城市公交车设计说明书.doc

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iv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 development 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 cities 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 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 both 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 3d 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 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catia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39陆海英 yd6100h城市公交车乘客区数字化设计第一章 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）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，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，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：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，采用跟地板革颜色接近的铝型材。通过以上的考虑，地板、地板革、压条的结构形式、材料、颜色已基本选定。2.2 地板的隔音、减振、密封以及隔热（1）在地板的下面需隔音处粘接一层隔音效果较好的消音层，用压条或粘接的方法固定；（2）在两地板对接的间隙内涂密封胶，并在地板上面铺设敷层来隔离灰尘的侵入；（3）在地板的下表面贴阻尼板，并且压条固定，或在地板的支撑梁上粘贴阻尼橡胶进行减振；（4）在两地板块对接处的支撑梁上涂地板腻子，地板与前围、侧围、后围的连接处涂密封胶；（5）对发动机舱和其附近的地板要进行隔热处理，通常采用粘贴石棉布、玻璃纤维毡、铝铂等等，而且与隔音、降噪的技术措施相结合。减振、密封措施2.3地板的计算2.3.1地板的类型及其特点根据地板的不同可分为以下三种主要类型。（1）由一种较软、较厚的材料（如木材、层压板）制成。（2）具有加强梁的金属材料（钢材或硬铝板）（3）较厚的多层轻质填充料与两块（有时为一块）薄金属粘接在一起这些地板在结构、工艺和计算等方面都有各自的特点。各种结构的地板单位面积质量（kg/m2）都可以准确地予以区分。 为了较好地确定地板结构的效率，可利用在相同载荷作用下产生最大绕度时的地板1m2 的质量作为评价指标。2.3.2地板的强度计算现以上述几种不同结构地板的任意片断作为例子加以阐述。为便于比较，在每一种场合下，均以相同载荷均布在地板的整个面积上以及地板具有相同的挠度和支撑特征（所有类型的地板四周均假设为自由支撑）。在实际结构中，地板系与支撑构件刚性相连，但考虑到装置地板的刚性往往不足以保证其完全的固定，为简化计算，假设自由支撑地板在不超过强度极限的情况下也能满足要求。固定支撑地板的最大挠度不应超过长边的1/800，而自由支撑地板的最大挠度不宜超过长边的1/500。取城市公交车一段的尺寸为1200mm2360mm，如图所示，其中1200mm为公交车地板下二横梁的距离，2360mm为允许的地板宽度（整车总宽为2440mm）。设1m2站立乘客8人（每人质量70kg），取动载荷系数nd1.8，则该段地板上相应的均布载荷为：q=87001.810800n/m21n/cm3yd6100h的地板采用整块的竹编胶合板，设地板系自由支撑，取地板的泊松比=0，e104mpa(=106n/cm2)，当w=0.5时，按公式（2-1） wmax= （2-1）和公式（2-2） wmax= （2-2）得：t= 1/3= 1/3cm= 52.041/3cm=3.73cm从工艺和轻量化的角度来看，此厚度显然过大。因此，可在地板下面增设两根相距800mm的加强梁如图中虚线所示，这样做相当于将整块地板分成三部分，此时w=1200/500=2.4mm。从而将t减薄为t=1/3cm=2.5cm竹编胶合板地板的密度r=0.8g/cm2,故单位面积质量为20kg/cm2。该段胶合板的总质量为20（1.22.36）kg=56.6kg加强梁上所承受载荷为地板上的均布载荷和地板的总质量之和，即q(1.22.36)+566=28386n 故一根加强梁上所受均布载荷为28386n/2=14193n，而单位长度上的均布载荷为p=14193n/120cm=118.3n/cm。由此可求得两端固定的加强梁的抗弯惯性矩为i=12.89cm4 为此选择加强槽形梁的截面尺寸h=40mm，b=40mm，t=1.2可以满足给定挠度的要求。2.4基于catia环境下的地板总布置设计2.4.1地板的总布置 yd6100h的地板如上文所述采用“剧场”式结构阶梯形地板，在车身后部由于安装了发动机，使得地板高度增加，台阶的高度既要考虑乘坐的舒适性，符合人机工程学，又要考虑座椅安装的方便性，另外还要考虑对发动机的隔热、减振、降噪的因素。同时在乘客区前部是平地板结构，而在乘客区后部是高地板结构。在车轮罩处，考虑座椅的安装和乘客乘坐的方便性和舒适性，采用一定的过渡结构。yd6100h的地板不高，所以采用一级踏步的形式，在车身前后部连接的地方，因为台阶比较高，所以同样采用一级踏步的形式，方便乘客的通行。yd6100h车上安排了31+1个座位，乘客区座位数为31个，根据这个要求，具体布置是：两个前车轮罩处分别布置3个座位，面对面安装座椅。在车身前部的右边因为有门的存在，所以安排3个座位，同向布置，而在车身前部的左边可以安排5个座位，同样也是同向布置。在车身后部，通道两侧均安排3排双座位座椅。而在车身尾部，没有通道，可以并排布置5个座位。这样安排正好是31个座位2.4.2地板的参数确定1、yd6100h三维空间坐标系的建立（1）高度方向 沿车架纵梁上平面较长的一段所作的水平直线或沿无车架车辆的车身地板下平面较长的一段所作的水平直线作为高度方向（坐标zz轴）的坐标零线；yd6100h是属于半承载式车架的车身，选择两车轮的中心连线作为高度方向的坐标零线。zz轴零线向上为正，向下为负。（2）长度方向 通过车辆前轮中心，并垂直于高度方向坐标零线所作的直线作为长度方向（xx轴）的坐标零线。本车选择的是通过车辆前轮与地面的切点，并垂直于高度方向坐标零线所作的直线作为长度方向的坐标零线。xx轴零线以车辆前进方向看向前为负，向后为正。（3）宽度方向 车辆的纵向对称中心线作为宽度方向（y-y轴）的坐标零线。本车选用的就是该坐标。yy轴沿车辆前进的方向看，零线以左为负，以右为正。2、网格线的确定在车身平面图的设计中，车身布置图，外形图以及具有复杂曲面形状和装配位置要求的车身零件图，装配图中均应绘出坐标网格线。并使其与主图板设计的网格线相一致。这样能够提高设计的精度和方便尺寸标注。由于坐标网格线是尺寸的计量和标注的基准线，现多采用间距为200mm的网格线，也有间隔为500mm的。为了视图的清楚，故本图的网格线间距选用为500mm。但即使使用了网格线也无法单纯依靠图纸准确完整地将其表达出来，所以还必须辅之以1：1的模型。3、yd6100h的整车基本参数总 长la: 10310mm 总 宽ba: 2440mm 总 高ha: 3100mm轴 距l: 5100mm 前 悬lf: 2260mm 后 悬lr: 2950mm前轮距b1: 2020mm 后轮距 b2: 1860mm 轮 胎 :9.00r20-14pr 以上数据均为原始数据。4、其它参数的确定根据gb13055-91规定：同方向座椅坐间距：l31650mm座垫前缘至障碍物距离：l34280mm,l35300mm座垫至侧围距离：w3130mm通道宽：w33450mm高地板高：h38250mm乘客门净宽：l37650mm（单通道门）；l37900mm（双通道门）一级踏步高：h40400mm一级踏步深：w34300mm踏步高：h41300mm踏步深：w35200mm根据原始数据和国标规定,地板总布置中的一些数据可以确定，基本如下：前门踏步高：270mm； 前门踏步深：680mm； 前门踏步宽：925mm；后门踏步高：270mm； 后门踏步深：610mm； 后门踏步宽：1330mm；第一级台阶高：350mm；第二级台阶高：190mm；第三级台阶高：200mm；第四级台阶高：220mm；第五级台阶高：450mm；第一级台阶上踏步高：150mm、深：400mm、宽：580mm；因为在第四级台阶上直接布置座椅，所以将第五级台阶设计成具有一定坡度的形式，这样可以更好地与座椅配合。在车轮处根据车轮的尺寸布置车轮罩，设计成两台阶形式，第一级台阶的尺寸为：1720mm*1100mm*280mm,第二级台阶底面的尺寸为1360mm*850mm*360mm，第一级台阶以x轴的零坐标平面为对称面，而第二级台阶采用不对称形式，一个侧面做成斜面，和xy平面的夹角为105，既考虑了座椅安装的方便性又考虑了空间的增大和视觉的美观性，而另一侧面与其不对称的地方可做成工具箱，同时可方便座椅的安装。根据国标，确定座椅宽为440mm，深为390mm。前轮罩上两座椅之间的横向间距为40mm，因为有座椅扶手的存在。而车身后部双座位座椅中两座椅横向间距为20mm，以保证通道宽大于450mm。车身尾部的座椅横向0间距也为20mm。 座椅的纵向间距也根据前后车身座位布置的不同而不同。在车身前部，座椅前三排的纵向间距为650mm，而后两排的距离为690mm。这样的布置达到国标要求，因为前三排座椅对称分布，所以要一致。车身后部的三排座椅之间的纵向间距为840mm，因为是双座位的，要考虑里座的乘客进出的方便性。以上是对地板总布置基本参数的确定。接下去就可以在catia环境下进行数字化设计了。2.4.3地板的数字化设计1、在catia环境下，新建一个part，定义为地板。2、将part design转换成generative shape design .在zx平面中建立一个草图sketch.1，在该草图下作阶梯形直线，如图2-1所示：图2-1 阶梯形地板3、退出草图，在空间里使用extrude命令，将该线拉伸成面，limit1=-1180mm,limit2=1180mm。如图2-2所示：图2-2 阶梯形地板平面4、在xy平面内作草图sketch.2，作出车身后部的踏步形状，即矩形框580*400mm。5、退出草图，在空间内使用extrude命令，将矩形框沿z方向拉伸成面，limit1=620mm,limit2=470mm。6、在zx平面内建立草图sketch.3，在草图中作出车轮罩的形状。7、退出草图，使用extrude命令将车轮罩轮廓线拉伸成面，limit1=660mm,limit2=0mm。8、使用offset命令，将zx平面沿y方向偏移520mm生成plane.1，使用intersect命令在plane.1内作出车轮罩面与之的截交线intersect.1，使用split命令以plane.1为界将生成的车轮罩面进行剪切，再使用extrude命令将intersect.1沿z轴负向拉伸成面，使用split命令将该面以该处地板平面为界进行剪切，同时将地板平面以车轮罩面为界进行剪切，形成车轮罩。最后使用symmetry命令将生成的剪切面以zx面为镜面作对称处理。9、在xy平面内建立草图sketch.4，在草图内作一个矩形框1330mm*610mm。退出草图，在空间内将该矩形框拉伸成面extrude.6，limit1=270mm、limit2=0mm。在xy平面内建立草图sketch.5，在草图内作一个矩形框925mm*680mm；退出草图，在空间内将该矩形框沿z方向拉伸成面extrude.7，limit1=270mm，limit2=0。10、使用split命令将地板平面分别以extrude.2、extrude.6和extrude.7为界进行剪切。以extrude.2为基准，用line命令生成矩形框，然后用join命令使之成为一个整体，再用split命令将地板台阶侧面以该矩形框为界进行剪切，形成台阶状。接着，分别在三处用fill命令生成台阶面。这样上客区、下客区和乘客区前后过渡的三个台阶面就成形了。如图2-3所示：图2-3 地板台阶及后轮罩的形式11、在前部地板平面内建立一个草图sketch.6,在草图中作一个矩形1720mm*1100mm。退出草图，用extrude命令将该矩形沿z方向拉伸成面extrude.10，limit1=280mm，limit2=0；然后以该拉伸面为界，用split命令对地板平面进行剪切，再用fill命令将该面的上端矩形填充成平行于xy平面的面fill.6。随后在填充面内建立草图sketch.7，在草图中作一个矩形框1360mm*850mm，退出草图后将该矩形框沿z方向拉伸成extrude.11，limit1=360mm，limit2=0，然后以该拉伸面为界，对fill.6进行剪切，在将拉伸面的上端矩形用fill命令进行填充，形成平行于xy平面的巨型平面fill.7 。以sketch.7中矩形的一条短边拉伸一个平面，使之与zx平面成85，然后进行修剪。12、使用symmetry命令将步骤11中建立的各个面以zx平面为镜面作对称处理，形成两车轮罩。然后将两侧的平面用split命令进行剪切。如图2-4所示：图2-4 前轮罩的形式13、地板平面已基本成形，然后切换到part design环境，使用thicksurface对地板的各个面进行加厚，先是加厚1mm，然后在该基础上加厚20mm。如图2-5所示：图2-5 地板实体形式14、地板及地板革已经成型，接着就在该地板上进行座位的布置，如图2-6所示：图2-6 地板总布置以上就是地板总布置的数字化设计过程。2.5本章小结地板总布置的设计除了要根据国标进行设计，还要考虑人性化设计，同时要对地板进行强度计算，保证地板的强度，保证城市公交车的安全性，延长地板的使用寿命。对地板总布置的设计，使我对catia三维造型软件中的part design和generative shape design中工具的使用有了更进一步的了解，也更熟练了。第三章 yd6100h城市公交车乘客区座椅设计3.1概述汽车座椅用于：支撑乘客的质量：缓和和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。由此可见，座椅设计的好坏，将对汽车的平顺性、乘坐舒适性、安全性及操纵方便性等产生很大的影响。因此，掌握汽车座椅的特性和设计方法，是车身设计中的重要环节之一。汽车座椅的设计应满足如下要求：（1）应该有良好的静态特性，即：座椅的尺寸和形状应使人体具有合适的坐姿，良好的体压分布，触感良好，并能调整尺寸与位置，以保证乘坐稳定、舒适，操作方便，视野良好。（2）具有良好的动态特性，以缓和与衰减由车身传来的冲击和振动， 保证驾驶员能较长时间工作而不感到疲劳；乘客能感到乘坐舒适愉快。（3）有足够的结构强度、刚度和寿命，并能在发生交通事故时尽量减少乘员的受伤程度，亦即具有足够的安全性。（4）结构紧凑，外形与色彩应美观、大方，与车身内饰相协调，并尽可能减轻质量，降低成本，有良好的结构工艺性。汽车座椅按结构型式可分为整体式、分开式、长凳式、可调式、折叠式、可翻等数种；按乘员数可分为单人式，双人式及多人式等；按功能可分为驾驶员座椅，乘客座椅，乘务员座椅及附加座椅等。对于不同类型的汽车，其座椅的设计要求各有不同的侧重。例如：高级客车的座椅当然要保证各项设计性能良好， 而城市客车则要求座椅的质量轻、结构紧凑、结实耐用、价格低廉。对于驾驶员用的工作座椅，主要应保证视野良好、操作方便、调节灵活、长时间工作不感到疲劳；而乘客座椅则以保证乘员的舒适和安全为主。3.2座椅的选择yd6100h是城市公交车，乘客的乘坐路程一般比较短，对座椅的要求是质量轻、结构紧凑、结实耐用、价格低廉。一般采用塑料座椅比较多，能较好地达到这些要求。为了达到舒适性要求，在塑料座椅上加装海绵座垫和海绵靠背，增加了塑料座椅的柔度，起到了减振的作用。而在颜色方面主要体现美观、大方，与车身内饰相协调，塑料座椅正面采用乳白色，背部采用天蓝色，而海绵座垫和海绵靠背均采用天蓝色。这样的颜色搭配比较美观、大方，也很明快、干净。塑料座椅一般由椅面和骨架组成，椅面直接与人体接触，要充分体现人性化，其曲线和角度要考虑人体h点和r点，符合人体工程学。 同时椅面要具有一定厚度，满足强度要求。而骨架是固定在车身地板上用以支撑整个座椅和人体质量，为保证承载和安全，应具有足够的强度和刚度。材料可用钢管、铝板、树脂板、木材等。在这里，我采用钢管。设计要求是：当座垫上垂直载荷为800n时，允许挠度10mm；当载荷增至1200n时，允许永久变形 5mm。当垂直靠背蒙皮作用载荷为1500n时，允许挠度50mm；当载荷增至2000n时，允许永久变形12mm。3.3基于catia环境下的座椅设计3.3.1座椅的基本参数根据gb/t13057-91城市公交车坐椅的标准为：座椅高h1：400mm450mm； 座椅深l1：350mm； 座垫宽w1：400mm；座垫角1：37； 靠背高a1：450mm； 靠背角2靠背与座垫夹角3：9397； 肘靠高h3：150mm200mm；根据扬州市城市公交车上座椅的实际尺寸，对座椅的基本参数进行确定：座椅深：380mm； 座椅宽：440mm； 座椅厚度：20mm；靠背与座垫的拟夹角：100； 座椅骨架高：35mm；其它一些涉及到的尺寸在作图过程中具体问题具体分析。 3.3.2座椅的数字化设计在catia环境下，根据以上确定的参数，对座椅进行数字化设计。1、在zx平面内建立草图sketch.1，在草图内先作出两条直线，长度分别为380mm和500mm，两直线相交于坐标原点，夹角为100。以这两条直线为依据使用spline命令作出椅面曲线，如图3-1所示：图3-1 座椅曲线2、退出草图，在空间内将zx平面分别沿y轴正向和负向平移220mm，然后分别在两偏移面内建立草图sketch.2和sketch.3，在草图中将曲线进行投影并沿z方向偏移34mm，这是以现成的公交车座椅作为参考的，这样生成的椅面就具有一定弧度了，符合舒适性要求。3、将xy平面和yz平面分别沿z轴和x轴平移500mm和380mm，然后分别在该两个平面内建立草图，在草图内用spline命令并参照城市公交车座椅的形状分别作一条平缓的曲线。4、在空间内，切换到freestyle环境，使用net surface命令将步骤1、2、3中生成的曲线分别作为profiles和guides，生成曲面，如图3-2所示:图3-2 座椅曲平面5、分别用与步骤2中的两平面成2的平面将该曲面进行修剪，使之具有一定的锥度。然后将该曲面沿z轴负向拉伸成实体，厚为20mm。在椅背上打出椭圆形的通孔，使椅背上部形成椅把手，方便乘客抓握。6、用相同的方法（先作曲面，后生成实体）作出座垫和靠背，它们的厚度均为10mm，布置在椅面上。然后将各个直角边进行倒角，使之圆润、美观。然后设置属性，椅面采用塑料质地，颜色为乳白色，座垫和靠背采用海面质地，颜色为蓝色。而椅背的颜色也为蓝色。7、在座椅一截平面内建立草图，采用spline命令在座椅边上作一曲线，使之成为座椅包边，退出草图，将之沿座椅曲线进行拉伸成面，在转角处进行过渡，使之过渡自然圆润。然后将之生成实体。同样使用塑料材质，颜色为乳白色。最后在座椅底部生成两个平台，方便安装座椅骨架。这样一个椅子就成行了。具体图形见附录1。以上是城市公交车塑料座椅的数字化设计过程。3.3.3座椅肘靠的数字化设计在城市公交车中座椅肘靠用的不多，只在前轮罩上分别布置了两个，其余的座椅就没有肘靠了，这样也方便乘客的通行。 肘靠的形式要简单，线条要顺畅，与座椅的形式相协调。1、在zx平面内建立草图，在该草图内作出肘靠的基本形状。如图3-3所示： 图3-3 座椅肘靠的基本形状 图3-4 座椅肘靠的实体形式2、退出草图，将该直线拉伸成实体，厚度为5mm，添加材质为不锈钢，颜色为深色，再在肘靠上部加装一层海绵，这样达到舒适度要求，颜色也为黑色。如图3-4所示。这样一个简单的座椅肘靠就成型了。3.3.4座椅支架的数字化设计 座椅支架根据车身前后不同的布置，也可以设计成不同的形式。车身前部的支架设计如下：1、支架底部作一个矩形实体150mm*50mm*30mm为底板。在底板上先作出支架的基本形状曲线，然后将该曲线生成实体，形成骨架，然后在实体顶部设计一个顶盖，用于连接骨架和座椅。基本尺寸都是在参观各式城市公交车并且测量后所得的，均满足强度和刚度要求。具体形式如图3-5所示： 图3-5 车身前部支架形式 图3-6 靠侧围的支架形式2、以上的骨架安装在座椅一侧，而另一侧与左、右侧围相连接的骨架也是参照城市公交车上座椅骨架的形式和尺寸，如图3-6所示。车身后部的骨架因为有车轮盖而有不同的高度。在车轮盖前部因为车轮盖有一定坡度，所以在车轮罩的斜面上作骨架的底部。具体尺寸和形式是依据城市公交车的座椅骨架测量所得。如图3-7所示： 图3-7 后轮罩斜面上支架形式 图3-8 车身后部支架形式而不在车轮罩的座椅骨架形式稍复杂一点，具体形式如图3.9所示。在车轮罩平面上的座椅骨架的形式和尺寸与图3-8中的相似，只是在高度上小了190mm，因为车轮罩要比通道高190mm。3、前轮罩和地板尾部的地板比较高，就不用安装上述的座椅骨架了，只要简单的横梁和支撑架就行啦。具体的如图3-9所示：图3-9 前轮罩上支架形式4、图3-9是安装在前轮罩上的，车身尾部的骨架形式只是将衡量加长，再加两个支撑架。座椅的以上为座椅和座椅骨架的数字化设计过程。3.5扶手设计yd6100h是城市公交车，考虑到人流比较多，一半的乘客是站立的，所以供乘客拉扶的扶手在城市公交车中起了很大的作用，同时扶手的形式和颜色可以起到美化和点缀乘坐环境的作用。具体的尺寸是对城市公交车进行参观、测量后然后进行改进的。具体形式和尺寸如图3-10图3-12所示：图3-10 扶手主视图图3-11 扶手左视图图3-12 扶手俯视图扶手的颜色采用明黄色，不仅增添了车内的色彩，不至使乘客的视觉感受太过单调，而且，明黄色也能起到警示的作用，时刻提醒乘客们抓好扶手，注意安全。而扶手的材质是厚度为5mm的不锈钢钢管，满足强度和刚度要求。三维效果图见附录2。3.6本章小结以上几节讲了座椅、座椅肘靠、骨架以及公交车扶手的数字化设计。通过前期对扬州市城市公交车的参观与测量，然后针对公交车现有不足，对一些数据进行改进。经过这些工作，我对catia中的曲面造型更加熟悉，特别是能熟练地进行座椅的造型设计。第四章 yd6100h城市公交车乘客区内蒙皮的设计4.1概述 乘客区内蒙皮包括左、右侧围内护板，顶盖内护板，以及覆盖在内护板上的一层装饰材料。内蒙皮不仅是用来“遮丑”，即将暴露在车厢内的骨架，线束，螺钉等掩盖起来，而且要将整个车厢内部高度统一成一个和谐的整体。4.2内蒙皮色调的选择内饰的色调是指内饰色彩的总的倾向，或者说是内饰环境的主要气氛，也就是常说的内饰基调。内饰必须有一个影响全局的、大面积的基本色并以此作为内饰的主体色即主色调，而内蒙皮在内饰中占的比例最大，所以内蒙皮的色调选择很重要，可按下列原则进行：（1）功利原则 任何产品的色彩都有一定的功利性，即色彩对产品的保护作用和对产品功能的表达性，不管现代技术可以采取何种着色方法，最基本的要求是能对产品起到良好的保护作用，以维持产品在一定时间内有良好的功能。内蒙皮表面色彩应具有绝缘、防污、防霉、阻燃等能力。（2）以人为中心的设计原则 为人而设计，是现代设计的观点之一。因为汽车内饰使用者是人，评价者是人，但由于人的性别、年龄、民族、地区、地位、世界观、信仰、经历、文化素养的不同，又表现出不同的审美观，使每个人对同一客车内饰的评价产生了较大的差异，因此，客车内饰色彩设计应充分体现以人为中心，共性与个性，普通与多样的辩证统一的原则。内蒙皮作为内饰的大件就要体现这一原则。（3）简洁原则 “简洁就是美”，这不仅符合科学美学思想和技术美学对产品造型设计的要求，而且也符合现代机器成形的生产方式。客车内饰色彩设计的简洁原则，不仅表现了现代造型艺术的特征，同时也是现代社会经济观的体现。（4）符合美学法则的原则 色彩使人的视觉上产生冷暖、轻重、软硬、胀缩、强弱感和质感，而色彩处理得好，有利于内饰达到审美的效果。例如：在内饰的上下两部分分别采用轻重不同的色彩，可以产生稳定的视觉效果，而在本次的设计中，地板的颜色我采用了按色调，所以内蒙皮采用淡雅、明快的色调。（5）考虑气候和地理条件（6）符合用色的时代性4.3内蒙皮材料的选择在内蒙皮设计中，材料是最直接的装饰因素，材料与肌理、质地与色彩、材料与可加工性及成本等直接影响到内饰设计的成功与否。因此，选择恰当的装饰材料是装饰设计的首要问题。一、选择要求（1）阻燃 （2）吸声、隔声、阻尼、隔振（3）轻质、低耗、防静电、色泽耐久、反光柔和、无气味、无污染、可加工性、可操作性综上所述，在选择材料时必须根据装饰的部位、场合及其使用功能进行综合考虑，才能达到良