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1、本科生毕业设计（论文）汽车车身总布置设计毕业论文目 录第1章 绪 论11.1 车身总布置设计概述11.2本设计采用的绘图软件介绍21.2.1 CATIA简介21.1.2 CATIA的功能特点31.1.3 CATIA软件发展41.1.4 CATIA人机工程功能在产品设计中的应用41.3研究本课题的意义71.4毕业设计内容8第2章 车身设计方法92.1传统的车身设计方法92.2 现代设计方法92.3 整车布置的基准线零线的确定102.4 本设计采用的设计方法122.4.1 概念设计122.4.2 工程设计122.5 车身总布置内容及原则122.6车身承载方式的确定132.6.1车身承载方式132.
2、7本车承载方式的确定15第3章 人机工程学的基础研究163.1 人机工程学概况163.2人机工程学简介183.3人机系统概述203.4不同人种间的人体模型差异213.5我国人体尺寸标准223.5.1人体的主要尺寸233.5.2立姿人体尺寸233.5.3坐姿人体尺寸253.5.4人体水平尺寸273.6 SAE人体模型283.7 结论29第4章 轿车车身总布置304.1人体功能尺寸304.2人体模板关节角度的调节范围344.3座椅的布置374.3.1 输入已知整车控制参数及边界条件374.3.2踵点的确定384.3.3确定H点位置394.3.4确定座椅水平和垂直调节范围414.3.5 仪表板的布置
3、414.4驾驶员的眼椭圆及视野校核424.4.1眼椭圆的定义424.4.2 眼椭圆的意义434.4.3 眼椭圆的含义434.4.4 眼椭圆的样板434.4.5眼椭圆制作步骤434.4.6 眼椭圆的定位444.4.7眼椭圆的应用464.5头廓包络474.5.1概述474.5.2头廓包络面的尺寸484.5.3头部包络面的定位494.6前方视野校核504.6.1前风窗开口视野校核50结束语54参考文献56致 谢57附 录581本科生毕业设计（论文）第1章 绪 论1.1 车身总布置设计概述汽车诞生一百多年来，其技术经过不断地发展，到现在已经成为集传统工业和高新科技为一身的典型的机电产品，而围绕汽车工业
4、的庞大工业体系也发展成为世界上屈指可数的企业群体。随着汽车工业的蓬勃发展，车身作为汽车三大总成之一，已经在汽车设计过程中越来越趋于主导地位。据统计，客车、轿车和多数专用汽车车身的质量约占整车质量的4060，有些车型的车身占整车制造成本的百分比甚至还要略高一些1。因此，仅从这一点来说汽车车身的经济效益也要高于其它两个总成。在汽车制造过程中车身设计是重要环节，而车身的总布置又是其中的重要组成部分。车身总布置的任务是在车身内部有限的空间内把人员和货物安排在最恰当的位置，既要满足乘坐舒适性又要保证最大承载质量，尽可能的提高车身有效面积利用率，将车内空间发挥到极致，达到节能减排降低成本的目的。对于不同用
5、途的汽车总部置设计也是不同的，即使是同一类车，因其用途、性能要求以及所选的各总成的类型尺寸的不同，总布置设计也是千差万别的。车身总布置是在整车总布置的基础上进行的。整车的总布置提供了汽车长、宽、高、各部分总成的相对位置和乘客室的尺寸、轴距、轮距等控制尺寸、轴荷分配以及水箱、动力总成、前桥、后桥、传动轴与车轮等的轮廓尺寸和位置。据此再参考同类车型的有关数据作为参考，即可以初步确定汽车的基本形状，前悬和后悬的长度，前后风窗位置和角度，发动机罩的高度，前围板位置，座椅位置，内部空间控制尺寸，方向盘位置角度与操纵机构和踏板的相互位置等2。车身总布置设计指导思想是“以人为本”。在汽车设计中，车身内部布置
6、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3。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。它们包括人体模型、眼椭圆、头廓包络线、手伸及界面等。1.2本设计采用的绘图软件介绍1.2.1 CATIA简介CATIA是由法国著名飞机制造公司Dassau1t开发并由IBM公司负责销售的CAD/CAM/CAE/PDM应用系统。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构
7、设计的CATIA V5版本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信4。作为世界领先的软件，CATIA可以帮助用户完成大到飞机小到螺丝刀的设计及制造，它提供了完备的设计能力：从2D到3D到技术指标化建模，同时，作为一个完全集成化的软件系统，CATIA将机械设计、工程分析及仿真和加工等功能有机地结合，为用户提供严密的无纸工作环境从而达到缩短设计生产时间、提高加工质量及降低费用的效果。目前汽车工业正在向DMA-电子模型装配的方向发展。在建造物理样机之前建立电子样机并进行测试能节省大量的开发
8、成本和开发时间。但是要成功实施DMA需要一个集成的环境，以用于取得设计目标和管理所有相关的数据。CATIA提供了这样的环境。 全球已有1000多个汽车制造公司陆续地把CATIA作为他们设计和制造流程的核心系统。 Daimler-Chrysler, BMW, Ferrari, Fiat , Porsche, Renault, 和 Volkswagen已经体会到了CATIA给他们带来的技术创新和竞争优势5。CATIA为汽车设计师和工程师提供了丰富的功能，包括3D实体造型、曲面造型和线架造型。系统提供的创新技术可以自动进行3D设计的参数化。系统还具有灵活的混合建模、虚拟产品开发、以流程驱动设计和在设
9、计阶段进行有限元分析等能力。工程师首先在计算机上进行每个部件的检查，并在计算机的模拟帮助下进行分析，然后才需要物理样机。以这种方式，CATIA和ENOVIA可以加快工程和制造的各个阶段，从曲面和外形风格建模到底盘和电路系统等等。CATIA不仅仅是用来看一个要制造的汽车。它还可以用来模拟整个工厂、整个流程、整个制造过程，甚至各个过程所涉及到的人的因素。利用CATIA强大的仿真功能，制造商可以看到部件和子装配是如何装配在一起的，以及人体在装配车间的活动。通过分析这些结果，可以明显减少不合理的设计，显著减少开发周期和成本。使用ENOVIA，公司不但可以提高设计质量，还降低了开发成本和周期，以便对市场
10、的变化做出快速的反应6。作为汽车制造商，只有通过持续的创新，快速推出新的产品，才能在市场上占领领导地位。这也许就是为什么世界上前25位的汽车制造商有18家选择CATIA的原因。1.1.2 CATIA的功能特点1、装配设计(ASS) CATIA装配设计可以使设计师建立并管理基于3D零件机械装配件。装配件可以由多个主动或被动模型中的零件组成。零件间的接触自动地对连接进行定义，方便了CATIA运动机构产品进行早期分析。基于先前定义零件的辅助零件定义和依据其之间接触进行自动放置，可加快装配件的设计进度，后续应用可利用此模型进行进一步的设计、分析、制造等。 2、高级曲面设计(ASU)CATIA高级曲面设
11、计模块提供了可便于用户建立、修改和光顺零件设计所需曲面的一套工具。高级曲面设计产品的强项在于其生成几何的精确度和其处理理想外形而无需关心其复杂度的能力。无论是出于美观的原因还是技术原因，曲面的质量都是很重要的。3、CATIA逆向工程模块(CGO)CATIA可使设计师将物理样机转换到CATIA Designs下并转变为字样机，并将测量设计数据转换为CATIA数据。该产品同时提供了一套有价值的工具来管理大量的点数据，以便进行过滤、采样、偏移、特征线提取、剖截面和体外点剔除等。由点数据云团到几何模型支持由CATIA曲线和曲线生成点数据云团7。反过来，也可由点数据云团到CATIA曲线和曲面。4、自由外
12、形设计(FRF) CATIA自由外形设计产品提供设计师一系列工具，来实施风格或外形定义或复杂的曲线和曲面定义。对NURBS的支持使得曲面的建立和修形以及与其它CAD系统的数据交换更加轻而易举。5、创成式外形建模(GSM)创成式外形建模产品是曲面设计的一个工具，通过对设计方法和技术规范的捕捉和重新使用，可以加速设计过程，在曲面技术规范编辑器中对设计意图进行捕捉，使用户在设计周期中任何时候方便快速地实施重大设计更改。1.1.3 CATIA软件发展作为世界领先的软件，CATIA是有法国著名飞机制造公司Dassau1t开发的并由IBM公司负责销售的。由于CATIA为成功实施DMA提供了一个集成环境，
13、以用于取得设计目标和管理所有相关的数据，所以全球已有1000多个汽车制造公司陆续地把CATIA作为他们设计和制造流程的核心系统。 Daimler-Chrysler, BMW, Ferrari, Fiat , Porsche, Renault, 和 Volkswagen已经体会到了CATIA给他们带来的技术创新和竞争优势。CATIA为汽车设计师和工程师提供了丰富的功能，包括3D实体造型、曲面造型和线架造型。系统提供的创新技术可以自动进行3D设计的参数化。系统还具有灵活的混合建模、虚拟产品开发、以流程驱动设计和在设计阶段进行有限元分析等能力。工程师首先在计算机上进行每个部件的检查，并在计算机的模拟
14、帮助下进行分析，然后才需要物理样机。以这种方式，CATIA和ENOVIA可以加快工程和制造的各个阶段，从曲面和外形风格建模到底盘和电路系统等等。作为汽车制造商，只有通过持续的创新，快速推出新的产品，才能在市场上占领领导地位。这也许就是为什么世界上前25位的汽车制造商有18家选择CATIA的原因。1.1.4 CATIA人机工程功能在产品设计中的应用CATIA还具有人机工程功能。为了在进行产品设计过程中就很好的解决“人机环境”之间的问题，CATIA最早提出了人机设计与分析解决方案，在CATIA V5中集成为四个模块：人体模型构造HBR模块，人体行为分析HAA模块，人体模型测量编辑HME模块，人体姿
15、态分析HPA模块。HBR在虚拟环境中建立和管理标准的数字化“虚拟”人体模型，以在产品生命周期的早期进行人机工程的交互式分析。HBR提供的工具包括：人体模型生成、性别和身高的百分比定义、人机工程学产品生成、人机工程学控制技术、动作生成以及高级视觉仿真等。一个友好的用户接口确保了人体因素分析能够由非人体分析专家进行研究。有效的将HBR、HAA、HME及HPA结合起来可以生成更高级的人体模型，得到更详尽的分析结果，使设计更符合人机工程学对舒适性、功能性以及安全性的要求。这些产品的结合可以为设计人员提供人机工程设计详细的解决方案。HAA作为HBR的辅助模块，可以对处于虚拟环境中的人机互动进行特定的分析。其优点在于能够精确的预测人的行为。他提供了多种高效的人机工程学分析工具和方法，可以全面分析人机互动过程中的全部因素。HME允许设计人员通过大量的先进人体测量学工具生成高级的用户自定义的人体模型。该模型依靠它的指定目标人群，可以用于评价设计与其目标的吻合程度。HME能够满足专业人机工程分析师、技术支持维护工程师等不同设计人员的需要。HPA可以定性和定量地分析人的各种姿态。人的整个身体及各种姿态
