汽车车身结构与设计

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第一章：车身概论1．车身包括：白车身和附件白车身通常系指已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身，此处主要用来表示车身结构和覆盖件的焊接总成，此外尚包括前、后板制件与车门，但不包括车身附属设备及装饰等。2．按承载形式之不同，可将车身分为非承载、半承载式和承载式三大类。非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用，既延长了车身的使用寿命，又提高了舒适性。②底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。③ 由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架，其主要原因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。非承载车身的缺点：①由于计算设计时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，从而导致自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架，使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。3．承载式车身分为基础承载式和整体承载式。基础承载式特点：①该结构由截面尺寸相近的冷钢杆件所组成，易于建立较符合的有限元计算模型，从而可以提高计算精度。②容许设法改变杆件的数量和位置，有利于调整杆件中的应力，从而达到等强度的目的。③作为基础承载的格栅底架具有较大的抗扭刚性，可以保证安装在其上的各总成的相对位置关系及其正常工作。④提高材料利用率，简化构件的成型过程，节省部分冲压设备，同时也便于大客车的改型和系列化，为多品种创造了条件。4．“三化”指的是产品系列化、零部件通用化以及零件设计标准化。第二章：车身设计方法 1．概念设计：包括技术任务书的全部内容和一个批准的三维模型。概念设计是多部门（包括设计、研究、工艺等部门以及销售部门的市场预测）同时来进行的，此种做法也被称之为“同时工程”2．工程设计：新车设计，车身设计所需周期最长。国外车身没计系以三维模型为基础，在整车总布置配合下，首先进行1：1内部模型和外部模型的设计和实物制作，与传统做法是相类似的，稍有不同之处在于国内系从小比例的三维模型开始。车身试验(包括强度试验、风洞试验、振动噪声试软和撞车试验等。第三章：车身总布置设计1．轿车车身布置：轿车车身的布置在很大程度上受底盘布置形式的限制。 2．地板凸包和传动轴布置：为了保证车身地板凸包的高度最小以及后座凸包上的坐垫有足够的厚度，通常采用在垂直平面内将传动轴布置成U型方案，这样可以降低传动轴的轴线，同时又能保证动力总成的外廓不致减小离地间隙，而且万向节叉轴线之间的夹角也不至于超过允许值。凸包与传动轴之间最小间隙一般可取10~15mm3．为了减小地板平面应采取的措施：①减小车架纵梁高度②后桥上面的一段纵梁做成向上弯的形状③后桥采用双曲面齿轮传动以降低传动轴等。4．车身内部布置：轿车送客，其车身内部布置应该考虑人的因素，既要保证安全性又要保证舒适性；除某些专用车辆以外，一般车辆内部均可按成年人的人体尺寸来考虑。5．车身横截面布置：轿车车身的横截面是由车门和顶盖的外形来形成的，其轮廓尺寸可按驾驶员和乘客位置上的尺寸数据来着手设计。（车身内部主要的轮廓点取决于驾驶员头部和顶盖之间、肩部和玻璃之间、肘部与车门内表面之间的间隙；车身外表面上各点则决定于顶盖的厚度、玻璃下降的轨迹、门锁和玻璃升降的尺寸等）6.货车车身系由驾驶室和货箱两部分组成，驾驶室位于发动机之后的长头式，驾驶室部分地位于发动机之上的短头式，驾驶室全部位于发动机之上的平头式，驾驶室偏置一侧的偏置式。第四章：人体工程学在车身设计中的应用1．H点：人体身躯与大腿的交接点，既胯点。2．汽车驾驶员眼椭圆： 驾驶人员以正常驾驶姿势坐在座椅中时其眼睛位置在车身中的统计分布图形，由于这种图形呈椭圆状，故称为眼椭圆。第五章：汽车造型设计1.汽车造型设计：汽车车身总布置基本确定后进一步使汽车获得具体形状和艺术面貌的过程，它包括外形设计和室内造型设计。是运用艺术的手法科学地表现汽车的功能、材料、工艺和结构特点。2．汽车造型设计要求：①使汽车具有完美的艺术形象（具有时代和社会特色）②使汽车具有良好的空气动力性能③使汽车车身具有良好的工艺性④应保证汽车良好的适用性⑤考虑材料的装饰效果。3．汽车造型设计的程序：造型构成三因素：形体构成，线形构成，装饰和色彩构成①形体构成：汽车基本形状和整体分块，取决于汽车和车身总布置②线形构成：汽车外形覆盖件的形状（曲线形状）③装饰和色彩构成：保险杠、灯具、标志等造型设计与布置、车身的色彩设计。第六章：汽车的空气动力性能1.空气阻力：与汽车运动方向相反的气动力。①形状阻力②摩擦阻力③诱导阻力④干扰阻力⑤内部阻力2.分离点： 3．改善汽车空气动力性的措施：①汽车外形设计的局部优化（车头部棱角圆化、前风窗立柱及流水槽形状、车身后部形状、表面光洁程度）②采用各种气动附加装置（前部扰流器、后扰流器、导流罩、隔离装置）③外形设计的整体优化第八章：车体结构分析1，图8-2（P161）2．骨架结构的应力集中：受力杆件的截面发生突变时，就会由于刚度突变引起截面变化应力集中（在经常承受交变应力的汽车车身上，应力集中可能诱发进展性裂缝，导致疲劳损坏）3．提高板壳零件的刚度：①曲面和棱线等的造型，及拉延成型过程零件材料的冷作硬化，对提高刚度极为有利，平直的零件造型是不可取的。②内覆盖件和不显露的外覆盖件设计加强肋③大客车车身蒙皮受有张拉应力，垂直面的刚度得以提高。4．车身分块原则：①考虑钢板材料的尺寸规格②考虑拉延工艺性③ 对制造精度的影响④考虑易损件5．分块拉延工艺性：①考虑拉延方向，保证凸模进入凹模的可能性②分块应使零件的形状尽量简单匀称，以便在拉延过程中得到大致相同的变形量，使应力均匀③覆盖件拉延深度要恰当，争取一次拉延成型。④对于具有反拉延的覆盖件，其拉延深度可通过计算和实验获得⑤汽车车身内部覆盖件成型出各种鼓包，以便用螺钉固定各种部件。·6.车体耐腐蚀性方法：改善抗腐蚀性措施①改进车身结构；②采用各种保护膜。防腐措施①设计成一排水，易干燥结构②检查并确定易腐蚀部位并采取措施7.车内噪声产生机理：①气体震动产生空气噪声，包括发动机及其附件工作噪声、排气噪声、传动系噪声、轮胎悬架行走噪声、周围环境噪声、噪声；②机械噪声，有固体震动产生；③空腔共鸣。8车内噪声控制：①隔声；②吸声：用多空吸声材料、开孔壁吸声材料；③衰减处理