【正文】 ，隨著汽車技術(shù)的進步和汽車應(yīng)用的普及，人們對汽車的安全性、舒適性和操縱方 便性提出了更高的要求?，F(xiàn)在已經(jīng)形成了“人一車一環(huán)境”專門學(xué)科。 人與機器共同工作，人有人的特性，機器有機器的特性，要設(shè)計出能最大限度與人協(xié)調(diào)工作的機器，就要充分研究兩者的特性，才能設(shè)計出良好的人機界面。其中與汽車設(shè)計相關(guān)的主要有 ： （ 1）基于人體感官的界面設(shè)計例如，人的視覺有視角、視野、可視光波長范圍、顏色分辨力、視覺靈敏度、定位錯覺、運動錯覺、視覺疲勞等特性，汽車的擋風(fēng)玻璃、儀表板和儀表的設(shè)計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，減少失誤和視覺疲勞。 （ 2）基于人體形態(tài)的界面設(shè)計 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)計的汽車就要參考特定對象的人體參數(shù)，在 現(xiàn)代社會條件下，以一種產(chǎn)品規(guī)格想占有不同地區(qū)的市場是很難的。設(shè)計一臺機器首先要考慮采用什么身體形態(tài)來操縱，選定姿態(tài)后，還要考慮以最舒適的方式對人體進行支撐，并適當(dāng)?shù)夭贾帽徊僮鲗ο蟮奈恢?，從而減少疲勞和誤操作。 （ 3）基于力特性的界面設(shè)計 人體在不同的姿態(tài)下，用力的疲勞程度不同，操縱機器所需的力量應(yīng)該選擇在對應(yīng)姿態(tài)下不易引起疲勞的范圍內(nèi)。人體在不同的姿態(tài)下最大拉力、最大推力也不相同，例如坐姿下人腿的 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 蹬力在過臀部水平線下方 20度左右較大，操縱性也較好，所以剎車踏板就安裝在這個位置上。因此，對應(yīng)不同的操縱頻率應(yīng)采用不同的動作 方式來完成。人喜歡用直覺處理事情，不善于煩瑣過程和精確的計算。無論是從低級語言到高級語言，到面向?qū)ο?、面向任?wù)的編程方式的發(fā)展，還是圖形終端、鼠標(biāo)定位、窗口系統(tǒng)、多媒體、可視化、虛擬現(xiàn)實等方面的進展，都體現(xiàn)了這個主題。 可以毫不夸張地說，現(xiàn)代社會中，凡成功的機器產(chǎn) 品，不能缺少人機工程學(xué)的理念。汽車的車架 就像人的身體由骨架來支持一樣，汽車也必須有一幅骨架，這就是車架。 汽車車身結(jié)構(gòu)從形式上說， 主要分為非承載式和承載式兩種 。車身本體懸置于車架上，用彈性元件聯(lián)接。但這種非承載式車身比較笨重，質(zhì)量大，汽車質(zhì)心高，高速行駛穩(wěn)定性較差 。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 。它的車身本體與底架用焊接或螺栓剛性連接，加強了部分車身底架而起到一部分車架的作用，例如發(fā)動機和懸架都安裝在加固的車身底架上，車身與底架成為一體共同承受載荷。因此，通常人們只將汽車車身結(jié)構(gòu)劃分為非承載式車身和承載式車身。車身本體懸置于車架上，用彈元件聯(lián)接。但這種非承載式車身比較笨重，質(zhì)量大，汽車質(zhì)心高，高速行駛穩(wěn)定性較差。所以 市內(nèi)公交 車用的比較多。布局方案一般是由總工程師決定的，但對于車身造型設(shè)計師，很好地理解甚至具備確定總體布局的能力也十分重要，這是因為與其他工業(yè)產(chǎn)品相比，汽車構(gòu)造的復(fù)雜多變性要大得多。因此，汽車造型設(shè)計師必須具備很清晰明確的布局觀念，才能設(shè)計出具有優(yōu)秀功能性的汽車外型。 布局元素 一部汽車的布局元素包括發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、座艙 、排氣系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、油箱 等，其中前三者：發(fā)動機、傳動系統(tǒng)和座艙是決定布局的三要素，按這“三要素”可將布局方式分為前置引擎前驅(qū)（ FF）、前置引擎后驅(qū)（ FR）、中置引擎（ MR）及后置引擎（ RR）四大類型 。一個優(yōu)秀的布局方案應(yīng)該在使各部件工作良好的基礎(chǔ)上滿足應(yīng)有的使用功能（如載人、運貨、越野等）。最早期的汽車絕大部分采用 FR 布局，現(xiàn)在則主要應(yīng)用在中、高級轎車。據(jù)物理原理的計算，后輪作驅(qū)動輪時，輪胎的附著利用率要優(yōu)于前輪驅(qū)動，這是中、大型轎車（馬力、扭力較大）都采用后輪驅(qū)動的主要原因。為了容納傳動軸，凡是采用 FR的房車，其后座中間座椅的地臺都是隆起來的，大大影響了腳部空間和乘坐舒適性，這可以說是 FR的最大缺點 。這種方案稱為 FF布局。除了車廂地臺降低外， FF 在操控性方面也具有優(yōu)勢：由于重心偏前且由前輪產(chǎn)生驅(qū)動力， FF 的汽車在操控性方面具有明顯的轉(zhuǎn) 向不足特性，這在汽車操控性評價中屬于一種安全的穩(wěn)態(tài)傾向，是民用車的理想特性。但之前也提到 FF 的驅(qū)動輪附著利用率較小，上坡時驅(qū) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 動輪的附著力會減??；前輪的驅(qū)動兼轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，引擎和傳動系統(tǒng)（變速箱、離合器等）集中在引擎艙內(nèi)，布局擁擠，局限了采用大型引擎的可能性。針對這個問題，近年來出現(xiàn)了縱置引擎的 FF布局（以前 FF的引擎都是橫置的），從而可以采用較大型的引擎。 （ 3）后置引擎后輪驅(qū)動（ RR） 早期廣泛應(yīng)用在微型車上，因為其結(jié)構(gòu)緊湊，既沒有沉重的傳動軸，又沒有復(fù)雜的前輪轉(zhuǎn)向兼驅(qū)動結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在仍采用 RR 布局的轎車已經(jīng)很少。 （ 4）中置引擎后輪驅(qū)動（ MR） 即引擎放置在前、后軸之間的布局方式。缺點是引擎占去了坐艙的空間，降低了空間利用率和實用性。一般的 MR 布局，引擎是置于座椅 之 后、后軸之前的，這樣的布局在情理之中；近年出現(xiàn)了一種被稱作“前中置引擎”的布局方式，即引擎置于前軸之后、乘員之前，驅(qū)動后輪。寶馬 3系列、本田 S2021 都屬于這種類型。由于四個車輪均有動力，附著利用率最高，但重量大、占空間是它的顯著缺點。 四輪驅(qū)動過去只用于越野車，近年來隨著限滑差速器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，四驅(qū)系統(tǒng)已經(jīng)能夠精確的調(diào)配扭矩在各車輪之間分配，所以出于提高操控性的考慮，采用四輪驅(qū)動的高性能跑車也越來越多。車內(nèi)布置趨于合理，車廂內(nèi)地板平坦，且發(fā)動機與車廂分隔開，所以室內(nèi)振動和噪聲小，對車內(nèi)溫度有所改善，舒適性好，車廂面積利用率 高；軸荷分配較合理，可在車外修理發(fā)動機 。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 第 3章 車身總布置尺寸參數(shù)的確定 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 )、正負方向及標(biāo)注方式 ，均應(yīng)在汽車滿載 狀態(tài) 下進行 、 繪制時應(yīng)將汽車 車頭向左 側(cè) 。 汽車中心線 ：通過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 0Y 。 上為 “+” 、下為 “ ” ，標(biāo)記為 0Z 。此線是標(biāo)注汽車高度、接近角、離去角、離地間隙和貨臺高度等尺寸的基準(zhǔn)線。此線用來作為標(biāo)注汽車軸距和前懸的基準(zhǔn)線。 在新車設(shè)計時，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。因為所選用的車身、車架已有自己的坐標(biāo)線，而布置在新車上時，其坐標(biāo)線不一定與新車的坐標(biāo)線重合，因布置上的需要會造成差值，在設(shè)計時應(yīng)記住這一差值，作為設(shè)計的原始數(shù)據(jù)。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 整車零線的 畫法 上述的0X、0Y、0Z三條線，統(tǒng)稱為三個方向的零線。一般是從側(cè)視圖上開始，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，然后通過該點畫一水平線和一垂直線，分別代表0X和0Z。 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三個坐標(biāo)線互相垂直。 圖 整車總布置圖坐標(biāo)系 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 車身外廓尺寸參數(shù)確定 本設(shè)計參考車型參數(shù) 6110 11 米低地板市內(nèi)公交車 發(fā)動機 理論油耗 : 小于 24 額定功率 : 158/2200（ kw/ RPM） 最大扭矩 : 770/1540（ ） 車身 尺寸 車身長度 :11177 mm 車身寬度 :2460mm 車身高度 :3020mm 前輪距 :2020 mm 后輪距 :1860mm 軸距 :5700 mm 前懸： 1760mm 后懸： 2550 接近角 :10176。 最小離地間隙 :300mm 驅(qū)動形式 :后 置后驅(qū) 輪胎規(guī)格 :— 20 16 層級 最大 車重 : 14460 kg 座椅型 式 前面單 排乘客座 ，后面雙 排乘客座 。 （ 1）總體尺寸 按任務(wù)書 要求 ： 本車總體尺寸為 10000 2500 3200。在各方面均得到滿足的前提下，以軸距短些為宜。 本車 取為 5690。后懸長度應(yīng)能布置發(fā)動機、水箱等。但不能過長，不然使接近角太小，影響汽車的通過能力。) 離去角 (186。車身與地面的最小間隙為300。 ，離去角為 7176。 輪胎的選擇 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。當(dāng)然還應(yīng)考慮與動力 — 傳動系參數(shù)的匹配以及對整車尺寸參數(shù) (例如汽車的最小離地間隙、總高等 )的影響。采用高強度尼龍簾 布輪胎 可使輪胎的額定負荷大大提高，從而使輪胎直徑尺寸也大為縮小 。 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(biāo)準(zhǔn)。 確定地板高度 原則：在保證必要的間隙條件下盡量減小地板高度 設(shè)計：要求過道處地板離地高度為 600mm。查 GB974497《載重汽車 輪胎》，可知，車輪的靜力半徑為 502mm，自由半徑為 。再根據(jù)過道地板離地高度為 600mm，可得到過道地板平面在車身坐標(biāo)系中的位置 。在進行車身總布置設(shè)計時，重要的一環(huán)就是駕駛位置，確定坐在駕駛員座椅上的人與汽車操縱機構(gòu)之間的位置關(guān)系，它是汽車人體工程學(xué)中的一個重要研究課題。 以及方向盤中心 相對 在水平和垂直兩個方向上的距離 hx,hz,wx,wz,及體腿角γ、座椅靠背角 ?、方向盤傾角 ?等尺寸 是相互關(guān)聯(lián)的 ,它們之間按人體工程學(xué)上的某些關(guān)系緊密結(jié)合在一起。所有參數(shù)互相關(guān)聯(lián)，確定了駕駛員的位置 設(shè)計方法：由人體工程學(xué)的理論可知，車身布置不能以適合中等身材的人體尺寸為依據(jù)。新的設(shè)計觀點，車身布置應(yīng)適合不同身材的一群人 —— 80%或 90%的大多數(shù)人。 首先確定 與 在進行工作空間、操作位置的綜合設(shè)計和分析時，常常不僅需要單一的某項人體尺寸，并且需要同時考慮和應(yīng)用多個相互關(guān)聯(lián)的人體尺寸。并將人體體表輪廓尺寸按一定的比例換算成人體關(guān)節(jié)點的尺寸。 二維人體模板是 H點人體模型的平面表達，是一種理想的輔助設(shè)計工具。 在車身布置設(shè)計中通常需要用到第 9 50、 5百分位三種人體模板。并且為適應(yīng)車身總布置圖的比例還要制成各種比例（如1∶1 、 1∶2 、 1∶5 等）。以便盡早識 別和排除錯誤的和不合理的設(shè)計位置。 ???????????????? 圖 人體駕駛姿態(tài)角模板 原則：確定駕駛姿態(tài)角的舒適范圍 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 參數(shù) 注釋 取值范圍 實際取值 θ 1 軀干與鉛垂線夾角 10176。 12176。 45176。 θ 3 大臂與小臂夾角 80176。 102176。 190176。 θ 5 軀干與大腿夾角 95176。 97176。 135176。 θ 7 小腿平面與踏板平面夾角 85176。 90176。 70176。 表 3. 2 駕駛姿態(tài)角的舒適范圍 通過調(diào)整人體坐姿使人體模板處于舒適角范圍，這樣即可確定 點。 解決的方法： 1） 方向盤可調(diào)。通過調(diào)整方向盤的角度達到符合要求的尺寸。 綜合以上兩點，因 點是一個較固定的點，它一經(jīng)確定，便不能再變動。 最后 （ 1180， 705， 880） 最前 （ 1285， 705， 830） Δ Hx=105mm, Δ Hz=50mm （ 1790， 365， 425） 由此得 Rˊ 點（ 1180， 705， 805） G點（ 1080， 705， 805） 駕駛員座椅規(guī)格與尺寸 圖 駕駛員 座 椅 確定乘客區(qū)座椅的布置 由底盤參數(shù)可知，整車允許最大總質(zhì)量 Mt 為 14460kg，整車整備質(zhì)量 Mk 為9600kg，裝載貨物質(zhì)量 MW=MtMk=144609600=4860kg。 采用 1+1排列，增加站立面積，滿足城市公交客流量大的需求。 通道寬度最大為 248050?230?2455? 2=1410mm 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 按照這個方案 ，來進行本次設(shè)計的乘客區(qū)座椅布置。 儀表盤的布置 在儀表板的設(shè)計中，最大程度地滿足人機工程學(xué)要求，從人的生理及心理需求出發(fā)，進行儀表板的布置、造型與結(jié)構(gòu)等方面的設(shè)計，以保證駕駛員視覺與操的需要，保證駕駛員與乘員的安全。若操縱性良好，可以提高操縱效能，提高安全性。儀表 板面距駕駛員的眼睛位置不應(yīng)太遠，一般不應(yīng)大與 710mm，同時儀表板各開關(guān)按鈕的間隔以 6090mm 為宜。同時考慮到人的眼睛自然視角為上下 15?，頭部自然視角為上下 30?，也就是在水平線上下 45?范圍內(nèi)布置儀表板是比較合理的。但考慮到成本的控制，前、后門均采用內(nèi)擺式車門。 腳踏板的布置設(shè)計 按從左到右的順序布置離合器踏板、制動踏板與加速踏板 ,設(shè)計基準(zhǔn)是以座椅 R點 Y平面為中心 ,高度從左到右依次降低