毕业设计论文 SUV车身总布置设计.docx
- 文档编号:14281509
- 上传时间:2023-06-22
- 格式:DOCX
- 页数:63
- 大小:2.04MB
毕业设计论文 SUV车身总布置设计.docx
《毕业设计论文 SUV车身总布置设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计论文 SUV车身总布置设计.docx(63页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
毕业设计论文SUV车身总布置设计
摘要
SUV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性能和商品性,所以人机工程学在SUV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,还应用到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
Abstract
Thedesignofmoderneverwhereemphasizedpeople-oriented,ofsafety,comfort,environmentalprotection,energysavinghasbeenthesubjectofgoals.Ergonomiclayoutdesignisnotrelatedtotheeffectiveuseofthecarspaceandimprovethecomfort,safety,butalsoaffectthemodelingresultsbothinsideandoutsidethevehicle,andfurtheraffecttheoverallvehicleperformanceandcommercial,soErgonomicsIntheprocessofcardesignanddevelopmentofappliedresearchoccuppiesanimportantposition.
Inthispaper,thebodydesignofthetraditionalmethodsandmodernmethodsofthebody,andthatthedesignmethodsusedinthispaper.
Theautomotivedesignisbasedonthedevelopmentofautomotivedesignandbodydesignprinciples,thenmakesureofthetotallayoutparametersandthezerolineofthevehiclecoordinates,alsoapplyergonomicstodeterminethemodelsandmostcomfortablebodyposition.AnddeterminetheHpoint,seatdesign,theeyellipsedesign,theenvelopesurfaceandtheenvelopesurfaceandenvelopecurve.Finally,designandidentifythevariousaccessories.
Keyword:
Ergonomices;AutoBodylayout;eyellipse
1绪论
1.1SUV车发展现状
SUV车型是运动型多用途汽车。
是一种同时拥有旅行车般的舒适性和空间机能加上货卡车的牵引力和越野能力的车型。
现在的SUV一般是指那些以轿车平台为基础生产、在一定程度上既具有轿车的舒适性,又有越野车的通过性的车型。
车辆对空间利用率要求更高,既可载人又可载货,适用范围广。
SUV概念的真正创始车型是美国克莱斯勒出品的“切诺基”(即213)。
“切诺基”的设计理念是脱胎于越野车只强调通过性的概念,主要提高了车辆的舒适性,去掉以往越野车沉重的非承载式车身,引用了轿车的设计理念,换成轻盈的像绝大部分轿车一样的承载式车身结构。
但又不完全的牺牲越野性能,依旧有比较强的动力,采用4X4的驱动形式,关键的概念是主要强调了舒适性。
在市场方面,从2011年的SUV销售趋势上看,首次购车的年轻消费者越来越倾向于SUV产品,占到了SUV总体销量的20%以上。
2012年,风行汽车推出的首款SUV——景逸SUV以“城市代步SUV”这一定位清晰地占据了消费者的心智,让初次计划购车的消费者也能将SUV列入购买清单,挑战了SUV只能作为“第二台车”的观念。
同时,也避开了激烈的同质化竞争,为景逸SUV确立了一片新蓝海。
此外,8.09万元起的超值售价,进一步帮助景逸SUV顺利打开市场。
在设计方法和手段上,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。
然而,随着计算机的发展和现代设计方法理论的逐步成熟,已经开始向现代的设计手段发展。
现代设计主要以计算机辅助设计及制造为主,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。
1.2本次设计题目的研究的内容和意义
本次设计是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。
1.3汽车车身设计的特点
汽车车身应为驾乘人员提供良好、舒适的乘坐和工作环境,使其免受振动、噪声、废气以及恶劣气候的影响;在运载货物时,应保证货物完好无损,装卸方便;同时,车身结构还应保证行车安全,减轻严重的事故后果。
作为我国汽车工业中最年轻而发展迅速的一个领域,车身工程越来越处于重要地位,受到业界的普遍关注。
据统计,客车、轿车和一些专用汽车的车身质量约占整车自身质量的40%——60%,货车的车身质量约占整车自身质量的16%——30%。
同时,汽车车身还是技术密集型和劳动密集型相结合的产品。
由于汽车使用功能的多样性,车身的设计、结构和制造均有其自身的特点,设备投资高、技术难度大,所以国内外有关汽车企业都投入了大量的人力、物力进行汽车车身的研究与开发。
汽车车身结构包括车身壳体、车前钣金件、车门、车窗、车身外部装饰件和内部装饰件、座椅以及通风、暖气空调装置等,在货车和专用汽车上还包括货箱和其他装置。
轿车、客车的车身是一个薄壳封闭体,相当于一个临时住所或活动的建筑物,但又都受到质量和空间的限制。
因此,在汽车车身设计有别于汽车上其他总成的设计,有其自身的设计特点。
汽车车身设计的特点是:
(1)汽车车身设计涉及面广,远远超出一般机械产品的范围,因此车身设计人员需要有坚实的理论基础和丰富的实践知识。
汽车车身设计要考虑节能、环保、安全三大主题;设计与造型中要考虑空气动力学的影响,使其空气阻力最小以便降低能耗;同时,还应满足人机工程学要求,使驾乘人员乘坐舒适,操作轻巧、方便;设计时还涉及车身造型艺术、内部装饰、取暖、通风、防震隔声、密封、照明以及人体工程等。
车身零部件的加工油各种工艺方法,涉及冲压、各种形式的焊接、涂料、电镀和塑料成型等。
车身因占整车整备质量较大,因此设计时对钢铁、铝、玻璃、油漆等材料的性能和用途应非常熟悉,以便完成轻量化设计。
另外,由于车身壳体高、宽方向的尺寸大,具有大的弯曲和扭转刚度,因而会影响整车的刚性。
据统计,车身刚度在整车刚度中所占的比率可在0——100%之间,如轿车车身约为30%——65%。
因此,车身设计一方面要使车身轻量化;另一方面又要保证其具有足够的强度和刚度,以保证运行中的可靠性,这涉及结构力学、计算数学和计算机等方面的知识。
由上述可知,由于车身的独特性,因此设计与制造人员需懂得或具备生产工艺、结构力学、人体工程、技术美学、用户心理学、计算机科学以及企业管理等方面的知识。
(2)汽车车身设计方法有别于汽车上其他总成。
车身不仅是一个产品,还是一件精致的艺术品,它以其优雅的雕塑形体、内外装饰及悦目的色彩使人获得美感享受。
车身外形还可反映时代的风貌、民族传统和独特的企业形象。
它的外形设计、制图和结构计算方法、制造与装配工艺均不同于其他总成的设计。
在传统的车身设计中,要制作主图板和主模型;而在现代的汽车车身设计中要建立数字化车身模型,还是其他机械产品很少进行的工作。
(3)车身的结构设计有独特的要求。
汽车车身的零件繁多、结构复杂,一般的普通轿车白车身由约400——500多个冲压件组成。
汽车车身所受载荷复杂,包括驱动、制动、转弯等惯性力,还包括路面反力和作用与不同位置的发动机等总成载荷。
汽车车身边界复杂,不同的悬架种类在不同情况下对车身产生不同的约束和支承,因此在设计计算时一般无法获得汽车车身结构的强度、刚度和模态的解析解。
现代汽车车身结构分析方法常采用数值模拟和试验分析方法,现代数值模拟分析方法主要是指有限元分析方法;现代试验分析方法主要是指电测法,即应用传感器、测量和分析仪器对车身实物零部件或小比例模型进行支承加载和测试,这是数值分析模型验证的主要手段。
另外,在车身设计时除满足车身应有一定的强度、刚度要求外,还应进行方振降噪、碰撞安全性、金属材料缓蚀型及轻量化方面的结构设计。
2.SUV车身总体布置概述
2.1车身总布置内容
车身布置的第一阶段与车身概念设计同时进行的,该阶段的主要任务,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SUV车型,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。
SUV车身总布置设计是对车辆发动机、传动系等总成、机构,电器设备,内饰总成和部件(仪表板、座椅、操纵机构等)的所在位置,以及乘坐舱内空间大小和车身主要参数,在满足车身造型的要求下,进行设计和确定的过程。
其目的就是要使车辆在其自重的等级下具有最大的室内空间,也就是要在有限的车身外形尺寸内布置所有的总成、机构,并获得最大的室内居住性活动空间。
具体内容如下:
(1)确定车身内、外尺寸。
(2)确定乘坐与操纵空间。
(3)校核各项性能及法规要求的尺寸数据。
例如风窗的刮扫面积,座椅的调节量,仪表板的防炫目效果等。
(4)确定发动机、传动系占用的空间,并对整车总布置提出反要求。
(5)对有车架的非承载式车身,确定悬置型式及位置。
(6)依据车轮跳动图确定翼子板及挡泥板等零部件的极限位置与结构。
(7)确定备胎、油箱的位置。
总之,在进行各项具体布置时,都离不开车身总布置原则,更离不开与造型设计师整
车总布置设计人员的协调,同时还应考虑符合人机工程学的要求。
全部尺寸参数是相互制约、整体协调的统一体,既需要周密地考虑,反复地协商,也需要丰富的经验。
车身总布置的好坏,很大程度上决定着车身设计的成败。
图2.1所示为确定车身总布置方案时应考虑的各方面因素,即各总成尺寸、布置位置和人体布置要求。
图2-1车身总布置所考虑的因素
Fig.2-1Thebodylayoutconsideration
2.2车身总布置设计原则
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、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。
2.3车身设计方法
2.3.1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。
2.3.2现代的设计方法
现代车身设计通常分为概念设计和工程设计(或称技术设计)两个阶段进行。
(一)概念设计
概念设计时对未来投产汽车的总体概念进行概括性描述,属于设计的前期工作。
这个阶段是从产品创意开始到构思草图,完成既实用又美观的造型设计,并制造模型和试制概念样车的全过程。
在这个阶段需要多部门合作同时开展工作,即需要吸收高级管理人员、设计工程师、制造与工艺工程师、财务人员、市场销售人员及生产计划工作人员参加,所以概念设计又称为“同时工程”。
概念设计内容包括论证产品的开发目的,进行使用调查,指出开发的必要性和可行性;进行市场预测、产品水平先进性分析、目标成本测算。
为了在产品制造出来之前先给人们一个形体概念,往往需绘制概念草图、初步布置图和美术效果图,作为补充还要制造缩比模型等。
概念设计时产品设计的纲,决定着产品的设计方向和优劣。
它是工程设计的雏形,在随后的设计中允许对车身的数据形态进行修改。
在概念设计阶段,要对现有同类型车型的空气动力性能进行试验分析,定出目标。
因此,在这个阶段要从大量的平面效果图中筛选好的方案,在制作数个缩比模型进行风洞试验,以优化设计方案。
在概念设计阶段,要对车型、工艺等进行分析并作出抉择,同时对车身变形种类作出规划,另外还应该关注车身结构的可靠性与维修的方便性。
(二)技术设计
传统的车身设计方法主要是基于手工完成的,车身造型设计是通过实物、模型、图样和样板来传递信息的。
整个设计过程从制作1:
5油泥模型和全尺寸主模型开始,然后由油泥模型手工绘制所有车身图样和模具加工图样。
这种设计方法存在的问题在上面已经详细叙述。
随着科学技术的进步,车身设计在技术设计阶段已经发生了质的变化,出现了电子计算机辅助车身设计与数字化车身设计两种方法。
1.电子计算机辅助车身设计
该设计方法的主要特点是利用电子计算机进行信息处理和信息传递,将车身外形的传递改变为数值量的传递,利用计算机辅助集合设计方法辅助以制造缩比油泥模型,再用三坐标测量仪对油泥模型进行成百上千次的数据测量,在计算机上建立一个雕塑车身的数据模型。
这个模型可代替传统车身设计中的立体模型,用它进行结构分析和设计。
最后将计算机建立的车身模型直接用于车身覆盖件磨具设计和加工,使得结构设计、有限元分析和模具加工共享统一的车身设计数据库,确保数据和图形的传递准确无误。
此外,设计、工艺和检验人员使用同一数据资源,既方便又准确。
2.数字化车身设计
数字化车身设计的核心是数字化建模。
数字化建模技术就是根据已有的草图或想象。
利用交互式将物体的形状在计算机上建立起数学模型。
利用该数学模型可在车身产品还未生产出来之前,就可以对车身进行测量,并进行空气动力学测试、应力分析、模型加工和演示等。
它是对车身进行分析计算的基础。
数字化车身建模的基本原理:
构造汽车车身数学模型的基本理论依据是计算机几何学,所使用的工具是计算机及其软件。
在计算机上应用贝奇尔方法、均匀B样条方法或非均匀B样条(NURBS)等数学知识,将车身表面的自由曲线、曲面或者其他形体转化为数学模型,亦即用数学方程来表达车身表面的曲线、曲面或形体。
3.虚拟现实技术的车身设计
虚拟现实技术:
虚拟现实技术(VR,VirtualReality)是一门综合技术,它以计算机技术为主,综合利用计算机三维图形技术、模拟技术、传感技术、人机界面技术、显示技术和私服技术等,形成一个逼真的三维视觉、听觉及感觉的感官世界。
该技术具有沉浸感、交互性、构想性和实时性四大特点。
它是联系人脑中现实世界和计算机中虚拟世界的桥梁,而且交流是双向的。
高技术使人沉浸在如真实环境一样的虚拟环境中,可通过自己的动作改变感受的内容,同时可人为地为实现一定目标用途构想出某种环境,使人在魔种环境中进行体验。
该技术用于设计方面时,只要设计人员修改了某些设计指标,便会立即观察到这些改变带来的后果。
虚拟现实技术是高度发展的计算机技术,它不仅包括图形学、图像处理、模式识别、网络技术、并行处理技术、人工智能等高性能计算技术,而且涉及数学、物理、通信,甚至涉及气象、地理、美学、心理学和社会学等相关领域。
虚拟现实技术用于设计,表面上看与传统的CAD技术十分相似,两者都是以计算机系统作为设计的辅助方式,但两者有很大的区别,主要表现在:
(1)虚拟现实技术具有交互和实时的特性,可使设计者呈主动状态,能身临其境;图形真实感强,有远、近、纵、深的感觉。
所有这些特征,传统的CAD都没有。
另外,利用虚拟现实技术可实现多产品和新老产品同时开发和资源共享。
(2)利用虚拟现实技术进行车身设计,可取代一些模型制作环节,造型方案确定后的建模数据可直接用于车身结构设计、冲压模具设计等后续环节,还可设计出汽车车身的各种零部件,甚至可装配出整辆虚拟样车。
该样车放置在“虚拟汽车试验场”便可进行各种性能试验及碰撞试验,并可进行改进设计,这样就可节约大量的资金和时间。
(3)虚拟现实技术的实现需要大量设备支持,这些设备包括计算机平台、显示装置及交互式附件等。
2.4本车总布置及初始参数
发动机:
2.0TL4涡轮增压最大马力(PS)150最大扭矩(N·m)310
变速箱:
6挡手动
车身结构:
5门5座SUV
长×宽×高(mm):
4640×1825×1690
轴距(mm):
2970
前、后轮距(mm):
1565/1565
前悬、后悬(mm):
950/720
最高车速(km/h):
180
最小离地间隙(mm):
190
车重(kg):
1615
驱动方式:
前置前驱
前悬挂类型:
麦弗逊式独立悬挂后悬挂类型:
双横臂式独立悬挂
油箱容积(L):
58行李箱容积(L):
808-2010
转向助力类型:
机械液压助力
车体结构:
承载式
前制动器类型:
通风盘式后制动器类型:
盘式
前、后轮胎规格:
225/65R17
接近角(°):
26离去角(°):
22
最小转弯半径(m):
6
2.5车身整车基本选型
2.5.1整车结构
(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。
目前在乘用车上得到了广泛运用。
本次设计采用了发动机前置前驱。
(2)发动机前置后驱(FR)
FR布置形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。
(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。
2.5.2车架
(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,又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。
本次设计采用了无车架机构。
图2-2非承载式车身结构图2-3承载式车身结构
Fig.2-2ThemonocoquebodystructureFig.2-3Thecoquebodystructure
2.6车身材料
车身是车的重要组成部分,由它构成了成员的乘座空间和乘乘座环境,其外表展示了整车的造型艺术和整车的特征。
因此,车身材料既要满足车身设计、生产(制造)、装配、维护方面的要求;还要满足使用、安全等方面的要求,即满足强度、刚度、耐腐蚀、拉延性以及可焊接,易加工成型等方面的要求,所以车身用材料种类较多。
车身用材料大致可分为二大类:
金属材料:
钢板、铸铁等重金属材料;铝、镁、钛等轻金属及其合金材料、泡沫金属等材料。
非金属材料:
工程塑料、纤维、树脂、玻璃、橡胶、非金属泡沫材料、非金属复合材料等。
车身材料的使用分类:
1、钢板:
热/冷轧钢板、表面处理(镀覆)钢板、不锈钢板、高强度钢板等
2、轻金属材料:
铝板、铝合金、镁合金、钛合金等
3、复合材料:
玻璃纤维增强材料(GFRP)、碳纤维增强材料(GFRP)等
4、非金属材料:
玻璃、塑料、橡胶、皮革、人造革、化学纤维等
5、衬垫材料:
皮革、纸板、软木、石棉、人造革、泡沫塑料等
6、涂装材料:
(构成:
油料、树脂、颜料、稀释剂、辅助材料)底漆、面漆、腻子、辅助材料等
7、内饰材料:
各类织
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计论文 SUV车身总布置设计 毕业设计 论文 SUV 车身 布置 设计