KLQ6100G城市公交車(chē)大型客車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)含CATIA三維及3張CAD圖
KLQ6100G城市公交車(chē)大型客車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)含CATIA三維及3張CAD圖,klq6100g,城市,公交車(chē),大型,客車(chē),車(chē)身,設(shè)計(jì),catia,三維,cad
一、選題依據(jù)
1. 研究領(lǐng)域
車(chē)輛工程-汽車(chē)設(shè)計(jì)-車(chē)身設(shè)計(jì)
2．論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
由于我國(guó)城市化進(jìn)程的加速以及居住郊區(qū)化帶來(lái)的交通需求，大型客車(chē)在解決城市交通需求和市場(chǎng)需求的角度上變得越來(lái)越重要。對(duì)大型客車(chē)車(chē)身造型及總布置的研究，有利于我國(guó)城市公交的發(fā)展。例如：前圍的設(shè)計(jì)能有利于降低風(fēng)阻，拓寬?cǎi){駛員的視野；側(cè)圍的設(shè)計(jì)、座椅的布置及其支架造型設(shè)計(jì)、地板設(shè)計(jì)能給乘客帶來(lái)更佳的乘坐體驗(yàn)，后視鏡和后圍的設(shè)計(jì)能保障駕駛員和乘客的生命安全等。在貫徹公共交通
“安全、舒適、快捷、經(jīng)濟(jì)、方便”的基本原則下，本論文有一定的應(yīng)用和參考價(jià)值。
3．目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)外汽車(chē)大公司和設(shè)計(jì)公司具備汽車(chē)創(chuàng)意和造型的能力，一個(gè)公司就開(kāi)發(fā)過(guò)幾十至幾百種大型客車(chē)車(chē)身，積累了幾十年的大型客車(chē)車(chē)身開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。國(guó)外的學(xué)者在汽車(chē)輕量化研究和拓?fù)鋬?yōu)化研究方面，作了很多研究和試驗(yàn)，取得了很多重要的成果。1995 年，Kane 等人分別用遺傳算法和蟻群優(yōu)化算法對(duì)金屬平板進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)；2010 年，A.gauchia 等人運(yùn)用有限元分析、靈敏度分析和遺傳算法等技術(shù)對(duì)大型客車(chē)車(chē)身進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
同時(shí)在國(guó)內(nèi)，許多學(xué)者在車(chē)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，基于有限元分析，多體動(dòng)力學(xué)分析和疲勞壽命分析結(jié)果，綜合考慮車(chē)身剛度、強(qiáng)度、振動(dòng)、疲勞、碰撞安全性和輕量化也做了許多研究。2001 年吉林大學(xué)的林松采用了梁、板殼和彈簧單元對(duì)某大型客車(chē)車(chē)身建立有限元模型，通過(guò)車(chē)身部分結(jié)構(gòu)靈敏度優(yōu)化后將整車(chē)質(zhì)量降低了 5.7%。2004 年，陳茹雯運(yùn)用 ANSYS 軟件對(duì)某大型客車(chē)車(chē)身進(jìn)行了有限元分析并進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化。
根據(jù)建設(shè)部提出的我國(guó)城市公共交通的發(fā)展原則、方式、目標(biāo)的指導(dǎo)意見(jiàn)，發(fā)展公共交通要堅(jiān)持五大基本原則，推動(dòng)綠色公交、智能公交、大容量地面快速公交為重點(diǎn)的公共交通的科技進(jìn)步，形成信息化、智能化、社會(huì)化的綠色新型的一體化公共交通。因此，未來(lái)大型客車(chē)車(chē)身的趨勢(shì)將向著大型化、低地板化、高檔化、綠色環(huán)?；⒃煨同F(xiàn)代化發(fā)展。因此本課題將進(jìn)行大型客車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)，從車(chē)身外部總布置設(shè)計(jì)以及內(nèi)部造型與總布置設(shè)計(jì)去嘗試優(yōu)化城市公交車(chē)這一類(lèi)型的大型客車(chē)。
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容
1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題
車(chē)身內(nèi)外部造型與總布置設(shè)計(jì)。
2.擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路）
（1）通過(guò)查閱各種資料，了解本設(shè)計(jì)的意義、研究概況和發(fā)展趨勢(shì)；
（2）對(duì)大型客車(chē)車(chē)身制圖，并對(duì)其外部總裝置和內(nèi)部總裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)；
（3）運(yùn)用 CATIA 對(duì)大型客車(chē)車(chē)身造型及外部總裝置、駕駛區(qū)和乘客區(qū)進(jìn)行三維設(shè)計(jì)；
（4）通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的參數(shù)得出結(jié)論,基于優(yōu)化后成果進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果
通過(guò)對(duì)大型客車(chē)車(chē)身造型以及內(nèi)外部總布置的學(xué)習(xí)了解深入，加深了對(duì)大型客車(chē)車(chē)身整體的優(yōu)化意識(shí)，設(shè)計(jì)出更經(jīng)濟(jì)安全舒適的大型客車(chē)。
（1）完成 10000 字左右的畢業(yè)論文；
（2）完成 3000 字左右的外文文獻(xiàn)翻譯；
（3）使用 CATIA 建模和三維設(shè)計(jì)；
（4）繪制 3 張 A0 圖紙。
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
（1）查閱和翻譯車(chē)身設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的相關(guān)資料，了解現(xiàn)代車(chē)身設(shè)計(jì)方法，了解企業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)狀況。
（2）了解工程應(yīng)用軟件 CATIA 的操作和使用方法，在 CATIA 環(huán)境下對(duì)儀表板、座椅、地板、行李架等進(jìn)行造型設(shè)計(jì)。
2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周：理解設(shè)計(jì)題目，查找參考資料；
第 2 周：整理參考文獻(xiàn)，撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述；
第 3 周：撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，翻譯英文文獻(xiàn)；
第 4 周：修改開(kāi)題報(bào)告，準(zhǔn)備開(kāi)題答辯；
第 5 周：整合已有資料，構(gòu)筑論文大綱；
第 6 周：進(jìn)行車(chē)身外部造型設(shè)計(jì)，包括前圍和后圍；
第 7 周：繼續(xù)進(jìn)行外部造型設(shè)計(jì)，包括側(cè)圍和頂蓋；
第 8 周：中期檢查；
第 9 周：進(jìn)行車(chē)身內(nèi)部造型設(shè)計(jì)，包括地板設(shè)計(jì)及座椅布置；
第 10 周：繼續(xù)進(jìn)行內(nèi)部造型設(shè)計(jì)，包括儀表臺(tái)造型設(shè)計(jì)；
第 11 周：繼續(xù)進(jìn)行內(nèi)部造型設(shè)計(jì)，包括駕駛員座椅設(shè)計(jì)及布置；
第 12 周：繼續(xù)進(jìn)行內(nèi)部造型設(shè)計(jì)，包括座椅及座椅支架設(shè)計(jì)；
第 13 周：完成論文的初稿部分，向指導(dǎo)老師尋求意見(jiàn)，優(yōu)化論文結(jié)構(gòu)，潤(rùn)色語(yǔ)句， 修改不當(dāng)之處，補(bǔ)足不足之處；
第 14 周：論文資料整合，最終定稿，為最終的答辯做好各方面準(zhǔn)備，熟悉論文內(nèi)容， 增強(qiáng)自己對(duì)論文的把握；
第 15 周：對(duì)論文進(jìn)行一定的思維發(fā)散，設(shè)計(jì)準(zhǔn)備并進(jìn)行準(zhǔn)備論文答辯。； 第 16 周：論文答辯。
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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附：文獻(xiàn)綜述或報(bào)告
1 引言
文獻(xiàn)綜述
近年來(lái)，我國(guó)隨著城市化進(jìn)程加速城市人口增加以及居住郊區(qū)化等帶來(lái)的交通需求量的劇增， 使得道路交通設(shè)施供應(yīng)、管理、技術(shù)、空間不足的矛盾突出。汽車(chē)化成為解決城市交通需求迅速增加的重要方法。根據(jù)我國(guó)國(guó)慶，大力發(fā)展公共交通和大型客車(chē)、實(shí)施公交優(yōu)先是解決城市交通擁擠的主要途徑和出路之一。而當(dāng)我們看到一輛汽車(chē)時(shí)，第一時(shí)間就會(huì)注意到它的外形。往往外形帥氣、漂亮，線條流暢的汽車(chē)能最先抓住大眾的眼睛。汽車(chē)設(shè)計(jì)中車(chē)身造型設(shè)計(jì)屬工業(yè)（產(chǎn)品造型）設(shè)計(jì)的范疇。車(chē)身設(shè)計(jì)造型涉及諸如空氣動(dòng)力學(xué)、人體工程學(xué)、制造工藝學(xué)、美學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)和材料學(xué)等多門(mén)學(xué)科，其設(shè)計(jì)比重在整車(chē)總設(shè)計(jì)中已屬最大部分。同時(shí)，對(duì)廠家來(lái)說(shuō)，大型客車(chē)設(shè)計(jì)中由于底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)都是使用現(xiàn)成生產(chǎn)線，但是車(chē)身往往要重新設(shè)計(jì)，因此其重要性更加突出。
2 國(guó)外研究現(xiàn)狀
國(guó)外汽車(chē)大公司和設(shè)計(jì)公司具備汽車(chē)創(chuàng)意和造型的能力，一個(gè)公司就開(kāi)發(fā)過(guò)幾十至幾百種大型客車(chē)車(chē)身，積累了幾十年的大型客車(chē)車(chē)身開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并已形成汽車(chē)制造企業(yè)各自的品牌風(fēng)格特 征。大型客車(chē)的車(chē)身一般分為應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)和骨架承載結(jié)構(gòu)，歐洲大型客車(chē)一般采用無(wú)車(chē)架式底 盤(pán)與骨架結(jié)構(gòu)車(chē)身相結(jié)合的結(jié)構(gòu)型式。骨架部分承受載荷，外蒙皮只起裝飾作用?，F(xiàn)代車(chē)身設(shè)計(jì) 廣泛采用 CAD、CAM 等技術(shù)手段，多車(chē)身框架均要進(jìn)行有限元計(jì)算和分析，以達(dá)到最佳的剛度和強(qiáng)度。
在汽車(chē)輕量化研究和拓?fù)鋬?yōu)化研究方面，國(guó)外學(xué)者作了很多研究和試驗(yàn)，取得了很多重要的成果。拓?fù)鋬?yōu)化在工程上的應(yīng)用已有幾十年的歷史，從最初的簡(jiǎn)單的離散體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化發(fā)展到 了現(xiàn)在的連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化。拓?fù)鋬?yōu)化方法是車(chē)輛輕量化的一種手段，應(yīng)用拓?fù)鋬?yōu)化方法可以
使車(chē)輛達(dá)到較好的輕量化效果。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、有限元方法和數(shù)學(xué)規(guī)劃法的發(fā)展，近代結(jié)構(gòu)優(yōu) 化從 50 年代末 60 年代初遜色發(fā)展起來(lái)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于輕量化設(shè)計(jì)方面一般分為結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化等三個(gè)層次。而拓?fù)鋬?yōu)化可分為離散體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化和連續(xù)體結(jié)構(gòu)優(yōu) 化兩大類(lèi)。
1980 年，Cheng 和 Olhoff 首先把材料的微觀模型引進(jìn)到結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中[1]，后來(lái) Bendsoe 又
使用自適應(yīng)有限元方法[2]。Bendsoe 的方法在優(yōu)化時(shí)只考慮體積約束和平衡條件，以最小柔順性為目標(biāo)，有限元模型中每一單元的微觀結(jié)構(gòu)指定為相同并以其尺寸和轉(zhuǎn)角作為設(shè)計(jì)變量，優(yōu)化算法屬于準(zhǔn)則法，其最優(yōu)準(zhǔn)則由變分法導(dǎo)出。1995 年，Kane[3]等人分別用遺傳算法和蟻群優(yōu)化算法對(duì)金屬平板進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，其基本原理是以生物進(jìn)化理論為背景，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)抽象建立算法模型，編制相應(yīng)的優(yōu)化程序，借助計(jì)算機(jī)來(lái)求解最優(yōu)化問(wèn)題。2004 年，Lan,F[4]應(yīng)用 UG 軟件建立了某大型客車(chē)車(chē)身骨架的幾何模型，接著應(yīng)用有限元分析軟件 ANSYS 對(duì)其分別進(jìn)行了靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，并通過(guò)試驗(yàn)法檢驗(yàn)了模型的有效性，最后在不降低強(qiáng)度和剛度的條件下，選取梁的截面尺寸和板的厚度為設(shè)計(jì)變量，以總重量為優(yōu)化目標(biāo)對(duì)其進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)，結(jié)果取得了良好的減重效果。2010 年，A.gauchia[5]等人運(yùn)用有限元分析、靈敏度分析和遺傳算法等技術(shù)對(duì)大型客車(chē)車(chē)身進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果顯示車(chē)載在減重 63.9kg（4%）的同時(shí)扭轉(zhuǎn)剛度提升了 0.225%。
3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
在國(guó)內(nèi)，大型客車(chē)按車(chē)身承載劃分，可分為非承載式，半承載式和全承載式三大類(lèi)。非承載式和半承載式車(chē)身結(jié)構(gòu)都屬于有車(chē)架式的。在國(guó)內(nèi)，全承載式車(chē)身正在被逐漸開(kāi)發(fā)，全承載式車(chē)身就是無(wú)獨(dú)立車(chē)架的整體車(chē)身結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是底盤(pán)不是傳統(tǒng)的沖壓成型鉚接車(chē)架式結(jié)構(gòu)， 而是由矩形鋼管構(gòu)成的格柵式結(jié)構(gòu)；底架、前圍、后圍、左右側(cè)圍、車(chē)頂六大片組成全承載式車(chē)身。作為大中型客車(chē)的主流形式，它大大提升了車(chē)身與底架的整體剛度與強(qiáng)度的同時(shí)，還相應(yīng)降低了車(chē)體質(zhì)量，達(dá)到甚至超過(guò)了世界車(chē)身強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的大型客車(chē)翻滾強(qiáng)度要求，保證了整車(chē)發(fā)生翻滾后，仍然具有足夠的乘員生存空間。用于事故發(fā)生后便于乘員離開(kāi)的安全門(mén)和安全天窗，也都有較好的安排。而車(chē)身前圍采用拱形結(jié)構(gòu)，也是抵抗正面碰撞，分散撞擊受力，減少撞擊變形的有效辦法。
在車(chē)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，基于有限元分析，多體動(dòng)力學(xué)分析和疲勞壽命分析結(jié)果，綜合考慮車(chē)身剛度、強(qiáng)度、振動(dòng)、疲勞、碰撞安全性和輕量化的多學(xué)科。多目標(biāo)優(yōu)化已成為研究熱點(diǎn)。
2001 年吉林大學(xué)的林松[6]采用了梁、板殼和彈簧單元對(duì)某大型客車(chē)車(chē)身建立有限元模型，通
過(guò)車(chē)身部分結(jié)構(gòu)靈敏度分析將部分靈敏度高的參數(shù)變量作為優(yōu)化變量，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后將整車(chē)質(zhì)量降低了 5.7%。2004 年，陳茹雯[7]運(yùn)用 ANSYS 軟件對(duì)某大型客車(chē)車(chē)身進(jìn)行了有限元分析并進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化。經(jīng)拓?fù)鋬?yōu)化后車(chē)身骨架各項(xiàng)特性參數(shù)指標(biāo)均有不同程度的提高，由此可以得出結(jié)論：基于有限元的拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)應(yīng)用于車(chē)身設(shè)計(jì)方面是可行的。2006 年 3 月，吉林大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院的楊志軍、吳曉明、陳塑寰和孟樹(shù)興[8]提出了單元應(yīng)變能密度靈敏度的概念，并將其應(yīng)用在多工況約束下大型客車(chē)頂棚拓?fù)鋬?yōu)化的算法中，從而簡(jiǎn)化了優(yōu)化過(guò)程，其計(jì)算結(jié)果表明該算法對(duì)大型客車(chē)車(chē)身頂棚結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是有效的。2010 年，蘇瑞意、杜良進(jìn)[9]等人對(duì)客車(chē)車(chē)身骨架進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，優(yōu)化目標(biāo)包括重量、剛度強(qiáng)度、模態(tài)和側(cè)翻安全性，優(yōu)化結(jié)果顯示整車(chē)質(zhì)量下降 4.26%。一階扭轉(zhuǎn)頻率提高 8.8%，剛度增加 12.19%，同時(shí)側(cè)翻安全性符合法規(guī)要求。2011 年，吉林大學(xué)宋群[10]基于傳統(tǒng)的全承載客車(chē)技術(shù)，設(shè)計(jì)研究了一款將中門(mén)布置在后橋懸架的全承載電動(dòng)客車(chē)， 對(duì)新設(shè)計(jì)的車(chē)身骨架進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、莫泰分析以及車(chē)身截面梁尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，并與已有的車(chē)身骨架數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，不僅整車(chē)剛度和強(qiáng)度得到提高，最終實(shí)現(xiàn)了車(chē)身骨架減輕 1500kg，輕量化效果顯著。
4 發(fā)展趨勢(shì)及展望
未來(lái)大型客車(chē)車(chē)身的趨勢(shì)將向著大型化、低地板化、高檔化、綠色環(huán)?；⒃煨同F(xiàn)代化發(fā)展。 傳統(tǒng)鉸接式的大型公共汽車(chē)占地面積較大，轉(zhuǎn)向半徑大，運(yùn)行不靈活，已在一些城市部分線路徹底退出歷史舞臺(tái)，將逐步被 11~12m 長(zhǎng)，載客 60~70 人左右的大型城市客車(chē)所代替；而低地板技術(shù)的應(yīng)用，增加了城市客車(chē)的行駛穩(wěn)定性和舒適性，降低了整車(chē)的重心，方便了乘客：尤其是老人、
兒童、有行動(dòng)障礙的人上下車(chē)。目前我國(guó)的低地板公交車(chē)輛還不能稱(chēng)作真正的低地板客車(chē)，因?yàn)? 沒(méi)有解決前后橋和懸掛問(wèn)題；在動(dòng)力配置方面，采用大功率、大扭矩、低排放、低油耗，先進(jìn)可 靠的發(fā)動(dòng)機(jī)；同時(shí)力求整車(chē)外觀色彩明快，線條流暢，直接體現(xiàn)現(xiàn)代都市風(fēng)貌，并成為現(xiàn)代都市 一道亮麗的風(fēng)景線，車(chē)輛內(nèi)外裝飾要求進(jìn)行軟化處理，高檔豪華便于游客觀光旅游。在智能化自 動(dòng)化方面，要求減少人工操作、裝有自動(dòng)電子報(bào)站器、電子路牌顯示、自動(dòng)投示機(jī)、監(jiān)視系統(tǒng)、
IC 打卡機(jī)等，這些智能化自動(dòng)化電子技術(shù)已經(jīng)在一些大中型客車(chē)上使用，今后，導(dǎo)航系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)黑匣子、防盜裝置等高新技術(shù)也將在大型客車(chē)上逐步應(yīng)用。
5 本文擬開(kāi)展的工作
因此本課題進(jìn)行大型客車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)，將從車(chē)身外部總布置設(shè)計(jì)（包括前圍、側(cè)圍、后圍、頂 蓋）以及內(nèi)部造型與總布置設(shè)計(jì)（包括地板設(shè)計(jì)、座椅布置、座椅及座椅支架造型、儀表臺(tái)的造型和駕駛員座椅）兩大方面著手，去嘗試優(yōu)化城市公交車(chē)這一類(lèi)型的大型客車(chē)。
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[7]陳茹雯.某客車(chē)車(chē)身有限元分析及拓?fù)鋬?yōu)化.南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文.2004,7.
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[9]蘇瑞意，杜良進(jìn)，吳章斌，等.大客車(chē)車(chē)身骨架多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào).2010,46
（18）：128-133.
[10]宋群.基于全承載技術(shù)的純電動(dòng)客車(chē)設(shè)計(jì)與研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué).2010.
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