汽车车身结构与设计CAI第4章 基于人机工程学的车身布置设计
汽车车身结构与设计课程教学大纲
汽车车身结构与设计课程教学大纲（总学时数：32，学分数：2）一、课程的性质、目的和任务汽车车身结构与设计是为本科车辆工程专业学生开设的一门专业选修课程。
本课程的目的任务是：使学生通过本课程的学习获得汽车结构基本知识，掌握车身结构设计的一般程序与方法，学会车身结构设计的基本理论与基本技能。
了解车身结构设计的发展方向，为毕业后从事汽车制造工作打好理论基础。
二、课程的基本内容和要求（一）车身概论基本内容：车身类型及发展；车身设计的特点及技术要求；现代车身设计方法与车身设计技术发展趋势。
基本要求：了解各种类型车身的发展概况；掌握轿车车身设计特点与方法；熟悉现代车身开发流程及设计技术。
重点：车身设计特点与技术要求；车身设计内容与方法。
难点：现代车身开发流程。
（二）汽车车身结构基本内容：承载式、非承载式、半承载式车身结构与特点；轿车结构总成及轿车车身壳体、结构件、覆盖件、车身附件；轿车车门组成及功能要求；客车、货车车身结构及类型。
基本要求：了解汽车车身功能；掌握轿车车身结构基本类型；掌握轿车车门组成及功能要求；熟悉客车、货车车身结构及类型。
重点：汽车车身详细结构；轿车车门。
（三）汽车车身结构分析与设计基本内容：轿车车身结构的总体设计要求、轿车车身结构划分特点；车身结构件、覆盖件及焊接接头设计；车身结构静强度、疲劳强度与车身整体刚度设计方法；车身结构振动特性与动力学性能设计方法；车门强度车身弯扭刚度试验与车身动态试验。
基本要求：了解轿车车身结构的总体设计要求；掌握轿车车身结构的划分；掌握车身结构强度与刚度设计方法；了解车身结构动力学性能设计；熟悉强度与刚度试验。
重点：车身结构件、覆盖件及焊接接头设计；车身结构静强度、疲劳强度与车身整体刚度设计。
（四）基于人机工程学的城市布置设计基本内容：车身总布置设计的性能要求、主要内容和基本方法；人机工程学的相关概念，汽车人机工程学的人体基本特点；车身内部人机工程辅助设计工具原理和工具、使用方法；人机辅助工具在轿车车室内部布置设计的方法，RAMSIS软件特点及功能。
《汽车车身结构与设计》课程教学大纲
《汽车车身结构与设计》课程教学大纲一、课程目标《汽车车身结构与设计》是研究汽车车身结构与设计的相关内容,指导学生掌握车身概论、车身开发流程和设计方法，车身总体设计等知识。
通过本课程的学习,掌握汽车车身设计中涉及的计算机辅助造型设计、人体工程学和空气动力学的基本理论和方法，了解汽车车身设计的基本过程和设计规范，培养对车身造型的审美意识，能够从事汽车车身的初步设计工作。
《汽车车身结构与设计》的先修课程是《机械设计》、《汽车理论》、《汽车设计》、《汽车构造（下）》等，后续课程是各类课程设计。
它是联系设计课程与工艺课程的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。
通过本课程的理论学习，使学生具备如下知识和能力：1. 培养学生谦虚、好学的能力。
培养学生勤于思考、做事认真的良好作风。
培养学生分析问题、解决问题的能力。
具备一定抽象思维能力和创新能力；2. 掌握车身的典型结构及优缺点；了解车身设计的特点和国内外的技术水平；掌握传统及现代车身设计程序和方法；掌握汽车人体工程学在车身设计中的运用；掌握车身制图的基本原理及方法；掌握车身主要零件和附件的设计方法；3.利具有较强的简化问题、分析问题的能力和演算能力，掌握一定的汽车设计知识，初步学会设计、归纳、总结等，撰写论文，参与学术交流的能力。
用数学、物理和工程知识，能将实际系统用简化模型代替，并约定条件，利用本课程的基本理论进行分析计算，并进行仿真验证。
二、课程教学的内容及学时分配1、课程理论教学内容及要求《汽车车身结构与设计》课程主要以讲授、讨论、分析计算为主，以课堂测验、仿真分析为辅。
课堂教学将利用MOOC平台和通讯工具辅助教学，调动学习积极性，提高教学效率。
本课程目标、知识单元与学时分配见表1。
表1 课程目标、知识单元与学时分配2、课程实验教学内容及要求车身课程实验注重基础知识、基本技能的培养，以加强学生认知能力和创新能力的训练，着重于实验操作和实践技能的训练，以期达到用所学力学，材料，人机工程学及空气动力学等理论知识解决实际问题的能力，为学生适应社会各方面工程实际需要打下良好的基础，使学生初步具备认知车身、设计车身、处理实际布置和设计问题的能力。
第二章 基于人机工程学的车身布置设计
车身布置术语
H点（Hip Point)：躯干与大腿的铰接点 R点和H点 R点：在总布置设计之初，根据总布置要求确定 一个座椅调至最后、最下位置时的胯点。然后 以R点作为参考点进行设计。 H点：试制出样车后，将座椅调至最后、最下位 置，把三维H点人体模型安放在座椅上，测量此 时的胯点即为H点。（设计H点和实际H点） H点与R点相认证，按H点位置确认或修改设计。
内部布置设计： ⒈ H点布置设计（舒适乘坐姿势，驾驶员的设计 H点布置，后排乘客的H点布置） 正常驾驶时，有三个重要H点位置，即最前、最 后、平均位置 ⒉ 顶盖和前后风窗的布置 根据前后座SgRp点（H点），确定头廓包络面 ；根据发动机罩高度和前围位置，确定前风窗 下边缘C点位置；根据行李箱高度和后围位置， 确定后风窗下缘D点位置
车身宽度方向布置：保证乘员头部与侧窗、肩 部与车门以及肘部与车门之间的间隙。考虑上 下车的方便性。
• 眼椭圆视切比：眼睛位置落在眼椭圆切线包含眼椭
圆一侧的概率。
• 眼椭圆包含比：眼睛位置落在眼椭圆内的概率。 • 抛出问题： • （1）视切比是大于还是小于包含比？ • （2）乘坐参考点（SgRP也就是前面介绍的R点)还是 H点是唯一的？
发动机布置形式和驱动方式
优缺点：
• FR布置：有利于车室内部和行源自箱布置，动力性和操控性好；整车高度不易降低。
• FF布置：转向操控性好，高度降低，长度缩短，有利
于轻量化。
• RR布置：操控性差，后排乘坐舒适性较差。
其次，还有轮罩形状和地板布置，发动机 舱和前围布置，车室内部布置，后围布置 ，行李箱、燃油箱和备胎布置。布置要求 如下： ① 确定离地间隙及地板高度 ② 确定轮罩空间形状 根据前轮转向跳动图和后轮跳动图，可以 确定前、后轮罩的空间大小及形状 ③ 地板凸包和传动轴布置：在垂直平面内 将传动轴布置成U形方案
《汽车车身结构与设计》个人总结
一、汽车车身功能：
1、为乘员提供安全舒适的乘坐环境，满足：
1）乘坐舒适性，包括居住性、振动的舒适性及空气调节等。
2）密封性、隔热性、防振性和防噪声性。
3）操纵方便性。
4）视野性。
5）上下车方便性。
6）行驶安全性。
2、提供发动机及底盘等部件的装配。
3、汽车美观造型的体现。
二、车身的技术特点：
1、车身技术涉及当代科技领域的多门学科，而且各学科之间高度交叉和融合。
2.汽车表面及周围的流谱和局部流场的研究，分析作用在汽车上的气动力机理。
3.发动机和制动装置空气冷却问题的研究。
4.汽车内部自然通风和换气问题的研究。
二、流场：将流经物体的气流的属性如速度、压强、密度等表示为空间坐标和时间t的函数，、分别称为速度场、压强场、密度场，其总合称为流场。定常流场、非定常流场。
4.车身的外形和布置必须保证驾驶员和乘员有良好的视野。
5.车身材料必须是轻质的，以降低整车质量。
6.车身外形具有低的空气阻力，节省能源。
7.必须能在发生事故时对乘员提供保护。
8.车身材料必须来源丰富、成本低，所选择的材料必须能够实现高效率的制造和装配。
9.结构设计和选材必须保证车身在整个使用期间满足对冷、热和腐蚀的抵抗能力的要求。
七、客车蒙皮种类及特点：
应力蒙皮：蒙皮参与承载，可使骨架比较细，车身自重较轻。
预应力蒙皮：蒙皮不参与承载，只起到装饰作用，因为有应力，垂直于地板的刚度得以提高。
八、三化问题：
1.“系列化、通用化、标准化”：产品系列化、零部件通用化、零件设计的标准化。
2.平台化：指使用相同的底盘结构，生产不同的汽车产品。往往造型、功能、目标市场不一样，但是底盘和车身结构却是一样的，零部件也有很强的通用性。
基于人机工程学的汽车车身内部布置方法研究
目录
第一章 绪论............................................................................................................... 3
1.1 课题的提出......................................................................................................... 3 1.2 汽车车身布置过程、方法及人机工程应用概述.................................................... 4
1
吉林大学工程硕士学位论文
3.3.1 确定设计硬点的意义.................................................................................. 32 3.3.2 人体姿态舒适性相关的主要硬点及其含义................................................ ３４ 3.3.3 人体乘坐空间主要硬点............................................................................... 37 3.3.4 整车总布置主要硬点.................................................................................. 36 3.3.5 整车宽度方向主要硬点............................................................................... 37 3.3.6 车身布置主要硬点...................................................................................... 38
汽车车身内部布置方法研究--基于人机工程学
0引言随着社会的高速进步发展，如今汽车已经逐渐普及。
汽车作为商品就要让消费者感到满意，让他们有良好的使用体验。
在汽车产品的设计中，要配合用到汽车人机工程学的理论和工具，这也间接对汽车零件和架构定下了相应的参数指标，便于批量系统化的生产。
在此我们就可以明确人机工程学的实际考察措施：明确用户的需求，明确汽车的运行环境和程度，以服务汽车使用者为最基础的设计理念，尽一切可能满足汽车用户的需求，给其最完美的体验。
1人机工程学的具体概念和应用1.1“人机工程学”的概念起初是由学者K.F.H.Murrell于1949年提出的，其仅是字面意思的组成就含有一定的寓意：“ergon”指的是工作，“nomos”指的是自然规律，那么该学术创立者的初衷就显而易见了，即产品的设计要符合自然的规律，要最大限度地契合人体需求。
所以在设计汽车产品时，更多地要筹划出最自然的方案，让使用者得到满足。
第二次产业革命时期，电气设备逐渐成为生产的主流器械，诸如内燃机和电机此类占据产业的主导，生产技术的时代由机械化进入电气化。
1898年美国一位学者进行了铁锹铲煤作业的试验，人机工程学在此得到了最初的实验应用。
在之后爆发的二战过程中，大量的科技发明快速涌现，各国的军备竞争也如火如荼，但作战武器的结构设计过于仓促，没有很好地结合人机工程学理论，忽视了战士们的实际作战需求和体验，导致作战效果不是很理想，不是武器瞄准角度过于难受就是不方便携带等一系列问题，会直接影响战士们的作战效率。
正因如此，工程设计的基础理念才正式确立：一切器械的设计都是为了人而服务，人机工程学的研究价值也就得以不断开发，可以直接在高校开设相应的课程进行专门培养。
随着电子信息技术的高速发展，随着市场需求的不断增大，要求也逐渐复杂，为消费者服务的宗旨越来越被重点强调，人机工程学也处在不断发展创新的过程中。
1.2在汽车布置中的应用人机工程学是一门综合性科学，从人的生理角度出发，在汽车产品设计上会结合人体参数，比如人体尺寸、舒适性和局限性，然后在汽车整体和车身内部布置上，就会做到尽可能的契合性设计。
汽车车身结构与设计(第四章)
(二) 车身造型设计的分类
根据汽车的部位及作用，车身造型设计可以分为以下几种： 1) 外形造型设计：主要设计车身外部的基本形状和保险杠、 前照灯等主要部件的形状。 2) 室内造型设计：主要进行车室内部空间的整体及仪表板、 座椅、内饰等的设计。 3) 色彩造型设计：车身颜色、室内总体色彩的设计，以及 内饰材料、织物花纹样式等的设计。 4) 零部件造型设计：车辆上的附属件、功能件及其他零部 件的造型设计，如轮辋、后视镜、手柄等外饰件和转向 盘、音响等内饰件。 5) 标志设计：汽车所使用的品牌标记、车名标识及室内各 种装备等标识设计。
顶端线(Crown Line)：汽车侧面轮廓线。 造型线(Form Line)：汽车造型块面（如侧窗、风窗等）的 轮廓线。 区域线(Area Line)：面与面的边界线。
2、典型车身造型特征线分析
顶端线
车身的顶端线是从侧视角度观察到的位于车身顶部、体现 车型的空间曲线，属于侧面轮廓的一部分，该形线带有汽 车风格造型信息。顶端线是草图和建模的起点，对车身造 型风格与类型产生重要的影响。
(一) 整体感、比例规律和线形组织
整体感：重复表现、主次分明 比例规律：协调的比例 线形组织：比例曲线重复、有组织的线条
(二) 车身造型的动感
采用仿生学方法使汽车的外形与自然界的 运动物体的外形相似。 使汽车具有流畅的线条和光顺的车身表面。 强调水平划分线和削弱垂直划分线。
人的视觉规律
3、风格
风格是指外观形式，但更强调外观形式所表现的观念内 涵。 风格的符号性多于理性，如流线形风格就是用风格来表 现设计师对空气动力学和现代航空工业的直观感受，因 此流线形作为风格，它的符号性远远超过严格理性意义 上的空气动力学原理。 风格是多义的，是对某一类设计的统称，而不是一个固 定的模式，如同样是流线形风格也可能有传统和现代之 分。 风格是汽车外观造型影响最重要，也是最具时尚性的元 素。汽车风格是汽车文化、民族文化、消费文化和审美 品位共同作用的结果。 汽车风格中有基于车身结构形式分类，有基于造型流派 的分类，有民族文化的映射，也有品牌文化。
第4章 基于人机工程学的车身布置设计
第4章 基于人机工程学的车身布置设计 4.3 车身内部人机设计辅助工具
4.3.1 H点装置 H点装置（H Piont Device）是车身布置和测量的重要工具，对于进行驾驶 室人机工程学设计和参数测量、辅助进行驾驶室内部基准点的定位具有重要 意义。
车身布置设计时，应将人—车—路作为一个系统来研究，既要充分考虑 人的因素，如人体尺寸、人的生理和心理特性、人的习惯等；又要充分考虑 道路交通特性。
根据人体的测量尺寸、生理结构和感知特点甚至心理特点，确定驾驶的最 舒适姿势、座椅的形状、仪表板的布置、方向盘的形式及它们之间的相互位 置关系，校核操纵轻便性、乘坐舒适性、上下车方便性、视野性等。
SAE J826 HPM-Ⅱ型H点测量装置
汽汽车车车车身身结构结与构设与计设多计媒体教学系统
第4章 基于人机工程学的车身布置设计
2.H点设计工具
SAE J826的H点设计工具
汽汽车车车车身身结构结与构设与计设多计媒体教学系统
第4章 基于人机工程学的车身布置设计
3.H点装置上的基准点 （1）H点 是H点装置上躯干与大腿的铰接点，在不同场合其表现形式也不 同。 1）设计H点 它是借助HPD按一定程序建立的H点，用以表达设计乘坐位置。 2）乘坐参考点SgRP 对指定乘坐位置而言，这是一个特殊的设计H点，它 具有以下特点： ① 是车辆设计过程的初期就定义的重要参考点。 ② 虽然行程可调节座椅在其H点调节轨迹上有许多设计H点，但只有唯一一 点定义为SgRP。 ③ 驾驶员的SgRP可用于定位一些布置工具，用来定义了许多关键尺寸。 3）实际H点 它是将HPM按规定步骤安放在实车指定乘坐位置座椅上时， 所测得的H点。
第4章 基于人机工程学的车身布置设计 视野性
车身总布置设计内容
（a）单根万向传动轴 （b）装有中间支承的双根万向传动轴 第4章 基于人机工程学的车身布置设计
在总布置草图上，动力总成的位置由曲轴中心线与发动机气缸体前端的交点K和曲轴中心 线的倾角（轿车一般为3°～4°）来确定，其中b代表 K点到地面的高度尺寸，标明发动机 高度位置，c代表K点到前轮中心线之间的距离，标明发动机的前后位置。
第4章 基于人机工程学的车身布置设计
4.2 车身总布置设计内容
（2）传动系的布置(对于FR布置形式)
第4章 基于人机工程学的车身布置设计
4.2 车身总布置设计内容
发动机前置前轮驱动轿车的燃油箱和备胎的几种布置方案
(a）燃油箱和备胎位 (b）燃油箱在后排座后面， (c）燃油箱在后桥前方， (d）燃油箱在后桥后方，
第4章 基于人机工程学的车身布置设计
4.2 车身总布置设计内容
4. 地板布置与轮罩形状
（1）地板布置
地板布置时，地板平面位置在保证必要的离地间隙的情况下应尽可能低，以降 低汽车质心，提高汽车高速行驶的稳定性。地板的高度取决于离地间隙、车架纵 梁或底架中梁和横梁（加强地板用）的截面高度。有车架时，必须计入大梁横截 面及其上平面与车身地板之间的距离。
第4章 基于人机工程学的车身布置设计
4.2 车身总布置设计内容
车身总布置之前，首先要确定车身三维坐标系。 车身坐标系中，X指汽车的前进方向，Y为左右方向，Z为上下方向，长宽高三个方向的 零平面选取原则是： 1）宽度方向的零平面OY：通过汽车纵向对称中心线的垂直平面，右侧为正，左侧为负。 2）长度方向的零平面OX：通过汽车前轮中心线，且与OY平面和OZ平面都垂直的平面。 3）高度方向的零平面OZ：与OX平面和OY平面都垂直的平面， OZ平面上方为正，下方 为负。
《汽车车身结构与设计》课程教学大纲(本科)
《汽车车身结构与设计》课程教学大纲课程编号：08512111课程名称：汽车车身结构与设计英文名称：Structure and design of car body课程类型：专业课课程要求：选修学时/学分：24/2 （讲课学时：20 实验学时：4 ）适用专业：车辆工程-'课程性质与任务本课程是车辆工程专业的专业任选课，是以车身结构设计分析为主，面向设计与应用的专业课程。
主要讲授汽车车身的结构特点、车身开发方法与流程、车身结构拓扑模型与力学模型、车身结构的刚度和动力学性能设计、车身抗撞性、闭合件设计等内容，为实际工程设计与应用奠定基础。
本课程在教学内容方面着重方法、手段和分析介绍，使学生建立起基本的汽车车身设计概念；在培养实践能力方面着重设计构思和基本设计方法的训练，使学生了解车身结构设计的流程与内容，并具有一定的设计、分析能力。
二、课程与其他课程的联系学习本课程前，应掌握高等数学、机械设计、汽车构造等方面的基础知识；己了解汽车整车及其各系统、总成的结构与特性，掌握车身的基本结构组成；具有对汽车整车进行建模与分析的能力。
三'课程教学目标1.学习汽车车身的基本组成与设计知识，掌握车身结构特点与开发流程、设计方法，建立整车车身系统的工程设计概念。
（支撑毕业能力要求1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.1, 3.2）2.掌握车身结构的力学模型，车身结构刚度和动力学性能设计，学习实际工程设计与应用的基本步骤与分析计算过程。
（支撑毕业能力要求 1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.1,3.2,4.1, 4.2）3.掌握车身NVH特性概念，车身抗撞性、疲劳寿命分析、闭合件设计等设计方法，培养学生追求创新的态度和意识，树立正确的设计思想。
（支撑毕业能力要求 2.1, 2.1, 3.2,4.1, 4.2）4.培养学生的工程实践学习能力，具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力。
人机工程学在车身设计中的应用
第四章人机工程学在车身设计中旳应用§4-1 概述人机工程学是近40年来发展旳一门新兴学科, 在车身设计中得到了大量旳应用。
一、人机工程旳概念研究对象: 人—机—环境系统旳整体状态和过程。
任务：使机器旳设计和环境条件旳设计适应于人, 以保证人旳操作简便省力、迅速精确、安全舒适, 充足发挥人、机效能, 使整个系统获得最佳经济效益和社会效益。
研究范围:①人旳生理、心理特性和能力极限——能承受旳极限；②人机功能旳合理分派——充足发挥各自专长；③人机互相作用及人机界面设计；互相作用——运用信息显示屏和控制器实现人—机间信息互换旳过程；人机界面——使显示屏与人旳感觉器官旳特性相匹配, 使控制器与人旳效应器官相匹配, 以保证人、机之间旳信息互换迅速、精确。
④研究环境及其改善——温度、湿度、照明、噪声、振动、尘埃、有害气体等对人旳作业活动和健康旳影响。
以及控制、改善不良环境旳措施和手段；⑤研究作业及其改善——人从事体力和脑力作业时生理、心理变化, 由此确定作业时旳合理负荷及耗能量、合理旳作业和休息制度、合理旳操作措施→↓疲劳, 保障健康, ↑作业效率；⑥研究人旳可靠性与安全——工程系统日益复杂和精密, 操作人员面对大量旳显示屏、控制器, 轻易出现人为差错而导致事故发生。
→研究人旳可靠性及影响原因, 寻求减少人为差错, 防止事故发生旳途径和措施。
二、人机工程学与车身设计旳关系1.人机工程学旳研究目旳——要处理旳问题①怎样减少汽车旳多种物理性能对人生理、心理所产生旳影响；②怎样减少驾驶操作旳失误而导致旳事故。
2.在汽车工程中旳应用——对既有条件下驾驶汽车和乘坐汽车在生理、心理及社会等各方面进行大量记录与调查, 引入生理学、医学、心理学、人体解剖学、运动生物学、人体测量学、工程学、机械学、环境科学、信息工程、系统工程等学科旳观点和措施, 开展全面研究和分析→改善汽车旳多种性能。
目旳：为汽车设计、改善提供多种调查、改善、试验与分析成果, 使汽车更好地、尽善尽美地为人服务。
汽车车身结构与设计CAI课件 第3章 汽车车身结构分析与设计
（2）中部 轿车中部是乘坐室部分，主要承受分散在地板上的重力，如车 身装备和乘员的重力、悬挂在门柱上的车门重力等。
（3）后部 行李箱承受燃油箱、行李和备胎等重力，后纵梁承受后悬架的 支承力。
车身结构总成无论怎样划分，其分总成的零件尺寸大、形状、结构复杂，截 面和翻边形式多样，这就体现了车身结构的复杂性
轿车车身结构的强度与刚 度设计
1.理解轿车车身结构的静强度、疲劳强度、刚度 的含义 2.掌握轿车车身静强度设计方法 3.了解轿车车身疲劳强度设计理论 4.了解车身整体刚度设计方法
车身结构的动力学性能设 1.了解车身结构的振动特性
计
2.了解车身结构的动力学性能
第3章 汽车车身结构分析与设计
学习目标
1.了解轿车车身结构的总体设计要求； 2.掌握轿车车身结构的划分； 3.掌握车身结构强度与刚度设计方法； 4.了解车身结构动力学性能设计； 5.熟悉车身强度与刚度试验。
学习要求
知识要点
能力要求
轿车车身结构分析与设计
1.了解轿车车身结构的总体设计要求 2.掌握轿车车身结构的划分特点 3.掌握轿车车身的结构件和覆盖件的结构特点、 分析方法与设计要求 4.掌握轿车车身的焊接接头特点和设计要求
汽车车身结构与设计
第3章 汽车车身结构分析与设计
2. 车身由前部、中部和后部总成组成 （1）前部 车身前部敞开部分承受较大的集中力，如动力总成、散热器、 前板制件的重力和前悬架支承力等 ，这些力主要由两根对称的前纵梁支承， 并传至整个车身前部结构；
车身前部的结构设计必须使其能有效地吸收冲击能量；
前围板总成应有可将外部空气导入车室内的通风口，并具有阻止发动机 噪声透过前围板传入乘坐室的作用 ；
车身结构与设计——第4章人体工程学在车身设计中的应用
相关标准
中国国家标准（GB）： GB 7258-2004 机动车运行安全技术条件 GB 11556-1994 汽车风窗玻璃除霜系统的性能要求及试验方法 GB 11565-1989 轿车风窗玻璃刮水器刮刷面积 GB 11562-1994 汽车驾驶员前方视野要求及测量方法 GB 15084-2006 汽车后视镜的性能和安装要求 GB/T 19234-2003 乘用车尺寸代码 GB/T 12673-1990 汽车主要尺寸测量方法 GB/T 11559-1989 汽车室内尺寸测量用三维H点装臵（05年取消，暂无 新标准代替） GB/T 17346-1998 轿车脚踏板的侧向间距 GB/T 13053-2008 客车车内尺寸
车身实际H点与座椅参考点
车身实际H点是指利用三维H点人体模型按规定的操作程序测 量出的H点。作用： 实际H点位臵是车身室内尺寸关系的基准点，直接影响着操 纵方便性，乘坐舒适性和室内有效空间的利用。 实际H点位臵直接影响着驾驶员的操纵范围。 实际H点位臵是确定驾驶员眼睛在车身内部分布范围的作图 基准。 车身设计应使实际的H点位臵完全反映设计的H点位臵。 座椅参考点（Seat Reference Point，SRP） 是座椅制造厂家设计座椅的基准点，并且R点用于确定座椅 在车身室内布臵的最后的正常位臵，即与布臵设计的最后H 点相一致。
车身设计中使用人体尺寸的说明
• 人体尺寸应国家、地区、人种而异，应根据产品的使用国 家和地区的人体尺寸标准作为设计依据，这对于开发国际 市场的产品和出口有重大意义；对于引进技术能否符合本 国国情也十分重要； • 人体尺寸的百分位分布提供了一个标准人的人体尺寸， 不与现实中的任何具体人相吻合； • 设计中应以市场原则选择适宜的人体尺寸和满足度要求， 一般选用的有：男子5%到95%百分位，女子5%到男子95%百 分位，和女子2.5%到男子97.5%百分位。 • 制定完善的适合车身设计的中国人体尺寸标准非常必要。
人机工程学在车内布置设计中的应用
4.45.1人基机于工人程机学工在程车学内的布车置身设布计置中设的计应用
具体布置方法：
Ø在车身总布置侧视图上，利用第95百分位的人体模板，从加速踏板开始，使驾驶员的 脚跟着于地毯上确定踵点，踵点高度应考虑地毯压缩量，同时将脚跟置于加速踏板上。 Ø根据不同车型对人体舒适驾驶姿势的不同要求，以及人体生理结构所决定的人体各关 节的舒适角度范围，合理选择舒适的人体驾驶姿势。从踵点开始，考虑多方面影响因素， 模拟人体的舒适驾驶姿势，反复布置人体模板，直到最终确定人体模板的各关节之间的 角度。
4.45.1人基机于工人程机学工在程车学内的布车置身设布计置中设的计应用
第4章 基于人机工程学的 车身布置设计
《汽车车身结构与设计》
第4章 基于人机工程学的车身布置设计
4.45.1人基机于工人程机学工在程车学内的布车置身设布计置中设的计应用
1. Package设计简介 Ø Package设计是根据人体测量学发展的技术，用来确定车内空间尺度。 Ø 简单讲，是指把发动机等机械部分以及乘员和行李都包裹在内的壳体形状的确定。
Package设计主要包括：确定车身基本空间布局，确定车身的基本尺寸 。 Ø包括确定驾驶员前后左右
的视野。
Package 设计侧视图
第4章 基于人机工程学的车身布置设计
4.45.1人基机于工人程机学工在程车学内的布车置身设布计置中设的计应用
一般车内布置按成人的人体尺寸来设计，同时考虑人体身长存在的地区 差异。
第4章 基于人机工程学的车身布置设计
4.45.1人基机于工人程机学工在程车学内的布车置身设布计置中设的计应用
（2）转向盘的布置
Ø 合理布置转向盘对于改善驾驶员操纵姿势、减小操舵力，以降低驾驶疲劳程度。转向盘 的布置包括确定中心位置、倾角和轮缘直径。
基于人机工程学的轿车车身总布置设计
垂 直距离ｚ９５和ｚ５（座椅垂直调节升程 Ｈ５８＝ｚ５－ ｚ９５），可计算得 到 座 椅 水 平 调 节 行 程 Ｌ２３＝ｘ９５ － ｘ５。 最 终 可 确 定 座 椅 行 程 调 节 范 围 如 图 ２ｂ 所 示 。
图 ２ 驾 驶 员 座 椅 位 置 和 行 程 调 节 的 确 定 方 法
图 １ 驾 驶 员 适 宜 乘 坐 姿 势
同的数值，便可方 便 地 得 到 眼 椭 圆 和 头 廓 包 络 面 新的位置坐标以及不同百分位的三维眼椭圆和头 廓包络面模型，从 而 进 行 不 同 尺 寸 下 模 型 的 分 析 与 对 比 ，确 定 最 佳 的 数 值 ，这 样 大 大 降 低 了 建 模 的 工 作 量 ，提 高 了 工 作 效 率 。
１．２ 驾 驶 员 座 椅 位 置 和 行 程 调 节 的 确 定 驾驶员座椅的位 置 是 通 过 座 椅 参 考 点 ＳｇＲＰ
点来确定的。ＳｇＲＰ 点 是 座 椅 制 造 厂 规 定 的 设 计 基准点，考虑到座 椅 的 所 有 调 节 形 式 （水 平、垂 直 和 倾 斜 调 节 ），座 椅 参 考 点 确 定 了 在 正 常 驾 驶 或 乘 坐 的 最 后 位 置 ，它 表 示 当 ９５ｔｈ 百 分 位 的 人 体 模 型 按规定摆放在座椅上时，实际 Ｈ 点应与座椅参考 点 ＳｇＲＰ 重合。驾驶员座椅位置和行程调节的确 定方法如图２所示。为满足大多数驾驶员乘坐需 求，参考 ＳＡＥ 标准的 Ｈ 点位置曲线模型，如图２ａ 所示，在模型中通过选取 ９５ｔｈ百分位与 ５ｔｈ 百 分 位的 Ｈ 点位置曲线来确定座椅的行程调节（这里 仅考虑水平和 垂 直 调 节）范 围，其 Ｈ 点 位 置 曲 线 的数学模型为： ｘ９７．５ ＝９３６．６＋０．６１３ ８７９ｚ－０．００１ ８６２ ４７ｚ２， ｘ９５ ＝９１３．７＋０．６７２ ３１６ｚ－０．００１ ９５５ ３０ｚ２， ｘ９０ ＝８８５．０＋０．７３５ ３７４ｚ－０．００２ ０１６ ５０ｚ２， ｘ５０ ＝７９３．７＋０．９０３ ３８７ｚ－０．００２ ２５５ １８ｚ２， ｘ１０ ＝７１５．９＋０．９６８ ７９３ｚ－０．００２ ２８６ ７４ｚ２，
车辆工程-《汽车车身结构与设计》
第十二章 汽车的通风、采暖与制冷
为了保证车厢内良好的气候条件，车身设计必须保证车内有足够的新鲜空气，车厢内气流流动均匀，冬季和夏季要保持合适的温度。
本章重点：汽车车身内通风、采暖的特点及布置；汽车空调的制冷、制热原理。
2
2
24Biblioteka 八、几点说明1、建议选用教材：黄天泽主编，《汽车车身结构与设计》，机械工业出版社。
2、主要参考书：
1)、谷正气主编，《轿车车身结构与设计》，机械工业出版社，2007。
2)、黄向东著，《汽车空气动力学与车身造型》，机械工业出版社,2008。
3)、傅立敏著，《汽车空气动力学》，机械工业出版社,2010。
车身构件中，有很多曲梁或类似曲梁的结构，其中有些曲梁，在其上能够代表其特性的某一曲线或中心线不在同一平面内的曲梁为空间曲梁。
本章重点：车身表面的绘制、空间曲梁作原理、曲梁作图实例。重点介绍传统设计中车身表面及空间曲梁投影图形的制作和表达方法。
第八章 车体结构分析与设计
在车身总体尺寸和形状以及承载的结构型式确定后，就要着手进行细致的结构分析与设计。
第十章 车身有限元计算
本章重点：作用在车身、车架上的载荷，车身、车架模型化，空间梁单元及薄壁梁单元，载荷处理，结构整体刚度方程，实例计算。本章要求学生完成大作业：要求学生利用三维软件建立车身某个零件的模型，并利用有限元分析软件对该零件进行有限元分析。
第十一章 座椅设计
汽车座椅作用：支承乘员的质量；缓和或衰减由车身传来的冲击和振动；给驾驶员提供良好的工作条件；并为乘客创造舒适和安全的乘坐条件。
本章重点：车体骨架、车体板壳零件、车体结构的工艺性、车体的耐腐蚀性、车体的弹性振动、车内噪声与控制。本章要求学生完成大作业：利用三维建模软件建立简化的车身骨架模型，并利用ANASYS等软件分析车身的力学特性。
轿车车身总布置
前后悬架及转向系统布置
前后悬架设计
根据车型定位和市场需求，选择 合适的前后悬架形式和参数，确
保车辆行驶稳定性和舒适性。
转向系统设计
优化转向系统设计，提供准确的转 向反馈和良好的操控性能。
底盘布局
合理布置底盘部件，包括油箱、传 动轴等，确保车辆行驶安全和稳定 性。
03 车身人机工程布置
CHAPTER
液压成型工艺
液压成型工艺是一种利用液体压力对材料进行成型的工艺方法。通过采用液压成型工艺，可以实现复 杂形状的零部件加工，减少材料的使用量，实现车身结构的减重。同时，液压成型工艺还可以提高零 部件的刚度和强度，进一步提高车身的安全性能。
06 车身空气动力学布置
CHAPTER
车身表面气流特性分析
车身表面流线型设计
材料。通过采用铝合金板材、型材和铸件等，可以有效降低车身质量。
02 03
高强度钢材料
高强度钢具有较高的抗拉强度和屈服点，可以减少材料的使用量，实现 车身结构的减重。同时，高强度钢还具有较好的抗冲击性能，可以提高 车身的安全性能。
碳纤维复合材料
碳纤维复合材料具有高强度、高刚性和质量轻等优点，是实现车身大幅 度减重的理想材料。通过采用碳纤维复合材料，可以实现车身结构的质 量减轻，提高车辆的燃油经济性和动力流线型设计，使气流顺畅
通过车身。
气流分离与附着
02
分析车身表面气流在不同速度下的分离与附着情况，以优化车
身表面气流特性。
侧风稳定性
03
研究车身侧面气流对车辆稳定性的影响，以提高车辆在侧风条
件下的行驶稳定性。
车身底部气流特性分析
底部气流顺畅性
优化车身底部设计，减少底部气流阻力，提高车辆行驶效率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（一）车身总布置的设计原则
乘座安全舒适、 操纵方便等
方便维修 和保养
良好的空气动 力学特性、良 好的经济性和 行驶稳定性
轻质 易制造
良好的密封、 隔热、隔声
确定必装件 和选装件
有限的外形 无限的空间
满足国际国内 各个相关法规
系列化、通用化
1.车身总布置的性能要求
乘坐舒适性
影响舒适性的各个因素，但是舒适性最终还是靠人的感觉主观评价的。
1.了解汽车人机工程学的定义、研究内容和研究方 法
2.了解汽车人机工程学中的人体基本特点
整车总布置、车身总布置
人-机-环境、人体基本尺寸、 百分位
人机工程辅助设计 工具
1.掌握常用的汽车人机工程设计辅助工具的定义、 功能和应用
2.了解数字化人体模型技术的特点、功能和应用
H点装置、眼椭圆、头廓包络 、手伸及界面、数字化人体模 型
设计内容
前排座椅的布置； 做眼椭圆，确定视野范围； 视野校核； 确定方向盘的位置； 确定仪表盘的位置； 确定各种操纵杆件的位置； 后排座椅的布置； 地板布置； 前围板、前围上盖板部件的布置； 后围板的布置； 顶盖及前、后风窗的位置确定； 车身宽度和室内宽度的确定； 油箱和备胎的布置。
U形布置的传动轴 （a）单根万向传动轴 （b）装有中间支承的双根万向传动轴
（2）发动机舱和前、后围布置
发动机舱需要根据发动机、变速器、排气系统、散热器和蓄电池等的 尺寸和布置来确定其空间，并据此进行结构设计。
前围板将发动机舱与驾驶室隔开。在前围上部固定前风窗玻璃，驾驶 室内侧安装仪表板，外侧支撑发动机罩，安装刮水器。
1）轮罩外形对乘坐空间的影响 设计要求：外形小巧紧凑、内部宽敞舒适。要贯彻“寸土必
争”的原则。
2）踏板的布置方法 踏板布置所需空间受凸包外廓和车身内侧壁宽度的限制。
（4）行李箱、燃油箱和备胎的布置
(a）燃油箱和备胎位于 (b）燃油箱在后排座后面
Байду номын сангаас
行李箱下面
，备胎紧贴行李箱侧
壁
(c）燃油箱在后桥前方 ，备胎在行李箱下 方
密封性、隔热性、防振性及隔音性
通过淋水试验和 扬灰试验
尽量减少或隔绝车 室内、外的热量交
换
车内噪音不得高于 75dB
隔绝传入车内的 振动，防止车身
自身的振动
操纵稳定性 各种操纵杆件应易于分辨，防止误操作 仪表显示清晰、明显，布置合理，不反光，不刺眼 遮阳板与后视镜等附件应固定牢靠，调整方便 各类仪表、信号器及报警器等应集中布置，并有明显区别
视野性
坐垫与靠背的 倾角
车窗尺寸、形状 和布置位置
座椅的布置位置 和高度
视野性
立柱的结构
翼子板形状 发动机罩的高度
5.1 车身总布置的原则和内容
确定车身造型
车身承载形式
发动机和传动系等 总成、机构位置
车内外尺寸 乘坐与操纵空间
轿车车身总布置设计内容
2.车身总布置设计的主要内容
在车身总布置设计时，需考虑各总成尺寸、布置位置和人体生理需 求。 对车身内外形、发动机舱、前后围、地板、车窗、内饰总成和部件（仪 表板、座椅和操纵机构等），以及备胎、燃油箱和排气系统等进行尺寸 控制和布局。 主要参数: 前、后悬长度、前后风窗位置和角度、发动机罩高度、地 板平面高度、前围板位置、座椅布置、内部空间控制尺寸、方向盘位置 角度、操纵机构和踏板的相互位置。
学习目标
1.掌握轿车车身总布置设计的主要内容和基本方法； 2.了解人机工程学在车身布置设计中的应用； 3.了解人体结构特点与感知特性； 4.掌握基于统计学的车身内部布置工具； 5.轿车车室内部布置设计方法。
学习要求
知识要点
能力要求
相关知识
车身总布置设计的 主要内容
汽车人机工程学
1.了解车身总布置设计的性能要求 2.掌握车身总布置设计的主要设计内容和方法
对于三厢轿车，利用后围将车室内与行李箱隔开。
（3）轮罩外形尺寸的确定和踏板的布置 作前轮转向跳动图和后轮跳动图，可以确定前后轮罩的空间大小和 形状。车轮跳动图需要根据车轮跳动的极限位置和最大转向角来求 作。
为了绘制转向轮轮罩表面，应先确定车轮跳动到极限位置（规定 橡胶缓冲块压缩约为自由高度的2/3，对于只在良好道路上行驶的 轿车，允许缓冲块仅压缩为自由高度的1/3）和最大转向角时所占 有的空间。
车室内部布置设计
1.掌握利用人机辅助工具进行车室内部布置和人机 界面设计的方法
2.了解目前常用的车身布置设计软件RAMSIS的特 点及功能
人体适宜坐姿、设计H点、人 机界面、RAMSIS
• 4.1车身总布置要求
• 人机工程学: 运用生理学、心理学及社会学等方面的科学知识，通
过对人体尺寸和操纵范围、人的视觉和光的效应、听觉信息的传递和 噪声干扰、人体对环境的适应性等的研究，以求从主观和客观上使汽 车的各种性能更好地适应人们生理和心理上的要求，得出合理的“产 品功能尺寸”。简单地说，人机工程学是描述塑造适宜于人的工作场 所的科学，其基本要求是操纵方便。
（1）动力总成的布置 1）发动机总布置设计
在进行轿车车身布置时，首先必须确定车身及动力总成相对于前轮轴线的位 置。
动力总成相对于前轮轴线的位置影响：离地间隙值、轴荷分配、前悬架和转 向系的布置、发动机罩高度、传动轴夹角的极限值α(一般为3～4°）。
2）传动系的布置(对于FR布置形式) 对于FF式和RR式轿车，由于底板下部无需传动轴，因此可降低地 板高度，有利于座椅布置和提高舒适性。对于FR布置形式，为了尽 量降低地板高度以提高乘坐舒适性，就要尽量减小由于传动轴通过 地板下部所需的地板凸包的高度，通常在垂直平面上将传动轴呈U 形布置。
(d）燃油箱在后桥后方 ，备胎在行李箱下 面
发动机前置前轮驱动轿车的燃油箱布置方案
4.2 车身布置设计中的人机工程学
4.1 车身总布置要求
车身总布置设计是在整车总布置的基础上进行的。整车总布置包括：汽车的总体定 位、整车质量、轴荷分配范围、基本尺寸（长、宽、高、轴距、轮距等）、乘员空 间、行李箱容积、整车基本构造（两厢式还是三厢式、乘员数、座椅排数，以及动 力总成、传动系、制动系、转向系、前后桥、车轮轮廓尺寸等）、驱动方式和发动 机布置形式，以及结构强度、刚度和整车的性能要求等。