汽车车身结构与设计 教学课件 ppt 作者 智淑亚 第2章车身结构

第2章 汽车车身结构,1.了解汽车车身功能； 2.掌握轿车车身结构常见类型、组成及特点； 3.掌握轿车车门组成和功能要求； 4.熟悉客车及货车车身结构和类型。,第2章 汽车车身结构,2.1 轿车车身的结构类型,（一）按承载形式分 根据承载形式不同，可分为非承载式、承载式和半承载式三大类 1.非承载式车身(有车架式),第2章 汽车车身结构,非承载式车身结构有以下特点： 1）优点： (1)减振性好。由于车身与车架间的弹性连接，能减缓车身振动，降低噪音，既提高了乘坐舒适性，又延长了车身使用寿命。 (3)安全性好。碰撞时独立的车架也能保证车体碰撞能量迅速传导，从而保证车身的结构完整性，这对于提高碰撞安全性起着极大作用。 (4)易于改型。由于车架是车辆承载的基础，车身承载小，车身改型方便，从而满足市场对各种产品的需求。 (5)工艺简单。由于底盘和车身是分别作为组件先行装配的，并在最后装配之前能够单独进行检查、试验和必要的调整，这样既简化了装配工艺，有便于组织专业化协作生产。 2）缺点： (1)质量大。由于车架的质量较大，因而整车质量较大。 （2）承载面高。因车身和底盘之间装有车架，使整车高度增加，导致车门门槛过高，使乘员上下车不方便。 （3）成本较高。车架的型材截面较大，必须具备大型的压、夹具及检验等一系列较昂贵而复杂的制造设备。,第2章 汽车车身结构,2承载式车身,第2章 汽车车身结构,承载式车身结构优点： (1)质量小。承载式车身是由薄板冲压成型组焊而成的空间框架结构，充分利用车身承受载荷，车辆整体刚度增大，自重降低，有利于实现车身轻量化。 (2) 整车高度降低，车门门槛低，上下车方便。 (3) 安全性好。车身具有均匀承受载荷并加以扩散的功能，对冲击能量的吸收性好。尽管当汽车发生碰撞时车身局部变形较大，但对乘坐室的影响却相对较小，使汽车的安全保障性得到改善与提高。 (4)生产率高。点焊工艺和多工位自动焊接等自动化生产方式的采用，使车身组合后的整体变形小、生产率高、结构紧凑、质量保障性好，适合现代化大批量生产。 缺点：底盘部件与车身结合部在汽车运动载荷的冲击下，极易发生疲劳破坏，乘坐室也更容易受到来自汽车底盘的振动与噪声的影响。为此，需要有针对性的采取一些减振、消音等技术措施。因车身整体结构性强、刚度大，改型较困难。另外，对于这种一体式构造的车身，由事故所导致的整体变形较复杂，并且车身整体定位参数的变化，还会直接影响汽车的行驶性能。,第2章 汽车车身结构,3半承载式,半承载式轿车,凌特前桥副车架,第2章 汽车车身结构,（二）按车身外形分 两厢车、三厢车、敞篷车 （三）按级别分 1.微型车 微型车也被称为A00级车，一般情况下其轴距在2000mm至2300mm之间，车身长度在4000mm之内，发动机排量在1.0L左右。由于微型车的体积较小、油耗较低、价格便宜，所以比较适合代步。比较典型的微型车是奇瑞QQ3、比亚迪F0、铃木奥拓等 。 2.小型车 小型车也被称为A0级车，一般情况下，属于该级别的车其轴距在2300mm至2500mm之间，车身长度在4000mm至4300mm之间，发动机排量在1.0L至1.5L之间，比较典型的小型车有铃木雨燕、本田飞度、赛欧等 3.紧凑型车 紧凑型车也被称为A级车，一般情况下，属于该级别的车其轴距在2500mm至2700mm之间，车身长度在4200mm至4600mm之间，发动机排量在1.6L至2.0L之间，比较典型的紧凑型车是奥迪A3、大众速腾、马自达3等 。,第2章 汽车车身结构,4.中型车 中型车也被称为B级车，一般情况下，属于该级别的车，其轴距在2700mm至2900mm之间，车身长度在4500mm至4900mm之间，发动机排量在1.8L至2.4L之间，比较典型的中型车是本田雅阁、宝马3系、大众迈腾、别克新君威等 5. 中大型车 中大型车也被称为C级车，一般情况下，属于该级别的车其轴距约在2800mm至3000mm之间，车身长度在4800mm至5000mm之间，发动机排量超过2.4L，比较典型的中大型车是奥迪A6L、奔驰E级、丰田皇冠等 6. 豪华车 豪华车也被称为D级车，一般情况下，属于该级别的车其轴距超过3000mm，车身长度超过5000mm，发动机排量超过3.0L，比较典型的豪华车是奥迪A8L、宝马7系、奔驰S系、劳斯莱斯幻影等 。,第2章 汽车车身结构,7.SUV SUV(Sport Utility Vehicle)是一种运动型多功能车 。根据SUV的车身长度、轴距等不同有分为小型（车长一般介于3850-4350mm之间，轴距小于2670mm）、紧凑型（车长一般介于4300-4750mm之间，轴距2600-2760mm）、中型（车长介于4400-4850mm之间，轴距2650-2800mm）、大中型（车长介于4750-5150mm之间，轴距2790-3050mm）和全尺寸SUV 。 8.MPV (multi-Purpose Vehicles)是从旅行轿车逐渐演变而来的，它集旅行车宽大乘员空间、轿车的舒适性、和厢式货车的功能于一身，一般为两厢式结构，即多用途车。 9.跑车 10.旅行车 此外，还有皮卡、微面、微卡、轻客等车型,第2章 汽车车身结构,2.2 汽车车身结构,（一）车身结构组成 汽车车身结构主要包括车身壳体、车门、车窗、车前钣制件、车身外部装饰件和内部装饰件、车身附件以及通风、暖气及空调装置等。在货车和专用汽车上还包括货箱和其他装备。,1.发动机罩前支撑板 2.散热器固定支架 3.前裙板 4.前框架 5.前翼子板 6.地板总成 7.门槛 8.前门 9.后门 10.车轮挡泥板 11.后翼子板 12.后围板 13.行李箱盖 14.后立柱（C柱） 15.后围上盖板 16.后窗台板 17.上边梁 18.顶盖 19.中立柱（B柱） 20.前立柱（A） 21.前围侧板 22.前围板 23.前围上盖板 24.前挡泥板 25.发动机罩 26.门窗框,第2章 汽车车身结构,1.车身壳体结构,车身壳体是一切车身部件的安装基础，通常指纵、横梁和立柱等主要承力元件以及与它们相连接的板件共同组成的空间结构，通常还包括在其上敷设的隔音、隔热、防振、防腐、密封等材料及涂层 。,捷达轿车车身壳体分解图（承载式轿车）,第2章 汽车车身结构,车身壳体是整车的骨架，一般由以下总成及零件焊接而成。 (1) 车身下部结构，主要是地板焊接总成； (2) 左、右侧围板焊接总成； (3) 前围焊接总成； (4) 顶盖及前后梁； (5) 后围焊接总成。 将上述各分总成拼焊在一起，加上车身外覆盖件和车门边，构成了完整的轿车车身壳体，是主要的车身承载结构，承受汽车行驶过程中的各种载荷，对乘员提供保护，为发动机、底盘等系统总成提供安装支架，并成为车身前后板制件、内外装饰件及其他车身附件的装配基础。,第2章 汽车车身结构,车身壳体是车身结构件和覆盖件的焊接总成，该总成必须保证车身的强度和刚度 。 车身结构件是指在车身上起主要支撑及承载作用的构件，是车身零部件的安装基础，如横梁、纵梁、门柱及下边梁等 。 车身结构件大多是由薄钢板成型件，通常是采用薄钢板冲压成形后焊接而成的薄壁杆件，也称之为骨架。这类构件通常具有非常高的强度，结构多为封闭式的异形截面。,车身结构件焊接结构,第2章 汽车车身结构,车身覆盖件是指车身内、外表面的薄壳板件，外覆盖件如发动机罩外板、顶盖、车门外板、翼子板等，内覆盖件如前围板、地板、车门内板等。 车身覆盖件大部分焊接在车身上，如前围板、翼子板、顶盖、地板等，而车门、发动机罩、行李箱盖是通过铰链连接在车身上。,车身覆盖件,第2章 汽车车身结构,2.车身附件 包括保险杠、安全带、安全气囊、门锁、门铰链、玻璃升降器、各种密封件、风窗刮水器、风窗洗涤器、遮阳板、后视镜、拉手、点烟器、烟灰盒等。在现代汽车上常装有无线电收放音机和杆式天线，有的汽车车身上还装有无线电话机、电视机或加热食品的微小炉和小型电冰箱等附属设备。 保险杠 汽车的最前端和最后端都装有保险杠，是前后部重要的被动安全防护装置，对车辆的安全防护、造型效果、空气动力学特性等有较大影响。保险杠系统作为汽车安全防护装置是现代汽车结构的重要组成部分，在“低速碰撞”和“行人保护”方面起着决定性的作用。轿车发生前后碰撞时，通过保险杠本身的可恢复变形、轻度的损伤乃至不可恢复变形和错位，可最大限度地吸收撞击能量，防止或减轻乘员的伤害。,第2章 汽车车身结构,保险杠的分类 按保险杠的功能，可分为非吸能式和吸能式。 非吸能式保险杠由于没有内衬，支架也基本不吸能，所以缓冲吸能能力较差，基本只起装饰作用，不起保护作用。我国的部分轻型客车采用的就是非吸能式保险杠。 吸能式保险杠的防护结构应包括两部分：减轻行人受伤的软表层，主要由弹性较大的泡沫塑料制成；能吸收汽车一部分碰撞能量的装置，有金属构架、全塑料结构、半硬质橡胶缓冲结构、液压或气压装置等型式。 吸能式保险杠按缓冲吸能方式不同可分为自身吸能式、液压吸能式、带气腔式和安全气囊式保险杠。,自身吸能式保险杠,第2章 汽车车身结构,液压吸能式保险杠(,1.横杠 .横杠内侧加强件 .氮气 .活塞杆.浮动活塞 .机械油 .节流孔 .缓冲缸及其支座,横杠内侧加强件通过橡胶垫与液压缓冲减振器的活塞杆相连接，活塞杆为空心结构，内装有浮动活塞，活塞将其隔成左、右两腔，左腔充满氮气，右腔充满机械油，活塞杆外圆柱面与缓冲缸内圆柱面滑动配合，缓冲液压缸内机械油与活塞杆右腔相通。缓冲缸固定在车架或车身加强件上。当汽车与障碍物发生碰撞时，保险杠受到的冲击力传到活塞杆上，活塞杆端部向右移动，挤压液压油通过节流孔向活塞杆右腔流动，推动浮动活塞向左移动，并使氮气受到压缩。这样利用液压油通过节流孔时的黏性阻力吸收撞击的能量，吸收能量的效率可以高达80。 这类油气弹簧式的缓冲减振器有效利用了气体缓冲、液体节流减振的工作方式，工作特性比较稳定。撞击后靠氮气产生复原动力，使保险杠复位。通常用在高档轿车上。,第2章 汽车车身结构,3.车身内外装饰件 车身外部装饰件主要是指装饰条、车轮装饰罩、商标、字牌等。散热器面罩、保险杠、灯具以及后视镜等附件亦有明显的装饰性。 车身内部装饰件包括仪表板、座椅、门与门柱内饰、遮阳板与车顶内饰、窗帘、地毯、整车减振隔声垫等。在轿车上广泛采用天然纤维或合成纤维的纺织品、人造革或多层复合材料、连皮泡沫塑料等表面覆饰材料；在客车上则大量采用纤维板、纸板、工程塑料板、铝板、花纹橡胶板以及复合装饰板等覆饰材料。,第2章 汽车车身结构,2.3 轿车车门,（一）车门的功能要求 1）车门安全可靠。车门自身和安装都应具有足够的强度和刚度，减小行车时的振动，防止车门下沉，提高碰撞时的安全性；车门关闭后，车门锁应可靠、安全。 2）应有必要的开度。轿车车门开度一般为6070，以保证乘员上下车方便。 3）良好的操作性。车门启闭、玻璃升降等应轻便自如。 4）良好的密封性。不渗水和不漏灰，传入车室内的噪音最小，并应有防止门腔内积水的措施。 5）车门应有良好的工艺性和维修方便性，车辆报废时，拆解方便，不能回收的材料最少。 6）车门造型应与整车造型相协调，保持表面齐平，门缝间隙均匀，色彩与内饰和整车匹配。 7）设计应满足人机关系的要求，如空间位置合理、操作件位置方便和良好的视野性等要求，以提高乘员舒适性。,第2章 汽车车身结构,（二）车门结构组成,第2章 汽车车身结构,门体结构 A内板总成 B外板总成 C前门体总成 1.外板 2.内板 3.前、后玻璃导轨 4.上、下铰链加强板 5.车门加强横梁 6、7.内、外板加强板,门体是车门内外板、车门加强横梁、车门加强板和窗框等零件的焊接总成,1.门体（即白车门）,第2章 汽车车身结构,（1）车门外板,车门外板一般由厚度为0.650.85mm的薄钢板冲压成形，其外形和加工表面质量必须符合车身造型的要求，轻量化和侧面碰撞的安全性要求车门外板应具有足够的强度和刚度。轿车车门外板广泛使用高强度钢板。 （2）车门内板 车门内板是车门的重要支撑板件，几乎所有车门附件都安装在车门内板上，一般由厚度为0.70.85mm的薄钢板拉伸成形。为了保证车门附件安装位置精度要求和车门周边的密封间隙要求，车门内板应有足够的刚度，所以内板周边需冲压出凸边、加强肋或使用加强板焊接在母板上,第2章 汽车车身结构,（3）车门防撞梁 为了使车辆抗侧撞性能达到安全标准，现代轿车大多在车门内装有车门防撞梁。通常是高刚度钢板冲压成形的异型截面梁或圆管，截面厚一般为3336mm。两端通过连接件焊接在门内板上。,车前门、后门防撞梁的布置,第2章 汽车车身结构,（4）车门加强板 车门加强板用以提高附件安装部位的刚度和连接强度，一般由1.21.6mm的钢板冲压成形，后焊接在门体上。 （5）车门窗框 车门结构按照窗框的形式，可分为无窗框结构、组装式窗框结构、整体式结构和玻璃布置在窗框外侧的结构。现代轿车普遍采用的整体式结构 。 整体式结构的车门窗框的内外板分别与车门内外板一起冲压而成。其特点是车门本体零件少，制造方便；车门刚性好并便于设两道密封条，提高了密封性。,整体式结构,第2章 汽车车身结构,2.车门附件 车门附件包括铰链和车门开度限位器、门锁机构、玻璃及玻璃升降系统、密封系统、外侧后视镜等。车门附件的性能及其在门体上的布置设计是直接影响着车门的使用性能。,合页式上、下铰链 1.车门合页 2.连杆 3.二力构件4.门柱合页 5.弹簧 6.铰链轴线,（1）车门铰链和限位器 车门铰链是实现车门旋转运动的部件，车门通过上下铰链悬挂在门柱上。 为了改善车身的外形和减小空气阻力，现代轿车大多采用隐藏式铰链。 隐藏式铰链分为臂式和合页式两种。 合页式铰链质量轻、刚度高，结构紧凑且易于装配，是现代轿车广泛采用的车门铰链型式 。,第2章 汽车车身结构,车门限位器 作用是限制车门的最大开度（一般为6570），防止车门外板与车身相碰，并使车门停留在所需开度，防止车门自动关闭。图为车门限位器的结构。通过改变臂的形状，可设定车门半开的保持位置和保持力。,a)关闭时 b)全开时 1.车身 2.门内侧板 3.弹性体 4.滚轮 5.止动橡胶块 6.臂 7.壳体 8销,第2章 汽车车身结构,（2）门锁装置 门锁装置主要由锁体、内开机构、外开机构、锁止机构、挡块、定位器和缓冲器等部分组成。设计时，车门门锁装置应满足轻便、安全、锁止和强度等方面的要求。 1）轻便 操纵内、外手柄时，门锁装置应保证车门轻便自口地开启车门关闭时，它必须具有对车门运动的导向和定位作用(包括开门方向和上下方向的定位)。 2）安全 门锁应具有全锁紧和半锁紧两档锁紧功能，以防汽车在行驶途中车门突然开启。 3）锁止 当按下锁止机构时，在车内必须先解除锁止状态，在车外必须使用钥匙才能打开车门。但对于驾驶员车门，关闭车门撞动锁舌，通过联动杆可自行解除锁止状态，从而可防止钥匙遗忘在车内而打不开车门的情况。 4）强度 当车门处于全锁紧状态时，门锁装置应能经受定的纵、横向载荷和冲击惯性力的作用，不因汽车颠簸、碰撞或翻车而使门锁失灵。,第2章 汽车车身结构,现代汽车越来越多采用中央控制电动门锁系统，以提高汽车使用的方便性和行车的安全件。 中央控制电动门锁的种类繁多，其组成的主要部件是门锁开关、门锁控制电路及门锁执行机构。 中央门锁开关的功用，是对中央控制电动门锁系统执行集中控制，开关全部或单个车门。 中央控制电动门锁通常具有以下几个功能： 1）中央控制 当驾驶员锁住他的车门时，其他三个车门也同时被锁住。驾驶员可通过门锁开关同时打开各个车门，也可以单独打开某个车门。 2）速度控制 当行驶速度达到一定时，各个车门能自行锁定，防止乘员误操作车内门把手而导致车门打开。 3）单独控制 除驾驶员车门以外的三个门上应设置有单独的弹簧锁开关，可独立地控制一个车门的打开和锁住。,第2章 汽车车身结构,（3）车窗玻璃升降机构 车窗玻璃升降机构要求操纵轻便、升降平顺、工作可靠，同时还应具有防止玻璃升降机倒转的制动功能和防盗功能。现代轿车中普遍安装了电动车窗，以使车窗的升降更加方便。电动车窗主要由车窗玻璃、车窗玻璃升降器、电动机和控制开关等组成。,第2章 汽车车身结构,常见电动车窗升降机构有绳轮式、交臂式和软轴式等几种，其中交臂式和绳轮式电动车窗升降机构应用较广泛 。,交臂式电动车窗的升降机构 1、驱动电机 2、齿轮臂 3、导向板 4、从动臂 5、玻璃安装板,绳轮式电动车窗的升降机构,第2章 汽车车身结构,（4）密封装置 密封条应满足的性能要求： 弹性好，压缩永久变形小。 具有一定的强度和表面护膜的耐磨性。 具有良好的耐候性和耐老化性，低温下不发硬。 吸水率低。 与金属或油漆表面粘贴性好，且与之相接触油漆表面没有污染。 便于挤压成形或模具成形。 汽车密封条的橡胶材料有密实胶、 海绵胶和硬质橡胶三种。密封条的胶料应具有耐老化、耐低温、耐水气、耐化学腐蚀等性能。,第2章 汽车车身结构,车门密封系统主要包括车门与车身之间的密封（即门洞区域的密封）和风窗玻璃的密封。 1）车门与车身门框之间的密封,不同结构形状的车门密封条,车门密封条在车门或门框上的固定方法有三种：用粘结剂粘接；用卡扣或卡槽进行机械固定；用带有钢带骨架的硬质橡胶、海绵、金属的复合式密封条可直接夹持在门框上。,第2章 汽车车身结构,2）前后风窗及门窗区域的密封 汽车的前、后窗通常采用有利于视野而又美观的曲面玻璃，借橡胶密封条嵌在窗框上或用专门的粘合剂粘贴在窗框上。门窗区域的密封主要是依靠窗框上的玻璃导槽密封条和内外侧两根窗台密封条来实现，它们同时还要起到使门窗玻璃能够平稳地上下升降的作用，玻璃导槽密封条装在车门窗框的导轨内，通常在门窗玻璃与导轨之间装有尼绒或植绒橡胶等材料，起缓冲和密封作用。 玻璃导槽密封条应具有良好的耐候性和较高的吸水率，同时应具有较高的硬度和抗拉强度。,门窗玻璃密封条的固定 a)粘结剂 b) 机械固定 c)直接夹持,第2章 汽车车身结构,（5）雨刮器 刮水片靠雨刮器臂上的弹簧力压在车窗玻璃上，刮水片与玻璃接触部分是橡胶制成的，它不仅能提高刮水能力，磨损后还可很方便地调换。雨刮器依靠电机工作，电机的旋转运动被转化为连接在雨刮器臂上连杆的活塞运动，用连杆连接的左右雨刮器臂以枢轴为中心做扇形运动。 雨刮器的电机中都装有根据雨量和行驶速度来改变运动速度的机构。低速和高速的转换是通过改变电机的两个电刷的通电电路来实现的。,第2章 汽车车身结构,（6）风窗玻璃洗涤器 现代汽车设有风窗玻璃洗涤器，并与刮水器配合使用。风窗玻璃洗涤器由洗涤液罐、聚氯乙烯软管、三通、喷嘴及刮水器开关等组成。 洗涤液泵由永磁直流电动机和离心式叶片泵组成，喷嘴安装在风窗玻璃下面，喷射压力7088kPa，喷射方向可以调整，使洗涤液能喷射到风窗玻璃的各个位置以便于清洗。洗涤泵连续工作时间一般不超过1min，且应先开动液泵，后开动刮水器。,1. 洗涤液罐 2. 洗涤液泵 3. 三通 4. 5. 喷嘴 6. 脚踏洗涤开关 7. 软管,第2章 汽车车身结构,（三）车门结构型式 根据车型不同，车门结构型式一般有旋开式车门、滑动门、外摆式车门等，轿车车门使用最多的是旋开式车门。,鸥冀式车门,第2章 汽车车身结构,目前应用较多的轿车车门结构主要有全尺寸内外板结构、滚压窗框结构和半开放式车门结构，其结构具有各自不同的特点。,半开放式车门结构,全尺寸车门内外板结构,滚压窗框门结构,第2章 汽车车身结构,2.4 客车车身,（一）客车车身类型 按结构分：非承载式、半承载式和承载式结构。 按车身壳体类型分：骨架式和无骨架式。 按客车的用途分：一般分为城市客车、长途客车、旅游客车和专用客车等几类。 （二）客车车身的承载形式 与轿车类似，客车车身也分为非承载式、承载式和半承载式3种结构形式。,第2章 汽车车身结构,非承载式客车车身骨架,非承载式客车车架,第2章 汽车车身结构,整体承载式车身结构,承载式车身结构通常又根据车身壳体上下受载程度的不同，分为基础承载式和整体承载式两种 。,a) 基础承载式 b)整体承载式,第2章 汽车车身结构,（三）客车车身结构 客车车身结构一般由顶盖、侧围、前围、后围、底架或车架等部分组成。,第2章 汽车车身结构,1.客车车身骨架 客车车身骨架由各种截面不同的杆件组焊而成，其功能是构成车身壳体的基本外形轮廓；承受车身的各种载荷以及外力；装配车门、风窗、车窗、蒙皮，以及底盘、发动机、空调和行李架等附属设备。 车身骨架一般有两种形式：一是单元式结构；二是拼焊式结构,单元式车身结构,拼焊式车身骨架 1.右侧骨架 2.左侧骨架 3.前围骨架 4.后围骨架 5.顶盖骨架,第2章 汽车车身结构,拼焊式车身骨架件,第2章 汽车车身结构,2.车身外蒙皮 用来覆盖车身骨架及内外蒙皮之间的构件，并随骨架形状的变化而变化，以构成客车外形的不同表面，保证车身外表面平整光顺、美观大方。 骨架式车身外蒙皮通常采用厚0.81mm的冷轧薄钢板或1.5mm厚的铝板，贴附于车身骨架外侧，从而形成与车身骨架一致的名称，如前围外蒙皮、车顶外蒙皮等。,第2章 汽车车身结构,2.5 货车车身,货车即载货汽车，也称为卡车，是指一种主要为载运货物而设计和装备的