（机械工程专业论文）豪华大客车车身开发关键技术研究.pdf

工程硕上学位论文 摘要 随着国民经济的快速发展及人民生活水平的不断提高，旅游行业及各单位购 买旅游客车和团体客车时都越来越多地选择了豪华大客车。豪华大客车除车内配 置齐全外，其整车造型、结构设计均需要达到较高的水平，使得各客车生产企业 都竞相采用先进的设计技术和手段来开发豪华大客车。本文以h s z 6 1 2 0 h 豪华大 客车开发为例，对其造型设计、结构设计中的一些关键技术进行了探讨和总结， 完成了其整车开发，并顺利通过了实验验证。具体工作包括： ( 1 ) 对豪华大客车的造型趋势、造型要素进行了市场调研和系统分析，针 对豪华大客车造型开发重在开发前期策划的观点，对造型开发前期策划的方式进 行了探索。 ( 2 ) 采用计算机辅助造型方法，对h s z 6 1 2 0 h 豪华大客车外形进行了全新 设计。针对以往制作小比例模型存在效果偏差、失真等问题，采用了建立外观造 型数模，在数控铣床上分块加工泡沫塑料模型，再通过粘接制作1 ：1 实物模型用 于验证造型效果的方式，使最后的决策变得容易进行，便于生产验证，大大减少 了因为方案的修改带来的繁重的工作量。 ( 3 )对豪华大客车车身结构中各大片的设计原则进行了归纳分析，开发了 h s z 6 1 2 0 h 豪华大客车的整车骨架结构及车身附件结构。利用a n s y s 软件对其 骨架结构进行了强度刚度分析。同时，分析了半承载式车身的结构特点，分析了 以往将各底盘总成载荷加在其安装部位的方法存在的不足，并采用了在前轮支撑 部位用等效集中力来代替的加载方式。 ( 4 ) 通过对整车的试验，验证了整车的设计。 关键词：豪华大客车；车身开发；造型设计；结构分析 玎 豪华大客车车身开发关键技术研究 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e i i to ft h en a t i o n a le c o n o m ya n dt h ei m p r o v e m e n t o fp e o p l e sl i f e ，m o r ea n dm o r et r a v e lc o m p a n i e sa n de n t e r p r i s e sp r e f e rt ob u yl u x u r y b u s e s b e s i d e sc o m p l e t ee q u i p m e n t ，t h es t y l ea n ds t r u c t u r ed e s i g no ft h el u x u r yb u s e s m u s t m e e t h i g h e rr e q u i r e m e n t s s o ， t h em a n u f a c t o r i e sh a v et ou s ea d v a n c e d t e c h n o l o g i e sa n dm e t h o d si n t h e i rn e wb u sd e v e l o p m e n t t h et h e s i st o o kt h e d e v e l o p m e n to fh s z 6 12 0 hl u x u r yb u sa sa ne x a m p l e s o m ek e yt e c h n o l o g i e so fi t s s t y l e a n ds t r u c t u r e d e s i g n w e r es t u d i e da n ds u n l m a r i z e d t h eb u sh a sb e e n m a n u f a c t u r e da n dp a s s e dt h er u l et e s t s o m em a jo rc o n t e n t sa sf o l l o w s ， ( 1 ) l 订a r k e t i n gs t u d ya n das e r i e so fa n a l y s i st ot h es t y l et r e n da n ds t y l ef a c t o r so f l u x u r yb u sh a db e e nc o n d u c t e d t h ep o i n to fv i e wt h a tt h em o s ti m p o r t a n tt a s kf o rt h e b u ss t y l ei st h es c h e m eb e f o r ed e v e l o p m e n tw a s p r o p o s e d t h em e a n so ft h es c h e m e b e f b r ed e v e l o p m e n tw a sa l s os t u d i e d ( 2 ) b ym e a n sb fc o m p u t e ra i d e ds t y l i n gm e t h o d ，t h es t y l eo ft h eh s z 6 12 0 h l u x u r yb u sw a sd e v e l o p e d a i m e da tt h ew a r po ft h ee f f e c ta n dt h ed i s t o r t i o ne x i s ti n t h es m a l ls c a l e dm o d e l ，an e wm e t h o df o rm a k i n gt h e1 ：1m o d e lw a sp r o p o s e d i tu s e t h ec o m p u t e rs t y l i n gm o d e l i nt h en u m e r i c a lc o n t r o lm a n u f a c t u r i n gc e n t e rt os c u l p t u r e s p l i tf o a mm o d e l sa n dt h e ns t i c kt h e mi n t oaf u l lm o d e l s o ，t h e1 ：1m o d e lc a nb eu s e d t od ot h ee v a l u a t i o na n dv a l i d a t i o n t h eh e a v yw o r k si nt h es t y l em o d i f i c a t i o nc a nb e g r e a t l yd e c r e a s e d ( 3 ) t h ed e s i g np r i n c i p l e sf b rt h e6s e g m e n t so ft h eb o d ys t r u c t u r ew e r es t u d i e d a n ds u m m a r i z e d ，a n dt h eb o d ys t r u c t u r eo fh s z 612 0 hw a sd e v e l o p e d t h es t r e n g t h a n ds t i f - f n e s so ft h eb o d ys t r u c t u r ew e r ea n a l y z e db ym e a n so fa n s y ss o f t w a r e a t t h es a m et i m e ，t h es t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h eh a l f - l o a db o d ys t r u c t u r ew e r e a n a l y z e da n dt h ed e f i c i e n c ye x i s t i n gi nt h el o a da d d i n gm e t h o dw h i c hp u tt h ew e i g h t o ft h ea s s e m b l i e so nt h en e a rn o d e sw a sp o i n t e do u t an e wm e t h o dw h i c hu s i n ga n e q u i v a l e n tl o a da d d e do nt h en o d ec o r r e s p o n d i n gw i t ht h ef i r o n tw h e e lw a sp r o p o s e d ( 4 ) t h ew h o l eb u sd e s i g nw a sv a l i d a t e db yr u l et e s t s k e yw o r d s ：l u x u r yb u s ；b o d yd e v e i o p m e n t ；s t y i ed e s i g n ；s t r u c t u r a ia n a i y s i s 豫 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者签夤：歇 日期：年年月扣日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位 论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名 导师签名 日期：年孑月枷日 日期：瑚年细乡。日 工程硕士学位论文 1 1 豪华大客车的发展概况 第1 章绪论 豪华大型客车在中国客车的分类中属城间客车，主要用于旅游客运、高速公 路客运、团体公务乘用。高速公路客车、高档团体客车，车辆要求大型、快速、 安全、可靠、舒适、美观，装备设施齐全【l 】。我国旅游业的空前繁荣和高速公路 的迅猛发展，对高档大客车的需求，己成为一个巨大的现实市场。在上世纪末到 本世纪初的前三年，中国客车市场的总体增长率明显高于年平均国内生产总值的 增长率( 在7 到8 之间) ，且增速逐年加快。2 0 0 3 年由于“非典”影响，全年客 车销量有所回落，但2 0 0 3 年下半年起销量又迅速回升，使我们相信客车市场仍在 不断攀升。自1 9 9 9 年至2 0 0 4 年客车销量部分统计数据如图1 1 【2 】所示： i 口城郊车i l 公交车l 图1 1来自中国汽车工业信息网的客车销售量的统计 大中型客车市场的结构呈现明显向大型客车倾斜，0 4 年1 5 月份，大型客车 占3 3 ，市场份额同比增长12 。7 1 2 米大中型城市城间客车市场与2 0 0 3 年同 期比较如图1 2 【3 】所示。 总的来说，中国客车市场容量在节节攀升，客车发展也是朝着大型化、高档 化的趋势发展。可以说现在大型豪华客车领域己成各大客车厂商必争之地，其对 技术水平的要求、用户对其的使用要求也较高、其利润水平也比较高。因此，大 型豪华客车对任何一个客车厂商都是一个难点，机遇和挑战并存，可以说谁拿下 了大型客车，谁就在将来占有了一席之地【4 j 。 豪华大客车车身开发关键技术研究 到舢 2 i 啪0 1 8 0 1 绷 6 0 o 0 3 0 1 旬5 飙h m 0 1 - 0 5 图1 2来自中国汽车工业信息网的客车销售量的统计 1 2 大型客车的技术发展趋势 在世界客车制造业中，欧洲客车企业的生产设备、技术测试手段及其车型， 一直保持着世界领先的地位，如奔驰、曼、斯堪尼亚、沃尔沃等公司。国内的一 流企业，基本上都是向着欧洲名车学习。虽然底盘技术一直与国外先进技术存在 相当大的差距，但在车身技术上取得了长足的进步，与国外的差距正在快步缩小。 总的来说，大型豪华客车车身技术发展呈现如下趋势： 1 外形差异化：现在越来越多的厂商开始重视大型豪华客车造型技术的应 用，国内越来越多的豪华大客车有了国外大客的“气概”。但也面临着许多新车造 型新颖，生命力却不长，“来的新、老得快”。 2 车身轻量化：钢材涨价、燃油涨价、国家宏观调控等各方面的因素影响， 使得大客车既要满足客户对承载的需求，又要达到良好的经济性。在目前底盘技 术没有大的突破前，大客车车身的轻量化显得尤为重要，现已成为现在豪华大客 发展的瓶颈。 3 配置高档化：车身密封良好，隔音、隔热水平高，车内设施美观高档人性 化、乘坐舒适、车内通风空调齐备，将成为衡量豪华大客车水平的指标。 4 超大型化：欧美企业的产品均以总长1 2 米的大型客车为主，在高速公路 上见到的客车几乎都是l2 米的车型。近几年，已有不少1 3 7 米的超长型大客车 已陆续出现国内各级道路上。前几年增长较快的1 0 米、1 l 米客车将越来越多的 被1 2 米及以上车型取代l 。 1 3 本文的研究内容 本论文以h s z 6 1 2 0 h 豪华大客车开发为例，主要针对以下车身开发中的关键 技术进行研究讨论： 1 针对豪华大客车造型设计需要，进行市场调研，提出开发策略。采用计算 工程硕士学位论文 机辅助设计方法进行造型设计并建立其数模，提出快速模型制造方法，用于实物 模型制作； 2 对豪华大客车车身结构进行合理设计，并分析归纳车身5 大片的设计开发 原则； 3 对h s z 6 1 2 0 h 豪华大客车车身骨架进行有限元建模，并利用a n s y s 软件 进行结构分析，提出分析报告。针对半承载式车身的结构特点，研究其合理的加 载方式。 豪华大客车车身开发关键技术研究 第2 章h s z 6 1 2 0 h 造型设计 虽然国内各大客车厂商已经开始重视对豪华大客车造型技术的研究，所出之 客车也千姿百态，但总面临着这样的困惑：我们这个豪华大客车的造型到底好不 好看、耐不耐看? 实车能不能达到设计的效果? 究其原因主要在： 1 忽视对流行元素、公司风格的表达、产品风格的延续等方面的研究，单纯 的为了这个车造型而造型； 2 造型设计与结构设计的脱节，造成实物被迫走形； 3 没有很好的把握好体现效果的手段，从而导致实物与效果相比走形甚远。 下面将以h s z 6 、1 2 0 h 豪华大客车造型设计开发为例，介绍豪华大客车整车造 型开发的流程，研究其关键技术。 2 1 造型设计前的市场研究、风格探索、开发策略 一个好的豪华大客造型，除了体现其本身的美感，还需契合流行趋势、产品 风格能够横向纵向得到延续，从而树立公司形象、提高品牌认知度。这要求我们 不仅需要对流行元素、发展趋势的敏锐捕捉，而且还需要广泛的市场调研，最终 为下一步的设计提出明确的需求。 2 1 1 造型风格与趋势 近年来，国内家用轿车发展势头迅猛，合资品牌和自主品牌百花绽放，国人 对汽车造型的追求越来越强烈和敏锐。首先，我们可以试图在家用轿车方面找到 一些感悟，搜集几款轿车的外型如图2 1 所示。 图2 1几款经典轿车外型 从消费者的需求来看，未来车型的流行趋势将体现个性化设计，具有动感性 和实用性。在个性化方面，汽车厂商要创造车型和款式的新鲜感、差异性、时尚 性和独特感来吸引消费者，打开市场。在动感方面要从整个车型风格和局部( 如 工程硕士学位论文 保险杠型、前大灯型、天窗设计、尾灯设计等) 协调进行一番审视，可以将一些 仿生学、几何学理念渗透到汽车的设计当中去，设法将“动”元素刻画的更加酣畅。 实用方面，汽车厂商要充分考虑我国消费者的消费特点和消费水平，经济实用、 安全环保是我国消费者一直追求的目标。 在客车的造型设计方面也在不断的借鉴小汽车的造型元素，不断地向小汽 车的发展潮流靠拢，所以在客车的设计当中小汽车的发展与其息息相关，密不可 分。 在轿车的设计中除了有整体造型的变化外，局部的造型元素在车上的运用也 较为普遍，新元素使新车充满个性，搜集一些新颖元素如图2 2 所示。 缫 嘲 新元素的注入数码科技化强烈的材质对比 图2 2几种新元素示例 车灯是车辆外观的一个重要的神韵所在。家用轿车的车灯造型很丰富，有凤 眼形、水滴形，圆形，细节设计也很讲究，有较为璀璨的、有较为整洁的、有较 为霸气的。在客车的设计中国际厂商也经常在汽车的局部吸取灵感，车灯也是重 要的一部分。但总的来说，圆灯造型经久不衰，总能够给人温馨和恬静的感觉。 如图2 3 所示。 卜藕囊重酽澍 熙苎爨蹶嘲 p 雪i 图国 图2 3家用轿车的车灯 阕 豪华大客车车身开发关键技术研究 从最近的几次国内外的车展挑选一些车型，包括国内和国外的一些大品牌的 很有代表性的新车，希望能从中找出客车的一些主流方向。如图2 4 所示。 灏鬻噔峨 氯 嘲漱 吵裂 圆润 l稳重 、 图2 4车展典型大客车外型 这个分析图采用目前常用的意向分析法，用两对描述客车造型的形容词 硬朗圆润，稳重动感来描述市场上车型逻辑化，从而把握客车造型的发展 趋势，也可以帮助我们产品策略的制定与决策。 从分析图我们可以看到，四个区间里面上面两个的上部象限比较的集中，这 表明现代的客车比较的倾向于动感的客车。这两个区间里面的新车在造型上又呈 现出两种主要的风格：1 偏硬朗偏动感的；2 圆润很动感的。 欧洲的很多客车的造型都比较的倾向硬朗的造型风格，表现出来的感觉比较 大方，有现代感，也比较男性化，给人高档和霸气的视觉感受，在保持稳重安全 的同进也在外观上追求速度感，这种造型风格的车一般都集中在1 2 米左右的大客 车。与之相对应的动感圆润象限中，主要集中了目前国内市场上的一些较新款的 车型，它们主要受到日韩设计风格的影响，强调车型的亲和力与时尚感，线条富 开变化，吸引力强。 通过以上分析并不能给此次的车型设计一个明确的市场定位，但它对我们产 品定位策略决策可以提供一定帮助。以下分析几个著名品牌的经典车型的特点： 譬蛰罄 飘叠 工程硕士学位论文 1 n e o p l a n 尼奥普兰客车是欧洲著名专业客车品牌，其造型特征是车头部分较有特点， 主要表现在车前脸转折较为明显，前脸车灯形状以叶形为主，车灯往里凹也是其 特点，其大型客车设计较为硬朗，但中型客车的设计则较为柔和，新款大型客车 比旧款大型客车在表面细节处理上多了更多的切面，同时也延续了其造型设计风 格，但变得更为硬朗，新款车型比以前的车型前冲感更强，分割也更为多样。如 图2 5 所示。 一一一一 鏊趟塑受曩 图2 5n e o p l a n 经典客车外型 2 v o l v 0 v o l v o 作为国际知名的汽车厂商，在产品规划方面有其独特的见解，产品 整体趋向硬朗，有一定的品牌特征及其延续性，她的产品的更新与系列化，都延 续以前的品牌特征，并不断改进：直线与斜线的组作画与分割使得产品科技感， 现代感强，同时它也成为了v o l v o 客车的特征设计元素，把不同型号的客车紧 密的联系在一起，v o l v o 客车的线条十分整体而且流畅，有向多样化发展的趋 势，产品细节也很丰富。如图2 6 所示。 一雷 鍪型一刨 一 图2 6v o l v o 经典客车外型 雾攀藩 翻 豪华大客车车身开发关键技术研究 3 。b e n z 奔驰客车的特点是较为硬朗，大多都像长方体，侧面较平整，前后脸多是直 线分割，侧面线条丰富，给人的感觉是稳定，安全，品质感好。如图2 7 所示。 一一一 零蠕一一 图2 7b e n z 经典客车外型 纵观现今国际客车造型，我们不难发现各大客车厂的客车都有各自品牌的明 显的造型特征，而且这些特征被运用到不同的车种上去发展与延伸，使其客车形 成明显的系列化特征，树立了良好的品牌形象。 目前国内大型客车的共同特点是车身整体感觉较为简洁、稳重，车体表面较 为平整，且刚中带柔，面与面划分清晰，车身颜色多数偏暗，图案抽象，占的面 积也不大。前脸倾斜给人感觉更有速度，车的侧围很有特点、侧围线与前脸线呼 应。搜集几款国内典型大客车外型如图2 8 所示。 图2 8国内典型大客车外型 工程硕士学位论文 总结国内几款畅销大型客车特点，可以得出： 共同特点： ( 1 ) 整体感觉比较稳重，尤其在新的大型客车里面更为明显； ( 2 ) 整体比例协调，外观感觉协调，舒服； ( 3 ) 侧面车窗线条流畅，使侧面和前脸的衔接过度自然，使整车看起来充满动 感与活力，在视觉上感觉客车很灵动，有动感； ( 4 ) 前灯都采用了大的水晶灯或圆灯组合，看起来更加醒目，现代，高档； ( 5 ) 前脸比较简洁，光洁，装饰线条把车合理的融合在前脸的设计当中； ( 6 ) 大多车身颜色鲜亮，醒目，抽象的图案也比较活泼，呼应整车的设计气氛； ( 7 ) 采用了倾斜的大前挡风玻璃设计，使车的现在感更强，同时也开阔了车内 的视野。 各自的特点： ( 1 ) 车灯代表了各自的品牌特征，所以车灯的形状设计各显自己特点； ( 2 ) 在侧面采用了流线感的时候采用处理手法不尽相同。 2 1 2 从市场寻求依据 此次市场调研选择了我们熟悉的湖南、广东、陕西三个典型市场，为造型设 计确定具体的需求提供市场依据。 将三地的大中型客车造型绘制成分布柱状图，硬朗圆润分布如图2 9 所示， 可以看出目标市场的客车造型主要在偏硬朗到偏圆润( 2 4 ) 之间徘徊，且其中 偏硬朗( 2 ) 占的比例较大，偏圆润( 4 ) 的占了相当一部分比例。 8 0 6 0 4 0 2 c ( 辆次) g 爨 l 用司 懑 - j 一广东l b 塑刻 。鬻 晕 嚣霉 鏊 疆 麓 l臣上 薯j 鬟 琴 豪华犬客车车身开发关键技术研究 从三地客车造型稳重动感分布如图2 1 0 所示，可以看出目标市场的客车造 型主要在偏动感( 4 ) ，中性的( 3 ) 也占了一部分，在部分地区也有较多偏稳重( 2 ) 造型出现。 ( 辆次) 。o 鬻 慧 羹 懑 溱 l _ 一 点l遵 弘j 0 9 麓。 j + l _ _ _ _ i l 。 ，： l 。 工程硕士学位论文 的流线处理，动静都展现速度动感。设计流线立体化的造型，形成由线到面到体 的塑感与流畅连续。 前后围特征化一要重新塑造品牌的造型特征，以及线条的走势风格到新设计 理念中，比例兼具平衡与节奏，强调其造型的识别强度与特征性。 刘! 醛 罐鲤 日爹 醯：一盎 ! 一 i 一 璺醚辎尉警祭剿逐 怠蝣鬻露；删鬻，遵跚 蕲穗触 图2 1 1大型客车造型风格倾向示意图 细节的处理方式： 1 前围圆灯组合 一 一 图2 1 2圆灯组合 豪华大客车车身开发关键技术研究 从图2 1 2 我们可以看出采用圆灯组合的方式对模具的精细程度有着非常高的 要求；需要对灯罩单独开模，但是相比整体式前大灯，开发费用还是要低得多，而 且具备实现复杂造型的优势。 2 保险杠 保险杠的造型有明显的“退化”现象，已经不再发挥实质性的作用；但是保险 杠已经在人们心目中有无法取代的安全感作用，同时为保证整体的紧凑和流线形， 一般都将前围蒙皮的保险杠位置做一些造型的起伏来形成保险杠的概念，注重美 观和形式化。也有些厂家将保险杠概念完全用其他装饰性造型来取代，是比较前 卫的做法，如图2 1 3 所示。 图2 1 3 保险杠造型 3 侧围轮廓 在结构素描中，我们需要在大的面上勾画辅助轮廓线，以突出立体感。在客 车车身上，也需要一些辅助线来分割大的面，以清晰的线条来强调造型走向。 线条如同车身外观的骨骼，支撑整个外表面；如果没有线条的提示，我们很 难只依靠视觉去理解和分辨造型的变化。这在我们公司以往工作中常常被忽视， 通过观察总结国外客车的做法，能给我们一些启发。 图2 1 4 客车侧围造型 如图2 1 4 所示，车身断面侧围轮廓曲线的形状表现为中部宽、上下部窄，侧 围曲线中段基本呈直线态势，且两侧曲线上端部位向内收缩的力度要大于两侧曲 工程硕士学位论文 线下端部位。车身侧围轮廓曲线的弧度更加明显，整体呈现出面包型的趋势，既 有利于减少风阻、增加行驶稳定性，又便于车身两侧与前围拐角部位的过渡处理。 从侧窗玻璃的变化趋势看，其弧度更加明显，尺寸不断加大。一方面使侧窗玻璃 减少了抖动，降低了噪声，另一方面使客车的观光性大大提高。 车身中部压条的宽度和厚度明显变窄变薄，而且部分高档客车已经去掉，取 而代之的是一条均匀的缝隙；同样，侧窗底部的压条也被密封胶所替代。这些变 化使得车身侧表面更为整洁、平顺。 2 2 外观造型设计 在确定了明确的造型定位及细节处理方式后，就可以开始具体的造型设计步 骤。 2 2 1 创意草图和效果图设计 创意草图是设计思想的直接反映，能清楚的表达出思维跳跃和创意火花。根 据已有的主题和创意的一些想法，先用草图记录下来，考虑使用何种形态、来表 现某种造型风格。在这个阶段，我们要求的更多的是放开思路，不要过多地考虑 细节，只要能表现出透视效果或明暗效果就行了。创意草图设计阶段产品设计具 有模糊性和不确定性，长期以来设计师习惯用手绘的设计速写进行表达，大胆用 线条，不要怕画错，如果画错，可以在原图上改，也可以另外重新画，一般都是 4 5 度透视图，如果表达不清，可以再增画另外角度的视图。设计速写能够快速捕 捉设计灵感，舍弃一些细节，让设计师的创造力得到充分发挥。摘录一些过程手 绘图如图2 1 5 所示。 图2 1 5几个手绘创意草图 通过对创意草图进行评价筛选出符合设计条件的创意，更重要是提炼出此次 隧厣， 豪华大客车车身开发关键技术研究 造型设计的概念，进行再具体设计。评价设计再评价再设计，这个 过程往往经历多次反复。 此时，一些细节的处理也需要在此阶段进行推敲了。首先，总布置及其它结 构设计人员共同协作，根据内置功能组件的大小确定该轮廓的适宜尺寸，按比例 画出产品的三维投影轮廓，最后将调整后的轮廓外形尺寸和各部件的位置关系在 图纸上表示出来，这样能减少下一步在三维建模过程中可能出现的错误，提高作 图效率，少走弯路。 这个阶段的工作，便是将企划概念性的定位转换成可视化的具体形态，即透 视效果图，将概念表达与设计出来；设计的想法是否能符合目标客层的需求，用“眼 见为凭”的效果图是作为进行沟通与评选最方便的方法，将这些结果直接询问市场 目标客层以收集消费者的喜爱反应，再将这些所进行的调查，评选结果加以统计 分析，作为最终决策的依据。 确认后的设计提案如图2 1 6 所示。 图2 1 6最终确定效果图 工程硕士学位论文 2 2 2 数字模型的建立 目前，国内主流客车厂家已经在广泛运用c a s ( c o m p u t e ra i d e ds t y i n g ) ，即 计算机辅助造型设计。利用c a s 技术可以完成传统设计中的效果图、胶带图、3 d 模型等工作，并且可以通过3 d 数据加工出模型，这样可以让结构工程师更早的 介入，使其对车型有了更加直观的印象。同时也进一步验证了效果图表达的准确 性和完整性。 从二维到三维的转换，需要具备良好的空间想象能力，并能熟练使用三维设 计软件，以便完成对形态的准确表达。r h i n o 只具备简单参数化功能，但也可以 输出i g e s 格式的数据与参数化软件之间导入导出反复修改，r h i n o 的优势就是软 件性价比高，其n u r b s 曲面建模容易掌握，尺寸精确，与渲染插件f 1 a m i n g o 配合， 材质渲染也很到位。因此成为了我们快速建模的选择。当对该次造型过程的轮廓 线条、重要曲线有一定的认识后，再投入专业软件的运用。 在这个阶段车身结构设计人员也相应展开数据的校对和落实，确保方案与车 架底盘之间的可行性，以及车身工艺方面的验证查对。通过双方的不断调整，基 本建成三维数字模型，如图2 1 7 所示。 图2 1 7 数字模型图 通过渲染后的效果如图2 18 所示： 图2 1 8 数字模型渲染图 蒙华大客车车身开发关键技术研冗 2 2 3 实物模型的制作 在三维模型建立起来以后，通过多方的评价和验证，设计方案基本确定下来， 三维模型在确认完主要设计参数符合设定的技术参数后，就需要模型进行实物体 现了。由于大型客车体积庞大，目前流行的作法是采用缩小比例体现，如制作成 1 ：l o 油泥模型，修整后再进行逆向反求。但由于比例缩小，许多细节无法有效 体现，且修整反求在比例的转换中造成非常大的误差，常常造成看模型时非常满 意、制成整车后却不尽入意。这也是此次我们在此环节作出突破的原因。考虑到 大型客车造型元素在前后围体现较为集中，而中段变化平稳，此次我们大胆采用 制作1 ：1 前后段数控加工模型来验证效果的方式。 将模型转化到具有数控加工模块的u g 软件，再通过数控编程，将数据输入 到加工中心里，就能够加工出我们所需要的三维实体模型。 在制作模型的材料选择上，我们采用了比较适合尺寸较大模型的泡沫塑料。 通过运用u g 软件，先对模型合理分块，如图2 1 9 所示。 图2 1 9 模型分块图 加工完成各块模型，然后进行粘结工作，这样就完成模型制作。制作完成的 模型如图2 2 0 所示。 图2 2 0制作完成后的实物模型 工程硕士学位论文 利用三维模型直接加工出1 ：1 比例泡沫模型，然后检讨并修正，外形比例与 曲线走势以及特征细节。经过正式评审，确定了最终方案，修正了数模。1 ：1 模 型的制作，在这次的造型设计尤为重要，也使最后的决策变得容易进行，便于生 产验证，大大减少了因为方案的修改带来的繁重的工作量。 模型的建立对接下来的样车制作是非常重要的，车身表面的数字模型为将来 的工装模具制作提供了准确的原始依据，这些数据不会因为时间，材质等因素而 发生更改，进一步保证了所有工装的一致性，这在现阶段客车制作的过程控制是 相当有用的。再就是数据模型可以用于车身强度，刚度分析，车身覆盖件成型， 内饰设计成型等等。 2 3 样车制作过程 在样车开发和制作的过程中，采用现在比较通行的方式展开，即并行工程。 并行工程( c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ) 是对产品开发及其相关过程( 工艺过程、制造 过程、质量控制等) 进行并行一体化设计的一种系统化的工作模式。这种方式比 较适合现阶段客车厂家的发展需要，这种开发方式打破传统组织结构带来的部门 分割封闭的观念，强调参与者群体协同工作的效应，要求产品开发人员与其他相 关人员一起工作。尤其是在这种与科研组织联合开发产品的情况之下，并行工程 模式充分发挥了它的特点。 其实质是在产品的设计阶段就充分地预料到该产品在制造、装配、销售、使 用、售后服务等环节的状况，发现可能存在的问题，及时地进行设计修改和优化。 产品开发方式由传统的串行变为并行，开发的组织管理模式从严格分工的部门协 作转变为项目团队方式。比较传统方式而言，客车厂家更加愿意采用这种方式， 能够快速、及时为用户开发出高水平与高质量的客车产品，降低企业经营风险。 缩短开发周期，提高产品的市场竞争力。 工程师们必需要对尺寸与造型的明确负责，并充分确认方案的可行性，联合 造型工程人员，通过过计算机辅助设计贯穿二维图面发展与三维立体模型制作， 反复修正检讨特别重要的是如何掌握实际比例的关系与评价模式的确认，去完成 最终的设计工程图纸。 在产品的造型和总布置设计时，除总设计师和相关设计人员参与外，将有更 多的其它部门的人员开始介入，根据项目的进展情况决定他们的参与程度。同时 车身的各分总成设计人员不是在造型确定和总布置完成后再开始自己的设计，而 是项目进行过程中穿插，协助。在并行开发模式下，车身结构工程分析人员利用 共享设计平台跟踪结构设计的进度。 豪华大客车车身开发关键技术研究 2 4 样车效果 h s z 6 1 2 0 h 外观设计结合了国际流行趋势和国内审美特点，突破客车造型局 限，整体印象简洁流畅、刚毅威猛，达到了先期定义的”大气动感”、”前后围特征 化”的概念。前围采用大量采用夸张的弧面，前后围的”v 字”造型相得益彰。前围 饱满富有力度，自然向下过渡，与前挡玻璃浑然一体，既体现美感又有效降低风 阻，稳重中不失活泼；超大车窗，视野开阔，时尚霸气的外形，整车美学与实用 性完美结合，给人赏心悦目之感。整体造型设计的特征鲜明，象一条亲切的大海 豚，无处不在的充满张力的线条使得整个造型弹性十足，如图2 2 1 所示。 图2 2 1样车最终效果图 工程硕士学位论文 第3 章h s z 6 1 2 0 h 车身结构设计 由于此次公司确定采用定型三类底盘开发h s z 6 1 2 0 h 豪华大客车。因此，此 次主要设计任务就在其车身设计开发上。 3 1 整车定位 公司将该车型目标设定如下： 1 面向湖南、陕西、广东的大型中高端城间客车市场； 2 满足顾客和国家有关法律、法规的要求； 3 按照j t t 3 2 5 相关要求，整车达到大型高二级客车标准。 3 2 定型三类底盘的选择 陕汽s x 6 1 2 2 d 底盘是陕西欧舒特汽车有限公司在其引进的德国m a n l 8 3 l o 底盘上吸收消化其设计经验后推出的1 2 米三段式桁架后置发动机豪华大客车专 用三类底盘。该底盘经过多家客车厂商使用，市场反映良好，性能好、可靠性高， 因此，该底盘成为此次公司h s z 6 1 2 0 h 新车开发选定底盘。底盘主要参数如表3 1 所示： 表3 1 底盘主要参数表 分类参数 最高车速( k m h ) 最大爬坡度 等速百公里油耗( l ) 前轮距后轮距( m m ) 总长( m m ) 轴距( m m ) 前悬后悬( m m ) 底盘整备质量( k g ) 最大总质量( k g ) 前轴后轴( k g ) 最小转弯直径( m 最小离地间隙( m m ) 接近角离去角( o ) 1 2 0 芝3 0 s 2 4 l 2 0 3 7 18 6 0 1 1 4 4 0 6 1 0 0 2 2 0 0 31 4 0 6 9 0 0 1 8 0 0 0 6 5 0 0 l1 5 0 0 2 2 2 3 5 l3 9 1 9 豪华大客车车身开发关键技术研究 底盘主要配置为； 1 发动机： 型号：玉柴y c 6 g 3 0 0 2 0 排量：7 8 0 0 m l 最大功率：2 2 1 k w 2 2 0 0 r m i n 最大扭矩：l1 5 0 n i m 1 5 0 0 r m i n 2 底盘配置： 离合器总成：q 4 2 0 ，单片干式、螺旋弹簧、液压操纵、气助力 变速器总成及操纵：綦江z f s 6 9 0 ，全部前进挡带同步器，六档，最高档 速比i 6 = o 7 4 ，双软轴推拉索操纵 前轴总成：襄樊6 5 吨前桥，锻钢工字形断面、端拳式 后桥总成：襄樊1 3 吨后桥，冲压桥壳，静音精磨齿主减，主减比4 4 4 轮辋总成：旋压轮辋2 2 5 x 8 2 5 轮胎总成：无内胎宽截面子午线轮胎2 9 5 8 0 r 2 2 5 悬架：仿m a n 空气悬架，前2 气囊+ 后4 气囊+ 筒形减振器+ 导向推力杆 转向器及转向操纵：动力转向器，仿m a n 转向拄，新型q 5 0 0 软化方向盘 制动系统：a b s ( 美国w a b c o 公司) ，带制动间隙自动调整臂 行车制动：双回路制动气室、鼓式制动器 驻车制动和应急制动：储能弹簧制动 辅助制动：电涡流缓速器辅助制动( 手控操纵杆组合开关) 制动管路：尼龙管和钢管，整体式干燥器( 带调压阀) 车架总成：加强型三段式，中间大行李仓，前后段纵梁双层槽梁加强 燃油箱：双油箱，容积3 2 0 l 3 电气系统： 发电机：2 8 v ，1 5 0 a ，佩特来发电机 启动机：2 4 v ，6 5 k w 蓄电池：2 1 2 v 1 9 5 a h 4 其他 操纵系统：驾驶区仿m a n 吊挂式操纵机构，变速器软轴远距离操纵 桁架纵梁卜下高度尺寸需在车身布置完或后再确定。底盘总布置图如图3 1 所示： 工程硕士学位论文 图3 1s x 6 1 2 2 d 三类底盘布置图 3 3 车身总体布置设计 3 3 1 外廓尺寸、有关总布置参数及配置设定 外廓尺寸、相关布置参数之前在造型效果图阶段就已经确定，配置情况需根 据j t t 3 2 5 等级评定相关要求设定，具体见表3 2 所示。 表3 2整车参数配置表 项目参数及配置 长宽高( m m ) 前悬后悬( m m ) 接近角离去角( o ) 行李仓容积( m 3 ) 一级踏步离地高( m m ) 车身结构 车门 行李仓 车窗 座椅 空调 暖风 服务设施 1 1 9 5 0 3 6 6 0 2 5 0 0 2 4 7 5 3 3 7 5 9 8 8 4 1 0 半承载式，冷弯型钢骨架 前置气动单扇外摆乘客门、后置气动单扇外摆乘客门 橡胶铰链，铝制行李仓门，普通地板革包覆铁地板 粘接前后挡，封闭式玻璃侧窗，后上部内置推窗 4 5 个靠背可调，下压式扶手乘客座，1 驾驶员座椅 2 8 0 0 0 k o a i 非独立式顶置空调 非独立强制水暖散热系统 后置车载卫生间 2 l 蒙华大客车车身开发关键技术研究 在有了整车、底盘的输入后，我们必须通过在造型阶段建立的三维模型反求， 从而建立c a d 模型，利用该数据进行平面图的设计工作。 3 3 2 车厢内平面布置 驾驶区布置主要在操纵机构的布置，包含方向机方向盘位置、离合油门制动 踏板位置、驾驶员座位置、排档杆位置等这几个方面进行。在这个布置过程中， 主要依据国家g b t1 3 0 5 3 客车驾驶区尺寸相关要求设计，如图3 2 所示。 一t 一一一一一_ 一一一一一一。一一 图3 2 客车驾驶区平面控制尺寸图 此次陕汽三类底盘随带驾驶台，已将相关部件布置完成且已安装固定好，只 需将此驾驶台与车身连接即可完成。 座椅平面布置主要是参照整车设定的目标，按照国家相关规定，将车内纵向 空间使用确定下来。在这个布置过程中，主要依据国家g b7 2 5 8 机动车运行安 全技术条件、g b1 3 0 9 4 客车结构安全要求、g b t1 3 0 5 5 客车乘客区尺寸、 j t t 3 2 5 营运客车类型划分及等级评定的相关要求设计。 h s z 6 1 2 0 h 平面布置图在确定好前悬、后悬、轴距三个基准后分左右即可布 置出其纵向平面图： 1 左侧：前围造型曲线、方向盘中心点、驾驶员座椅位置、司视格栏位置、 左第一排座椅位置、后尾造型曲线、左尾排座椅位置、中间座椅布置确定； 2 右侧：前围造型曲线、前乘客门宽度、乘客格栏位置、右第一排座椅位置、 后尾造型曲线、后卫生间位置、后乘客门位置、右后排座椅位置、中间座椅布置 工程硕士学位论文 确定； 由此基本确定本车纵向平面布置图，如图3 3 所示。 t， 弓 ? d d d d d d d y 二 e j 介 w 、赢苛 、：- n 荆| l k k kk _ n 一 ， 、。_ 。一 一一 一 图3 3h s z 6 12 0 h 纵向平面布置图 此车可布置4 5 + 1 个座椅，且符合相关标准要求。 3 3 3 车身横断面布置 车身横断面布置在车身总体布置中是非常重要的一个环节，整车输入的高度、 宽度在这个环节中进行确定及调整，客车侧围的外观分割及龙门效果在这个环节 控制，底盘桁架参数、行李仓空间在此确定及与底盘的连接方式，乘客区域空间 在此确定等等，而且在这个环节中国家相关要求非常细化具体，可以说这个环节 过后，客车中部及内空间就已基本定型。 不同类型的客车的特点在地板布置这个环节体现的非常明显。城市客车的地 板布置完全取决于底盘相关部件如桥、轮胎、车架等的布置，城市客车的地板受 到乘客上下方便的需求影响，朝着越来越低的方向发展。而城间客车，特别是大 型中后置的、全承载或半承载三段式底盘客车，其地板基本不受底盘部件布置形 式的制约，在朝着越来越高的方向发展，如欧洲n e o p l a ns t a r l i n e 客车的地 板离地高度就己超过1 8 米。 对于后置豪华大客车的地板结构也有两种典型方式：平地板( 如v o l v o 多 采用) 及凹形地板( 如n e o p l a n 多采用) ，对比图如图3 4 所示。 由于凹形地板对于豪华大客来说，国内客户认同程度更高且有利于降低乘客 上至过道的踏步高度，此次h s z 6 1 2 0 h 就采用凹形地板形式。 对于我们此次h s z 6 1 2 0 h 来说，地板高度的确定主要由三方面的因素确定： 1 行李仓容积：此次三类底盘为三段式桁架结构，轴距中间为贯通式行李仓， 其在纵向长度已经设定为3 3 8 5 m m ，车身宽度及侧围弧线也已经确定，为了打到 大型高二级乘客人均行李仓容积0 17 m 3 的要求，地板高度要求由此导出； 豪华大客车车身开发关键技术研究 平地板凹形地板 图3 4 地板结构示意图 2 车内高：在总高确定下来后，地板高度选择就决定了车厢内高，除了要满 足国家标准外，还要避免乘客通过方便、无压抑感，因此豪华大客的车内高一般 取在2 0 0 0 m m 至2 1 0 0 m m 之间： 3 侧围腰纵梁高度i 考虑到侧围造型分割且地板与腰梁简易直接的连接方 式，可将地板高度最终确定下来。 地板梁与车身骨架、底盘桁架的连接方式初步可以确定采用底横梁与车身及 底盘桁架相连接的方式，其后可通过骨架设计计算进行验证。 由此，我们确定了地板结构、尺寸的布置，并将确定的桁架纵梁高度反馈至 底盘厂，如图3 5 所示。 图3 5h s z 6 1 2 0 h 地板布置图断面 座椅、侧窗、通道、内行李架空间的布置就是客车横断面上部空间的布置， 这个环节中相关参数及结构也是国家相关标准