1、帕萨特(B 级轿车) 车身总布置设计全套图纸加 153893706摘 要轿车车身的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，车身内室布置设计是利用人机工程学原理，遵循 SAE 等相关法规，结合CAD 工程软件来完成的布置设计。人机工程学原理即是满足人体的乘坐环境的布置，例如乘坐空间大小，乘坐舒适与否，是否满足安全法规等等。本次毕业设计的内容是： B 级轿车车身总布置设计，根据给定帕萨特车型参数，进行车身内部的布置设计。满足基本的人机工程学原理以及进行相关的校核设计，同时对设计方案进行优化、创新。本次毕业设计完成了如
2、下工作：设计并绘出符合人机工程学以及相关标准的总布置三视图，同时对该布置方案进行了必要的车身校核设计。车身内室总布置设计的主要依据是人机工程学原理，设计过程中，对各硬点尺寸的正确定位和合理约束是主要的设计内容，同时符合国家标准和 SAE 推荐的总布置标准，并且满足中级轿车的市场需求。总布置设计内容繁多，且相关性很大，所以必须保证各尺寸都准确无误。通过校核和优化后的设计，车身内室总布置设计完全符合了人机工程学原理以及相关法规的要求，使该布置方案更合理，更安全。关键词：车身总布置；人机工程学；眼椭圆；车身校核AbstractCar body design is not only related t
3、o the effective use of the space inside the car and improve the ride comfort and safety and also affect to vehicle interior and exterior styling effect, further influence on the vehicle performance and commodity, the body interior layout design is using the man-machine engineering principle, follow
4、the SAE and other relevant laws and regulations, combined with CAD software to complete the layout design. The principle of ergonomics is to meet the human environment of the layout, such as the size of the ride, ride comfort or not, whether to meet safety regulations and so on.The content of this g
5、raduation design is: new B-class car body general arrangement design, according to the given Passat models parameters, body internal layout design. To meet the basic principles of human engineering, and to check the design, and the design optimization, innovation.The graduation project completed the
6、 following work: design and drawing in accordance with human engineering and related standards of the general layout of the three views, while the layout of the necessary body check design. Inner body general arrangement design is mainly based on the principle of ergonomics, design process, correct
7、positioning of the hard point size and reasonable constraints is the design of the main content, also conforms to the standard of national standards and SAE recommended general arrangement, and meet the intermediate car market demand. The overall layout design content is various, and the relevance i
8、s very big, therefore must ensure that each dimension is accurate. Through verification and optimization design, body interior layout design fully in line with the man-machine engineering principle and requirements of relevant laws and regulations, make the layout more reasonable, more security.Keyw
9、ord：Auto-body layout Ergonomics Eye ellipse Auto-body checking目 录摘 要1Abstract2第一章 绪 论91.1 课题研究背景及目的.91.2 轿车级别的分类.101.3 车身总布置设计原则111.4 车身布置的方法.121.4.1 从外到内法.121.4.2 从内到外法.131.4.3 本课题的设计流程.131.5 本课题的设计内容14第二章 车身的总体布置152.1 基于人机工程学的车身布置设计.152.1.1 发动机布置形式和驱动方式152.1.2 其他车身部位的布置设计.172.2 基于统计学的车身内部布置工具.182.
10、2.1 人体尺寸和人体模型.182.2.2 座椅布置.202.2.3 眼椭圆.232.2.4 头廓包络.242.2.5 驾驶员手伸及界面.242.3 轿车硬点尺寸.252.3.1 硬点及硬点尺寸的定义252.3.2 常见的硬点尺寸定义.25第三章 车身布置的设计计算273.1 脚踏板的布置.273.1.1 加速踏板与人体操纵姿势273.1.2 制动踏板和离合器踏板布置设计.283.2 H 点的确定 .293.2.1 SgRP 点即座椅参考点的确定 .293.2.2 SAE 推荐的适意 H 点位置线法 313.2.3 座椅调节行程的求解.333.3 人体模型和眼椭圆及头廓包络线（面）的定位.35
11、3.3.1 SAE 人体模型 353.3.2 中国人体模型.363.3.3 眼椭圆的定义393.3.4 眼椭圆的理论解释393.3.5 眼椭圆的实际应用403.3.6 眼椭圆眼点403.3.7 眼椭圆样板的制取.413.3.8 眼椭圆的定位433.3.9 平均头廓线.453.3.10 头廓包络线.463.3.11 头廓包络线的定位473.4 汽车车身顶盖高度及前、后风窗的控制.483.5 方向盘及仪表板的布置.51第四章 校核设计554.1 驾驶员的视野.554.1.1 相关术语和重要定位点：554.1.2 直接后方、间接后方视野554.1.3 A 柱形成盲区求作术语 564.1.4 A 柱双
12、眼盲区的求作步骤 564.2 后视野的作图校核.584.2.1 驾驶员一侧外后视镜的视野584.2.2 乘员一侧外后视镜的视野584.2.3 内后视镜的校核.594.2.4 外后视镜校核设计624.3 风窗刮扫区域的确定.644.3.1 风窗刮扫设计的意义644.3.2 风窗透明区域的作图644.3.3 风窗刮扫区域的理论求解664.3.4 风窗刮扫区域的确定694.4 手伸及界面.714.4.1 操纵杆外形的确定714.4.2 手伸及界面的相关概念.724.4.3 手伸及界面的测量734.4.4 驾驶员手伸及界面的定位744.5 仪表板盲区的校核.744.5.1 由方向盘轮缘形成的盲区求作法
13、754.5.2 由方向盘轮毂、轮辐形成的盲区求作80结 论85致 谢87参考文献89附录91第一章 绪 论1.1 课题研究背景及目的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
14、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。本文利用给定的整车车身尺寸，进行 B 级轿车的车身内室总布置设计。同时调整和优化车身外形、发动机舱、行李箱、前后围、地板、车窗、仪表板、座椅和操纵系统、以及备胎、燃油箱和排气系统。通过尺寸的约束和调整，使各个部位工作协调且
15、工作不干涉。为了满足人机工程学原理以及符合相关安全法规，还必须对车身以及内室某些部位进行校核设计。最后绘出完吉林大学本科生毕业设计整的车身总布置设计三视图以及各个部位的校核图。1.2 轿车级别的分类轿车车身布置设计与轿车的级别也有重要的联系，不同级别的轿车对总布置的要求是不尽相同的。轿车级别主要以发动机排量为依据，同时考虑轴距和车身装备的豪华程度（通常分为基本型、舒适型和豪华型等） 。不同级别的轿车，其车身尺寸和轴距大小控制在一定范围内。通常轿车级别分为如下四类：A 级(包括 A0、A00)车是指小型轿车 B 级车是中档轿车 C 级车是高档轿车 D 级车指的则是豪华轿车 其等级划分主要依据轴距
16、、排量、重量等参数，字母顺序越靠后，该级别车的轴距越长、排量和重量越大，轿车的豪华程度也不断提高。 A00 级轿车的轴距应在 2 米至 2.2 米之间，发动机排量小于 1 升，例如奥拓就属于 A00 级轿车； A0 级轿车的轴距为 2.2 米至 2.3 米，排量为 1 升至 1.3 升，比较典型的是两厢夏利轿车；一般所说的 A 级车其轴距范围约在 2.3 米至 2.45 米之间，排量约在 1.3 升至 1.6 升，一汽大众的捷达、上海大众的 POLO 都算得上是A 级车当中的明星； B 级中档轿车轴距约在 2.45 米至 2.6 米之间，排量从 1.6 升到 2.4 升，近年来，B 级车市场逐
17、渐成为国内汽车企业拼杀的主战场，奥迪 A4、帕萨特、第二章 车身的总体布置中华、东方之子等众多车型均属于 B 级车阵营； C 级高档轿车的轴距约在 2.6 米至 2.8 米之间，发动机排量为 2.3 升至 3.0升，国内名气最大的 C 级车非奥迪 A6 莫属； D 级豪华轿车大多外形气派，车内空间极为宽敞，发动机动力也非常强劲，其轴距一般均大于 2.8 米，排量基本都在 3.0 升以上，目前的 D 级车有诸如奔驰 S 系列、宝马 7 系、奥迪 A8 和劳斯莱斯、宾利等多个品牌的车型。本次设计的帕萨特车型属于 B 级车型。1.3 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
18、） 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。吉
19、林大学本科生毕业设计（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。1.4 车身布置的方法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
20、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。1.4.1 从外到内法第二章 车身
21、的总体布置从外到内的布置设计方法是一种从零开始的设计方法，是一个反复设计和检验的过程。当今，随着市场全球一体化以及商业竞争的日益激烈，汽车开发周期需要不断地缩短，开发成本要不断地降低。所以，在成功的现有汽车的基础上，运用专家设计的经验，进行汽车的变型设计，主要运用的方法就是从外到内法进行车身布置设计。这种方法主要适用于汽车的变型设计。1.4.2 从内到外法车身布置设计从内到外法布置顺序如下，在真正布置设计过程中，他们是交替使用的。1、由 SAE 推荐的区域法来确定不同百分位人体模型的 H 点位置。2、确定座椅参考点 SgRP 的位置，确定座椅靠背角和座椅调节的行程。3、调用头部包络线，结合内部
22、空间控制尺寸，确定顶盖的位置以及完成对车身内部宽度的确定。4、调用眼椭圆，手伸及界面等设计布置工具，设计仪表板的断面形状及其操纵件的布置。5、进行方向盘、操纵机构、脚踏板等的布置设计。6、进行驾驶员的视野设计。7、进行前后风窗及后围的布置设计。1.4.3 本课题的设计流程1、首先确定脚踏板的角度和地板的高度。2、确定不同百分位人体模型的适意 H 点位置，同时确定座椅参考点的位置、座椅靠背角以及座椅调节行程。3、根据座椅参考点的位置来调用头廓包络线以及眼椭圆，结合内部空间吉林大学本科生毕业设计控制尺寸，确定顶盖的位置和完成对车身内部宽度的确定，再根据眼椭圆确定视野，定出前后风窗的倾角，调出手伸及
23、界面等布置设计工具设计仪表板的断面形状，仪表板平面角度及操纵件的布置设计。4、对汽车车身顶盖高度及前后风窗的设计，确定支柱位置以及考虑盲区校核设计。5、根据人机工程关系以及 SAE 推荐的硬点控制尺寸进行方向盘以及操纵机构的布置设计。6、根据人机工程学原理，对加速踏板，制动踏板，离合踏板的布置设计。车身布置设计的 H 点装置和关键点如图 1-1：图 1-1 H 点装置和关键点1.5 本课题的设计内容本课题将以大众帕萨特轿车相关参数，对轿车车身总体布置展开设计，第二章 车身的总体布置完成毕业设计要求的全部工作量。第二章 车身的总体布置2.1 基于人机工程学的车身布置设计2.1.1 发动机布置形式
24、和驱动方式确定驱动方式是车身布置设计的前提，只有确定好驱动形式以后，才能相应地进行其他布置的设计。轿车的驱动形式有：前置后轮驱动（FR 式） 、前置前轮驱动（FF 式） 、后置后轮驱动（ RR 式） 。前置后轮驱动（FR 式）国内外的大多数载重车，部分轿车及部分客车均采用这种传统的驱动形式。它是前轮转向、后轮驱动，发动机输出动力通过离合器变速器传动轴输送到驱动桥上，在此减速增扭后传送到后面的左右半轴上，驱动后轮使汽车运行，前后轮各行其职，转向与驱动分开，负荷分布比较均匀。有利于车身内部和行李箱的布置，由于轴荷分配较好，且转向轮与驱动轮分开工作，所以动力性和操纵稳定性较好。但是由于传动轴从地板下
25、面通过，地板上出现凸包，对座椅的布置不利，破坏了车身内室的居住性；同时整车尺寸和质量相应加大，整车高度不容易降低，不适合小型车和紧凑型车的车身布置。前置前轮驱动（FF 式）是 20 世纪 90 年代在国内外轿车上逐渐流行的布置形式。为缩短整车长度，减轻轿车质量，常将发动机置于前轴之前，变速器之后的东西都往前挪，变速器与驱动桥做成一体，固定在发动机旁，动力直接输送到前轮上，降低底盘高度，改善高速时操纵稳定性。具有良好的转向操纵稳定性，与前置后轮驱动相比，由于地板没有了凸包，室内居住性得吉林大学本科生毕业设计到改善，且有利于座椅的布置，地板也可以得到相应的降低。前轮可以获得足够的驱动力，整车长度缩
26、短，并有利于车身轻量化设计。所以对于微型轿车和旅行车，常采用这种布置形式。后置后轮驱动（RR 式）是一种几乎过时的驱动方式，因为其前悬短，后悬长，后轴载荷较大，使操纵稳定性变坏；同时，后置发动机影响后排乘坐舒适性。所以现代轿车很少采用这种驱动形式。本设计中采用前置前驱式，发动机前置前轮驱动结构具有如下优点： 1发动机前置及前轮驱动，使前轴轴荷增大，汽车具有明显的不足转向性能，提高了卓越的高速行驶操纵性和稳定性，前轴负荷提高近 60，具有明显的转向不足趋势。另外，由于前轮具有驱动力，降低了前轮的侧向偏离刚度，增加了汽车不足转向的趋势，从而保证了高速行驶安全。 2发动机前置，前轮驱动的横置发动机传
27、动线路短，发动机前舱尺寸紧凑，可提高车内空间的利用率；其曲轴与轿车前驱动轴平行，省去了螺旋锥齿轮传动( 主传动器的主传动齿轮可采用圆柱形齿轮)，减少了传动噪音，简化了工艺减少了零件，降低了成本；传动效率高，加之整车质量较小，使轿车具有良好的燃油经济性。 3前置、前轮驱动传动装置的离合器、变速器、驱动轮等都布置在轿车的前部，使得车头相对缩短，由于取消了纵贯前后的传动轴，降低底盘高度，减少了振动，地板上也不必设置凸起的传动轴通道，它最大限度地增加了车厢内容积；使行李箱的地板降低了，增加了行李箱的空间，车身地板高度降低，使地板平坦，室内宽敞，后座位置更加安静、舒适，有助于改善乘客乘坐的舒适性。 4由
28、于后轴是固定式，减少了非簧载质量，提高了平稳性，所以后座比第二章 车身的总体布置较安稳舒适，同时也降低了轮胎的磨耗；若采用鼓式制动器，前轮不必装制动鼓，把制动鼓装在传动轴上即可得到前轮的制动效果，减少了前轮上的非簧载质量，提高了汽车的行驶平顺性。 5从安全的角度来分析，轿车的前置发动机起到一种安全屏障的作用，FR 车的发动机是纵置的，而 FF 车的发动机多是横置的，两者比较，FR 车在安全保障系数方面比 FF 车要高一些。在弯道前进时，由于驱动力常和前轮同一方向，故汽车高速转弯不易发生震跳。2.1.2 其他车身部位的布置设计现代轿车通常把行李箱布置在车尾。根据整车的造型、空气动力学的要求和后窗
29、下沿高度，可确定行李箱盖的高度和轮廓线，进而确定出行李箱的长度和容积。行李箱的有效容积在中级轿车上约是 0.4-0.7 立方米，在高级轿车上约是 0.7-0.9 立方米。燃油箱和备胎的布置设计，对车身油箱容积和整车轴荷分配有很大的影响。所以应确保必要的燃油箱容积和燃油箱最小离地间隙，加油口位置应布置在方便加油的地方，油道要合理，装配要方便。为保证安全，燃油箱要求不要布置在发动机箱内。对于前置前驱的轿车，燃油箱一般布置在车尾。排气管的布置影响了车身地板的布置，在地板下面装有双排气管，主消声器和二个辅消声器，吸收净化尾气和噪音。地板和消声器之间应留有足够的间隙，以避免地板过热，为有效利用车身底部的
30、通风来降低排气管的温度，排气系统和消声器应沿着空气流动的方向布置，而在其周围要用隔热隔声材料将其与车身其他部位隔离分开。吉林大学本科生毕业设计2.2 基于统计学的车身内部布置工具汽车车身总布置是在整车总布置的基础上进行的，其指导思想是“以人为本”。在汽车设计中，车身内部布置应当能够满足驾驶员和乘员的乘坐舒适性、操纵性、行车安全性、视野性等要求。为了达到以上性能。SAE、ISO、GB等定义了汽车驾驶员的眼睛、头部、肢体上一些与车身布置有关的人体特征点。当驾驶员以正常驾驶姿势入座后，测取人体特征点，经统计处理后，便可得到各种百分位身材男女驾驶员的人体特征点分布图形。这些图形称为车身内部布置设计工具
31、。具体实现如下：(1)由SAE 推荐的适意线或区域法来确定不同百分位人体模型的H点位置；(2)确定座椅参考点(SgRP)的位置、座椅靠背角和座椅调节行程；(3)调用头廓包络线，结合内部空间控制尺寸，确定顶盖的位置以及完成对车身内部宽度的确定；(4)调用眼椭圆、手伸及界面等设计布置工具设计仪表盘的断面形状及其操纵件的布置；(5)而后进行方向盘、操纵机构、踏板等的布置；(6)进行驾驶员的视野设计；(7)前后风窗及后围的布置等。对于上述的步骤，并不是严格的、固定不变的过程，在真正的布置中，它们往往是反复交叉进行。第二章 车身的总体布置2.2.1 人体尺寸和人体模型人体尺寸决定了人体占据的几何空间和活
32、动范围，是内部布置的主要依据。从人机工程学角度出发，必须以群体人体尺寸统计数据作为设计依据。群体数据统计特征包括：均值、标准值和百分位等，可通过从群体中抽取一定数量的个体作为样本进行测量和统计分析。人体模型是汽车设计必备的一种测量和模拟分析工具，根据用途的不同可分为：布置用人体模型、测量用人体模型、动力学分析人体模型和碰撞人体模型。既有物理人体模型，也有数字人体模型。图 2-1 和图 2-2 分别为物理模型中的 H 点测量装置（HPM）和人体设计样板（HPD） 。图 2-1 H 点测量装置（HPM）吉林大学本科生毕业设计图 2-2 人体设计样板（HPD）2.2.2 座椅布置汽车座椅支撑乘员的质
33、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
34、坐稳定、第二章 车身的总体布置舒适，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，保证驾驶员能较长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
35、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
36、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劳。吉林大学本科生毕业设计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
37、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。而在座椅布置中，我们更关注驾驶员座椅布置，其主要要求需满足如下：驾驶员座椅既要保证驾驶员对汽车进行方面、准确
38、的操作同时也要保证驾驶员在长时间的驾驶过程中不易产生疲劳。座椅的布置基于H点位置确定后实现的。1)H点：能够比较准确地确定驾驶员或乘员在座椅中位置的参考点是躯干与大腿相连的旋转点“胯点”(Hip Point)。实车测得的“胯点”位置称为H点。2)R点：也称作座椅参考点(SgRP)，是指座椅上的一个设计参考点，它是座椅制造厂规定的设计基准点。这个点是整车设计的基本，整个车的设计都是围绕着它展开的。进行总布置设计之初，先根据总布置要求确定一个座椅调至最后、最下位置时的“胯点”，并称该点为R点。然后以R点作为设计参考点进行设计。试制出样车后，将座椅调至最后、最下位置，用三维人体模型测量“胯点”，第二
39、章 车身的总体布置此“胯点”即为H点。而后将H点与R点相认证，并按H点位置确认或进行修改设计。如果测定的H点不超出以R点为中心的水平边长30mm、铅直边长20mm的矩形方框的范围，并且靠背角与设计值之间差值不大于3，则认为H点与R点的相对位置满足要求。2.2.3 眼椭圆眼椭圆是由美国汽车工程师协会制定成标准 SAE J941，国际标准组织引用该标准制定了国际标准 ISO 4513. 汽车驾驶员眼椭圆是指不同身材的驾驶员按自己的意愿将座椅调整到适意位置，并以正常的驾驶姿势入座后，他们的眼睛位置在车身坐标系中的统计分布图形，即等概率密度线。眼椭圆的确立为研究汽车视野性能提供了科学的视野原点基准。眼
40、椭圆是指不同身材的乘员以正常姿势坐在车内时，其眼睛位置的统计分布图，左右各一个，分别代表左右眼的分布图形。眼椭圆是汽车视野设计的基础。利用眼椭圆可以进行以下设计：在进行前方视野设计的时候，必须满足驾驶员视野性良好，上下视线的夹角满足法规要求；对 A、B 、C 柱的盲区进行校核；对仪表板的盲区进行校核设计等。图 2-3 为眼椭圆示意图。吉林大学本科生毕业设计图 2-3 眼椭圆示意图2.2.4 头廓包络头廓包络指不同身材的乘员以正常姿势在适宜的位置时，其头廓的包络；用于在设计中确定乘员所需的头部空间。它是基于早期 SAE 主持的乘员头部和眼睛位置，以及头部尺寸等方面的研究而开发的，1974 年被纳
41、入 SAE 标准。通过对人的头部尺寸进行测量和统计，SAE 制定了平均头廓线，来描述侧视和后视方向头廓的平均尺寸。头廓包络面尺寸的含义见图 2-4。图 2-4 头廓包络面尺寸的含义2.2.5 驾驶员手伸及界面当驾驶员操纵汽车行驶时，其神经总是处于较为紧张的状态，必须保证第二章 车身的总体布置驾驶员在身体躯干部位不大变动的情况下，能方便地操纵转向盘，踏板以及各种钮件。驾驶员手伸及界面指驾驶员以正常姿势入座、身系安全带、右脚踩在加速踏板上以及一手握住转向盘时，另一只手所能伸及的最大空间廓面。其中，通用布置因子（G 因子）是反映乘坐环境布置的代数式。 HR 参考面用于定位驾驶员手伸及界面的平面。它平
42、行于汽车坐标系 YZ 平面，位于 AHP 后方，到 AHP 距离为：HR=786-99G2.3 轿车硬点尺寸2.3.1 硬点及硬点尺寸的定义轿车尺寸包括外部尺寸和内部尺寸，外部尺寸包括总长，总宽，总高，轴距，前后悬长，前后轮距，接近角，离去角和最小离地间隙等；内部尺寸包括车内室长、宽、高，以及发动机舱和行李箱容积等。硬点尺寸是指连接硬点之间、控制车身外部轮廓和内部空间以满足使用要求的空间尺寸。硬点是对于整车性能、造型和车内室布置具有重要意义的关键点。车身布置主要是确定车身对整车以及各总成的位置关系，以及车身各部分之间的尺寸，实质上是确定车身各部分硬点之间的尺寸关系，这些尺寸关系必须满足汽车的各
43、项要求。2.3.2 常见的硬点尺寸定义在 SAE J1100 中列出了硬点、硬点尺寸代号、定义和测量方法。硬点尺寸代号采用前缀加数字加后缀的形式表示，常见硬点尺寸代号见附录一，图 2-5 是部分汽车车身硬点尺寸。吉林大学本科生毕业设计图 2-5 轿车部分硬点尺寸第三章 车身布置的设计计算3.1 脚踏板的布置3.1.1 加速踏板与人体操纵姿势由于加速踏板踩踏十分频繁，加速踏板的布置设计必须考虑长时间操作的舒适性。加速踏板未踩下时，应保证踝关节角度不小于 87；踩到底部后不大于 105。踏板中心高度应该使驾驶员的脚拇指点踩在加速踏板中心的位置。为此，需要计算踏板平面的角度，并根据脚底长度设计踏板中
44、心高度。SAE J1516 中推荐了根据座椅高度计算踏板平面角度的方法：B=78.960.15（H30 ）0.0173（H30）*（H30）本课题中 H30 取 270mm，由此计算得：B=62， SAE 推荐 L=203mm，则踏板中心高度为 Zap=L*sinB，所以 Zap=179.2mm。图 3-1 为脚踏板设计图。吉林大学本科生毕业设计图 3-1 脚踏板布置图3.1.2 制动踏板和离合器踏板布置设计从侧视图上看，制动踏板和离合器踏板的位置可以参照加速踏板位置进行布置。一般在紧急制动时，为防止驾驶员误踩加速踏板，一般制动踏板和加速踏板平面要错开一定的距离。正常坐姿下用脚蹬踏板，足蹬力的大小与坐姿、足位以及踏板与座椅间的距离等因素有关。一般情形下，右腿可提供的最大平均足蹬力为 2620N。左腿为 2420N。足蹬力达到 2250N 的持续时间为 40s。膝盖部位曲 160时足蹬力最能发挥，足部不同曲折角时脚的最大蹬力见图 3-2。
