汽車車身結構與設計(第三章)

1、汽車車身結構與設計北京理工大學機械與車輛學院林程 教授王文偉 副教授陳瀟凱 副教授2016第一節(jié)車身總體布置第三章 車身總體設計1、車身總布置車身總布置設計是對車身內外形、發(fā)動機艙、行李艙、前后圍、地板、車窗、內飾總成和部件（儀表板、座椅和操縱機構等），以及備胎、燃油箱和排氣系統(tǒng)等，在滿足整車布置和造型要求下進行尺寸控制和布局的過程，是在整車總布置的統(tǒng)一要求下進行的，通常由整車總布置的、車身、底盤、發(fā)動機、電氣以及附屬設備等部門的設計人員協(xié)同完成。車身坐標系車身坐標系中，X 指汽車的前后方向，Y 為左右方向，Z 為上下方向。車身坐標系車身坐標系按車身坐標系按QC/T 490-2013QC/T

2、490-2013汽車車身制圖汽車車身制圖中的中的規(guī)定：規(guī)定： 1 X1 X為汽車的長度方向，為汽車的長度方向，Y Y為寬度方向，為寬度方向，Z Z為高度方向；為高度方向； 2 2 坐標零平面的確定；按汽車滿載時確定零平面；變型車零平面坐標零平面的確定；按汽車滿載時確定零平面；變型車零平面采用基本車型零平面。采用基本車型零平面。 3 3 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，零平面后方為正。長度方向坐標的零平面。零平面前方為負，零平面后方為正。 4 4 把汽車的縱向對稱中心平面作為寬度方向

3、坐標的零平面，零平把汽車的縱向對稱中心平面作為寬度方向坐標的零平面，零平面左側為負，零平面右側為正。面左側為負，零平面右側為正。 5 5 取沿車架縱梁上緣上表面平直且較長一段所在平面作為高度方取沿車架縱梁上緣上表面平直且較長一段所在平面作為高度方向坐標的零平面，無車架的車輛可沿車身地板下表面平直且較向坐標的零平面，無車架的車輛可沿車身地板下表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，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。零平面下方為負。二、車身總布置設計輔助工具人體尺寸百分位用以表示具有某一人體尺寸和小于該尺寸的人占統(tǒng)計對象總人數的百分

4、比。以95th 百分位人體尺寸為例，表示人群中有95% 的個體，該尺寸小于此值；有5% 的個體，該尺寸大于此值。最常用的是5th、50th 和95th 三個百分位人體尺寸，它們分別表示小、中等和大尺寸。(一) H點裝置人體模型是汽車設計必備的一種測量和模擬分析工具，根據用途的不同可分為布置用人體模型、測量用人體模型、動力學分析人體模型和碰撞人體模型等，既有物理人體模型，也有數字人體模型。早期的車身布置使用的人體模型是人體設計樣板，常用塑料板材等按1:1、1:5、1:10等常用制圖比例制成，用于輔助制圖、乘員乘坐空間的布置和測量、校核空間尺寸等。SAE J826 人體設計樣板早期的車身布置使用的

5、人體模型是人體設計樣板，常用塑料板材等按1:1、1:5、1:10等常用制圖比例制成，用于輔助制圖、乘員乘坐空間的布置和測量、校核空間尺寸等。布置和測量用人體模型H 點裝置HPM 是用于建立車內布置的關鍵基準點和尺寸的物理工具。H 點裝置的主要用途:1) 在車身布置時, 用于建立車身內部的基準點和尺寸。2) 對這些關鍵基準點和尺寸進行物理驗證。3) 進行對標時測量競爭車型的布置參數。4) 用于座椅的設計、審核和對標。H 點裝置上的基準點和關鍵尺寸H 點: 是H 點裝置上軀干與大腿的鉸接點, 模擬人體軀干和大腿的鉸接中心。H 點行程路徑、乘坐基準點（R點）、D點、K點、AHP、(二) 眼橢圓眼橢圓

6、(Eyellipse) 是指不同身材的乘員以正常姿勢坐在車內時，其眼睛位置的統(tǒng)計分布圖形。眼點(Eye Points) 簡稱E 點, 代表眼睛位置，是視野設計過程中視線的出發(fā)點。眼點有左右兩個，分別代表左右眼睛的位置，左右眼點的距離為65mm。頭部轉動點(Neck Pivot Points) 搖簡稱P 點，是駕駛人頭部水平轉動的中心點，與E點等高，位于左右眼點連線中點后方98mm處。P1 點和P2 點，分別用來計算駕駛人左、右側A 柱的雙目視野障礙角。P3 點和P4 點，分別用來計算駕駛人左、右側后視鏡的間接視野。眼橢圓尺寸和定位最常用的A 類車可調節(jié)座椅的眼橢圓尺寸和定位方法（SAE J94

7、1） (1) 眼橢圓的尺寸：主要是指長軸、短軸和豎軸的尺寸, 其數值與人體尺寸的數值有很大關系。 (2) 眼橢圓的定位：包括確定橢圓中心位置和傾角。眼橢圓尺寸和定位 1）橢圓傾角的計算：眼橢圓的三個軸線互相垂直。軸線Ay方向平行于汽車坐標系y 軸方向。對于A 類車可調節(jié)座椅的眼橢圓，長軸軸線Ax與水平面的夾角應根據H 點調節(jié)軌跡傾角A19 計算。 2）橢圓中心的計算：橢圓中心的三個坐標分量Xc、Yc (分別以Ycl和Ycr代表左、右眼橢圓中心的Y 坐標) 和Zc，分別以PRP、OY 和過AHP 的水平面為定位基準。 3）適合美國人的A 類車可調節(jié)座椅眼橢圓定位公式95 百分位眼橢圓(座椅行程大

8、于133mm) 中P1、P2、P3、P4 位置影響眼橢圓定位的布置參數眼橢圓的應用以SAE眼橢圓為理論依據，可進行內外視鏡布置、駕駛人前方視野的設計和校核、車身A/ B/ C柱盲區(qū)的計算、儀表板上可視區(qū)的確定、刮水器布置和刮掃區(qū)域校核和遮陽帶位置的確定等。利用眼橢圓進行駕駛人前方下視野設計的方法電動客車人機工程學優(yōu)化(三) 頭廓包絡頭廓包絡指不同身材的乘員以正常姿勢坐在適宜的位置時，其頭廓的包絡，用于在設計中確定乘員所需的頭部空間。通過對人頭部尺寸進行測量和統(tǒng)計，SAE 制定了平均頭廓線來描述側視和后視方向頭廓的平均尺寸。將平均頭廓線樣板上的眼點沿著眼橢圓輪廓上半部分運動，平均頭廓線隨之平動，

9、描繪出的各個位置平均頭廓線的包絡就是頭廓包絡面。SAE 平均頭廓線及包絡面頭廓包絡面的尺寸和定位對于駕駛人和前排乘客，頭廓包絡在Y 方向的尺寸要向外延長23mm。行程可調節(jié)座椅的頭廓包絡面只在側視圖有向前下方的12度的傾角，其他視圖傾角都為零。對于固定座椅，頭廓包絡在各個視圖方向的傾角都為零。SAE J1052 標準中，對應各種座椅水平調節(jié)行程的乘員頭廓包絡面尺寸(距離頭廓包絡中心的距離)A 類車座椅可調節(jié)的駕駛人頭廓包絡面(TL23 133mm)頭廓包絡面的尺寸和定位頭廓包絡面可以利用眼橢圓的位置直接進行定位，也可以在整車坐標系中進行定位。1) 利用眼橢圓的位置定位。無論是固定座椅還是行程可

10、調節(jié)座椅，當定位眼橢圓之后，可以直接根據左右眼橢圓中心連線中點(雙眼中心) 來定位相應的頭廓包絡。2) 在整車坐標中定位。頭廓包絡還可以直接在整車坐標中進行定位。頭廓包絡的應用乘員頭部與車身結構之間的空間對于保證乘員頭部活動，以及在顛簸和翻車等情況下頭部擁有必要的緩沖具有重要意義，但這個空間設計過大會浪費空間，并增大汽車正面迎風面積而使空氣阻力加大，必須科學合理地選取頭部空間尺寸。(四) 駕駛人手伸及界面當駕駛人操縱汽車行駛時，其神經總是處于較為緊張的狀態(tài)，必須保證駕駛人在身體軀干部位不大變動的情況下，能方便地操縱轉向盤、踏板以及各種附件。為此，SAEJ287 給出了駕駛人手伸及界面的含義及其

11、應用程序。概念：駕駛人手伸及界面是指駕駛人以正常姿勢入座、身系安全帶、右腳踩在加速踏板上以及一手握住轉向盤時，另一手所能伸及的最大空間界面。通用布置因子：G 因子，反映乘坐環(huán)境布置的代數式：HR 基準面：用于定位駕駛人手伸及界面的平面。它平行于汽車坐標系YZ 平面，位于AHP 后方，到AHP 的距離為：d =786 -99G駕駛人乘坐環(huán)境布置尺寸駕駛人手伸及界面的描述駕駛人手伸及界面數據是在手伸及界面測量臺上測得，再經統(tǒng)計分析后得到的。將在測量臺上測得的數據根據G 因子和男女比例進行分類，對于三點式安全帶和兩點式安全帶各列成21 張數據表格，用來構造手伸及界面。G 因子分成G -1.25、-1

12、.24 G -0.75、-0.74 G -0.25、-0.24 G 0.24、0.25 G 0.74、0.75 G 1.25 七檔；駕駛人男女比例分為50:50、75:25 和90:10 三種。每張表格對應著一定范圍的G 因子值、確定的駕駛人男女比例和安全帶形式。駕駛人手伸及界面數據表格駕駛人手伸及界面在車內的定位 要建立駕駛人手伸及界面, 首先要定位HR 基準面。然后, 根據表格中的數據就可以構造出手伸及界面。HR 基準面的定位方法如下：1) 確定駕駛室內部的設計尺寸和駕駛人的男女比例, 并計算G 值。2) 計算HR 基準面X 方向的位置。如果786 -99G L53， HR 基準面位于Sg

13、RP 處；反之，HR 基準面位于AHP 后方786 -99G 處(五) 數字人體模型以人體參數為基礎建立的數字人體模型，是描述人體形態(tài)和力學特征的有效手段，是研究、分析、設計和評價人機系統(tǒng)不可缺少的測量和模擬工具。借助數字人體模型，以往要在現(xiàn)實環(huán)境中完成的實驗，在CAD 虛擬環(huán)境中就能完成，而且還能夠模擬更多的人的特征，例如人的力量、活動、與物體接觸時身體的變形等三、車身硬點尺寸硬點(Hardpoint)，是指對于整車性能、造型和車內布置具有重要意義的關鍵點。硬點尺寸是指連接硬點之間、控制車身外部輪廓和內部空間以滿足使用要求的空間尺寸。轎車的硬點尺寸包括外部尺寸和內部尺寸。外部尺寸包括總長、總

14、寬、總高、軸距、前/ 后懸長、前/ 后輪距、接近角、離去角和最小離地間隙等；內部尺寸包括車室內長、寬、高，以及發(fā)動機艙和行李艙容積等。車身的硬點尺寸關系必須滿足汽車的各項要求。硬點尺寸前綴和編號在SAE J1100 中給出了硬點、硬點尺寸代號、定義和測量方法。硬點尺寸代號采用前綴加數字加后綴的形式表示, 部分前綴和數字的含義見表3-9。后綴用“ -1”、“ -2”的形式表示該尺寸為第一排、第二排座椅車身外部尺寸 u長度方面的尺寸主要有軸距、車長、前懸、后懸等；車身外部尺寸 u寬度方向的尺寸主要有輪距、車寬、翼子板間距等；車身外部尺寸 u高度方向的尺寸主要有車高、最小離地間隙、門檻高度、保險杠高

15、度、車燈高度等；車身外部尺寸 u角度方向尺寸主要有風窗傾角、側窗傾角、接近角、離去角、通過角等。車身內部尺寸 u車身內部尺寸主要包括長度、寬度、高度和角度等方面的尺寸，SAE J1100對內部尺寸給出了詳細的規(guī)定。u車身內部尺寸主要影響駕駛員和乘客的乘坐空間和駕駛員操控轉向盤、變速桿、儀表板操縱按鈕等的方便性，這些尺寸數值的確定一般是借助于H點裝置、眼橢圓、頭廓包絡等車身布置工具。車身內部尺寸 車身內部長度尺寸車身內部長度尺寸車身內部尺寸 車身內部寬度尺寸車身內部寬度尺寸車身內部尺寸 車身內部高度尺寸車身內部高度尺寸四、車身部件布置設計 發(fā)動機艙需根據發(fā)動機、變速器、進氣系統(tǒng)、散熱器、蓄電池及

16、其他各種附件、電器系統(tǒng)等的尺寸和布置來確定其空間。在進行發(fā)動機艙布置時最核心的問題是確定動力總成的位置及動力總成及附件與車確定動力總成的位置及動力總成及附件與車身零部件之間的合理間隙身零部件之間的合理間隙。（一）車身前端（一）車身前端（Front-EndFront-End）布置）布置1. 1. 發(fā)動機艙布置發(fā)動機艙布置1、發(fā)動機艙布置u發(fā)動機的上、下位置：影響造型、視野、離地間隙等等發(fā)動機的上、下位置：影響造型、視野、離地間隙等等u發(fā)動機的前、后位置：發(fā)動機的前、后位置：影響汽車軸荷分配和離地間隙，前懸架和轉向傳動機構的布置。對于發(fā)動機前置后驅的汽車，為減小傳動軸夾角，一般將發(fā)動機布置成傾斜的

17、形式，動力總成的位置可由曲軸中心線與發(fā)動機缸體前端面的交點交點k和曲軸中心線的傾角傾角（一般為34）兩個參數來確定。u發(fā)動機的前、后位置應與上、下位置一起進行考慮，前后位置確定以后，就可以確定汽車前圍板和冷卻模塊的位置。發(fā)動機動力總成布置1、發(fā)動機艙布置u發(fā)動機艙在進行布置時要充分考慮各種正向碰撞的要求，如56km/h正碰和64km/h偏置碰撞。發(fā)動機布置是否合理，直接的表現(xiàn)就是前圍板變形和發(fā)動機艙內零件對乘員的傷害，因此在進行總布置時要確保發(fā)生碰撞時發(fā)動機艙內的零件不能侵入乘客艙。u在汽車與行人發(fā)生碰撞時，還要減少對行人的傷害，包括小腿、大腿、成人頭部和兒童頭部等主要的身體部位。在進行發(fā)動機

18、艙布置時要特別注意保險杠的高度及與艙內部件的距離、發(fā)動機蓋與艙內部件的距離的設計。1、發(fā)動機艙布置u Euro NCAP根據包絡線距離（Wrap Around Distance，WAD）把發(fā)動機蓋進行了碰撞區(qū)域的劃分。所謂包絡線距離，是指從地面開始計算，圍繞汽車前端沿發(fā)動機罩向后，所得的包絡線的距離。10001500mm包絡線之間的區(qū)域代表兒童頭碰撞區(qū)域，要求該區(qū)域發(fā)動機蓋和艙內部件的距離大于70mm，15002000mm包絡線之間的區(qū)域代表成人頭碰撞區(qū)域，要求該區(qū)域發(fā)動機蓋和艙內部件的距離大于80mm，發(fā)動機蓋前沿1000mm包絡線以下區(qū)域，發(fā)動機蓋和艙內部件的距離大于170mm。2、 前圍

19、布置u 前圍將發(fā)動機艙與車室隔開。在前圍上蓋板上固定前風窗玻璃，其車室內側安裝儀表板，外側支撐發(fā)動機罩、安裝刮水器，前圍下部與地板連接。前圍車室外側還裝有隔熱和減振、離合器和轉向盤等的支架，以及暖氣設備等。u 在前圍布置時應保證前圍板到發(fā)動機后端有足夠的間隙應保證前圍板到發(fā)動機后端有足夠的間隙，以布置轉向系機構、制動系和離合器的管路和附件，以及空調系統(tǒng)的風道。u 前圍下部常采用傾斜面與地板連接，傾斜面一般與前輪罩面相切，以利于前排乘員調整擱腳姿勢和布置加速踏板。將前輪前移或發(fā)動機位置前移，前圍可相應前移以加大前排乘員的擱腳空間和便于布置踏板。u 根據發(fā)動機蓋后端的高度以及儀表板上表面的位置，可

20、確定前圍上蓋板的表面高度和形狀，初步確定前風窗玻璃的下沿位置，并設置玻璃的安裝止口。3、轉向輪罩形狀設計u 作前輪轉向跳動圖和后輪跳動圖，可以確定前、后輪罩的空間大小及形狀。車輪跳動圖需要根據車輪跳動的極限位置和最大轉向角來求作。u 車輪跳動的極限位置與懸架的結構形式、參數以及橡膠緩沖限位塊的允許壓縮量有關。車輪跳動過程包絡的空間便是車輪轉向、跳動所必需的最小空間。在此基礎上在考慮必要的間隙就可確定前輪輪罩形狀和翼子板開口尺寸了。u 對于車身后部的非轉向車輪，只需根據車輪的跳動情況來確定輪罩形狀。前輪運動軌跡包絡面的求?。p橫臂獨立懸架）前輪運動軌跡包絡面的求?。p橫臂獨立懸架）4、踏板布置踏

21、板尺寸（后視圖）踏板尺寸（后視圖）踏板尺寸（側視圖）踏板尺寸（側視圖）4、踏板布置p 在進行踏板布置時，首先要確定踏板基準點（首先要確定踏板基準點（PRPPRP）的位）的位置置。為保證駕駛員長時間操作的舒適性，應確保加速踏板未踩下時踝關節(jié)角度A46不小于78，踩到底后A46應不大于105。p 踏板表面的傾斜角度踏板表面的傾斜角度參照踏平面角來確定，使駕駛員鞋底腳掌處很好地與踏板表面貼合。p 為保證緊急制動時，駕駛員不會誤踩到加速踏板，制動制動踏板和加速踏板表面要錯開一定距離踏板和加速踏板表面要錯開一定距離（一般情況下加速踏板要比制動踏板低）。p 確定所有踏板高度和前后位置后，還要確定踏板的側向

22、踏板的側向位置位置，包括離合踏板與駕駛員中心線的距離、制動踏板與駕駛員中心線的距離、以及制動踏板與加速踏板之間間距。5、轉向盤布置p 轉向盤布置包括確定中心位置及調節(jié)范圍、傾角和輪緣中心位置及調節(jié)范圍、傾角和輪緣直徑直徑。p 確定轉向盤位置要證轉向盤與儀表板和駕駛員之間的距離合適。轉向盤前后位置在保證與駕駛員之間安全距離的情況下，還要保證駕駛員打轉向時的伸及性。轉向盤高度的確定要考慮駕駛員上肢的舒適性。轉向盤位置一般設計成可調節(jié)的，使得大多數人都能夠通過調節(jié)獲得舒適的轉向盤操作位置。p 轉向盤傾角的選定應該使轉向盤輪緣所在平面盡量與駕駛員觀察儀表時的接近視線垂直，以獲得最佳的儀表視野；還要與手

23、部抓握軸線的方向相適應。p 轎車轉向盤直徑通常小于450mm。太小則操縱不穩(wěn)定，且影響儀表視野；太大則會浪費布置空間。6、儀表板布置 儀表板是汽車操縱控制與顯示的集中部位，是汽車的操縱中心和信息傳遞中心，隨時反映汽車的運行狀態(tài)和接受駕駛員操控。它還是車室內部最引人注目的裝飾部件。儀表板布置必須以駕駛員為中心，滿足駕駛員對視野、操縱和空間的要求。布置合理的儀表板會使駕駛員感到方便而舒適，反之則可能影響行車的安全。儀表板高度的確定 儀表板高度不僅受高個駕駛員腿部空間要求的制約，還受矮小駕駛員前方下視野要求的制約，設計時要綜合考慮。 根據駕駛員前方地面盲區(qū)大小的要求作前方下視野線Ld ，同時與發(fā)動機

24、罩和眼橢圓下方相切，則Ld與水平面所成的角度即為駕駛員前方下視野角。為保證前方下視野的要求，應該使儀表板上方最高點和轉向盤輪緣都低于下視野線Ld。儀表盤布置 儀表盤應是駕駛員最容易觀察到的地方，但駕駛員在觀察時，轉向盤輪緣、輪輻和輪轂都會在儀表板上形成盲區(qū)。儀表盤和儀表在寬度方向的位置應布置在可視區(qū)域內。儀表罩布置 儀表罩（遮光罩）的功能是防止光線對駕駛員造成眩目。儀表罩要有足夠的深度，以遮住射向儀表盤玻璃的光線。設計時應進行眩目檢查。如果入射光經過儀表面反射后不會與眼橢圓相交，就不會產生眩目現(xiàn)象。儀表罩的布置不能影響前方下視野，并且其厚度要適中，以少占用布置儀表盤的空間。1-眼橢圓；2-入射

25、光線；3-入射光線（射到儀表盤玻璃下邊界）；4-被儀表罩遮擋的入射光線；5-儀表罩；6-儀表玻璃；7-入射光線3的反射線；8-入射光線2的反射線；9-法線操縱件和按鈕布置u 儀表板斷面形狀和位置時應考慮駕駛員的手伸及能力，確保駕駛員在不需要大動身體軀干部位的情況下，就能方便有效地操作儀表板上的操縱鈕件，從而滿足駕駛員的生理要求和減緩疲勞，確保操作有效、迅速而方便。u 作出駕駛員手伸及界面后，即可檢驗操縱件布置。當操縱件在手伸及界面的內側（靠近駕駛員一側）時，認為其滿足手伸及性的要求。（二）車身地板布置1. 1. 地板通道布置地板通道布置u 根據前后輪罩位置和形狀、離地間隙要求、發(fā)動機和傳動系布

26、置形式以及地板和門檻下沿線高度，可初步確定地板高度及布置形式。u 對于FF或者RR布置形式，由于地板下部沒有傳動軸通過，地板可以降低，有利于座椅布置和提高居住性。u 對于FR布置形式，應盡可能減小由于傳動軸通過地板下部所需的地板通道（凸包）高度，提高舒適性并降低地板高度和車身總高，通常在垂直平面上將傳動軸呈U形布置。（a）單萬向節(jié)傳動軸 （b）裝有中間支撐的雙萬向節(jié)傳動軸2、排氣系統(tǒng)布置u 排氣系統(tǒng)布置影響車身地板的布置。在地板下面裝有雙排氣管、主消聲器和在主消聲器前后布置兩個輔消聲器，是最理想的消聲器布置方案，能高效吸收噪聲。地板和消聲器間應留有足夠的間隙（至少50mm），以避免地板過熱。為

27、有效利用車身底部的通風來降低排氣管溫度，排氣系統(tǒng)和消聲器應沿著空氣的流動方向布置，而在其周圍要用隔熱隔聲材料層將其與車身其他部分隔開。1. 1. 后圍布置后圍布置u 對于三廂式轎車，利用后圍將座艙與行李箱隔開。后圍上部應保證后窗玻璃下沿的安裝位置。在風窗與靠背之間設置雜物擱板，風窗下沿的外部為行李箱蓋支撐位置。為使行李箱增大，一般后圍的布置與后排座椅靠背的背面手齊，下部與地板連接。u 對于兩廂式轎車，后一排座椅通常都具有向前翻轉折疊的功能，以形成很大的載物空間。（三）車身后部布置2. 行李箱布置u 現(xiàn)代轎車普遍將行李箱布置在車尾。根據整車造型、空氣動力學要求和后窗下沿高度，可確定行李箱蓋的高度

28、和輪廓線，進而確定行李箱的長度和容積。行李箱的有效容積在中級轎車上為0 40.7m3，在高級轎車上約為 0.70.9m3。（a）兩廂式轎車 （b）三廂式轎車3、燃油箱和備胎布置u 燃油箱和備胎燃油箱和備胎的布置，對車身有效容積和整車軸荷分配都有很大影響。燃油箱和備胎往往同時布置在行李箱內；對于發(fā)動機前置前輪驅動轎車，后橋取消了主減速器，可有更多空間來布置燃油箱和備胎，且行李箱容積較大。（四）車室內部布置u 車室內部布置的核心思想是以乘員為中心，使室內布置適應人的需要，創(chuàng)造出一個操縱方便、安全可靠和美觀舒適的駕駛和乘坐環(huán)境。u 車室內部布置包括車室長、寬、高的空間設計，以及等內容，車室內部布置是

29、進行車身總布置的重要內容，一般是借助于H點裝置、眼橢圓、頭廓包絡等車身布置工具進行尺寸設計和座椅、儀表板和操縱件的布置。（五）車身總布置圖u通常要畫出側視、俯視和前后視圖，各視圖上只需將要表達的部分畫出。長度和高度方向的布置主要借助側視圖表現(xiàn)，寬度方向的結構形狀和間隙尺寸借助前后視圖體現(xiàn)。u側視圖按車輛自右向左行駛的方向繪制。前后視圖一般分開繪制，有時左半部為前視圖，右半部為后視圖。（五）車身總布置圖u 對于全新開發(fā)的產品，其總布置圖上應繪出：車身外形，主要部件（發(fā)動機總成、動力傳動系總成、行駛系、轉向系、后視鏡、排氣系統(tǒng)、備胎、座椅和儀表板等）外形和內飾輪廓曲線，室內布置工具圖形（眼橢圓、頭

30、廓包絡面、人體模板、視線和安全帶固定點布置區(qū)等），駕駛員座椅、變速桿、駐車制動桿和踏板在其整個活動范圍內的若干主要位置，空載、設計載荷和滿載狀態(tài)的車輪和地面線，立柱盲區(qū)，最大開度時的車門、發(fā)動機罩和行李箱罩，行李箱容積，主要外形和內部關鍵尺寸等。（五）車身總布置圖u 為方便查看和量取尺寸，總布置圖上要按一定間隔繪出網格線（坐標線），通常間隔大小取100mm或其整數倍、網格線的一端或兩端應標注上坐標值，其標注方法隨不同標準會有所不同。u 標題欄中填寫必要的信息，如產品名稱、內部代號和制圖人信息等。有的總布置圖上還包含尺寸明細欄，其中注明主要尺寸的代號和數值。u 總布置圖上還常常注明所參照的標準，

31、以及最后一次更新的日期等。（五）車身總布置圖車身總布置圖（側視圖）車身總布置圖（側視圖）（五）車身總布置圖車身總布置圖（俯視圖）車身總布置圖（俯視圖）（五）車身總布置圖車身總布置圖（前視圖）車身總布置圖（前視圖） 車身總布置圖（后視圖）車身總布置圖（后視圖）第二節(jié)人機工程學在車身總布置設計中的應用第三章 車身總體設計一、車室內部布置 車室內部布置應車室內部布置應以乘員為中心以乘員為中心，滿足操縱方便、乘坐舒適和安全可，滿足操縱方便、乘坐舒適和安全可靠等要求，主要任務是借助輔助工具（靠等要求，主要任務是借助輔助工具（H點裝置、眼橢圓等）確定車室點裝置、眼橢圓等）確定車室內部尺寸。進行車室內部布置

32、時，應重點考慮以下幾方面要求：內部尺寸。進行車室內部布置時，應重點考慮以下幾方面要求：u 乘員坐姿和座椅布置符合目標乘員群體舒適乘坐的要求乘員坐姿和座椅布置符合目標乘員群體舒適乘坐的要求。u 保證車內必需的空間保證車內必需的空間（如腿部空間、頭部空間以及轉向盤與駕駛員軀干之間的空間等），以保證駕駛員操作靈活、準確，增強舒適性和安全性。u 操縱裝置的布置位置和作用力大小符合人體操縱范圍和操縱力特點操縱裝置的布置位置和作用力大小符合人體操縱范圍和操縱力特點，使駕駛員操縱自然、迅速、準確而輕便，降低操縱疲勞。u 駕駛員視覺信息系統(tǒng)適合人眼視覺特性和駕駛員視野要求，駕駛員視覺信息系統(tǒng)適合人眼視覺特性和

33、駕駛員視野要求，且能及時獲得正確的駕駛信息。u 具有被動安全措施，具有被動安全措施，這些措施要符合人體運動特點和車內環(huán)境。例如，正確地設置安全帶鉸接點位置和對人體的約束力，可以降低車輛正碰時二次碰撞的傷害程度。 1、H點布置設計 H點布置是進行車室內部布置的基礎和前提。乘員座椅的布置，通過確定不同百分位乘員的設計H點位置來實現(xiàn)。對于駕駛員座椅，不僅要確定設計H點的位置和行程，還需確定合理的設計H點調節(jié)方式和調節(jié)軌跡，為座椅調節(jié)機構設計提供參考。 所確定的H點位置，是駕駛員下肢舒適的乘坐位置，它與駕駛員坐姿密切相關。舒適乘坐姿勢 人體乘坐的舒適和疲勞程度與坐姿關節(jié)角度有關。舒適關節(jié)角度通常因車型

34、而異。舒適乘坐姿勢 硬點尺寸H30是與座椅高度密切相關的重要尺寸。統(tǒng)計分析表明，對于不同類型的汽車，H30的取值不同，駕駛員姿勢隨著H30的增大呈一定的變化規(guī)律。對于A類車，H30通常在127405mm之間，對于B類車，H30則通常在405530mm之間。不同類型汽車不同類型汽車H H點高度（點高度（H30H30）和乘坐姿勢）和乘坐姿勢H30：SgRP到AHP或FRP的垂直距離人體坐姿分析人體樣板在車身布置上的應用2、駕駛員設計H點布置 駕駛員座椅的布置對駕駛員安全性、坐姿舒適性、視野和操作方便性都具有重要的影響，是車室內部布置中的重要內容。 座椅調節(jié)行程主要包括座椅調節(jié)行程主要包括3 3種種

35、：兩向調節(jié)行程、四向調節(jié)行程和六向調節(jié)行程。u 對于具有兩向對于具有兩向H H點調節(jié)行程的座椅，點調節(jié)行程的座椅，正常駕駛時有兩個重要的設計H點位置：最前位置最前位置和最后位置最后位置。為保證駕駛員乘坐區(qū)域能容納90的駕駛員乘坐，應以95th百分位男子的設計H點作為正常駕駛時的最后H點，以5th百分位女子的設計H點作為正常駕駛時的最前H點。設計H點的調節(jié)范圍（包括水平調節(jié)量TL23和垂直調節(jié)量TH17），根據5th百分位女子和95th百分位男子的設計H點位置確定。駕駛員駕駛員H H點布置原理點布置原理1-95th百分位男子；2-5th百分位女子；3-95th百分位H點；4-H點調節(jié)軌跡；5-5

36、th百分位H點；6-AHP 2、駕駛員設計H點布置u對于具有四向對于具有四向H H點調節(jié)行程的座椅點調節(jié)行程的座椅，正常駕駛的設計H點調節(jié)行程需要根據四個設計H點位置確定：最前最高位置、最前最低位置、最后最高位置和最后最低位置。u六向調節(jié)行程座椅六向調節(jié)行程座椅主要用于一些高級轎車上，其調節(jié)行程需要根據六個設計H點位置確定。2、駕駛員設計H點布置3、后排乘客H點布置 乘客座椅多為行程不可調節(jié)座椅。乘客的H點布置需將選定的H點裝置根據地板線（考慮壓塌量）和前排座椅來定位。以第二排乘客的H點布置為例，后排乘客的H點布置過程：u 將前排座椅定于最后、最低位置，并選定合適的H點裝置。u 根據乘坐時的D

37、點高度畫出D點高度線。u 在保持踝關節(jié)角A47不大于130的條件下，將H點裝置的鞋沿地板線前移，并保證在D點始終位于D點線上的同時軀干也相應前移，直至鞋或小腿與前排座椅接觸。此時的點作為SgRP。 乘客的擱腳位置和腳的姿勢，對前后座椅的間距影響很大。考慮到舒適性和腿部空間的要求，一般將乘客的腳布置在前排座椅下面，并使乘客的膝蓋與前排座椅靠背的后面保持必要的間隙。采用階梯地板布置可保證前排座椅的下部留有足夠的擱腳空間，且前后座椅的間距變小，有利于小型轎車的布置。座椅靠背的厚度對乘坐空間的影響很大，應根據車的級別合理選擇。3、后排乘客H點布置頂蓋和前后風窗的布置 前后座SgRP點確定后，可將頭廓包

38、絡面定位。根據有效頭部空間尺寸H61-l、H61-2的經驗值，考慮頭部間隙尺寸 L38、H41-1、 L39和H41-2可確定頂蓋的高度。（a）有效頭部空間尺寸H61 （b）前排頭部間隙尺寸 （c）后排頭部間隙尺寸頂蓋和前后風窗的布置p 根據發(fā)動機罩高度和前圍位置，考慮造型上的要求，可確定前風窗下邊緣前風窗下邊緣發(fā)動機罩發(fā)動機罩C C點點位置。p 根據行李箱蓋高度和后圍位置，考慮造型上的要求，可確定后風窗下邊緣后風窗下邊緣后背艙面后背艙面D D點點位置。p 發(fā)動機罩C點決定了車頭長度，后背艙D點決定了車尾長度，二者之間的長度決定了乘員車室的大小。發(fā)動機罩發(fā)動機罩C C點、后背艙面點、后背艙面D

39、 D點和長度尺寸點和長度尺寸p 確定前后風窗角度和開口大小時，需要兼顧駕駛員視野、造型和空氣動力學等方面的要求，其關鍵尺寸如圖所示。（a）前后視野參數 （b）前后風窗傾角圖圖3-65 3-65 前后風窗的布置參數前后風窗的布置參數 頂蓋和前后風窗的布置車身寬度方向的布置p 車身寬度方向的尺寸要保證乘員頭部與側窗、肩部與車門以及肘部與車門之間的間隙。車身外表面的各點則與頂蓋厚度、玻璃下降的軌跡、門鎖和玻璃升降的尺寸以及車門厚度等因素有關。在橫截面上布置門檻梁和頂蓋梁，可以確定門檻和門框的高度。車身寬度方向的布置尺寸車身寬度方向的布置尺寸車身寬度方向的布置p 確定車身側壁傾斜度時，在滿足乘員所需空

40、間的基礎上，還應考慮上下車的方便性。當K值（車門上下邊緣的水平距離）為零時，乘員的上身必須傾斜30以上才能進入車內，入座非常不便；如果取K=100150mm（，則人的上身稍許傾斜即可入座。K值也不能過大，否則將由于上下比例失調而影響汽車外觀，內部空間的利用也不好；下車不方便；而且玻璃升降占用車門內腔的空間太大，使車門增厚。K K值和車身側壁傾斜度對上下車方便性的影響值和車身側壁傾斜度對上下車方便性的影響二、視野校核（一）（一）概述駕駛員視野駕駛員視野是指駕駛員處于正常駕駛位置，并且當其眼睛和頭部在正?；顒臃秶鷥葧r，能直接或借助于輔助設備看到的范圍，可分為直接視野和間接視野。駕駛員直接視野，是指

41、駕駛員直接看到的范圍；駕駛員間接視野，是指駕駛員借助后視鏡等輔助設備看到的范圍。阻礙駕駛員視線的物體稱為視野障礙視野障礙。被視野障礙擋住而駕駛員看不見的區(qū)域，稱為盲區(qū)盲區(qū)。按照眼的使用情況，盲區(qū)有單眼盲區(qū)和雙眼盲區(qū)之分。所謂單眼盲區(qū)，是指左眼或右眼單獨觀察時，由于視野障礙的阻擋而看不見的區(qū)域；雙眼盲區(qū)是由于視野障礙的阻擋而兩眼不能同時看見的區(qū)域。二、視野校核（一）（一）概述 以駕駛員環(huán)繞視野為例，駕駛員在駕駛位置向周圍地面觀察時，由于立柱、車門、發(fā)動機罩和行李箱蓋等的阻擋，會形成盲區(qū)，盲區(qū)之外的地方就是可見區(qū)域。 視野校核必須選定合適的眼點，而眼點的選定又要以眼橢圓為根據。眼點的選取原則是：選

42、取眼橢圓輪廓上，視野性能最差的眼點。二、視野校核（二）前方視野校核（二）前方視野校核 風窗開口上沿應該具有足夠的高度，以使駕駛員能夠方便地觀察車頭前方12m遠、5m高的交通燈。 前風窗開口下沿高度與前方下視野有關，其高度的選取應保證地面盲區(qū)長度在許可范圍內。 設計時，需要做出各種條件下的上、下視野線，以檢查前風窗的布置。1. 1. 前風窗開口視野校核前風窗開口視野校核1-觀察交通燈的眼橢圓視切線（最小為14）；2-過前風窗玻璃掛掃區(qū)域上邊界的眼橢圓視切線（通常為10）；3-過V1點的前風窗玻璃透明區(qū)上邊界視線（7）；4-過V2點的前風窗玻璃透明區(qū)下邊界視線（5）；5-過V2點的轉向盤輪緣上切線；6-V1點；7-V2點；8-SgRP二、視野校核（二）前方視野校核（二）前方視野校核 駕駛員一側的A柱（包括所有能夠阻擋駕駛員視線的附件、玻璃密封條等）盲區(qū)，是駕駛員前方視野盲區(qū)中最主要的部分。由于A柱對駕駛員視線的阻擋，駕駛員常常需要轉動眼睛和頭部觀察駕駛員一側前方的交通狀況，容易引起疲勞，對安全行車不利。 國標GB/T 11562采用雙目障礙角表示A柱盲區(qū)，其大小與A柱本身的結構尺寸和駕駛員眼睛到A柱的距離有關，每根A柱的雙目障礙角不能超過