半承載車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 半承載式車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 提交日期 2016年 月 日 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 日期：2016年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本人完全了解華南理工大學(xué)廣州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：按照有關(guān)要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；華南理工大學(xué)廣州學(xué)院圖書(shū)館有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；可以采用復(fù)印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的的前提下，可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。 學(xué)位論文作者簽名： 日期：2016年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 日期：2016年 月 日 作者聯(lián)系電話： 電子郵箱： 摘 要 伴隨著社會(huì)的高速發(fā)展，在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大環(huán)境之下，我國(guó)各個(gè)行業(yè)在受到其他國(guó)家先進(jìn)技術(shù)沖擊的同時(shí)，與國(guó)外品牌企業(yè)的溝通交流的機(jī)會(huì)也變的越來(lái)越多。汽車行業(yè)通過(guò)行業(yè)展會(huì)、科研合作等多種途徑，不斷的提高了自身實(shí)力和核心競(jìng)爭(zhēng)力，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。 在新的市場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)下，汽車半承載式車身的更新和優(yōu)化升級(jí)更加迫切。國(guó)內(nèi)汽車車身生產(chǎn)企業(yè)充分挖掘市場(chǎng)潛力，大力研究發(fā)展穩(wěn)固、牢固的汽車車身，在機(jī)動(dòng)車輛向綠色環(huán)?；霓D(zhuǎn)變中揮積極作用。一般生產(chǎn)汽車車身的企業(yè)對(duì)所生產(chǎn)的車身的安全指數(shù)都有嚴(yán)格的要求。各企業(yè)在生產(chǎn)汽車車身的同時(shí)，都充分考慮到汽車在運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn)的種種問(wèn)題，從而減少汽車因?yàn)檐嚿聿焕喂桃约坝捎谲嚿淼穆?lián)接問(wèn)題在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的噪音而引起的噪音大、污染重等現(xiàn)象。 國(guó)內(nèi)汽車半承載車身的研發(fā)及制造要與全球號(hào)召的安全穩(wěn)定、成本低廉的主題保持一致。加大汽車新型半承載車身結(jié)構(gòu)的研發(fā)及生產(chǎn)是行業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，同時(shí)也迎合了國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展的需求。 汽車行業(yè)的發(fā)展與人類社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的水平密切相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科間相互滲透，各行業(yè)間相互交流，廣泛使用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，目前半承載車身正向著穩(wěn)定、高效、可靠、節(jié)能方向發(fā)展。 本文介紹了汽車半承載式車身的結(jié)構(gòu)組成、結(jié)構(gòu)原理以及主要零部件的設(shè)計(jì)中所必須的理論計(jì)算，由于汽車車身在多樣化、安全穩(wěn)定方面的優(yōu)點(diǎn)日益突出，并且其使用和維護(hù)都很方便，相信在不久的將來(lái)，該新型半承載車身結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越普及。 關(guān)鍵詞：半承載車身 穩(wěn)定 結(jié)構(gòu) 應(yīng)用 23 Abstract Along with the rapid development of society, under the environment of global economic development. Chinas various industries in by the other countries the impact of advanced technology at the same time, opportunity to communicate with foreign brand enterprises has become more and more. Automobile industry through industry exhibitions, research cooperation and other ways, and constantly improve their own strength and core competitiveness, narrowing the gap between the developed countries. Driven by the new market demand, the automobile semi - load vehicle body is updated and optimized. Domestic automobile body production enterprises to fully tap the market potential, and vigorously research and development of a solid, strong car body, in a motor vehicle to the green environmental protection change in a positive role. General production of auto body enterprises on the production of the bodys safety index has strict requirements. The enterprise in the production of car body, at the same time, give full consideration to the car may arise in the operation of all sorts of questions, so as to reduce the vehicle because the body is not strong and the body connection problem in running the noise generated in the process caused by noise, heavy The development and manufacture of the domestic automobile semi bearing body should be consistent with the global call for security and stability, low cost and low cost. The development and production of the new type half bearing body structure is the major trend of the development of the industry, but also to meet the needs of the development of domestic infrastructure. The development of automobile industry is closely related to the progress of human society and the level of science and technology. With the development of science and technology, interdisciplinary mutual infiltration, mutual exchanges between the industry, widely used new structure, new materials, new technology, at present carrying body towards a stable, efficient, reliable, energy-saving direction. This paper introduces the semi auto bearing type body structure composition, structure principle and main parts design must have the theoretical calculation, because of the increasingly prominent advantages of car body in diverse, safe and stable, and the operation and maintenance are very convenient, I believe in not long future, the new semi bearing body structure will be applied more and more popular. Key words: semi bearing body stability structure application 目 錄 1 緒論 1 1.1課題的來(lái)源與研究的目的和意義 1 1.2課題的內(nèi)容 2 1.3車身結(jié)構(gòu) 4 1.4客車車身的分類 6 2 車身總布置設(shè)計(jì) 7 2.1發(fā)動(dòng)機(jī)與車門的布置 9 2.2外廊尺寸和有關(guān)總布置尺寸 10 2.3車箱布置及橫截面尺寸 11 2.4座椅尺寸及操縱機(jī)構(gòu)的布置 13 2.5備胎、油箱和蓄電池的布置 15 3 車架及車身骨架設(shè)計(jì) 17 3.1車架設(shè)計(jì) 19 3.2車身骨架設(shè)計(jì) 20 4 半承載車身主要零部件的有限元分析 21 4.1大梁的有限元強(qiáng)度分析 22 結(jié) 論 23 參考文獻(xiàn) 24 致 謝 25 1 緒論 1.1 課題的來(lái)源與研究的目的和意義 目前，我國(guó)生產(chǎn)的半承載式車身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋，穩(wěn)定性始終不高，雖然經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，近期產(chǎn)品的質(zhì)量較早期有所提高。但受國(guó)產(chǎn)配套件質(zhì)量及設(shè)計(jì)水平等的影響，我國(guó)目前生產(chǎn)的半承載式車身的總體水平與進(jìn)口產(chǎn)品及港口用戶的要求仍有較大差距，半承載式車身的生產(chǎn)也是如此，為滿足市場(chǎng)需求，開(kāi)發(fā)出一種新型的半承載式車身勢(shì)在必行！ 相信此種半承載式車身的出現(xiàn)將會(huì)大大提高機(jī)動(dòng)車輛的行駛穩(wěn)定性和安全系數(shù)，相對(duì)生產(chǎn)半承載式車身，將會(huì)對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益方面帶來(lái)顯著的提高，同時(shí)也在某種程度上推進(jìn)了汽車工業(yè)的不斷發(fā)展。 隨著國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)施，世界半承載式車身以采用新材料、新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，著眼于產(chǎn)品零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)格化、通用化和專業(yè)化以及大批量生產(chǎn)。根據(jù)互換性、模數(shù)制、公差與配合的原理，使得組合、多變、拆裝的半承載式車身已經(jīng)進(jìn)入全面系統(tǒng)設(shè)計(jì)的階段，其功能與形式的結(jié)合更為完美。19世紀(jì)80年代，德國(guó)的MODTT公司將新開(kāi)發(fā)的半承載式車身應(yīng)用到該公司的子公司—一個(gè)專業(yè)生產(chǎn)汽車的公司，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，為該公司創(chuàng)造了不菲的利潤(rùn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，能源危機(jī)引發(fā)全球性的節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，在總結(jié)第一代半承載式車身的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了性能更佳，功率更大的半承載式車身。當(dāng)前，全世界各大機(jī)械人廠商為了提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，都大力進(jìn)行半承載式車身的研發(fā)工作。現(xiàn)在國(guó)外等著名半承載式車身的品牌中，都有半承載式車身的銷售，全世界半承載式車身的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。有一點(diǎn)值得注意的是，半承載式車身的市場(chǎng)，由最初的日本，歐洲，已經(jīng)滲透到北美市場(chǎng)，因此半承載式車身是汽車生產(chǎn)企業(yè)很樂(lè)意生產(chǎn)的汽車部件之一。西方資本主義國(guó)家有巨大的半承載式車身銷售市場(chǎng)，機(jī)械人工業(yè)是西方資本主義國(guó)家的機(jī)械工業(yè)之一。 目前國(guó)外特別是美國(guó)正在考慮發(fā)展半承載式車身的功率最大化，產(chǎn)能最優(yōu)化的問(wèn)題。自九十年代開(kāi)始，半承載式車身的開(kāi)發(fā)和研制已經(jīng)被列入美國(guó)的重大科技攻關(guān)計(jì)劃，以跟蹤世界技術(shù)的發(fā)展和開(kāi)發(fā)適合美國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展的半承載式車身。 二十世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)半承載式車身，于2003年自行設(shè)計(jì)出型號(hào)不同的半承載式車身之后，為了適應(yīng)汽車生產(chǎn)廠家的需要，2004年又制造了針對(duì)大型客車，貨車的半承載式車身。 為了滿足半承載式車身生產(chǎn)工業(yè)發(fā)展需要，我國(guó)于2001年研制了大型半承載式車身。也曾設(shè)計(jì)制造出高穩(wěn)定性的半承載式車身，經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐摸索，于2011研制出新型半承載式車身，經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)踐證明效果很好。近幾年又研制出PX1400/170型半承載式車身。 目前，半承載式車身是1970年開(kāi)始仿制德國(guó)的半承載式車身而設(shè)計(jì)。2008年開(kāi)始自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)了半承載式車身。2009年又設(shè)計(jì)制造了大型半承載式車身。90年代已研制出針對(duì)大型客車的半承載式車身的系列產(chǎn)品。后經(jīng)多年反復(fù)研制與實(shí)踐，相繼克服了舊系統(tǒng)不足，零件強(qiáng)度低以及結(jié)構(gòu)上的某些缺點(diǎn)，現(xiàn)己批量生產(chǎn)的新系列半承載式車身有I,II,III,IV,VI等五個(gè)規(guī)格十四種類型，然而我國(guó)機(jī)械人業(yè)所需的半承載式車身全部依賴進(jìn)口，這使得國(guó)產(chǎn)機(jī)械人配備半承載式車身后，成本增加很大，而裝備自行開(kāi)發(fā)生產(chǎn)半承載式車身，其成本提高不大，說(shuō)明半承載式車身的市場(chǎng)前景令人樂(lè)觀。 1.2 本課題研究的內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)半承載式車身進(jìn)行設(shè)計(jì)，從半承載式車身的整體方案出發(fā)，然后具體細(xì)化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)方面： （1）到圖書(shū)館里查閱大量相關(guān)知識(shí)的資料，搜集各類半承載式車身的原理及結(jié)構(gòu)，挑選相關(guān)內(nèi)容記錄并學(xué)習(xí)。 （2）分析半承載式車身的結(jié)構(gòu)與參數(shù) （3）確定設(shè)計(jì)總體方案。 （4）確定具體設(shè)計(jì)方案。 （5）半承載式車身的三維圖的繪制、CAD裝配圖、零件圖的繪制。 （6）半承載式車身主要零件的有限元分析。 （7）說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)和整理。 1.3 車身結(jié)構(gòu) 客車與軌道交通車輛是現(xiàn)代社會(huì)中運(yùn)輸旅客的主要交通工具。在我國(guó)，客車是指在設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上用于載運(yùn)乘客及其隨身行李的商用車。由于其載客量大，占地面積小，在我國(guó)應(yīng)用廣泛?？蛙囉砂l(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、車身和電器設(shè)備等幾大部分構(gòu)成。作為客車的重要組成部分，車身的設(shè)計(jì)越來(lái)越受到重視，客車車身主要由骨架結(jié)構(gòu)和蒙皮結(jié)構(gòu)兩部分組成。 在客車結(jié)構(gòu)中，車身即是承載單元，又是功能單元。作為承載單元，由車身骨架與底架或車架（小型客車車身殼體與車架）組成的車身結(jié)構(gòu)，在客車行駛中要承受多種載荷的作用。作為功能單元，車身應(yīng)該為駕駛員提供便利的工作環(huán)境，為乘員提供舒適的乘坐環(huán)境，保護(hù)他們免受車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲和廢氣等的侵襲，以及外界惡劣天氣的影響；同時(shí)在交通事故中，可靠的車身結(jié)構(gòu)和乘員保護(hù)系統(tǒng)有助于減輕對(duì)乘員和行人造成的傷害；此外，合理的車身外部形狀，以便客車行駛時(shí)能有效地引導(dǎo)周圍的氣流，提高車輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛穩(wěn)定性，并改善發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻條件和車內(nèi)通風(fēng)。因此，客車車身對(duì)客車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造有著十分重要的影響。 1.4 客車車身的分類 由于客車品種繁多，所以車身的分類形式也是多種多樣的。常見(jiàn)的分類方法有按客車的用途、承載形式和車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。 客車分為大型客車、中型客車和小型客車三種。 1、大型客車 車身長(zhǎng)度＞9m； 2、中型客車 6m＜車身長(zhǎng)度≤9m； 3、小型客車 車身長(zhǎng)度≤6m 。 其中： ①大型客車分為高三級(jí)、高二級(jí)、高一級(jí)、中級(jí)和普通級(jí)五個(gè)等級(jí)。 ②中型客車分為高二級(jí)、高一級(jí)、中級(jí)和普通級(jí)四個(gè)等級(jí)。 ③小型客車分為高二級(jí)、高一級(jí)、中級(jí)和普通級(jí)四個(gè)等級(jí)。 圖5-2 長(zhǎng)途客車 2 車身總布置設(shè)計(jì) 2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)與車門的布置 1、發(fā)動(dòng)機(jī)布置 客車車身的總布置設(shè)計(jì)在很大程度上與發(fā)動(dòng)機(jī)的布置相關(guān)聯(lián)，發(fā)動(dòng)機(jī)布置主要有前置、中置和后置三種。如圖5-14所示。 （1）發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)（FR）方案 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)方案是42型汽車的傳統(tǒng)布置方案，主要應(yīng)用于輕型客車上，如圖5-14（a）所示。這種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，操縱方便，發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻效果好，前后輪的質(zhì)量分配比較理想。但由于發(fā)動(dòng)機(jī)前置，凸起于車廂地板表面之上，使得車廂的面積利用率差；傳動(dòng)軸從車廂地板下通過(guò)，導(dǎo)致地板平面離地距離較高，乘客上下車不方便；此外發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲、氣味和振動(dòng)難以隔絕，很容易傳入車廂內(nèi)影響乘員的乘坐舒適性；有一扇乘客門布置在軸距范圍內(nèi)，降低了車身的剛度。 針對(duì)中開(kāi)門設(shè)計(jì)導(dǎo)致車身強(qiáng)度降低的缺點(diǎn)，可以采用車門前開(kāi)的布置，這樣可以改善車身的剛度，但是前懸必須得加長(zhǎng)，可能出現(xiàn)前軸超載的現(xiàn)象。 （2）發(fā)動(dòng)機(jī)中置后驅(qū)（MR）方案 發(fā)動(dòng)機(jī)中置后輪驅(qū)動(dòng)方案如圖5-14（b）所示，傳動(dòng)系統(tǒng)的這種方案布置有利于實(shí)現(xiàn)較為理想的質(zhì)量分配，車廂面積的利用率高，乘客門可以布置在車輛前軸之間。但是發(fā)動(dòng)機(jī)維修困難，所以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性要求很高；由于中置車廂地板下，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻效果差，地板高度也難以降低；此外，發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲、氣味和振動(dòng)還是可以傳入車廂內(nèi)。所以這種布置方式只在部分大中型客車上采用，并未獲得推廣。 （a）發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng) （b）發(fā)動(dòng)機(jī)中置后輪驅(qū)動(dòng) 圖5-14 客車發(fā)動(dòng)機(jī)布置方案 2、客車車門布置 客車車門有乘客門、駕駛門和應(yīng)急門三種。對(duì)于不同尺寸不同類型的車型，其布置形式各不相同。 客車乘客門是乘客上下車的出口，是客車設(shè)計(jì)的重要組成部分，按通道寬度可分為單引道門和雙引道門。單引道門主要用于乘客上下車不頻繁的長(zhǎng)途客車、旅游客車和團(tuán)體客車上，輕型客車應(yīng)用也比較廣泛；雙引道則主要用于乘客上下車頻繁的城市客車上。乘客門在設(shè)計(jì)布置時(shí)候需滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，一般布置在客車右側(cè)，其中至少應(yīng)有一個(gè)乘客門在車輛的前半部。但對(duì)在道路中央設(shè)置的公共汽車專用道上運(yùn)營(yíng)使用的公共汽車，由于公交站臺(tái)位置的原因需在車身左側(cè)上下乘客時(shí)，允許在車身左側(cè)開(kāi)設(shè)乘客門，而車身右側(cè)則不允許再設(shè)乘客門。一般乘客門的數(shù)量設(shè)置如表5-1所示： 表5-1 客車乘客門的最少數(shù)量- 客車類型 Ⅰ級(jí) Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí) 車長(zhǎng)L/m L≤10 10＜L≤13.7 L≥13.7 L≤12 L＞12 乘客門最少數(shù)量 1 2 3 1 2 駕駛門是駕駛員上下車專用門，設(shè)置在方向盤(pán)同側(cè)，一般中低檔乘客門中置的大型客車和一些中型客車采用。 應(yīng)急門又稱安全門，當(dāng)客車內(nèi)發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，乘客可通過(guò)應(yīng)急門進(jìn)行緊急撤離，一般應(yīng)用在特大型的長(zhǎng)途或旅游客車上。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并未對(duì)應(yīng)急門的布置做出明確限制，但是合理布置應(yīng)急門的位置是相當(dāng)重要的，通常布置在客車右側(cè)中部偏后位置。 2.2 外廊尺寸和有關(guān)總布置尺寸 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)客車的相關(guān)尺寸做了詳細(xì)的規(guī)定?？蛙嚨耐饫瘸叽缫?jiàn)GB 1589-2004《汽車外廓尺寸限界》中的規(guī)定，客車外廓尺寸的最大限值如表5-2所示： 表5-2 客車外廓尺寸的最大限值 外廓限值類型 限值 總高 4m（對(duì)于定線行駛的雙層客車為4.2m） 總寬（不包括后視鏡） 2.5m 總長(zhǎng) 二軸客車 12m 三軸客車 13.7m 單鉸接客車 18m GB/T 13094-1991《客車通用技術(shù)條件》規(guī)定了客車的其它總布置尺寸要求，如表5-3所示： 表5-3 客車其它總布置尺寸要求 規(guī)定項(xiàng)目 限值 按近角 ≥12 離去角 ≥9 轉(zhuǎn)彎半徑 ≤12m 轉(zhuǎn)彎時(shí)的通道寬度 ≤6.7m 最小離地間隙 長(zhǎng)途或旅游客車 ≥270mm 城市客車 ≥240mm 此外，《客車通用技術(shù)條件》還對(duì)前、后懸長(zhǎng)，軸距等許多總布置尺寸作了相應(yīng)規(guī)定。如窗距的確定，需要滿足10t頂置載荷作用的要求。 2.3 車箱布置及橫截面尺寸 1、座椅布置 客車一般根據(jù)用途、乘客數(shù)及車長(zhǎng)布置座位排列方式和排數(shù)。城市客車行駛的車站距離近，乘客頻繁流動(dòng)，主要應(yīng)保證乘客上下車方便和便于在車內(nèi)走動(dòng)。一般多采用單、雙排座的布置方案，以增大過(guò)道的寬度和站立面積。近年來(lái)，城市公共交通迅速發(fā)展，為了滿足人們上、下班及節(jié)假日時(shí)候客流高峰的需要，可以沿車輛兩側(cè)壁布置座椅，這樣可以顯著的增加乘客站立面積，從而增大載客量。但是這種座椅縱向布置的方案惡化了一般使用情況下乘坐的舒適性，此外，由于進(jìn)行汽車承載系統(tǒng)（包括車身骨架、底架和行駛系）的強(qiáng)度設(shè)計(jì)中必須考慮高峰載荷值，所以將會(huì)使汽車的自重相應(yīng)，在占大部分使用時(shí)間的非客流高峰時(shí)刻，汽車設(shè)計(jì)的強(qiáng)度是過(guò)剩的，這樣顯然是不經(jīng)濟(jì)的。 圖5-15所示的是VOLVO汽車公司的7700-02城市大客車的平面布置。該車的發(fā)動(dòng)機(jī)裝在地板下面，有效載客面積22.52,乘客座椅面積10.82，總?cè)萘繛?10人，客流高峰時(shí)刻可容納120人以上。為了充分利用車廂面積，前輪罩上設(shè)了一排朝前布置的座椅，而后輪罩上則設(shè)了兩排座椅，分別朝前和朝后布置。 城市客車車廂的平面布置在相當(dāng)大的程度上受城市居民收入水平的影響。在西歐一些國(guó)家，城市客車的座位布置一般為前部1+1，后部2+2的形式，但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市居民收入水平的提高，城市客車的舒適性也逐步提高，座位數(shù)朝著增加趨勢(shì)發(fā)展。于此相反，在我國(guó)及一些發(fā)展中國(guó)家，城市人口密集，居民收入水平有限，城市客車的座位布置多采取前部1+1，后部2+2的形式。 圖5-15 VOLVO7700-02城市大客車平面布置 圖5-16 豪華長(zhǎng)途大客車平面布置圖 長(zhǎng)途客車由于乘客乘坐時(shí)間長(zhǎng)，車站距離也較遠(yuǎn)，客流量一般比較穩(wěn)定，座椅布置主要應(yīng)保證乘坐的舒適性，而且盡可能使乘客面朝前方乘坐。為了增加載客量，可在兩排座椅中間的過(guò)道處增設(shè)活動(dòng)座椅。圖5-16所示的是國(guó)內(nèi)某客車企業(yè)投產(chǎn)的一款豪華長(zhǎng)途大客車平面布置圖，該車的發(fā)動(dòng)機(jī)后置，與城市客車相比，其特點(diǎn)是只開(kāi)了一扇乘客門，座椅舒適性好且間距較大、過(guò)道較窄，同時(shí)在車廂的中間還設(shè)有衛(wèi)生間，車廂內(nèi)的前部和中部各裝有一臺(tái)壁掛電視機(jī)。 2、客車橫截面及相關(guān)尺寸 客車橫截面如圖5-17所示，GB13053-2008《客車車內(nèi)尺寸》對(duì)其各尺寸做了詳細(xì)說(shuō)明。圖中為乘客座椅中心平面至側(cè)圍的距離，為側(cè)窗下緣高，為側(cè)窗上緣高，為側(cè)窗扶手高，為頂蓋扶手高，為扶手空間，為乘客門高，為一級(jí)踏步高，為一級(jí)踏步深，為踏步高，為踏步深，為通道寬，為高地板高，為行李架寬，為行李架入口高，為行李架傾角。 圖5-17 客車橫截面 3、內(nèi)行李架、通風(fēng)道及各種附件的設(shè)計(jì)布置 內(nèi)行李架、通風(fēng)道及相關(guān)附件都是客車內(nèi)飾的重要組成部分?？蛙嚿系母郊饕熊囕d電視、燈具、通風(fēng)道及出風(fēng)口、音響及揚(yáng)聲器等。在長(zhǎng)途和旅游客車上，車載電視一般布置在駕駛員右上方的頂棚部位，便于全車乘客觀看，對(duì)于車體較長(zhǎng)的客車，可在客車中部位置增加一個(gè)顯示器，這樣方便坐在車后面的乘客觀看。城市客車的車載電視布置在駕駛員座椅后部及中部靠進(jìn)車頂?shù)奈恢谩P(yáng)聲器根據(jù)不同車型的需求，選擇相應(yīng)的數(shù)量和型號(hào)，安裝位置一般在車內(nèi)頂棚。 客車內(nèi)置行李架的設(shè)計(jì)布置需滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，一般寬度不小于300mm ，上部空間高度不小于200mm，具有大行李艙的客車不小于150mm；行李架對(duì)車壁的傾斜不小于5，若行李架為水平，入口處需加擋護(hù)裝置；行李艙容積應(yīng)保證每位乘客不少于0.1m3。客車內(nèi)置行李架有航空式行李架和敞開(kāi)式行李架兩種。一般是和通風(fēng)道進(jìn)行組合后布置在內(nèi)頂蓋的兩側(cè)。航空式行李架主要應(yīng)用在長(zhǎng)途和旅游客車上，是將行李架與通風(fēng)道融為一體，由可掀起的帶有弧線輪廓線的活動(dòng)門組成的封閉式結(jié)構(gòu)。通常將出風(fēng)口，閱讀燈面板、音響、揚(yáng)聲器和照明燈面板整齊排列于通風(fēng)道下平面，位于座椅上方。敞開(kāi)式行李架常用于低檔客車上，是航空式行李架的簡(jiǎn)化，取消活動(dòng)門。城市客車一般不設(shè)置行李架。 5、地板平面高度 車廂地板平面的高度受發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系安裝布置方式的限制。對(duì)于利用與貨車通用的標(biāo)準(zhǔn)后橋，并且采取前置發(fā)動(dòng)機(jī)布置方案的情況，地板平面的高度H主要取決于以下參數(shù)：車輪半徑、后橋殼高度以及包括懸架壓縮動(dòng)撓度、緩沖塊壓凹后的附加撓度與地板厚度在內(nèi)的值（參見(jiàn)圖5-18）。 圖5-18 驅(qū)動(dòng)橋形式對(duì)城市客車地板高度的影響 （a）標(biāo)準(zhǔn)貨車驅(qū)動(dòng)橋 （b）主減速器偏向一邊并與輪邊減速器一體的U型驅(qū)動(dòng)橋 （c）帶有輪邊減速器的U型驅(qū)動(dòng)橋 2.4 座椅尺寸及操縱機(jī)構(gòu)的布置 客車上座椅是最多的附件總成，其結(jié)構(gòu)的安全性、乘坐舒適性和材料的環(huán)保性等與乘客密切相關(guān)，越來(lái)越受到人們的重視?？蛙囎我话惴譃槌丝妥魏婉{駛員座椅，兩者在尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有著一定的區(qū)別。 1、乘客座椅的相關(guān)尺寸 乘客座椅的尺寸如5-20所示，不同型號(hào)的大客車，其座椅座墊的前緣到擱腳支板的距離以及座墊和靠背的傾角都可以取為常數(shù)，但是布置在輪拱或后置發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋上的座椅，其高度一般需要相應(yīng)的提高，這是就有必要為乘客設(shè)計(jì)以擱腳的臺(tái)階或是稍微改變座墊和靠背的傾角。座墊距離地板的高度大約為450mm，一般不超過(guò)500mm。升高座椅的高度就有可能縮短座椅之間的間距，有時(shí)候?yàn)榱嗽黾榆噧?nèi)的座位數(shù)，提高車內(nèi)面積的利用率，就采用此方法，同時(shí)還要改變靠背的傾角和其他尺寸。 圖5-20 大客車乘客座椅的布置和尺寸 圖5-21 駕駛員座椅標(biāo)準(zhǔn)尺寸 2、駕駛員座椅的相關(guān)尺寸 駕駛員座椅的尺寸如圖5-21所示。由試驗(yàn)研究結(jié)果可以獲取駕駛員坐姿對(duì)其工作的影響，在座墊高度選定的情況下，隨著方向盤(pán)傾角的減小，駕駛員作用在方向盤(pán)上的力隨之增大。因此，為了減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，應(yīng)該盡量減小方向盤(pán)的傾角。此外，還應(yīng)合理的選擇其他參數(shù)，以保證駕駛員的乘坐舒適性。由此可見(jiàn)，在載質(zhì)量很大的汽車上，應(yīng)布置傾角很小的方向盤(pán)。 減小方向盤(pán)傾角之所以能夠增大作用力，原因主要是當(dāng)方向盤(pán)的傾角很小時(shí)，從手臂一直到肩膀的肌肉都參與工作；而當(dāng)傾角很大時(shí)，則只有手臂到胳膊的這一段肌肉在用力。 3、腳踏板的布置 圖5-22所示為踏板位置相對(duì)座椅的高度和相對(duì)于座椅對(duì)稱平面的橫向位置對(duì)踏板力的影響，可供布局時(shí)參考。顯然，駕駛員可以施加最大作用力的踏板位置同時(shí)也是最舒適的位置。 油門踏板要求操縱輕便，由于在形式過(guò)程中需要經(jīng)常踩踏，駕駛員通常習(xí)慣與將腳掌擱置在油門踏板上面，所以腳后跟應(yīng)支撐在地板上，而只靠改變小腿和腳掌的角度來(lái)進(jìn)行操縱。因此，油門踏板均做成鞋底板形狀，其擺動(dòng)軸在下端，為了適應(yīng)人的腳掌外張的特點(diǎn)，油門踏板上端也應(yīng)適當(dāng)?shù)南蛲鈴堥_(kāi)。在相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的油門踏板位置，人體樣板腳掌踩在踏板上，應(yīng)使之大致垂直于小腿。圖5-23所示為踏板的具體布置。 圖5-22 踏板位置對(duì)駕駛員施力的影響 圖5-23踏板的布置 2.5 備胎、油箱和蓄電池的布置 1、備胎 客車備胎的安放布置主要考慮兩個(gè)方面的因素：軸荷分配和裝卸的方便性。備胎的質(zhì)量一般較大，可達(dá)80~140kg，故其安放位置對(duì)車輛的軸荷分布有一定的影響，應(yīng)在總布置開(kāi)始階段就應(yīng)該開(kāi)始考慮。同時(shí)要考慮只有駕駛員一人的時(shí)候，能夠方便裝卸備胎。 一般說(shuō)來(lái)，將備胎安裝于垂直位置是最可取的，這樣便于駕駛員滾動(dòng)輪胎固定到夾持架，然后在舉升安放于車架下，而如果想要一個(gè)人挪動(dòng)平放的車輪并將其裝到夾持架上是相當(dāng)困難的。對(duì)于城市客車來(lái)說(shuō)，一般沒(méi)有必要攜帶備胎。 2、油箱 客車的油箱通常布置在軸距范圍以內(nèi)的車身一側(cè)。主要從軸荷分配、加油方便及防火安全等方面來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)布置，同時(shí)還需考慮客車用途因素，不同用途的客車對(duì)油箱容積的要求是不同的。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱向布置在軸距范圍內(nèi)時(shí)，從軸荷分布均勻的角度出發(fā)，油箱應(yīng)布置在車輛后端的車架下面，這樣可以改善客車的軸荷分配?，F(xiàn)代客車對(duì)防火要求也越來(lái)越高，對(duì)于客車這樣大量載人的車輛，防火安全更甚，所以在布置油箱的時(shí)候要進(jìn)行充分考慮。一般油箱盡量布置在遠(yuǎn)離排氣管的位置，而且不應(yīng)布置在乘客門附近，同時(shí)在布置油箱時(shí)候還必須考慮加油的方便性，此外還應(yīng)考慮加油的速度，它取決于加油管口頸部的尺寸，加油速度一般不應(yīng)低于100L/min。對(duì)于靠右行駛的車輛，油箱加油口應(yīng)布置在車身左側(cè)。 3、蓄電池 蓄電池在布置時(shí)候應(yīng)與啟動(dòng)電機(jī)位于同一側(cè)，并且盡量靠近發(fā)動(dòng)機(jī)，以縮短線路的距離。當(dāng)蓄電池到啟動(dòng)電機(jī)的距離較遠(yuǎn)時(shí)，電路的電阻就會(huì)增大，這樣就會(huì)降低了到達(dá)啟動(dòng)電機(jī)的電壓。客車蓄電池通常由駕駛室內(nèi)的遠(yuǎn)距離電磁開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行接通和斷開(kāi)的。大客車上采用的是鉛酸蓄電瓶，用支架固定在車身上，和導(dǎo)線一起約重60~120kg。所以在布置時(shí)電瓶的位置對(duì)車輛軸荷的分布有一定的影響。此外，還要考慮蓄電池拆裝的方便性和可接近性。 3 車架及車身骨架設(shè)計(jì) 車架是整個(gè)客車的基體，其功用是支承、連接汽車各個(gè)總成的零部件，承受來(lái)自車內(nèi)外的各種載荷，并在很大程度上決定了客車總體的布置型式?，F(xiàn)代很多客車都有作為整車支承的車架，車上絕大多數(shù)的部件和總成都是通過(guò)車架來(lái)固定其位置的。對(duì)于由車身骨架承擔(dān)載荷的客車，稱為承載式客車，一般采用桁架式車架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)代客車正逐步向這種承載車身形式發(fā)展。 車架的結(jié)構(gòu)形式首先應(yīng)滿足汽車總布置的需要。汽車在復(fù)雜多變的道路上行駛的時(shí)候，固定在車架上的各總成和部件之間不應(yīng)發(fā)生干涉。當(dāng)汽車在崎嶇不平的道路上行駛時(shí)，車架在載荷的作用下可產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形以及在縱向平面內(nèi)的彎曲變形，當(dāng)一邊車輪遇到障礙時(shí)，還可能使整個(gè)車架扭曲成菱形。這些變形將會(huì)改變安裝在車架上的各部件之間的相對(duì)位置，從而影響其正常工作。因此，車架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠?。為了使整車輕量化，要求車架質(zhì)量盡可能的小些。此外，降低車架的高度以使得汽車質(zhì)心位置降低，有利于提高汽車的行駛穩(wěn)定性，這一點(diǎn)對(duì)客車來(lái)說(shuō)尤為重要。 客車行業(yè)在發(fā)展初期，其底盤(pán)車架主要始于貨車二類底盤(pán)的改裝，形成了長(zhǎng)頭客車。隨著時(shí)間的推移，有了后來(lái)在貨車三類底盤(pán)上進(jìn)行改裝的過(guò)程，并進(jìn)一步形成專用的客車底盤(pán)。后來(lái)對(duì)車架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改變和發(fā)展，形成了分段式車架結(jié)構(gòu)的底盤(pán)，這樣就可以降低城市客車地板的高度，對(duì)長(zhǎng)途和旅游客車來(lái)說(shuō)則是為了獲得較大的行李艙。隨著全承載車身技術(shù)的出現(xiàn)，又形成了適應(yīng)承載車身的不同類型的各種客車底盤(pán)，其底盤(pán)車架一般采用桁架式結(jié)構(gòu)。 圖5-25 三類底盤(pán)車架改裝的客車車架 4 半承載車身主要零部件的有限元分析 大梁是半承載車身的最關(guān)鍵部位，整個(gè)車的受力部分都集中在大梁部位，所以對(duì)它進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析是有必要的，先對(duì)它分析如下： 大梁的三維零件圖如下圖所示： 添加夾具： 添加力： 選擇材料： 分析結(jié)果如下： 結(jié) 論 時(shí)間過(guò)得真快啊，轉(zhuǎn)眼間四年時(shí)間都過(guò)去了，在這四年中，我學(xué)到了許多專業(yè)知識(shí)，就拿這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)吧，我查閱了《汽車設(shè)計(jì)手冊(cè)》，《半承載式車身設(shè)計(jì)》，使我充分掌握了半承載式車身的設(shè)計(jì)方法和步驟，更重要的復(fù)習(xí)所學(xué)專業(yè)的知識(shí)，以前總認(rèn)為學(xué)這些專業(yè)知識(shí)沒(méi)用，那是我太天真了，當(dāng)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，它幫了我不少的忙，特別是《汽車設(shè)計(jì)》這課對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助特別大，都怪上課沒(méi)認(rèn)真聽(tīng)講，導(dǎo)致做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)要問(wèn)比我學(xué)的好的同學(xué)，通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)不是個(gè)壞事，是為了自己的，還有學(xué)習(xí)這些知識(shí)精通的話對(duì)我們找個(gè)好工作有大大的幫助，總之我除了感謝我的老師和幫助過(guò)我的同學(xué)外更要感謝自己的。 參考文獻(xiàn) [1] 張華 機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì) 北京：科學(xué)出版社，2004.5 [2] 李念 半承載式車身結(jié)構(gòu)概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [3] 張棟 半承載式車身的創(chuàng)新設(shè)計(jì).高等教育出版社，2004.3 [4] 姜繼海，宋錦春，高常識(shí). 半承載式車身原理.高等教育出版社，2002.8 [5] 張春林，曲繼方，張美麟.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2001.4 [6] 錢平.機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [7] 張遼遠(yuǎn). 半承載式車身的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 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Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space 致 謝 當(dāng)我寫(xiě)到這里的時(shí)候，我心里是別提有多么的開(kāi)心，不管前面的對(duì)與錯(cuò)，總之，我覺(jué)得自己做到這里已不錯(cuò)了，感謝老師和幫助我的同學(xué)一起到圖書(shū)館查資料的那些同學(xué)們，要不是你們恐怕我現(xiàn)在真不知道自己能做到哪里，首先您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上對(duì)我以精心的指導(dǎo)，同時(shí)還在我改寫(xiě)論文時(shí)給我鼓勵(lì)和支持，從這點(diǎn)看出老師當(dāng)初選你當(dāng)我的老師我是明智的，而且，通過(guò)這次寫(xiě)論文我知道遇到什么事總要靠別人來(lái)完成，現(xiàn)在我覺(jué)得這種想法是我錯(cuò)啦，也許自己做的比那些人做的會(huì)更好，同時(shí)，我要把這種態(tài)度放到工作當(dāng)中，我相信我自己一定可以比別人做的出色。說(shuō)實(shí)話，我從開(kāi)始認(rèn)真做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，才領(lǐng)悟到知識(shí)確實(shí)是種強(qiáng)大的工具，我現(xiàn)在想來(lái)前面失去的，我想在通過(guò)在工作中補(bǔ)回來(lái)，想到這里自己說(shuō)了句“呵呵”，但是話說(shuō)回來(lái)，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我花了挺大的功夫，雖然是苦，但心里挺開(kāi)心的，我想如果大學(xué)這四年我好好來(lái)利用它的話，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不談在班里第一個(gè)交，最少也在前十個(gè)人之前交，最后在這里衷心的對(duì)所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)的幫助。