工程与技术
汽车车身造型设计方法
王瑞丽
(乐山职业技术学院，四川乐山614000)
摘要：汽车车身造型设计过程中，设计师们从减小汽车运行过程中的气动阻力出发，考虑人体工程学的特 点，并结合美学中人们对审美的要求，综合性的设计汽车外形，确保汽车车身造型具有较强的实用性、安全性和舒 适性，同时带给人们更多的精神和视觉享受。
关键词：汽车造型；空气动力学；人体工程学；美学中图分类号：T B 文献标识码：A
doi ：10. 19311/j . cnki . 1672-3198. 2016. 34. 291
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汽车车身造型发展历程
自1886年第一辆汽牢诞生以来，汽车车身造型簦 历了一百多年的发展历程。汽车车身造型从其成型开
始，大致经历了一下七个发展阶段：马车型汽车、箱型 汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼型汽车、楔型汽车和 流线型汽车。
在每一个发展阶段，设计师们从机械工程学、空气 动力学、流体力学、人体工程学、美学等各个方面着手 设计汽车车身外形，力求从汽车造型过程中对汽车的 实用性、安全性、经济性等方面得到改观，尽可能多地 满足更多的人的需求。本文从空气动力学、人体工程 学和美学=个方面简要阐述了汽车造型设计方法。2
汽车车身造型中的空气动力学
汽车行驶过程中，空气与汽车车身处于相对运动 状态，汽车车身将受到来自空气的各个方向的作用力， 这就要求工程师们在设计汽车车身过程中，必须要考 虑空气动力性能的影响，以保证汽车行驶过程中安全 性、稳定性，同时保证乘客及驾驶员的乘坐舒适性。2.1汽车前端外形对空气动力特性的影响
如图1所示。图1上图为原汽车外形的示意图， 在此基础上，对汽车前端外形进行改进，汽车各改进后 的前端所受到的空气阻力系数如图1下所示。从图中 可以看川，车头前端造型的不同，将影响汽车运行过程 中受到的空气阻力的大小。研究表明，汽车前端横向 边角倒圆角，将减小汽车前部受到的气动阻力；从整体 上看，车头前端整体为流线型形状的汽车要比车头前 端局部倒圆角的汽车受到的气动阻力小；在设计汽车 前端为流线型结构过程中，降低图中的倾角，可以有效 减低汽车前端受到的气动阻力系数，但是该倾角一般 不低于，肖其值低于时，继续降低该倾角，对汽车前端 受到的气动阻力的影响变化不大。
2.2汽车顶部形状对空气动力特性的影响
汽车顶部形状的不同，其受到的气动阻力将发生 相应的变化。汽车顶部设计过程中，与汽车前端挡风 玻璃以及后端车窗玻璃处形成平滑过渡，同时，顶部具 有一定的曲面造型，可以使得汽车运行过程中，有利于 气流平滑地通过汽车顶部，从而降低汽车顶部所受到 的空气阻力Q 在顶部曲面设计过程中，其正面投影增 大，这反而会使得空气阻力增大，所以，在设计过程中 要同时考虑这两方面因素的影响。
图2展示了汽车上挠系数与气动阻力之间的关 系，从图中可以看出，随着上挠系数的增大，正投影面
积引起的阻力逐渐增大，而实际车顶所受到的阻力随
着上挠系数的增大先减小后增大。所以，在设计汽率 车顶时，要综合考虑汽车车顶上鼓程度及相应的正投 影面积，尽可能地降低车顶部所受到的空气阻力。2. 3汽车侧面形状对空气动力特性的影响汽车侧面外形形状的不同，其受到的气动阻力也 会发生变化。研究表明，气动阻力大小与侧面外形形 状的正面投影成正比，同时，汽车侧面流线型可以降低 气动阻力。图3展示了汽车俯视外轮廓线与气动阻力 及正面投影之间的关系。从图中可以看出，侧面流线 型外形在一定程度下有利于降低气动阻力，但由于曲
作者简介：王瑞丽(1987 —），女，甘肃天水人，硕士研究生，助教，主要从事车辆工程、车辆空气动力学方面的工作￥
4 500 现代商贸工业丨2016年第34
期
《汽车车身结构与设计》 1、车身主要包括哪些部分？答：一般说，车身包括白车身及其附件。白车身通常是指已 经装焊好但未喷涂油漆的白皮车身，主要是车身结构件和覆盖件的焊接总成，并包括前后板制件与车门。但不包括车身附属设备及装饰等 2、车身有哪些承载形式？答：非承载式、半承载式、承载式 3、非承载式（有车架式）车身：货车、采用货车底盘改装的大客车、专用汽车以及大部 分高级轿车都采用非承载式车身，装有单独的车架，车身通过多个橡胶垫安装在车架上，橡胶垫则起到减振作用。非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用，既延长了车身的使用寿命，又提高了舒适性。②底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架，其主要原因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。非承载车身的缺点： ①由于计算设计时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，从而导致 自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架，使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。 4、什么是承载式车身（无车架式）？答：没有车架，车身直接安装在底盘上，主要是 为了减轻汽车的自重以及使车身结构合理化。承载式车身结构的缺点在于由于没有车架，传动的噪音和振动直接传给车身，降低了乘坐的舒适性，因此必须大量采用防振、隔音材料，成本和重量都会有所增加；改型比较困难。 5、汽车生产的“三化”是指什么？答：汽车生产的“三化”是指汽车产品系列化、零部件通用 化、以及零件设计标准化。 6、什么是工程设计？答：汽车工程设计一般需要 3 年以上，而从生产准备到大量投产时 间更长。其中车身的设计所需的周期最长。车身设计首先是按 1：1 的比例进行内部模型和外部模型的设计及实物制作。其次则是车身试验，包括强度试验、风洞试验、振动噪音试验和撞车试验等。 7、轿车底盘有哪三种布置形式？答：轿车底盘有三种布置形式：a：发动机前置，后轮驱 动；b：发动机前置，前轮驱动；c：发动机后置，后轮驱动。 8、什么是汽车驾驶员眼椭圆？答：汽车驾驶员眼椭圆是驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅 上时其眼睛位置在车身中的统计分布图形。 9、什么是 H 点答： H点是人体身躯与大腿的交接点。
第三章汽车车身设计开发技术与方法 3.1车身设计方法学 3.1.1车身设计开发主要工作内容及流程(程序) 1）车身总布置设计及安全法规计算校核(或三维数字虚拟样机Archetype) 2）造型设计 3）三维曲面和造型面设计 4）1：5或1：4 模型及1：1外模型制作或数控加工(或三维数字模型) 5）1：1内模型(或三维数字模型) 6）1：1发动机舱模型(或三维数字模型) 7）1：1地板模型(或三维数字模型) 8）测量与曲面光顺 9）白车身结构详细设计(BIW) (9.1)1：1外模型光顺后数据分块 (9.2) 车身设计断面的定义与尺寸确定 (9.3) 密封结构确定与密封件选择 (9.4) 确定分块线 (9.5) 与车身有关的设计硬点的确定 (9.6) 左右侧围设计(A, B, C, D柱设计, 前后翼子板设计)
(9.7) 顶盖设计(外板, 横梁与纵边梁设计) (9.8) 发动机前围板设计 (9.9) A柱下段设计 (9.10) 发动机舱与前轮包设计 (9.11) 前后灯具设计(反射面与灯具厂共同设计) (9.12) 格栅设计 (9.13) 前围板设计 (9.14) 前保险杠设计 (9.15) 地板总成设计(前中后) (9.16) 后门总成设计 (9.17) 前门总成设计 (9.18) 尾门总成设计 (9.19) 前发动机罩设计 (9.20)前风当总成设计 10）内饰、外饰设计 11）先行车, 螺钉车或概念车的(Prototype)试制，第二轮试验样车（定型车）试制 12）碰撞与结构分析及结构优化设计 13）成型过程仿真 14) 模具与工艺工装设计 如图3.1.1为车身详细设计阶段面向对象的产品模型(OPM)并行设
汽车车身设计课程设计 课程设计题目 电动游览车车身设计 姓名： 学号： 班级： 指导教师： 学院： 学校： 日期：
目录 1.摘要 (3) 2.设计任务书 (4) 3.方案分析及选择 (5) 4.设计步骤 (6) 4.1车身主要尺寸的分确定和基本外轮廓的草图设计 (6) 4.2车身轮廓的细节处理 (13) 4.3.对车身进行着色处理 (19) 4.4车身的整体效果图 (20) 5.设计心得 (21) 6.参考文献 (22)
1.摘要 车身是汽车的三大总成之一，其生存周期约为底盘的三分之一。车身的更新速度较快，因此车身设计对新车的开发具有十分重要的作用。目前，计算机辅助技术已渗透到汽车生存周期的各个阶段，尤其是CAD技术已成为汽车造型设计的常规手段。 通过本次课程设计了解汽车车身造型设计的程序，理解汽车车身造型设计的基本原理和方法，掌握汽车造型设计中的美学、空气动力学和人机工学的一般知识。同时培养动手操作能力和分析能力，为以后从事汽车车身设计打下坚实的基础。课程设计中，本人的任务是根据观光车车身的布置特点，完成车内布置及三维造型。通过查找现有车型的参数及座位的布置，利用CA TIA画出车内布置的三维图中，并进行相应的渲染。达到设计一款外形流畅美观，具备实用性的电动游览车。 关键词:车身造型，美学，空气动力学，CA TIA，电动观光车
2.设计任务书 学年学期： 专业班级： 指导教师： 设计时间：15-17周 学时周数：3周 一、设计目的 通过本次课程设计使学生了解汽车车身造型设计的程序，理解汽车车身造型设计的基本原理和方法，掌握汽车造型设计中的美学、空气动力学以及人机工程学的一般知识。同时培养学生的动手能力和分析能力，为以后从事汽车车身设计打下坚实的基础。 二、设计任务及要求 根据一下车身尺寸参数完成电动观光车车身造型设计任务，达到以下要求： 车体宽度小于2m 车体高度小于2m 可供月15到18人乘坐 最高时速40KM 允许坡度15°
《汽车车身结构与设计》习题与解答 第一章车身概论 1、汽车的三大总成是什么？ 答：底盘、发动机、车身。 2、简述车身在汽车中的重要性。 答：整车生产能力的发展取决与车身的生产能力，汽车的更新换代在很大程度上也决定与车身，我们所看到的汽车概念大多指车身概念，汽车的改型或改装主要依赖于车身。 3、车身有什么特点？ 答：a：汽车车身是运载乘客或货物的活动建筑物，由于其在运动中载人、载物的特殊性，所以汽车车身的设计与制造需要综合运用空气动力、空气调节、结构设计、造型艺术、机械制造、仪器仪表、复合材料、电子电器、防音隔振、装饰装潢、人体工程等不同领域的知识。 b：自1885年德国人卡尔·弗里德里希·本茨研制出世界上第一辆马车式三轮汽车，并成立了世界上第一家汽车制造公司——奔驰汽车公司以来，汽车车身的造型随着时代的推移和科技的进步经历了19世纪末20世纪初的马车车厢形车身；20世纪20、30年代的薄板冲压焊接箱形车身；第二次世界大战后50、60年代冷冲压技术生产的体现流线型、挺拔大方的车身。而到了20世纪70、80年代现代汽车的各种车身造型已初具雏形，新材料、新工艺的使用更使得汽车车身的设计制造得到了飞速发展。 4、简介车身材料。 答：现代汽车车身使用的材料品种很多，除金属（主要是高强度钢板）和轻合金（主要是铝合金）以外，还大量使用各种非金属材料如：塑料、橡胶、玻璃、木材、油漆、纺织品、皮革、复合材料等。随着汽车车身制造技术的发展，为了轻量化以及提高安全性、舒适性，非金属材料、复合材料在汽车车身的加工制造中得到日益广泛的应用。 5、车身主要包括哪些部分？ 答：一般说，车身包括白车身及其附件。白车身通常是指已经装焊好但未喷涂油漆的白皮车身，主要是车身结构件和覆盖件的焊接总成，并包括前后板制件与车门。车身结构件和覆盖件焊（铆）接在一起即成为车身总成，该总成必须保证车身的强度与刚度，它可划分为地板、顶盖、前围板、后围板、侧围板、门立柱和仪表板总成。车身前板制件一般是指车头部分的零部件，包括水箱框架和前脸、前翼子板、挡泥板、发动机罩以及各种加强板、固定件。6、车身有哪些承载形式？ 答：车身按照承载形式的不同，可以分为非承载式、半承载式、承载式三大类。
一、填空（25分） 1、汽车的主要部件由（）、（）、（）、（）四部分组成。 2、单排座汽车的总质量＝（）。 3、汽车模型雕塑是（）中一个必不可少的环节。 4、汽车车身形式按车身壳体受力情况可分为（）、（）、（）三种。 5、汽车车身形式按驾驶室发动机的相对位置可分为（）、（）、（）、（）四种。 6、车架的结构形式归纳起来主要有（）、（）、（）三种。 7、汽车门锁按其结构形式分为（）式、（）式和（）式。 8、升力在汽车行驶方向的分力为（）。 9、零件图的尺寸标注应满足（）、（）、（）等基本要求。 10.空气阻力有（）、（）、（）、（）、（）五种。 四、简答题（20分） 1、说明车身的作用。 2、说明承载式车身的特点。 3、说出车身结构主要包括哪些部件。 4、说明非承载式车身的特点。 填空 1.发动机、底盘、车身、电气部件 2.整备质量＋允许最大载重量＋驾驶员及随员质量 3.汽车外形设计 4.承载式、半承载式、非承载式 5.长头式、短头式、平头式、偏置式 6.框式、脊背式、综合式 7.舌簧、转子和钩簧 8.诱导阻力 9.清晰、完整、合理 10.形状阻力、诱导阻力、摩擦阻力、干涉阻力、内部阻力 简答题 1.答：车身的主要作用是保证驾驶员便于操纵以及为他和乘客提供安全舒适的乘坐环境，隔绝振动和噪音，不受恶劣气候的影响。 2.答：汽车没有车架，用车身完全代替车架承受全部载荷，车身就作为发动机和底盘各总成的安装基础。 3.答：主要包括车身壳体、车门、车前钣件、车窗等，货车和专用车还包括车厢。 4.答：汽车有单独的车架，车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接。 一、填空（25分） 1.汽车车身形式按驾驶室发动机的相对位置可分为（）、（）、（）、（）四种。 2. 空气阻力有（）、（）、（）、（）、（）五种。 3. 零件图的尺寸标注应满足（）、（）、（）等基本要求。 4.汽车车身形式按车身壳体受力情况可分为（）、（）、（）三种。 5. 汽车的主要部件由（）、（）、（）、（）四部分组成。 6.车架的结构形式归纳起来主要有（）、（）、（）三种。 7.汽车门锁按其结构形式分为（）式、（）式和（）式。 8.升力在汽车行驶方向的分力为（）。 9. 汽车模型雕塑是（）中一个必不可少的环节。 10. 单排座汽车的总质量＝（）。 四、简答题（20分）
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/e25612741.html, 浅析现代汽车车身设计方法 作者：刘义 来源：《科技资讯》2011年第07期 摘要:针对现代汽车车身的作用及结构特点,分析了车身设计的要求与特点,并论述了基于CAX的现代汽车车身设计方法此方法在汽车设计理念、数学建模中具有快速、高效的特点。 关键词:车身设计汽车外形设计方法 中图分类号:U270 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)03(a)-0105-01 车身是汽车的四大总成之一,随着汽车服务领域的不断扩大和需求日益多样化、个性化车 身设计己后来居上逐渐占据主导地位。据统计,客车轿车和多数专用汽车的车身质量约占整车 质量的40%～60%;货车车身质量约占整车质量的16%～30%;而各车型车身的制造成本占整车的白分比甚至还略高于上述给出的上限值。从节能、节材等儿个方面来看,车身设计的潜力则 更大。 国内外汽车生产的实践充分说明:整车生产能力的发展取决于车身的生产能力;汽车的更新换代在很大程度上也取决于车身;在基本车型达到饱和情况下,只有依赖于车身改型或改装才能打开销的路。传统的汽车车身设计方法的整个过程是基于手工设计完成的、一般分为起步设计与技术工艺设计的两个阶段。整个过程的特点是通过实体、图纸、模型、样板等来表达信息, 需要制作个尺寸油泥模型、样车以及三次风洞试验等阶段;同时需要进行车身原始数据的保留、车身主图板和车身主模型制作。因此,进行优化车身设计改良,不仅可以节约制造物理样机所需要的时间与经费,而且能够获得较最佳的设计力案;同时能够准确快捷的确定、修改设计缺陷,逐步优化设计力案。从源头提高了产品的设计质量,大大缩短了产品的开发周期及费用。 1 车身的作用及结构特点 车身的主要作用是载运乘客或货物,相当于临时住所或流动仓库,是一个受到质量和空间限制的活动建筑物,其详细作用因车而异。就轿车车身而言其作用概括起来有以下5点:(1)实现整车功能;(2)为乘客提供舒适的乘坐环境;(3)为乘客提供安全保护;(4)减少空气阻力;(5)增强轿车的美观性。 车身的特点主要体现在车身的涉及面广、车身材料种类多、车身造型发展迅速等几个方面。车身的结构特点主要在于组成车身外形的各个零部件(即所谓的车身覆盖件)的材料薄、尺寸大、形状复杂且多为自由曲面。 2 对车身设计的要求与特点分析
中重型载货汽车总布置设计规范 汽车的总体设计及汽车的使用性能、艺术造型及制造成本有着密切的关系，在很大程度上决定着汽车销售的成败，直接影响到汽车的结构、性能及其使用、维修、寿命和使用经济性，所以总体设计在汽车的设计中显得十分重要。 1、汽车总体设计的任务： （1）从技术先进性、生产合理性和目标产品的用途、销售对象、控制成本及生产纲领等出发，正确选择整车性能指标、质量及尺寸参数，提出整车设计方案，为部件设计、选型提供依据。 （2）对各部件进行合理布置和运动校核，使汽车能满足主要性能的要求，使相对运动的部件不会产生相互干涉。 （3）对汽车性能进行精确计算和控制，保证汽车主要性能指标的实现。 （4）协调各总成及整车的关系以及各总成之间的关系。 （5）拟订整车技术文件。如：整车装调技术条件、产品标准 （6）进行各种有关整车的技术综合工作。如：总布置评审材料的准备；设计计算书（设计计算说明书）；项目描述书；试验任务书；零部件技术认证计划。 2、对整车设计师的要求： 作为一名整车设计师，需要具备以下几个条件： （1）对汽车的有关标准、法规的了解和掌握； （2）对汽车设计、试验知识的掌握和运用； （3）对汽车使用、保养和修理知识的基本了解； （4）对汽车生产工艺的基本了解； （5）对国内外同类产品的技术状态及技术水平主要零部件资源的了解； （6）有强烈的经济观念和市场意识，对市场的需求有必要的了解； （7）要有科学的工作态度和严格细致的工作作风； （8）要有协调各种关系的能力和耐心。 3、汽车设计的一般主要原则： 汽车的设计原则是解决设计中出现的各种矛盾的指导思想和统一的准则。其中包括产品设计方针、主要技术—经济要求（对技术先进性、工艺性、继承性、生产成本和零部件互用化的要求），需要考虑哪些变型车；同时要规定在各自使用性能发生矛盾时应优先保证的性能等，对于不同类型的汽车，其设计原则是不相同的，但有一些普遍适用的主要原则，表现在： （1）用户第一原则： 汽车是工业品，也可看作艺术品。对一台车的评价指标是多方在面的，且极具社会性和时代性，作为用户，一般会从以下方面作出选择： a）造型是否有时代感，能否体现使用者的社会地位或阶层； b）驾乘是否舒适，操纵是否方便； c）工作是否可靠，维修是否便利，备件供应是否充足； d）各项技术性能等（如整车动力性、经济性、制动性能、机动性、货厢结构及尺寸、舒适性、排放可靠性等）是否满足使用需求。 e）售价（或性能价格比）是否合理； f）使用、维修成本是否低廉。 （2）贯彻“三化”原则： 贯彻“产品系列化、零部件通用化和零部件设计标准化”，可以大大减小零部件品种、降低成本、方便维修、减少投入，所以在设计一个新车型时，要考虑它的系列化变形的
汽车车体焊接夹具设计基础 一、概念 汽车车体（BODY）大约由1000件以上的部件构成，大部分为铁皮。这些铁皮大多以点焊的方式结合在一起。焊接和时候必须把每个部件固定在规定的位置，这种有定位功能紧固功能的工具就叫夹具（JIG，治具）。制造车体的专用夹具叫车体夹具（车体设备）。 二、分类 动力源：手动夹具、气动夹具、电动夹具； 用途：通用夹具、专用夹具、组合夹具； 构造：固定式夹具、移动式夹具、悬挂式夹具； 设备：夹具、电焊机械、机器人、专用生产钱。 三、功能 A：精确定位； B：夹紧； C：引导； D：使用便捷； E：改善工作条件，降低产品成品。 四、设计流程 工件数模处理（WORK 预处理）→根据仕样书检讨定位夹紧位置→GUN插入→设计（2D、3D）→客户承认（相应出现的仕样变更和修改）→出图（2D）→提出购入品→精度表、回路图、节拍图 五、番线的作用 番线就是空间位置的号码线。 车身基准坐标（0线）是前车轴中心以及车宽的中心线。 下面主要介绍日本三大车系的番线表示方法： 丰田：左右都是用正数表示（当左右有差异的时候，仕样书上用RH/LH指示）； 本田：左右都是用正数表示（当左右有差异的时候，仕样书上用BR/BL指示）； 日产：车前进方向左侧用正数，右侧用负数。
六、夹具设计 车体夹具的定位原理：六点定 任何物体在在空间都有六个自由度。车体工件定位是用夹具将工件置于正确位置，也就是消除要件相对于夹具的六个自由度；定位方法一般用点、线、面的接触来实现。 我们常用的定位基本元件有： A、托块和压块； B、LOCATOR PIN（销）； C、V 槽和导向挡块。 1、常规夹具的部品名称；
《汽车车身结构与设计》1 工学院车辆与交通工程系 二〇一〇年六月 主讲：江发潮第五讲车身造型与空气动力学 《汽车车身结构与设计》 2 《汽车车身结构与设计》3 一、汽车造型设计 1.1 汽车造型设计的特点和要求 汽车造型设计是指汽车总布置和车身总布置基本确 定之后进一步使汽车获得具体形状和艺术面貌的过程，它包括外形设计和室内造型设计。 汽车造型设计师的工作：参与汽车总布置设计和车 身总布置设计，绘制效果图，塑制模型，将外形形体上的曲线表达在主图板上，制订室内造型和覆饰设计方案，最后协同结构设计师将造型形象体现在具体的车身结构上。 《汽车车身结构与设计》 4 汽车造型设计的特点： 1、独特的综合创作。 2、科学技术与艺术技巧的高度融汇。 3、不仅包含结构性能，工艺等科学技术因素，也包含艺术因素和社会因素，需要加以综合分析，权衡各种因素的作用和影响。 汽车造型设计应满足要求： 1、使汽车具有完美的艺术形象 2、使汽车具有良好的空气动力性能 3、使汽车车身具有良好的工艺性 4、应保证汽车良好的适用性 5、应考虑材料的装饰效果 《汽车车身结构与设计》5 1.2 汽车外形的影响因素 汽车的外形取决于三个因素：形体构成、线形构 成、装饰和色彩构成。 形体构成指汽车的基本形状和整体分块，取决于 汽车总布置和车身总布置。 线形构成指赋予汽车外形覆盖件具体的形状。装饰和色彩构成是指散热器面罩、保险杠、灯 具，车轮装饰罩，标志、浮雕式文字等的造型设计和位置布置以及车身的色彩设计。 《汽车车身结构与设计》 6 汽车仪表及警告指示灯 流行仪表式样是：黑底、白字、红针、蓝灯仪表一般两大两小： 两大：发动机转速表和车速表 两小：水温表和燃油表
摘要 随着汽车行业的蓬勃发展，以及人机工程学、空气动力学在汽车上的应用，车身总布置也在飞速的变革与发展。车身总布置设计是经验和原理方法的结合，是在考虑整车形式、车身与底盘的关系、以及总布置和造型传递给车身内部布置的一些约束条件下，进行车室内部布置，是基于功能和约束的方案寻求最优的过程。一个与众不同的驾驶空间：开阔的视野，舒适的座椅布置，布置紧凑的仪表以及伸手可及的操作元件，能给人充分的心理满足和安全感。人机工程学、空气动力学和现代化制造方法的发展促使汽车车身总布置的不断更新和完善，传统与创新艺术风格的有机结合也影响着车身总布置的美学实践。然而，每一款新车型的问世都离不开车身总布置和它的设计工具，汽车车身总布置是汽车概念设计阶段的一项相当重要的方案设计工作。 本次设计主要内容是根据人机工程学的理论和在汽车上实际应用的分析，进行总布置设计。本文介绍汽车总布置设计工具人体模型，眼椭圆。提出了综合考虑驾驶员舒适性、视野性、腿部操纵空间、方向盘、顶盖等因素的H 点区域法。利用CATIA进行总布置设计,CATIA对于提高车身总布置的质量，以及缩短产品开发周期具有非常大的现实意义 关键词：车身总布置设计；人机工程学；人体模型；眼椭圆。
Abstract With the vigorous development of auto industry, and ergonomics, air dynamics in automotive applications, general arrangement in the rapid development and reform. Body: the layout design experience and the principle of method is combined, is considering vehicle body and forms, the chassis layout, and transfer to body shape and some internal layout constraints on car interior ministry decorate, it is based on the function and constraints for the solution of the optimal process. A special driving space: open vision, comfortable seats arrangement of instrumentation and arrangement, compact and operating components, can give a person to fully satisfy the psychology and security. the modern automobile body is always arranging also in the rapid transformation and the development.The man-machine engineering, the aerodynamics and the modernized manufacture method development urges the unceasing renewal and the consummation which the automobile body always arranges, traditional and the innovation artistic style organic synthesis is also affecting esthetics practice which the automobile body always arranges.However, each section new vehicle being published cannot leave the automobile body always to arrange and its design tool, the automobile body total arrangement is an automobile conceptual design stage quite important project design work. T he main content of the theory is based on ergonomics in cars and practical application analysis, the layout design. Introduces the layout design tool car body model, elliptic. Puts forward comprehensive consideration of the pilot, leg vision comfortableness, manipulation of space, the steering wheel, the above factors zone method H. To improve the CATIA layout of quality, body and shorten the development cycle has very great practical significance Keywords: body layout design, Ergonomics, Human model, Eye ellipse.
汽车车身设计基础知识 车门、车窗及其附件和密封 车门是车身上重要部件之一。按其开启方式可分为顺开式、逆开式、水平移动式、上掀式和折叠式等几种。顺开式车门即使在汽车行驶时仍可借气流的压力关上，比较安全，而且便于驾驶员在倒车时向后观察，故被广泛采用。逆开式车门在汽车行驶时若关闭不严就可能被迎面气流冲开，因而用得较少，一般只是为了改善上下车方便性及适于迎宾礼仪需要的情况下才采用。水平移动式车门的优点是车身侧壁与障碍物距离较小的情况下仍能全部开启。上掀式车门广泛用作轿车及轻型客车的后门，也应用于低矮的汽车。折叠式车门则广泛应用于大、中型客车上。在有些大型客车上，还备有加速乘客撤离事故现场以及便于救援人员进入的安全门。轿车、货车驾驶室的车门以及客车驾驶员出入的车门通常由门外钣、门内钣、窗框(有的车上还装有三角窗)等组成。门内钣是各种附件的安装基体。在其上装有：门铰链、升降玻璃及其导轨、玻璃升降器、门锁、车门开度限位器等附件。有的轿车门内还布置有暖气通风管道和立体声收放音机的扬声器等等。车门借铰链安装在车身壳体上。在汽车行驶时，车身壳体将产生反复扭转变形。为避免在此情况下车门与门框摩擦产生噪声，车门与门框之间留有较大的间隙，靠橡胶密封条将间隙密封。汽车的前、后窗通常采用有利于视野而又美观的曲面玻璃，借橡胶密封条嵌在窗框上或用专门的粘合剂粘贴在窗框上。为便于自然通风，汽
车的侧窗玻璃通常可上、下或前、后移动。在玻璃与导轨之间装有呢绒或植绒橡胶等材料的密封槽。某些汽车的侧窗还采用有利于汽车布置的圆柱面玻璃。侧窗玻璃采用茶色或降热层可使室内保温并具有安闲宁静的舒适感。具有完善的冷气、暖气、通风及空调设备的高级客车常常将侧窗玻璃设计成不可移动的，以提高车身的密封性。 汽车车身造型的演变 从19世纪末到20世纪初期，汽车设计师把主要精力都用在了汽车的机械工程学的发展和 革新上。到了20世纪前半期，汽车的基本构造已经全部发明出来后，汽车设计者们开始着手从汽车外部造型上进行改进，并相继引入了空气动力学、流体力学、人体工.程学以及工业造型设计(工业美学)等概念，力求让汽车能够从外形上满足各种年龄、各种阶层，甚至各种文化背景的人的不同需求，使汽车成为真正的科学与艺术相结合的最佳表现形象，最终达到最完善的境界。 汽车造型师们把汽车装扮成人类的肌体。例如：汽车的眼睛--前照灯；嘴——进风口；肺--空气滤清器；血管——油路；神经一电路；心脏一发动机；胃--油箱；脚——轮胎；肌肉--机械部分。力图将一个冷冰冰的机械注入以生命，使之具有非凡的艺术魅力，给人以美感。汽车车身形式在发展过程中主要经历了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼
汽车总布置设计的内容与步骤 1、汽车总布置设计的内容 主要内容包括总成选型和匹配、整车性能计算、运动学校核、人机工程设计和校核、三维装配、确定设计硬点和设计控制规则。 具体内容包括空间布置和性能相关项目布置。具体如下表 布置的内容布置的项目 空间布置（人机分析、法规校核）发动机、传动系的布置；悬架、轮胎的布置；座椅布置；踏板、变速杆等驾驶操作系统的布置；载货空间的布置；燃料箱、备胎的布置；车身及内、外 饰件的布置 性能相关项目布置 油耗燃料箱容量 制动性能质心位置、轮胎尺寸 操纵稳定性轴距、转向器的位置、方向盘行程 NVH性能传动轴夹角、发动机悬置、空滤器、消声器容量、 排气吊挂、后视镜、仪表板横梁 空气动力性能发动机罩前端高度、前风窗倾斜角、后风窗倾斜角、 扰流板、空气进出风口 机动性轮距、轴距、前后悬、转向齿条行程 发动机冷却前格栅型式、散热器尺寸、前端开口面积 2、汽车总布置设计的步骤 （1）定义整车结构及外形尺寸。进行整车总布置时，首先应初步定义汽车的型式（包括轴数、驱动型式、布置型式、车身型式等），然后选择动力及轮胎型号尺寸，接着对整车的外形尺寸进行定义（包括总长、总宽、总高、轮距、轴距、前悬、后悬、最小离地间隙等），另外还需确定汽车的质量参数 （2）确定假人百分位，定义H点位置。整车布置加人一般用95百分位美国男人和5百分位日本女人，躯干角一般前排为25°，后排为23°。 （3）确定眼椭圆、头部包络线。眼椭圆定义按SAE J 941进行，头部包络线做法按SAE J 1052的规定。头部包络线完成后，顶盖的最低高度可确定。 （4）进行前视野校核。按GB11562的规定，对效果图进行前视野校核。 （5）进行车身零件和总成布置。根据GB14167，结合效果图初选S值，确定安全带安装点初步范围；根据GB17354，确定前后保险杠的位置范围；根据选定的假人，布置合理的手臂到方向盘尺寸和脚到踏板的尺寸，从而确定方向盘中心位置及踏板位置，参考GB/T 17876；根据车轮跳动的包络线，确定合身轮罩等尺寸；进行车内外零部件的布置。 （6）确认发动机盖位置，进行动力总成布置。根据前视野校核结果，即可确定发动机盖上平面上限（应低于前视野下限线），结合此因素，可进行动力总成的初步布置。动力总成上平面到发动机盖下平面的距离一般应为40~50mm，如考虑到行人碰撞安全性，应加大到60mm 或将发动机盖材料改为塑料。动力系统布置时，应考虑轴荷分配、面积利用率、传动轴夹角、最小离地间隙等因素。 （7）进行底盘系统布置。应注意相对运动的零部件进行运动校核，确定它们的运动轨迹和运动空间，并防止各部件之间产生运动干涉，如车轮的跳动、传动轴的跳动等。 （8）应性及车内外人体、人机工程学校核。针对国家对汽车产品的相关强制性标准，对整车、零部件布置的符合性进行校核，另外，对国家尚未要求但国际上通用的标准应考虑符合性。按设计经验及相关参考资料，对车内外零部件尺寸、布置位置的合理性进行人体、人机工程学校核。
一、概念题（每题6分，共30分） 1.离合器后备系数 答：离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比。 2.差速器锁紧系数 答：差速器的内摩擦力矩与差速器壳接受的转矩之比 3.比摩擦力 答：比摩擦力，即衬片（块）单位摩擦面积的制动器摩擦力 4.转向器的正效率 答：功率从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为正效率 5.悬架的动挠度 答：指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2或1/3）时，车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移。 二、问答题（每题10分，共70分） 1、变速器齿轮模数选取的一般原则是什么？ 答：选用模数的原则：在变速器中心距相同的条件下，选取较小的模数，就可以增加齿轮的齿数，同时增加齿宽可使齿轮啮合的重合度增加，并减少齿轮噪声，所以为了减少噪声应合理减小模数，同时增加吃宽；为了使质量小些，应该增加模数，同时减小齿宽；从工艺方面考虑，各档齿轮应该选用一种模数，而从强度方面考虑，各档齿轮应有不同的模数；减少乘用车齿轮工作噪声有较为重要的意义，因此齿轮的模数应该选得小些；对货车，减少质量比减少噪声更重要，故齿轮应该选用大些的模数；变速器低档齿轮应选用大些的模数，其他挡位选用另一种模数。少数情况下，汽车变速器各档齿轮均选用相同的模数。 2、钢板弹簧长度L的选取与哪些因素有关？ 答：增加钢板弹簧长度L能显著降低弹簧应力，提高使用寿命；降低弹簧刚度，改善汽车行驶平顺性；在垂直刚度给的条件下，又能明显增加钢板弹簧上的纵向角刚度，减少车轮扭转力矩所引起的弹簧变形；但会在汽车布置时产生困难。 3、双轴汽车的双回路制动系统有哪几种分路形式？其结构特点如何？ 答：（1）一轴对一轴II型；（2）交叉X型；（3）一轴半对半轴HI型；（4）半轴一轮对半轴一轮LL型；（5）双半轴对双半轴HH型。特点：II型管路布置较为简单，成本低。X型的结构也很简单，直行制动时任一回路失效，剩余的总制动力都能保持正常值的一半，但是一旦某一管路损坏造成制动力不对称，此时前轮将朝制动力大的一边绕主销转动，使汽车丧失稳定性。HI、HH、LL型结构都比较复杂，LL型和HH型在任一回路失效时，前、后制动力比值与正常情况下相同，剩余总制动力可达到正常值的一半左右，HI型单用一轴半回路时剩余制动力较大，但此时与LL型一样，紧急制动时后轮很容易先抱死。 4、与中间轴式变速器比较，两轴式变速器的优缺点是什么？ 答：两轴式：优点：轴和轴承数少，结构简单，轮廓尺寸小，容易布置；中间挡位传动效率高，噪声低。 缺点：不能设置直接挡，高挡工作噪声大，易损坏；受结构限制，一挡速比不可能设计的很大。 中间轴式：优点：使用直接挡，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载，传动效率高，噪声低，齿轮和轴承的磨损减少；提高了变速器的使用寿命；一挡有较大的传动比。 缺点：在除直接挡外的其他挡位工作时，传动效率略有降低。 5、变速器齿轮的压力角应该如何选择？ 答：影响：（1）齿轮压力角小时，重合度较大并降低了轮齿刚度，为此能减少进入啮合和退出啮合时的动载荷，使传动平稳，有利于减低噪声；压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。（2）螺旋角对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力有影响。在齿轮选用
一、名词解释 1、车身：供驾驶员操作，以及容纳乘客和货物的场所。 2、白车身：已装焊好但尚未喷漆的白皮车身。 3、概念设计：指从产品构思到确定产品设计指标（性能指标），总布置定型和造型的确定，并下达产品设计任务书为止这一阶段的设计工作。 4、H点：H点装置上躯干与大腿的铰接点。 5、硬点：对于整车性能、造型和车内布置具有重要意义的关键点。 6、硬点尺寸：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。 7、眼椭圆：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形；左右各一，分别代表左右眼的分布图形。 8、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、一手握住转向盘时另一手所能伸及的最大空间廓面。 9、迎角：汽车前、后形心的连线与水平线的夹角。 10、主动安全性：汽车所具有的减少交通事故发生概率的能力。 11、被动安全性：汽车所具有的在交通事故发生时保护乘员免受伤害的能力。 12、静态密封：车身结构的各连接部分，设计要求对其间的间隙进行密封，而且在使用过程中这种密封关系是固定不动的。 13、动态密封：对车身上的门、窗、孔盖等活动部位之间的配合间隙进行密封，称为动态密封。 14、百分位：将抽取的样本实测尺寸值由小到大排列于数轴上，再将这一尺寸段均分成100份，则将第n份点上的数值作为该百分位数。 二、简答 1、简述车身结构的发展过程。 没有车身——马车上安装挡风玻璃——木头框架+篷布——（封闭式的）框架（木头或钢）+木板——（封闭式的）框架（木头或钢）+薄钢板——全钢车身——安全车身。 2、车身外形在马车之后，经过了那几种形状的演变？各有何特点？ ①厢型：马车外形的发展②甲虫型：体现空气动力学原理的流线型车身③船型：以人为本，考虑驾乘舒适性④鱼型：集流线型和船型优点于一身⑤楔型：快速、稳定、舒适。 3、车身设计的要求有哪些？ 舒适、安全、美观、空气动力性。 ①结构强度足够承受所有静力和动力载荷；②布置舒适，有良好的操纵性和乘座方便性；③具有良好的车外噪声隔声能力；④外形和布置保证驾驶员和乘员有良好的视野；⑤材料轻质，减小质量； ⑥外形具有低的空气阻力；⑦结构和装置措施必须保护乘员安全；⑧材料来源丰富、成本低，易于制造和装配；⑨抗冷、热和腐蚀抵能力强；⑩材料具有再使用的效果；⑩制造成本低。 4、车身设计的原则有哪些？ ①车身外形设计的美学原则和最佳空气动力特性原则。②车身内饰设计的人机工程学原则。③车身结构设计的轻量化原则。④车身设计的“通用化，系列化，标准化”原则。⑤车身设计符合有关的法规和标准。⑥车身开发设计的继承性原则。 5、什么是白车身？它的主要组成有哪些？ 已装焊好但尚未喷漆的白皮车身。 组成：车身覆盖件+车身结构件+部件。①车身覆盖件：覆盖车身内部结构的表面板件。②车身结构件：支撑覆盖件的全部车身结构零件。③部件：前翼子板、车门、发动机罩和行李箱盖。 6、简述车身承载类型的特点及适用车型。 （1）、非承载式（有车架式）：车架作为载体 1>特点：①装有单独的车架；②车身通过多个橡胶垫安装在车架上；③载荷主要由车架来承担。 ④车身在一定程度上仍承受车架引起的载荷。2>适用车型①货车（微型货车除外）②在货车底盘基础上改装成的大客车③专用汽车④大部分高级轿车。 （2）、承载式：去掉车架，由车身直接承载。 1>特点：①保留部分车架、车身承受部分载荷。②前后加装副车架。2>适用车型：基础承载式、整体承载式大客车。
长春北车电动汽车有限公司设计规范 CBD-YF-DP-GF.1 客车底盘总布置设计规范 单位姓名日期单位姓名日期 编制技术研发部技术研发部 审核技术研发部技术研发部 审核技术研发部技术研发部 批准
目录 1 范围 (2) 2 规范性文件引用 (2) 3 术语和定义 (3) 4 设计准则 (3)
1 范围 本标准主要介绍了客车底盘总布置的简要设计流程，规范了设计步骤，明确了底盘总布置的设计结构等。 本标准适用于我公司6--12米的大中型营运客车的底盘总布置设计。 2 规范性文件引用 GB/T 13053-2008 客车车内尺寸 GB 12676-1999 汽车制动系统结构、性能和试验方法 GB 17675-1999 汽车转向系基本要求 GB/T 5922-2008 汽车和挂车气压制动装置压力测试连接器技术要求 GB/T 6326-2005 轮胎术语及其定义 GB/T 13061-1991 汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊 QC/T 29082-1992 汽车传动轴总成技术条件 QC/T 29096-1992 汽车转向器总成台架试验方法 QC/T 29097-1992 汽车转向器总成技术条件 QC/T 293-1999 汽车半轴台架试验方法 QC/T 294-1999 汽车半轴技术条件 QC/T 299-2000 汽车动力转向油泵技术条件 QC/T 301-1999 汽车动力转向动力缸技术条件 QC/T 302-1999 汽车动力转向动力缸台架试验方法
QC/T 303-1999 汽车动力转向油罐技术条件 QC/T 304-1999 汽车转向拉杆接头总成台架试验方法 QC/T 305-2013 汽车液压动力转向控制阀总成性能要求与试验方法 QC/T 465-1999 汽车机械式变速器分类的术语及定义 QC/T 470-1999 汽车自动变速器操纵装置的要求 QC/T 479-1999 货车、客车制动器台架试验方法 QC/T 483-1999 汽车前轴疲劳寿命限值 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QC/T 494-1999 汽车前轴刚度试验方法 QC/T 513-1999 汽车前轴台架疲劳寿命试验方法 QC/T 523-1999 汽车传动轴总成台架试验方法 QCT 529-2013 汽车液压动力转向器技术条件与试验方法 QCT 533-1999 汽车驱动桥台架试验方法 QCT 545-1999 汽车筒式减振器台架试验方法 3 术语和定义 上述标准中确立的符号、代号、术语均适用于本标准。 4 设计准则 4.1应满足的安全、环保和其它法规要求及国际惯例 客车底盘总成中各部分的主要性能、尺寸等应符合相应的标准规定。详参相应的标准。
第一章：车身概论 1．车身包括：白车身和附件。 白车身通常系指已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身，此处主要用来表示车身结构和覆盖件的焊接总成，此外尚包括前、后板制件与车门，但不包括车身附属设备及装饰等。 2．按承载形式之不同，可将车身分为非承载、半承载式和承载式三大类。 非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用，既延长了车身的使用寿命，又提高了舒适性。②底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架，其主要原
因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。非承载车身的缺点：①由于计算设计时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，从而导致自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架，使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。 3．承载式车身分为基础承载式和整体承载式。 基础承载式特点：①该结构由截面尺寸相近的冷钢杆件所组成，易于建立较符合的有限元计算模型，从而可以提高计算精度。②容许设法改变杆件的数量和位置，有利于调整杆件中的应力，从而达到等强度的目的。③作为基础承载的格栅底架具有较大的抗扭刚性，可以保证安装在其上的各总成的相对位置关系及其正常工作。④提高材料利用率，简化构件的成型过程，节省部分冲压设备，同时也便于大客车的改型和系列化，为多品种创造了条件。 4．“三化”指的是产品系列化、零部件通用化以及零件设计标准化。第二章：车身设计方法
CA TIA汽车车身设计方法 汽车车身除了要有漂亮的外表和与众不同的个性特征，同时还要能安全可靠地行驶，这就需要整个设计过程融入各种相关知识，包括车身结构、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学等。细化开发流程与同步开发手段，对于设计出消费者认可的新车型至关重要。 汽车车身设计简单理解是根据一款车型的多方面要求来设计汽车的外观及内饰，使其在充分发挥性能的基础上艺术化。汽车车身除了要有漂亮的外表和与众不同的个性特征，同时还要能安全可靠地行驶，这就需要整个设计过程融入各种相关的知识：车身结构、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学、工程材料学、机械制图学、声学和光学知识。从一个灵感到最后实现，需要一系列的步骤。得到市场的认可，性能优良的内“芯”，再加上一袭新衣包装，才是新车待嫁时。下面，让我们看看正向设计如何为一款新车设计“嫁衣”。 项目策划 项目策划包括：项目计划、可行性分析、项目决策及组建项目组等几个方面。图1为项目策划阶段的示意图。 图1 项目策划阶段示意图 汽车企业的产品规划部门必须做好企业产品发展的近期和远期规划，具有市场的前瞻性与应变能力。项目前期需要在市场调研的基础上生成项目建议书，明确汽车形式及市场目标。可行性分析包括：政策法规分析、竞争对手和竞争车型、自身资源和研发能力的分析等。 项目论证要分析与审查论点的可行性和论据的可靠性与充分性。经过这一阶段，要开发一个什么样的车型，类似于同行什么等级的车型，其性价比方面有哪些创意与特点即展现在我们面前。 项目策划的最后阶段是组建项目组：组建新品开发项目小组、确立项目小组成员的职责、制定动态的项目实施计划、明确各阶段的项目工作目标、规定各分类项目的工作内容、计划进度和评价要求。 概念设计阶段 概念设计在新产品开发中有着重要地位，因此，新产品概念设计流程再造是新产品开发流程再造成败的关键所在。一个全新的汽车创意造型设计分为以下几部分： 1. 总体布置草图设计：绘制产品设计工程的总布置图（如图2），一方面是汽车造型的依据；另一方面它是详细总布置图确认的基础，在此基础上将产品的结构具体化，直至完成所有产品零部件的设计。 图2 某车型的总布置草图