KLQ6100G城市公交車車身造型與總布置等設計【含3張CAD圖紙+文檔全套】

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In order to speeding up the development of the city public transportation , this thesis combined the KLQ6100G city bus exploration project , on the foundation of chassis that has already existed , make the shape design and total arrange of the body , accessory shape design and total arrange of the driver compartment , accessory shape design and total arrange of the passenger compartment , and design in three-dimensional with the software CATIA . During design process , first made an analysis to the form of arrangement and sizes of each part to make the theories analysis to each parts according to the experience and standards for there has been , then carry on the shape design according to the theoretical analysis .During the progress of theoretical analysis and the shape design , this thesis used the latest body design information , modified to the design again and again , made the whole car shape beautiful and generous as far as possible . In the process of inside arrangement , the thesis made the best use of the limited space to carry more passengers , made more comfort , made the bus inside arrange to be more humanity and more reasonable as far as possible . Keywords : City bus, CATIA, Body shape design, Total arrangement 目錄 中文摘要 I Abstract II 第一章 引 言 1 1.1 我國城市公交需求市場分析 1 1.2 我國城市公交車發(fā)展方向 1 1.3 本課題的研究內容、依據及意義 3 1.4 本章小結 4 第二章 KLQ6100G車身外部造型與外部總布置設計 5 2.1 空氣動力學特性在車身造型中的應用 5 2.2 汽車車身制圖 5 2.3 KLQ6100G公交車車身外部總布置設計 7 2.3.1前圍布置 7 2.3.2左側圍布置 7 2.3.3右側圍布置 8 2.3.4后圍布置 8 2.3.5頂蓋布置 9 2.4 KLQ6100G公交車車身三維造型設計 10 2.4.1 前圍造型 10 2.4.2 側圍造型 13 2.4.3 后圍造型 14 2.4.4 頂蓋造型 16 2.4.5 后視鏡及燈具的造型 16 2.4.6 外部各形面裝配 17 2.5 本章小結 18 第三章 KLQ6100G車身內部總布置設計 19 3.1 人機工程學在車身總布置中的應用 19 3.2 確定駕駛員座椅H點位置 22 3.3儀表板設計 25 3.4 確定各操縱件的位置 28 3.5 乘客區(qū)座椅布置 29 3.6 本章小結 32 第四章 KLQ6100G駕駛區(qū)三維造型設計 35 4.1 儀表臺造型設計 35 4.2 駕駛員座椅造型設計 37 4.3 變速器操縱桿、加速踏板、制動踏板、離合器踏板、投幣器造型設計 39 4.4 駕駛區(qū)各主要部件裝配 42 4.5 本章小結 44 第五章 KLQ6100G乘客區(qū)三維造型設計 45 5.1 地板設計 45 5.2 乘客座椅及座椅支架造型設計 47 5.3 乘客區(qū)座椅裝配 49 5.4 本章小結 50 第六章 研究工作總結與展望 51 致謝 53 參考文獻 54 54 第一章 引 言 1.1 我國城市公交需求市場分析 2002年，我國城市公共交通運營總里程112239km，運送旅客372億人次，公交客車保有量24.6萬多輛，每萬人擁有6.7標臺。城市公交車輛在全國大中型客車市場占有率達40%左右。到2010年，我國城鎮(zhèn)化水平將達到45%左右，而城鎮(zhèn)化水平每提高一個百分點，城鎮(zhèn)人口新增1000萬，如此計算，我國城鎮(zhèn)人口將由2000年的4.4億到2010年的6.28億人。今后五年將有1~1.2億的農村人口進城轉為城市人口。預計到2010年我國城市公共客車保有量將達35~40萬輛，年運送旅客500億人次。市場需求總趨勢是：總量有所增加，主要是車輛檔次水平的提高。大型（10～18米）、中型（8～10米）、輕型（8米或以下）的車輛比例將分別為15％～20％，60％～65％，15％～20％。 從以上數據和分析可以得出，近幾年我國客車市場將對城市公交車有較大需求，特別是10米車。 1.2 我國城市公交車發(fā)展方向 近年來，我國隨著城市化進程加速城市人口增加以及居住郊區(qū)化等帶來的交通需求量的劇增，使得和道路交通設施供應、管理、技術、空間不足的矛盾突出，汽車化成為解決城市交通需求迅速增加的重要方法。根據我國國情，大力發(fā)展公共交通、實施公交優(yōu)先是解決城市交通擁擠的主要途徑和出路之一。 根據建設部提出的我國城市公共交通的發(fā)展原則、方式、目標的指導意見，發(fā)展公共交通要堅持“安全、方便、舒適、快捷、經濟”的基本原則，推動綠色公交、智能公交、大容量地面快速公交為重點的公共交通的科技進步，形成信息化、智能化、社會化的綠色新型的一體化公共交通。 1、大型化 由于傳統鉸接式的大型公共汽車占地面積較大，轉向半徑大，運行不靈活，己在一些人城市部分線路退出歷史舞臺，將逐步中11～12m長、載客100～120人左右的大型城市客車所替代。例如：雙層巴上成功地解決了載容量大與轉向靈活這對矛盾，以其良好的車內視覺效果，成為乘客旅游觀光喜愛的交通工具，香港公共汽車公司就是由4000輛以層巴士為主體組成的，北京、上海、天津、重慶、深圳等都會城市已批量選用雙層巴士。相信在不久的將來，雙層巴士將在我國城市得到廣泛應用。? 2、低地板化 低地板技術的應用，增加了城市客車的行駛穩(wěn)定性和舒適性。降低了整車的重心，方便了乘客：尤其是兒童、老人和有行動障礙乘客的上、下車。目前我國的低地板公交車輛還不能稱作是真正的低地板客車，因為沒有解決前后橋和懸掛問題。在歐洲，低地板公共汽車技術已趨于成熟并廣泛應用，在成功推出系列低地板專用車橋的基礎上，致力于低地板公共汽車技術的發(fā)展。目前德國ZF公司的低地板專用車橋、美國紐威公司的空氣懸掛也已進入我國市場，我公司開發(fā)的公交車輛已開始采用低地板專用車橋和空氣懸掛，降低地板離地高度，低地板客車將成為我國名優(yōu)城市客車的首選產品。結合我國的國情，低地板公共客車地板離地高度以小于600mm為宜。? 3、高檔化 在動力配置方面，采用大功率、大扭矩、低排放、低油耗，先進可靠的發(fā)動機，要求配置冷、暖空調，保持車內基本恒溫，采用自動變速箱。整東具有高檔內飾、高檔服務，以實現多功能，高附加值，高檔，高效益的目標。? 4、綠色環(huán)保化 一段時期以來，柴油機大功率與高污染的矛盾越來越制約著柴油機的推廣應用，許多城市向柴油機提出了質疑，與傳統的柴油發(fā)動機的相比，以LPG、CNG等為燃料的代用燃料車輛的排放可降低60％左右，這正迎合了當今城市環(huán)境保護的要求。于是“綠色汽車”動力悄然走俏。因此，代用燃料、清潔燃料城市公交車及電動車在我國今后的兒年將會有廣闊的市場發(fā)展前景。同時，低排放、大功率柴油發(fā)動機和大功率單一燃料發(fā)動機均將大有作為。? 5、造型現代化 力求整車外觀色彩明快，線條流暢，直接體現現代都市風貌，并成為現代都市一道亮麗的風景線，車輛內外裝飾要求進行軟化處理，高檔豪華，裝用大型雙曲面全景玻璃，便于旅游觀光。? 6、智能化，自動化 要求減少人工操作、裝有自動電子報站器、電子路牌顯示、自動投市機、監(jiān)視系統、IC打卡機等，這些智能化、自動化電子技術已經開始在一部分大中城市公交客車上選用，今后，導航系統、安全監(jiān)測黑匣子、防盜裝置等高新技術也將在城市客車上逐步應用。 1.3 本課題的研究內容、依據及意義 客車車身作為汽車三大總成之一，在整車開發(fā)中占有重要的地位，是整車開發(fā)的關鍵環(huán)節(jié)，本課題結合ZK6830HG城市公交客車的開發(fā)項目，對該車的左側圍在CATIA環(huán)境下進行總體設計，使我們在掌握工程應用軟件CATIA的使用方法的基礎上了解車身造型方法和結構設計的基本原理和方法，綜合運用本專業(yè)所學的專業(yè)基礎理論和專業(yè)知識分析和解決車身設計中的問題，進一步培養(yǎng)我們理論聯系實際獨立分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)我們的工程設計能力。 本畢業(yè)設計主要是做10m公交車的造型與總布置設計，包括車身造型設計、車身附件設計（一部分）、駕駛區(qū)布置、乘客區(qū)布置等。 本設計以KLQ6100G客車為依據，外形尺寸為10310×2440×2900（mm）（3100不含空調），座位數為31+1，用于大型城市公交客車車身。使用壽命約為10-12年，行駛里程約為80萬km。 (1) 底盤有關數據 底盤為分段式底盤、發(fā)動機后置 軸距 5100mm 前懸 2260 mm 后懸 2950 mm 前輪距 2020mm 后輪距 1860mm 輪胎 9.00R20-14PR (2) 底盤質量參數 整備質量參數 9400kg 前軸 3300kg 后軸 6100kg 允許最大總質量 15000kg 允許最大前軸荷 5000kg 允許最大后軸荷 10000kg 該客車在總布置時采用了分段直大梁底盤，以降低地板高度。 該底盤的前端縱梁（z＝0）上表面離地高度為570 mm，后端離地高度870mm。在駕駛區(qū)地板骨架采用Q235 30×50×1.75的矩形鋼管作為橫梁。 1.4 本章小結 本章作為緒論部分主要講述了我國城市公交客車的發(fā)展方向和市場需求，為了滿足這個需求，加快城市化建設步伐，在現有地盤的基礎上，結合KLQ6100G城市公交車的車身開發(fā)，對該車型作車身造型設計和總布置設計。 第二章 KLQ6100G車身外部造型與外部總布置設計 2.1 空氣動力學特性在車身造型中的應用 隨著汽車車速的不斷提高以及在高速行駛時保證汽車的動力性、經濟性、操縱穩(wěn)定性和冷卻通風、降低風噪等的需要，汽車的空氣動力性能越來越受到人們的重視。空氣動力學特性已成為評價汽車的重要方面。 當汽車高速行駛時氣流對汽車的行駛狀態(tài)產生著極大的影響。汽車的空氣動力學特性主要取決于車身造型，它主要影響汽車的動力性、燃料經濟性及行駛穩(wěn)定性等性能。近年來，各國都對汽車的空氣動力特性進行了深入的研究和大量的試驗，力求減小正面迎風阻力和升力對高速行駛汽車性能的影響。 為了改善汽車空氣動力性能，在汽車外形設計時主要采取以下措施： 1、棱角圓化 由于前圍要與頂蓋側圍相連，其過渡部分應用大圓弧過渡，這樣可以防止氣流分離和降低CD值，以減小風阻。 2、水槽形狀對阻力的影響 設在風窗玻璃與側窗交接處的前風窗立柱，又稱A立柱，正好在前方來流向兩側流動的拐角處。如A立柱外形設計成直角，則在拐角處就會因產生氣流分離而阻力增加故A立柱外形應設計成圓滑過渡形。 3、表面光潔 如果車身能有一個連續(xù)光滑的表面，則可防止氣流的分離而減小阻力。因此，從造型和結構上應盡量使裝在車身外的附件（如雨刮器、門把手、車燈等）隱入車身內，采用曲面玻璃并使它貼近車身表面，注意車身底部的光滑稱度等。對于必須設置在車外的附件（如外后視鏡）除應使其符合流線型外，應盡可能安裝在低壓區(qū)，并遠離分離點，以避免導致氣流的過早分離而造成附加阻力。 2.2 汽車車身制圖 一、坐標系的確定在汽車車身設計中采用右手定則確定坐標系。在坐標系中，X為汽車長度方向，Y為寬度方向，Z為高度方向，見圖2-1。 圖2-1 車身坐標系 二、坐標零平面的確定 按汽車滿載時確定零平面。 一般取沿車架宗梁上緣上表平面平直且較長一段所在平面作為高度方向坐標的零平面。零平面上方為正，零平面下方為負。本設計高度方向零平面取地板上表面且較長一段所在平面做為零平面。 將通過汽車前輪理論中心線并垂直于高度方向零平面的平面作為長度方向坐標的零平面，零平面前方為負，后方為正。 把汽車的縱向對稱平面作為寬度方向坐標的零平面，零平面左側為負，右側為正 三、圖面布置。 繪制車身圖樣及編制技術文件時，一般按汽車自右向左行駛方向布置圖面。 坐標線的標記應包括坐標線距零平面的百分之一數值及坐標方向，數值及字母的字號為7號，坐標線間隔原則上是100mm或100mm的整數倍，本設計坐標線間隔為400mm。 四、標注 標注零線的坐標尺寸一般由最近的坐標線注出，但也可以由尺寸基準線注出，尺寸基準線與坐標線用注有尺寸值的尺寸線聯系。本設計采用兩種方法相結合的標注方法，而且，在本設計中，基準線和零線是同一根線。 具體參考《汽車車身制圖 QC/T 490-2000》。 設計圖紙參閱附件《車身總布置圖》。 2.3 KLQ6100G公交車車身外部總布置設計 2.3.1前圍布置 在保證強度的條件下該風窗形面應盡量大一點，保證駕駛員的視野良好。 其尺寸布置參照《汽車及掛車外部照明和信號裝置的安裝規(guī)定GB 4785-1998》。牌照安裝位置參照相關國家標準。布置形式如圖2-2。 圖2-2 前圍布置圖 2.3.2左側圍布置 在滿足車身強度的要求下應盡量增大玻璃形面面積，以提高乘客的視野。側窗立柱采用垂直形式，穩(wěn)重大氣，工藝簡單易行。在車身后部開設散熱器隔柵，如圖 用于發(fā)動機冷卻系統，保證發(fā)動機運轉平穩(wěn)并輸出較大功率。 在左側圍布置中還要考慮到駕駛員左側窗玻璃的形式，這里采用移門式，簡單可靠。為了滿足零件通用化的要求，左右側圍的玻璃應盡量設計成對稱，保證零件互換性。國家標準要求風窗下緣至地板表面距離不大于770mm，本設計尺寸740mm。具體布置如圖2-3。 圖2-3 左側圍布置圖 2.3.3右側圍布置 在右側圍設計中，其設計方法與左側圍相似，但要特別考慮到乘客門的凈面積，按照《客車結構安全要求 GB 13094-1997》確定門寬、門高，如圖2-4。 圖2-4 右側圍布置圖 2.3.4后圍布置 對于后置發(fā)動機客車，后圍后門主要是為了維修發(fā)動機發(fā)方便而開設，且用于散熱。后門設計成倒梯形，美觀大方，打破后圍平直呆板的形象。為了更好的通風和散熱，在后圍上開設了排列整齊密集的跑道形散熱孔，既美觀又散熱，還節(jié)省材料，可謂一舉三得。后窗不能過大或過于復雜，應盡可能減少將后排座椅靠背露于外，一面影響后圍視覺效果和增大玻璃費用。 后圍造型中同樣要面對燈具的布置，其設計依據主要還是按照國家標準然后再定相互間尺寸及在車身上的布置形式。如圖2-5。 圖2-5 后圍布置圖 2.3.5頂蓋布置 頂蓋的設計要注意與前、后圍，左、右側圍的接合，所以其橫向截面為三段圓弧。同時還應注意安全頂窗尺寸應按照《客車結構安全要求 GB 13094-1997》設計其尺寸確定如圖2-6。 圖2-6 頂蓋布置圖 2.4 KLQ6100G公交車車身三維造型設計 2.4.1 前圍造型 客車前圍造型能代表整車形狀的特征，同時前圍布置著各種零件、燈具及商標，曲面的形狀變化頁很復雜，應此它是一個較難設計的面，需要認真妥善處理車身表面形狀、前風窗玻璃形狀尺寸，車前各種附件、燈具及牌照凹槽之間的協調關系。 本設計主要是對前圍的外形設計，設計主要要滿足氣動力學要求以及制造工藝的要求。 一、前圍形面形成 前圍形面是一空間曲面，如對該空間曲面從不同剖面上剖切，可以得到不同的剖切軌跡線（截面線）。本設計前圍橫向曲線由三段圓弧相切構成，縱向曲線由兩短圓弧構成（有關設計尺寸請查閱總布置圖，本章以下有關的尺寸同樣看該圖）。形面由縱向曲線繞橫向曲線掃描而成，然后再與側圍及頂蓋導圓角。如圖2-7。 二、風窗玻璃面形成 風窗玻璃面形成是由前圍形面剪切而成，目的是為了與前圍曲面結合光滑平順，減小風阻，同時也是造型美觀的需要。首先在ZX面中做出一折線，把該折線以Y軸方向向前圍形面上投影，剪切投影線所包含的曲面即可，如圖2-8。 圖2-7 前圍曲面形成圖 圖2-8 前風窗玻璃面 三、保險杠形面形成 保險杠形面是先用類似于剪切玻璃面的方法，剪切掉前圍上半部分，接著偏移剪切后的前圍下半部分形面，然后再在前圍形面和保險杠形面之間用連接面填充。如圖2-9。保險杠形成如圖2-10。 圖2-9 保險杠形面形成圖 圖2-10前圍保險杠圖 四、燈具 前大燈，包括照明燈與信號燈，采用組合燈具，與前圍的結合處應遵循第二節(jié)中車身表面盡量光潔的要求，其制作過程主要還是在ZY面內做出二維形狀曲線，然后沿X軸方向投影到前圍及保險杠形面上，用投影線剪切該面，然后填充成形面。如圖2-11。 圖2-11 燈具形面形成圖 2.4.2 側圍造型 客車側圍造型最具有直觀視覺美感，側圍造型包括前后圍側面投影，頂蓋側面投影，它們與側圍、車輪及輪罩、側圍的群邊構成客車的整體“完形”。 本設計側圍形面是由的橫向截面線是由兩段圓弧和一段直線構成，其形面就是由該曲線沿一直線拉伸而成，如圖2-12。 圖2-12 側圍面形成圖 在XZ面上草繪矩形，然后投影到該面上，再在該拉伸形面上剪切掉投影線所圍起來的形面，這些矩形面便是安裝側窗玻璃的形面。如圖2-13。 圖2-13 側圍風窗形成圖 2.4.3 后圍造型 后圍造型一般法則是，應注意與整體造型相呼應。目前，發(fā)達國家客車后圍已開始向“肥厚”方向發(fā)展，而前圍則顯得“薄”，以求達到呼應統一、整體而變化的體量感。 后圍形面成型方法與前圍較相似，也是由一曲線繞另一曲線掃描而成，然后再與左右側圍及頂蓋平面相互導圓角而成，如圖2-14。 圖2-14 后圍主要表面形成圖 后圍保險杠成型方法與前圍保險杠的成型方法也一樣，也是由后圍主要形面偏移后中間再用面填充而成。如圖2-15。 圖2-15后圍保險杠圖 燈具形面的造型方法就是在ZY面內做出燈具布置平面圖，也就是平面形狀圖，然后向后圍形面上投影，用投影線剪切后圍主要形面，然后填充。如圖2-16。 圖2-16 后圍燈具形面形成圖 2.4.4 頂蓋造型 頂蓋面是由五段圓弧組成的曲線沿X軸方向掃略而成，然后在XY面里做兩矩形投影到該面上，剪切掉投影線包圍的形面，該部分就是安裝安全頂窗用的。如圖2-17。 圖2-17 頂蓋形成圖 2.4.5 后視鏡及燈具的造型 一、后視鏡 后視鏡包括內、外后視鏡，這里講的主要是外后視鏡。后視鏡必須可以調節(jié)方向，反射面必須位于后視鏡的保持件內，在保持件周邊上所有點的曲率半徑都必須大于或等于2.5mm。 外形設計過程是先在一平面內草繪一條曲線，然后作出該曲線的垂面，在該垂面上畫一閉合曲線，再把閉合曲線沿前一曲線掃描，作出的形面便是后視鏡支架。 安裝鏡面的形面是用一封閉曲線沿一方向拉伸而成。如圖2-18。 圖2-18 后視鏡支架圖 其結合部分用混和操作實現柔順連接。如圖2-19。 圖2-19 支架連接處圖 后視鏡的安裝數量與位置參閱國家標準GB15084-1994。 二、燈具布置 燈具，包括遠光燈、近光燈、轉向信號燈、制動燈牌照燈、前位燈、后位燈、前霧燈、后霧燈、倒車燈、駐車燈、示廓燈、側標志燈等。這些燈具的安裝位置國家標準GB4785-1998有嚴格規(guī)定，本設計嚴格按照該標準設計。 2.4.6 外部各形面裝配 裝配中主要是選總基準面，然后把各個零件基準面對該總基準面進行偏距，旋轉等操作，而不能選擇不同的面作為基準，這樣可以避免在后期修改過程中由于修改了某一平面，而另一部件正是以改面作為基準而引起組裝尺寸鏈出現錯誤。選擇前圍基準面為該部分組裝總基準面，依次裝配左、右側圍，頂蓋及后圍。如圖2-20。 圖2-20 車身組裝圖 2.5 本章小結 本章主要介紹了在CATIA軟件環(huán)境下對KLQ6100G城市公交客車車身造型，及造型前應注意的問題。在造型過程中，應注意各型面的接合處應接合柔順光滑，保證車身美觀，同時降低行駛過程中氣流對客車的影響；還應注意各形面的尺寸應符合相關國家及行業(yè)標準；在裝配過程中，注意基準面的選擇。 下表2-1說明國家標準與本設計尺寸做一對比。 表2-1 客車結構安全要求 GB 13094－1997 項目 國標要求 本設計尺寸 說明 乘客門最少數量 2 2 車長10～12m 安全頂窗最少數量 2 2 乘客門中心距 8560×40%=3424 4757.5 不小于乘客區(qū)總長的40％ 安全頂窗相鄰兩邊間距 ≥2000 5995 乘客門凈高 1800 2160 乘客門凈寬 650 1000 830 1300 單通道門 雙通道門 安全頂窗洞口凈面積 ≥3.0×105mm2 490×680=333200 第三章 KLQ6100G車身內部總布置設計 3.1 人機工程學在車身總布置中的應用 為了使車身總布置設計符合人體尺寸和生理特征，使操作者和乘坐者感到安全、舒適、方便，就必須將人機工程學的理論引入車身總布置設計。根據人體的測量尺寸和生理結構，確定駕駛的最舒適坐姿，座椅的形狀、儀表板的布置方向盤的形式以及他們之間的相互關系。這就是人機工程學在總布置工作中的應用目標。 一、汽車駕駛員眼橢圓 1、汽車駕駛員眼橢圓 汽車駕駛員眼橢圓是指駕駛員以正常坐姿坐在座椅中時其眼睛位置在車 身中的統計分布圖形。由于這種圖形為橢圓狀，故稱其為眼橢圓。 2、眼橢圓樣板 汽車車身設計中，常將幾種典型百分位的眼橢圓做成樣板，以便設計和校核用。 （1）先畫出眼橢圓自身坐標線X-X、Y-Y、Z-Z。 （2）根據《汽車車身與結構設計》第78頁表4-1、表4-2、表4-3 ，查出H點水平調節(jié)量102mm，眼橢中心在自身坐標系XYZ中的位置數據X＝1.8、Z＝-5.6、Y＝-6.4，Y＝58.0。從而確定了左右眼橢圓中心的位置。 （3）畫長短軸。長軸在兩視圖上認為等長，根據H點水平調節(jié)量及眼橢圓的百分位確定如下：眼橢圓百分位為90％對應109mm，眼橢圓百分位為95％對應147mm，眼橢圓百分位為99％對應216mm。短軸在兩視圖上并不相等。眼橢圓百分位為90％時：側視圖上短軸為77mm，俯視圖上為82mm；眼橢圓百分位為95％時：側視圖上短軸為86mm，俯視圖上為105mm；眼橢圓百分位為99％時：側視圖上短軸為122mm，俯視圖上為145mm。 長軸在側視圖上的傾角為－6.4。，在俯視圖上的傾角為5.4。。至此畫出眼橢圓樣板。如圖3-1、圖3-2。 圖3-1 眼橢圓側視圖 圖3-2眼橢圓俯視圖 二、 眼橢圓樣板在車身側視圖上的定位 1、根據設計已確定的水平調節(jié)量及眼橢圓百分位，在樣板組中選取相應的樣板。 2、在車身側視圖上由最后H點向上作垂直工作線，并量取635 mm。在該處再作水平工作線。垂直工作線與水平工作線的交點是座椅靠背角為5。時，車身坐標原點相對于垂直工作線和水平工作線均有偏距。偏距大小可以從《汽車車身與結構設計》第79頁表4-4中查得，水平偏移量為-186.4mm，垂直偏移量為27.6mm。定位如圖3-3、圖3-4。 圖3-3 眼橢圓側視定位圖 圖3-4 眼橢圓俯視定位圖 3.2 確定駕駛員座椅H點位置 一、 H點人體模型 H點是人體身軀與大腿的交接點，即胯點（hip point）。 圖3-5 H點人體模型 H點人體模型見圖3-5。我國H點人體模型的標準參閱GB/T 11559，國際標準組織的H點人體模型可參閱《ISO 6549》。 該模型由背盤、臀盤、小腿桿及頭部探桿等組成。各部尺寸、質量及質心位置均以人體測量資料為依據。臀盤模仿人體的背部。他們的廓線形狀是真實人體的反映。模型的背盤與臀盤的交接處，在相當于人體胯點的位置上設有鉸接副，鉸接線的中點就是H點。 二、駕駛員座椅H點的確定 參閱《汽車H點確定程序GB/T11563》。 本設計汽車駕駛員座椅H點三維坐標（-940，710，640）。 駕駛員座椅H點確定如圖3-6。 圖3-6 駕駛員座椅H點 根據H點位置及眼橢圓大致確定駕駛員視野如圖3-7、圖3-8。 圖3-7 駕駛員視野側視圖 圖3-8 駕駛員視野俯視圖 3.3儀表板設計 客車儀表板上布置有各類儀表、指示燈和控制系統。它是客車運行時的監(jiān)控中心，通過它可以迅速、及時和準確地傳達客車運行的狀況。儀表板是客車與駕駛員關系最密切的部件，其設計的好壞直接關系到駕駛員工作環(huán)境的好壞以及行車安全。在設計儀表板時應充分考慮人機工程學在該方面的應用。 儀表臺主要由控制板，主儀表板，副儀表板，物件箱等構成。 主儀表板的核心區(qū)域一般安裝有客車報警裝置（如水溫報警、機油壓力報警、制動系統報警等）和監(jiān)視裝置（如車速表、里程表、燃油表等），這是客車駕駛員與客車聯系的窗口。在其兩側常布置有控制板，主要操縱件如電源開關、燈光開關、門開（閉）開關等均安裝在控制板上，符合駕駛員操縱的方便性。 副儀表板一般布置在駕駛員左側，司機窗下沿，常用來安裝客車電路板、駐車制動操縱裝置以及客車空調系統、通風系統的操縱控制板等設施。 一、設計原則 1、最大程度的滿足人機工程學的要求。從人的生理需求出發(fā)，進行儀表板的布置、造型與結構等方面的設計，以保證駕駛員視覺與操作的需要，以保證駕駛員與乘員的安全。 2、造型與功能要求高度的統一，形體特點與色彩須與客車內室設計協調一致美觀實用。 3、功能應盡力完善，采用先進設備。 4、結構簡單，工藝性好本核算，追求經濟效益。 5、盡可能采用軟化材料，結構質量輕，消除事故后不安全性隱患。 6、強調成對于后置發(fā)動機客車，物件箱容積較大，可以連同客車擋風玻璃的除霜系統、車門開關系統、客車自然通風的風道以及助力油管等物件一起構成支撐儀表板的臺柜式承載構件，因而應具有一定的支撐鋼度。同時，物件箱還起到隔絕地面穿過來的噪音，保護駕駛區(qū)線路及其他電子器件等的作用。 7、保證裝配與維修的方便性。 二、設計過程中著重考慮的因素 1、安全性 儀表板安全性是儀表板設計最為重要的一項內容。儀表板布置形式、結構特點、材料品質以及裝備的質量直接影響客車的駕駛質量。而且在行車事故中，儀表板也是造成駕駛員及乘客人身傷害的主要部件。考慮儀表板的安全性主要有以下幾個內容： 1) 駕駛員前面的內護板以及儀表板的形狀能使傳遞的撞擊力最小。 2) 儀表板下部要留有足夠的空間供駕駛員進行腿部的動作，在受到前面的撞擊時要能夠保護駕駛員的下肢。 3) 撞擊時仍可以安全地操縱客車，保證一些必要的控制件及操縱件的有效。 4) 采用吸能材料急及衰減性較大的固定連接機構。 5) 不同功能的操縱手柄、調節(jié)扭應容易分辨，防止誤操作。 6) 裝備先進易操作，儀表類讀數要方便。 2、操縱性 儀表板是傳遞駕駛員指令的部件，因此操縱性要求較高。要體現良好的操縱性，提高操縱效率。操縱性包括以下三方面的內容： 1）必要的操縱裝置的布置，如變速桿、方向指示燈開關、燈光開關和刮水器開關等與駕駛員位置的距離要符合人體尺寸要求。 2）其它附件設施的布置，如收音機、空調控制裝置、點煙器、雜物箱等要便于使用與維修。 3）設施精美，使用方便，效率高。 3、美觀性 1）必須在造型上優(yōu)化考慮。 2）線條與車身造型風格吻合。 3）色彩與車身室內基調協調，材料質地充分體現客車的檔次。 三、確定儀表板位置 由于駕駛員操縱的許多操縱件都是安裝在儀表板上的，因此，確定儀表板的位置就涉及到駕駛員手伸及界面。汽車駕駛員的手伸及界面是指以正常駕駛姿勢坐在座椅中、身系安全帶、一手握住方向盤時另一手所能伸及的最大空間界面。實驗結果表明，駕駛員手伸及界面是形如橢圓的空間曲面。查閱《汽車車身與結構設計》第80頁第4-4節(jié)。 通過對人體的操縱范圍測量，得到影響駕駛員手伸及界面位置的主要因素是駕駛員座椅的H點位置。而次點的位置應根據駕駛員座椅的位置而定。儀表板上表面的位置就是手操縱件的位置，再考慮到方向盤轉動的必要空間，儀表的適用性及《客車駕駛區(qū)尺寸GB /T 13053-1991》，確定儀表臺位置為：高度方向上副儀表板底面坐標為200mm，長度方向上儲物箱平面坐標為-1785mm，寬度方向上與橫向零平面對稱。如圖3-9、圖3-10。 圖3-9 儀表板長度及寬度方向定位圖 圖3-10 儀表板高度方向定位圖 3.4 確定各操縱件的位置 一、定方向盤的位置 駕駛員駕駛汽車時，靠手和手臂的運動操縱方向盤，所以改善駕駛員操縱方向盤的姿勢和減小操縱力可以降低駕駛員的工作條件。一般是通過合理地布置方向盤的中興位置和傾斜角度、選擇適宜的方向盤直徑達到，方向盤傾角越大駕駛員施加的力越大，方向盤直徑越大駕駛員施加的力越小，但是轉向盤的轉速越慢。布置方向盤位置還應考慮座椅的調節(jié)量和駕駛員上下車的方便性。按照《客車駕駛區(qū)尺寸GB /T 13053-1991》，結合人機工程，布置尺寸如圖3-8。 二、踏板及操縱桿的布置 主要依靠加速踏板的位置以及《客車駕駛區(qū)尺寸GB/T 13053-1991》和人機工程學中腳的伸及范圍確定踏板之間及周圍的尺寸關系，如圖3-11、圖3-12。 圖3-11 踏板縱向布置圖 圖3-12 踏板橫向布置圖 總之，以上各種部件的布置是相互影響的一個有機系統，相互間的尺寸關系直接影響駕駛員的工作條件，因此，在該部分設計中應充分考慮人機工程在該部分的應用，以達到駕駛員的操作條件最適宜。 3.5 乘客區(qū)座椅布置 本設計任務書要求座椅布置為31＋1。 為了增大車內站立面積，增加載客量，必須合理安排座椅布置。首先是充分利用前車輪罩上方面積，兩側各安置四張座椅，面對面布置；圖3-13。 圖3-13 前輪罩上方座椅布置 其次是利用后車輪罩上方面積，其布置形式為單側車輪罩上方2－2背對背布置；如圖3-14。 圖3-14 后輪罩上方座椅布置圖 圖3-14 后輪罩上方座椅布置圖 再次設置老弱病殘孕專座，把專座安置在對著乘客門后門，以便上下車方便。如圖3-15。 圖3-15 老弱病殘孕專座布置圖 乘客區(qū)所有座椅裝配尺寸及布置參考GB/T 13055-1991。 3.6 本章小結 本章先得出駕駛員座椅H點在汽車坐標系中的坐標，然后根據該坐標確定儀表板位置，以及參照《客車駕駛區(qū)尺寸GB /T 13053-1991》，確定制動踏板、變速器操縱桿等操縱件的位置，得出駕駛區(qū)總布置設計；再依據設計任務書的要求，以及參考《客車乘客區(qū)尺寸 GB/T 13055-1991》，對乘客區(qū)座椅做了總布置設計。 表3-1、表3-2、表3-3對本章設計中乘客區(qū)與駕駛區(qū)部分尺寸與國家標準（行業(yè)標準）做一個比較。 表3-1 客車乘客區(qū)尺寸 GB/T 13055-1991 項目 國標尺寸 本設計尺寸 說明 同方向座椅間距 ≥650 740 面對面座椅座間距 ≥1200 1360 座墊間距 ≥450 560 座墊至側圍距離 ≥30 30 車內高 ≥1900 2180 (2900-370-270-50-30) 經驗算法,實際需要已知成型頂尺寸 側窗下緣高 ≥680 945 側窗上緣高 ≥1650 1970 通道寬 ≥450 550 通道地板坡度 ≤3 ° 0 ° 高地板高 ≥250 640 一級踏步高 ≤400 370 一級踏步深 ≥300 638.4 踏步高 ≤300 270 踏步深 ≥200 400 表3-2 客車駕駛區(qū)尺寸 GB/T 13053-1991 項目 國標尺寸 本設計尺寸 說明 儀表板下緣至地板表面距離 ≥450 500 轉向盤直徑 425～550 484 轉向盤角 55 °～75 ° 70° 轉向盤下緣最低點至座墊上表面距離 180～240 226 轉向盤外緣至靠背表面距離 350～380 375 座椅中心平面至側圍距離 360～550 455 經驗計算 轉向盤中心至座椅中心平面距離 ≤40 0 轉向盤上表面與Y平面的夾角 85 °～95 ° 90 轉向盤外緣至側圍護板距離 ≥100 213 轉向盤外緣至儀表板最小距離 ≥80 87 離合器、常用制動、加速踏板中心至兩側障礙物距離 ≥80 130 離合器踏板中心至近側圍護板距離 ≥80 233 離合器踏板中心至轉向盤中心距離 80～200 192 常用制動踏板中心至轉向盤中心距離 70～180 150 常用制動踏板中心至加速踏板中心距離 110～160 130 加速踏板中心至最近障礙物距離 ≥60 130 表3-3 客車座椅 QC/T 633-2000 項目 駕駛座椅（國標） 本設計尺寸 乘客座椅（國標） 本設計尺寸 說明 座椅高 380～460 436 400～450 430 座椅深 400～460 410 ≥350 400 座墊寬 ≥450 470 ≥400 ≥800 440 890 單人座 雙人座 座墊角 3 °～7 ° 5 ° 3 °～7 ° 5° 靠背高 ≥450 618 ≥450 800 靠背寬 440～480 440 / / 靠背與座墊夾角 90 °～105° 94° 93°～97° 93° 第四章 KLQ6100G駕駛區(qū)三維造型設計 4.1 儀表臺造型設計 首先設計主儀表板。先在一平面上草繪一類橢圓的封閉曲線，然后拉伸該草繪曲線，封閉改拉伸體，導圓角，這樣形成儀表板的基礎部分。如圖4-1。 圖4-1儀表板基礎部分形成圖 其次做出儀表盤形面，該形面由一弧線沿另一弧線掃描，掃描后的形面與基礎部分剪切。如圖4-2。 圖4-2儀表盤形面生成圖 接著由一斜線拉伸一平面，該平面與與儀表盤形面截交，填充形成的截交線以成平面，該平面就是安裝車速表、轉速表等儀表的平面。用同樣的方法作出安裝操縱按鈕的平面。如圖4-3。 圖4-3 儀表板按鈕安裝平面形成 然后設計物件箱，它的形面是沿上一步驟中所繪的類橢圓封閉曲線拉伸而成，剪切掉靠近前圍形面的部分，主要是為了安裝維修燈具等附件方便。在靠近前乘客門一側開設兩個開關門也是為了檢修電器等元件的方便。如圖4-4。 圖4-4 物件箱形成圖 再設計副儀表板，首先在一平面內作一封閉曲線，然后沿該面的垂直方向拉伸，得到一拉伸形面，封閉該形面兩端，在上端面剪切一孔，向內拉伸該孔邊線形成柱面，該柱面用于駕駛員放置水杯。如圖4-5。 圖4-5 副儀表臺形成圖 4.2 駕駛員座椅造型設計 駕駛員座椅是駕駛員操縱汽車時無時無刻不使用的部件，其性能的好壞直接影響駕駛員工作的舒適性，一張良好的駕駛員座椅可以直接降低駕駛員的工作疲勞強度，保證駕駛員有良好的精神，間接提高了駕駛員行車時間和行車安全。 一、駕駛員座椅的結構尺寸要求 參照我國汽車行業(yè)標準 客車座椅QC/T 633-2000。 二、駕駛員座椅的造型設計 駕駛員座椅上表面是由一曲線沿一直線拉伸而成，如圖4-6。然后與兩側和前方平面相剪切，再導圓角，這樣做出駕駛員座椅座墊。如圖4-7。 圖4-6 圖4-7駕駛員座椅坐墊表面形成圖 靠背型面是由一曲線沿另一曲線掃描而成，掃描后與四周平面剪切形成。如圖4-8。 圖4-8靠背形面形成圖 4.3 變速器操縱桿、加速踏板、制動踏板、離合器踏板、投幣器造型設計 1、變速器操縱桿造型設計 如圖4-9。 圖4-9 變速器操縱桿 2、加速踏板造型設計 如圖4-10。 圖4-10 加速踏板 3、制動踏板造型設計 如圖4-11。 圖4-11 制動踏板 4、離合器踏板造型設計 如圖4-12。 圖4-12 離合器踏板 5、方向盤造型設計 如圖4-13。 圖4-13 方向盤 6、投幣器造型設計 如圖4-14。 圖4-14 投幣器 4.4 駕駛區(qū)各主要部件裝配 本設計選則座椅基準面作為總基準面，然后依次組裝加速踏板、制動踏板、離合器踏板、變速器操縱桿、轉向盤、儀表臺。 裝配尺按《寸按客車駕駛區(qū)尺寸 GB/T 13053-1991》確定。 組裝后駕駛區(qū)軸側圖如圖4-15。 圖4-15 駕駛區(qū)軸側圖 駕駛員踩加速踏板、制動踏板、離合器踏板時的姿勢如圖4-16、圖4-17、圖4-18。 圖4-16 駕駛員踩加速踏板時姿勢 圖4-17 駕駛員踩制動踏板時姿勢 圖4-18 駕駛員踩離合器踏板時姿勢 4.5 本章小結 本章主要介紹了在CATIA環(huán)境下儀表臺、駕駛員座椅等的造型方法及造型簡要過程，同時根據第三章的相互間尺寸關系確定裝配尺寸，裝配各部件。在該部分的設計中，需要不斷修改部件尺寸來滿足相關標準要求。 第五章 KLQ6100G乘客區(qū)三維造型設計 5.1 地板設計 乘客總希望乘坐在噪聲小、振動輕微、溫度適宜、美觀大方、行動方便、寬敞的汽車。一個合理的地板設計能有效降低車內噪音，合理的踏步設計也能為乘客的上下車提供很大便利。 一、地板平面高度 在城市公交客車上，車廂的地板平面高度決定了乘客上下車的方便。室內高度應保證乘客在頂棚下來回自由走動，而側窗上梁的高度還應保證站立乘客有足夠的視野角。 為了使乘客長下車方便，必須盡量降低地板平面高度，這樣才能降低踏步的離地高度，或是減少踏步的級數。 本設計是配合KLQ6100G的低地板公交車專用地盤而做，該地盤是后置發(fā)動機后驅形式，所以駕駛區(qū)布置較為寬松，地板主要平面高度一致，由于發(fā)動機后置后驅，地板后部有臺階，其高度主要由發(fā)動機懸置高度、變速器及后橋高度決定。車輪罩高度主要由車輪直徑決定。如圖5-1。 圖5-1 地板高度和長度方向設計 二、通道寬度 由于國家標準嚴格限定，在設計時盡量擴大通道寬度，滿足乘客上下車方便，同時可以在高峰期提高載客量，如圖5-2。 圖5-2 地板寬度方向設計 三、踏步的設計 踏步高與踏步深的設計直接影響乘客上下車的方便性，所以其設計應盡量降低起高度，并保證一定的深度。而且，國家標準對踏步的尺寸有嚴格的規(guī)定（GB 13094-1997）。本設計尺寸見圖5-1、圖5-2。 四、作圖方法 在確定了地板平面高度和寬度后，在XZ面內草繪地板平面線，然后沿Y軸方向拉伸，如圖5-3。 圖5-3 地板平面形成圖 接下來主要是做車輪罩平面，踏步平面，作圖原理同上。座椅然后用側圍，前后圍剪切成如圖5-4形狀。 圖5-4 地板臺階、輪罩形成圖 5.2 乘客座椅及座椅支架造型設計 乘客座椅形面是由座椅側視封閉曲線沿Y軸方向拉伸而成，接著對靠背上部挖孔，作為扶手，然后對孔導圓角，作鏡像。如圖5-5、圖5-6。 圖5-5 乘客座椅形面形成圖 圖5-6 乘客座椅外形 乘客座椅支架設計，如圖5-7。 圖5-7 支架設計 5.3 乘客區(qū)座椅裝配 首先組裝各座椅和座椅支架，然后按照2.4.6節(jié)所述原理裝配。裝配后如圖5-8。 圖5-8 乘客座椅裝配圖 圖5-9 乘客在車內的站姿與坐姿 5.4 本章小結 本章主要論述了地板、及乘客座椅系統的造型設計，及該兩部分的裝配，裝配尺寸由3.5節(jié)給出。在設計過程中主要考慮座椅的支撐和安裝形式，再設計支架。為了節(jié)約材料、降低成本，有部分座椅直接安裝在地板上。需要參考《客車乘客區(qū)尺寸GB/T 13055-1991》。 第六章 研究工作總結與展望 在做畢業(yè)設計時，我查閱了很多相關國家標準，學習了客車造型的相關知識。由于一開始學習的資料太少，對客車的設計過程不了解，我就迫不及待的開始總布置設計，結果，做了一部分后才發(fā)現設計順序嚴重錯誤，然后在學習，在設計。但是又由于我不了解客車設計中有很多標準來限定，結果在給李江工程師審閱后有一些部件的設計不符合標準，然后又只能重新修改。這之間花費了我很多時間。由此可見，先期的理論學習不夠充分。所以，在以后的工作中應先打好基礎，再開始設計。在三維造型過程中，由于開始對CATIA的熟悉程度不夠，所以進展相當緩慢，這才發(fā)現在平時的學習中自己沒有加強這方面的訓練。 由于我是在企業(yè)做畢業(yè)設計，我學到了很多在學校和書本學不到的專業(yè)知識，在學校我們主要學習卡車和轎車，很少涉及到客車，所以我對客車的認識較少，到了公司以后，我在資料室查閱了客車很多相關知識，同時進入車間，對客車生產制造有了一定的了解，例如：我們都知道轎車的生產方式是流水線生產方式，自動化程度很高，很多轎車企業(yè)都有自動焊機（甚至是自動激光焊機）來焊接車身，我原以為生產客車車身也應該是用自動焊機的，擔事實上國內客車企業(yè)都是人工焊接的，工人勞動強度非常大，工作環(huán)境也較差；像類似的事情還很多。在制造車間我還認識到裝配在整車生產中的重要性，很多車產生的故障都是在裝配過程中產生的，而并非出在設計或零件的制造過程，技術中心的工藝室要花相當的人力物力在裝配過程中。 同時我也學到了做人做事的道理。在焊接車間，我看到十個左右的工人在車身骨架總拼工位，他們要合作完成車身骨架的拼焊，先做什么后做什么，誰先做誰后做，多長時間完成都要配合默契，不然就會導致工期延誤而影響下一道工序的生產，從而影響整車下線時間，嚴重的可導致返工甚至報廢骨架零件。這給我的啟示是工作是我的，但不是我一個人的工作，企業(yè)是一個系統，系統中的各個要素之間都有密切聯系，相互之間要配合好才能發(fā)揮系統的最大功能，企業(yè)才能創(chuàng)造出最大的效益。從這上面我更深的體會到團隊合作的重要性。還有，在與工人、技術員的交流中我發(fā)現他們都非常的務實，在保證質量的前提下，他們都盡量降低成本和提高工作效率，沒有官僚沒有形式，因為官僚和形式并不能給企業(yè)帶來效益；還有員工的敬業(yè)精神，雖然他們對公司有很多意見和不滿，但是還是踏踏實實的工作，因為他們不只在為企業(yè)工作也是為自己工作。進公司兩個多月，我受益最大的還是為人處世方面的道理，雖然這在學校在生活中也學了不少，但是還是沒有在企業(yè)中感受深刻：細心、踏實、合作、敬業(yè)、少說多做，我想這也是我在以后的工作中應該保持的。 致謝 我的畢業(yè)設計是在金龍聯合汽車工業(yè)（蘇州）有限公司完成的，所以首先我要感謝學院老師和公司人力資源部的沈志剛，沒有他們的幫助我的畢業(yè)設計是沒法到企業(yè)去開展的。在設計過程中技術中心刑宗智工程師盡自己努力滿足我的一些要求，在設計剛開始就把我介紹給李江工程師，特別讓李工帶我做畢業(yè)設計，之后又給我申請計算機等，在平時的工作中也給我提供了很多便利，所以我要特別感謝他。我還要感謝的是李工，因為在設計過程中，我遇到很多技術上的問題，每次我去問他，他都是放下手中的工作耐心指導我，而且講的特別形象和詳細。在設計過程中我還得到楊斌工程師、黃巍工程師等的技術指導，同時得到一些工藝員和一線工人對客車的設計、制造流程和方法方面的講解。 同時我還得到揚州大學汽車教研室李紅老師的悉心指導，包括軟件使用、造型方法、圖紙內容和說明書的寫法等。特別是我回校后，李老師對我的說明書做了很多合理修改，使得說明書逐漸完善。 在設計期間還得到機械學院周驥平院長、汽車教研室沈輝主任、田寶香老師、崔益軍老師等的關心和幫助。在次一并表示衷心感謝。 最后，我要感謝在實習過程中所有給過我?guī)椭娜耍x謝！ 參考文獻 1) 陳文弟.《客車制造工藝技術》，人民交通出版社； 2) 黃天澤,黃金陵《汽車車身結構與設計》，機械工業(yè)出版社； 3) 李卓森,高云凱，李宇彤.《中外汽車構造圖冊》車身分冊（一）；吉林科學技術出版社； 4) 周方壽.《客車車身覆蓋件的設計與制造》，機械工業(yè)出版社； 5) 《汽車國家標準匯編》客車卷； 6) 《汽車工程手冊》設計篇 ；人們交通出版社； 7) 尤春風,