【正文】 的曲線和曲面定義。創(chuàng)成式外形建模(GSM)創(chuàng)成式外形建模產(chǎn)品是曲面設(shè)計(jì)的一個(gè)工具，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)方法和技術(shù)規(guī)范的捕捉和重新使用，可以加速設(shè)計(jì)過(guò)程，在曲面技術(shù)規(guī)范編輯器中對(duì)設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行捕捉，使用戶在設(shè)計(jì)周期中任何時(shí)候方便快速地實(shí)施重大設(shè)計(jì)更改。由于CATIA為成功實(shí)施DMA提供了一個(gè)集成環(huán)境， 以用于取得設(shè)計(jì)目標(biāo)和管理所有相關(guān)的數(shù)據(jù)，所以全球已有1000多個(gè)汽車制造公司陸續(xù)地把CATIA作為他們?cè)O(shè)計(jì)和制造流程的核心系統(tǒng)。CATIA為汽車設(shè)計(jì)師和工程師提供了豐富的功能，包括3D實(shí)體造型、曲面造型和線架造型。系統(tǒng)還具有靈活的混合建模、虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、以流程驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行有限元分析等能力。以這種方式，CATIA和ENOVIA可以加快工程和制造的各個(gè)階段，從曲面和外形風(fēng)格建模到底盤和電路系統(tǒng)等等。這也許就是為什么世界上前25位的汽車制造商有18家選擇CATIA的原因。為了在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中就很好的解決“人—機(jī)—環(huán)境”之間的問(wèn)題，CATIA最早提出了人機(jī)設(shè)計(jì)與分析解決方案，在CATIA V5中集成為四個(gè)模塊：人體模型構(gòu)造HBR模塊，人體行為分析HAA模塊，人體模型測(cè)量編輯HME模塊，人體姿態(tài)分析HPA模塊。HBR提供的工具包括：人體模型生成、性別和身高的百分比定義、人機(jī)工程學(xué)產(chǎn)品生成、人機(jī)工程學(xué)控制技術(shù)、動(dòng)作生成以及高級(jí)視覺(jué)仿真等。有效的將HBR、HAA、HME及HPA結(jié)合起來(lái)可以生成更高級(jí)的人體模型，得到更詳盡的分析結(jié)果，使設(shè)計(jì)更符合人機(jī)工程學(xué)對(duì)舒適性、功能性以及安全性的要求。HAA作為HBR的輔助模塊，可以對(duì)處于虛擬環(huán)境中的人機(jī)互動(dòng)進(jìn)行特定的分析。他提供了多種高效的人機(jī)工程學(xué)分析工具和方法，可以全面分析人機(jī)互動(dòng)過(guò)程中的全部因素。該模型依靠它的指定目標(biāo)人群，可以用于評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)與其目標(biāo)的吻合程度。HPA可以定性和定量地分析人的各種姿態(tài)。可快速發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的區(qū)域，重新作出分析，并進(jìn)行姿態(tài)優(yōu)化。在各種不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，人機(jī)工程學(xué)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意義，最終體現(xiàn)在人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，人和機(jī)時(shí)構(gòu)成人機(jī)系統(tǒng)的兩個(gè)組成部分，在掌握人體主要尺寸的基礎(chǔ)上，根據(jù)各種作業(yè)的不同特點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行人性化設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品最大程度的滿足操作的舒適性、方便性、安全性。如此才能創(chuàng)造出人—機(jī)—環(huán)境互相協(xié)調(diào)而舒適高效的工作環(huán)境，從而提高工作效率。作為成熟的CAD/CAM軟件，CATIA把人體測(cè)量學(xué)中的各種知識(shí)和理論直接嵌入程序內(nèi)部，使的在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，只需報(bào)人體模型直接放入所考慮的機(jī)械設(shè)備或工程設(shè)計(jì)之中，省去了做人體模型的繁復(fù)工作。CATIA還可以快速、便捷的調(diào)整虛擬人不同的作業(yè)姿態(tài)，以滿足不同作業(yè)姿態(tài)下的空間尺寸測(cè)定。但對(duì)于受作業(yè)空間限制的設(shè)計(jì)，則需要滿足各種姿勢(shì)下人體功能尺寸。逆向就是在根據(jù)已有的東西和結(jié)果，通過(guò)分析來(lái)推導(dǎo)出具體的實(shí)現(xiàn)方法。本次畢設(shè)設(shè)計(jì)的是A00級(jí)轎車，但到底何為A00級(jí)轎車，是按什么劃分等級(jí)的呢。我們也常聽(tīng)到諸如A級(jí)、B級(jí)車之例的說(shuō)法，這是參考德國(guó)轎車的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的A00級(jí)轎車是小型轎車，參照本公司給東風(fēng)汽車新研發(fā)的電動(dòng)車2010設(shè)計(jì)的，該款電動(dòng)車與今年全球規(guī)模最大的上海車展亮相。其動(dòng)力能源由磷酸鐵鋰電池提供，續(xù)航里程110公里至180公里，循環(huán)壽命可達(dá)1500次，單車按照最低續(xù)航里程110公里，按每天平均行駛50公里計(jì)算，電池可用八年。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，在目前汽柴油價(jià)格逼近8元/升的現(xiàn)狀下，對(duì)于每天上班距離在50公里以內(nèi)的上班族來(lái)說(shuō)，EJ02是他們應(yīng)對(duì)高油價(jià)時(shí)代的最安全經(jīng)濟(jì)的代步利器。同時(shí)，后置后驅(qū)設(shè)計(jì)更加優(yōu)化了車輛坡道性能，長(zhǎng)2695mm，寬1520mm。東風(fēng)股份是東風(fēng)公司新能源汽車事業(yè)的主要擔(dān)當(dāng)者，早在2005年就著手新能源汽車的自主研發(fā)，相繼推出“東風(fēng)天翼”純電動(dòng)客車、物流車，以及“帥客MPV”、“奧丁SUV”、微型客車、物流車、環(huán)衛(wèi)車等12款純電動(dòng)車型，EJ02的正式亮相，不僅豐富了東風(fēng)股份純電動(dòng)家族的產(chǎn)品線，還填補(bǔ)了東風(fēng)公司純電動(dòng)微轎的空白。盡管在各個(gè)國(guó)家都有許多傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)陷入困境，甚至面臨巨大的危機(jī)，但汽車工業(yè)卻一直保持著良好的發(fā)展勢(shì)頭，其發(fā)展水平也被公認(rèn)為衡量一個(gè)國(guó)家總體科學(xué)技術(shù)水平的標(biāo)志之一。在汽車設(shè)計(jì)中，車身內(nèi)部布置應(yīng)當(dāng)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。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(diǎn)。這些圖形稱為車身內(nèi)部布置設(shè)計(jì)工具。目前，國(guó)內(nèi)外汽車生產(chǎn)實(shí)踐證明：整車生產(chǎn)能力的發(fā)展取決于車身的生產(chǎn)能力；汽車的更新?lián)Q代在很大程度上也取決于車身；在基本車型達(dá)到飽和的情況下，只有依賴車身改型才能打開(kāi)銷路。因此在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我選擇了A00級(jí)轎車駕駛員的設(shè)計(jì)及優(yōu)化（車身總布置）這個(gè)課題。具體內(nèi)容：1．了解人體舒適坐姿要求及舒適操縱力要求；2．了解駕駛員相關(guān)車輛尺寸定義；3．了解駕駛員布置的空間尺寸要求；4．學(xué)習(xí)CATIA軟件繪制駕駛員布置圖；第2章 車身設(shè)計(jì)方法汽車自誕生至今已有112年的歷史, 在這漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程中，車身設(shè)計(jì)方法不斷改進(jìn)和完善，已形成了一套成熟的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。例如，在初步設(shè)計(jì)階段，要繪制彩色效果圖和1：5油泥模型；在技術(shù)設(shè)計(jì)階段要制作1：1油泥外模型和1：1車身內(nèi)部模型；在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段要繪制1：1的主圖板和制作1：1的車身主模型[8]。而且對(duì)于汽車這類復(fù)雜的幾何形體初始設(shè)計(jì)的可信度低，為了產(chǎn)品定型，只有依靠樣車逐步修改設(shè)計(jì)，直到滿足各種要求為止，有時(shí)修改設(shè)計(jì)會(huì)持續(xù)到生產(chǎn)準(zhǔn)備后期，迫使生產(chǎn)準(zhǔn)備大量返工，造成浪費(fèi)。傳統(tǒng)的車身設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)要求美工人員、工程技術(shù)人員及工人通力合作。另外，生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程中工藝設(shè)計(jì)、沖模制造、研配以及調(diào)試都將耗費(fèi)大量的手工勞動(dòng)和時(shí)間。其主要原因是在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)準(zhǔn)備的各個(gè)環(huán)節(jié)之間信息的傳遞是一種“移形”，原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)多次移形傳遞，由于各種人為及設(shè)備造成的誤差在所難免，導(dǎo)致加工出的沖模精度無(wú)法保證，只有依靠最后的手工研配來(lái)解決[9]。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造技術(shù)是將計(jì)算機(jī)迅速、準(zhǔn)確處理信息的特點(diǎn)與人類創(chuàng)造性思維能力及推理判斷能力巧妙結(jié)合起來(lái)，用計(jì)算機(jī)繪圖、數(shù)據(jù)庫(kù)、智能模擬技術(shù)，為現(xiàn)代設(shè)計(jì)提供了理想的手段。近年來(lái)這一技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)一起得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，并在汽車車身設(shè)計(jì)制造中率先應(yīng)用，引起了汽車設(shè)計(jì)制造技術(shù)革命性的大變革[10]。造型一旦完成并建立數(shù)學(xué)模型存人數(shù)據(jù)庫(kù)，就可以實(shí)現(xiàn)多方共享，為生產(chǎn)準(zhǔn)備、模具設(shè)計(jì)制造提供便捷、詳細(xì)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，使模具加工精度大為提高。車身數(shù)模可直接用來(lái)沖模設(shè)計(jì)，以提高沖模設(shè)計(jì)的精度和成功率?？蓪⒃煨驮O(shè)計(jì)直接用于強(qiáng)度、剛度有限元分析以及碰撞安全性分析，也可以對(duì)車型進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)模擬。設(shè)計(jì)修改以及在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的改型和換型均比較容易。它從根本上改變了過(guò)去用手工繪圖、依靠圖紙組織生產(chǎn)的模式。 整車布置的基準(zhǔn)線——零線的確定確定整車的零線(三維坐標(biāo)面的交線)、正負(fù)方向及標(biāo)注方式，均應(yīng)在汽車滿載狀態(tài)下進(jìn)行、繪制時(shí)應(yīng)將汽車車頭向左側(cè)（如圖31）。汽車中心線：通過(guò)汽車縱向中心線的鉛垂面，在前視和俯視圖上的投影線，前視圖中右側(cè)為“+”、右側(cè)為“”，標(biāo)記為。上為“+”、下為“”，標(biāo)記為。此線是標(biāo)注汽車高度、接近角、離去角、離地間隙和貨臺(tái)高度等尺寸的基準(zhǔn)線。此線用來(lái)作為標(biāo)注汽車軸距和前懸的基準(zhǔn)線。在新車設(shè)計(jì)時(shí)，整車的坐標(biāo)線確定后，車身(車頭、駕駛室)、車架的坐標(biāo)線也確定了，三者是統(tǒng)一的。因?yàn)樗x用的車身、車架已有自己的坐標(biāo)線，而布置在新車上時(shí)，其坐標(biāo)線不一定與新車的坐標(biāo)線重合，因布置上的需要會(huì)造成差值，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)記住這一差值，作為設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)。整車零線的畫法上述的、三條線，統(tǒng)稱為三個(gè)方向的零線。一般是從側(cè)視圖上開(kāi)始，根據(jù)整車的前懸及車架上表面至地面的高度，確定X和Z坐標(biāo)線的交點(diǎn)，然后通過(guò)該點(diǎn)畫一水平線和一垂直線，分別代表和。俯視圖和前視圖坐標(biāo)線的畫法可照此法處理，但須保證X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)線互相垂直。圖31 整車總布置圖坐標(biāo)系 本設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)方法 概念設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)書(shū)要求和預(yù)期達(dá)到設(shè)計(jì)目的采用的設(shè)計(jì)方法：確立本次設(shè)計(jì)主方向；市場(chǎng)調(diào)研：通過(guò)國(guó)內(nèi)外暢銷客車車型對(duì)比分析，得出具有競(jìng)爭(zhēng)力車型的相關(guān)數(shù)據(jù)，明確設(shè)計(jì)思路；繪制草圖：構(gòu)思可行性方案，并繪制初期草圖；確定方案：對(duì)方案進(jìn)行科學(xué)論證，確定最佳方案 工程設(shè)計(jì)確定尺寸參數(shù)：通過(guò)查閱資料確定尺寸參數(shù)。 車身總布置內(nèi)容及原則車身總布置內(nèi)容車身總布置設(shè)計(jì)是將汽車各個(gè)總成及其所裝載的人員或貨物安排在恰當(dāng)?shù)奈恢?，既要保證各總成運(yùn)動(dòng)無(wú)干涉，又要保證乘坐舒適性和裝卸方便。例如，車身內(nèi)部布置應(yīng)當(dāng)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。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(diǎn)。這些圖形稱為車身內(nèi)部布置設(shè)計(jì)工具。經(jīng)過(guò)車身總布置設(shè)計(jì)，就可確定汽車的主要尺寸和基本形狀[11]。因此車身總布置應(yīng)遵循一定的設(shè)計(jì)原則（1）外部尺寸盡量小內(nèi)部空間盡量大 。（4）滿足法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求。車架的作用是承受載荷，包括汽車自身零部件的重量和行駛時(shí)所受的沖擊、扭曲、慣性力等。 1）大梁式車架（又稱非承載式車架）大梁車架的原理很簡(jiǎn)單：將堅(jiān)固的鋼梁焊接或鉚接成為一個(gè)鋼架，然后在上面安裝動(dòng)力總成、懸架、車身等部件，這個(gè)鋼架就是名附其實(shí)的“車架”（如圖21）。缺點(diǎn)是鋼制大梁質(zhì)量 沉重體積大，影響整車布局和空間利用率。圖 21 大梁式車架2）承載式車架承載式車架的意念是用金屬制成堅(jiān)固的車身，再將發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架等機(jī)械零件直接安裝在車身上，車身承受全部載荷，充當(dāng)車架。這種形式的車身具有較大的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)的剛度，質(zhì)量小，高度低，汽車質(zhì)心低，裝配簡(jiǎn)單，高速行駛穩(wěn)定性較好。成型的車架是個(gè)帶有坐艙、發(fā)動(dòng)機(jī)艙和底板的骨架（如圖22），我們所能看到的光滑的汽車車身則是嵌在骨架上的覆蓋件（如圖23）。它的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，且對(duì)鋼管車架進(jìn)行局部加強(qiáng)容易，在質(zhì)量相等的情況下，可以得到比承載式車架更強(qiáng)的剛度（如圖24）。車架的作用是承受載荷，包括汽車自身零部件的重量和行駛時(shí)所受的沖擊、扭曲、慣性力等[14]。作為城市電動(dòng)轎車，其自身的安全性和舒適性是設(shè)計(jì)過(guò)程中的重點(diǎn)，其影響因素主要是底盤和懸架，而底盤部件和懸架是安裝在車架上的，所以選擇合適的承載方式對(duì)汽車的性能影響至關(guān)重要。室內(nèi)可利用的有效空間增大，可降低整車高。制造工藝性好，生產(chǎn)率高。第3章 人機(jī)工程學(xué)的基礎(chǔ)研究 人機(jī)工程學(xué)概況人機(jī)工程學(xué)簡(jiǎn)介一款車型是否會(huì)得到人們的青睞，在很大程度上取決于其是否擁有人性化并貼近用戶的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，而要達(dá)到這一設(shè)計(jì)要求，就必須運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)方法。在車身總布置中，人機(jī)工程設(shè)計(jì)占有重要地位，必須根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際情況，進(jìn)行合理的布置設(shè)計(jì)。人機(jī)工程學(xué)在車身總布置中的應(yīng)用機(jī)動(dòng)車的種類雖然很多，但面臨的人機(jī)工程問(wèn)題卻是相同的。車輛工程領(lǐng)域的人機(jī)工程問(wèn)題可大致歸納為以下六個(gè)方面。這類人機(jī)界面的優(yōu)化匹配問(wèn)題，在人機(jī)工程科學(xué)領(lǐng)域最有代表性，是人機(jī)工程學(xué)應(yīng)當(dāng)研究和解決的基本技術(shù)問(wèn)題之一。在進(jìn)行車身總布置時(shí)，一定要考慮到安全技術(shù)性能，利用有效的車內(nèi)乘員人體保護(hù)技術(shù)來(lái)避免或減輕乘員可能遭受到嚴(yán)重的傷害。機(jī)動(dòng)車輛的噪聲控制機(jī)動(dòng)車輛噪聲控制的目的是保證車內(nèi)駕駛員和乘員的耳旁噪聲滿足人的聽(tīng)力保護(hù)允許標(biāo)準(zhǔn)，車外噪聲滿足動(dòng)態(tài)環(huán)境噪聲允許標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)動(dòng)車輛駕駛員的駕駛適宜性駕駛員是引起事故的主要因素。開(kāi)展駕駛適應(yīng)性研究并制定科學(xué)的駕駛適宜性檢查方法，對(duì)于駕駛員的選拔和科學(xué)化管理具有重要的指導(dǎo)意義。進(jìn)行車身總布置時(shí)，考慮到人——車——路系統(tǒng)的綜合優(yōu)化。人與機(jī)器共同工作，人有人的特性，機(jī)器有機(jī)器的特性，要設(shè)計(jì)出能最大限度與人協(xié)調(diào)工作的機(jī)器，就要充分研究?jī)烧叩奶匦?，才能設(shè)計(jì)出良好的人機(jī)界面。人機(jī)工程學(xué)在車身總布置中的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則人機(jī)工程學(xué)在對(duì)人的特性進(jìn)行詳細(xì)研究的基礎(chǔ)上設(shè)定了一系列的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，用來(lái)指導(dǎo)機(jī)器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，主要是人和機(jī)器之間的界面設(shè)計(jì)。例如，人的視覺(jué)有視角、視野、可視光波長(zhǎng)范圍、顏色分辨力、視覺(jué)靈敏度、定位錯(cuò)覺(jué)、運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺(jué)、視覺(jué)疲勞等特性，汽車的擋風(fēng)玻璃、儀表板和儀表的設(shè)計(jì)就要充分考慮這些特性，使駕駛者能夠得到足夠的視區(qū)，能夠迅速辨認(rèn)各種信號(hào)，減少失誤和視覺(jué)疲勞。 不同地區(qū)和人種、不同年齡和性別都具有不同的身體尺寸，為不同地區(qū)和群體設(shè)計(jì)的汽車就要參考特定對(duì)象的人體參數(shù)，盡量滿足每個(gè)人的個(gè)性化需要。 人體在不同的姿態(tài)下，用力的疲勞程度不同，操縱機(jī)器所需的力量應(yīng)該選擇在對(duì)應(yīng)姿態(tài)下不易引起疲勞的范圍內(nèi)。自人類社會(huì)開(kāi)始，就有了最原始的人機(jī)關(guān)系，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人機(jī)工程學(xué)的概念日益走進(jìn)人們的生活中，但是究竟何為人機(jī)工程學(xué)，研究其意義是什么。目前，國(guó)際人機(jī)工程學(xué)會(huì)（International Ergonomics Association,簡(jiǎn)稱IEA）對(duì)人機(jī)工程學(xué)所下的定義為：“人機(jī)工程學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等各方面的因素；研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用；研究人在工作、家庭生活和休假時(shí)怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、健康、安全和舒適等問(wèn)題的學(xué)科”。人機(jī)工程學(xué)研究的內(nèi)容包括：人機(jī)工程學(xué)的學(xué)科構(gòu)成；人的特性研究；機(jī)的特性研究；環(huán)境的特性研究；人—機(jī)關(guān)系的研究；人—環(huán)境關(guān)系的研究；機(jī)—環(huán)境關(guān)系的研究；人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)總體性能的研究。對(duì)于這三個(gè)子系統(tǒng)的研究，各自獨(dú)立為一門科學(xué)，即人的科學(xué)、技術(shù)工程科學(xué)及環(huán)境科學(xué)。總體上，人機(jī)工程學(xué)有研究和實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用和工程兩個(gè)學(xué)術(shù)研究方向構(gòu)成。對(duì)人的研究可分為九個(gè)方面：1人體尺寸及人體測(cè)量技術(shù)；2人體力學(xué)性能；3人的勞動(dòng)生理功能；4勞動(dòng)中人的心理過(guò)程；5人的信息傳遞能力；6人的可靠性；7人員的選拔和訓(xùn)練；8人的動(dòng)作時(shí)間研究；9人體模型。綜上所述，人機(jī)工程學(xué)研究?jī)?nèi)容可以概括為：機(jī)械系統(tǒng)中直接由人操縱或使用的部件，應(yīng)設(shè)計(jì)成便于操作者有效的使用，以保證人機(jī)系統(tǒng)的工作效能達(dá)到最優(yōu)。在駕駛員—車輛—環(huán)境系統(tǒng)中，駕駛員是人機(jī)工程學(xué)研究的核心對(duì)象。這就使得應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)的原理設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)車輛的重要性各位突出。目前車輛工程領(lǐng)