车身结构及性能.ppt

车身结构分类及主要性能,第一篇基础知识,单元一车身结构分类及主要性能单元二车身本体结构单元三车身覆盖件的结构特点单元四车身材料,单元一车身机构分类及主要性能,学习目标能够根据车身机构分类对常见车型特点进行描述；能够描述车身主要性能及参数,一轿车车身的结构分类,1.按车身承载方式分类:(1)非承载式车身的车架形式(或称大梁类型)。非承载式车身车型具有刚性车架，又称底盘大梁架。车身本体悬置于车架上，用弹性元件联接。车架的振动通过弹性元件传到车身上，大部分振动被减弱或消除，发生碰撞时车架能吸收大部分冲击力，颠簸路面行驶时对车身冲击力极小，因此车厢变形小，平稳性和安全性很好，车厢内噪音低。但这种非承载式车身也有自身不足，比如车身笨重、质量大、重心高、高速行驶稳定性较差等问题。,在“非承载式车身”中我们普通民用遇到最多的是边梁式车架的车身，而中央纵梁式的车架大多数应用于重型载重货车因此我们并不常见，所以我们所谓的“非承载式车身”主要还是以边梁式车架为主。,非承载式车身在底盘的结构上相比承载式车身要简单很多，其主要结构为在两条纵贯车辆前后的主梁之间分别横亘着若干条横向梁，纵向梁为车架主体车身构件安装在纵向梁之上，而抗拒扭力的功能主要依靠横在两条纵向梁之间的连接横梁。,纵梁通常采用低合金钢材质的钢板冲压而成，其断面一般为槽型。对纵梁的要求主要是需要其抗弯强度高，能够承载车身重量与纵向力。而在纵梁之间的横梁基本也采用同样材质的钢板冲压而成。对与横梁的作用主要为增加车架的扭转刚度，同时承担车架在运动时所承受的横向载荷。,非承载式车身与承载式车身的不同在于前者拥有独立底盘系统，一切构件均是安装在这套底盘之上的例如：发动机、变速箱、驾驶室等。而承载式车身则没有独立的底盘，其车身与驾驶室是一体的，发动机、变速箱这类构件安装在车身上延展出的纵梁之上。所以从理论上说，即使没有车身，单是一个车架“裸奔”也是没有什么问题的。,大梁式车架和车身的连接,从理论上讲非承载式车身的车辆舒适性要低于承载式车身，但是这点在越野路段上则完全相反，因为非承载式车身的车辆在接受冲击时有独立的底盘为驾乘人员提供缓冲，而承载式车身在这样的路况条件下，路面的冲击力直接反馈给驾驶室内的乘员。所以在越野路段承载式车身的车型反而没有非承载式车身的车型更加舒适。从驾驶感觉上讲非承载式车身给人的感受更放心，而承载式车身则容易让人感觉自己在贴着石头走。,非承载式车身有什么优势车身强度高，钢架能够提供很强的车身刚性。对于载重车和越野车来说非常重要。悬挂对路面颠簸的反馈在车内的感觉要轻微很多，这是因为有些车的车身和底盘之间采用降低振动的方法连接在一起，所以在走颠簸路面时更平稳舒适。有独立的大梁，底盘强度较高。一般用在货车、客车和越野车上，也有部分高级轿车使用，因为它具有较好的平稳性和安全性。四个车轮在受力不均匀的情况下，也是由车架承担，压力不会传递到车身上去。所以SUV和越野车用的比较多，非全承载式车身在客车企业里面应用非常多。,(2)承载式车身是指在前、后轴之间没有起连接作用的车架，车身直接承受从地面传来的力和动力系统传来的力。车身结构由集成为一个整体的车体和车架组成。整个车身成为一个箱体，以保持其强度。,而承载式车身汽车的整个车身是为一体的，没有贯穿整体的大梁，发动机、传动系统、前后悬挂等部件都装配到车身上，车身负载通过悬挂系统传给车轮。其实这些部件按照功能可以大致分为两种：车身覆盖件和结构件。,车身覆盖件所谓覆盖件就是覆盖在车身表面的部件，基本上我们从车外看到的部分都属于覆盖件，例如车门、车顶、翼子板等等，它们通常起到美观和遮风挡雨的作用，一般都用厚度不超过1毫米的钢板冲压而成。我们平时所说的某辆车钢板的薄厚就是指这些部位。实际上这些部位对于车身强度的影响很有限。,车身结构件,接下来我们说说承载式车身所谓的“梁”，它的学名应该叫做车身结构件。车身结构件隐藏在车身覆盖件之下，对车身起到支撑和抗冲击的作用，分布在车身各处的钢梁是车身结构件的一种。下图就是典型的车头处钢梁。我们可以看到它由钢板围成一个闭合断面结构，钢板的厚度和材质规格都要比车身覆盖件高很多，而且为了在碰撞时有效吸收撞击能量，这些钢梁还会将不同强度的钢材焊接在一起，形成有效的溃缩吸能区。还有一些钢梁不一定是闭合断面结构，它们在尽量轻量化的原则下被设计成各种不同形状以承受特定方向上的力。,承载式车身最大优点莫过于重量轻，而且重心较低，车内空间利用率也比非承载式车身结构更高，所以在家用轿车领域已经取代了非承载式车身结构。但承载式车身的抗扭刚性和承载能力相对较弱，所以在越野车和载重货车领域还是非承载式车身的天下。,单元二车身本体结构,学习目标1.能够识别车身本体结构中每个组成部分的名称；2.能够描述每个组成部分的特征及作用,车身本体结构,一、车身前部二、地板三、侧围四、顶盖五、前围六、车身后部,一、车身前部结构,一、车身前部结构：客舱以前的车身部分主要功能：1.形成发动机舱,为发动机及附件提供一个护罩；2.防止前轮甩泥；3.外观上体现车身造型设计要求4.吸收碰撞能量,1.发动机盖,发动机盖的在结构上一般由外板和内板组成，中间夹以隔热材料，内板起到增强刚性的作用。对发动机盖的主要要求是隔热隔音、自身质量轻、刚性强。,发动机盖开启时一般是向后翻转，也有小部分是向前翻转。向后翻转的发动机盖打开至预定角度，不应与前档风玻璃接触，应有一个约为10毫米的最小间距。为防止在行驶由于振动自行开启，发动机盖前端要有保险锁钩锁止装置，锁止装置开关设置在车厢仪表板下面，当车门锁住时发动机盖也应同时锁住。,2.翼子板,是遮盖车轮的车身外板，按照安装位置又分为前翼子板和后翼子板，前翼子板安装在前轮处，因此必须要保证前轮转动及跳动时的最大极限空间。但出于空气动力学的考虑，后翼子板略显拱形弧线向外凸出。有轿车的翼子板是独立的，尤其是前翼子板，因为前翼子板碰撞机会比较多，独立装配容易整件更换。有些车的前翼子板用有一定弹性的塑性材料（例如塑料）做成。塑性材料具有缓冲性，比较安全。,3.前纵梁,车身前部主要受力部件，承受车身纵向力并传递给地板等其他部件；是动力总成、悬架支撑、散热器支架等的基体。,车身结构设计时为便于力的传递，车前端两根纵梁与前地板焊在一起。,4.轮罩及翼子板支架悬架支座,二、车身地板结构,概念：客舱、发动机舱、行李舱底部的总称组成：地板、地板梁、支架、地板通道、门槛、连接板、座椅支架。功用：1）形成车身底部2）承受并传递垂直、纵向及横向力，为座椅等提供安装支撑要求：在结构设计上，车身的地板结构都应提供足够的强度和刚度，保证车身的承载能力。,车身座舱和行李舱下的地板根据车身底部的总布置设计和结构设计分为前地板、中地板和后地板,1.地板,2.地板梁,地板梁是地板的结构加强件，主要由地板横梁、后地板横梁、地板连接横梁、地板纵梁、后地板纵梁和其他地板加强梁。地板梁焊接在地板上，是车身地板结构的重要承载构件。,3.门槛,门槛是支乘车身侧围的前、中和后支柱的下边梁，一般设计成封闭端面，为提高强度和侧面碰撞安全性，有时在门槛的断面结构内加设加强板，,4.车身地板通道,地板通道是覆盖变速器及允许传动轴和排气管等通过的地板上的凸起结构，它能起到加强地板刚性的作用。对于前置前驱动轿车地板通道主要为排气管通过作用。,保证车身底部平整，改善车身底部的空气动力性能；提高地板结构的防震、隔音性能；合理使用材料，采用防腐结构设计，并通过各种防腐处理措施，延长车辆的使用寿命；开发结构强度高、质量轻的地板结构，以及轻质材料的地板结构；地板的布置及设计应充分考虑室内的人体居住性,车身地板结构设计的要点,三、车身侧围结构,侧围梁框架功用：构成侧面；提供人员出入通道；承受、传递三个方向的力；安装附件。,1.前支柱（A柱）,功用：支撑顶盖安装前风窗玻璃安装前车门安装仪表板支架承受并传递垂直力、纵向力组成：外板、内板、加强板前支柱（A柱）其断面形状和尺寸的设计要满足构件的承载刚性和强度。,2.中支柱（B柱）,中支柱一般由中支柱内板和外板，以及加强板焊接而成。功用：1）支撑车顶盖；承受前、后车门的支承力；2）还要装置一些附加零部件，例如前排座位的安全带；3）承受并传递垂直力、侧向力。,B柱又称中柱，位于前门和后门之间。是车身承载框架的重要组成部分，在车辆发生严重事故（特别是侧碰）时，B柱对保证乘员舱的完整性起到很大的作用。B柱主要承受着两方面的压力，一是支撑车顶盖，二是承受前后门的压力。所以为了更好的达到力传递，B柱都会外凸。可见B柱的刚度与乘客上下车的便利性多少有些冲突。B柱质量的好坏，牵扯到事故中的车体对外力的传递和撞击能量的吸收。,3.后支柱（C柱）,后支柱常具有较大的断面形状，在其上设计出车内通风的气流出口。功用：支撑顶盖、安装后风窗玻璃安装后车门锁、承受并传递垂直力、纵向力构成：外板、内板、加强板,4.顶盖侧梁,顶盖测梁一般由顶盖测梁的内、外板冲压件焊接而成，用于形成门上框支撑和固定顶盖。,5.门槛梁,车身侧围梁框的门槛梁：地板所承受的载荷应能借助于门槛梁有效的传递到车身的上部结构上，提高车身的承载能力。因此须合理布置设计地板梁，以及地板和地半梁与门槛梁的连接关系将车身侧面碰撞时产生的侧向力借助于门槛梁传递到车身底部结构的构件上，从而提高安全性。,车身侧围设计要点,各柱、梁、门外板、车门玻璃、后翼子板和侧窗等部分都应以车身外表面造型的形状和尺寸为依据，以及平滑化。侧围框架设计应考虑车门四周的密封性，以及密封条的安装和布置方式，车门铰链、限位器和门锁的装配方法和布置位置合理确定车身侧围各构件的分块方式，考虑各构件的材料选择、材料利用率、冲压成型、装焊工艺性以及装配精度。轿车一般采用整体冲压成形的外板。为保证侧围结构的弯曲和扭转刚度，结构设计中应设置加强板，加强门框或车门安装部位的刚度。为改善视野，车身侧围各支柱在腰线以上部分的断面逐渐变窄或边细，这要求腰线以下部分应具有足够的强度和刚度。,四、车身顶盖结构,顶盖系统：位于客舱的顶部，由骨架、板件、内饰及有关车身附件等组成的零部件的总称。顶盖由顶盖前、后横梁和顶盖侧梁来支承，并焊接在其上，从而其刚度和强度得到增加，,顶盖前、后横梁顶盖前、后横梁分别与车身左、右侧围的前支柱的顶端焊接，形成支承并固定前、后风窗玻璃的窗框。在小型轿车上一般采用开口断面，而在大型轿车则都是闭口断面。,提高顶盖刚性的结构措施有：,采用具有一定横向曲率半径的顶盖；设置顶盖横向加强梁；保证顶盖前、后横梁的刚度，以提高顶盖的横向刚性；增加顶盖侧梁的刚度，特别是硬顶轿车，应采用封闭断面的顶盖侧梁，有时在其断面内插入加强板；顶盖四周过度面的合理造型，冲压出适当的折边，应保证与顶盖前、后横梁及顶盖侧梁的焊接强度；增大侧窗玻璃的曲面倾斜度和曲率，或改变顶盖侧梁的结构断面形状，以减小顶盖的横向支撑跨距；顶盖内表面涂防振胶。,第二节：前围结构,前围系统：位于客舱的前部，由骨架、板件、风窗玻璃及有关车身附件等组成的零部件的总称组成：由前围上盖板、前围板、前围侧板和转向柱支架梁等构件组成功用：分隔前部和座舱、保证扭转刚度、改善舒适环境、提高撞车安全性,。,前围上盖板结构,前围上盖板一般由上盖板外板、上盖板内板以及加强板等构件焊接而成。功用：前围上盖板通过两侧的端板与车身左右侧围的前支柱焊接，是决定车身扭转刚度的主要结构组件。,前围板,是指发动机舱与车厢之间的隔板，它和地板、前立柱联接，安装在前围上盖板之下。前围板上有许多孔口，作为操纵用的拉线、拉杆、管路和电线束通过之用，还要配合踏板、方问机柱等机件安装位置；为防止发动机舱里的废气、高温、噪声窜入车厢，前围板上要有密封措施和隔热装置；在发生意外事故时，它应具有足够的强度和刚度。对比车身其它部件而言，前围板装配最重要的工艺技术是密封和隔热，它的优劣往往反映了车辆运行的质量,