SUV车身总布置设计

摘要SUV 设计处处强调以人为本，安全、舒适、环保、节能一直是轿车设计的主题和追求的目标。人机工程布置设计不仅关系到有效利用车内空间及提高乘坐舒适性、安全性，而且还会影响到整车内外造型效果，进一步影响到整车的总性能和商品性，所以人机工程学在 SUV 设计开发过程中的应用研究占据着重要的地位。本文首先对传统的车身设计方法和现代车身方法进行了比较，并说明了本文采用的设计方法。本次设计根据汽车造型设计的发展和车身设计方法的原则进行了汽车造型设计。然后进行车身总布置参数的确定及整车坐标零线的确定，还应用到人机工程学确定人体模型和驾驶员最舒适姿势。接着确定了 H 点，座椅设计，眼椭圆设计还有头部包络面和包络线。最后各个附件的设计及确定。关键词：人机工程学；车身总布置；眼椭圆AbstractThe design of modern everwhere emphasized people-oriented，of safety，comfort，environmental protection， energy saving has been the subject of goals.Ergonomic layout design is not related to the effective use of the car space and improve the comfort，safety，but also affect the modeling results both inside and outside the vehicle,and further affect the overall vehicle performance and commercial，so Ergonomics In the process of car design and development of applied research occuppies an important position.In this paper，the body design of the traditional methods and modern methods of the body，and that the design methods used in this paper.The automotive design is based on the development of automotive design and body design principles，then make sure of the total layout parameters and the zero line of the vehicle coordinates，also apply ergonomics to determine the models and most comfortable body position.And determine the H point，seat design，the eyellipse design，the envelope surface and the envelope surface and envelope curve.Finally，design and identify the various accessories.Key word：Ergonomices；Auto Body layout；eyellipse目录第 1章 绪 论 .31.1 SUV车发展现状 .31.2 本次设计题目的研究的内容和意义 .41.3 汽车车身设计的特点 .4第 2章 SUV 车身总体布置概述 .72.1 车身总布置内容 .72.2 车身总布置设计原则 .82.3 车身设计方法 .92.3.1 传统的设计方法 .92.3.2 现代的设计方法 .102.4 本车总布置及初始参数 .132.5 车身整车基本选型 .132.5.1 整车结构 .132.5.2 车架 .152.6 车身材料 .15第 3章 主要参数的初步确定 .183.1 车身总布置尺寸参数 .183.1.1 车身外廓尺寸确定 .183.1.2 轴距与轮距 .193.1.3 前悬、后悬 .203.1.4 室内尺寸 .203.1.5 最小离地间隙与角度尺寸 .213.2 汽车质量参数 .22第 4章 整车布置坐标零线确定 .24第 5章 车身布置的设计 .265.1 车身内部布置的设计方法及工具 .265.11 汽车车身内部布置设计方法 .265.12 汽车车身内部布置工具 .275.2 人体模型与车身布置 .275.21 人体百分位及 H点人体模型 .275.22 人体的舒适驾乘姿势 .295.3 座椅与发动机布置 .305.3.1 座椅布置 .305.3.2 发动机选择及布置 .345.4 其他内部布置 .355.4.1离合器、制动器、油门踏板布置 .355.4.2手操纵件的布置 .365.4.3仪表盘总成的布置 .385.5 汽车车身的抗振与降噪 .39第 6章 眼椭圆及驾驶员视野校核 .446.1 驾驶员眼椭圆的概念 .446.2 驾驶员眼椭圆样板制作 .466.3 眼椭圆在车身视图上位置的确定 .486.4 驾驶员视野性校核 .496.5 驾驶员的头廓包络线及头廓包络面 .49第 7章 后围板、行李箱及备胎等附件的布置 .527.1 后围板和行李箱的布置 .527.2 油箱、备胎的布置 .527.3 排气管的布置 .52第 8章 结论 .531绪 论1.1SUV车发展现状SUV 车型是运动型多用途汽车。是一种同时拥有旅行车般的舒适性和空间机能加上货卡车的牵引力和越野能力的车型。现在的 SUV 一般是指那些以轿车平台为基础生产、在一定程度上既具有轿车的舒适性，又有越野车的通过性的车型。车辆对空间利用率要求更高，既可载人又可载货，适用范围广。SUV 概念的真正创始车型是美国克莱斯勒出品的“ 切诺基”（即 213）。“切诺基”的设计理念是脱胎于越野车只强调通过性的概念，主要提高了车辆的舒适性，去掉以往越野车沉重的非承载式车身，引用了轿车的设计理念，换成轻盈的像绝大部分轿车一样的承载式车身结构。但又不完全的牺牲越野性能，依旧有比较强的动力，采用 4X4 的驱动形式，关键的概念是主要强调了舒适性。在市场方面，从 2011 年的 SUV 销售趋势上看，首次购车的年轻消费者越来越倾向于 SUV 产品，占到了 SUV 总体销量的 20%以上。2012 年，风行汽车推出的首款 SUV景逸 SUV 以“城市代步 SUV”这一定位清晰地占据了消费者的心智，让初次计划购车的消费者也能将 SUV 列入购买清单，挑战了 SUV 只能作为“第二台车”的观念。同时，也避开了激烈的同质化竞争，为景逸 SUV 确立了一片新蓝海。此外，8.09 万元起的超值售价，进一步帮助景逸 SUV 顺利打开市场。在设计方法和手段上，自从汽车问世一百多年来，车身设计方法不断改进和完善，已形成了一整套传统的设计方法。传统的车身设计方法的特点在于：在设计的每一个阶段初步设计、技术设计、生产准备阶段，都要反复进行平面图形和立体模型的制作过程。然而，随着计算机的发展和现代设计方法理论的逐步成熟，已经开始向现代的设计手段发展。现代设计主要以计算机辅助设计及制造为主，特别是计算机绘图、数据库、智能模拟技术，为现代设计提供了理想的手段。计算机和数控加工技术的配合，可用来精确制造机械零件和对产品进行自行检验和装配，这就是计算机辅助制造（CAM）。近来来这一技术与计算机技术一起得到了突飞猛进的发展，并在汽车车身设计制造中率先应用，引起了汽车设计制造技术革命性的大变革。1.2本次设计题目的研究的内容和意义本次设计是 SUV 轿车车身总布置设计。车身总布置决定汽车车内空间的利用情况，同时也影响整车内外造型和乘坐舒适性、操纵便利性、安全性等关键特性。一款新车在整个设计工程中车身总布置设计占有重要的地位。其中室内布置，必须满足人机工程学的要求，以求在规定尺寸内能令驾驶员操作准确、方便以及满足乘员对乘坐舒适度的要求。车身外布置在满足相关法规和美学的基础上实现对空气动力学的最好应用。车身总布置设计是在整车总布置设计的基础上进行的，主要是围绕人机工程学原理并充分考虑到制造工艺、材料特性、完全特性，在满足车身造型的要求下，对各种机构、电气设备、车身内饰总成和部件（仪表板、操纵机构、座椅等）的所在位置，以及车身室内空间大小和车身主要技术参数进行设计、确定的过程。车身总布置设计是概念设计的重要内容，它是其它设计阶段的前提和基础，是汽车设计的最初始的步骤，是整车开发周期中至关重要的阶段。车身总布置设计是否合理，将直接影响整车的使用性能甚至决定着车身设计的成败。因此本设计具有一定的实际应用意义。1.3汽车车身设计的特点汽车车身应为驾乘人员提供良好、舒适的乘坐和工作环境，使其免受振动、噪声、废气以及恶劣气候的影响；在运载货物时，应保证货物完好无损，装卸方便；同时，车身结构还应保证行车安全，减轻严重的事故后果。作为我国汽车工业中最年轻而发展迅速的一个领域，车身工程越来越处于重要地位，受到业界的普遍关注。据统计，客车、轿车和一些专用汽车的车身质量约占整车自身质量的 40%60%，货车的车身质量约占整车自身质量的 16%30%。同时，汽车车身还是技术密集型和劳动密集型相结合的产品。由于汽车使用功能的多样性，车身的设计、结构和制造均有其自身的特点，设备投资高、技术难度大，所以国内外有关汽车企业都投入了大量的人力、物力进行汽车车身的研究与开发。汽车车身结构包括车身壳体、车前钣金件、车门、车窗、车身外部装饰件和内部装饰件、座椅以及通风、暖气空调装置等，在货车和专用汽车上还包括货箱和其他装置。轿车、客车的车身是一个薄壳封闭体，相当于一个临时住所或活动的建筑物，但又都受到质量和空间的限制。因此，在汽车车身设计有别于汽车上其他总成的设计，有其自身的设计特点。汽车车身设计的特点是：（1）汽车车身设计涉及面广，远远超出一般机械产品的范围，因此车身设计人员需要有坚实的理论基础和丰富的实践知识。汽车车身设计要考虑节能、环保、安全三大主题；设计与造型中要考虑空气动力学的影响，使其空气阻力最小以便降低能耗；同时，还应满足人机工程学要求，使驾乘人员乘坐舒适，操作轻巧、方便；设计时还涉及车身造型艺术、内部装饰、取暖、通风、防震隔声、密封、照明以及人体工程等。车身零部件的加工油各种工艺方法，涉及冲压、各种形式的焊接、涂料、电镀和塑料成型等。车身因占整车整备质量较大，因此设计时对钢铁、铝、玻璃、油漆等材料的性能和用途应非常熟悉，以便完成轻量化设计。另外，由于车身壳体高、宽方向的尺寸大，具有大的弯曲和扭转刚度，因而会影响整车的刚性。据统计，车身刚度在整车刚度中所占的比率可在 0100%之间，如轿车车身约为 30%65%。因此，车身设计一方面要使车身轻量化；另一方面又要保证其具有足够的强度和刚度，以保证运行中的可靠性，这涉及结构力学、计算数学和计算机等方面的知识。由上述可知，由于车身的独特性，因此设计与制造人员需懂得或具备生产工艺、结构力学、人体工程、技术美学、用户心理学、计算机科学以及企业管理等方面的知识。（2）汽车车身设计方法有别于汽车上其他总成。车身不仅是一个产品，还是一件精致的艺术品，它以其优雅的雕塑形体、内外装饰及悦目的色彩使人获得美感享受。车身外形还可反映时代的风貌、民族传统和独特的企业形象。它的外形设计、制图和结构计算方法、制造与装配工艺均不同于其他总成的设计。在传统的车身设计中，要制作主图板和主模型；而在现代的汽车车身设计中要建立数字化车身模型，还是其他机械产品很少进行的工作。（3）车身的结构设计有独特的要求。汽车车身的零件繁多、结构复杂，一般的普通轿车白车身由约 400500 多个冲压件组成。汽车车身所受载荷复杂，包括驱动、制动、转弯等惯性力，还包括路面反力和作用与不同位置的发动机等总成载荷。汽车车身边界复杂，不同的悬架种类在不同情况下对车身产生不同的约束和支承，因此在设计计算时一般无法获得汽车车身结构的强度、刚度和模态的解析解。现代汽车车身结构分析方法常采用数值模拟和试验分析方法，现代数值模拟分析方法主要是指有限元分析方法；现代试验分析方法主要是指电测法，即应用传感器、测量和分析仪器对车身实物零部件或小比例模型进行支承加载和测试，这是数值分析模型验证的主要手段。另外，在车身设计时除满足车身应有一定的强度、刚度要求外，还应进行方振降噪、碰撞安全性、金属材料缓蚀型及轻量化方面的结构设计。2.SUV车身总体布置概述2.1车身总布置内容车身布置的第一阶段与车身概念设计同时进行的，该阶段的主要任务，是考虑整车的形式，车身与整车总布置关系，而后跟各总成形式与整车总布置的要求确定车身的型式。对于 SUV 车型，主要是确定成员人数、车门数、座椅数、车身造型风格，车身级别等。SUV 车身总布置设计是对车辆发动机、传动系等总成、机构，电器设备，内饰总成和部件( 仪表板、座椅、操纵机构等）的所在位置，以及乘坐舱内空间大小和车身主要参数，在满足车身造型的要求下，进行设计和确定的过程。其目的就是要使车辆在其自重的等级下具有最大的室内空间，也就是要在有限的车身外形尺寸内布置所有的总成、机构，并获得最大的室内居住性活动空间。具体内容如下：（1）确定车身内、外尺寸。（2）确定乘坐与操纵空间。（3）校核各项性能及法规要求的尺寸数据。例如风窗的刮扫面积，座椅的调节量，仪表板的防炫目效果等。（4）确定发动机、传动系占用的空间，并对整车总布置提出反要求。（5）对有车架的非承载式车身，确定悬置型式及位置。（6）依据车轮跳动图确定翼子板及挡泥板等零部件的极限位置与结构。（7）确定备胎、油箱的位置。总之，在进行各项具体布置时，都离不开车身总布置原则，更离不开与造型设计师整车总布置设计人员的协调，同时还应考虑符合人机工程学的要求。全部尺寸参数是相互制约、整体协调的统一体，既需要周密地考虑，反复地协商，也需要丰富的经验。车身总布置的好坏，很大程度上决定着车身设计的成败。图 2.1 所示为确定车身总布置方案时应考虑的各方面因素，即各总成尺寸、布置位置和人体布置要求。图2-1 车身总布置所考虑的因素Fig.2-1 The body layout consideration2.2车身总布置设计原则在车身总布置的整个过程当中，需遵循以下原则。（1） 由于轿车是供人乘坐的，主要满足人的乘坐要求，即满足乘坐舒适性、居住性、操纵轻便性、温度调节性、视野性、上下车方便性及安全性等方面的要求。（2） 从整车的经济性和行驶稳定性考虑，要有良好的空气动力学。（3） 具有对地盘各总成、发动机及电气设备的良好的接近方便性、维修保养方便性。（4） 从降低制造成分，提高整车的动力性、经济性考虑，要尽量减轻车身质量，并具有良好的冲压、焊接、装配及涂装工艺性。（5） 按照汽车的级别、用途及法规选择各种车身附件，同时确定必装件和选装件。（6） 在满足性能要求的前提下，尽量减少车身的外形尺寸。在外形尺寸一定的情况，尽量扩大车内空间，尤其是尽量扩大宽度方向的尺寸。（7） 充分考虑车身与整车及各总成的协调性，确保良好的密封、通风换气、隔音隔热及防震等性能。（8） 必须满足国际、国家有关的各种法规和标准规定要求。（9） 充分考虑车型的系列化、通用化。2.3车身设计方法2.3.1传统的设计方法自从汽车问世一百多年来，车身设计方法不断改进和完善，已形成了一整套传统的设计方法。传统的车身设计方法的特点在于：在设计的每一个阶段初步设计、技术设计、生产准备阶段，都要反复进行平面图形和立体模型的制作过程。例如，在初步设计阶段，要绘制彩色效果图和 1：5 油泥模型；在技术设计阶段要制作1：1 油泥外模型和 1：1 车身内部模型；在生产准备阶段要绘制 1：1 的主图板和制作 1：1 的车身主模型。传统的车身设计方法的主要问题在于：首先，车身开发及生产准备的周期长。依靠传统的车身设计方法开发一种新型号的轿车，大约需要 4 年左右的时间。时间长的原因主要是对于汽车这类复杂的几何形体初始设计的可信度太低，据统计，手工设计的可信度只有 25左右。为了产品定型，只有依靠行样车试制及分析验证，逐步修改设计，直到满足各种要求为止，一般要经过三轮试制和修改。有时为了加速车身设计开发的周期，在产品完全定型之前，交叉进行生产准备工作。但是，有时修改设计的工作会持续到生产准备后期，往往由于不得不更改设计，迫使生产准备大量返工，造成浪费。其次，费时费力，工作强度大。传统的车身设计及开发要求美工人员、工程技术人员及工人通力合作。无论是绘制车身图样还是制作立体模型，都要付出大量艰苦的劳动。另外，生产准备过程中工艺设计、冲模制造、研配以及调试都将耗费大量的手工劳动和时间。还有，设计精度低。其主要原因是在设计和生产准备的各个环节之间信息的传递是一种“移形” ，而且同一尺寸经过多次移形传递，例如由主图板制作主模型，由主模型加工艺补充制造工艺模型，由凸的工艺模型翻成凹的工艺模型，再由工艺模型反靠加工冲模。原始数据经过这些环节的转换，各种人为的及设备造成的误差在所难免，导致加工出的冲模精度无法保证，只有依靠最后的手工研配来解决。2.3.2现代的设计方法现代车身设计通常分为概念设计和工程设计（或称技术设计）两个阶段进行。（1）概念设计概念设计时对未来投产汽车的总体概念进行概括性描述，属于设计的前期工作。这个阶段是从产品创意开始到构思草图，完成既实用又美观的造型设计，并制造模型和试制概念样车的全过程。在这个阶段需要多部门合作同时开展工作，即需要吸收高级管理人员、设计工程师、制造与工艺工程师、财务人员、市场销售人员及生产计划工作人员参加，所以概念设计又称为“同时工程” 。概念设计内容包括论证产品的开发目的，进行使用调查，指出开发的必要性和可行性；进行市场预测、产品水平先进性分析、目标成本测算。为了在产品制造出来之前先给人们一个形体概念，往往需绘制概念草图、初步布置图和美术效果图，作为补充还要制造缩比模型等。概念设计时产品设计的纲，决定着产品的设计方向和优劣。它是工程设计的雏形，在随后的设计中允许对车身的数据形态进行修改。在概念设计阶段，要对现有同类型车型的空气动力性能进行试验分析，定出目标。因此，在这个阶段要从大量的平面效果图中筛选好的方案，在制作数个缩比模型进行风洞试验，以优化设计方案。在概念设计阶段，要对车型、工艺等进行分析并作出抉择，同时对车身变形种类作出规划，另外还应该关注车身结构的可靠性与维修的方便性。（2）技术设计传统的车身设计方法主要是基于手工完成的，车身造型设计是通过实物、模型、图样和样板来传递信息的。整个设计过程从制作 1：5 油泥模型和全尺寸主模型开始，然后由油泥模型手工绘制所有车身图样和模具加工图样。这种设计方法存在的问题在上面已经详细叙述。随着科学技术的进步，车身设计在技术设计阶段已经发生了质的变化，出现了电子计算机辅助车身设计与数字化车身设计两种方法。1.电子计算机辅助车身设计该设计方法的主要特点是利用电子计算机进行信息处理和信息传递，将车身外形的传递改变为数值量的传递，利用计算机辅助集合设计方法辅助以制造缩比油泥模型，再用三坐标测量仪对油泥模型进行成百上千次的数据测量，在计算机上建立一个雕塑车身的数据模型。这个模型可代替传统车身设计中的立体模型，用它进行结构分析和设计。最后将计算机建立的车身模型直接用于车身覆盖件磨具设计和加工，使得结构设计、有限元分析和模具加工共享统一的车身设计数据库，确保数据和图形的传递准确无误。此外，设计、工艺和检验人员使用同一数据资源，既方便又准确。2.数字化车身设计数字化车身设计的核心是数字化建模。数字化建模技术就是根据已有的草图或想象。利用交互式将物体的形状在计算机上建立起数学模型。利用该数学模型可在车身产品还未生产出来之前，就可以对车身进行测量，并进行空气动力学测试、应力分析、模型加工和演示等。它是对车身进行分析计算的基础。数字化车身建模的基本原理：构造汽车车身数学模型的基本理论依据是计算机几何学，所使用的工具是计算机及其软件。在计算机上应用贝奇尔方法、均匀B 样条方法或非均匀 B 样条（NURBS）等数学知识，将车身表面的自由曲线、曲面或者其他形体转化为数学模型，亦即用数学方程来表达车身表面的曲线、曲面或形体。3.虚拟现实技术的车身设计虚拟现实技术：虚拟现实技术（VR，Virtual Reality）是一门综合技术，它以计算机技术为主，综合利用计算机三维图形技术、模拟技术、传感技术、人机界面技术、显示技术和私服技术等，形成一个逼真的三维视觉、听觉及感觉的感官世界。该技术具有沉浸感、交互性、构想性和实时性四大特点。它是联系人脑中现实世界和计算机中虚拟世界的桥梁，而且交流是双向的。高技术使人沉浸在如真实环境一样的虚拟环境中，可通过自己的动作改变感受的内容，同时可人为地为实现一定目标用途构想出某种环境，使人在魔种环境中进行体验。该技术用于设计方面时，只要设计人员修改了某些设计指标，便会立即观察到这些改变带来的后果。虚拟现实技术是高度发展的计算机技术，它不仅包括图形学、图像处理、模式识别、网络技术、并行处理技术、人工智能等高性能计算技术，而且涉及数学、物理、通信，甚至涉及气象、地理、美学、心理学和社会学等相关领域。虚拟现实技术用于设计，表面上看与传统的 CAD 技术十分相似，两者都是以计算机系统作为设计的辅助方式，但两者有很大的区别，主要表现在：（1）虚拟现实技术具有交互和实时的特性，可使设计者呈主动状态，能身临其境；图形真实感强，有远、近、纵、深的感觉。所有这些特征，传统的 CAD都没有。另外，利用虚拟现实技术可实现多产品和新老产品同时开发和资源共享。（2）利用虚拟现实技术进行车身设计，可取代一些模型制作环节，造型方案确定后的建模数据可直接用于车身结构设计、冲压模具设计等后续环节，还可设计出汽车车身的各种零部件，甚至可装配出整辆虚拟样车。该样车放置在“虚拟汽车试验场”便可进行各种性能试验及碰撞试验，并可进行改进设计，这样就可节约大量的资金和时间。(3)虚拟现实技术的实现需要大量设备支持，这些设备包括计算机平台、显示装置及交互式附件等。2.4本车总布置及初始参数发动机：2.0T L4 涡轮增压 最大马力(PS) 150 最大扭矩(Nm) 310 变速箱： 6 挡手动 车身结构： 5 门 5 座 SUV 长宽高(mm)： 464018251690 轴距(mm)：2970 前、后轮距（mm）：1565/1565前悬、后悬（mm）：950/720最高车速(km/h)：180 最小离地间隙(mm)：190 车重(kg)：1615 驱动方式：前置前驱 前悬挂类型：麦弗逊式独立悬挂 后悬挂类型：双横臂式独立悬挂 油箱容积（L）：58 行李箱容积（L）：808-2010转向助力类型：机械液压助力 车体结构：承载式 前制动器类型：通风盘式 后制动器类型：盘式 前、后轮胎规格：225/65 R17接近角()：26 离去角()：22 最小转弯半径(m)：62.5车身整车基本选型2.5.1整车结构（1）发动机前置前驱（FF）FF 布置形式具有良好的转向操纵稳定性；由于省去传动轴，对改善室内居住性、座椅和地板的布置有利；降低离地间隙，提高动力性。目前在乘用车上得到了广泛运用。本次设计采用了发动机前置前驱。（2）发动机前置后驱（FR）FR 布置形式有利于车室内和行李箱的布置；由于轴荷分配较好，所以转向稳定性和动力性较好；但由于有传动轴，不利于座椅和地板的布置。（3）发动机后置后驱（RR）RR 布置形式前悬短、后悬长、后轴负荷大，转向不稳定；不利于行李箱的布置，所以多功能轿车不宜采用这种布置形式。2.5.2车架（1）有车架结构这种形式将发动机以及底盘个总成安装在有整车长的完整车架上，并且车身通过橡胶悬置装置与车架相连，车架是整车承载的主体，又称为非承载式车身结构。（2）无车架结构这种形式将发动机和底盘个总成直接安装在车身体上，车身承受整车载荷，又称为承载式车身结构。本次设计采用了无车架机构。图 2-2非承载式车身结构 图 2-3 承载式车身结构Fig.2-2 The monocoque body structure Fig.2-3 The coque body structure2.6车身材料车身是车的重要组成部分，由它构成了成员的乘座空间和乘乘座环境，其外表展示了整车的造型艺术和整车的特征。因此，车身材料既要满足车身设计、生产（制造） 、装配、维护方面的要求；还要满足使用、安全等方面的要求，即满足强度、刚度、耐腐蚀、拉延性以及可焊接，易加工成型等方面的要求，所以车身用材料种类较多。 车身用材料大致可分为二大类：金属材料：钢板、铸铁等重金属材料；铝、镁、钛等轻金属及其合金材料、泡沫金属等材料。非金属材料：工程塑料、纤维、树脂、玻璃、橡胶、非金属泡沫材料、非金属复合材料等。车身材料的使用分类：1、钢板：热/冷轧钢板、表面处理（镀覆）钢板、不锈钢板、高强度钢板等2、轻金属材料：铝板、铝合金、镁合金、钛合金等 3、复合材料：玻璃纤维增强材料(GFRP)、碳纤维增强材料(GFRP)等4、非金属材料：玻璃、塑料、橡胶、皮革、人造革、化学纤维等5、衬垫材料：皮革、纸板、软木、石棉、人造革、泡沫塑料等6、涂装材料：（构成：油料、树脂、颜料、稀释剂、辅助材料）底漆、面漆、腻子、辅助材料等7、内饰材料：各类织物、皮革，软质材料，塑料等 8、胶粘剂：密封胶、粘接剂等汽车车身外壳绝大部分是金属材料，主要用钢板。早期的轿车车身沿用了马车车身结构，整个车身以木材料为主。1912 年由爱德华.巴特首次制成了全金属的车身，1925 年文森卓.兰西亚发明了承载式车身，车身由钢板冲压成型的金属结构件和大型复盖件组成，这种金属结构的车身一直沿用至今，得到不断的完善和发展。一、镀锌薄钢板从 20 世纪 70 年代开始轿车车身钢板采用镀锌薄钢板。镀锌薄钢板广泛应用在汽车上，这是因为它有良好的抗腐蚀能力。早年人们在试验中发现，将铁和锌放人盐水中，二者无任何导线联结时，铁和锌都会生锈，铁生红锈，锌生“白锈”；若在二者间用导线联结起来，则铁不会生锈而锌生“白锈” ，这样锌就保护了铁，这种现象叫牺牲阳极保护。工程师正是将这种现象运用到实际生产中，生产了镀锌钢板。经研究，在镀锌量 350 克平方米（单面）时，镀锌钢板在屋外的寿命（生红锈） ，田园地带约为 15 一 18 年，工业地带大约 3 一 5 年，这比普通钢板长几倍甚至十几倍。在近代，轿车已经广泛使用镀锌钢板，采用的镀锌钢板厚度从 0.5 至 3.0 毫米，其中车身复盖件多用 0.6 至 0.8 毫米的镀锌钢板。德国奥迪轿车的车身部件绝大部分采用镀锌钢板（部分用铝合金板） ，美国别克轿车采用的钢板 80%以上是双面热镀锌钢板，上海帕萨特车身的外复盖件采用电镀锌工艺，内复盖件内部采用热镀锌工艺，可以使车身防锈蚀保质期长达 11 年。二、普通低碳钢版现代，汽车生产中，使用得最多的还是普通低碳钢板。低碳钢板具有很好的塑性加工性能，强度和刚度也能满足汽车车身的要求，同时能满足车身拼焊的要求，因此在汽车车身上应用很广。为了满足汽车制造业追求轻量化的要求，钢铁企业推出高强度汽车钢材系列钢板。这种高强度钢板是在低碳钢板的基础上采用强化方法得到的，抗拉强度得到大幅增强。利用高强度特性，可以在厚度减薄的情况下依然保持汽车车身的机械性能要求，从而减轻了汽车重量。例如 BH 钢板是在低强度的条件下，经过冲压成形之后，进行烤漆加工热处理，以提高其抗拉强度。对比之下，以往生产的强度在 440MPa 的钢板，在采用这种加工技术以后强度可增加到 500MPa。原来用厚度 1 毫米钢板做侧面板，用高强度钢板只需厚度 0.8 毫米。采用高强度钢板还可以有效地提高汽车车身的抗冲击性能，防止在行驶中由于路面的砂石飞溅碰撞产生凹痕，延长了汽车的使用寿命。车用高强度钢板应具有高强度和延塑性好的特点。目前高强度钢有 BH 钢（烤漆硬化钢板） 、双相 DP 钢、相变诱导塑性钢（TRIP） 、微合金 M 钢、高强度无间隙固熔 IF 钢等。它们一般用于需高强度、高抗碰撞吸收能、成形要求严格的零件，例如轮圈、加强构件、保险杠、防撞杠，随着性能及成型技术的进步，高强度钢板被用于汽车的内外板件，例如车顶板、车门内外板、发动机舱盖、行李舱盖等上。现在许多中高档轿车都采用高强度钢板。3主要参数的初步确定SUV 车主要参数指车辆的尺寸参数、质量参数和性能参数。初步确定这些参数是进行车身总布置设计的首要工作，并在此基础上，根据产品发展和性能要求选择相应的参考样车作为初步确定参数的依据。同时注意，所确定的参数要符合各种法规和标准。3.1车身总布置尺寸参数随着轿车主要参数的确定，其车身的主要尺寸参数也可初步确定。主要尺寸是有发动机等主要总成和室内空间大小决定的。包括：总长、总宽、总高、轴距、前悬、后悬、轮距（前、后轮） 、离去角、接近角、最小离地间隙等。3.1.1车身外廓尺寸确定汽车的长、宽、高称为汽车的外廓尺寸。在公路和市内行驶的汽车最大外廓尺寸受到有关法规限制，不能随意确定。同时，外廓尺寸还受到载客量及涵洞和桥梁等道路尺寸条件约束。汽车长度尺寸小些不仅可以减少行驶期间需要占用的长度，同时还可以增加车流密度，在停车占用面积也小。GBl5892005道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值规定的汽车外廓尺寸：货车、越野车、整体式客车总长不应超过 12m，单铰接式客车总长不超过 18m，半挂汽车列车总长不超过16.5m，全挂汽车列车总长不超过 20m；不包括后视镜，汽车宽不超过 25m；空载、顶宙关闭状态下，汽车高不超过 4m；后视镜等单例外伸员不得超出最大宽度处250mm、 ；顶宙、换气装置开启时不得超出车高 300mm。乘用车总长 是轴距 、前悬 和后恳 的和。它与轴距 有下述关系：aLFLRL（3.1）/aC式中：为比例系数其值在 0.52-0.66 之间；发动机前置前轮驱动汽车的 C值为 0.62-0.66，发动机后置后轮驱动汽车的 C 值约为 0.52-0.56。乘用车宽度尺寸一方面由乘员必需的室内宽度和车门厚度来决定，另一方面应保证能布置下发动机、车架、悬架、转向系和车轮等。乘用车总宽 与车辆总aB长 之间有下述近似关系：aLmm （3.2）(/3)19560aBL后座乘三人的轿车， 不应小于 1410 mm。影响轿车总高 的因素有轴间底部离地高 ，地板及下部零件高 ，室内aHmhph高 和车顶造型高度 等。Bhth轴间底部离地高 应大于最小离地间隙 =190 mm 由座位高、乘员上身长mminh和头部及头上部空间构成的室内高 一般在 1120-1380 mm 之间。车顶造型高度B大约在 2040mm 范围内变化。th综合以上，初步确定本次设计 SUV 车的外廓尺寸为：464018251690 mm。3.1.2轴距与轮距1）轴距由于座椅一般布置在两轴之间，随着轴距与总长之比的增加，不仅能使座椅的间距增大，提高乘坐舒适性(座位宽敞，车轴振动影响小、并且整车抗俯仰力矩和横摆力矩的性能越好，转向稳定性提高，转向操纵容易。式（3.1）中，初取 C 为 0.64，则轴距： 460.296.maL所以取轴距 =2970 mm。2）轮距增大轮距，随之而来的是室内宽并有利于增加侧倾刚度。但是此时汽车总宽和总质量增加，并影响最小转弯直径变化。受汽车总宽不得超过 2.5m 限制，轮距不宜过大。但在取定的前轮距 B，范围内，应能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动间隙。在确定后轮距 时应考虑两2纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的间隙。SUV 车型，可初步确定其前后轮距相同，轮距：（3.3）0.75180maB式中： 车身总宽，mm，取 =1825 mm。aB则计算 取值在 1388-1548 之间，取轮距 =1500mm3.1.3前悬、后悬（1） 汽车的前悬是通过两前轮中心的垂面与抵靠在车辆最前段并垂直于汽车纵向对称平面的垂直之间的距离，汽车的后悬是通过汽车最后车轮轴线的垂面与抵靠在汽车最后端并垂直于汽车纵向对称平面的垂面之间的距离。后悬长度应能布置发动机、水箱等。前悬应能布置转向器等部件。但不能过长，不然使接近角太小，影响汽车的通过能力。本次设计取值为前悬 950mm，后悬 720mm。（2）汽车轮胎主要根据轴荷分配、轮胎的额定负荷、使用条件以及车速来选择。轮胎所承受的最大静负荷与轮胎额定负荷之比，称为轮胎负荷系数。大 多数汽车的轮胎负荷系数取为 0.91.0，以免超载。SUV 车轮胎负荷系数应接近下限；我国各种汽车的轮胎和轮辋的规格及其额定负荷可查相应的国家标准。 通过参考相关车型，本车轮胎选为 225/65 R17。3.1.4室内尺寸室内尺寸包括室内长度、室内宽度和室内高度。这里的室内长度是指从制动踏板处于极限位置(下限）的上表面到后座 H 点的距离。通常表示为室内下部有效长度。从室内长度和轿车总长来看，标准的两排四座轿车，其车身总长为 3000-6000mm,室内长度一般为 1600-2000mm 为标准尺寸。室内长度:(3.4)/39805mBL增加室内宽度有利于提高乘坐舒适性。但在车宽一定的情况下，过大的轮距会引起车身侧面的甩泥现象。车身设计中应合理地设计车身侧围上轮罩浮雕的宽度(或凸出量)及选择轮罩造型型式，以减轻甩泥现象。车身的室内高度和结构厚度有关，同时还需考虑排气管的离地间隙、发动机前置后驱动布置型式的传动轴及主减速器的离地间隙和底部构件的运动间隙，还有人体的生理尺寸、驾驶与乘坐姿势及头部间隙等等因素。3.1.5最小离地间隙与角度尺寸（1）根据表 3.1 和本车实际情况，车身与地面的最小离地间隙：190mm，接近角：26，离去角：22。（2）根据多功能轿车的特点本次设计取值为车门数 5，座椅数 5。表 3.1汽车通过性参数Table 3.1 Pass through parameters汽车类型 最小离地间隙 h/mm 接近角() 离去角() 最小转弯直 径(m)42 轿车 120-200 20-30 15-22 7-1344 轿车 210-370 45-50 35-40 10-1542 货车 250-300 25-60 25-45 8-1444、66 货车 260-350 45-60 35-45 11-2164、42 客车 220-370 10-40 6-20 14-223.2汽车质量参数（1）整车总质量一般关系式如下：当总长 4.2m 时，车辆总重约为 55 KgaL2aL当总长 4.2m 时，车辆总重约为 27.5 Kg同时考虑汽车总质量：（3.5）065amn式中： 包括驾驶员在内总载客数；n整车整备质量，kg；0m行李系数，依据表 3.2 选取；表 3.2 行李系数Table 3.2 Coefficient of luggage车型 发动机排量2.5L 5乘用车发动机排量2.5L 10城市客车 0商用车长途客车 10-15整车整备质量选取：可参考表 3.3表 3.3 乘用车和商用车人均整备质量值Table 3.3 Passenger cars and commercial vehicles per capita curb weight value乘用车 人均整备质量值/t 人 -A1商用客车 人均整备质量值/t 人 -1A1.0V0.15-0.16发动机排量/L 1.0 1.60.17-0.24车辆总长/maL10.0aL0.096-0.1601.6 2V.50.21-0.292.5 4.00.29-0.34 4.0V0.29-0.3410.0aL0.065-0.130综合以上，本次设计的取值为 1615 Kg4整车布置坐标零线确定汽车设计过程中，在外形和结构上，车身壳体是由许多具有空间曲面外形的大型覆盖件所组成。对整车外形来说，对整车外形来说，及要求其整体协调给人以美感，又必须保证必要的流线型。在整合这些大型覆盖件时，对互换性和装配精度也有较严格的要求。因此，要求车身表面上的各点连成的曲线必须在纵向和横向两个界面上反复协调以使之光顺，这样，传统的设计方法就不得不规定车身图样必须采用坐标网格来表示，但即使如此，也无法单纯的依靠图纸准确完整地将其表达出来，必须以 1:1 的模型。也就是说，对车身这样复杂的空间曲面外形采取了一整套特殊实物模拟和移形 的办法。在产品设计，生产准备和投产等阶段中，实物可以补充图样不足，保证成套工艺设备之间乃至零部件之间的协调验证。在初步确定汽车的载客量，驱动形式，车身形式，发动机形式等以后，要对汽车进行总布置设计并绘制总布置草图。绘图前要确定画图的基准线，同时要求整车零线，正负方向及标注方式。均应在汽车满载状体下进行，并且绘图时将汽车前部绘制在左侧。1 前轮中心线前轮中心线作为标注纵向尺寸的基准线，即 X 坐标线，向前为“-” ，向后为“+”，该线标记 。0X2 汽车中心线汽车中心线作为标注横向尺寸的基准线，即 Y 坐标线，向左为“+” ，向右为“-”，该线标记 。0Y3 车架上平面线车架上平面线作为标注垂直尺寸的基准线，即 Z 坐标线，向上为“+” ，向下为“-” ，该线标记 ，对于无车架结构，车身底板的下表面为车架上平面0Z线。4 地面线地面线为 标注汽车高度，接近角，离去角，最小离地间隙和货台高度等尺寸的基准线。5 前轮垂直线前轮垂直线为 标注轴距和前悬的基准线。当车架与地面平行时，前轮中心线和前轮垂直线重合。图 4.1 总布置基准线Fig.4.1 The layout line5车身布置的设计5.1车身内部布置的设计方法及工具5.1.1汽车车身内部布置设计方法汽车车身总布置是在整车总布置的基础上进行的，其指导思想是“以人为本”。在汽车设计中，车身内部布置应当能够满足驾驶员和乘员的乘坐舒适性、操纵性、行车安全性、视野性等要求。为了达到以上性能。SAE、ISO、GB等定义了汽车驾驶员的眼睛、头部、肢体上一些与车身布置有关的人体特征点。当驾驶员以正常驾驶姿势入座后，测取人体特征点，经统计处理后，便可得到各种百分位身材男女驾驶员的人体特征点分布图形。这些图形称为车身内部布置设计工具。具体实现如下：(1)由SAE 推荐的适意线或区域法来确定不同百分位人体模型的H点位置；(2)确定座椅参考点(SgRP)的位置、座椅靠背角和座椅调节行程；(3)调用头廓包络线，结合内部空间控制尺寸，确定顶盖的位置以及完成对车身内部宽度的确定；(4)调用眼椭圆、手伸及界面等设计