车身结构复习.docx

车身设计复习题第一章1.车身的功能和技术特点功能：为乘员提供安全舒适的乘坐环境；提供发动机及底盘等部件的装配；汽车美观造型的体现。技术特点：车身技术涉及当代科技领域的多门学科, 而且各学科之间高度交叉与融合；车身设计流程与方法独特：产品+艺术品；车身制造工艺复杂：技术密集，钣金件为主。冲压、焊装、涂装工艺，代表国家基础工业水平。2. 车身的组成车身包括白车身、外装件、内装件和电气附件。3.白车身通常是指已经装焊好但尚未喷漆的白皮车身(Body In White，BIW)，主要由车身本体、闭合件(Closure) 及其他可拆卸结构件组成。经过涂装后的白车身称为涂装车身(Body on Primer)。4. 车身的承载类型和特点按承载形式的不同，可将车身分为非承载式和承载式两大类。非承载式：都装有单独的车架，此时车身通过多个悬置（橡胶垫）安装在车架上，当汽车在崎岖不平的路面上行驶时，车架产生的变形由橡胶垫的挠性所吸收, 载荷主要由车架来承担, 因此这种车身结构是不承载的。优点：除了轮胎与悬架系统对整车具有缓冲吸振作用外, 车身与车架间的悬置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, 又提高了乘坐舒适性；底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作；车架作为整车的基础，便于汽车上各总成和部件的安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途的车辆；发生撞车事故时, 车架还可以对车身起到一定的保护作用。缺点：由于设计计算时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，从而导致整车自重增加；由于底盘和车身之间装有车架，使整车高度增大；车架是汽车上最大且质量最重的零件。承载式：承载式轿车车身是将车架的作用融入车身的结构，因此又称整体式车身结构，它承担承载系统的全部功能。由于取消了车架，发动机和行驶系统的支点都在车身上。优点：由于承载式车身是空间框架结构，可以充分利用车身承担载荷，因此具有整体刚度大、重量轻和整车高度低等优点，而且生产效率高，是现代轿车中常见的结构。缺点：因为取消了车架，来自传动系统和悬架的振动和噪声将直接传给车身，而车厢本身又是易于形成空腔共鸣的共振箱，所以会大大恶化乘坐舒适性；改型较困难。5.轿车白车身的组成轿车的白车身一般由大量的车身冲压零件焊接而成，车身主要由前车身、地板、侧围、顶盖及后部车身等部分组成。6.客车车身构造客车车身的主要结构件包括底架(车架)、骨架和蒙皮。7. 预应力蒙皮预应力蒙皮是在车身侧壁的窗下梁至地板边梁之间，将一张长度自车身前端第二立柱至最后第二立柱相应大小的薄板，放在平台上由专用胎夹具压平并拉伸约1，然后将胎夹具及贴实紧固的薄板整个吊装至骨架侧围相应部位的外边，进行贴合并将四周点焊，而蒙皮与中间各立柱不焊接，其间只加装衬垫物。撤去胎夹具后的蒙皮仍处于张拉应力状态，故又称张拉蒙皮。张拉蒙皮不参与承载，只在车身上起装饰作用（无铆钉，无接缝，表面光洁），由于蒙皮有张拉应力，因此垂直于板面的刚度得以提高。8. 货车车身构造货车车身一般为非承载式结构，主要包括驾驶室和货厢。9. 车身产品的“三化”原则产品系列化、零部件通用化以及零件设计的标准化10. 车身结构轻量化的方法与途径一是整车优化结构设计，如采用优化设计除去零部件的冗余部分(使零部件薄壁化、中空化)，部件复合化以减少零件数量, 设计全新的结构等；二是优化材料设计，即用低密度材料代替钢铁材料的应用，主要是轻量化材料以减轻零部件重量，轻量化结构和轻量化材料两者相辅相成，相互作用；三是轻量化制造，即通过先进的轻量化制造技术的应用，实现轻量化设计和轻量化材料。第二章1 车身设计的特点传统的设计方法规定车身图样必须采用网格坐标来表示，即便如此图样也不能完整准确地表达，必须辅之以1:1的模型。对车身这样复杂的空间曲面外形采取了一整套特殊的实物(如外形样板和主模型等) 模拟和“移形”(模拟量传递) 的办法。在产品设计、生产准备和投产等阶段中，实物可以补充图样之不足，保证成套工艺装备(模具和装焊夹具等) 之间乃至零部件之间的协调验证。2 传统设计方法过程制作线型图油泥模型主图板在传统的车身开发过程中，绘制主图板是最关键的一环，主图板上不需要标注尺寸。基本方法：为了确保尺寸精度和稳定性,往往以1:1 的比例绘制在刻有坐标网格线的铝板上，利用铝板不变形的特性来保证主图板尺寸的稳定性，而铝板则固定于一木制平台上。目的：反映出车身上的主要轮廓线(包括一系列的截面曲线)、各零件的装配关系和结构截面，进行可动件(如车门、发动机盖等) 运动轨迹的校核。主模型基本方法：主模型是根据主图板、车身零件图等制造的1:1实体模型, 主模型可以按车身覆盖件在车身中的位置分为外主模型和内主模型两部分。目的：主模型是重要的设计资料之一, 同时也是制造冲模、胎具、装焊夹具、检验样架的主要依据, 还是大量生产汽车车身时不可缺少的依据。在汽车的整个投产过程中, 主模型有点相当于“米原器”的作用, 因此要求其尺寸十分准确。3 一般的车身产品开发阶段（现代车身）产品规划：规划和定义车身产品开发的指导原则、开发内容、关键技术、性能指标、实施路线和风险分析等事项。车身产品对标分析(Benchmarking) 是产品规划中一项主要的基础工作。概念设计：确定方案和参数，包括【车身总布置】、【车身造型】、【结构可行性研究】三大方面。是以车身产品规划为依据，将造型概念和工程结构有机结合，将创意转换为方案的实现过程。技术设计：进行结构方面详细的设计工作，包括三维结构设计（白车身结构设计、内饰结构设计、外饰结构设计、附件类结构设计）、CAE 分析和二维工程图设计（零件图、总成图、装配图、工艺图）三大方面。产品试制：包括三个阶段-【设计试制】、【试验试制】和【生产前试制】，分别对应完成A/B/C三类样车，实现功能验证、性能验证和技术认可。产品试验：1根据试验对象不同包括整车试验、白车身试验、系统试验、零部件试验，对应A/B/C三类样车。2根据试验目的不同分为性能试验和可靠性试验，按步骤进行。生产准备：完成一到两轮试制和试验后，最后冻结设计全面启动。4 车身总布置车身总布置主要是借助人机工程辅助工具确定车身的关键硬点及硬点尺寸，包括车身外部及内部空间的尺寸参数，在此基础上进行车身各部位如车身前端、车身地板、车身后部等的详细布置，包括发动机舱、转向盘、踏板、燃油箱、备胎、排气系统等关键部件的布置。车身总布置设计的最终输出是车身总布置图。5 CAE 驱动的性能设计传统的车身设计是以经验设计为主的结构设计, 以满足功能要求为第一位。现代车身的设计已经转变为以CAE 技术驱动的性能设计。汽车生产企业的设计部门已经全面应用性能设计技术, 从产品的概念设计开始, 贯穿于整个产品技术设计阶段, 直到后续的产品试验验证, 以性能设计中的目标性能为指导纲要。车身所要控制的主要产品性能：刚度/强度、碰撞安全性、NVH、人机工程学特性、空气动力性、轻量化、可靠性、耐久性等。性能设计的三大支撑要素：(1) 产品设计前期的对标技术：后期开发提供参考蓝本和指导纲要, 同时也是性能设计的前提条件和基准依据。(2) 产品设计过程中的CAE 分析和验证工程： CAE 的分析验证随着工程设计的数据状态进行动态更新。(3) 实行闭环控制模式：产品验证环节捆绑于各个阶段，保证各个阶段的输出均在控制目标内。性能设计的主要控制阶段和过程：概念设计-技术方案-技术设计-产品试制、试验6 并行工程概念定义：并行工程( Concurrent Engineering, CE) 也称同步工程，是集成、并行地设计产品及其相关的各种过程(包括制造过程和技术支持过程)的系统方法。可以实现动态优化地处理问题。它在产品开的设计阶段就考虑产品生命周期中工艺、制造、装配、测试和维护等其他环节的影响,通过各环节的并行集成, 缩短产品的开发时间，提高产品的设计质量，降低产品成本。设计阶段的并行工程主要在以下三个方面得到贯彻：开发流程的并行设计方案的并行项目团队的协同工作。7 逆向工程概念定义：开发流程的并行、设计方案的并行以及项目团队的协同工作。利用车身逆向工程技术的两种设计方式：一种是先由造型师设计制作的产品油泥模型，经三坐标测量机将模型数字化，得到测量点云数据，再建立CAD 模型；另一种是针对已有的产品实物零件(通常是国内外一些最新的设计产品。逆向工程系统的组成：产品实物几何形状的数字化及数据处理子系统模型重建子系统产品或模具制造子系统。第三章1.车身三维坐标系车身坐标系按QC/T 490-2000 汽车车身制图中的规定： 1) X为汽车的长度方向，Y为宽度方向，Z为高度方向； 2) 坐标零平面的确定；按汽车满载时确定零平面；变型车零平面采用基本车型零平面。 3) 通过汽车前轮理论中心线并垂直于高度方向零平面的平面作为长度方向坐标的零平面。零平面前方为负，零平面后方为正。 4) 把汽车的纵向对称中心平面作为宽度方向坐标的零平面，零平面左侧为负，零平面右侧为正。 5) 取沿车架纵梁上缘上表面平直且较长一段所在平面作为高度方向坐标的零平面，无车架的车辆可沿车身地板下表面平直且较长一段所在平面作为高度方向坐标的零平面。零平面上方为正，零平面下方为负。 2.人体百分位用以表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。(以95th 百分位人体尺寸为例，表示人群中有95% 的个体，该尺寸小于此值；有5% 的个体，该尺寸大于此值。最常用的是5th、50th 和95th 三个百分位人体尺寸，它们分别表示小、中等和大尺寸)。3.H点是H 点装置上躯干与大腿的铰接点, 模拟人体躯干和大腿的铰接中心。 4.眼椭圆眼椭圆(Eyellipse) 是指不同身材的乘员以正常姿势坐在车内时, 其眼睛位置的统计分布图形。5.头廓包络头廓包络指不同身材的乘员以正常姿势坐在适宜的位置时，其头廓的包络，用于在设计中确定乘员所需的头部空间。 6.驾驶人手伸及界面概念驾驶人手伸及界面是指驾驶人以正常姿势入座、身系安全带、右脚踩在加速踏板上以及一手握住转向盘时，另一手所能伸及的最大空间界面。 7.车身硬点硬点(Hardpoint), 是指对于整车性能、造型和车内布置具有重要意义的关键点。硬点尺寸是指连接硬点之间、控制车身外部轮廓和内部空间以满足使用要求的空间尺寸。 轿车的硬点尺寸包括外部尺寸和内部尺寸。外部尺寸包括总长、总宽、总高、轴距、前/ 后悬长、前/ 后轮距、接近角、离去角和最小离地间隙等；内部尺寸包括车室内长、宽、高，以及发动机舱和行李舱容积等。 车身的硬点尺寸关系必须满足汽车的各项要求。8.车身部件布置设计（重点掌握发动机舱布置、其他掌握布置基本原则）发动机舱布置 ：发动机的上、下位置：影响造型、视野、离地间隙等等 发动机的前、后位置：影响汽车轴荷分配和离地间隙，前悬架和转向传动机构的布置。对于发动机前置后驱的汽车，为减小传动轴夹角，一般将发动机布置成倾斜的形式，动力总成的位置可由曲轴中心线与发动机缸体前端面的交点k和曲轴中心线的倾角（一般为34）两个参数来确定。 发动机的前、后位置应与上、下位置一起进行考虑，前后位置确定以后，就可以确定汽车前围板和冷却模块的位置。 发动机舱在进行布置时要充分考虑各种正向碰撞的要求，如56km/h正碰和64km/h偏置碰撞。发动机布置是否合理，直接的表现就是前围板变形和发动机舱内零件对乘员的伤害，因此在进行总布置时要确保发生碰撞时发动机舱内的零件不能侵入乘客舱。 在汽车与行人发生碰撞时，还要减少对行人的伤害，包括小腿、大腿、成人部和儿童头部等主要的身体部位。在进行发动机舱布置时要特别注意保险杠的高度及与舱内部件的距离、发动机盖与舱内部件的距离的设计。 Euro NCAP根据包络线距离（Wrap Around Distance，WAD）把发动机盖进行了碰撞区域的划分。所谓包络线距离，是指从地面开始计算，围绕汽车前端沿发动机罩向后，所得的包络线的距离。10001500mm包络线之间的区域代表儿童头碰撞区域，要求该区域发动机盖和舱内部件的距离大于70mm，15002000mm包络线之间的区域代表成人头碰撞区域，要求该区域发动机盖和舱内部件的距离大于80mm，发动机盖前沿1000mm包络线以下区域，发动机盖和舱内部件的距离大于170mm。其他布置内容过多，请同学们自行查找课件。 9.车身总布置图的绘制方法通常要画出侧视、俯视和前后视图，各视图上只需将要表达的部分画出。长度和高度方向的布置主要借助侧视图表现，宽度方向的结构形状和间隙尺寸借助前后视图体现。 侧视图按车辆自右向左行驶的方向绘制。前后视图一般分开绘制，有时左半部为前视图，右半部为后视图。 对于全新开发的产品，其总布置图上应绘出：车身外形，主要部件（发动机总成、动力传动系总成、行驶系、转向系、后视镜、排气系统、备胎、座椅和仪表板等）外形和内饰轮廓曲线，室内布置工具图形（眼椭圆、头廓包络面、人体模板、视线和安全带固定点布置区等），驾驶员座椅、变速杆、驻车制动杆和踏板在其整个活动范围内的若干主要位置，空载、设计载荷和满载状态的车轮和地面线，立柱盲区，最大开度时的车门、发动机罩和行李箱罩，行李箱容积，主要外形和内部关键尺寸等。 为方便查看和量取尺寸，总布置图上要按一定间隔绘出网格线（坐标线），通常间隔大小取100mm或其整数倍、网格线的一端或两端应标注上坐标值，其标注方法随不同标准会有所不同。 标题栏中填写必要的信息，如产品名称、内部代号和制图人信息等。有的总布置图上还包含尺寸明细栏，其中注明主要尺寸的代号和数值。 总布置图上还常常注明所参照的标准，以及最后一次更新的日期等。10.车室内部布置的主要任务和要求车室内部布置应以乘员为中心，满足操纵方便、乘坐舒适和安全可靠等要求，主要任务是借助辅助工具（H点装置、眼椭圆等）确定车室内部尺寸。进行车室内部布置时，应重点考虑以下几方面要求： 乘员坐姿和座椅布置符合目标乘员群体舒适乘坐的要求。 保证车内必需的空间（如腿部空间、头部空间以及转向盘与驾驶员躯干之间的空间等），以保证驾驶员操作灵活、准确，增强舒适性和安全性。 操纵装置的布置位置和作用力大小符合人体操纵范围和操纵力特点，使驾驶员操纵自然、迅速、准确而轻便，降低操纵疲劳。 驾驶员视觉信息系统适合人眼视觉特性和驾驶员视野要求，且能及时获得正确的驾驶信息。 具有被动安全措施，这些措施要符合人体运动特点和车内环境。例如，正确地设置安全带铰接点位置和对人体的约束力，可以降低车辆正碰时二次碰撞的伤害程度。 第四章1. 车身造型方法和流程一般的车身造型主要包括以下过程: 草图构思、效果图设计、胶带图设计、计算机辅助造型设计(CAS)、模型制作、模型测量和线图设计, 同时在造型过程中还要进行必要的空气动力学分析(CFD) 以检验车身造型的空气动力学性能。2.车身造型特征线（顶端线、腰线）汽车草图的表达主要涉及三种特征线形: 顶端线、造型线和区域线。顶端线：车身的顶端线是从侧视角度观察到的位于车身顶部、体现车型的空间曲线，属于侧面轮廓的一部分，该形线带有汽车风格造型信息。顶端线是草图和建模的起点，对车身造型风格与类型产生重要的影响。腰线：汽车的腰线带有汽车外观意象信息, 能够增强车身侧围刚度，它是在侧窗下沿线下方与之成一定夹角的空间曲线。在概念草图中腰线总是会被着重考虑，设计师认为腰线是汽车连通前后围造型的关键, 是气韵和光感流动的表达。因此, 一般把腰线归为主要特征造型。3.汽车的空气阻力组成汽车的空气阻力Fx与汽车运动方向相反，其大小与空气阻力系数、迎风面积、空气密度和车速的平方成正比。包括：形状阻力（60%）：由汽车前部正压力和后部负压力的压力差产生。车身各表面形状及其交接处转折方式是主要影响因素。摩擦阻力（9%）：由于空气的粘滞性在车身表面产生的摩擦力。车身表面的面积和光滑程度是主要影响因素。诱导阻力（5%-7%）：气动升力的纵向水平分力。干扰阻力（15%）：外部附件引起气流相互干扰而形成。内部阻力（10%-13%）：由冷却发动机的气流和车内通风气流形成。4.汽车的空气动力稳定性汽车运动时因自然风、转弯、让车、超车等原因会使汽车受到侧向力的作用；汽车的侧向力产生横摆力矩和侧倾力矩，严重时会使汽车因稳定性恶化而造成事故；汽车风压中心的位置对稳定性的影响较大；当风压中心靠近前轴时，容易失稳：横摆力矩使汽车绕Z轴顺时针转动，即顺侧向风转动进而增强侧向力的作用；当其靠近后轴时，使汽车趋于稳定：横摆力矩减小侧向力的作用；造型设计时，应尽量使风压中心靠近后轴。5.研究内部气流的目的研究内部气流的目的是有效地通风冷却，同时对整车气动性能影响小。6.汽车风洞风洞是一种按照一定要求而设计建造的管道，可利用动力装置等设备在管道中产生可以调节的气流来模拟大气流的状态以进行空气动力学试验。风洞的类型：按照气流速度，风洞可分为低速风洞、亚声速风洞、跨声速风洞、超声速风洞、高超声速风洞、超高速风洞。汽车风洞属于低速风洞。 汽车风洞可分为气动及声学风洞（模型风洞和实车风洞）和气候风洞两类。模型风洞主要用于进行汽车比例模型（模型比例有：1:2、1:2.5、3:8、1:4、1:5、1:10）的风洞试验和大量气动造型前期的实验，具有投资少、运行经济、测量方便等优点。实车风洞主要用于实车或1：1模型的空气动力学试验。所获取的数据相对可靠准确，但造价较昂贵、运行维护费用高。风洞的基本构造：汽车风洞的基本结构形式有4种：直流闭式、直流开式、回流闭式、回流开式。直流式风洞直接从大气中吸入空气，气流通过试验段后，直接排到大气中。这种风洞结构简单，制造成本低；回流式风洞所用的空气在一个闭合的回路中运行，因而其能量损失小，风扇电机所需功率小，容易保持恒定的空气温度和湿度，运行成本低，噪声小。回流式汽车风洞洞体主要由收缩段、试验段、扩散段、动力段和稳定段组成。汽车风洞试验内容：气动力和气动力矩的测量；汽车表面压强分布测量：壁面静压测量、气流静压测量、总压测量；流谱显示试验：丝带法、烟流法、油膜法；水流模拟试验；会车模拟试验；尘土污染模拟试验。7. 贝塞尔曲线与B 样条曲线的性质差异贝塞尔曲线曲面有整体性，不可能作局部的修改，移动一个控制顶点将波及整条曲线或整张曲面，局部修改很困难。当控制顶点较多时，特征多边形的边数较多，则多边形对曲线的控制减弱。B 样条曲线具有局部性，改变B样条曲线特征多边形的某一个控制顶点 只能对曲线的局部产生影响，其至多影响到区间 上的曲线形状，而对其他曲线段不会引起任何改变。这种局部性的特点是B样条优于其他曲线的独到之处。B样条曲线还有很强的表达能力，它不仅可以表示一般的平面曲线和空间曲线，还能表示奇点、重点以及直线与曲线衔接段，这些都是其他样条所无法比拟的。8. 汽车车身曲面分类汽车车身曲面按照可见性的高低可分为A 级曲面、B 级曲面和C 级曲面，其中以A 级曲面的要求最高，C 级要求最低，B 级介于两者之间。汽车车身A 级曲面, 是指汽车车身外表面中的高可见区域曲面, 这些曲面因为是高可见的, 所以对其要求非常高。它包括发动机盖、前后翼子板、前后保险杠、车门、A 柱、B柱、C 柱、后背门、顶盖、侧围以及内饰件中的高可见区域曲面等。A级曲面一定是G2以上连续，G3连续曲面不一定是A级曲面。B级曲面：介于A级曲面和C级曲面之间的一类曲面，是车身曲面中的少可见曲面，如门框面、仪表板下部面、顶盖和某些内饰件的下部少可见面。曲面质量要达到少可见区域如下所述的G2连续或G2以上连续，局部极少可见区达到G1连续或G1以上连续或达不到A级要求的较好曲面。软件中默认值改为0.01和0.1度适合B级。C级曲面：车身上极少可见区域，曲面的质量要达到G1连续或G1以上连续，局部极少可见区达到0阶连续或0阶以上连续。软件中默认值0.0254和0.5度适合C级曲面。不重要的较小易成型零件可以考虑精度误差Tolerance值设置成0.05及1度，以便减少建模时间。9. 平面曲线光顺的准则曲线二阶连续，没有多余的拐点，曲率变化较均匀。10.曲面的光顺准则关键曲线(曲面的骨架线) 光顺,网格线无多余拐点(或平点) 及变挠点,主曲率变化均匀,高斯曲率变化均匀。11. 车身曲面质量评价的主要方法汽车车身曲面的评价包括两个方面：一是曲面特征的评价，二是曲面质量的评价。特征评价是造型人员根据汽车造型要求，评价所做的曲面是否符合造型意图。曲面质量评价的主要方法有控制顶点法、曲率梳法、斑马线法、曲率颜色图法和连续性精度的评价等。第五章1. 轿车的两种承载方式承载式，非承载式。2. 典型工况下车身和车架受到的载荷书P167P1753. 车身刚度设计的重要性一般而言，依照刚度准则确定的结构往往也能够充分满足强度准则，但反之则不一定。轿车车身的刚度特性具有举足轻重的作用，如果刚度特性设计不合理，将直接影响轿车车身的安全性、NVH性能、可靠性等关键性指标。4. 车身结构刚度与振动特性的关系书P179P1805. 安全车身结构设计的原则汽车安全分为主动安全和被动安全两大类。一、正面碰撞设计要求1）确保成员生存空间,减小乘员舱变形和对乘员舱的侵入；2）减小车身减速度；3）碰撞过程中车门不能自动打开，相反地，要保证碰撞后可以不使用工具打开至少一侧车门。二、侧面碰撞设计要求：1）减小侧围结构对乘员舱的侵入量，防止侵入量过大时对成员的挤压伤害；2）减小侧围结构对乘员舱的侵入速度，特别是与乘员接触时车门的速度，减轻对成员的撞击力；3）碰撞过程中车门不能自动打开，相反地，要保证碰撞后可以不使用工具打开至少一侧车门。三、后面碰撞设计要求1）减小乘员舱变形；2）减小碰撞中车身的减速度，减轻乘员颈部的鞭梢性伤害；3）在碰撞中维持燃油箱的存放空间，减少对燃油箱、油路的挤压。四、抗车顶压溃设计要求1）提高车顶的支撑刚度，减小乘员舱的变形量；2）滚翻过程中车门不能打开，碰撞后可以不使用工具打开车门。五、低速碰撞设计要求避免汽车重要部件的损坏，以减少因撞车带来的维修费用。六、行人保护设计要求将相应部位（前保险杠、前散热器罩、发动机盖前端、发动机盖上表面以及风窗玻璃）的刚度设计得软一些；防止车外突出物对行人的伤害，例如：在车标的设计中应避免有尖锐部分。6. 正面和侧面碰撞时车身结构刚度组织一、正面碰撞时书P217下方的1）2）3）4）5）二、侧面碰撞时书P231P232中的侧碰结构设计要点。7. 对主要部件（车门、B柱和门槛梁）刚度特性的要求在侧碰实验中，车辆的车门、B柱以及门槛与移动可变形壁障台车前面的蜂窝铝发生碰撞，应尽早使更多的零部件参与碰撞过程中的变形吸能，才能够使得在相同的变形量下侧向结构吸收更多的能量。通过合理匹配侧围位置刚度来改善测碰的结构耐碰性，使B柱产生按照设计状态的变形。B柱腰线以上的位置应用高强度钢，以保证较好的刚性，试验中变形较小，保护乘员。B柱腰线以下位置刚度较低，产生较大塑性变形吸收能来能量，并产生一定的旋转。门槛和地板横梁应采用高强度刚，抵抗侧碰时的冲击载荷。增加车门厚度有利于减小人的碰撞加速度。通过在车门内部贴附聚氨酯泡沫等措施来降低碰撞载荷。8. 汽车和车身的NVH特性汽车NVH特性是指在车室振动、噪声作用下，乘员舒适性主观感受的变化特征。它是人体触觉、听觉以及视觉等方面感受的综合体现，也可以用振动、噪声等客观性能的客观物理量加以衡量。车身是由许多薄壁结构元件组成的多自由度弹性系统，在外界激励作用下将产生变形，引起系统的振动。车身系统既是直接向车内辐射噪声的响应器，又是传递各种振动、噪声的重要环节，同时车室空腔决定着车内声场的声学特性，它的吸声、隔声特性对减少车内噪声有着重要的意义。因此，车身系统在整车NVH特性的研究中占有重要的地位。车身结构及其空腔构成了乘员乘坐的基本环境，乘员的各种舒适性感觉都与车身系统有着直接的联系，整车的NVH特性最终将表现为车身的NVH特性。9.车内的降噪措施尽量减小振动源的幅值（降幅）；增加振动传递路径的隔离性，阻碍振动能量的传递（隔振）；避免发生共振（移频）。第六章1.车身结构设计的主要内容1） 确定整个车身结构应由哪些主要载荷路径和次要载荷路径的构件组成、构件的几何参数，以及如何布置和连接这些构件，使其成为一个连续的完整的受力拓扑结构；2）确定车身构件采取怎样的截面形式，如何构成这样的截面，及其与其他部件的配合关系；构件密封或外形的要求和壳体上内外饰板或压条的固定方法以及组成截面的各部分的制造方法及其装配方法等；3) 建立数字式全尺寸模型，形成初步的零件表，进行方案重量的初步估算，研究基本的装配方法和制造方法，包括研究材料的选用和车身结构总成如何划分为分总成和零件，车身装配连接形式和装配顺序，确定定位参考系统和各种工艺孔等；4) 在上述过程中, 可利用CAE 方法同步进行车身结构性能的仿真与分析, 包括刚度分析、模态分析、耐撞性分析、NVH 分析及耐久性分析等。2.车身结构构件布置的合理性判断方法构件的布置是否合理, 可以通过简化模型的载荷计算分析进行判断，在这个阶段，要研究结构拓扑模型和定义初始的几何尺寸参数, 而拓扑模型是研究构件几何参数(如构件截面、接头参数和板料厚度等) 的基础。3.车身结构中各部件对整车刚度的贡献白车身在整车中的刚度贡献率最大。如该车在扭转刚度中，白车身的刚度贡献率达64%，而前悬架横梁、前风窗和后背门有超过10% 的贡献率，其他部件(指仪表板、发动机盖、保险板、护板、座椅等) 贡献率很小, 为5%，而稳定杆由于布置在前悬架前面，所以对整车的刚度贡献率为负值。4.形状不同的截面特性的比较车身杆件大多是由薄板成型件组成的，杆件的截面形状可分为闭口和开口两类，截面形状和尺寸对其截面特性有很大影响。与杆件刚度有关的截面特性是惯性矩和极惯性矩（扭转惯性积）等对于闭口截面，中线周长一定，板料厚度一定，极惯性矩Ip 与A 的平方成正比，而截面形状无独立意义， 所围面积大小则很重要。圆形截面对抗扭最有利，矩形截面中，正方形抗扭能力最高，当矩形两边之比h / b 2 时， 扭转刚度明显下降。5.应力集中及避免方法当受力杆件的截面发生突变时，就会由于刚度突变而引起截面变化处的应力集中。是车身结构损坏的原因之一，因此在结构设计时，要避免截面急剧变化，特别是要注意加强板和接头设计时刚度的逐步变化。设计接头的形状和连接强度，可采用角板等连接方式，以扩大连接的面积，减小应力集中。 接头的铆钉数量和布置、焊缝长短和布置都应恰当。理论上,各杆截面的弯曲中心的轨迹最好相交于一点，以免产生附加载荷。6.提高大型板壳零件刚度的方法设计板壳零件时，尤其要注意提高零件的刚度，并考虑如下几点：1）板壳零件的刚度取决于零件的板厚及形状、曲面和棱线等的造型，拉深成形过程中零件材料的冷作硬化对提高刚度有利，平直的零件造型是不可取的。2）可在内部大型板件和不显露的外覆盖件上冲压出各种形状的加强筋。筋的刚度主要取决于它的形状。为防止拉深时破裂，深度不宜太大，原则上应满足板料拉深成形所允许的条件。7.车身结构的耐撞性设计的主要内容车身结构刚度组织：合理布置车身的主要承载结构（如主要的梁结构和接头结构），并合理配置它们的刚度。合理组织结构的吸能：主要吸能部件吸收主要的碰撞动能，次要吸能部件少量吸能，并使尽可能多的结构参与吸能，以提高材料的使用效率。合理组织碰撞载荷的传递：即合理设计碰撞载荷的传递路径。车身结构刚性设计：车身结构刚性设计的目的是减小乘员舱在各种碰撞形式中的变形，保证乘员生存空间。车身结构吸能设计：在正面和后面碰撞中，允许通过车身前部或后部结构的变形来缓冲撞击，并减小碰撞过程中车身的减速度。考虑新材料和新工艺的使用，恰当地应用可以带来性能改进、结构轻量化、节约成本等多种好处。8.车身前部结构耐撞性设计及预压缩技术在进行耐撞性设计时，应充分发挥主要吸能部件纵梁的作用，使它们吸收多数的碰撞动能。通常的碰撞事故中，车身前部和后部的大多数梁结构经常发生的是轴向压溃和弯曲的联合变形。对于吸能而言，轴向压溃被认为是效率最高的变形模式，弯曲变形是一种吸能效率较低的变形模式。预压缩技术：由薄壁梁的轴向压溃变形过程可知，在第一次局部屈曲时，梁各侧面的整个板上产生的变形波，使轴向载荷随后的峰值都比第一个峰值Pmax明显减小，因此可以利用该原理预先产生微小的变形波，以减小第一个峰值载荷的大小，这被称为“预压缩技术”。9.车身结构的防腐设计车身结构的防腐设计是保证车身防腐性能的关键，直接影响其防腐措施的效果。设计要使结构能阻止腐蚀介质侵入或积存在结构缝隙间、凹形构件和封闭结构内部，在容易积存水的部位应设置排水孔，设计成易排水、易干燥的结构。10.表面镀锌钢板为了防止腐蚀，提高车身材料的抗高温、抗氧化能力，对钢板进行表面处理非常重要。在各类环境中，钢的腐蚀率约为锌的330倍。有些轿车车身几乎全部的重要冲压件都采用镀锌钢板。镀锌钢板具有优异的防腐性，表面美观，但焊接性和涂装性不如未经镀层处理的钢板好。当涂层超过 ，就不易保证其成形性和焊接性。由于润滑性，深拉深时的加工更加困难。通过不同的镀层的方法（电镀锌方法或热镀锌方法，合金电镀方法或合金化热镀方法）会得到不同的镀锌钢板性能。其中，合金电镀锌钢板具有各项性能均为优或良的综合性能，可大量应用。11.使用铝合金的优点及成形和连接方法作为有效的结构材料，纯铝有很好的防腐性能，但力学性能太低。当加入少量的其他合金元素后，物理性能就会大大提高。铝合金是轿车上应用最广泛的轻质金属材料。铝合金的密度大约为钢铁的1/3，其有良好的吸振性能，在减轻重量的同时，可以明显提高碰撞安全性，使得汽车前部的变形区在碰撞时会产生褶皱，吸收大量的冲击力，从而保护了后面的乘坐区。已超过铸铁成为仅次于钢的第二大汽车材料。由于铝板的伸长率比钢低，铝冲压零件的拉深深度不能太深，弯曲半径也必须大一些，一般取内径不得小于板厚。由于结构性能的要求，铝冲压件的板厚平均是钢零件的1.5 倍，所必需的弯曲半径可能要增加不少，因此用于夹持的焊接翻边就需要宽些。对于铝冲压件，一般要求拐角处最小半径是该部位拉深深度的1.75 倍。铝是一种高活化元素，容易氧化形成一层薄而硬的高电阻膜。这个氧化层使铝具有很高的抗腐能力，但为了能够适应电阻点焊，必须控制薄膜的厚度，并使薄膜有清洁的表面。现在铝板生产时可以同时进行表面处理，控制氧化物的形成，使铝的电阻点焊成为可能。铝的高导电性和高导热性不利于电阻点焊，因为高导电性造成的热量使铝融化形成电容焊，而高的导热性使热量从焊点发散出去。由于焊点的抗剪强度远高于抗拉强度，因此应尽量使焊点承受剪切。铝焊点承受剪切载荷的能力大约相当于钢焊点的50%。焊- 胶连接。这是一种用胶粘剂辅助点焊的连接方式。胶粘剂敷于选择好的点焊部位的翻边中间，点焊时可穿透胶粘剂。自钻铆接：有多种机械紧固件用于辅助点焊连接，如铆钉连接、铆接- 粘结、压铆和自钻铆接等，其中自钻铆接的强度超过点焊，使连接强度有了很大改进。在具有表面保护层的高强度轻质材料中应用，能够实现不同金属材料的连接。12.钢结构车身的装配过程其装配过程是：冲压零件合件分总成总成。在进行车身设计时，需要相应地画出零件图、合件图、分总成图、车身焊接总成图和车身装配图。13.车身分块及考虑因素将车身整体形状分成数块能够制造和装配起来的零件称为分块。分块决定了车身零件的形状和轮廓尺寸，对车身零件的冲压工艺和装配工艺有很大影响，而且还影响车身结构的轻量化。车身零件大型化：一般在钢板宽度足够、冲压工艺允许以及设备条件具备的情况整体冲压的门框外板下，应尽可能使零件分块大些。分块对制造精度的影响：不正确的车身零件分块将影响产品的装配精度，如门与门框之间的间隙要求，前、后风窗框的配合尺寸等，将会难以保证。如果结构是由内、外板两层组成的，则分块时应使内层及外层的分块线错开，其中一层若为整体冲压结构，则能更好地控制装配精度。分块线应尽可能与外部造型线相适应，并避免在圆弧面上分块。14.轿车车身的生产四大生产工艺四大生产工艺：冲压、焊装、涂装和装配。承载式车身工艺如下：车身冲压工艺：冲压是指通过安装在压力机上的模具对板料施加外力，使板料产生分离或塑性变形，从而获得一定尺寸、形状和性能的零件的加工方法。白车身焊装工艺：是用焊接机器人或多点焊机把空心钢板构件（车身骨架）与车身外板焊接成整体，个别部分也可用粘接、铆接 或机械连接方式连接起来的方法。车身涂装工艺：是指将涂料均匀涂覆在车身覆盖件表面上并干燥成膜的工艺方法。车身装配工艺：以车身为装配基础件，在生产线（总装配线）上完成装配车身内外饰件和车身附件的方法。15.冲压工序的分类冲压的基本工序分为材料的分离和成形两大类。分离工序是冲压过程中使冲压零件与板料沿一定的轮廓线相互分离，并满足一定的断面质量要求的工序。成形工序是板料在不破裂的条件下产生塑性变形，以获得所要求形状和尺寸精度的零件的工序。16.电阻焊及分类电阻焊包括点焊、凸焊和缝焊等。点焊在薄板结构中应用最多，一辆轿车车身上的焊点多达30004000个。凸焊应用也很广，车身上的固定件，如螺钉、螺栓、螺母与板件的焊接，或某些支架与板件的焊接，都可以采用凸焊形式。凸焊焊接的品质稳定，生产率高，但被焊件需要预先加工凸起部分。缝焊多用于要求密封的部位。17.焊点接头设计及焊点布置在产品的合件或总成图上要规定焊点的直径和点距。最佳的焊点直径约为5.5，t为板厚（mm）。由于点焊时焊接电流不仅仅在两个焊极之间流动，而且流过邻近的焊点，点距越小，则分流电流就越大，焊接品质就不容易保证。为了获得更高的结构焊接强度，必须控制最佳的焊点距。焊点布置离板边太近会使加热了的金属被挤压向一边，从而削弱焊接强度。焊接翻边的宽度一般取6t +8mm 最佳。焊点不应布置在圆角拐弯处或不甚平整的部位。尽可能少采用三层板的焊接结构。大型点焊结构的焊点应尽可能布置得对称些。18.车身涂装工艺涂装是指将涂料均匀涂覆在车身覆盖件表面上并干燥成膜的工艺。涂装对汽车车身起防腐蚀保护和装饰作用。车身涂料涂覆在车身表面时，能生成坚韧、耐磨、附着力强、具有各种颜色而且防锈、耐潮湿、耐高温等多种功能的涂膜，某些涂料还能其防振消声、隔热作用。19.车身振动产生原因轮胎/ 车轮不平衡的动态力，路面激励、发动机燃烧、发动机和传动系旋转部件不平衡，以及其他部件的相对运动都会产生动态作用力，直接或间接传到车身会引起车身振动，并通过结构辐射噪声传到车内。非承载式车身通常通过一系列车身悬置与车架相连，作用在车架上的激励力传到车身时会因车身悬置而衰减。承载式车身的前、后副车架有的通过悬置与车身相连，有的则与车身刚性连接。影响副车架与车身连接方式的因素有很多。20.动力系统振动噪声源分析发动机是汽车最主要的噪声与振动源，其激励力主要有两类： 一是发动机旋转运动和上下运动而产生的惯性不平衡；二是由于燃烧而产生的冲击力。从变速器到半轴组成一个整体的系统，当这个系统的弯曲和扭转频率与发动机的激振频率一致的时候，动力系统还会发生共振。因此，动力系统的隔振设计在车身结构设计中非常关键。21.橡胶悬置与液压悬置特点悬置的橡胶元件，按所受力的方向可分为压缩型和剪切型，剪切型具有垂直刚度低和横向刚度高等优点，当悬置的侧向负载要求很高时，最好采用有预压的剪切型橡胶元件，但从寿命和使用方便来说不如压缩型，故后者应用较多。橡胶悬置结构简单，价格便宜，基本上不用维护，使用寿命长, 而且性能稳定，现在几乎所有汽车上采用的都是这种悬置形式。液压悬置在一些高级轿车上得到了一定的应用。大致可分为非耦合和耦合两类。22.声压级与声强级声压级Lp =20lg (p / p0)。当声压增加一倍时，听觉仅增加0.3 倍。声压增加两倍时，听觉仅感到增加0.5 倍，故用上述对数表示声音强弱更符合人对声音的听觉规律。声强级LI是指在单位时间内垂直通过单位面积的声的能量。声强级LI (单位为dB) 的表达式为：LI =10lg (I / I0)式中 I0 为参考声强，取10-12W/ m2 (听阈值)。23.响度级与等响曲线将听到的同样响度的声音用同一数值表示时, 其大小可用响度级LN 单位为方(phon) 来度量。取频率为1000Hz 的纯音作为基准音，其声压级作为它的响度级，其他各频率的声音与基准音进行比较，找出同响度的声压级，这样所画出的曲线称为等响度级曲线。24.A 计权网络A 计权网络模拟40phon 等响度级曲线设计，它对低频有较大衰减，使其与人耳的听觉特性相似，即对高频敏感，对低频不敏感，故测定值很接近人耳对声音的感觉的。接近人耳对声音的感觉，测量也很方便，无需再进行频率分析，所以现在一般就用A 计权网络测得的声级来代表噪声的大小。A 计权声级是目前噪声测量中应用最广泛的一种。25.控制噪声基本方法要控制噪声，应该从减小声源、隔断噪声的传递途径和声场内消声等几个方面入手。为了减小声源，对于发声的部件采用消声器；对于振动的部件采用减振器，结构设计时要使固有频率相互错开并避开激励频率。为了抑制风噪声，有效的办法是消除泄漏气流的间隙或采取改进密封元件、增加密封压力等措施将缝隙堵塞。为了避免空腔共鸣，可以通过修改车室形状和尺寸的方法，改变空腔的共振频率，以避开常见激励的频率。在实际当中直接从声源上治理噪声往往受到限制，还需要采取防振、隔振、吸声和阻尼等办法来补充。26.隔声和吸声机理隔声壁的面密度愈大，声频率愈高，则隔声效果愈好，称之为：单层壁的质量定律。如果单层质量太大，用双层隔声壁会显著提高。第七章1.车门的组成：车门一般由门体、车门内饰和车门附件三部分组成。门体，即白车门（ Door in White），它支持和控制车门内所有附件的位置关系，是包括车门内板、外板、门体加强板、抗侧撞梁、窗框等零件的焊接总成。车门内饰结构是由芯材、衬垫、蒙皮、内饰固定板及附件组成。车门附件主要包括铰链和限位系统、门锁系统、玻璃升降系统、密封系统等。2.车门铰链的种类： 车门铰链有合页式和臂式两种。臂式的铰链轴安装在门柱内，所以要求门柱粗大。其优点为轴线相对车门的位置较远，开门时能使门往外移，因而不易与门框或车身其他部分干涉。现代轿车车身广泛采用合页式铰链，两个合页分别固定在车门和车身门柱上，合页之间用销轴定位和连接，铰链轴线在门柱以外，与臂式铰链相比质量轻、刚度高和易于装配。3.门锁结构类型：门锁按其结构大致可分为舌式、棘轮式和凸轮式。舌式锁结构简单，安装容易，对车门的装配精度要求不高；缺点是只有横向(开门方向)的定位，不能承受纵向载荷，故可取性差，加之关门沉重，噪声大，锁舌与捎块易磨损，因而在现代汽车上几乎已经淘汰。 棘轮式锁现在广泛采用。其特点是锁内部有一套由锁钩(棘爪)和棘轮组成的制楔机构。由于位于门腔外部的锁闩和门柱上的档块形式不同，有转子式门锁、卡板式门锁等。4.对车门玻璃升降器的要求： 1）车门玻璃升降平顺，工作可靠，无冲击阻滞现象。 2）操纵轻便省力。 3）具有防止玻璃受外力时升降器倒转的机构，防止人从车外能够迫使玻璃滑下。 4）对于电动玻璃升降器，还应考虑防夹功能。5.密封条截面形状的分类及特性： 车门密封条的截面形状一般分中空型和唇形两种，现在广泛采用的中空压缩型密封条。一般车门下部采用双层密封。6.密封条固定方式： 门窗密封主要靠玻璃导槽和车门窗台处横置的密封条。玻璃导槽一般采用粘接或嵌入的方式装配在门窗框的结构凹槽内。断面形状设计时，要考虑导槽与窗框的装配关系。为了减小玻璃升降阻力，导槽两侧通过植绒的唇边或柔软的压缩面贴于玻璃，使玻璃升降平稳、轻便。7.发动机盖和行李舱盖盖体结构特点： 与发动机罩配合的部件是由翼子板、前围板、散热器框架等形成的一个刚性周边。为避免发动机罩与周边框架接触而产生振响，沿周边设有一些附加的发动机罩的支点橡胶缓冲块。 为保证发动机罩与周边之间的间隙均匀，发动机罩是可以调整的，所以往往在铰链臂上或车身挡板上做有椭圆孔，而铰链与车身的连接是通过螺钉和活动螺母板。 对行李箱盖，为了保护行李，在关闭状态整个行李箱盖的周边应该紧紧地压在行李箱框架的橡胶密封条上。由于轿车上行李箱口几乎是沿水平布置的，更应注意密封性。 当气温很低时，后者的密封条会与箱口冻结在一起，打开行李箱盖时，密封条可能从胶结面上被拉下来，所以必须采取沿箱口侧设流水槽或其他措施。8.对前后闭合件铰链机构的基本要求：1）保证盖有足够的开度，并在开启过程中不与车身其他部分干涉。行李箱盖的开度一般在40 50左右，发动机罩盖开度则可达90，主要是为了拆卸发动机方便。 2）开闭盖必须轻便、灵活，因此铰链机构采用平衡弹簧。 3）有足够的强度和刚度，以保证运动正确、可靠耐久。9.平衡铰链及力学特性：平衡机构弹簧特性应使盖在关闭位置时，弹簧力对铰链销轴线的力矩能够平衡盖的重力矩；而在盖开启至