【毕业论文】RL5040XLJ旅居车改装设计【2014年汽车机械专业答辩资料】

黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1章 绪 论 全套图纸， 扣扣 加 414951605 1.1 旅居车的发展现状 旅居车是集住宿、餐饮、运输、娱乐为一体的旅行车，最初起源于吉普赛人的大篷车（ Caravan）。之后，随着世界范围内旅游业的发展和航空动力学在房车制造技术上的运用，便捷且时尚的现代旅游房车得到了迅速的发展。 美国房车工业协会近期 发布 了 2010年 7月房车新车销售数据统计，根据统计报告，相对于 2009 年 7 月， 2010 年 7 月美国房车新车销售总量增加 53%，其中自行式房车销售增加 125%，拖挂式房车销售增加 48%。随着销售高峰季节的过 去，相对于 2010年上半年，房车销售增长速度趋于缓和。与 2010 年 6 月 26,600 辆相比， 2010 年 7 月自行式房车销量为 25,600 辆；拖挂式房车由 241,600 辆下降到 201,800 辆。 在欧洲，卡尔文俱乐部（ The Caravan Club）是颇具规模的房车俱乐部。它拥有近80000 个房车会员、 200 个营地，提供旅游服务、旅游咨询、保险等服务项目。英国的大篷车俱乐部（ Motor CaravannersClub）是有 42 年悠久历史的唯一一个房车爱好者自我服务的俱乐部，它拥有近 3000 个营地，大部分在乡村 ，靠近小酒馆、公园、体育俱乐部、游船地等。 最早登陆中国大陆地区的房车是原装进口豪华配置的高档次旅行休闲车，每台最低售价在 70 多万元左右，最高可达 100 多万元。金黄河旅行车有限责任公司成立于1999 年，是中国国内首家从事房车租赁、制造研发、房车经营代理和旅游项目的股份制公司。至 2000 年时，又有多家公司正式投产旅居车。中国的房车产业在这一年真正迈出了自己的步伐。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 房车在美国、欧洲已经是人们休闲旅游甚至生活的一部分。由于欧美的福利制度比较完善，房车消费的主要市场是退休人群，因为他们有时间、积蓄和想脱离城市喧嚣 ，走进大自然放松的诉求。美国的家庭房车拥有率在 2005 年时已经达到 9%-10%，这个数字还在增长，个人购买在数量上要多于租赁，在最近的 5 年中，新车销售量达140 多万辆，每年生产的房车 30 多万辆（拖挂式居多），每年新房车零售额可到 90 亿美元左右。在外国，房车的品牌非常多，有 330 余种，主要是生产四大类型房车：自行式、托挂式、半托挂式和特种用途房车。就美国来讲，房车经销商就有 3000 多家。 与外国相比，房车对大多数中国人来说仍然是一个全新的概念，直到近几年，才进去人们的实现。目前国内的房车生产只是处于摸索阶段， 少数型号才能实现批量生产，对房车的经营也处于概念阶段，市场还没有完全启动，利润回报还比较不稳定。但是房车旅游这种形式已经出现，便吸引了各个阶层人士的目光，它能够在进行休闲旅游活动的时候前所未有的满足人们在交通、住宿、饮食、娱乐等方面的便利性和经济性的要求，引领了时尚运动生活的旗帜，也必定会成为一个新的财富行业，目前，大陆地区比较成熟的制造商大致有二十余家。 在中国大陆，旅居车仍然是新生事物，但是房车打破常规旅游模式、其自由奔放的形式吸引了很多“小资”和中产阶级人士，有一些公司也租房车出外开会或者旅游。租房车 的日租金最多为 2000 元，由于可以合租，这个价格对大型城市的白领阶层还是可以接受的。买房车的用户大多来自政府部门、企业集团和个人三个方面。政府部门买这种车主要是为接待贵宾以及官员外出远行为工作之用。值得我们注意的是，在政府层面上。这种车型为政府机关用公款购车接待来宾或者官员外出提供了方便，而政府采购在中国历来都是巨额市场。企业集团购买此车，在接待多位客户时，省去了多部轿车的烦恼。对于中国的私人买主来说，房车既是一种新鲜的旅居工具，还是一种“炫耀性消费”，因此再这块市场上，房车的需求曲线是向右上方上扬的。他们 购买的房车甚至装载了航天电动按摩可加热真皮座椅，高价格在中国资产新贵那里是很好的促销工具。据调查，私人房车购买者的平均年龄在 41 岁，依据外国的经验，房车发展的中期，持续的宣传将把年轻一代（尤其是受高等教育群体的消费者）将会被带进房车市场，这是房车的持续性市场，对房车销售发展成熟市场起着举足轻重的作用。 尽管房车和房车旅游在中国被看好，也存在有潜力的市场，但是，整个房车市场在中国还仅仅处在“概念”阶段。在中国大陆地区，目前所有的房车生产厂家均处于前期摸索阶段，仍然还没有形成成熟的营销模式，生产也都是试点生产或 者定制生产，没有进去正规生产阶段，更不用说批量生产了。在销售方面，专门做国外原进口房车代销业务的销售公司在近一两年内比以往有较大的突破，但是比起之前的房车销售七黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 点还是相当的低，甚至为零。除此之外，国产房车的销售量没有实质性进展，各生产厂商都是在看到了这块市场的潜力，但要么需求不足不敢贸然进入，要么资金、技术等不足无法进入，因此根本就没有真正规模的房车销售。有实力的公司也仅仅是出于战略考虑再做市场培育和观望以及观念疏导的工作，对于当期盈利仍然不抱有幻想。 具体的问题大致表现在：第一，房车以及房车旅游的概念还有 相当大的消费者不了解，房车旅游的理念甚至在大城市中的普及程度也很低；第二，现行房车的价格相对于广大的中国消费者的可自由支配收入而言还是显得过高，这使得房车无论是直接销售还是用来做房车旅游，预期回报率都会比较低，无法行车有效的盈利模式；第三，落牌照问题：房车在中国牌照不是很容易上，因为在中国房车属于特种车辆，收到的管制比较多，比如房车多被上成大客车车牌，比小客车车牌要多交很多的费用；第四，中国适合房车旅游的景区的道路状况普遍不太适合现在国产房车的行驶。另外，国产的大部分房车都是经过改装的改装车，重心在车前部， 防震效果不是很理想，噪音偏大，房车内部设计还有待做更适合于中国人的改进，如：冰箱体积过大，使用效率不高的家具很多，而乘客的生活空间太小等。很多常用设备由于技术和费用问题无法正常使用，这些都是影响了房车的舒适性和操控稳定性。 中国正成长为世界第二大经济实体和新的“世界工厂”，经济仍在保持增长中，从产业经济的角度看来，一个地区的生活成本是其产业结构函数的内生变量，制造业属于低附加值、低风险收入的行业，对生活成本变量富有弹性，因而制造业中心在自由市场中回向低劳动力成本地区流动。世界的制造中心从荷兰的奥姆斯特丹，到 英国的凯撒郡和曼彻斯特，再到欧洲的的泪罗斯顿然后转向美国的底特律，游到东亚的日本、韩国，都印证着这个规律，中国大陆成为新的“世界工厂”是自然的。与此相反，服务行业就将向高劳动力成本地区蔓延。 由此看来，一方面中国的房车生产将有望伴随汽车工业高速发展，大陆地区不但将会成为自产房车的生产基地，而且在销售欧美方面亦有极大的潜力和各种基础。另一方面 ，从大陆内部的地理格局来看，房车的生产基地有北签的势头，因为从成本流转来看，北部及西部工业重镇将成为中国大陆的制造腹地，而房车的服务商则有聚集于沿海和都市经济发展带的趋 势。在此，地区旅游资源是个外生变量，所以符合上述综合条件的地区，将成为房车服务经营上聚集的首选之地。 1.2 选题的目的、依据和意义 汽车工业发展的经济效益不只是汽车本身，而是集中表现在汽车使用和流通的全过程中，随着汽车工业的发展必然是汽车运输业的发展。由于社会对汽车的运物效率和经济性，以及各种功能和性能的要求也越来越高，从而使汽车运输工具向专用化发黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 展成为必然趋势。 旅居车 motor caravan 车厢装有隔热层，车内设有桌椅、睡具（可由座具转变而来）、炊具、储藏（包括食品和物品）、卫生设施及必要 的照明和空气调节等设施，用于旅游和野外工作人员宿营的专用汽车 。 旅居车是为了满足人们旅游和野外生活、工作的需要而设计的集房与车功能于一身的结合体，但其属性还是车，是一种可移动、具有居家必备的基本设施的车种。其车上的居家设施有：卧具、炉具、冰箱、橱柜、沙发、餐桌椅、盥洗设施、空调、电视、音响等家具和电器。旅居车是集 “衣、食、住、行 ”于一身，近几年，越来越多的人喜欢旅居车，喜欢品尝这种无拘无束的生活。作为一款休闲车，它最大的优势是舒适性和方便性。 努力贴合当代房车的七大设计理念： 1、绿色环保； 2、设备便捷； 3、尽量 使用先进的技术； 4、房车产品要操作简单； 5、尽量减轻房车的自重； 6、房车产品尽量与家用设备同步； 7、设计房车产品要使用便于清洁的装备。尽量使设计能够提高所设计产品的舒适性及其操控稳定性。设计更加适合中国人生活习惯的房车，尽量减少使用效率较低的家具，尽量增加乘客的活动空间，是自己的设计更合理。 1.3 设计的基本内容 正确进行三类底盘的选择、主要参数数据齐备、进行三类底盘选型分析、产生具有实践意义的选型总结； 要求进行车辆的总体布置，用总布置草图表达主要底盘部件的改动和重要工作装置的布置； 要求进行车厢的详细设计，在正确计算的基础上，完成部件设计选型，要求工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高； 要求进行旅居装备设计计算选型； 完成总装配图，清楚表达设计。 要求完成整车性能分析计算，以评价和分析整车设计情况。针对性能分析结构如有必要进行设计改进。 1.4 拟解决的主要问题 本课题研究的主要内容有： （ 1） RL5040XLJ型 旅居车所用三类底盘的选择、分析及其改装设计； （ 2） RL5040XLJ 型 旅居车所用车厢的总体设计及分析； （ 3） RL5040XLJ 型 旅居车各种特有装备（如 卧具、炉具、沙发、盥洗设施、空调、电视、音响 等）的设计； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 （ 4） RL5040XLJ 型 旅居车整车的校核，保证其良好的操控性、经济型、动力性、舒适性。 1.5 主要技术路线 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 调研、收集资料及总体方案论证 整体方案的选择 底盘的选择 底盘分析 底盘的总体布置 合 理 不合理 车厢的设计 对主要设计参数进行校核 使用要求分析 无需调整 需要进行调整 撰写设计说明书 车厢内部装置的设计 利用 AUTOCAD 完成总装配图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 第 2章 总体方案的选择 2.1 总布置的设计原则 专用汽车总体布置的任务是正确选取整车主要参数，合理布置工作装置和附件，达到设计任务书所提出的整车基本性能和专用性能的要求。总体结构的设计主要是 对组成旅居车几个主要部件，比如二类底盘、旅居车侧身骨架、驾驶室、乘客区内部等方面的设计，这些部件的设计在以后的章节中将会做详尽的介绍。这里主要说一下总布置的几条原则： 1、质心高度应满足 GB 725887 的规定，车辆在静态空载条件下，侧倾稳定角不小于 35。 2、改装后最大总质量不应超过原车型的允许最大总质量，轴载质量不应超过原车型最大轴载质量的 3%。 3、厢体应有足够的内部高度和宽。为了不改变原底盘性能，厢体长度应以接近原车厢长度为宜；决定厢体宽度的主要因素是底盘轮距、使用要求及法规限宽；在满足设计要求 的情况下，应尽量减小厢体高度，以降低质心，提高汽车行驶的稳定性。还应在尽可能的情况下，不断降低车厢外廓的空气阻力系数。 4、尽量避免变动汽车底盘各总成位置 总成部件位置的变动，不仅会增加成本，而且也会影响到整车性能。但有时为了满足专用工作装置的特殊性能要求，也需要做一些改动，如截短原汽车底盘的后悬，燃油箱和备胎架的位置作适当调整等。但改变的原则必须是不能影响整车性能。 5、尽量满足专用工作装置性能的要求，充分发挥专用功能，在总布置时，要从多方面综合考虑。 6、必须对装载质量、轴荷分配等参数进行估算和校核 为 满足汽车底盘或总成的承载能力和整车性能要求，在总布置初步完成后应对某些参数进行必要的估算和修改，其中主要涉及的是装载质量的确定和轴荷分配。因为这些参数对整车性能有很大影响，入股偶不满足要求，就应修改整体布置方案。 7、应避免工作装置的布置对车架造成集中载荷。 8、应尽量减少专用汽车的整车整备质量 由于专用汽车增加了工作装置，使得其整备质量比同类底盘普通货车要增加，影响装载质量。据统计，一般自卸车要增加耗材 5% 10%，一般罐式车要增加耗材 15%-25%，因此，减少整备质量，可以充分利用底盘的装载质量，增大质 量利用系数，这是专用汽车改装设计过程中要追求的主要指标黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 之一。 9、应符合有关法律规定的要求 例如 GB 1589-2004道路车辆外轮廓尺寸、轴荷及质量限值规定了整车的外轮廓尺寸、前后悬等尺寸，以及轴荷限值，设计时一定要符合标准的要求，不能超出。以下几章的设计都是在总布置原则的前提下进行的。 2.2 底盘类型的选择 2.2.1 二类汽车底盘、三类汽车底盘介绍 目前改装专用汽车选用的底盘主要是二类底盘和三类底盘两类，也有为某些专用汽车设计的专用底盘。专用汽车底盘选型的好坏对专用汽车性能影响很 大。汽车底盘的选择或设计专用底盘主要根据专用汽车的类型、用途、装载质量、只用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形尺寸、动力匹配等因素来决定。 目前我国对于常规厢式车、罐式车、自卸车等通常是采用二类汽车底盘 (如图 2.1所示 )进行改装设计，这是目前专用汽车设计中选用底盘型式最多的一种。所谓二类汽车底盘，是指在基本型整车的基础上去掉货箱。在改装设计的总布置时，在没有货箱的汽车底盘上，加装所需要的工作装置或特种车身。采用二类汽车底盘进行改装设计工作的重点是整车总体布置和工作装置设计。设计时，如果严格控制 了整车总质量、轴荷分配、质心高度位置等，则基本上能保持原车型的主要性能。但是，还要对改装后的整车重新作出性能分析和计算。 图 2.1 二类底盘外观 对客车、客货两用车、厢式货车等则通常采用三类汽车底盘（如图 2.3）改装设计。所谓三类汽车底盘是指在基本型整车的基础上去掉货厢和驾驶室。在近年来，我过乘黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 用车发展很快，对乘用车使用性能的要求也在不断提高，再用原来的三类汽车底盘改装的客车越来越不受欢迎。因此各类专用底盘应运而生。这些专用客车底盘的基本特点是利用基本型总成，按照客车性能要求更新进行整车布置，更 新设计悬架系统等。这种汽车底盘不仅在质心位置、整车性能特别是在平顺性方面有很大的变化，而且在传动系统和动力匹配、制动系统等总成方面也有较大的改装设计。 图 2.2 三类底盘外观 目前在用普通汽车底盘进行改装设计时，把跟换了发动机的底盘（如将汽油发动机改换成柴油发动机），也当作三类汽车底盘处理。 无论选用二类汽车底盘或者是三类汽车底盘，很难完全满足某些专用汽车的性能要求。例如用普通汽车底盘改装厢式货车，存在质心过高、轴荷分配不合理的问题；改装消防车，首先是底盘车速达不到规定要求；改装客厢式专用车，存在平顺性 差的话题。因此，若要使外国的专用汽车上质量、上档次，一定要开发出一些具有特点的专用汽车底盘。 在专用汽车底盘或总成选型方面，一般应满足一下要求： 1、适用性 对货运车用的总成要适应货运要求，保证货运安全无损；对乘用车用的总成要适于乘客的需求，达到乘坐安全舒适；对各种专用改装车的总成应适于专用汽车特殊功能要求，并以此为主要目标进行改装选型设计，例如各种取力器的输出接口等。 2、可靠性 所选用的各种总成工作应可靠，出现故障的概率小，零部件要有足够的强度和寿命，同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡 。 3、先进性 所选用的底盘或总成，应使整车在动力性、经济型、制动性、操纵平顺性以及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车的先进水平，并且在专用性能上要满足国家和行业标准的要求。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 4、方便性 所选用的各个总成要便于安装、检查、保养和维修。处理好结构接凑与装配调试空间合理之间的矛盾。 在选用专用汽车底盘时，除了上述因素外，还有以下两个重要的方面：一是汽车底盘价格，它在专用汽车购置成本中占很大的部分，一定要考虑到用户可以接受，这也涉及到专用汽车产品能否很快地占有市场、企业能否增加效益等问题。二 是汽车底盘供货要有可靠的来源，要腰痛生产汽车底盘的主机厂有明确的协议或合同，无论汽车底盘滞销或紧俏，一定要按时供货。 2.2.2 本次设计中选用底盘类型介绍及其方案分析 鉴于本次设计的对象为 RL5040XLJ 旅居车，所以所选用的底盘应该尽量满足旅居车的使用需求。旅居车在设计时，应当尽量增大内部空间。所以在本次设计中，将采用三类汽车底盘进行设计。因为三类汽车底盘没有原来的驾驶室，在设计的时候可以自行设计驾驶室与乘客区的车身。并且可以采用驾驶区与乘客区相互连通的设计方案，进一步正大了车厢内部的使用面积。更加迎合 了旅居车的设计要求，同时也可以使旅居车更加舒适。但是采用三类底盘进行旅居车设计，需要注意控制整车的质心，防止质心过高的现象出现。在设计的时候还应该注意到传动系和动力的匹配、制动系统等方面。应该严格控制整车质量、轴荷分配、质心高度位置等关系，这样才能设计出既符合旅居车使用条件又安全舒适切各个总成匹配良好的车辆。 2.3 车身设计方案的选择 车身属于汽车上的三大总成之一，但是，除了在整车总布置受到制约于汽车上的其它总车外，很多方面（如：外形、制图与结构设计计算方法、制造与装配工艺以及所采用的材料等）均与其它总成 大相径庭。汽车车身是载运乘客或者货物的活动性建筑物，相当于一个临时住所或一个流动仓库，但却又受到质量或空间的限制，可以说“麻雀虽小，肝胆俱全”，从而带来了许多新的问题。其涉及面之广早已经远远超出一般机械产品的范畴，诸如车身造型艺术、内部装饰、取暖通风、防震隔音、密封、照明、座椅设计、人体工程等方面；车身材料有逐渐扩大非金属化的趋势；车身零部件的加工方法也是各种各样的（如冷冲压，各种形式的焊接、喷漆、电镀、材料成型等）。由此可见汽车车身的设计制造需要综合运用各种不通领域的知识以及各种行业之大成。因此，可以毫不 夸张的说，汽车车身技术的发展状况足以直接反映出一个国家的工业水平和完备程度。 综合起来看，由于汽车车身的独特性，它使得生产工艺、结构力学、人机工程学、技术没学、用户心理学、交通运输工程、企业管理乃至功效等各种彼此分野很大的学科甚至很多非技术性领域的知识紧密地结合在了一起。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 出于各种不同的目的和要求，汽车的品种有很多，车型的形式各异，特别是随着时间的推移和科学技术的迅速发展，设计经验和使用实践的日益丰富，结构上不断推陈出新，虽然它离不开结构的继承性，但是新老结构形式交织在一起，难以确切下定义和予以统一命名，往 往容易造成混淆，这样就给人们分门别类去认识它和研究它带来了一定的困难。尽管一般也可以按照用途（例如：轿车、大客车、货车和专用汽车车身等等）和所用材料（如金属、非金属和钢木混合等等）来进行分类，然而，从结构和设计观点按车身承载型式来分类，可以认为是比较明确而又合理的。 按车身承载形式，客车车身结构可分为非承载式、半承载式和承载式三大类。非承载式和半承载式车身结构都是属于有车架式的，而承载式车身则属于无车架式的。从设的角度看，这类分法是比较合理的。按承载形式对车身结构进行分类，表明了不同形式的车身结构的 组成以及车身制造工艺过程中的差异。 2.3.1 非承载式（有车架式）车身简介与分析 货车（除微型货车外）与在货车的三类或者二类汽车底盘基础上改装成的大客车和专用汽车以及大部分高级轿车（出于舒适性的要求），都装有单独的车架，此时车身是通过过个橡胶垫安装在车架上的，当汽车在崎岖不行的道路上行驶的时候，车架产生的变形由橡胶垫的挠性所吸收，载荷主要由车架来承担，因此，顾名思义，这种车身结构应是不承载的。但实际上，由于车架并非绝对刚性，所以车身仍在一定程度上承受着由车架弯曲和扭转变形所引起的载荷。 非承载式也 称为有车架式。车架是跨装在汽车前、后轴上的桥梁式结构，其主要结构形式归纳起来不外乎框式、脊梁式和综合式等三大类。框式又可以划分为边梁式和周边式两种。 经过分析，可得出非承载式车身的有点在于： 除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用而外，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，又提高了乘坐舒适性，所以目前此种车身结构型式仍然较广泛地被采用于高级轿车和部分中级轿车上。 1、底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可以简化装配工艺，又便于组织人员 进行专业化协作。 2、由于有车架作为整车的基础，这样就便于汽车上各总成和部件的安装，同时也易于更改车型和改装成其它用途的车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以长期保留有车架，其主要原因也就在于此。 3、发生撞车事故时，车架还可以对车身起到一定程度上的保护作用。车厢变形量黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 小。 非承载式车身有很多的有点，但是经过分析，也不难得出非承载式车身有如下几样缺点： 1、由于设计计算时不考虑车身承载，所以必须保证车身有足够的强度和刚度，从而导致整车自重力增加。 2、由于底盘和车身 之间有车架相连，使得整车高度有所上升。 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、检验等一系列较为复杂而且昂贵的制造设备。 2.3.2 半承载式车身简介与分析 半承载式是一种过渡型的结构，车身下部仍然保留有“车架”，不过它的强度和刚度可稍微低于非承载式的车架，为了有所区别可见，一般可以将它成为“底架”。它之所以被命名为半承载式是由于以下考虑：让车身也分担部分载荷，以此来减轻车架的自重力。图 2.3 所示为半承载式大客车车身，此种结构型式与底架纵梁两侧悬伸的横梁（俗称牛腿 ）刚性相连。 图 2.3 半承载式大客车车身 这种结构的主要特点是：车身下部与底架组合为一个整体，车身也能分担部分弯曲和扭转载荷。由于此种车身结构型式还保留有底架，因此，大客车的轻量化任然受到一定程度的制约。 2.3.3 承载式（无车架式）车身简介与分析 为了进一步减轻汽车的自重力以及使车身结构合理化，在客车和轿车上采用无车黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 架承载式结构。 根据大客车车身上、下受载荷成都的不同，又可以将承载式大客车车身分为基础承载式和整体承载式两种。 （一） 基础承载式 这宗结构（图 2.4）是将车身侧围腰线以下部分（包括窗台梁一下 到地板的侧壁骨架和底部结构）设计成车身的主要承载件，顶盖则考虑为非承载件，因此，床柱界面可以减细。这宗结构的底部纵向和横向构件一般可采用薄壁型钢或薄板来制造。其高度可达到 0.5m 左右，故可充分利用车身地板下面的空间作为行李舱，但因底部结构的截面高度较大，导致车身地板离地距离太高，因此这种型式的车身只宜采用在长度或者旅游大客车上。 图 2.4 基础型承载式大客车车身受力原则简图 目前欧洲不少国家的厂家生产的大型旅游客车，其地板一下为一较强的空间框架，一般称之为格栅式 （ Grille type） 结构，它的主要特 点是： 1、该结构是由截面尺寸相近的冷弯型钢杆件所组成，易于建立教符合实际结构的有限元计算模型，从而可以提高计算精度。 2、容许设法变动杆件数量和位置，有利于调整杆件中的应力，从而可以达到等强度设计的目的。 3、作为基础承载件的格栅底盘具有较大的抗扭刚性，可以保证安装在其上的各种总成的相对位置关系及其正常工作。 4、在承载相同的情况下，冷弯型钢的成本比无缝钢管约低￥ 40%-60%；冷弯型钢可以定尺或倍尺供应，故可提高材料利用率；以冷弯型钢代替钢板冲压件，既可以简化构建的成型过 程，又能节省部分冲压设备，同时也便于大客车的改型和系列化，为黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 多品种生产创造条件。 （二）整体承载式 顾名思义，这种结构应是整个车身都参与承载，由于车身的上、下部结构形成一个统一的整体，如图 2.5 所示。实心黑线部分为车身受力部分。在承受载荷时，以强济弱，可使整个车身壳体达到稳定状态。因此，如果能够从理论分析和结构上进行深入探索，以发挥材料最大潜能，就有可能设计出等强度的空间结构，是车身质量最轻而强度与刚度最大。 图 2.5 整体承载式大客车车身受力原则简图 轿车承载式车身如图 2.6、图 2.7 所示其前端由两根 前纵梁、前围板、两侧挡泥板、前围内侧板、等形成，一刚性较强的框架；车身中部是由左、右侧围（包括车门上框、门槛梁和前、中、后立柱等）和地板、顶盖、前围板、前风窗框、行李舱围板、后窗框等构成的盒形结构；其后端则由与后纵梁相焊接的行李舱地板及后轮内、外轮罩所构成。由于改善视野性的需要，趋向于增大玻璃部分的面积，相应的就要求减小腰线以上的立柱、门框和窗柱的截面尺寸以及采用扁平的顶棚，所以轿车承载式车身的强度和刚度通常主要由车身下部来保证。 经过分析多年的设计实验与使用实践，我们不难看到整体承载式底盘具有以下的缺点： 1、由于取消了车架的使用，来自传动系和悬架的震动和噪声将直接传给车身，而车厢本身又是易于形成引起空腔共鸣的共振箱，因此会大大恶化乘客乘坐时的舒适性，为此，必须采用大量的歌声防振材料，从而成本和质量都会有一定程度上的增加。 2、改型较为困难。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 图 2.6 轿车厂在式车身上部 1-前围板 2-前轮挡泥板 3-前围内侧板 4-外围内侧板 5-前立柱 6-门下边梁 7-中立柱 8-后翼子板 9-中立柱内板 10-后围下板 11-车门上框加强版 12-顶盖 13-后风窗加强框 14-车门上框 15-后座隔板 16-前风窗加强框 图 2.7 轿车承载式车身下部 1-前横梁 2-轮罩裙板 3-前纵梁 4-地板前纵梁 5-门槛 6-前地板总成 7-后座横梁 8-后纵梁 9-后轮内罩 10-后轮外罩 11-行李舱地板 12-后座支板 13-前围板下横梁 从节能、轻量化和降低车高的角度出发，展望轿车车身结构的发展趋势，似乎应是承载式车身的天下，但是对于美国、日本、德国、法国、意大利、英国和俄罗斯等发达 国家来说，近年根据来他们生产的轿车结构分析的统计表明，即使是整体承载式车身，其前端和后端大多数仍加装副车架（六个），或是前端装有副车架，后者也称为黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 短车架或部分式车架（ Stub frame），这主要是为了改善乘坐舒适性的缘故。因此，严格说来，这类车身似乎应该归之于半承载是车身之中。 2.3.4 本次设计中采用车身类型介绍及其方案分析 在次设计中由于设计对象为 RL5040XLJ 型旅居车，所以应该考虑到设计之后车辆的使用条件与要求，然后尽量做到优化。旅居车在设计的时候应该尽量扩大驾驶区和乘客区的空间，尽量 提高车辆的操作稳定性和舒适性。所以在本次设计中，在非承载式，半承载式，承载式三类车身型式中，选择采用非承载式车身进行改装设计。采用非承载式车身，除了轮胎和悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，连接处的挠度橡胶垫还可以起到缓冲和适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用。这样能够大大的提高车辆的舒适性。同时选用非承载式车身，底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样即可简化装配工艺，又能够便于组织专业化协作。由于选择非承载式车身，有底盘作为整车的基础，这样就便于汽车上各个总成和部件的安装，同时也易于更改车型和改装成其 他用途的车型。选用非承载式车身设计方案，整车在发生撞车事故的时候，车架还可以对车身起到一定的保护作用，车厢变形量，更有利于乘客及其驾驶员的安全，综上所述，在本次设计中，车身 将会采用非承载式车身设计方案。 2.4 本章小结 本章主要对主要介绍了方案的设计和总布置的设计。总体方案设计中，先做二类汽车底盘，三类汽车底盘的、车身类型、车门类型及其相关附件的介绍。然后进行优、缺点的对比，最后进行综合分析，得出了一套总体的设计方案，总布置设计主要介绍了本设计总体结构的布置原则。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 第 3 章 三类 底盘的选择 3.1 三类底盘的选型 目前改装专用汽车选用的底盘主要是二类底盘和三类底盘两类，也有为某些专用汽车设计的专用底盘。专用汽车底盘选型的好坏对专用汽车性能影响很大。汽车底盘的选择或设计专用底盘主要根据专用汽车的类型、用途、装载质量、只用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形尺寸、动力匹配等因素来决定。 由于本次设计对象为 RL5040XLJ 型旅居车，为了适应旅居车平时使用时候的使用要求，尽量在这几种增大驾驶区和乘客区的可用空间，尽量提高旅居车的舒适性，尽量使旅居车在外观上有较好的流线，尽量降 低风噪等各项噪音。为了适应这样的使用要求，在本次设计中将选择利用三类底盘进行改装设计。经过对汽车三类底盘资料的大量查阅，本次设计中将采用神野牌 ZJZ6650DBY2 轻型客车底盘。 神野牌 ZJZ6650DBY2 轻型客车底盘具体参数数据如表 3.1 所示： 表 3.1 神野牌 ZJZ6650DBY2 轻型客车底盘具体参数 额定载质量 (Kg) 前轮轮距 (mm) 1592 总质量（ Kg） 4500 后轮轮距 (mm) 1485 外廓尺寸 (mm) 57721885 前悬 (mm) 935 轴距 (mm) 3308 后悬 (mm) 1529 最小离地间隙 (mm) 195 最小转弯直径 (m) 7.5 最高车速 (Km/h) 90 转向机构 准拖挂车总质量（ kg） 鞍座型号 驱动形式 42 额定功率 (2300r/min) 132kw 最大扭矩 (2000r/min) 215.8 离合器型式 接近角 /离去角 轮胎规格 6.5-10 变速器型号 鞍座最大允许承载质量 发动机型号 YZ4102Q1、 4 缸、直列、直喷、涡轮增压 3.2 总体布置的原则 总体布置的任务是正确选定整车参数，合理布置工作装置和附 件，使取力装置、专用工作装置、其它附件与所选定的汽车底盘构成相互协调和匹配的整体，达到设计任务书所提出的要求，（图 3.1 为旅居车整车结构图）布置时应按照以下原则： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 1、 尽量避免变动汽车底盘各总成位置； 2、尽量满足专用工作装置性能的要求，充分发挥专用功能； 3、必须对装载质量，轴荷分配等参数进行估算和校核； 4、应避免工作装置的布置对车架造成集中载荷； 5、应尽量减少专用汽车的整车整备质量； 6、应符合有关法规的要求。 图 3.1 为旅居车整车结构图 3.3 整车参数的确定 3.3.1 装载质量和总质量的确 定 初步选定的总质量为 4000Kg，查表 3.1。可知 整备质量为 2196Kg，额定装载质量1756Kg。 3.3.2 轴载质量的确定 1.轴载质量的计算 专用汽车总质量和专用工作装置各部件质量及其质心位置确定后，就可以计算轴载质量。 2212i o iamxmmLmmm （ 3.1） 211 3 3 7 0 3 1 2 5 889047001 3 3 7 0 8 8 9 0 4 4 8 0m K gm K g 黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 2.轴载质量的限值 汽车及挂车单轴的最大允许轴 荷不得超过表 3.2 的最大限值。 表 3.2 挂车并装轴的最大允许轴荷的最大限值（ 单位 ： kg） 车辆类型 最大允许轴荷最大限值 每侧单轮胎 6000 每侧双轮胎 10000 对照上表可以看出，本设计所用的车型后轴为每侧双轮胎 889010000Kg，前轴为每侧单轮胎 44802 时候，扭转刚度明显下降。 表 4.1 为材料面积 A 相等（周边的长度 s 和材料厚度 t 均相同）而形状不同的截面特性的比较示例。表中 Iy和 Wy分别表示对主惯性轴 y 的抗弯惯性矩和抗弯断面系数， Wk 为抗扭断面系数。 可见，在材料面积 A 和壁厚 t 保持不变的情 况下，闭口截面的抗弯性能稍稍若于开口截面，但闭口截面的扭转惯性矩要比开口截面大多了。 因此，从提高整个车身和构件的扭转刚度出发，宜多采用闭口截面，但是还需要考虑构成截面的其他因素，如结构功能、配合关系以及制造工艺等等。因此，实际车身骨架构件的截面形状往往是比较复杂的。 图 4.1 为承载式轿车车身骨架截面示例。为了提高扭转刚度，全部采用闭口截面。而大客车车身的主要构件，则通常采用一行钢管。 当对车身骨架初步设计方案进行分析后，可以根据内力分布情况，适当调整构件的截黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 面形状、尺寸及其位置。 表 4.1 材料特性的比较 4.1.3 横、纵梁连接点解决方案 横、纵杆件的连接点即通常说说的“接头”，诸如底盘纵梁与横梁的交接处、横梁与立柱的连接点、窗框以及门框的四个角等等，这些部分一般都容易出现应力集中，如设计 不当很可能造成车身的隐患。从提高扭转刚度来看，纵梁与横梁应以翼缘相连，但一般翼缘的弯曲应力和约束扭转正应力都最大。因此，必须认真设计街头的形状和连接强度。可用角板等各种连接方式（如图 4.2），以扩大连接的面积，减小应力集中。需要指出，过分地加强接头也坑内个由于接头刚度太大而使接头边缘的被加强梁上产生应力集中，或者由于接头约束程度过大导致约束扭转正应力加大而损坏。因此，接头的铆钉数量和布置、焊缝长短和布置都应恰当好处。此外，理论上，各杆截面的弯曲中心的轨迹最好相交于一点，以免产生附加载荷。 4.2 车体板壳的 设计 车体的大型板壳零件可分为三类： 1、外罩盖件，如车身顶盖，发动机罩外板、车门外板、翼子板等。对这些零件的要求是：表面光滑，棱角线条清晰，与相邻部件棱线吻合，完全符合造型要求，而且要有一定的刚度。 2、内罩盖件，如前围内板（发动机挡板）、地板、车门内板等，即在车身外面看不见的内部大零件。这些零件的刚度要足够，零件上的装配尺寸要准确。 3、骨架零件，他们在车身上起支撑作用，如支柱、门窗框以及各种纵梁、横梁等截面形状 截面尺寸 A Jk Iy Wy Wk h=12.8 b=4.8 t 0.4 1 0.0044 1 1 0.043 h=6.4 b=4.8 t=0.4 1 0.59 0.69 0.733 0.768 h=7.13 t=0.4 1 1 0.691 0.656 1 黑龙江工程学院本科生毕业设计 23 等。 图 4.1 承载式车身骨架构件的截面图 图 4.2 车架构件的各种 连接方法示例 上述这些零件轮廓尺寸都较大，零件形状多为空间复杂曲面，有各种各样的界面和翻边型式，以及不规则的轮廓尺寸，使用的材料大多是具有良好拉延性能的优质钢板，钢板厚度为 0.7mm-1.2mm。由于形状复杂，冲压制造这些零件往往需要好几道工序才能完成，大量生产的准备周期长，投入成本较高，投产后产品图样略有变动便会影响甚大，因此，在设计车身大型零件时，要充分考虑到各个方面的要求。 4.2.1 板壳的构造、过度和连接 在车身表面线的控制下，绘制由一个截面过度打哦另一个截面的壳体草图，构造壳体与骨架或其他覆盖件 之间的连接形式，以便进行下一步进行细致的主图板设计。黑龙江工程学院本科生毕业设计 24 图 4.3 表明顶盖与风窗支柱及前围上盖板之间曲面的过度关系和翻遍的型式，由A-A,B-B,C-C 三个截面可见翻遍的衔接关系。 图 4.3 车身壳体草图 4.2.2 板壳的合理分块 图 4.4给出了驾驶室的两种结构划分方案。 方案 a主要组合件和板的接缝布置在前后柱的腰线上、风窗柱上和门槛上（顶盖和前围上外板所示“ B”为冲压深度），这样窗框被分成两部分，装配时要用夹具定位以免发生窗框翘曲和错移；接缝是在显见的表面区域。 方案 b的顶盖是与风 窗外板和前围上板构成一个整体（由于风窗是斜的，“ B”比较浅），整个前风窗是在一块板上冲压出来，所需板材和压床台面较大；接缝是布置在不显眼的地方。 确定分块方案应尽量满足制造工艺要求，考虑产量、工装设备和成本等许多因素。 4.2.3 提高零件的刚度 刚度差的大型覆盖件容易在振源的激励下引起板的强迫振动。板的震动将使车身内部产生很大的噪声，尤其是发生共振现象时令人感觉很不舒服，还会造成部件的疲劳损坏。此外，零件刚度差，给生产、搬运等都带来了困难。因此，设计壳体零件尤其要注意提高零件的刚度。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 25 a b 图 4.4 驾驶室分块 提高板壳零件刚度的措施： 1） 曲面和棱线等的造型，及其拉延成型过程零件材料的冷作硬化，对提高刚度极为有利，平直的零件造型是不可取的。 2） 在内覆盖件和不显露的外覆盖件上设置各种形状的加强肋。设计加强肋应注意一下几点： 在平的或稍鼓起来的零件上，加强肋应沿着零件的对角线布置。最好不用交叉肋。如果采用交叉肋，则应避 免交叉处因应力集中而丧失刚性，为此，在交叉处用半径大于两倍肋宽度的圆弧来过渡。 为减轻弯曲零件的回弹，可以在弯曲部分局部压出三角肋；对弯曲半径很大的零件，应垂直于零件的弯曲轴线方向布置条形肋。 加强肋的轴线宜直，否则在运动时会引起扭转。 加强肋应沿着支撑之间的最短距离布置。 肋的刚性主要取决于他的深度，但为防止破裂，深度不宜过大，原则上应满足板料拉延成型所允许的条件。 3） 大客车承载式车身上的板壳零件 蒙皮，可分为两种。 一种是应力蒙皮，它是将薄板先电焊定位在车架上，再进行铆接，使蒙皮与骨架一起承载，故称之为应力蒙皮，是沿袭飞机壳体的结构； 另一种为预应力蒙皮，即在车身侧壁的窗下梁至地板边梁之间，由一张长度 黑龙江工程学院本科生毕业设计 26 自车身前端第二立柱至最后第二立柱相应大小的薄板，放在平台上由平台上由占用胎夹具压平并拉伸越 1 左右，然后将胎夹具及贴实紧固的薄板，整个吊装至骨架侧 围相应部位的外边，进行贴合并将四周电焊，而蒙皮与中间各立柱不焊接，其间只加装衬垫物。撤去胎夹具后的蒙皮仍处于张拉应力状态，所以又称张拉蒙皮。 张拉蒙皮不参与承载，只在骨架承载式客车车身上起装饰作用（无铆钉、无接缝、表面光洁），由于蒙皮受有张拉应力，垂直于板面的刚度得以提高。 4.3 旅居车车身设计 在进行本次旅居车设计时，首先确定车身骨架的总体方案。车身骨架采用非承载式，利用三类底盘的车架起到承载作用。整个车身骨架分前围骨架、左侧围骨架、右侧围骨架、后围骨架、地板骨架六个部分。 首先选择制作旅居车骨架结构的 材料，根据材料的选择原则，虽然车身骨架不用过多的承载，但是同样应该保证它具有一定的刚度。所以通过查阅机械设计手册，进行各种型材的比较，最终确定了本次旅居车设计中，横梁材料选用方形钢管。截面如图 4.5所示，方形钢管截面参数如表 4.2所示。采用方形钢管可以保证车身骨架有一定的刚度。同时，除了圆形钢管之外，方形钢管抗扭惯性最大，可以有效防止车身变形，所以本次设计采用方形钢管作为汽车骨架的横梁。纵梁选用冷弯边槽钢，冷弯边槽钢具有较好的刚性，可以要求纵梁的设计要求，所以本次设计中，旅居车的纵梁选型为棱边槽钢。截面如图 4.6所示，冷弯边槽钢截面参数如表 4.3所示 图 4.5 方形钢管截面图 表 4.2 方形钢管参数 基本尺寸 截面面积 F /cm2 理论重量 G /(kg/m) 截面模数 截面模数 黑龙江工程学院本科生毕业设计 27 图 4.6 冷弯边槽钢截面图 表 4.3 冷弯边槽钢截面参数 名 称 尺寸 /mm 理论质量 截面面积 重心 /cm 惯性矩 /cm4 同转半径 /cm HBt H B t /kg/m /cm2 X0 IX IY rX rY 180804.0 180 80 4.0 10.184 12.973 2.075 641.4 81.02 70.31 2.499 180805.0 180 80 5.0 12.576 16.021 2.123 780.5 99.11 6.979 2.487 在横纵梁接头的设计方案选择上，本次设计将采用横梁贯穿纵梁腹板这种设计方 案，首先这种设计方案可以保证足够的刚度。特别是在对地板骨架的设计时，要求地板骨架应该有足够的刚度，起到一定的承担载荷的作用。这种贯穿连接结构目前国内外广泛采用的半挂车车架结构。它在贯穿处只焊接横梁腹板，其上下翼板不焊接，并在穿孔之间留有间隙。当纵梁产生弯曲变形时，允许纵梁相对横梁产生微量位移，从而消除应力集中现象。但车架整体扭转刚度较差，需要在靠近纵梁两端处加横梁来起到高扭转刚度。惯性横梁式结构，由于采用了整体横梁 ，减少了焊接，使焊接变形减少。同时还具有腹板承载能力大，并且在偏载较大时，能使车架各处所产生的应力分布较均匀的特点。 根据第 3 章尺寸参数的确定中所设计的，旅居车 头部分 驾驶区 的长度 初 为2207mm， 旅居车总长初定在 6150mm，所以得到乘客区车厢外部尺寸初定为 3943mm。A B S JX JY WX WY /mm /cm2 /cm2 50 4 7.39 5.56 25.56 10.22 5 8.58 6.73 29.81 11.93 6 9.95 7.81 33.35 13.34 7 11.21 8.80 35.23 14.49 8 12.35 9.70 38.51 15.41 黑龙江工程学院本科生毕业设计 28 所以进行对汽车右侧围进行设计，设计图如图 4.7 所示。 图 4.7 车身右侧骨架设计 在设计的时候，应该注意车身刚度，在必要的部位加装加强肋。注意骨架布置均匀，使得车身骨架承载均匀。初步选定后围立柱长度 2315mm、腰梁长度 3911mm、侧围搁梁长度 5000mm、斜撑长度 1468mm、侧围立柱长度 1721mm、裙立柱长度 494mm、侧围裙边梁长度 2324mm、风窗立柱长度 1622mm。 汽车顶盖由于不参与过多的承载，所以在本次设计中采用如图 4.8 的设计方案。 窗框上横梁长度 4887mm，顶盖纵梁长度 4282mm，上边梁长度 4332mm，顶盖横梁长度 1490mm，前风窗上横梁长度 2090mm。 在对车身地板骨架分总成的设计如图 4.9 所示。 地板纵梁长度 5493mm，地板横梁长度 1990mm。汽车地板骨架设计过程中，需要地板纵梁和地板横梁的连接方 式是需要解决的。在上面我们已经进行了方案的选择以及确定，所以将采用横梁贯穿纵梁腹板的设计方案，将图 4.9 放大得到图 4.10 可以看清楚横梁贯穿纵梁腹板设计方案的具体形式。 在完成六个骨架装分总成的制造后，在将六个分总成连接成一个整体车身骨架总成的时候，侧围与前围与后围采用焊接的方式连接，顶盖与侧围和前围后围同样采用焊接将其连接在一起。由于地板直接连接三类底盘，地板与车身其他四个车身分总成相连。如果地板骨架与三类底盘利用刚性连接，那么三类底盘产生的噪声与振动将直接传导给地板骨架，很容易在车厢内产生共振或者共鸣的 现象，所以为了避免这种现象的产生，选择车身地板骨架与前围、后围、两侧侧围的连接方式采用柔性连接，即弹性固定连接如图 4.11 所示。这种弹性固定连接在侧围与地板骨架之间垫上了具有弹 黑龙江工程学院本科生毕业设计 29 图 4.8 汽车顶盖骨架设计 图 4.9 汽车地板骨架设计 图 4.10 地板横梁贯穿纵梁腹板连接方式 性的软垫（如硬橡胶、软塑料或木头），这样软垫可以起到缓冲与吸能的作用，提高了整车装配完成后的舒适性。 图 4.11 弹性固定连接方式 黑龙江工程学院本科生毕业设计 30 图 4.12 地板骨架与车身侧围骨架螺栓连接 在本次设计中，主要校核当汽车加速的时候 看螺栓时候能剪断。所以按照抗剪强度校核计算： 4 20dmF A= （ 4.1） 式中： FA受横向载荷， m剪切面个数， d0受剪切直径，在本次设计中，采用的是 M16 螺栓，所以 d0=16。 汽车在行驶是在刹车减速时此螺栓连接设计受到的横向载荷最大，所以取汽车的最大加速度为 5g。算得车身骨架与车身蒙皮的质量为 m 总=1190.641kg，这样，通过这些可 以算的每一个螺栓所受的剪切力为： F A 总 =m 总 a=58341.409 6.59 7 2 36 = 总AA FF 将相关数据带入到公式（ 7.1）中，算出 =774.17 计算 ,推荐材料 30CrMnSi,性能级数 12.9 ss = （ 4.2） s 为屈服强度极限 ,查阅相 关数据可得到在本次设计中取值为 1100。 S 为一个系数，在本次设计中 S 取值为 1.2。将有关数据代入 公式（ 7.2）可算得： =916.7 所以可得到： 。所以该设计合理，可以使用。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 31 4.4 本章小结 本章主要介绍了汽车车身设计时的原则与注意事项，并且对旅居车车身骨架进行了详细的设计。对各个分总成之间的连接方式进行了说明，并在选用型材与连接方式进行了设计的优化，使得车身骨架具有了足够的高度以保证车身不至于变形。使设计能够符合旅居车在装配后的使用要求。在螺栓的选型之后并且对螺栓进行了剪切力的计算，得出 可用的螺栓。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 32 第 5 章 车门及驾驶室的设计 5.1 车门的设计 车门的结构形式很多，有旋转门、拉门、折叠门和外摆式车门。后两者主要用于大客车上。各类车型的驾驶员用门，货车及其轿车车门，大多采用旋转门，开门时旋转方向可以是往前（顺开门）或往后（逆开门），顺开门在行车时比较安全。 对车门的要求： 1） 具有必要的开度，并能使车门停在最大开度上，以保证上、下车的方便性。 2） 安全可靠。车门能锁住，行车或装车时们不能自动打开。 3） 开关方便，玻璃升降方便。 4） 具有良好的密封。 5） 具有足够的刚度 ，不易变形下沉，行车时不振响。 6） 制造工艺性好，易于冲压并便于安装附件。 7） 外型上与整车协调， 5.1.1 车门类型 1、 无窗框车门 （ Frameless Glass） 优点：造型前卫时尚，且外观上各处配合对消费者很是养眼；因为没有 窗 框部分的金属板材，内外板冲压成型不必考虑此处废料损失，可将废料率降至最低；左右内（外）板可以在一个模具中成型；该类型车门具备整形能力。 缺点：窗玻璃的稳定性差（当玻璃在 full up 位置时，至少在门肚子里留有露出部分的三分之一长度，否则容易失稳）；门肚子里需要 有额外的支架来保持玻璃的稳定性；当然这些都会增加产品成本，而且造成门密封性先天不足， 车内密封条件不好， 为了改善其密封性，不得不花更多代价；除此之外，车身腰线（ Belt line）也被抬高。 2、 独立窗框式车门 （ Loose Upper Frame） 优点：废料率同样能降至最少；左右内（外）板可以在一个模具中成型；该类型车门具备整形能力；门质量好。 缺点：可装配性差，会产生匹配上的这样那样的问题（诸如 gap、 flush 等等）； 限制了主密封样式的选择范围，而且也存在密封性差的潜在问题。 3、 内、外板整体冲压成型式车门 黑龙江工程学院本科生毕业设计 33 1)外板整体冲压成型式车门（ Full Stamped Inner and Outer Panel）窗框部分进入到车顶区域（ into roof，从外观看，就是车门上部有面共享了车顶面）。 优点：结构刚性好，密封性好，在整条 J Line（就是指车门在关闭时，车门 上 与车身接触的密封条区域，总装车间一般称为 “头道 ”，或者 “头条 ”）上可以作出对结构有利的拔模斜角。 缺点：废料多；增加了密封成本：如沿着车顶与车门边的密封，沿着风窗与车门边的密封；不具备整 形能力。 2)内、外板整体冲压成型式车门（ Full Stamped Inner and Outer Panel）窗框部分侧向暴露（ exposed on side，相对于上面类型）。 4、 窗框内藏式车门 （ Frame Under Glass） 该类型又可以分为两类： 一类是门内板整体冲压（ Full Stamped Inner），质量与密封性都好，而且 J-line 的工艺性拔模也可以做，外观当然极像无窗框式车门的新颖前卫；但是内板仍然要产生许多废料，密封性有待改善。整体冲压的内板刚度大，免去焊接的麻烦，尺 寸精度高。 另一类是独立窗框（ Loose UPR Frame）废料率低，质量也好，左右内（外）板可以在一个模具中成型，外观优势同上。但凡独立窗框，装配时产生的问题是无法避免的，而且因为滚压的窗框，使得密封形式的选择有限，会导致潜在的密封性能问题。 5.1.2 车门铰链 车门铰链主要包括固定部分 (即铰链座，固定在门框上 )、活动部分 (安装在车门上 )和铰链轴。从结构型式上区分，汽车车门铰链一般可以分为明铰链和暗铰链。 1、 明铰链 铰链 明铰链的旋转轴心在车身外表面的外面。 优点：为结构简 单、紧凑；体积小、重量轻；调整车门和铰链拆装容易。 缺点：铰链暴露在外，增大了风阻系数；影响车的美观，易刮碰。明铰链在卡车、吉普车、军车上都有应用。 2、 暗铰链 暗铰链 暗铰链的旋转轴心在车身外表面的里面。 优点：是结构坚固，连接可靠，车门不易下沉；铰链不外露，不破坏车身侧面造型。 缺点：结构复杂、尺寸大、重量重、安装调整不方便。轿车的车门铰链出于美观和空气动力学的要求，都采用暗铰链。 暗铰链又有臂式和合页式之分。臂式铰链的铰链轴安装在门柱上，要求门柱粗大，黑龙江工程学院本科生毕业设计 34 优点是开门时车门外移，发 生干涉的可能性小。合页式铰链的铰链轴安装在门柱之外，与臂式铰链相比，具有质量轻、刚度好、结构紧凑、装配关系简单等优点，现在广泛采用。 从制造工艺上区分，车门铰链又可以分为压铸式铰链与锻压成型铰链， 如图 5.1所示 。压铸式铰链刚度强，承载能力大，通用性好，但是成本比较高，在欧美一些比较大型的轿车上有应用；锻压成型铰链在日韩系车上比较常见，通用性也很好，但是刚度不如压铸式铰链。 图 5.1 车门暗铰链 铰链是车门与车身连接的关键部件，同时也是车门上一个重要的活动部件。通常车门铰链 采用强度适当、冲压性能好的钢板材料（通常厚度为 4 mm）冲压而成，并使用螺栓紧固。车门铰链的设计要求结构简单、安装方便、工作可靠、成本低。结构简单也是铰链设计的发展趋势。 5.1.3 车门的结构 车门是由壳体、附件和内饰盖板三部分组成。壳体按其结构可分为整体式和框架式。整体式车门的玻璃窗框是与门内、外板一起冲压的，其优点是车门零件数少，组装方便，车门刚性好并便于设置两道密封条，但需要压床台面和吨位都较大，造型也受到一定限制。框架式车门，玻璃窗是用螺丝固定或者焊接在门体上的。 车门壳体是由厚度 0.8mm-1.00mm的钢板冲压的外板和内板等焊接而成。外板外形与整车协调，外板包着内板，沿着门的边缘形成一个刚性箍。内板是车门的主要零件。在内板上冲有各种形状的窝穴、加强筋和孔洞，以便安装附件。在安装完附件之后，用内饰板将其覆盖。根据需要在内板上焊有加强版和支座等等。以便将局部集中载荷有效地传到内板较大的垂直面上。图 5.2是框架式车门壳体的分解图。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 35 图 5.2 框式车门壳体分解图 1-安装铰链和车门的加强板 2-玻璃横向密封条夹持板 3-玻璃窗框 4-门外板 5-抵抗车身受横向冲击的加强板 6-玻璃升降 的导板 7-门内板 其中： 1、 3、 5 与内板焊接或螺钉连接 4、 5 彼此沿周边焊接或粘接 车门附件包括车门铰链、车门开度限制器、带有内、外操作手柄的门锁、定位器、车门密封条，在门内、外板之间还装有玻璃、玻璃导槽和导轨及其玻璃升降器等。 5.1.4 车门总成设计方案的选择 一般来讲，乘用车车门分为带窗框车门和无窗框车门（ Fruitless GlassConstruction，多见于高档跑车，俗称硬顶车）两大类，其中带窗框车门又可以分为整体式（ Full Stamped Inner and Outer Panel Construction，即内外门板带着窗框部分一起冲压成型）和独立窗框（ Loose Upper Frame Construction，即窗框部分与窗口线以下的内外板分别成型）两大类 。 实际上车门还可以做更细致的区分，现在按照以下分类对各个类型的优缺点略做评述 5.1.5 本次设计中采用车门设计方案介绍及分析 在次设计中由于设计对象为 RL5040XLJ 型旅居车，所以应该考虑到设计之后车黑龙江工程学院本科生毕业设计 36 辆的使用条件与要求，然后尽量做到优化。由于旅居车是可以在野外过夜居住，所以应该保证所设计 旅居车车门具有良好的密封性。所以在本次设计中对车门的设计可以采用框架式车门。这样既能保证车门具有比较良好的密封性来确保车内温度不至于降低或者升高的过快，同时框架式车门具有良好的刚度，不易变形， 废料率同样能降至最少 ，不易造成浪费， 左右内（外）板可以在一个模具中成型；该类型车门具备整形能力；门质量好。 可以较好的满足旅居车使用时的各项要求。 在中国大陆， 1999 年才出现第一家专门从事房车租赁、制造和研发的本土公司，2000 年之后大陆从事房车的公司才逐步增多。所以旅居车在中国大陆仍然是一个新鲜是物，所以在进行旅居车 设计的时候我们要特别注意旅居车外形的设计，让所设计的产品具有良好的外观。故在本次设计车门过程中对教练的选择上选择暗铰链的链接方式。暗铰链链接 结构坚固，连接可靠，车门不易下沉；铰链不外露，不破坏车身侧面造型。 同时还能降低空气对车身产生的空气阻力，更有利于旅居车的行驶，减小风噪。使旅居车的设计更加贴合旅居车平时的使用要求。如果利用明教练链接车门车柱，虽然结构简单紧凑， 体积小、重量轻；调整车门和铰链拆装容易。 但是 铰链暴露在外，增大了风阻系数； 同时 影响车的美观， 增大了风噪，在一些情况下，容易 易刮碰 损坏。 综上所示， 在这次对旅居车车门总车的设计中，将采用框架式车门的设计方案。车门与车柱之间的链接采用暗铰链链接。 5.1.6 本次旅居车车门设计 根据车身骨架的尺寸，定出车门的尺寸车门外板如图 5.3 所示。 车门与门柱铰链连接设计，选用暗铰链连接，设计零件如图 5.4 所示。设计铰链结构如图 5.5 所示。 图 5.3 旅居车车门外门板尺寸 黑龙江工程学院本科生毕业设计 37 图 5.4 车门铰链 图 5.5 车门铰链的结构设计 5.2 驾驶区的布置设计 驾驶室可按照座位数分为单人座、双人座、三人座等几种。图 5.6 所示为驾驶室和座椅宽度尺寸，从整体协调的造型原则来看 ，驾驶室的宽度不应该超出货箱的宽度。 图 5.6货车驾驶室和座椅的宽度 (a)双人座 (b)三人座 (c)单人座 黑龙江工程学院本科生毕业设计 38 驾驶员座椅及其操纵机构的布置尺寸如图 5.7、图 5.8所示，相关数据可查阅表5.1。 图 5.7驾驶员座椅布置尺寸 图 5.8驾驶室操纵机构的布置 表 5.1 驾驶员座椅与操纵机构的布置尺寸及其有关数据 序号 项 目 数 值 说 明 本次设计中的相关数据 1 驾驶室内部宽度 单人座不小于 850mm 双人座不小于 1250mm 三人座不小于 1700mm 内宽是在高度为车门窗下缘及车门后立柱内侧量取 轻型货车三人座不小于 1550 1980mm 黑龙江工程学院本科生毕业设计 39 续 序号 项 目 数 值 说 明 本次设计中的相关数据 2 坐垫上表面至顶棚高 不小于 1000mm 平行靠背量取 1743mm 3 坐垫上表面至地板距离 370 70mm 400mm 4 座椅上下最小调整范围 20mm 以 35 为佳 5 坐垫深度 420 40mm 453mm 6 座椅前后最小调整范围 50mm 以 70 为佳 7 坐垫宽度 不小于 450mm 460mm 8 靠背高度 480 30mm 带头枕的 靠背，此尺寸可以增加，但增加部分宽度应当减小 482mm 9 靠背宽度 不小于 450mm 在最宽处测量 460 10 坐垫角度（与水平面） 2 -5 5 11 靠背与坐垫夹角至少应能在给出的氛围内调整 90 -105 在靠背平直部分测量 12 靠背下缘至油门踏板距离 900-1000mm 959mm 13 靠背下缘至离合器，制动踏板距离 800-900mm 气制动或带有加力器的离合器和制动器，此尺寸的增加不得大于100 900mm 14 离合器、制动踏板行程 不大于 200 111mm 15 方向盘至坐垫上表面距离 不小于 180mm 268mm 16 方向盘至靠背距离 不小于 360mm 426mm 17 方向盘至离合器、制动踏板的距离 不小于 600mm 767mm 18 离合器踏板中心至侧壁距离 不小于 80mm 238mm 19 离合器踏板中心至制动器踏板中心距离 不小于 150mm 200mm 黑龙江工程学院本科生毕业设计 40 续 序号 项 目 数 值 说 明 本次设计中的相关数据 20 制动器踏板中心至油门踏板中心距离 不小于 110mm 125mm 21 油门踏板中心至最近障碍物的距 离 不小于 60mm 125mm 22 离合器踏板中心至座椅中心面距离 50-150mm 135mm 23 制动器踏板中心至座椅中心面距离 50-150mm 130mm 24 座椅中心面至车门后立柱内侧（高度为车门窗下缘）距离 360 30mm 轻型货车不小于310 380mm 25 上视角 不小于 12 30 26 下视角 不小于 12 12 27 靠背下缘至前围距离 不小于 1050mm 脚能伸到的最前位置 1054mm 28 靠背下缘至仪表板距离 不小于 650mm 768mm 29 仪表板下缘至地板距离 不小于 550mm 此项是从安全角度出发来考虑的，允许时建议在布置上尽量达到 613mm 30 方向盘到前面及下面障碍物最小距离 不小于 80mm 233mm 31 方向盘到侧面障碍物的最小距离 不小于 100mm 轻型货车不小于80 187mm 32 方向盘中心与座椅中心面偏移量 不小于 40mm 0mm 如前所述，在驾驶室的总布置过程中，确定门，窗，顶盖，前、后围和侧壁的外黑龙江工程学院本科生毕业设计 41 形与尺寸时，应注意通过性问题，以尽量设法减小设备投资和降低成本。 经过反复画图，最总得出一套符合 要求尺寸及其相关数据的设计方案，如图 5.9所示。 图 5.9 旅居车驾驶区布置图 5.3 本章小结 本章主要概述了一下车门的几种分类，并对车门的各种设计方案进行了比对，得出了一个比较好的设计方案，按照这个设计方案，设计出了旅居车的车门。同时本章对驾驶室的布置原则进行了介绍，在严格按照有关规定的布置尺寸及其相关数据，经过利用 AutoCAD反复画图，最终得出了一套符合相关规定与使用要求的驾驶室。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 42 第 6章 乘客区的布置及辅助设备选择则 6.1 乘客区内部设备摆放位置布置 根据旅居车技术条件所给出的定义 ：“旅居车即隔热层，车内设有桌椅、睡具（可由座椅转变而成）、炊事、储藏（包括食物和物品），及其必要的照明和空气调节等设施，用于旅游和野外工作人员宿营的专用车辆。所以在本次旅居车的设计中应该在乘客区内设置桌子，座椅，睡具，炊具，储藏柜，淋浴装置，便池等设备。 6.1.1 旅居车技术条件中关于乘客区布置的相关规定 在旅居车技术条件中，对乘客区的布置有以下相关的规定： 1） 旅居车内应分别设置和乘员人数相等的座椅、沙发和铺位； 2） 旅居车应至少提供一张桌子； 3） 旅居 车箱体内住宿人均占有地板面积不少于 1.5； 4） 车厢内部不应有任何使人致伤的尖锐突出物； 5） 车厢内顶棚距地板的高度不小于 1900mm,车厢内可设置双层铺位，上、下铺位的净高应不小于 800mm； 6） 门窗的玻璃面积不得少于地板面积的 10%； 7） 窗户的面积不应该少于地板面积的 5%； 8） 旅居车内应设置供排水设施； 9） 车内应设置洗涤池，洗涤池的最小内部尺寸为：长度为 250mm，宽度为 200mm，如果洗涤池是圆形的，其最小径尺寸不应小于 200mm，深度最深处不小于 120mm。、 10） 净水箱（罐）的最小容量应为 15升。 6.2 本次旅居车乘客区的布置 旅居车的内部应该具备以下的基础设备。桌椅、睡具、炊具、储物设备。在已经设计好的车厢内，应该合理的利用空间，将这些基础设备安放在车厢内，并能够适应使用者的需求，在使用过程中方便简捷的操作各种设备，并且利用并尽量优化操作，使得操作简单。针对这样的设计要求，做了如下的三种设计方案分别如图 6-1 设计方案 a、图 6-2 设计方案 b、图 6-3 设计方案 c，并且对三种方案进行合理性分析，并做出对比，以确保最终能够得到合理、可行、最优的设计方案。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 43 图 6.1 设计方案 a 图 6.2 设计方案 b 图 6.3 设计方案 c 黑龙江工程学院本科生毕业设计 44 对卫生间总成的设计，根据网络资源可以确定一个坐便马桶的相关数据，马桶高度 700mm，马桶长度 500mm，马桶宽度为 365mm，坑距 300mm。然后设计洗脸池的尺寸。洗脸池长度为 425mm，宽度为 219mm，深度为 150mm。所设计尺寸完全符合旅居车技术条件里对洗涤池的各项要求。然后设计洗涤池的台面。洗涤池台面设计宽度 360mm，长度与围成总成内壁宽度同宽即 950mm。根据人体工程学，台面高度在 780mm-820mm 之间 较为合理，所以选定台面高度为 800mm。淋浴喷头安置在坐便马桶与卫生间总成门的中间，悬挂高度根据网络资源选定为 1800mm。这样卫生间总成设计完成，卫生间总成外轮廓尺寸宽度：长度为 1375mm，宽度为 985mm。 对洗涤池及其放置炊具台面的尺寸设计，在对洗涤池的设计过程中，同样要符合旅居车技术条件中的相关要求，即 车内所设置的洗涤池，洗涤池的最小内部尺寸为：长度为 250mm，宽度为 200mm，如果洗涤池是圆形的，其最小径尺寸不应小于 200mm，深度最深处不小于 120mm。所以对洗涤池的尺寸设计上，把洗涤池 尺寸定为：长度为565mm，宽度为 335mm，深度为 150mm。旁边还应留有一定的空间放置电磁炉，根据网络资源得到 SH2149型电磁炉的外形尺寸长度为 350mm，宽度为 290mm，高度为 59mm。对炊具太的台面，要求能够放置下一个洗涤池，一个电磁炉，并留有足够的边缘宽度。根据人体工程学，台面高度在 780mm-820mm范围内，使用比较方便舒适。所以可以得出炊具台面的基本尺寸为：长度为 1225mm ，宽度为 600mm，高度为 800mm。 查阅网络资源可得知一般双人床的尺寸为 2000mm1500mm。由于这张 床要求安装在旅居车的乘客区，对其进行一定程度上的改制，使其成为一张尺寸 2000mm1400mm的双人床。 对乘客区座椅的设计，根据人机工程学中所叙述的，单人座椅最小座位宽度应大于 370mm，座椅高度范围为 360-480mm，靠背长度度至少大于 320mm，靠背宽度至少应该大于 400mm。所以选定单人座椅外形尺寸，座椅长度 560mm，座椅宽度550mm，座椅高度 400mm，靠背长度 550mm，靠背宽度 400mm，靠背厚度 40mm。双人沙发选定尺寸为：座椅长度 985mm，座椅宽度为 465mm，靠背长度 985mm，靠背宽度 400mm，靠背厚度 40mm。 设计方案 a采用双人床床体纵置的设计方案 。在安排好双人床窗体位置后，将卫生间总成设置在双人床的尾部，把洗涤池与炊具摆放台设置在挨着后车门、卫生间总成的另一侧。在双人床的侧面放置一个可折叠的桌子和一个单人座椅。在车厢内部拜访完这些基础的装置，车厢内，地板平面可利用的空间就只剩下两段过道，在这两段过道中只能摆放下一个单人沙发，而且不再有窗边上的过道，能所以这种设计方案在设计座椅数量上部能达到旅居车技术条件上面的规定，而且这种设计方案没有很黑龙江工程学院本科生毕业设计 45 好的利用空间，空间大部分浪 费在过道上，过道宽度过大，而且没有实际的使用意义。空间的使用率应该可以得到进一步的提高。所以这种设计方案 a 在本次试验中不予以采纳。 设计方案 b 采用双人床窗体横置的设计方案。将其双人床摆放在车厢接近驾驶室一侧，将其横置，另一侧安放卫生间总成与洗涤池炊具台架，按照说设计的尺寸，在卫生间总成与洗涤池炊具台架之间，可以余得宽度为 515mm 的过道，足够乘客上床下床所用。在后车门附近卫生间总成一侧，可以放置一个双人座椅，一个可折叠式的桌子。在洗涤池炊具台架一侧，可以装置一个单人沙发。这样，在座椅的与桌子的数目上可以达到 旅居车技术条件的相关要求。但是这种方案虽然符合旅居车的设计要求，但是应该充分考虑到当设计完成、总装后，旅居车的使用要求。中间隔着卫生间总成与洗涤池炊具台架，是的坐在座椅上的乘客与坐在双人床上的乘客距离过远，使得乘客会产生不方便的感觉。还有，在两个乘客休息趋于中间进行做饭，洗涤，等工作，两个乘客休息区都会被做饭的油烟所污染，这样也不利于乘客的健康。所以，这种方案在设计原则上符合标准，但是在使用要求方面不能很好的符合乘客的使用习惯，所以设计方案 b，同样不能采用。 设计方案 c，同样采用的是双人床横置的设计方案 ，首先把双人床横置在车厢内靠近驾驶区的一侧。与设计方案 b 所不同的是，在床旁边直接设计了两个折叠桌子，然后摆放了一个单人沙发，一个双人沙发。根据沙发的尺寸，进行放置后，单人沙发与双人沙发可以留有一个宽度为 550mm 的过道，可以为乘客的上下床使用。在安放完两个沙发和两个座椅之后，可将洗手间总成安放双人沙发与后车门之间，同时可以将洗涤池炊具台架安放在单人沙发与车门之间。同样，可以留出足够的过道让旅客通过。这个设计方案即能符合旅居车技术条件里面旅居车各项数据的指标，又能很好的满足使用者的生活习惯。做到了功能区域 划分明确，使得乘客可使用的面积得到了最大化。所以在本次旅居车设计过程中，在车厢内部乘客区布置的设计方案将采用设计方案 c。 6.3 辅助系统设备的选择 6.3.1 旅居车电视的选择 由旅居车的使用要求可以看出，在旅居车内，需要搭载电视。在电视的选择上，要根据观看时，人距离电视的远近选择电视的大小。所以，在进行设计的时候，我们可以初定电视的位置，量取最远的观看电视的位置的距离即离电视最远沙发的距离为2600mm，同样，也可以得出最近的观看电视的位置的距离即离电视最近沙发的距离为2300mm。根据网络资源图 6.1可得出在本次旅居车设计中，应当选用屏幕对角线尺寸黑龙江工程学院本科生毕业设计 46 为 32英寸的液晶电视最为合适。 在经过大量电视品牌与型号的对比，选定本次设计的电视机为 TCL 品牌的，产品型号为： 3211cds。产品基本信息如下： 不含底座 外形尺寸 : 79047995mm，机身质量（不含底座）： 11.4kg。 表 6.1 液晶电视观看 DVD 的最佳距离推荐 6.3.2 旅居车热水器及其淋浴喷头的选择 根据旅居车技术条件中的相关规定，旅居车内应当具有相应的卫生设施及其盥洗设备。所以在旅居车的设计中将旅居车搭载了淋浴喷头，为乘客提高在野外露营居住时的卫生条件。所以在设计的时候应该考虑到热水器及其淋浴喷头的选择。 （ 1）热水器的选择 在电热水器的选择过程中，应该注意的是热水器的安全问题，以及适用性的问题即旅居车车内空间有限，承载质量有限，所以我们日常生活中所用的储水式电热水器安装在旅居车上有一定的 困难。所以考虑利用即热式电热水器。这样既能节省旅居车宝贵的空间，又能解决热水来源的问题。经过反复的对比以及对其安全性的考察，本次旅居车设计采用的电热水器为：梦尔特牌即热式电热水器，产品型号 HX-B2。额定功率： 6000W，额定电压： 220V/50HZ，超温保护： 55。 （ 2）淋浴喷头的选择 由于旅居车内部净水循环是利用电动水泵，将净水从净水箱中抽出来，然后泵到各个出水口的。为了尽量减小供电的符合，选用较小功率的水泵。所以在选择淋浴喷头的时候，可以选择一种能够加压的喷头，使稍微弱的水压能够得到加强。经 过调查研究，本次旅居车采用的淋浴喷头为： 赣霸可拆洗全铜增压 淋浴喷头，产品型号：GB1131-86。这种淋浴喷头能够完全符合整车设计要求及其装配后的使用要求。 屏幕对角线尺寸（英寸） 屏幕高度（高度） 观看距离推荐（米） 32 40 2.8 37 46 3.2 40 50 3.5 42 52 3.6 46-47 58-59 4.1 50 62 4.3 52 65 4.5 黑龙江工程学院本科生毕业设计 47 6.3.3 水泵的选择 旅居车中利用水泵主要是利用其进行把水从净水箱泵到各个出水口，这样一个工作过程。在水泵的选择中，需要考量的技术参数有水泵 的扬程。所谓扬程是指所需扬程，并不是提水高度，这一点对于选择水泵尤为重要。水泵扬程约为提水高度的1.15-1.20 倍。水泵在选择的时候，另一个需要考量的参数为流量。水泵的流量，即出水量，一般不适宜选得过大。否则，会增加购买水泵的费用。应具体问题具体分析。在本次旅居车设计中，可以选择和平常自家用的自吸式水泵，流量就应尽量选的小一些。这样才能在各个方面达到设计及其使用要求。 在本次旅居车设计中，通过反复对比，选用 格兰富牌，型号为 UPA90 的电动水泵。水泵的主要参数为：输出功率 120W，最大扬程 9m，最大流量 1.8 吨 /小时，水泵管径：四分管，产品重量 2.5kg，产品尺寸： 214mm104mm160mm。该水泵完全可