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专业 校车 车身 布置 设计 CAD 图纸 说明书

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专业校车车身总布置设计（含CAD图纸和说明书）,专业,校车,车身,布置,设计,CAD,图纸,说明书

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车辆工程毕业设计（论文）前 言由于缺乏国家职能部门管理，专业、安全的校车在中国的保有量可以忽略不计，国内绝大多数校车产品都是由普通小型客车“贴标”而成，甚至使用微型面包车、微型卡车做替代，并且经常出现严重超载现象，安全性根本无从谈起。在校车的运营方面，国内大部分地区都是商业化运作，由于该类客运服务运价低廉，同时又没有政府对于校车服务的财政补助，为了利益最大化，运营商经常置国家校车安全标准于不顾，使用各种廉价的车辆，严重超载运行，加上国家职能部门对国家标准的贯彻执行不力，更加加剧了校车运营的安全隐患。根据测算，中国潜在的专业校车需求量约为100万辆，潜在市场需求规模4000亿元人民币。由于国家监管不到位、运营机制不当和购买力不足等原因，目前国内专业校车产品的保有量可以忽略不计，而非专业校车产品在运营过程当中造成重大人员伤亡的恶性交通事故层出不穷。近期发生的甘肃正宁县的校车事故造成了重大人员伤亡，社会影响恶劣。事故发生后，全国所有省区市均已成立省级专项督查工作小组，学生上下学交通安全专项督查工作均已开始。各地针对实际情况，因地制宜展开检查，制定校车安全改进措施。我们预计，这些整改措施的推进有望驱动安全、规范的校车运营机制的建立，并有望驱动专业校车市场进入爆发式增长期。从国内校车市场发展的结构来看，最近一年的校车市场结构图显示，在目前的国内校车市场，宇通、长安、东风校车的上牌量排名在市场前三位。校车上牌量前十名的企业占市场总量的89%，其中排在前三位的企业上牌量占市场总量的52%。从占有率的变化情况来看，宇通近一年的校车市场占有率为20.3%，稳居第一位，领先于其他客车企业。 41目录摘 要IAbstractII第1章绪论11.1本课程研究的目的、意义11.2国内外研究现状1第2章 汽车型式的选择22.1汽车轴数和驱动型式的选择22.2汽车布置型式的选择2第3章 汽车主要尺寸和参数选择43.1尺寸参数选择43.1.1外廓尺寸43.1.2 轴距L的选择43.1.3前悬和后悬53.1.4 前后轮距B1和B2的选择53.2客车质量参数的确定53.2.1客车的载客量53.2.2整车整备质量的估算53.2.3客车的总质量的确定63.2.4客车的轴荷分配63.3客车主要性能参数的选择73.3.1动力性能参数73.3.2 客车的通过性参数83.3.3客车操纵稳定性参数93.4轮胎的选择113.4.1车轮与轮胎的功能113.4.2车轮与轮胎的选择11第4章 汽车发动机的选择144.1发动机基本型式的选择144.2发动机主要性能指标的确定16第5章 车身总布置的设计、计算及绘图175.1车身坐标系的确定175.2确定地板高度及踏步的设计185.3座椅的布置195.3.1座间距195.3.2就坐乘客的前方空间205.3.3乘客区座椅的布置215.4仪表板的布置215.5驾驶员座椅的布置22第6章专业校车车性能分析276.1动力性计算分析276.1.1最高车速的计算276.2动力特性的计算306.3最大爬坡度的计算356.4燃油经济性的分析计算366.5制动性分析374.4操纵稳定性分析384.5平顺性分析38总结39致 谢40参考文献41摘 要校车车身总布置设计是校车车身设计的重要内容。校车车身总布置设计是在整车总布置的基础上进行的，主要包括校车车身底版的布置、前围的布置、车身室内人体工程布置、车门布置、发动机舱、行李舱的布置以及其它装备的布置。其中车身室内人体工程布置是主要的内容涉及到人体工程学的知识。可以说车身总布置设计的好坏是决定校车车身设计好坏的一项重要内容。本次校车车身总布置设计主要是利用已给的数据和人体工程学的基本知识对校车的车身外形布置和内部布置进行设计，并进行相关的动力性和经济性计算以检验设计的合理性。通过本次毕业设计，充分了解和掌握了对校车车身进行车身总布置设计的步骤和方法，这将为我们以后毕业从事汽车车身设计的工作打下基础。 关键词：校车，人体工程学，车身外形布置设计 AbstractSchool bus body general arrangement design is an important constituent of school bus body design. It is on the basement of school general arrangement design, includes car floor arrangement、front fender arrangement、interior body ergonomic arrangement、door arrangement、engine module and luggage compartment arrangement and other establishments arrangement. Among them, the interior body ergonomic arrangement is the most important part as it relates to ergonomics. We can say that the quality of car body general arrangement is an important constituent which determines the quality of school bus design. During this times school bus body general arrangement design, the mainly part of my work is to use data which is given by my guiding teacher and the infrastructural knowledge of ergonomics to design School bus body external and interior arrangement, and to conduct some calculation about this buss power and economy performance. This calculation can check that whether the bus body general arrangement design is reasonable or not. Through this graduate design, I fully know and master the steps and methods of body general arrangement design to a specific car body, which will lay the foundation for our car body design work after graduation. Key words：school bus ，ergonomics body，external arrangement 第1章绪论1.1本课程研究的目的、意义中国缺乏校车制度，没有规定也没有立法，中国的校车还处于一种自发的状态。原来农村上小学和幼儿园是就近入学，不需要校车，这些年由于实行撤点并校和集中举办乡镇幼儿园使得上学远了，开始需要校车。城市间校车需求主要是由于择校造成的居住地点和学校间的距离增大。再加上山寨校车事故频发，校车的立法建制，正规的校车运营体制的建立引起了各方的重视。许多有价值的中国校车的消息，在互联网中浮出水面。这里不仅有专业校车的生产厂家，也有各级政府为校车运营出台的有关政策，甚至有全国人大代表的建议案及其落实情况的消息。坚冰已经开始有了融化的迹象，再借助温总理关于“一个月内制定出校车安全条例”的讲话，让我们看到了希望。1.2国内外研究现状随着我国对校车安全的问题越发的重视，校车的设计、制造和管理成为了重点关注的问题。一方面校车标准法规不断完善，产品日趋成熟、丰富，另一方面校车的试点和应用在迅速扩大至全国范围，后续需求将呈现加速增长趋势。而国外的校车产业从产品的研发、制造、运营到管理都经过几十年甚至上百年的摸索，经验十分厚实我们须从中学习与借鉴。长头型、中型客车将成为专用校车主流。尽管校车安全条例可能将不再强制要求专用校车必须为长头型,但由于美国校车的示范效应以及前期舆论的持续炒作,专用校车与长头型已基本划上等号,不管法规强制不强制,长头型都已成为专用校车主流。此外,微客、日系轻客不能满足校车安全标准,欧系高端轻客虽可满足标准但由于载客人数较少且价格偏高也成不了市场主流,主流产品将为中型客车。第2章 汽车型式的选择2.1汽车轴数和驱动型式的选择汽车的轴数是根据车辆的用途，总质量，使用条件，公路车辆法规和轮胎负荷能力来确定的。根据有关部门规定，公路允许车辆的单后轴负荷为130kN，双后轴负荷为240kN。双轴汽车前后轴总负荷一般不大于190kN。当汽车的总质量不大于19t时，一般采用两轴式；当汽车的总质量大于19t小于26t时，一般采用三轴式；当汽车的总质量超过26t时，一般采用四轴式。根据以上要求，本车为两轴式。 汽车的用途、总质量和对通过性能的要求等，是影响驱动形式的主要因素。汽车的驱动形式有42、44、62、64、66、84、88等，其中前一位数字表示汽车车轮总数，后一位数字表示汽车驱动轮数。在本车设计中采用 62驱动形式，该型式结构简单，制造成本低，故在总重小于19t的公路用客车上广泛采用。2.2汽车布置型式的选择汽车的布置形式是指动力装置、驱动桥、上装部分和车身（或驾驶室）的相互关系和布置特点而言。汽车的使用性能除了取决于整车和总成的有关参数以外，其布置形式对使用性能也有重要影响。根据客车发动机和驱动桥二者的不同位置关系，其布置形式主要有三种：1、发动机前置后驱动（FR）。2、发动机后置后驱动（RR）。3、发动机中置后驱动（MR）。三种布置形式均有各自的优缺点。作为专业校车，安全性能是主要应该满足的，并且在各种路况下，对驾驶员的架势技术是一个严格的考验，为此，要提高驾驶员的驾驶舒适性与可靠地操作性。本车采用发动机前置后桥驱动，其优点是：动力总成操纵机构的结构简单；散热器位于汽车前部，冷却效果好；冬季在散热器罩前部蒙以保护棉被，能改善发动机保温条件；发动机出现故障时驾驶员容易发现；这种布置形式的客车底盘可与货车底盘通用，通用件多，有利于配件供应和维修工作。缺点是：因发动机尺寸大突出在地板表面上方，造成车厢面积利用不好，并且布置做一世受到发动机的限制；犹豫传动轴要从地板下面通过，致使地板平面距地面较高，乘客上、下车不方便；轴距长时，传动轴长度长，容易产生共振等。第3章 汽车主要尺寸和参数选择3.1尺寸参数选择3.1.1外廓尺寸汽车的外廓尺寸包括总长、总宽、总高。它们根据汽车的类型、用途、承载量、道路条件、结构选型与布置以及有关标准、法规限制等因素来确定。在满足使用要求的前提下应该力求减小汽车的外廓尺寸，以减小汽车质量，降低制造成本，提高汽车的动力性、经济性和机动性。GB1589-79对汽车外廓尺寸界限作了规定，限制尺寸为：总高不大于4米，总宽（不包括后视镜）不大于2.5米，总长：大客车不大于12米。参考同类车型，初步选定：总长=9980mm，总宽=2430mm，总高=3000mm。3.1.2 轴距L的选择轴距定义为汽车前轴中心至后轴中心的距离。轴距L的选择对整车其它尺寸、质量参数和使用性能有影响。轴距短一些，客车总长、质量、最小转弯半径和纵向通过性就小些。但轴距过短会带来一些问题，如车厢长度不足或后悬过长；汽车行驶时其纵向角振动过大；汽车加速、制动或上坡时轴荷转移过大而导致其制动性和操纵稳定性变差；万向节传动的夹角过大等问题。因此，在选择轴距时要综合考虑各种因素，在满足所设计的汽车车厢尺寸、轴荷分配、主要性能和整体布置等要求的前提下，将轴距设计得尽量短一些。总长在10m以内的中型客车，其轴距多为4.55m。参考同类车型，初选轴距L=5700mm。3.1.3前悬和后悬前悬和后悬的尺寸是由总布置最后确定的。前悬处要布置弹簧前支架、车身前部、驾驶室的前支点、保险杠、转向器等，要有足够的纵向布置空间。因本设计采用的是发动机前置后桥驱动，所以前悬不宜过长，初步选定前悬LF= 1120mm。后悬处要布置发动机、离合器、变速器等，其尺寸主要与轴距及轴荷分配有关，但也不宜过长，以免使离去角过小而引起上下坡时刮地，同时转弯也不灵活。客车的后悬一般不大于3.5mm，所以选择后悬LR=3160mm。3.1.4 前后轮距B1和B2的选择轮距为同一车桥左右轮胎胎面中心线间的距离。轮距B对汽车的总宽、总质量、横向稳定性和机动性能都有较大的影响。轮距越大，则悬架的角刚度越大，汽车的横向稳定性越好，车厢内的横向空间也越大。但轮距不宜过大，否则会使汽车的总宽和总质量过大。轮距必须与总宽相适应。初步选择轮距为：B1=2000mm，B2=1860mm。3.2客车质量参数的确定3.2.1客车的载客量各种车型的装载量应符合行业产品规划对各类车装载量系列的规定。参考同类车型，本车最大座位数为55（包括驾驶员及照看人员）。3.2.2整车整备质量的估算汽车的整备质量是指汽车在加满燃料、润滑油、工作油液（例如制动液等）及发动机冷却水和装备（随车工具及备胎等）齐全后但未载人、货时的质量。它是一个重要的设计指标。由于在设计方法、产品材料、制造工艺以及道路状况等方面的不断完善，汽车的整备质量这一设计指标有不断减小的趋势。因为这样不仅可降低造价，而且是降低汽车使用油耗的重要途径。客车的整备质量可按人均汽车整备质量的统计值来估算，本设计中整备质量为9000kg。3.2.3客车的总质量的确定汽车的总质量是指已整备完好、装备齐全并按规定载满客、货时的总质量。除包括汽车的整备质量及装载量外，旅游客车还应计入行李的质量，如有附加设备还应考虑附加设备（非常规随车装备）的质量N为最大乘客数，取52；为最大照看人员数，取2；75kg为驾驶员体重。考虑到每个学生背的书包，按每个1kg计，每个人本车总质量为12000kg。3.2.4客车的轴荷分配轴荷分配是汽车的重要质量参数，它对汽车的牵引性、通过性、制动性、操纵性和稳定性等使用性能及轮胎的使用寿命都有很大的影响。因此，在布置设计时应根据汽车的布置型式、使用条件及性能要求合理地选定其轴荷分配。轴荷分配对前后轮胎的磨损有直接影响。为了使其磨损均匀，对后轮装单胎的双轴汽车,要求其满载时的前后轴荷分配均匀，其前、后轴负荷的分配应各为50%，为了保证校车在泥泞的路面上的通行能力、提高地面驱动力，常将满载时前轴负荷控制在总负荷的26%27%。当然，在实际设计中由于许多因素的影响，上述要求只能近似地满足。本设计采用前、后轴按1/3和2/3比例分配。本设计中的轴荷分配为：前轴4000kg，后轴8000kg。3.3客车主要性能参数的选择3.3.1动力性能参数汽车的动力性参数主要有直接档最大动力因数和I档最大动力因数、最高车速、加速时间、汽车的比功率和比转矩等。直接档最大动力因数直接档最大动力因数 标志着汽车用直接档行驶时克服道路阻力的能力和加速能力。因此，是评价汽车动力性能的重要指标。的选择主要是根据对汽车加速性与燃料经济性的要求，以及汽车的类型、用途和道路条件而异。加速性要求高，则值较大，而为了节省燃料，则值较小。中型客车的多在0.040.06范围内。客车的值是随着其总质量的增大而减小，但豪华型客车应比普通型客车的值要大一些。参考同类同级客车，初步选定 。I档最大动力因数的选择I档最大动力因数直接影响着汽车的最大爬坡能力和通过困难路段的能力以及起步并连续换档时的加速能力。它和汽车总质量的关系不明显，而主要根据所要求的最大爬坡度和附着条件来选择。对于公路用车，多在0.300.38。参考同类同级客车，初选定。最高车速的确定是指汽车在水平良好的路面上满载行驶时所能达到的最高车速。随着汽车性能特别是安全性能的提高以及我国公路路面的改善、高速公路的发展，汽车的最高车速普遍有所提高。选择时应考虑汽车的类型、用途、道路条件、具备的安全条件和发动机功率的大小等，并以汽车行驶的功率平衡为依据来确定。汽车最高车速不宜过高，否则不仅费油而且不够安全。鉴于专业校车的用途、道路条件，初定为。汽车的比功率和比转矩的选择这两个参数分别表示发动机最大功率和最大转矩与汽车总质量之比。比功率是评价汽车动力性能如速度性能和加速性能的综合指标，比转矩则反映了汽车的牵引能力。汽车动力性参数范围见表3-1：表3-1 汽车动力性参数汽车类别最高车速比功率比转矩乘用车发动机排量110150306050110120170356580110130190407090130140230508012014016028060110100180 货车最大总质量80135162830441525384475120102033476202950客车车辆总长85120100160951409152541851209152541加速时间汽车由起步并换档加速到一定车速的时间，称为“0”的换档时间。而在直接档下由车速为20km/h加速到某一车速(km/h)的时间，称为“20”的直接档加速时间，它们均为衡量汽车加速性能和动力性能的重要指标。国外也有用起步并换档加速行驶到某一距离所花费的时间来衡量汽车的加速性能的。国标GB/T1254390给出了汽车加速性能试验方法。3.3.2 客车的通过性参数汽车的最小转弯半径是评价汽车机动性的主要参数。是指当转向盘转至极限位置时由转向中心至前外轮接地中心的距离，它反映了汽车通过小曲率半径弯曲道路的能力和在狭窄路面上或场地上调头的能力。其值与汽车的轴距、轮距及转向车轮的最大转角等有关，且应根据汽车的类型、用途、道路条件、结构条件特点及轴距等尺寸来选取，本设计中最小转弯半径为10m。汽车的通过性是指它能以足够高的平均车速通过各种坏路和无路地带和克服各种障碍的能力。在中设计要确定的通过性几何参数有：最小离地间隙，接近角，离去角，纵向通过半径等，各类汽车的通过性参数视车型和用途而异，其范围见表3-2：表3-2 各类汽车通过性参数汽车类型最小离地间隙(m)接近角()离去角()纵向通过半径(m)轿车微型、普通级0.120.182030152335中级、中高级、高级0.130.2058客车轻型0.180.221240820中型、大型0.240.2992059货车轻型0.180.222560254524中型、重型0.220.3047矿用自卸汽车0.32越野汽车0.260.37366035481.93.6参考表3-2及同类同级客车，最小离地间隙的在选定前后桥后确定为：前桥m，后桥m，纵向通过半径3.3.3客车操纵稳定性参数1、汽车的操纵稳定性参数汽车操纵稳定性的评价指标较多，其中与底盘总体布置关系密切且应在设计中应予以控制的参数有：（1）转向特性参数当汽车转变或受侧向风力作用时，由于轮胎的侧偏使前、后轴产生相应的侧偏角，。其角度差（）为正、负、零时使汽车分别获得“不足转向”、“过度转向”和“中性转向”等特性。为了保证良好的操纵稳定性，希望得到不足转向特性。通常用汽车以0.4g的向心加速度作定圆等速行驶时前、后轴的侧偏角之差（）作为评价转向特性的参数，希望它是一个较小的正角度值。（2）车身侧倾角当汽车以0.4g的向心加速度作定圆等速度行驶时，其车身侧倾角在之内为好，最大不得超过。（3）制动点头角汽车以0.4g的减速度制动时的车身点头角应不大于，否则将影响乘坐舒适性。国标GB632386给出了汽车操纵稳定性的试验方法。2、 汽车的行驶平顺性参数汽车的行驶平顺性通常以车身的垂向振动参数来评价，如车身的垂向振动加速度、自由振动固有频率、振幅以及人车振动系统的响应特性等。在设计时，通常应给出前后悬架的偏频角或静挠度、动挠度以及车身振动加速度等参数值作为设计要求。前、后悬架的偏频角与应接近且应使略高于，以免发生较大的车身纵向角振动。表为各类汽车的偏频值和静、动挠度值的一般范围。对于舒适性要求高的汽车的偏频值取低限。对于前、后悬架的静挠度值和的匹配，推荐取 式(3.2)3、 汽车的制动性参数常以制动距离、制动减速度和制动踏板力作为汽车制动性能的主要设计指标和评价参数。制动距离是指在良好的试验跑道上和规定的车速下，紧急制动时制动踏板起到完全停车的距离。我国通常以车速为30km/h和50km/h时的最小制动距离来评比不同车型的制动效能。常以制动距离、制动减速度和制动踏板力作为汽车制动性能的主要设计指标和评价参数。本设计以30车速下的最小制动距离作为设计制动性能的指标。由于对制动性能的分析要通过汽车的路面试验才能进行，因此对制动性的计算分析在这里不做具体说明。与同车型类似，暂时取。3.4轮胎的选择3.4.1车轮与轮胎的功能车轮和轮胎与汽车的行驶平顺性、操纵稳定性和安全性等有密切的关系。其主要功用有： （1）承受各个方向的作用力，包括支承汽车重量，产生驱动力、制动力、转向时的向心力及抗侧滑的侧向力。（2）缓和路面不平引起的冲击。（3）行驶中发生侧偏时具有自动回正能力，保证汽车直线行驶或正常转向。 （4）保证汽车有一定越过路障的通过性。3.4.2车轮与轮胎的选择根据所选的前后轴，本设计选用三角牌全钢子午线轮胎10R22.5-14，花纹为TR695,真空胎。产品特点： 独特的胎面配方设计，生热低，耐磨性能优越。四道直线花纹沟，防湿滑性能良好，胎面磨耗均匀，具有很强的操纵舒适性。滚动阻力低，乘坐舒适，油耗低。花纹沟设计可防石子嵌入，有效的保护了胎体寿命。适用于：高速公路、国道等良好路面。如图3-1。 图3-1三角牌全钢子午线轮胎10R22.5-14子午线轮胎优点：（1）子午线轮胎滚动阻力小，与普通轮胎相比滚动阻力约减少25左右，因而能有效地降低油耗，使燃油消耗量降低8左右；（2）轮胎胎面耐磨性能好，提高了抗穿刺性减少了轮胎在在行驶中切向变形及与道路之间的相对滑移，使用寿命延长；（3）胎体生热低。试验证明单胎负荷208kg,速度50kg/h条件下，钢丝子午线轮胎体温度仅为83，而棉线斜交轮胎体温度则为130；（4）缓冲性能好，弹性较好，垂直刚度小，振动小，乘坐舒适，提高了平顺性；（5）附着性好，抗侧滑性比斜交轮胎提高了10，抗纵向滑移也有明显提高，提高了汽车行驶的安全性能和牵引力；使用子午线轮胎的注意事项：（1）严禁子午线轮胎和斜交轮胎混装，否则会影响汽车的操纵性和稳定性。（2）每800012000km进行一次轮胎换位，但不允许交叉换位，子午线轮胎帘线有方向性，交叉换位会造成行驶中轮胎跳动，子午线只允许同侧车轮前后换位。端面圆跳动，径向圆跳动过大的车轮不要换到前轮，以免给转向系和制动系带来新的故障。（3）子午线轮胎需严格控制轮胎气压，子午线轮胎胎体变形较大，故允许适当调整轮胎气压，乘用车轮轮胎气压可高于规定值2030kpa，气压略高可有明显的节油效果，气压不允许低于规定值。（4）修理刺穿轮胎时不要扒胎。可用专用工具塞入专用橡皮塞，然后剪去橡塞外露部分即可。子午线轮胎通常都是无内胎的，靠轮胎内壁和胎圈的气密性。扒胎有可能破坏气密性。无内胎轮胎，此种轮胎没有内胎，没有垫皮，外胎兼起内胎的作用。优点：穿孔后压力不会急剧下降，仍能安全行驶较长一段距离。它不存在内、外胎之间的摩擦，还可以直接通过轮辋散热，所以工作温度降低。第4章 汽车发动机的选择4.1发动机基本型式的选择随着科学技术水平的飞速发展，近年来对旅游客车的动力性要求也越来越高了 ，这就要求有一个强有力的心脏做支撑，康明斯作为国内有名的柴油发动机生产厂家，生产的一系列柴油发动机具有燃烧效率高、低油耗、排放好和动力性好等很多的优势。为了满足旅游客车如今的高要求，玉柴正与时俱进，着力研发了高性能的客车发动机。通过以上计算，选定发动机型号为c230-10，其主要性能指标如表4-1所示: 更省油:源于美国康明斯先进的设计和精良的制造，使用与中国的经济型改善，使油耗比国内同类产品低20% 动力强劲：低速动力全面升级，起步性能更好。加速更快、爬坡性能更强。 出色的可靠性：关键零部件设计预留充分余量。强度超过其它同类产品30%以上。发动机寿命更长。 更低的维修保养成本：较少的零件数量和较低的使用故障，使发动机综合维修费用大为降低。维修时间比其它同类产品节省50%以上。 优异的冷启动性能：配置进气电预热设置和7.8KW 大功率起动机，彻底改善了发动机冷启动性能。通过了中国的北极村-漠河零下36度的极低温验证 满足欧2排放标准 表4-1 c230-10发动机性能指标发动机型号C230-10燃料类型柴油型式直列六缸 配装进气电预热装置和7.8kw最大功率转速kw/（r/min）173/2400最大扭矩转速N.m/(r/min)800/1500排量（L）8.3全负荷最低燃油耗(g/kW.h)200噪声（ISO 3744）dB(A)99排放(TAS) 国I 图4-1 康明斯c230-10发动机 汽车形式的不同，主要体现在轴数、驱动形式、以及布置形式上。由于汽车形式对整车使用性能，外型尺寸、质量轴荷分配和制造成本等影响很大，故在选择时应综合考虑上述因素。4.2发动机主要性能指标的确定 式(4.1)式中：为发动机最大功率；为传动系效率，对驱动桥用单级主减速器的汽车可取为90%；为汽车总质量；g为重力加速度；为滚动阻力系数，对乘用车f=0.016510.01(Va50)，用代入。为空气阻力系数，客车取0.600.70；A为汽车正面投影面积。初步选定最高车速；总质量=12000 kg；重力加速度g= 9.8m/s2;滚动阻力系数f： 当 Va50Km/h时,f=0.0165;Va50Km/h时,f=0.016510.01(Va50) 式(4.2)代入已知数据得：=0.02475，迎风面积： 式(4.3)式中:H汽车的总高(m) 前轮距（m）=6.5867将各数值代入式4.1得=154.40kw第5章 车身总布置的设计、计算及绘图5.1车身坐标系的确定关于坐标系，汽车车身制图（QC/T490-2000）有如下的规定：1) 坐标系的确定：用右手定则确定坐标系，X为汽车的长度方向，Y为汽车的宽度方向，Z为汽车的高度方向。2) 零平面的确定（按汽车满载时确定）：零平面平行于图样的边框线。 高度方向的零平面：一般取沿车架纵梁上缘上表面平直且较长的一段所在的平面，无车架的车辆可沿车身地板下表面平直且较长的一段所在的平面作为高度方向的零平面。记作0Z，0Z上方为正，下方为负。 宽度方向的零平面：取汽车的纵向对称中心平面。记作0Y，0Y的右侧为正，左侧为负。 长度方向的零平面：取过前轮理论中线心并垂直于高度零平面的平面。记作0X，0X的后方为正，前方为负。（顺着汽车行驶的方向）3) 坐标平面：平行于零平面的平面，它是用来确定车身各部分相对位置关系。4) 坐标线：坐标平面在投影平面上积聚而成的直线，用细实线表示，间隔为100mm或其整数倍。5) 坐标线的标记：每一根坐标线的一端（在0#图纸幅面以下的图样中）或两端（在0#图纸幅面及其以上的图样中）都应注有表示该坐标线距离零平面距离百分之一的数值标记和表示该坐标线方向的字母标记。数值和字母标记的字号为7号字且一律水平书写。例如“-4X”表示该坐标线为位于长度零平面之前，距离0X为400mm的长度方向坐标线。图面布置：主视图按汽车自右向左行驶方向布置图面5.2确定地板高度及踏步的设计原则：在保证必要的间隙条件下尽量减小地板高度。地板高度影响乘客上下车的方便性和安全性，地板高度与发动机和传动系的布置有关，它决定于车轮半径、后桥壳高度以及悬架压缩绕度、缓冲块压凹后的附加绕度、底板厚度等。专业校车要求学生上、下车方便而迅速，所以力图尽量降低地板高度，其一级踏步板离地高度最大值不得超过350mm。允许使用伸缩踏步实现，其它各级踏步的高度E 应不大于250 mm。所以确定地板高为900mm。图5-1剩客门踏步尺寸5.3座椅的布置根据国家标准幼儿及学生座椅应前向布置。幼儿及学生座椅不应是折叠座椅，驾驶员座椅R 点之前不得设置幼儿及学生座椅。幼儿及学生座椅在车辆横向上最多采用2+3 布置。幼儿及学生座椅及其车辆固定件的强度应符合GB 24406校车座椅及其车辆固定件的强度的要求。每个幼儿及学生座椅应配备满足GB 14166 的两点式安全带。单人幼儿及学生座椅的座垫宽度应不小于380 mm。若为长条幼儿及学生座椅，应符合表5-1的规定。表5-1幼儿及学生座椅的尺寸5.3.1座间距在座垫上表面最高点所处平面与其上方200 mm 高度范围内水平测量（见下图），座椅靠背的前面与前排座椅靠背后面之间的距离H，幼儿专用校车座椅的座间距应不小于500 mm，小学生专用校车座椅的座间距应不小于550 mm，中小学生专用校车座椅的座间距应不小于650 mm，照管人员的座间距应不小于650 mm。所有数据均在通过（单人）座椅中心线的垂直平面内测量，且座垫和靠背都未被压陷。图5-1座间距的测试方法示意图5.3.2就坐乘客的前方空间位于隔离物或其它非座椅的刚性结构后面的乘客座椅座垫前沿到前部障碍物的水平距离L，幼儿专用校车就坐乘客的前方空间不小于220 mm，小学生专用校车就坐乘客的前方空间不小于250 mm，中小学生专用校车就坐乘客的前方空间不小于280 mm。图5-2就坐乘客前方的自由空间5.3.3乘客区座椅的布置幼儿及学生座椅应前向布置。幼儿及学生座椅不应是折叠座椅，驾驶员座椅R 点之前不得设置幼儿及学生座椅。幼儿及学生座椅在车辆横向上最多采用2+3 布置。幼儿及学生座椅及其车辆固定件的强度应符合GB 24406校车座椅及其车辆固定件的强度的要求。单人幼儿及学生座椅的座垫宽度应不小于380 mm。若为长条幼儿及学生座椅，应符合国家标准，所以取坐垫宽为350mm,坐垫深为350mm，坐垫高为300mm，靠背厚度为40mm，靠背高为832mm。由本车额定载客人数为52人确定布置为3+2的布置模式。布置图如下：图5-3乘客区座椅布置图5.4仪表板的布置在仪表板的设计中，最大程度地满足人机工程学要求，从人的生理及心理需求出发，进行仪表板的布置、造型与结构等方面的设计，以保证驾驶员视觉与操的需要，保证驾驶员与乘员的安全。且仪表板的安全性、操纵性在设计中要特别考虑，因为在行车过程中，仪表板也是造成对驾驶员及乘客人身伤害的主要部件。若操纵性良好，可以提高操纵效能，提高安全性。仪表板的位置应在驾驶员良好的视野范围内，一般使其法线与驾驶员水平视线成30左右的夹角。仪表板面距驾驶员的眼睛位置不应太远，一般不应大与710mm，同时仪表板各开关按钮的间隔以60-90mm为宜。仪表板面的角度还应当保证当阳光入射时光线平行于仪表面不致于产生反光，故应以深色为主。同时考虑到人的眼睛自然视角为上下15，头部自然视角为上下30，也就是在水平线上下45范围内布置仪表板是比较合理的。5.5驾驶员座椅的布置驾驶员座椅与操纵机构的相对位置关系称为驾驶员位置（driving position）。在进行车身总布置设计时，重要的一环就是驾驶位置，确定坐在驾驶员座椅上的人与汽车操纵机构之间的位置关系，它是汽车人体工程学中的一个重要研究课题。在行使过程中,油门踏板是经常需要踩的,驾驶员总是脚放在它上面,油门踏板与地板的支点在行使过程中几乎总是与驾驶员脚后跟点相一致.在人体工程学上通常就将此点作为人体的踵点(A.H.P),在汽车人体工程学上,由于对不同车型,驾驶姿势不同,人体身躯与大腿活动的铰接点胯点(H.P)也将发生变化,因此在确定人车的关系时胯点也将发生变化,因而在确定人车的关系时把胯点(H.P)作为人体的基准点.一般说来 ,将A.H.P作为H.P的基准点,也就是说,如果用H.P将人体与人体舒适性联系起来,那么A.H.P就将汽车与人体联系起来。H.P以及方向盘中心W.P相对A.H.P在水平和垂直两个方向上的距离hx,hz,wx,wz,及体腿角、座椅靠背角b、方向盘倾角a等尺寸是相互关联的,它们之间按人体工程学上的某些关系紧密结合在一起。也就是说，驾驶位置是一个整体的有机整体，并不是象一个简单函数那样由几个独立因素简单决定的。所有参数互相关联，确定了驾驶员的位置。设计方法：由人体工程学的理论可知，车身布置不能以适合中等身材的人体尺寸为依据。采用“平均人”的设计方法，既不能准确地确定车身的最大或最小尺寸边界，也不能确切地回答某一车身布置是否适合大多数人的身材的问题。新的设计观点，车身布置应适合不同身材的一群人80%或90%的大多数人。由数理统计可知，可引入“百分位”的概念，它表示对应于每一种身材尺寸都可以求得小于该尺寸的人数所占的百分数，如95百分位身高是182cm，表示有95%的人的身高低于在182cm。首先确定H.P与A.H.P，在进行工作空间、操作位置的综合设计和分析时，常常不仅需要单一的某项人体尺寸，并且需要同时考虑和应用多个相互关联的人体尺寸。于是人们将人体尺寸进行分析整理，合理归并，并将人体关节实际的复杂转动简化为绕固定轴的简单几何学转动。并将人体体表轮廓尺寸按一定的比例换算成人体关节点的尺寸。从而设计制作出各个关节均可活动的二维人体模板。二维人体模板是H点人体模型的平面表达，是一种理想的辅助设计工具。人体模板一般由躯干、上臂、前臂、手、大腿、小腿、脚（带鞋）等几个板块组成，通过模拟人体各关节的平面铰接相连，各板块均可绕铰接点转动，以便摆成各种姿势。在车身布置设计中通常需要用到第95、50、5百分位三种人体模板。分别代表大、中、小身材的人体。并且为适应车身总布置图的比例还要制成各种比例（如11、12、15等）。借助人体模板，使人车界面在初步设计阶段就可以得到模拟，能够比较详细地观察分析人车的相对位置关系。以便尽早识别和排除错误的和不合理的设计位置。由GB/T15759-1995人体模板尺寸可查得并计算出人体模板各部尺寸（见附表）为了更合理的进行驾驶位置的设计布置，采用女子第5百分位、男子第95百分位的尺寸制作人体模板。 图5-4舒适驾驶姿势图表5-2 确定驾驶姿态角的舒适范围参数注释取值范围实际取值1躯干与铅垂线夹角10-30122大臂与铅垂线夹角15-45243大臂与小臂夹角80-1201024小臂与手夹角170-1901805躯干与大腿夹角95-120976大腿与小腿轴线夹角95-1351077小腿平面与踏板平面夹角85-105908踏平面与水平面夹角40-7023通过调整人体坐姿使人体模板处于舒适角范围，这样即可确定H.P和A.H.P点。通过摆放人体模型，即可得出决定驾驶位置的参数及相关角度（95百分位）表5-3 驾驶室参数参数注释取值HxH.P相对于A.H.P在水平方向距离610HzH.P相对于A.H.P在垂直方向距离455g体腿脚（躯干与大腿轴线的夹角）97b座椅的靠背角12Wx方向盘中心到A.H.P的水平距离250Wz方向盘中心到A.H.P的垂直距离735a方向盘与铅垂面的夹角62D方向盘直径（mm）500q1大臂铅垂线夹角 15q14524q2大小臂夹角 80q3120102q3大小腿夹角 95q4135107q4小腿与踏板面夹角 85q410586在研究5% 百分位的人体模型时，由于在此百分位内的人个子矮小，在摆人体模型时，假如方向盘固定不动的话，5% 百分位的人不能在舒适的范围内。解决的方法：1） 方向盘可调。即方向盘可以做成一个可绕轴旋转的形式。通过调整方向盘的角度达到符合要求的尺寸。2） 改变A.H.P点，抬高A.H.P点亦可达到目的。综合以上两点，因A.H.P点是一个较固定的点，它一经确定，便不能再变动。而方向盘倾角却可以调整，当5% 百分位的人驾驶本车时，只要将方向盘调到合适的范围即可。最后H.P（-1180，-705，880）最前H.P（-1285，-705，830） Hx=105mm, Hz=50mm A.H.P（-1790，-365，425）由此得R点（-1180，-705，805）G点（-1080，-705，805）驾驶员座椅规格与尺寸（参见GB/T 13057-91）图5-5驾驶员座椅规格图第6章专业校车车性能分析6.1动力性计算分析汽车的动力性系指汽车在良好的路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的，所能达到的平均行驶速度。汽车是一种高效的运输工具，运输效率之高低在很大的程度上取决于汽车的动力性。所以，动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。 从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，汽车的动力性主要可由三方面的指标来评定，即：1、汽车的最高车速；2、汽车的加速时间t；3、汽车能爬山的最大坡度。6.1.1最高车速的计算C230 10发动机外特性数据见表6-1：（r/min）（NM）120093742207 1400117793205 1600132788204 1800146773205 2000158754216 2400173685242 表 6-1 康明斯 C230发动机外特性数据车速： 式（6.1） 式中：汽车的行驶速度，km/h 发动机转速，r/min 车轮滚动半径=0.4891m 变速器传动比；=5.640, =3.345， =2.052， =1.227， =1.00, =5.14 主减速器传动比=5.13驱动力： 式（6.2） 式中：发动机的扭矩（NM）传动系的机械效率=0.9滚动阻力：（N） 式（6.3） 式中：汽车满载质量=12000kg=117600N滚动阻力系数风阻力：（N） 式（6.4） 式中：k空气阻力系数=0.5 A汽车迎风面积（）=6.5867 车速（km/h）驱动力计算表见表6-2：表6-2 驱动力计算表（r/min）120014001600180020002400（NM）742793788773754685一档39504.3842219.6441953.4441154.8340143.2636469.677.658.9210.2011.4712.7515.30二档23429.4625039.8424881.9624408.3223808.3821629.6212.9015.0417.2019.3421.5025.80三档14372.8715360.7615263.9114973.3514605.3213268.7521.1024.5228.0331.5235.0342.04四档8594.309185.029127.108953.368733.307934.1035.1541.0146.8752.7358.5970.30五档7004.327485.757438.557296.967117.606466.2543.1350.3257.5164.7071.8986.26六档5589.455973.635935.965822.975679.845160.0754.0563.0572.0781.0890.08108.10倒档36002.2238476.7638234.1637506.3536584.4633236.558.399.7911.1912.5913.9816.78行驶阻力计算表见表6-3：表63 行驶阻力计算表30 40 50 60 70 80 90 100滚动阻力f0.01650.01650.01650.01820.01980.02150.02310.0248（N）19401940194021402328252827162916空气阻力90016002500360049006400810010000(N)12623637754975398912551553（N）20662176231726893081351739714469图6-1为驱动力-行驶阻力平衡图Ff+FwFt6Ft5Ft4Ft3Ft2Ft1 图6-1 驱动力行驶阻力平衡图 由图知： 6.2动力特性的计算格挡动力因素的确定： 式(6.6) 式中D汽车的动力因素 驱动力（N） 空气阻力（N） 汽车总重=117600N 动力因素计算表见表6-4：表6-4 动力因素计算表一档（km/h）7.658.9210.211.4712.7515.30 (N)39504.3842219.6441953.4441154.8340143.2636469.67 (N)9.11 12.39 16.20 20.49 25.31 36.45 (N)39495.27 42207.25 41937.24 41134.34 40117.95 36433.22 (N)0.340.36 0.36 0.35 0.34 0.31 二档（km/h）12.915.0417.219.3421.525.8 (N)23429.4625039.8424881.9624408.3223808.3821629.62 (N)25.91 35.22 46.07 58.24 71.98 103.65 (N)23403.55 25004.62 24835.89 24350.08 23736.40 21525.97 0.20 0.21 0.21 0.21 0.20 0.18 三档（km/h）21.124.5228.0331.5235.0342.04 (N)14372.8715360.7615263.9114973.3514605.3213268.75 (N)69.33 93.62 122.34 154.70 191.08 275.20 (N)14303.54 15267.14 15141.57 14818.65 14414.24 12993.55 0.12 0.13 0.13 0.13 0.12 0.11 四档（km/h）35.1541.0146.8752.7358.5970.3 (N)8594.39185.029127.18953.368733.37934.1 (N)192.39 261.88 342.07 432.96 534.53 769.55 (N)8401.91 8923.14 8785.03 8520.40 8198.77 7164.55 0.07 0.08 0.07 0.07 0.07 0.06 五档/直接档（km/h）43.1350.3257.5164.771.8986.26 (N)7004.327485.757438.557296.967117.66466.25 (N)289.66 394.28 515.01 651.83 804.76 1158.63 (N)6714.66 7091.47 6923.54 6645.13 6312.84 5307.62 0.06 0.06 0.06 0.06 0.05 0.05 六档54.0563.0572.0781.0890.08108.15589.455973.635935.965822.975679.845160.07454.90 619.01 808.79 1023.66 1263.53 1819.61 5134.55 5354.62 5127.17 4799.31 4416.31 3340.46 0.04 0.05 0.04 0.04 0.04 0.03 倒档（km/h）8.399.7911.1912.5913.9816.78 (N)36002.2238476.7638234.1637506.3536584.4633236.55 (N)10.96 14.92 19.50 24.68 30.43 43.84 (N)35991.26 38461.84 38214.66 37481.67 36554.03 33192.71 0.31 0.33 0.32 0.32 0.31 0.28 654321 图62动力因素图 汽车行驶时，不仅驱动力和行驶阻力互相平衡，发动机功率和汽车行驶的阻力功率也总是平衡的。 式（6.7） 克服滚动阻力所消耗的功率： 式（6.8） 克服空气阻力所消耗的功率： 式（6.9）功率平衡计算表见表6-5： 表6-5 功率平衡表（r/min）12001400160018002000240093117132146158173一至六档7.658.9210.211.4712.7515.312.915.0417.219.3421.525.821.124.5228.0331.5235.0342.0435.1541.0146.8752.7358.5970.343.1350.3257.5164.771.8986.2654.0563.0572.0781.0890.08108.13040 50 60 70 80 90 100（N）19401940194021402328252827162916(N)1262363775497539891255155319.14 26.87 35.77 49.81 66.59 86.87 110.34 137.98 654321图63 功率平衡图6.3最大爬坡度的计算汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度表示的。显然，最大爬坡度是指一挡最大爬坡度。= 式(6.5)式中：一档最大动力因素=0.36f滚动阻力系数=0.0165即得：= =最大坡度=33.47%6.4燃油经济性的分析计算等速行驶百公里燃油消耗量是常用的一种评价指标，指汽车在一定载荷下，以最高挡在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。常测出每隔10km速度间隔的等速百公里燃油消耗量，然后在图上