1、现代SUV总布置说明书摘 要现代轿车设计处处强调以人为本，安全、舒适、环保、节能一直是轿车设计的主题和追求的目标。人机工程布置设计不仅关系到有效利用车内空间及提高乘坐舒适性、安全性，而且还会影响到整车内外造型效果，进一步影响到整车的总体性能和商品性，所以人机工程学在轿车设计开发过程中的应用研究占据着重要的地位。本文首先对传统的车身设计方法和现代车身方法进行了比较，并说明了本文采用的设计方法。本次设计根据汽车造型设计的发展和车身设计方法的原则进行了汽车造型设计。然后进行车身总布置参数的确定及整车坐标零线的确定，还应用人机工程学确定人体模型和驾驶员最舒适姿势。接着确定了H点，座椅设计，眼椭圆设计还
2、有头部包络面和包络线。最后各个附件的设计及确定。关键词：人机工程学；车身总布置；眼椭圆AbstractThe design of modern cars everywhere emphasized people-oriented, of safety, comfort, environmental protection, energy saving has been the subject of car design and the pursuit of goals. Ergonomic layout design is not only related to the effective us
3、e of the car space and improve the comfort, safety, but also affect the modeling results both inside and outside the vehicle, and further affect the overall vehicle performance and commercial, so Ergonomics In the process of car design and development of applied research occupies an important positi
4、on.In this paper, the body design of the traditional methods and modern methods of the body, and that the design methods used in this paper.The automotive design is based on the development of automotive design and body design principles,then make sure of the total layout parameters and the zero lin
5、e of the vehicle coordinates,also apply ergonomics to determine the models and most comfortable body position.And determine the H point,seat design,the eyellipse design,the head envelope surface and the envelope curve.Finally, design and identify the various accessories.Key words：Ergonomics； Auto Bo
6、dy layout； eyellipse 目 录第1章 绪 论 11.1 本次设计题目的研究的内容和意义 11.2 车身总布置原则 11.3 本次设计的任务 21.4 轿车的分类及特点 31.41 按整车结构分类 31.42 按有无车架分类 41.43 按车身外形分类 51.5 轿车车身设计的要求与特点 51.6 本次设计预期达到的目的 6第2章 车身设计方法 82.1 传统的设计方法 82.2 现代的设计方法 82.3 本次设计的设计方法 92.4 座椅的布置方法 10第3章 造型设计 123.1 造型的发展史 123.2 外型设计 133.3 发动机罩外板 14第4章 整车布置坐标零线确定
7、 15第5章 车身总布置尺寸参数的确定 175.1 车身外廓尺寸确定 175.2 车身内部布置的设计 185.21 汽车车身内部布置设计方法 185.22 汽车车身内部布置工具 195.23 人体百分位及H点人体模型 195.24 人体的舒适驾乘姿势 215.25 驾驶员座椅布置 225.26 离合器、制动器、油门踏板布置 245.27 手操纵件的布置 245.28 仪表盘总成的布置 26第6章 眼椭圆及驾驶员视野校核 276.1 驾驶员眼椭圆的概念 276.2 驾驶员眼椭圆样板制作 286.3 眼椭圆在车身视图上位置的确定 306.4 驾驶员视野性校核 316.5 驾驶员的头廓包络线及头廓包
8、络面 31第7章 后围板、行李箱及备胎等附件的布置 347.1 后围板和行李箱的布置 347.2 油箱、备胎的布置 347.3 排气管的布置 34第8章 结论 35参考文献 36致 谢 37附 录 38第1章 绪 论 本次设计题目的研究的内容和意义本次设计是现代SUV轿车车身总布置设计。车身总布置决定汽车车内空间的利用情况，同时也影响整车内外造型和乘坐舒适性、操纵便利性、安全性等关键特性。一款新车在整个设计工程中车身总布置设计占有重要的地位。其中室内布置，必须满足人机工程学的要求，以求在规定尺寸内能令驾驶员操作准确、方便以及满足乘员对乘坐舒适度的要求。车身外布置在满足相关法规和美学的基础上实现
9、对空气动力学的最好应用。车身总布置设计是在整车总布置设计的基础上进行的，主要是围绕人机工程学原理并充分考虑到制造工艺、材料特性、完全特性，在满足车身造型的要求下，对各种机构、电气设备、车身内饰总成和部件（仪表板、操纵机构、座椅等）的所在位置，以及车身室内空间大小和车身主要技术参数进行设计、确定的过程。车身总布置设计是概念设计的重要内容，它是其它设计阶段的前提和基础，是汽车设计的最初始的步骤，是整车开发周期中至关重要的阶段。车身总布置设计是否合理，将直接影响整车的使用性能甚至决定着车身设计的成败。因此本设计具有一定的实际应用意义。 车身总布置原则车身布置的第一阶段与车身概念设计同时进行的，该阶段
10、的主要任务，是考虑整车的形式，车身与整车总布置关系，而后跟各总成形式与整车总布置的要求确定车身的型式。对于骄车，主要是确定成员人数、车门数、座椅数、车身造型风格，车身级别等。在车身总布置的整个过程当中，需遵循以下原则。（1） 由于轿车是供人乘坐的，主要满足人的乘坐要求，即满足乘坐舒适性、居住性、操纵轻便性、温度调节性、视野性、上下车方便性及安全性等方面的要求。（2） 从整车的经济性和行驶稳定性考虑，要有良好的空气动力学。（3） 具有对地盘各总成、发动机及电气设备的良好的接近方便性、维修保养方便性。（4） 从降低制造成分，提高整车的动力性、经济性考虑，要尽量减轻车身质量，并具有良好的冲压、焊接、
11、装配及涂装工艺性。（5） 按照汽车的级别、用途及法规选择各种车身附件，同时确定必装件和选装件。（6） 在满足性能要求的前提下，尽量减少车身的外形尺寸。在外形尺寸一定的情况，尽量扩大车内空间，尤其是尽量扩大宽度方向的尺寸。（7） 充分考虑车身与整车及各总成的协调性，确保良好的密封、通风换气、隔音隔热及防震等性能。（8） 必须满足国际、国家有关的各种法规和标准规定要求。（9） 充分考虑车型的系列化、通用化。 本次设计的任务在这项设计工作中，既有汽车各总成间的联系问题，又有人（司机和乘客）与汽车之间的联系问题。解决人车之间的联系问题属于人机工程设计，在汽车设计工作中占有极重要的位置。例如：驾驶操作空
12、间尺寸的布置，车内乘客空间尺寸的布置，座椅尺寸参数与特性参数的选择，车身的外观造型与彩色，仪表板的造型及仪表的选型与布置，车身内饰材料与色彩的选择，汽车的驾驶视野，汽车的驾驶性能与乘坐性能等，这些与人的感觉与视觉有直接联系的方方面面，都会对汽车产品的设计质量、品位和市场竞争力产生巨大的影响。还应取得整车的有关性能之间，相关总成的参数之间的理想匹配。应用意义：通过现代SUV车身总布置设计，初步掌握利用计算机辅助设计车身总布置设计的方法。利于改善现代SUV车身总布置设计改善其市场竞争地位。给消费者设计出更优质的汽车。本次毕业设计的题目是现代SUV车身总布置设计。设计内容及要求1）结合汽车设计，汽车
13、车身设计所学的内容，对中华尊驰轿车进行车身总布置设计。2）各部分布置要协调一致，内部布置要符合人机工程学的要求，外形要符合有关法规的要求，同时要兼顾空气动力学及美学的要求。3）完成设计图纸一套，包括内部布置图及外形图；发动机罩外板零件图。有关尺寸要标注正确。4）说明书一份；外文翻译一篇。 轿车的分类及特点1.41 按整车结构分类（1）发动机前置前驱（FF） FF布置形式具有良好的转向操纵稳定性；由于省去传动轴，对改善室内居住性、座椅和地板的布置有利；降低离地间隙，提高动力性。目前在轿车上得到了广泛运用。本次设计采用了发动机前置前驱。图1.1 发动机前置前驱（2）发动机前置后驱（FR）FR布置形
14、式有利于车室内和行李箱的布置；由于轴荷分配较好，所以转向稳定性和动力性较好；但由于有传动轴，不利于座椅和地板的布置。图1.2 发动机前置后驱（3）发动机后置后驱（RR）RR布置形式前悬短、后悬长、后轴负荷大，转向不稳定；不利于行李箱的布置，所以多功能轿车不宜采用这种布置形式。图1.3 发动机后置后驱1.42 按有无车架分类（1）有车架结构这种形式将发动机以及底盘个总成安装在有整车长的完整车架上，并且车身通过橡胶悬置装置与车架相连，车架是整车承载的主体，有称为非承载式车身结构。（2）无车架结构这种形式将发动机和底盘个总成直接安装在车身体上，车身承受整车载荷，又称为承载式车身结构。本次设计采用了无
15、车架机构。图1.4 非承载式车身结构 图1.5 承载式车身结构1.43 按车身外形分类轿车按其车身外形特证，一般分为厢型、流线型和敞篷型。另一方面，从轿车的外形和空间利用率来分为两厢式和三厢式。两厢式轿车具有最大限度地利用车身底部面积之上的空间特征，是现代多功能轿车的主流。所以本次设计采用了两厢式车身。 轿车车身设计的要求与特点自发明汽车以来，车身设计的演变和发展无不直接受着诸多相关科学进步的影响。而当今的轿车产品是一种大量生产、工业化程度很高的大众化产品，且产品种类繁多，市场国际化，并与人类社会有着密切的关系，这一切都决定着轿车车身设计应具有独自的特点。（1） 轿车车身造型是产品开发的关键环
16、节轿车车身造型师车身设计中确定产品形象的过程，对产品投放市场后参与竞争有着重要的作用，是各汽车公司产品竞争的重要内容之一，往往一种新车型在问世之前其造型被列为机密，并且加以特殊措施来保护。一般车身造型内容包括市场调查、车型比较、了解用户对车身外观的审美要求及变化、外形构思、造型及模型制作等。（2） 轿车布置型式对车身设计性能的影响影响车身设计的布置形式主要是发动机和传动系的布置形式和车身的布置形式。（3） 新材料、新工艺的应用和车身机构的发展新材料、新工艺的广泛应用促进了车身结构的发展、车身设计轻量化，车身防腐性能的提高和车身安全性能加强，给车身设计提供了新的手段和措施。非金属材料的应用，如塑
17、料材料、真皮等，带来了车身设计的变革。（4） 电子控制技术的应用电子技术应用于轿车车身，改变了驾驶操纵形式和 操纵装置的外观，提高了轿车的自动控制能力。车身自动控制安全系统的应用，促进了轿车安全性能的进一步提高。还有室内空气调节的自动控制则有利于创造一个舒适的室内环境。（5） 空气动力学的研究和应用汽车空气动力学的研究成果，对轿车车身造型设计产生直接的影响。在轿车的外形设计中如何应用空气动力学原理及实验来塑造车身形体已成轿车车身造型设计所需要考虑的主要方面。（6） 人机工程学的研究与应用人机工程学的研究以及应用时改进汽车使用性能的最直接措施， 特别是驾驶员条件及乘用环境的改进尤其显著，是进行车
18、身室内布置设计的理论依据。现代轿车车身的内饰设计是以“人车环境系统工程”的理论来考虑，不仅是座椅、仪表板及所有操纵控制装置的尺寸形式、布置位置是以人车工程的基本原理为依据的，车内空间由人体尺寸决定，而且车身内饰的色彩、质感等也是以适应人体的心理要求设计的，从而达到给乘员一舒适、轻松地心理感觉。（7） 必须遵守有关的法规要求近年来，关于轿车安全性、公害限制和抗腐蚀性方面的法规以成为车身设计中心的必须考虑的因素。 本次设计预期达到的目的参考同类车型有关数据作为借鉴，确定前悬和后悬的长度，前后风窗位置和角度、发动机罩高度、地板平面高度、前围板位置、座椅布置、内部空间控制尺寸、方向盘位置角度与操纵机构
19、和踏板的相互位置等。在满足汽车总布置设计理论要求的同时还要做到结构紧凑又不失舒适，有良好的操作性和整体视觉效果，体现人性化的特点。在设计方案上要合理、结构正确、符合标准，图文基本达到工程使用要求。在满足汽车总布置设计的理论要求的同时还要做到紧凑又不失舒适，有良好的操作性，整体视觉效果好。设计要充分体现人性化。通过本次设计，加深对汽车车身总布置的了解，通过绘制总布置图，对车身总布置设计的设计过程和绘图软件熟练掌握，并对总布置设计工具的画法基本掌握这。把在大学四年中所学过的理论知识和实践紧密地结合起来，并在实践中加深和巩固，同时更加深刻的掌握了基础知识，提高了自己专业水平,培养独立工作的能力。第2
20、章 车身设计方法传统的设计方法自从汽车问世一百多年来，车身设计方法不断改进和完善，已形成了一整套传统的设计方法。传统的车身设计方法的特点在于：在设计的每一个阶段初步设计、技术设计、生产准备阶段，都要反复进行平面图形和立体模型的制作过程。例如，在初步设计阶段，要绘制彩色效果图和1：5油泥模型；在技术设计阶段要制作1：1油泥外模型和1：1车身内部模型；在生产准备阶段要绘制1：1的主图板和制作1：1的车身主模型。传统的车身设计方法的主要问题在于：首先，车身开发及生产准备的周期长。依靠传统的车身设计方法开发一种新型号的轿车，大约需要4年左右的时间。时间长的原因主要是对于汽车这类复杂的几何形体初始设计的
21、可信度太低，据统计，手工设计的可信度只有25左右。为了产品定型，只有依靠行样车试制及分析验证，逐步修改设计，直到满足各种要求为止，一般要经过三轮试制和修改。有时为了加速车身设计开发的周期，在产品完全定型之前，交叉进行生产准备工作。但是，有时修改设计的工作会持续到生产准备后期，往往由于不得不更改设计，迫使生产准备大量返工，造成浪费。其次，费时费力，工作强度大。传统的车身设计及开发要求美工人员、工程技术人员及工人通力合作。无论是绘制车身图样还是制作立体模型，都要付出大量艰苦的劳动。另外，生产准备过程中工艺设计、冲模制造、研配以及调试都将耗费大量的手工劳动和时间。还有，设计精度低。其主要原因是在设计
22、和生产准备的各个环节之间信息的传递是一种“移形”，而且同一尺寸经过多次移形传递，例如由主图板制作主模型，由主模型加工艺补充制造工艺模型，由凸的工艺模型翻成凹的工艺模型，再由工艺模型反靠加工冲模。原始数据经过这些环节的转换，各种人为的及设备造成的误差在所难免，导致加工出的冲模精度无法保证，只有依靠最后的手工研配来解决。现代的设计方法计算机辅助设计及制造（CATIA/CAD/CAM）技术是将计算机迅速、准确地处理信息的特点与人类的创造性思维能力及推理判断能力巧妙地结合起来，用计算机硬件、软件的新成就，特别是计算机绘图、数据库、智能模拟技术，为现代设计提供了理想的手段。计算机和数控加工技术的配合，可
23、用来精确制造机械零件和对产品进行自行检验和装配，这就是计算机辅助制造（CAM）。近来来这一技术与计算机技术一起得到了突飞猛进的发展，并在汽车车身设计制造中率先应用，引起了汽车设计制造技术革命性的大变革。车身开发中采用CAD/CAM技术将会带来传统方法无可比拟的优点，主要表现在：1、提高了设计精度。造型一旦完成并建立了车身外表面的数学模型，并存人数据库，经过计算机管理可以多方共享，为生产准备、工装模具设计制造提供方便、详尽、准确的原始数据，消除了中间数据形式的多次转换，使模具的加工精度大大提高。并可减少以至取消凸凹模之间的研配，使调试、修改的工作量大为减小。2、缩短了设计开发和制造周期。车身表面
24、数学模型可以直接用来进行冲模设计，以提高冲模设计的成功率。另外，模具的加工直接引用CAD的结果，大大提高了模具制造的效率。当然由于取消了两次油泥模型、主模型以及工艺模型的制作过程，也使人力、物力和时间大为节约。3、减轻了设计开发人员的劳动强度，改善于他们的工作环境和劳动条件。4、可以很方便地将造型设计结果用于强度、刚度有限元分析计算以及碰撞安全性分析，也可以比较方便地对所设计车型进行空气动力学模拟。这样使得初始设计的可信度大为提高。在此基础上一般只要试制一轮样车作为验证，产品即可定型投产。5、设计修改以及在原设计基础上的改型和换型均比较容易。总之，CAD/CAM技术的不断发展和广泛应用，不仅仅
25、在于它能提高产品的质量和缩短产品的研制周期，更重要的是CAD/CAM技术是当代最杰出的工程技术成果之一，它从根本上改变了过去用手工绘图、依靠图纸组织生产过程的模式。因此它对传统产业的改造、新兴技术和产业的兴起和发展，对增强企业在国际市场的竞争力等方面，都有着巨大的作用。正在受到极大的关注和飞速的发展。本次设计的设计方法1、确定本次设计的方向与理念；2、市场分析：针对近几年的国内外市场的中级轿车进行对比性分析，得出了具有参考价值的结论，明确了设计思路；3、通过查找资料确定车的长宽高、轴距、前后轮距、轮胎型号、最小离地间隙等控制尺寸，为接下来的工作做好准备；4、初步构思方案，绘制草图；5、通过老师
26、的讲解确定最终方案。6、在保证美学和空气动力学的情况下完成造型设计，采用了CATIA等软件；7、合理布置基于人机工程学的车身总布置及座椅；8、利用计算机辅助设计完成车身总布置图及零件图，采用了CAXA等软件。座椅的布置方法汽车座椅支撑乘员的质量;缓和衰减由车身传来的冲击和振动;给驾驶员提供良好的工作条件;并为乘客创造舒适和安全的乘坐条件。由此可见，座椅设计的好坏，将对汽车的平顺性、乘坐舒适性、安全性及操纵方便性等产生很大的影响。现代轿车已经不是一个单纯的运载工具，它已经是“人、汽车与环境”的组合体。座椅作为汽车使用者的直接支承装置，在车厢部件中具有非同小可的重要性。汽车座椅的主要功能是为驾驶者
27、提供便于操纵、舒适、安全和不易疲劳的驾驶座位。座椅设计时应同时满足以下五点基本要求：汽车座椅的设计方法应满足如下要求:(1)应有良好的静态特性，即:座椅的尺寸和形状应使人体具有合适的坐姿，良好的体压分布，触感良好，并能调整尺寸与位置，以保证乘坐稳定、舒适，操作方便，视野良好。(2)具有良好的动态特性，以缓和与衰减由车身传来的冲击和振动，保证驾驶员能较时间工作而不感到疲劳:乘客能感到乘坐舒适愉快。(3)有足够的结构强度、刚度和寿命，并能在发生交通事故时尽量减少乘员的受伤程度，办即具有足够的安全性。(4)结构紧凑，外形与色彩应美观、大方，与车身内饰相协调，并尽可能减轻质量，降低成本，有良好的结构工
28、艺性。坐垫稍宽些，有利于驾驶员调整姿势，在设计驾驶员座椅时，不仅要考虑乘坐舒适性，同时还应考虑操作方便性与行驶安全性。乘客座椅只需考虑乘坐舒适性即可。（5）座椅必须十分安全可靠。座椅安装位置的尺寸是很重要的，它直接影响到使用者的便利性和舒适性。座椅布置要体现出人体工程学的要求。驾驶座椅是最关键的座椅。它的基本要求是布置合理，操纵方便，驾驶座椅必须要有调节机构，以适应大部分人的身材。“大部分人”这个概念，轿车设计师采用一种二维的人体样板，它根据高度将总人群划分为不同的群组：(所有驾驶者中的5%身材较矮小或等于这尺寸，其余95%身材较高大）；95%(所有驾驶者中的95%身材较矮小或等于这尺寸，其余
29、5%身材较高大）。汽车工业中所应用的总范围在5%和95%之间，也就是包括了90%人群。例如设计可调节座椅与踏板之间的距离，适应尽可能多的驾驶者身材，在这里一般取5%的女性及95%男性人体样板。驾驶座椅对方向盘、操纵杆和踏板的可及性决定了人体乘坐的姿势，姿势是由座椅的安排位置和形状设计所决定的。驾驶者乘坐姿势不理想就容易疲劳甚至引起劳损。轿车座椅由座垫、靠背、侧背支撑、头枕等组成，它们具有一定的表面形状，座面和靠背的外形曲线应与人体放松状态下的背部曲线相吻合，乘员入座后座椅的表面形状与体压分布能使乘员的肌肉处于最放松的状态，能支撑到腰椎部位，不会因血液循环不良而引起肢体麻木，长时间乘坐不易感到疲
30、劳。通过对座椅的前后上下、靠背的倾斜角度、头枕前后上下等位置的有限调节，可以使大部分人处于舒适状态。座椅的弹簧性能是构成座椅振动特性的关键。试验证明，车辆行驶时尽管地板振动大，但由于座椅弹簧的作用，仍有可能在座椅上获得良好的舒适性，如果弹簧性能不好，则汽车的舒适感会比较差。对于轿车低靠背座椅而言，头枕是座椅上一个附件。随着车速的增加，它对人身安全日益重要。汽车一旦发生追尾碰撞，汽车受后面冲击力作用瞬间急速向前，由于惯性作用乘员的头部却会突然向后仰，颈椎承受到很大的加速度力而容易伤害。有了头枕承托，减少头部自由移动的空间就可以降低对颈椎的冲击力。目前轿车座椅已与安全带、安全气囊一起构成对乘员的安
31、全防护。轿车座椅本身的坚固程度、对车身连接的可靠性、靠背的强度都有行业规定和试验标准。第3章 造型设计造型的发展史汽车主要要求动力性、舒适性、安全性和经济性。在此前提下，首要的问题是机械工程学要求，其中发动机和底盘的设计、各部件的布置和安装一直是汽车发展的一个重要方面。完成总布置设计之后，可根据发动机、变速器的大小和驱动形式确定大致的车身形式，然后涉及车身的设计与制造，这些都属于机械工程学的范畴。其次是人机工程学要求。汽车是由人来驾驶和乘坐的，必须保证安全性和舒适性。首先要确保乘员的空间，保证乘坐的舒适性、驾驶的方便性，并尽量确保驾驶员的视野性，另外还包括上下车的方便性。从广义上讲，人机工程学
32、还包括对步行者安全性的保证，它涉及到车身外部的尺寸和形状问题。机械工程学和人机工程学起着决定汽车基本骨架的作用。电子学在汽车上的应用，为汽车的多功能化及性能的提高，提供了必要的条件。如制动安全性、操纵性及乘坐舒适性等，使汽车的性能得到了很大的提高。随着汽车工业的发展，电子学将是影响汽车工业的最重要的学科之一，它对汽车外形，特别是汽车室内造型有很大的影响。随着车速的提高，空气动力学尤为重要，主要还是侧重在空气动力学的应用。分析表明，汽车所受到的空气阻力与汽车行驶速度的平方成正比，因此车身外形上下工夫，尽量减少空气阻力。空气阻力分为汽车横截面面积所决定的迎面阻力，以及由车身外形所决定的形状阻力，这些都是与汽车造型密切相关的。从空气动力学
