車身階段 船形車身尾部仍會產生空氣渦流，雖然不像箱式車身那樣嚴重，但是也一定程度的影響車的動力性。 令人吃驚的是船形車身從年問世到現(xiàn)在已經過了多年的考驗，這種車身外形本質上并沒有發(fā)生什么變化，足以證明這種平直的外形是十分優(yōu)秀的。這樣的設計非常接近于船的造型，所以稱為船形汽車。 如圖 27 所示。機床制造業(yè)和沖壓技術的不斷完善，使得生產具有柔和光順凹線的流線型車身成為可能。 圖 26 各種車身形狀的阻力系數(shù) 可以看出，流線型的車身空氣阻力最小，能夠產生高速度，其合理性顯而易見，所以馬上被用于大量生產的汽車上。 1934 年，密執(zhí)安大學的雷依教授進行了具有歷史意義的汽車風洞試驗，測量了各種形狀汽車車身的形狀阻力系數(shù)。 （ 2） 流線型車身階段 1911 年，英國人卡門對渦流現(xiàn)象作了深入的研究。那么，從車身正面看，首當其沖就是要降低車身高度。由此，人們注意到良好的車身外形設計的主要內容是要減小空氣阻力。滾動阻力是接近一定的，而空氣阻力則不然。如果在車重不變酌情況下，速度和功率的關系成一次方正比，速度要提高一倍，功率就要翻兩倍。 圖 24 薄板沖壓焊接結構箱型車身 圖 2 5 行駛阻力和時速的關系曲線 然而，箱型車身空氣阻力大，在當時只是簡單地依靠加大發(fā)動機的功率來克服空氣阻力。這奠定了汽車工業(yè)發(fā)展到今天的基礎。但是這一系列變化只是為了汽車更豪華漂亮，并不是為了別的要求，所以車型本沒有變化。 圖 22 世界的第一輛汽車 圖 23 福特 T 型車 車身由簡陋的帆祁蓬發(fā)展為帶有木質框架的箱型車身，由此預示著車身外形設計的開端。此后，隨著乘座舒適性的要求，車身上加裝了擋風板、擋泥板等構件。如圖 22 所示，它的車身與馬車的形狀沒有區(qū)別 ，還無車身外形設計可言。圖 21 所示為轎車車身的外形變化過程。當汽車中以中低速行駛時，采用滾動阻力系數(shù)小的輪胎可以有效地減小汽車的滾動阻力，也有利于延長汽車在市區(qū)內行駛的續(xù)駛里程。車身風阻系數(shù)越低，汽車行駛時的空氣阻力就越小，因而可以大大提高汽車在公路上行駛的續(xù)駛里程 。 在設計電動汽車時，對影響整車整體性能（如續(xù)駛里程、爬坡能力、加速能力以及最高車速）的參數(shù)需要進一步改進，比如減輕整車的質量，降低風阻系數(shù)和減小滾動阻力等。但是，對于大部分改裝車而言，均具有自重較大、重心位置較高以及質量分配不合理等缺點，因而這種方法 逐漸被淘汰。對于電動汽車而言，車身的設計方法基本有兩種，一種是改裝其他燃油汽車，另一種是專門設計制造。 燕山大學本科生畢業(yè)設計 4 第 2 章 車身設計基礎 概述 所謂汽車車 身，直觀地說，就是人們無論在車內還是在車外一眼就能看見的那部分，它包括車體、內飾、附件及附屬設備等。但發(fā)展電動汽車過程中，一系列的問題需要解決，譬如動力電池及配套的基礎設施等。 本章小結 本章主要介紹了電動汽車的發(fā)展背景及未來趨勢。各國都抓緊了對高性能電池的研發(fā)。 電池是電動汽車發(fā)展的首要關鍵，汽車動力電池難第 1 章 緒論 3 在 “低成本要求 ”、 “高容量要求 ”及 “高安全要求 ”等三個要求上 。世界各國有各式各樣 的小型電動汽車在使用，日本豐田汽車公司的E 微型電動轎車和日產汽車公司的 Hypermini 微型電動轎車，代表了新一代汽車產品，引起了各國汽車制造廠的重視，市場上正在陸續(xù)出現(xiàn)這種微型的電動轎車，本設計的目的也在于設計一款能在城市運行的微型電動轎車，以作為人們的休閑代步工具。目前已經有一批車輛投入商業(yè)化運營之中，如比亞迪公司推出的 F3DM 雙模電動汽車，奇瑞公司的 A8 電動汽車等等。目前已經有一批車輛投入商業(yè)化運營之中，如比亞迪公司推出的 F3DM 雙模電動汽車，奇瑞公司的 A8 電動汽車等等。國家 “十五 ”863計劃特別設立電動汽車重大專項，組織企業(yè)、高校和科研機構以官、產、學、研四位一體的方式聯(lián)合攻關。各國除了著重于純電動汽車的商業(yè)化以外，同時還 致力于提高電動汽車的技術，如使用高性能的感應電動機或無刷永磁電動機來改進電動驅動系統(tǒng)，使用高性能電池來提高車載能源的儲備能力，應用感應充電技術及變溫座椅來提高車輛輔助設施的技術水平等。大量的電動汽車被研發(fā)出來，其中包括美國通用的 EV 雙座轎車、福特的 Ranga 兩座皮卡、豐田汽車公司的 RAV4 五座轎車、日產公司的四座 ALTRA EV 等等。從 20 世紀 70 年代起 ，新一代電動汽車脫穎而出，出現(xiàn)了各種各樣高性能的電動汽車。各種高能蓄電池和高效率的電機不斷研發(fā)出來，使人們把目光轉向了電動汽車，電動車輛可以是人們擺脫對石油燃料的依賴和實現(xiàn) “零污染 ”和 “超低污染 ”的排放，為電動車的 “東山再起 ”創(chuàng)造了有利條件。但到 20 世紀 60 年代電動汽車的保有量僅占汽車總量的 2%。 在 20 世紀初蒸汽汽車、電動汽車和內燃機汽車基本是三足鼎立，在汽車保有量中，蒸汽汽車占 40%，電動汽車占 38%，而內燃汽車僅占 22%，美國是最早使用電動汽車作為運輸車輛的 國家之一， 1915 年美國電動汽車產量曾達到過年產 5000 輛的最高峰。 電動汽車的發(fā)展 追溯電動汽車的起源，最早可到 1881 年。 因此開發(fā)電動汽車具有重要的能源戰(zhàn)略意義。 其次，從能源角度來看，電動汽車將使能源的利用多元化（例如可使用各種可再生能源）和高效化，改善能源結構，達到能源的可靠、均衡和無污染的利用的目的。 首先，從環(huán)保角度來看，電動汽車是零排放的市區(qū)交通工具，即使計入發(fā)電廠增加的排氣，總量上看，它也將使空氣污染大大減少。 電動汽車的優(yōu)點 及意義 電動汽車的發(fā)展將集中考慮能源、環(huán)保和交通成為可能，而且他對促進高科技的發(fā)展、新型工業(yè)的興起以 及經濟的發(fā)展將產生深遠的影響。由 于電動機具有良好的牽引特性，因此蓄電池汽車的傳動系統(tǒng)不需要 離合器 和 變速器 。一般采用高效率充電電池，或燃料電池為動力源。世紀伊始，世界汽車工業(yè)又一次站在了革命的門檻上。 Motors Ⅲ 目錄 摘要 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