城市公交车设计说明书.doc
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1、YD6100GH城市公交车乘客区数字化设计专 业:机械设计制造及其自动化(汽车工程)学 生:陆海英指 导 教 师:陈靖芯完 成 日 期:2006-6-7扬州大学机械工程学院中文摘要随着城市的不断发展,城市人口的不断增多,作为城市交通运输工具的城市公交车发挥着越来越重要的作用。城市公交车作为主要的交通工具,既要考虑乘客乘坐的舒适性,又要考虑与市容相协调,起到美化城市的作用,所以城市公交车的车身设计起着举足轻重的作用。基于CATIA三维软件对车身进行数字化设计是车身设计的关键,包括:乘客区地板总布置、座椅、内蒙皮的数字化设计;为体现人性化设计而对乘客区的座椅、座椅空间、扶手等进行人机工程分析;还要
2、考虑零部件设计的可行性,对零部件和总体布置进行虚拟装配。在掌握工程应用软件CATIA的使用方法的基础上了解车身造型方法设计、虚拟装配和人机工程分析的基本原理和方法。本次的设计工作中,通过查阅国内外相关资料,到各个汽车制造厂进行参观实习并进行实体测量,先拟定设计内容的基本形式、材料、颜色和应具备的功能,然后确定涉及到的各项数据,使用CATIA三维造型软件进行数字化设计、虚拟装配、人机工程分析,最后拟定一份设计说明书。其中座椅的三维造型设计较能体现造型设计理念和CATIA的曲面造型功能。关键词:城市公交车,数字化设计,乘客区,椅,人机工程AbstractWith the continuous de
3、velopment of cities and urban population increasing, as urban transport vehicles are playing a more and more important role. Urban public transport vehicles as a major means of transport should consider the comfort of passengers aboard, but also consider the coordination with the feature of the citi
4、es and play the role of beautifying the cities. Based on CATIA 3D design software the digital design is a key of body design, including : the total floor area layout, seating, Inner Mongolia skin digital design; To demonstrate the design humanization of passengers district seats, seating space, such
5、 as handrails for computer engineering analysis; Also consider the feasibility of the design components, and the overall layout of the components for virtual assembly. Master works in the use of CATIA software applications on the basis of body shape design methods, virtual assembly and analysis of b
6、oth the basic principles and methods of work. During this design, through access to relevant information , visiting the car factories, and entities measurements, develop the basic design elements of form, materials, colour and the function of identifying.And then involve the data, the use of CATIA 3
7、D modelling software for digital design, virtual assembly, computer engineering analysis, finalize a design specification. The toroidal CATIA design ideas and shape functions can be well reflected in the 3D shape design of the seats.Keyword: Bus, Digital design, Passengers district, Chair, Computer
8、engineering analysis目 录中文摘要Abstract第一章 引言11.1城市公交车的国内外发展11.2课题的来源及意义21.2.1 课题的来源21.2.2课题的意义31.3课题的设计内容31.4本章小结3第二章 YD6100H城市公交车乘客区地板总布置设计42.1概述42.1.1地板的结构和形式42.1.2地板的材料52.1.3客车地板常用的辅料62.1.4装饰性压条62.2 地板的隔音、减振、密封以及隔热72.3地板的计算82.3.1地板的类型及其特点82.3.2地板的强度计算82.4基于CATIA环境下的地板总布置设计102.4.1地板的总布置102.4.2地板的参数确定
9、102.4.3地板的数字化设计122.5本章小结16第三章 YD6100H城市公交车乘客区座椅设计173.1概述173.2座椅的选择183.3基于CATIA环境下的座椅设计183.3.1座椅的基本参数183.3.2座椅的数字化设计193.3.3座椅肘靠的数字化设计213.3.4座椅支架的数字化设计213.5扶手设计233.6本章小结24第四章 YD6100H城市公交车乘客区内蒙皮的设计254.1概述254.2内蒙皮色调的选择254.3内蒙皮材料的选择264.4内蒙皮的结构设计264.5基于CATIA环境下的内蒙皮数字化设计274.6本章小结28第五章 装配集成295.1概述295.2基于CAT
10、IA环境进行虚拟装配295.2.1座椅与骨架的虚拟装配295.2.2地板总布置与座椅、扶手的虚拟装配305.2.3内蒙皮的虚拟装配315.2.4总装315.3本章小结31第六章 人机工程分析326.1概述326.2基于CATIA环境下的人机工程分析326.3本章小节34第七章 工作总结与展望357.1工作总结357.2工作展望35致 谢37参 考 文 献38附 录39第一章 引言1.1城市公交车的国内外发展北美国际车展,世界汽车巨头展示了3大方向1:(1)动力改进:高效、节能、环保,主导技术:直喷、变缸、混合动力、氢动力;(2)整车改进:减轻重量、增大空间,主导技术:线传操控、伺服电机;(3)
11、操控改进:拒绝孤独、快乐驾驶,主导技术:信息、通讯、数码电子。在未来,汽车将经历从“机械时代”向“电气时代”的国度与转型,汽车构成的DNA将会改变。这其中,包含了两个最为突出的发展方向:一个是与节能、环保紧密关联的动力科技的革新,另一个则是汽车电子化的趋势。这将是今后汽车科技、汽车产业发展与竞争的主要内容。在会上,令人影响深刻的技术和变化:电池的变化,12V铅酸电池到42V镍氢电池,以应付汽车电子化负荷的增长;在液压减震器中加入磁粉,通电后可改变磁粉的排列顺序,瞬间改变汽车减震性能。面对新世纪,我国城市公交车产品型谱日臻完善,公交客车“环保化、高档化、大型化、低底板化”2已由前几年的口号变为今
12、天的现实。(1)大容量发动机后置低地板城市客车。(2)双燃料或单一燃料绿色环保城市客车。(3)电动城市客车。(4)中、轻型城市客车。(5)豪华超低地板城市客车和双层城市公交。根据城市公交车的主导车型,对现有的公交车进行具体改进,措施如下:在整车造型方面,保留公交车前后照面,宽大、小圆弧过渡的方型造型风格,使视窗开阔,采光面大,又能增加乘客乘车时的视野。在外蒙皮采用涨拉技术,烤漆工艺,大侧窗玻璃,采用幕墙式玻璃粘贴技术,还考虑到了城市公交车的广告宣传功能,采用车身板块化设计。内外装饰方面,尽可能为乘客提供一种宽阔、温馨、和谐的乘车环境,使车厢内饰,包括内蒙皮、座椅、扶手等简洁明快,色调活泼,另外
13、,空调公交车在不断增加,在乘务服务电子化方面,GPS卫星定位调度系统、电子路牌、电子自动报站系统、电子发车牌、电脑语音报站器。CD、VCD系统也正在被推广使用。低底板公交车已经进入了实际应用阶段,超低底板公交车通过采用公交车专用底盘,大幅度降低公交车底板高度,使第一级踏板高度只有200mm,车内没有台阶,这样,大大方便了乘客上车,尤其为老人、妇幼的安全、快捷、舒适上车提供了方便,在与城市公基础设施相配合,可使婴儿推车甚至是轮椅车都能方便地上下车,这充分体现了城市公交车以人为本的人性化设计理念。1.2课题的来源及意义1.2.1 课题的来源20世纪我国城市客车生产集中度高,行业竞争不太激烈,城市化
14、进程不快,加上城市客运属于城建系统,是公用服务形事业,缺乏市场意识,又有地方政府的扶持,因而企业不太注重技术方面的投入,产品更新换代周期长,技术水平落后。20世纪90年代中期后,由于国外大量的客车企业看好我国巨大的客运市场而纷纷涌入,开始对华输出客车生产技术,我国的公路客车水平得到空前发展,伴随着高速公路如飞猛进的建设,公路客车市场竞争已进入激烈状态。近年来,我国城市化进程大大加快,到2010年,我国城市化水平将由目前的30.4%提高到45%,城镇人口将由4.4亿增长到6.28亿,而城市客车在城市发展过程中起着举足轻重的地位,它是一个城市交通发展的缩影。人民日报曾开展了“明天我们怎样出行”的讨
15、论,结果公众提出的第一途径,就是公共汽车应成为城市交通的大动脉。与其他出行方式相比,公交客车更能发挥快捷、方便、安全、集中、效率高、道路占用率低、耗能低廉的优势,是有效解决城市交通拥堵问题的最好方式。因此,对城市公交车的设计很有必要。1.2.2课题的意义客车车身作为汽车三大总成之一,在整车开发中占有重要的地位,是整车开发的关键环节,本课题结合YD6100GH城市公交车的开发项目,对乘客区内饰乘客区内蒙皮、地板总布置设计、乘客区座椅设计等等在CATIA环境下进行数字化设计和虚拟装配,并对驾驶室进行人机工程分析,使学生在掌握工程应用软件CATIA的使用方法的基础上了解车身造型方法设计、虚拟装配和人
16、机工程分析的基本原理和方法,综合运用本专业所学的专业基础理论和专业知识分析和解决车身设计中的问题,进一步培养学生理论联系实际独立分析问题和解决问题的能力,培养学生的工程设计能力。1.3课题的设计内容(1)内蒙皮、地板的设计,即内护板、地板、地板革和封条的材料、颜色、型式以及布置进行具体设计;(2)座椅的设计,即座椅的材料、颜色、型式、尺寸、布置进行具体设计;(3)乘客区人机工程分析,即根据人机工程对乘客区的人性化进行具体分析;(4)毕业设计说明书一份;(5)生成图纸:地板设计图纸一张,座椅设计图纸一张,内蒙皮装配图纸一张,乘客区布置图纸一张,人机工程分析图纸一张。 1.4本章小结通过对国内外城
17、市公交车发展概况的了解,我意识到了国内外发展的差距,对于本次的设计课题有了一定了解,并对设计工作作了大概的计划与安排。第二章 YD6100H城市公交车乘客区地板总布置设计2.1概述地板是客车车身内地板的板件,是重要的承载面,同时也是隔断发动机、传动系、行走系所产生噪声的主要界面。因此,客车地板在结构上既要保证强度,又要有隔音、降噪、隔热、密封的功能,以提高客车的乘坐舒适性。地板总布置包括地板、地板革、压条的结构、材料、颜色、布置的形式等几个方面2.1.1地板的结构和形式根据各种车辆对地板平面高度的要求不同,地板有高地板结构和平地板结构两种。(一)高地板结构高地板是将乘客区分为通道区和座椅安装区
18、两块。安装座椅处的高度高出通道地板高度,但两者高度差270mm。这种高低地板的优点是:既能满足通道高度(地板平面到顶棚的距离18001900mm),又开阔了乘客视野,提高乘坐舒适性,同时消除座椅处的轮罩拱凸包,有利于座椅布置和行李舱的体积,这种结构在长途客车和旅游客车上采用较多。(二)平地板结构平地板结构是将乘客区地板设计成同一水平高度。因为平地板的地板面到顶棚的高度18001900mm,故平地板的整个地板面高度较低,适用于城市客车、市郊大客车、中巴客车及其他特种车辆。长途卧铺客车也多采用平地板结构。本次设计的城市公交车是发动机后置的,所以采用“剧场”式结构阶梯形的地板骨架,根据骨架的形式,地
19、板也是采用此种形式。这种结构形式,乘客视野开阔,适合城市观光。所以根据这种结构形式,在公交车前部采用平地板结构;在公交车后部,因为有台阶和车轮罩的存在,采用高地板结构来提高乘坐舒适性,同时开阔了乘客视野。2.1.2地板的材料国内常用的地板材料有竹编胶合地板、木质胶合地板、塑料地板、原木材地板、金属地板与减振复合板几种。(1)竹编地板竹编地板是近年来发展起来的一种新型的地板材料,目前在国内中高档车中应用较为广泛。它的耐水性能较高,成本低、装配简单、且有一定的隔热、减热、减噪的作用,但竹编地板的材质较硬,自重较大。(2)木质胶合板木质胶合板的减振、降噪的效果也很显著,由于此种地板的耐水防腐性能较差
20、,故在中低档客车上应用较少,而多用于地板下铺设防水密封层的高档客车上。木质胶合板材质轻,易加工,接缝少,噪声低,保温性能好。(3)塑料地板塑料地板具有成本低、易清理、防滑、无需再铺设地板革等优点,但塑料地板在使用过程中发现有易老化、脆性大、强度差、接缝多的缺点,特别是装配座椅脚的部位,一般都有变形,影响地板的密封防尘。目前在中低档客车上多采用塑料地板。(4)原木材地板原木材地板的接逢太多,易受木材材质、干湿度的影响,变性大,收缩后接缝间隙大,密封性能差,近年来,这种地板在客车上应用不广泛。(5)金属地板金属地板的接缝少,密封性能较好,但噪声大,保温性能差,防振性能差。金属地板一般多用于特种车辆
21、:如客货两用车、工程车、银行运款车与囚车等对乘坐舒适性要求不高,而强调坚固性的车辆上。(6)减振复合板为了降低噪声,提高客车的乘坐舒适性,开发了一种减振复合板用于客车上。客车用的减振复合板有两种形式:(1):在振动地板表面贴上减振材料的双层结构,它是借助减振材料的伸缩变形来吸收振动能量的(以下简称DL结构)。(2):在振动基板和约束层板之间夹入减振材料的夹层结构,它主要借助减振材料的剪切变形来吸收振动能量(以上简称SL结构)。本次课题设计的城市公交车是空调车,属于中高档客车,同时考虑实用性和经济性,采用竹编地板比较合理。2.1.3客车地板常用的辅料在地板上常覆盖一层敷层材料,以改善地板耐磨、装
22、饰或防滑性能,常用的敷层材料有地板革、条纹地板革、耐磨性地板革、复合地板革、石英地板革几种。(1)地板革:此材料一般用在旅游客车等装饰性要求较高的客车上。(2)条纹地板革:此材料耐磨性较好,并且外表面带有平行的突出条纹,可防滑,一般用在对防滑、耐磨性要求较高的公交车上。(3)耐磨性地板革:此材料除了外表面为平的外,其他均与条纹地板革相同。(4)复合地板革:此材料的装饰性较好,且耐磨性较普通地板革高,一般用在小型客车上。(5)石英地板革:因地板革中含有耐磨的石英,故该材料具有非常高的耐磨性和防滑性能,而且还有很好的装饰性,通常该材料应用到高档客车上。本次设计的课题是城市公交车,对防滑、耐磨性要求
23、较高,采用条纹地板革或耐磨性地板革居多。而采用暗色的条纹地板革,比较耐脏,而且在下雨天,乘客带上来的污水易排到条纹中,从而保持了车厢内的整洁,改善了乘坐环境。但同时会增加清洁的难度。2.1.4装饰性压条为了提高地板的装饰性,延长敷层即地板革的使用寿命,在敷层的对接、转角等处,均安装装饰性压条,常用的有铁压条、不锈钢压条、铝型材压条三种。(1)铁压条:一般选用热轧钢板,表面喷涂一层与敷层颜色一致的油化,此压条通常用在普通客车上。(2)不锈钢:一般选用的材质为冷压不锈钢板,此压条常用在中、高档客车上。(3)铝型材:此材料表面一般要进行钝化处理,此压条通常用在高档客车上。在公交车上,采用跟地板革颜色
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