货车车身结构及其方案.docx
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货车车身结构及其方案
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第4章货车车身结构及其设计
§4-1概述
货车即载货汽车，人们也称之为卡车，是指一种主要为载运货物而设计和装备的商用车辆，它能否牵引一挂车均可。
近年来，随着我国高速公路网的加快建设与不断完善，公路运输行业迎来了大变革、大发展的时代，货车已经从载运货物这一单一功能向可代表物流准时化的物流服务的运输工具这一方向发展，成为了一种社会化的服务工具，因此，货车车身的设计也需要紧跟时代的步伐，满足当今社会的需求。
货车车身包括驾驶室和车箱两部分。
在高度追求运输效率的今天，货车通常是昼夜不停地行驶，驾驶员轮换驾驶，驾驶室作为驾驶员和乘员工作和休息的空间，其设计既要满足实用性、耐用性、空气动力性、安全性等基本性能要求，也要具有良好的人机工程环境。
货车车箱根据不同的需要可以设计成多种形式，其结构也各不相同，在设计时需考虑的有车箱结构强度、车箱尺寸及容量、前后轴载荷分配等因素，对于厢式车箱还要考虑空气动力性能。
由此可见，在设计货车车身结构时，需要综合地考虑货车的实用性、耐用性、安全性、舒适性以及其他各方面相关的因素。
4.1.1、货车的分类
货车的种类繁多，形式各异，各国的分类标准有所不同，在我国国家标准GB/T
3730.1-2001《汽车和挂车类型的术语和定义》中，将货车分为普通货车、多用途货车、全
挂牵引车、越野货车、专用作业车和专用货车六大类，具体形式及定义见表4-1。
货车分类定义示意图
一种在敞开<平板式）或封闭<厢式）
普通货车
载货空间内载运货物的货车。
在其设计和结构上主要用于载运货
物，但在驾驶员座椅后带有固定或折
多用途货车
叠式座椅，可运载3个以上的乘客的
货车。
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全挂牵引车
一种牵引牵引杆式挂车的货车。
它本身可在附属的载运平台上运载货
物。
越野货车
在其设计上所有车轮同时驱动<包括一
个驱动轴可以脱开的车辆）或其几何
特性<接近角、离去角、纵向通过角、
最小离地间隙）、技术特性<驱动轴
专用作业车
专用货车
数、差速锁止机构或其他型式的机
构）和它的性能<爬坡度）允许在非道
路上行驶的一种车辆。
在其设计和技术特性上用于特殊工作
的货车。
例如：
消防车、救险车、垃
圾车、应急车、街道清洗车、扫雪
车、清洁车等。
在其设计和技术特性上用于运输特殊
物品的货车。
例如：
罐式车、乘用车
运输车、集装箱运输车等。
表4-1货车分类、定义及其示意图
此外，人们根据日常生活和工作中的不同需要，还将货车按以下几种形式进行了分
类：
按驾驶室结构分为长头式货车、短头式货车、平头式货车、双排座货车、卧铺式货车、偏置式货车等。
按车箱结构分为栏板式货车、厢式货车、油罐车、自卸车、汽车列车等。
按载重量分为轻型货车<3.5t以下）、中型货车<4-8t）和重型货车<8t以上）。
4.1.2、货车车身结构特点
1.驾驶室结构特点
货车驾驶室按其结构主要分为以下三种形式：
（1）
长头式驾驶室，其特点是发动机位于驾驶室的前部，见图
4-1a>；
（2）
短头式驾驶室，其特点是发动机位于驾驶室的前下部，见图
4-1b>；
（3）
平头式驾驶室，其特点是发动机位于驾驶室的下部
见图4-1c>。
此外，还有一种偏置式驾驶室，见图4-2，这种驾驶室偏置于发动机的一侧，它是平
头式或长头式驾驶室的一种变型。
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a>b>c>
图4-1货车驾驶室的结构类型
a>长头式b>短头式c>平头式
图4-2偏置式驾驶室
在总布置设计中，当车身总布置尺寸参数<长、宽、高、轴距、轮距等）和质量参数确定之后，对驾驶室采用何种形式可通过以下的优缺点权衡。
在驾驶室空间方面，长头式驾驶室内部要比平头式的宽敞，因此地板可以布置地较低，有利于驾驶员上、下车，各种操纵机构也容易布置，便于驾驶员操纵。
在舒适性方面，长头式驾驶室要比平头式驾驶室好。
长头式驾驶室的发动机与驾驶室分开，发动机的散热、排气、振动和噪声等对驾驶室的影响小，便于隔热、防振和降噪；而短头式驾驶室由于发动机位于驾驶室下方，其所受影响较大，需要采取更加有效的隔热、防振和降噪措施。
在发动机的接近性方面，长头式驾驶室要比平头式好。
平头式驾驶室为改善发动机的接近性，通常设计有驾驶室翻转机构，通过驾驶室的前翻使发动机暴露出来，增加了机构的复杂性。
在碰撞安全性方面，长头式驾驶室也要比平头式好。
当发生正面碰撞事故时，长头式驾驶室的发动机区域能起到较好的缓冲吸能作用。
在视野性方面，长头式驾驶室由于车头的遮挡，视野范围受到限制，没有平头式的宽
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阔。
在车架利用面积方面，同等轴距下，平头式驾驶室占用的车架有效面积要比长头式的
少。
在机动性方面，平头式驾驶室货车的最小转弯半径小，机动性比长头式的好。
短头式驾驶室的发动机有部分位于驾驶室内，经过适当的布置，既可有效提高车架利用面积和视野性，又可充分利用驾驶室的宽度。
因此，当所设计的货车长度有限制，又希望其具有较大的车箱有效面积时，可以采用短头式驾驶室。
偏置式驾驶室既具有平头式轴距短、视野宽的优点，又避免了驾驶室闷热的不足，而且发动机的接近性好，便于维修。
在超宽的汽车上采用这种窄驾驶室，还可以进一步改善驾驶员视野。
因此，偏置式驾驶室主要应用于重型矿用自卸车。
2.车箱的结特点
货车车箱主要可分为两大类，一类是通用车箱，另一类是专用车箱。
通用车箱一般可
分为平板车箱、低栏板车箱、高栏板车箱和小吨位自卸车箱等，图4-3所示为几种常见的
通用车箱。
专用车箱的种类较多，可大致分为厢式车箱、罐式车箱、自卸车车箱和集装箱
等，图4-4所示为几种常见的专用车箱。
a>
b>
c>
图
4-3
通用车箱
a>平板货车
b>低栏板货车
c>高栏板货车
a>b>c>
图4-4专用车箱
a>冷藏车b>油罐车c>集装箱运输车
通用车箱主要用于运输一些装卸方式简单、环境要求不高及周转次数少的货物，如运
输木材、煤炭、布料和粮食等。
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专用车箱主要用于运输通用车箱不宜运输的货物，比如，易损的日用百货、食品等可
采用厢式车箱运输，液态的化学品、燃料等可采用罐式车箱运输，而需要跨国远途运输的
货物则采用集装箱最为方便。
§4-2驾驶室结构及其布置
4.2.1、驾驶室的结构
1.长头式驾驶室的结构
长头式驾驶室的结构在总体上可分为驾驶舱和车前板制件<俗称“车头”）两大部分。
1）驾驶舱
驾驶舱由前围板、前围侧板、前围上盖板、前立柱、后立柱、顶盖、顶盖前后横梁、
上边梁、后围板、后围横梁、门槛等组成<在承载物件的外面覆以外覆盖件和车门等，在
内部装置仪表板、内饰件、地板等构成完整的驾驶室），见图4-5。
图4-5长头式驾驶室驾驶舱
1.前围左侧板2.前围板3.前围上盖板4.前风窗框下横梁
5.前风窗框上横梁6.顶盖7.上边梁8.后围上横梁9.后围板
10.地板后横梁11.左后立柱12.地板13.左门槛14.左前立柱横梁
按驾驶舱的装焊工艺可将驾驶室分为有骨架结构的驾驶室和无骨架结构的驾驶室。
有
骨架结构的驾驶室先由地板、前骨架和后骨架等组合件装焊成驾驶室骨架分总成，然后再
装焊前围、后围、顶盖、门槛等外覆盖件以构成驾驶室。
无骨架结构的驾驶室是由各种钣
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金覆盖件和钣金零件先装焊成几个分总成，然后再在装焊台上装焊成整个驾驶室。
2）车前板制件
车前板制件是指驾驶室前部覆盖发动机和车轮的零部件的总称，主要由散热器面罩和
框架、发动机罩、翼子板及挡泥板等组成，见图4-6所示。
图4-6车前板制件
车前板制件连接方法主要有以下两种形式：
（1>托架式连接
即车前板制件的各主要覆盖件如翼子板、档泥板、散热器框架等都是独立地用支架或
软垫支承在车架纵梁或横梁上。
这种连接方法的优点是各总成或零件只与车架相连接，相
互之间不牵连，便于装卸与修理，在坏路上钣金件因车架扭曲引起的撕裂现象较少。
缺点
是车头刚性差，容易引起抖振、互相摩擦或挤压，增加了支架、托架和紧固件的数量和质
量。
（2>整体式连接
除发动机罩外，其他车前板制件都连接成一个刚性整体，然后通过散热器的支承垫和
驾驶室的支承垫支托在车架上。
这种连接方法的优点是整体刚性好，相对位置稳定，间隙
均匀，整个车头流线型好，易于适应造型的需要。
缺点是车头装配精度要求高，同时各零
件之间牵扯较多，如果受力分析不当或悬置结构布置不妥，往往会出现零部件撕裂现象。
3）前围
长头式驾驶室前围是内板式前围，发动机安装在其前面，其上安装有空调装置、刮水
器装置，还固定有电气总成、洗涤罐、制动油罐等，并有许多电线束、油管从此通过。
所
以，对此板要求有足够的刚性和强度，还要求零件形状尺寸准确，密封性好，板料厚度一
般为1.2~1.5mm。
4）发动机罩
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发动机罩是个大型的冲压件，需要保证隔热隔音、自身质量轻、刚性强等。
可通过设
置内加强梁或内加强板增加发动机罩的刚度。
长头式驾驶室的发动机罩有以下几种结构形
式：
（1>左右两块式
发动机罩由左右两块盖板通过中间纵向铰链拼接而成，见图4-7a>。
发动机从左右两
侧接近，必要时可以将发动机罩盖板拆下。
但是，目前的新型货车几乎已淘汰了这种结构
形式，因为这种车头难以适应目前外形的整体造型需要。
（2>整体上掀式
发动机罩为一块整体的大型覆盖件，用铰链与驾驶室前围上横梁铰接，开启时整体向
上掀开，用专门的平衡机构保持发动机罩停留在任意开度的位置上，见图4-7b>。
发动机
从上面接近，接近面广阔，但对发动机下部接近就比较困难。
（3>整体前翻式
车头全部钣金零件焊装成刚性整体，并能通过安装在散热器罩下面的翻转机构向前翻
转，见图4-7c>。
其优点是发动机接近性好，但是当车头质量较大时需要安装翻转助力机
构，增加了生产成本。
a>b>c>
图4-7长头式驾驶室的发动机罩形式
a>左右两块式b>整体上掀式c>整体前翻式
5）发动机罩开启机构
发动机罩的开启铰链多为带助力弹簧的平衡铰链。
由于要求开启角度达
90°以上，必
须使用六连杆平衡铰链，见图4-8。
这种发动机罩铰链固定点
A及B的位置、发动机罩关
闭时的初始位置C0D0和开度最大时的终了位置
C1D1都是给定的。
机构中各杆长度和铰链
点的位置可按如下方法选取：
（1>初步选取铰链点E，其初始位置在E0，终了位置在
E1，因此杆长DE和EB即可确
定。
当由E0转到E1时，为保证D0到达D1，必须使C0同时转至C1，因此需另设杆AG和
杆CG，CG与EB在F点铰连。
（2>为求得F点的位置，可将机构作如下处理，即把BE0D0C0视为刚体，并绕B点按
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图示方向旋转
角，使
E0B和E1B重合。
与此同时，机构
BE0D0C0转至BE1D2C2的位
置，如图中虚线所示。
作
C1C2的中垂线C12，F点应在此中垂线上取，是无穷多解。
（3>为确定AG的杆长，可应用极角定理，即从回转极点
P01观察铰链四连杆机构相对
的杆，其所对之角分别相等。
因此，应分别作
F0F1和C0C1的中垂线F01和C01，得F01和
C01的交点<极点P01）。
G点的位置只要满足∠
AP01G1=∠BP01F1即可，所以也是无穷多
解。
（4>由于F01和C01的交点在很远处，作图有困难，则可在
CF杆上先选取G点，并对
已知的初始位置
G0和终了位置G1，作G0G1的中垂线G01，A点可在此中垂线上选取，使
其接近原来给定的位置。
至此，六连杆机构的杆长和铰链点的位置已全部确定。
发动机罩开启最大角度时，在平衡铰链上必须设置保险机构，以防止发动机罩自行落
下。
平衡弹簧的计算可在力分析基础上按螺旋弹簧的计算方法进行。
图4-8六连杆平衡铰链机构
1.支架2、3、5.构件4.发动机盖连接支架
2.平头式驾驶室的结构
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平头式驾驶室在结构上和长头式驾驶室类似，但比较简单，主要由各种覆盖件和钣金
零件组成的封闭断面和开口断面来作为承载构件，见图4-9。
图4-9平头式驾驶室结构
1.车顶盖2.上边梁3.后围板4.后围角板5.后框6.前柱7.门槛8.车门
9.踏脚板10.地板11.地板横梁12.纵梁13.前围侧板14.前围板15.仪表板
为提高发动机检测、维修和保养时的接近性，平头式货车往往采用前翻式驾驶室来使
发动机暴露出来。
在需要翻转时，前翻式驾驶室通过翻转机构使整个驾驶室向前翻转，而
在不需要翻转时，则通过锁止机构锁定驾驶室。
1）前围
平头式驾驶室前围是外板式前围，发动机安装在其后面，这种前围可以分为单层式和
双层式。
单层式前围多用于轻型货车，该前围外板既是覆盖件又是受力件。
仪表板下部的
各总成均布置在地板与仪表板固定板之间的支架上。
单层式前围的优点是结构简单、质量
小、工艺性好。
双层式前围多用于中、重型货车。
前围板分为外板和内板，外板是覆盖
件，起装饰作用，且可拆卸；内板是受力件，功用与内板式前围相同。
双层式前围的优点
是：
（1>由于前围板可拆，拆卸后可使暖风水管、刮水器、制动管路和手制动拉索等都暴
露在外部，且与人的站立高度相当，因此维修方便；
（2>由于是双层，从设计的角度考虑，提供了足够的布置空间；
（3>从车内看，仪表板下部空间干净利落，有宽敞的伸脚空间；
（4>因前围板是双层的，故对整车的密封效果和前围的强度均有一定的改善。
2）驾驶室翻转机构
驾驶室翻转机构主要由支架、翻转轴、施力机构、支撑杆及调整机构等组成。
翻转机
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构的形式主要有液压机构和扭杆机构，相比于液压机构，扭杆机构具有布置容易、操作轻
便灵活、可靠性高等特点。
图4-10所示为某轻型货车驾驶室翻转机构，采用了扭杆机构，
其翻转机构结构简单，且驾驶室的翻转角（指驾驶室翻转后被支撑杆撑住的位置>大。
图4-10某轻型货车驾驶室翻转机构
1.驾驶室支撑杆2.扭杆臂3.驾驶室右支架4.胶垫
5.驾驶室前支撑轴管6.驾驶室左支架7.扭杆
其工作原理是：
扭杆7一端插入驾驶室支承轴管内花键中，另一端由扭杆臂2固定在
前右支架3上，驾驶室支承5与驾驶室的左右地板骨架连接。
驾驶室为锁止状态时，该结
构使扭杆的扭转角为最大，此时扭杆的扭力矩最大；当锁止解除后，扭杆的扭力矩作用于
驾驶室前支承，克服驾驶室重力矩，并施加较小的向上推力可使驾驶室实现翻转。
当驾驶
室翻转到最大角位置时，扭杆的能量基本释放，驾驶室的翻转速度逐渐衰减，轻轻上推驾
驶室，依靠驾驶室支撑杆1将驾驶室锁在最大翻转角的位置。
当放下驾驶室时，驾驶室利
用自身的重力下落，其重力矩逐渐增大，驾驶室前支承对扭杆作用使其扭转角增大，则扭
阻力矩也增大，克服重力矩，使驾驶室的回落速度逐渐减小，当略加外力，向下拉动驾驶
室即可使其锁住。
3）驾驶室锁止机构
在汽车正常行驶或制动时，为防止驾驶室发生自行翻转，需采用驾驶室锁止机构锁定
驾驶室。
图4-11所示为某轻型载货汽车驾驶室锁紧机构，主要由手把机构总成，左、右锁
紧机构，长拉杆，短拉杆，驾驶室后支承支架总成和后支承胶垫总成等组成。
其中手把机
构总成，左、右锁紧机构固定在驾驶室后围上，驾驶室后支承支架总成通过后支承胶垫总
成固定在车架上。
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图4-11某轻型货车驾驶室锁止机构
1.手把机构总成2.短拉杆3.左锁紧机构总成4.长拉杆
5.右锁紧机构总成6.支架7.驾驶室后支撑胶垫
图4-11所示的是锁紧机构锁紧、松开两种状态。
锁紧时手把机构通过短拉杆、长拉杆带动左、右锁紧机构使其锁钩紧紧地钩住驾驶室的左、右后支承支架上的支承销。
解除锁紧时，先拉开副锁钩，将其手把往外拉动，通过短拉杆、长拉杆带动左、右锁紧机构使其锁钩脱离驾驶室的左、右后支承支架上的支承销，往外拉开安全锁把使其脱离挂杆，即可实现驾驶室翻转。
该锁紧机构的特点是整个锁紧机构有多重保险功能，其中左、右锁钩的自锁功能与安全锁钩两种保险相互独立，即使有一个保险失效，另一个保险仍然起作用，同时副锁钩有效地防止了手把总成自由运动，保证驾驶室安全可靠地锁住。
即使驾驶室受到较大的正面或侧面冲击，驾驶室也会可靠地锁住。
3.侧围、后围、顶盖及地板
驾驶室侧围、后围及顶盖皆为薄板冲压件。
顶盖为单层结构，为增加刚性内设
1~2根
横梁。
侧围与后围有单层板的，也有带有内板的双层板的；后围有后围窗；侧围面积大
时，也设侧围窗，侧围窗可以是封闭的，也可以是开启的。
驾驶室地板由地板和地板梁组成，地板是薄板冲压的大面积钣金件，地板梁是主要的
支撑和受力件，多由2mm左右的钢板冲压而成。
地板是驾驶室的基础，驾驶室的上部件焊
在其上面，其通过悬置与车架连接。
地板需承受乘员的重力，故要求地板有足够的刚度和
强度。
4.驾驶室的悬置方法
驾驶室通过悬置连接于车架上，当货车行驶时，来着路面或发动机的激励，将引起车
架的扭转变形和振动，这是影响驾驶室强度和舒适性的主要因素。
悬置的作用就是尽可能
地减少货车在扭斜停放时或者在各种道路状况下行驶时的车架变形和振动对驾驶室的影
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响。
因此，在设计驾驶室悬置结构时应该考虑：
1>合理的尺寸布置和悬置块参数的选择，
满足其承受能力和减小车架弯曲和扭曲变形的要求。
2>适当的结构选取，保证驾驶员及乘
员的乘坐舒适性。
到目前为止，大多数的货车驾驶室都是采用橡胶垫作为弹性元件的悬置结构。
悬置既
要保证能吸收振动能量和适应车架变形，又要防止驾驶室水平方向的窜动，因此要求橡胶
垫的垂直刚度比较低而水平刚度比较高。
按照受力方向的不同，可将橡胶垫分为剪切型和
压缩型两种。
图
4-12a>所示悬置结构中的橡胶垫为剪切型，它具有垂直刚度低和水平刚度
高等优点，而当悬置的侧向负载要求很高时，还可采用有预压的剪切型橡胶垫。
图
4-12b>
所示悬置结构中的橡胶垫为压缩型，它在使用上比剪切型的方便，而且使用寿命更长，因
此压缩型采用得较多。
悬置经常承受反复变换的拉力和压力，由于交变载荷易使橡胶垫产
生破坏，一般悬置结构中的橡胶垫多数为上、下两个或多个，每个垫块都只在单向压力下
工作。
a>b>
图4-12驾驶室悬置形式
a>剪切型b>压缩型
为减少车架变形和振动对车身的影响，应尽量减少悬置点，并将它布置在车架振动的
节点附近。
为正常发挥悬置作用，驾驶室在支承部位也必须有足够的刚度。
目前货车驾驶
室一般都采用三点或四点式悬置布置，在长头式驾驶室中也有采用五点或六点式悬置的。
三点式的布置形式是前悬两点，后悬一点；四点式则为前悬两点，后悬两点，呈水平对置
式布置或<倒）八字形布置。
与三点式相比，四点式具有驾驶室稳定性好，橡胶垫不易老
化，装配工艺简单等优点。
随着对货车驾驶及乘坐舒适性的不断提高，驾驶室悬置技术也不断发展和完善，出现
了半浮式和全浮式驾驶室悬置装置，在重型货车中已经得到了广泛的应用。
半浮式或全浮
式悬置采用与悬架相似的钢板弹簧、螺旋弹簧或空气弹簧作为弹性元件，驾驶室部分地或
全部地悬置在车架上，通过与悬架结构的匹配，配置筒式减振器，构成一套完整的悬架系
统，因此具有良好的缓冲性和减振性，显著地提高了货车的驾驶舒适性。
同时，由于弹簧
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的变形量要比橡胶垫大得多，因此，在车架受扭时，其变形量大部分被弹簧抵消，从而改善了驾驶室的受力情况。
4.2.2、驾驶室的布置
1.座椅布置
驾驶室的座位数可以设置为单人座、双人座、三人座或者双排座等，此外对于长途运输的重型货车还可以设置单卧铺甚至双卧铺。
长头式货车因为发动机在驾驶室前面，地板不受发动机的影响，可以做得低而平坦，座椅易于布置，乘员活动方便。
平头式货车的发动机在驾驶室后部，位于座椅下面，驾驶室前部地板平整，或只凸起一个不高的通风道，室内可设置3个座位，中间座位位于发动机的上方。
2.车门布置
货车驾驶室的车门布置按照开启方法可以分为顺开式和逆开式，两者的差别在于车门
铰链的布置，顺开式车门的铰链布置在前，逆开式车门的铰链布置在后。
顺开式车门即使
在货车行驶时仍可借气流的压力关上，比较安全，而且便于驾驶员在倒车时向后观察，因
此被广泛采用。
逆开式车门在货车行驶时若关闭不严就可能被迎面气流冲开，因而用得较
少。
为了便于上、下车，平头式驾驶室车门可采用逆开式。
因为平头式货车载重量较大，
速度低，即使是在车门开启时行驶，所产生的空气动力力距也不会破坏汽车的稳定性。
由于货车<尤其是中、重型货车）驾驶室距离地面较高，在布置车门外把手时需满足
人机工程学的要求，具体布置参数见图4-13和表4-2。
表4-2车门外手柄的高度
最大总质量
车门外手柄高度
H＜6000
≤1.40
≥6000~15000
≤1.60
≥15000
≤1.75
图4-13车门外手柄的高度
3.内部控制尺寸
在我国国家标准GB/T15705-1995《载货汽车驾驶员操作位置尺寸》中对货车驾驶员
的座椅位置及操纵机构的布置作出了规定，见图4-14、4-15、4-16及表4-3。
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图4-14货车驾驶员坐姿
图4-15货车驾驶员座椅布置尺寸图4-16货车驾驶室操纵机构的布置
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表4-3货车驾驶员座椅与操纵机构的布置尺寸及有关数据
序号
符号
项
目
指标
说明
1
A
R点至顶棚高
≥950mm
1.沿躯干线量取
2.轻型货车≥910mm
2
B
R点至地板距离390±140mm
踵点按GB/T11563中压下加速
3
C
R点至驾驶员踵
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