第二章车身设计方法

1第二章 车身设计方法2-1 车身设计特点车身由很多具有空间曲面外形的大型覆盖件(顶盖、前围、翼子板、发动机罩等)组成，车身设计与其它零部件设计相比，主要有以下特点：一、要求整车外形整体协调给人以美感，并保证必要的流线型空气动力性。二、对设计的互换性和装配准确度有较严格要求。三、为保证整车的光学艺术效果，车身表面上的各点（空间座标）连成的曲线必须在纵向和横向两个截面上反复协调，使之光顺。四、图形表示采用座标网格。五、必须辅以 1：1 的车身模型来准确完整地表达车身形体的转折和真实立体效果依靠外形样板和主模型等补充产品设计、生产准备和投产等阶段设计图样的不足，保证成套工艺装备（模具、装焊夹具）之间乃至零部件之间的协调验证。上述特点决定车身设计有别于汽车其它总成设计而自成一套体系的工作方法。六、不仅从性能和功能方面进行设计，外形的美观与否与车身的性能一起决定了车身的商品价值。七、车身设计从汽车的规划开始到生产为止 ，和其它机械部分有着密切的联系。八、车身结构复杂，难以用计算的方法精确求出各部分的应力，要同时保证强度、刚度和轻量化要求，需要从实物或模型上实测，以及丰富的设计经验与资料积累。九、必须考虑乘坐的舒适和操作的方便与人机工程学密切相关。十、在总布置设计阶段就需要将很多领域的知识和要求巧妙地结合成一个整体。十一、设计开始前，需要进行大量的资料搜集、市场分析。22-2 传统的设计方法传统的设计方法一般按照两个基本系统进行顺序设计系统和综合设计系统。一、顺序设计系统特征：按照一定步骤，一步一步往下进行。其特征是等待顺序作用发生的结果。在进行总布置时，应检查主要前提(设计目的、要求)是否可以实现，如果情况表明不能实现，需检查前提，并做出必要的修正。技术经济前提车 身 总 图初 步 技 术总 布 置 图内饰和外形模型强度计算工 艺 分 析车身零件的设计、修改试验用车身样品口若悬河技术经济前提车身的试验、评价车身生产业务部门3检查、修正前提在每个车身设计阶段都存在。若在第 n 个阶段对 n-1 阶段带来修改，则没有任何坏处，只会使各阶段的设计更完善。若经过工艺分析认为需要改变初步设计甚至改动经济前提的话，则反工工作量将会更大。在试验阶段发现重大问题，则必须修改以往全部设计。缺点：为避免过余繁重的重复劳动，多采用折衷、迁就的措施设计质量不高，样车必须经过充分的试验，方能发现存在的影响使用的重大问题或缺陷。持续时间长每次反复都是由于重复劳动而造成时间和人力资源的损失。二、传统的车身外形设计过程客车是大批量生产的工业产品，传统外形设计一般分两个阶段：初步设计 技术设计补充修改外形轮廓交付生产传统的车身外形设计过程1、初步设计采用缩小比例的方法减少制图、模型制作中的反复修改量。公制单位 1：5、1：10，英制单位 3/8：1 的比例。步骤：绘制 1：5 车身布置图绘制 15车身布置图制作车身主模型车身布置图绘制车身内外覆盖件图绘制车身主图板绘制 11线型图雕塑 11油泥模型绘制缩小比例彩色效果图车身布置图制作 11内部模型雕塑 15油泥模型取样板4整车初步控制尺寸（La、Ba、Ha、L） 绘 1：5 车身总布置方案（发动机、传动系、座椅） 布置三视图目的：在图中初步确定车身主要控制尺寸：前悬 LF、后悬 LR、前后风窗倾角，发动机高度、地板高度、座椅布置、操纵机构布置、车内空间控制尺寸等。1: 5 车身布置图（侧视） 绘制缩小比例的彩色效果图15 车身布置图多方案彩色效果图。有多种表现形式：10、表示整车的：按透视规律绘制，配以色彩。要求：逼真、形象、具有未来新车型跃然纸上的效果。20、表示局部的：表现方式与整车相同。要求：细致刻画，突出需要推敲、琢磨的部位，如：车头、车尾、保险杠、仪表台等。30、表示内装饰的：具体反映车身内部装饰。如：侧壁、顶蓬、座椅、地板等的覆盖件及有关附件。在绘制彩色效果图中，为追求良好的艺术效果和空气动力性，往往需对车身布置图作相应修改。将大量的彩色效果图广泛征求意见较满意的方案。雕塑 15 模型依据：15 车身布置图，整车彩色效果图。做法：在刻有网格线的平台上进行，车身外表也应划分相应的网格线，要求模型外表各部严格按比例细致刻画，以便于观察立体效果。5整车的彩色效果图 仪表台的局部效果车身内饰的效果 雕塑 1：5 油泥模型模型制作过程中，还可对车身布置图和效果图进行非原则性修改。上述三步相辅相成，反复交叉进行。无论从平面到立体，从纸面到模型，都是小比例的，放大为 1：1 实物后不仅是尺寸的变化，而是经历了量到质的飞跃。将会出现的问题：比例不称、线型失调微观藏瑕、宏观露疵 必须审查放大后的效果。2、技术设计绘制 1：1 线型图（取代以往的黑板图）目的：发现和修正前一阶段初步设计中小模型上所暴露的问题。做法：用宽约 1mm 左右的色胶带，按设计粘在画有网格线的聚脂薄膜上形成。应用：竖直后从各个角度进行观察，检验放大后的效果，以作适当的修改，避免后续各步走弯路而导致反工。雕 11 油泥模型15 放大模型6目的：反映未来车型的立体造型效果。要求：表面光整、曲线连续、能够准确反应车身各部分曲面的外形。作用：从模型上直接取样板，绘制主图板的依据。1： 1 的油泥模型制作 11 内部模型方法：采用木制骨架，内部的覆饰和装备（仪表台、方向盘、座椅等）尽量采用实物。目的：检验内部尺寸及内部装饰效果从操纵方便性、舒适性、视野等方面进行检验。由 11 油泥模型和内部模型可以确定车身表面和车身结构、门窗位置及钣金零件的分块等转入主图板绘制。绘制车身主图板10、车身主图板的内容主要反应的东西a）车身上的主要轮廓线（含一系列的截面曲线） ；b）车身上各零件的装配关系；c）车身上各零件的结构截面；d）可动件（车门、发动机罩、行李舱盖等）运动校核。20、比例与材料7比例：大型复杂曲面，用三维座标表示，为保证尺寸精度和准确性多采用 11 比例。材料：铝板上刻座标网格线（利用其不变形来保证尺寸的稳定性）固定在木质平台上。聚脂薄片厚 0.15mm0.18mm(近年新材料)。优点：a）耐用、不变形；b）可利用化学感光法复制；c）占用空间小，便于使用和保管。精度：座标网格线精度0.1mm，要求 80mm 见方的网格中两对角线误差 0.2mm。一般车身图精度：0.25mm。主图板反映车身主要轮廓尺寸和结构的图板。30、主图板网格线的零线选取高度方向：满载时车架纵梁上翼缘面、地板平面或通过前轮中心的水平线作为零线。宽度方向：汽车纵向对称中心线。长度方向：前轮中心线的垂线。注意：主图板的轮廓线均以零件的内表面为依据，与实物仅差一料厚。车身主图板绘车身零件图车身上各个零件的边界条件可以从主图板上获得。通过对零件具体结构的设计所确定的表面形状充实主图板内容。（图 2-9，教材最后一页） 。本部分内容参见教材 P30。样车试制和试验8目的：具体检验车身外形和结构设计的合理性，考核其性能、强度和寿命，以及预先了解制造上的关键等问题。大客车风挡玻璃的设计图要求：无论采用何种方法制造，试制的样品应尽可能与设计产品一致。注意：不管采用什么设计方法，因车身结构和受载工况的双重复杂性，目前还难以准确地计算和预测设计结果。因此，样车试制和试验至关重要为产品定型和制造主模型打基础。目前存在的两种设计思想：10、加法设计：根据理论和经验，将结构尽可能设计得轻巧些，再根据试验找出薄弱环节，予以加强。主导思想：使设计强度控制在结构必要强度的下限，通过试验，补充强度上的不足。条件：设计师必须具有丰富的设计和实践经验，并在工作中积累有9丰富的第一手资料。20、减法设计：强调一次性成功。为保险起见，往往“宁厚勿薄” ，“宁大勿小” 。致使强度过大，通过试验仍找不出问题，必然造成材料浪费，成本增加，难以实现轻量化。到目前为止，对汽车这样的产品，要想达到产品定型，还不能离开严格的试验和试制。制造车身主模型根据主图板、车身零件图和样板制造的 1：1 实体模型。其制造周期长，造价高，一般在定型后制造。10、外主模型：车身外廓形状的主模型。制作要求：a）考虑分块与车身零件一致；b）考虑拉延深度、压床台面、板材规格等要求；c）为便于制造冲模，其外表面应是车身内表面。20、内主模型：车身内部形状、结构的主模型结构型式与外主模型大致相同，二者密切相关。内主模型制