汽车或者玩具车造型设计【说明书+SOLIDWORKS+仿真】
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（）大学机械工程学院（）大学毕业设计论文设计（论文）题目： 汽车三维设计及运动仿真 系 别： 机械工程系 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成时间： 2013-11 摘要汽车的造型设计专业是艺术与科学的结合，它涉及到各种科学领域，如材料，制造技术，经济学，人机工程，空气动力学，商业心理学，环境科学等。功能是产品的用途和功能，是汽车造型的目的，是生存的根本。我们研究汽车造型是从产品的形式来考虑如何满足人的心理和生理的需求，使产品达到科学性与艺术性的高度统一，成为时代意义上的现代工业产品，满足社会生产和人民物质文化和精神文明需求，。在今后的学习和工作中研究汽车车身造型的发展具有响当重要的地位。汽车不仅是一种交通工具，也是一个现代化的装饰品，其优美的造型和鲜艳的色彩给人带来美的享受的人。可否满足汽车速度的基本要求，安全性和舒适性，是汽车造型美观的客观评价标准。车身的颜色不仅是汽车的外包装和品牌识别的标志，也包含了消费心理，文化背景，性格以及其他因素。在汽车的形状逐渐同化的今天，本文以奥迪TT为例，利用SolidWorks的详细的建模和运动仿真。关键词：汽车造型、三维建模、运动仿真 ABSTRACTOther design professional car is a combination of art and science, it involves various scientific fields, such as materials, manufacturing technology, economics, human engineering, aerodynamics, business psychology, environmental science. Function is to use and the function of the product, is the automobile modeling purposes, is the fundamental survival. We study the automobile modeling is how to meet the psychological and physiological needs to consider from the form of the product, the product to achieve the unification of science and art, as a modern industrial products era meaning, to meet the social production and peoples material and cultural and spiritual needs,. Study on development of car body modeling in the future study and work with sound when the important position.The car is not only a means of transport, is also a modern decor, its beautiful shape and bright color brings people to enjoy beauty. Can meet the basic requirements of car speed, safety and comfort, is the objective evaluation of car appearance standard. The car color is not only the automobile outer packaging and brand identity of the logo, also contains the consumption psychology, cultural background, personality and other factors. Gradually assimilated in the shape of the car today, the Audi TT as an example, using detailed modeling and motion simulation of SolidWorks.Keywords: Automobile modeling, 3 d modeling, motion simulation 目录摘要- 2 -ABSTRACT- 3 -第一章 概述- 5 -1.1课题研究背景- 5 -1.2汽车造型发展历史- 6 -1.3曲面建模研究- 7 -1.4本论文的研究内容- 8 -第二章 汽车主要部件的组成- 9 -2.1汽车发动机- 9 -2.2 汽车电气设备- 11 -2.3 汽车车身- 14 -2.4 汽车底盘- 17 -2.5本章小结- 20 -第三章 汽车三维建模- 21 -3.1 solidwork软件介绍- 21 -3.2车身三维设计- 24 -3.2 传动系统三维建模- 33 -3.3汽车的三维装配- 35 -3.4运动仿真- 36 -3.5本章小结- 36 -第四章 汽车工艺发展及创新设计- 37 -4.1新设计方法的应用- 37 -4.2车架安全性设计理念- 38 -4.3创新设计- 38 -4.4本章小结- 40 -致谢- 41 -参 考 文 献- 42 - 第一章 概述1.1课题研究背景轿车车体分为两种型式：1车架与车身合成一体的承载式车体和2车架与车身分开的非承载式车体。最早生产的汽车是轿车，开始时在厢体的木结构开始，手工制作的。20世纪20年代，由于开发冲压，焊接工艺性和拉深钢板车身制造技术，轿车车身制造进入了批量生产阶段，并转换成薄钢板结构。为了减轻重量，有的已采用铝或玻璃钢制作车身零件或面板，装饰件和非结构件用塑料制作。30年代中期，轿车车身开始向流线型方向发展，将轿车的后门中部加宽，将前后挡泥板的上部逐渐收缩，并逐步取消挡泥板。40年代，出现过水滴式的高度流线型车身，但受制于生产工艺，很难大规模生产，车身设计转向部件尽可能少、采用冲压和焊接工艺性好的标准化分块和标准化断面。 50年代初，航空工业的风洞技术引入进汽车工业，利用改进了汽车车身设计减小气流阻力和扬力，消除或减少汽车车身周围所形成的空气涡流，提高了高速行驶的稳定性和汽车的经济性；根据车身表面气流压力的分布情况，来确定最佳的车身采气和排气孔口的位置和形状，以及减小空气阻力和减少尘土沉积的车身后部的形状。为节约能源须减轻车身的重量，并提高车身刚度。一般设计车身已经不依靠经验方法，而是用有限元法和类似的方法对车身进行动、静态应力分析和变形分析。 由于各汽车制造公司之间的竞争，汽车一般每年都需要进行局部改进。每隔36年即进行轿车车身全部更新换型（货车每隔 810年）。车身造型必须充分考虑实际使用价值和满足人们审美要求，所以车身造型的美学规律是以汽车特定的使用功能、生产工艺和车身一定结构型式为基础而表现的。70年代以后，轿车车身造型趋向简炼、挺拔、平直、整体化和改善空气动力性能。 汽车车身（包括框架）是空间的高阶复杂的静不定结构的轴承系统，需要采用结构力学方法计算。过去有用的近似计算方法，也有用模型试验方法计算的。应用有限元方法，车身设计逐渐取代过去从航空工业的近似计算方法。也可以使用软件对车身的压力，分析的结果在计算机终端上用图形显示，并能模拟各种条件下的应力分布，根据显示的分析结果对原车身模型用电笔修正，从而使车身结构分析工作迈入了一个新时代。车身附件和内饰的人机工程在车身设计中的应用，使车身附件和内饰设计等有很多新发展，例如采用仿人体形的桶式座椅、可调座椅、安全带、变色玻璃、电热防结霜玻璃、数字显示仪表和液晶显示仪表等。空气调节设备已较普及。车门锁和玻璃升降器等附件的结构也趋于简单可靠。为了安全，还采用真空成形软塑料的仪表板和内饰框架，以及凹入式手柄。1.2汽车造型发展历史从19世纪末到20世纪初期，汽车设计师的主要精力都集中在了汽车的机械工程学的发展和革新上。到了20世纪前半期，汽车的基本构造已经全部发明出来后，汽车设计者们开始着手从汽车外部造型上进行改进，并相继引入了空气动力学、流体力学、人体工程学以及工业造型设计(工业美学)等概念，力求让汽车能够从外形上满足各种年龄、各种阶层，甚至各种文化背景的人的不同需求，使汽车成为真正的科学与艺术相结合的最佳表现形象，最终达到最完善的境界。汽车造型师们把汽车装扮成人类的肌体。例如：汽车的眼睛-世界第一辆汽车照灯；嘴进风口；肺-空气滤清器；血管油路；神经一电路；心脏一发动机；胃-油箱；脚轮胎；肌肉-机械部分。力图将一个冷冰冰的机械注入以生命，使之具有非凡的艺术魅力，给人以美感。汽车车身形式在发展过程中主要经历了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼型汽车、楔形汽车。1. 造型设计的原始阶段1950年前，被称为第一阶段，汽车19世纪末以来诞生20年后，汽车的发展和进步，主要表现在底盘技术，车身一直沿用马车车厢的形状。底盘结构的不断完善，人们逐渐意识到车身对改善车辆性能（速度，燃料消耗和利用特征）也起着重要的作用，但它与汽车的销售有直接的关系。后者主要表现在汽车造型设计，产品形象等，是机械技术的研究在过去未涉及的领域。因此，从20世纪20年代起，车身已经成为汽车研究的新领域。可以说，从现在起，汽车工业产品开始被赋予文化内涵，汽车设计作为技术与艺术要求的行业因而诞生。2. 第二阶段造型设计的发展期1950-1969被称为第二阶段，是汽车设计行业的黄金时期。当时美国是鱼型汽车的时代，欧洲则流行船型汽车，是一个风格很特别的年代。当车身主要是由小规模的作坊生产，产量稀少甚至单件生产的汽车不在少数，提供了大量的用于汽车设计业的机遇。如果回顾汽车的造型发展史，这段时间仍然是最百花齐放、经典倍出、令人难忘的时光。3. 第三阶段造型设计的成熟期19701989年称为第三阶段, 随着汽车的性质由奢侈品转变为生活必需品，加上20世纪70年代的世界石油危机，厂家必须面对汽车的成本的问题，于是具有良好成本效益的生产方式被广泛应用。70年代开始，大批量生产的汽车普遍采用冲压成型的承载式车身，传统小规模精工作业逐渐被淘汰。汽车产品系列被精简，单一型号汽车的产量大大提高. 品种越来越少, 但造型设计技术趋于成熟.4. 第四阶段 造型设计的辉煌期1990年后称为第四阶段, 是汽车造型快速发展的年代, 自从1990年后, 开发技术的发展使汽车的开发速度大大加快, 品种越来越多起来, 由于开发技术的发展使汽车开发速度加快, 变型加快成为可能, 例如, 先进的三维造型与建模软件(CAD/CAM)的应用就是一个重要的用于汽车造型设计的先进工具, 设计周期开始大大缩短, 设计品种越来越多. 当代汽车界对汽车设计提出了更高的要求。90年代能够立足的汽车设计公司，都具备从意念到产品的全面开发能力，提供从市场分析、方案设计、模型制作以至模具开发的一系列服务，部分更具备生产能力。部分设计公司拥有的用于设计开发的专用设备足以媲美大型汽车制造商，而长期从事设计工作所累积的经验和人文素质则是他们的立足之本。 据不完全统计, 在发达国家, 汽车公司产品设计工作量的5060%是由设计公司完成的. 不仅造型设计, 而且包括结构设计和分析优化, 甚至包括工艺工装设计等。图1.1 汽车造型1.3曲面建模研究曲面造型与实体建模不同，特征是不完全参数化。在曲面造型，需要注意以下几个基本原则：1.边界曲线曲面的创建尽可能简单。一般来说，曲线阶次不大于3。当曲率连续的，可以考虑使用五阶曲线。2.对于边界曲线曲面的创建是为了保持光滑连续，避免尖角，交叉和重叠。除了创建曲面，曲线上曲率分析的需要，曲率半径尽可能大，否则会造成加工形状复杂的困难。3.避免创建非参数的表面特性。4.表面尽量简洁，尽可能。不需要削减。减少几面。5.根据不同部件的形状特点，合理利用各种曲面特征的创建方法。尽可能使用固体装饰，和中空的方式来创建薄壁零件。6.圆角曲面的特点是尽可能的经营实体。7.表面曲率半径和半径不能太小，略大于标准刀具半径，否则容易导致加工困难。1.4本论文的研究内容(1) 汽车造型发展历史及现状。(2) 汽车主要部件的组成。(3) 现有汽车造型方法。(4) 汽车的曲面建模及装配。（5）汽车的动画仿真.第二章 汽车主要部件的组成汽车通常由发动机、底盘、车身、电气设备四个部分组成。2.1汽车发动机发动机将一种形式的能量转变为机械能的机器。它的功能是液体或气体的燃烧热的化学能，然后通过热膨胀转化为机械能并对外输出功率。汽车由发动机驱动的。发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，汽车的动力性，经济性之间的关系，环境保护。简单的说，发动机是一种能量转换机制，汽油和柴油）的能量或天然气，密封缸内燃烧气体膨胀，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本的原则。所有的发动机的结构是能量转换服务，拥有超过100年历史的汽车发动机，无论是在设计，制造，工艺，或在控制系统的性能有了很大的提高，但基本原则是不变的。这是一个创新的时代，发动机的设计师，以最新的技术和发动机融为一体，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发动机性能接近完美，世界著名的汽车制造商也将发动机的比赛集锦的表现，反映了汽车引擎现在不只注意到车的动力，更多地关注能源消耗，环境保护相关的排放量，以便在同一时间在休闲车文化享受的人，也能保护环境，节约资源。图 2.1 汽油发动机工作方式是指的这款发动机的特征，分为：自然吸气、涡轮增压、机械增压和双增压。1、自然吸气就不用解释了，就是利用负压来自主把空气吸入发动机。2、涡轮增压利用排气的废气推动涡轮，强制把空气压入汽缸。3、机械增压是发动机直接输出一个传动轴连通增压器，强制把空气压入汽缸。4、机械+涡轮增压，顾名思义就是含有这两种增压形式的发动机。原理：四冲程汽油往复活塞式内燃机所用的燃料主要是汽油(gasoline)或柴油(diesel)。由于汽油和柴油具有不同的性质，因而在发动机的工作原理和结构上有差异。一. 四冲程汽油机工作原理汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。(1) 吸气冲程(intake stroke)活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180。在活塞移动过程中，汽缸容积逐渐增大，汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa，汽缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气。由于进气系统存在阻力，进气终点 (图中a 点)汽缸内气体压力小于大气压力0 p ，即pa= (0.800.90) 0 p 。进入汽缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340400K。(2) 压缩冲程(compression stroke)压缩冲程时，进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180。活塞上移时，工作容积逐渐缩小，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高，到达压缩终点时，其压力pc可达8002 000kPa，温度达600750K。在示功图上，压缩行程为曲线ac。(3) 做功冲程(power stroke)当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力pZ达3 0006 000kPa，温度TZ达2 2002 800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，到达 b 点时，其压力降至300500kPa，温度降至1 2001 500K。在做功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180。在示功图上，做功行程为曲线c-Z-b。(4) 排气冲程(exhaust stroke)排气冲程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180。排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。由于排气系统的阻力作用，排气终点r 点的压力稍高于大气压力，即pr=(1.051.20)p0。排气终点温度Tr=9001100K。活塞运动到上止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气。2.2 汽车电气设备电气和电子设备是汽车的重要组成部分，其性能的好坏将直接影响到汽车的动力性，经济性，可靠性，安全性和舒适性，废气净化。例如：为了使发动机获得最高的经济，需要依靠点火系统在最适当的时间点火；为了使发动机起动可靠，需采用电动起动机；为了保证工作可靠，汽车驾驶的安全性，取决于正常工作的各种仪器仪表，信号和照明设备和其他电器。一、汽车电气系统的组成现代汽车上越来越多数量的装用电器与电子设备，但可大致按其用途归纳并划分为下列五部分： 1电源部分电源包括蓄电池、发电机及其调节器。两者并联工作，发电机是主要电源，蓄电池是辅助电源。发电机配有调节器，其主要作用是在发电机转速增高或下降时，自动调节发电机的输出电压使之保持稳定。 2用电设备汽车上的用电设备数量很多，大致可分为以下几种：起动装置：它由蓄电池供电，将电能转变为机械能带动发动机转动。完成起动任务后，立即停止工作。点火系统：汽油发动机点火系统是不可缺少的组成部分，其功能是根据以生产高压发动机工作并通过火花塞，确保及时，准确地点燃气缸内的燃料空气混合物。传统点火系统和电子点火系统。现在广泛应用于国内汽车电子点火系统。照明设备：包括汽车内外灯在夜间提供必要的安全驾驶的各种照明，最重要的前车灯。信号装置：包括电喇叭，闪光器，蜂鸣器和各种信号灯，主要用于安全驾驶需要的信号。辅助设备：包括电动刮水器，风窗洗涤器，空调，冷起动预热装置，收音机，点烟器，防盗器，玻璃升降器，座椅调节器等。辅助设备有增加的趋势，主要是为了娱乐，舒适，安全和发展。3电子控制装置微机控制装置的主要手段，如电子控制点火装置，电子控制燃油喷射系统，防抱死制动系统的电子控制，电子控制自动变速器，用来提高动力性和经济性，车辆安全，尾气净化和控制自动化。 4检测装置包括各种监测仪器，如电流表，电压表，机油压力表，温度计，燃油表，里程表，转速表和各种报警灯。用来监测发动机和其他设备的工作状况。5配电装置配电装置包括中央接线盒，一个电路开关，熔断器，连接器和电缆。二、汽车电气设备的特点1两个电源汽车上的两个电源指交流发电机和蓄电池两个供电电源。电池是辅助电源，车没有运行相关的电气设备的电源；交流发电机的主电源，在发动机运转时，在一定的转速下，发电机转速达到发电机调速，以相关的电气设备的电源，电池充电。两个互补的能有效地使用电设备可以在不同的情况下工作，同时延长电池供电时间。2并联单线汽车上的电源和电气设备均采用并行，即正常工作时的电压相同，在同一时间使用并行，个人电子设备不能正常工作，不影响其它电气设备，在特殊的开关控制的分支机构各自的系列电气设备，互不干扰；单线制指电源连接线电设备，但汽车底盘，发动机和其他金属体作为一种常见的导体。单线节约铅，线条清晰，方便安装和维修，以及电器不需要和体绝缘。所以现代汽车采用单线，但在一些不能形成电路可靠或采用双精度的电子信号的电路。3网络控制由于汽车智能化的要求，电气设备的电流控制的工作不是一个单一的开关信号控制，主要是由多个信号具有一定的逻辑控制。这些组成一个网络，称为网络控制，电力设备的运行是由网络控制。网络控制是主要介绍计算机（芯片）。每台计算机（芯片）是一个电子控制单元（ECU），连接到特定的网站，传感器，每个传感器提供的信号。在一些信号控制电流的电器设备是很常见的，所以每一台计算机上的车（芯片）也依赖于网络技术连接。随着汽车电子技术的发展，拟人化的思维功能控制增长的迹象，越来越复杂，网络结构也在不断的发展。在车载网络结构，CAN总线系统。4低压直流带12V，24V两车辆电气系统的额定电压，目前的汽油车通常使用12V电气系统，而在，重型柴油车在24V电气系统。在汽车的正常运行电压为14V，一般12V系统，24V 28V系统。由直流系统的原因，汽车是靠电动汽车发动机启动，这是一个直流电机，必须由电池供电，充电电池必须与直流，所以对直流系统的汽车电气系统。这主要是从电池充电要考虑。5负极搭铁单导线，电池必须连接到车辆框架，通常被称为“地”，电池的阴极连接框架被称为“负土”；另一方面，被称为“积极地”，汽车电气系统已统一为负电极。实践证明，桥头跳车现象，对温度，湿度，灰尘，影响发动机工作时的振动，以及使用不当。很容易使电气和电子设备的损坏。据统计，在电气和电子设备的故障约占20% 30%的汽车故障。因此，为了提高车辆的完好率，不仅要求电气设备完善，结构合理，性能良好，而且还取决于正确的使用，维护和调整。因此，技术人员从事汽车运输，操作和管理，它是熟悉和掌握结构原理非常重要，有关汽车电器与电子设备的性能和维修等方面的知识和使用具有一定的实用技巧。汽车电器与电子设备的分类现代汽车上所装用的电器与电子设备，按其用途大致可分为五大类。（L）电源设备：包括电源（电池，发电机和燃料电池），保险箱，电线和插头，它构成了汽车电气设备对电源电路，给用电设备供电。（2）电气设备：是将电能转换成其他形式的能量的设备。例如，汽车起动机，电机，电动雨刮器，电磁致动器和各类电泵是电能转化为机械能；各种照明，指示灯和警示灯，闪光灯是将电能转化成光能；汽车喇叭，蜂鸣器，声电能转换成声能；电磁离合器，继电器电能转换成磁场能量；点火器是将电能转化为热能。（3）的信号采集装置（传感器）：用于完成信号的提取和转换成电力（电阻，电压，电流）的设备，也被称为传感器。例如，温度传感器，压力传感器，车速传感器，振动传感器，等等。（4）信号处理装置（ECU）：又称为电子控制单元，信号接收，处理（逻辑，比较，放大）和处理结果（处理后的信号输出设备），例如，每个控制单元（MCU）的电脑车。(5）检测显示设备：是指完成人、机对话的各种仪表和显示屏。汽车电气故障检修的五步处理法第1步，检查故障。电源，连接故障电路验证失败的所有组件，注意症状：或读取计算机记录故障代码来确定故障的位置。在没有确定故障部位，不要开始删除或测试。第2步，原理分析。参阅图来确定故障电路。从一开始，沿着电流路径，检查所有部件，直到地面，以确定电路的工作原理。如果有一些线不同时，它很可能是由被保险人或者造成地面。一个或更多的理由来识别基于症状和电路的工作原理，了解故障。第3步，电路的测试来确定故障。在电路测试，诊断检查步骤2做的。第一个测试是故障的最可能的原因，并从一些可测试。记住，有条不紊的和简单的步骤是有效的故障诊断的关键。第4步，处理故障。故障被识别后，就开始维修。维修时应使用正确的工具，并按安全的操作步骤来进行。第5步，确认电路正常工作。在所有工作模式，在电路的所有组件已经修复，确认已排除故障。如果故障是导火线，你必须检查所有的电路的熔断器，确认没有新的故障和原始故障没有再次发生。2.3 汽车车身汽车车身的主要作用是保护司机和空气良好的力学环境组成的。身体的良好的性能，不仅能带来更好的，也能体现出主人的个性。从形式的车身结构，主要分为无轴承和轴承。汽车的非承载式车身刚性框架，也被称为大车架底盘。车身悬挂在机架上，弹性元件连接。框架的振动传递给体通过弹性元件，大部分的振动减弱或消除，碰撞帧能吸收大部分冲击力，对机体的保护作用不好的路，所以变形小，稳定性和安全性好，噪音低，车。车身制造而非承载式车身较重，质量高，车辆的速度高质量中心，稳定性差。没有刚性框架的单体车，只有加强前，侧，后，板和车身和底盘的其他部分，由刚性体的空间结构。除了其固有的功能的承载体，也可直接在各种荷载。这种形式的身体有一个较大的弯曲和扭转刚度，质量小，高度低，车辆的重心低，装配简单，速度快、稳定性好。但由于道路负荷将通过悬挂装置直接传递到车身，所以噪音和振动。还有一种介于非承载式车身和承载式车身之间的车身结构，被称为半承载式车身。通过焊接或螺栓刚性连接的车身和底盘，加强框架，框架的一部分，如发动机和悬架安装在框架加固，车身和底盘是一种常见的负载。这种形式，本质上是一种无框的单体结构。因此，人们通常只把车身结构的无轴承体和轴承体。图2.2 汽车车身优缺点非承载式和承载式类型的优点和缺点，在不同用途的汽车的使用。在一般情况下，采用非承载式车身的巴士和卡车，越野车，通常在汽车车身承载，现在一些巴士也使用这种形式。划分非承载式车身和无刚性框架划分的承载体，所谓的框架，是澄清问题的第一。基本组成框架支撑体，俗称大车架底盘。发动机，变速器，转向和身体部位固定其上，它除了承受静载荷，还要承受车辆动荷载，因此框架必须具有足够的强度和刚度，以保证在不同应力对汽车不会损坏，在正常使用的变形。车架框架边梁式，管型形成，边梁是目前使用最广泛的框架。侧架是由两个纵梁和若干长短梁铆接或焊接的波束形成，主轴承负荷汽车车身弯曲载荷，一般采用信道梁的抗弯强度大。还使用钢，但更轻的框架。一般的纵向中心最大的力量，因此设计者通常是中等身高增加垂直的截面梁的截面高度，两端逐渐减小，从而可使应力分布均匀，同时减少重量。横梁有槽形，管形或口，以保证车架的扭转刚度和弯曲强度。梁是用来安装发动机，变速器，车身和燃料箱。为了满足不同型号，梁布置有几种类型，如X布局提高了框架梁的抗扭刚度。边梁具有结构简单，制造简单，工艺要求低，广泛用于。但由于厚梁贯穿全车，影响车辆的安排和空间利用率，截面梁的高度，从地面的距离增加，乘客上下车的麻烦，和重量也大，车辆驱动经济的变化。这些缺点是小客车，汽车的缺点，对于越野车可能是优势，因为越野车需要一个强大的通过崎岖的道路，运行一个高的离地间隙，和崎岖的道路，会使身体扭曲，只有刚架轴承体结构的抗冲击力。因此，越野车一般采用非承载式车身。主要构成部件发动机盖发动机盖(又称发动机罩)是最醒目的车身构件，是买车者经常要察看的部件之一。对发动机盖的主要要求是隔热隔音、自身质量轻、刚性强。发动机罩的结构一般由内、外板，夹在绝缘材料，内板加强的制造商，刚性几何的角色选择，基本上是骨架形式。引擎盖打开时一般是回头，也有一小部分转化。回头的引擎盖打开一个预定角度，不应与档风玻璃接触，应有一个最小距离约10毫米。为了防止由于打开驱动振动，发动机盖锁钩锁定装置，锁定装置的开关位于仪表板室的门是锁着的，当时发动机盖也应该锁。汽车车身部件，这是在屋顶盖允许打开天窗的原因。从设计的角度来看，和前面有多重要，后窗和平滑过渡的支柱连接点，为了达到最好的视觉感和最小的空气阻力。当然，为了确保天窗盖也要有一定的强度和刚度，一般在顶盖下一定数量的加强梁，屋顶李宁铺设保温垫材料，防止外界温度的传导发射和降低振动噪声。行李箱盖行李箱盖要求有良好的刚性，结构上基本与发动机盖相同，也有外板和内板，内板加劲肋。一些被称为“两车”的车，躯干向上延伸，包括后挡风玻璃，开放面积增加，形成一个门，因此又被称为后门，以保持一三车的形状和便利店项目。如果后门，后门内板侧插入橡胶密封，周围围着一圈防水防尘。行李箱盖铰链支持开放钩和四连接一般用杆铰链，以平衡弹簧，开启和关闭箱盖和劳动，并能自动固定在打开位置，货物的提取翼子板机翼是车身外板覆盖的轮子，如此命名是因为形状和老的身体部位与似鸟的位置。根据安装位置可分为前、后翼，安装在前轮翼，因此必须要保证前轮转动，能最大限度的空间，因此设计者将根据选定的轮胎型号大小的“车轮跳动图”来验证设计尺寸的翼。后翼无转动车轮碰撞问题，但由于空气动力学的考虑，后翼略拱弧形突起。现在有些轿车翼子板与身体作为一个整体，一气呵成。但也有汽车挡泥板是独立的，尤其是前翼，因为前面的挡泥板碰撞更独立，易于装配，部件的更换。弹塑性材料的一些轿车前翼子板（如塑料）。塑料材料的缓冲区，相对安全的。前围板前围板是指发动机和汽车之间的隔板，它和地板，前柱连接，安装汽车的车身罩下。有许多孔口罩，电缆，控制杆，管和电线线束通过使用，但也与踏板，方问机柱和其他部件的安装位置。检查发动机的废气，高温，噪声进入舱室，前面板必须密封和隔热装置。在发生意外事故时，它应具有足够的强度和刚度。身体其他部分相比，技术最重要的前围板装配密封和绝缘，会反映车辆运行质量。2.4 汽车底盘汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。底盘作用是支承，汽车发动机及其零部件，组件的安装，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，汽车行驶时，为保证系统正常运行。传动系一般由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、图2.2 汽车车身汽车底盘：差速器和半轴等组成。传动系的功用：通过对汽车发动机传动系统产生的电力来驱动轮。传输线与一个缓慢的，变速，换向，中断率轴间差速器和泛函微分力，轮，与发动机配合工作，以确保在各种工况下汽车的正常行驶，并具有良好的动力性和经济性。传动系的种类和组成传动系可按能量传递方式的不同，划分为机械传动、液力传动、液压传动、电传动等。下面分别介绍小传动系各个分总成的工作原理以及作用：离合器：离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。离合器接合状态离合器切断状态 离合器的功用主要有：1. 保证汽车平稳起步 起步前汽车处于静止状态，如果发动机与变速箱是刚性连接的，一旦挂上档，汽车将由于突然接上动力突然前冲，不但会造成机件的损伤，而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力，使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离，然后离合器逐渐接合，由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑磨的现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大，而汽车的驱动力也逐渐增大，从而让汽车平稳地起步。2. 便于换档 汽车行驶过程中，经常换用不同的变速箱档位，以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传力齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击，容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档，则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除，啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小，采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等，从而避免或减轻齿轮间的冲击。3. 防止传动系过载 汽车紧急制动时，车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性，仍保持原有转速，这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠磨擦力来传递转矩的，所以当传动系内载荷超过磨擦力所能传递的转矩时，离合器的主、从动部分就会自动打滑，因而起到了防止传动系过载的作用。变速器：汽车变速器：通过改变传动比，使发动机曲轴拒绝改变，适应在起步，加速，道路交通和克服驱动轮牵引力和不同的驾驶条件的不同要求的速度障碍。通俗上分为手动变速器（机器翻译），自动变速器（AT），手动/自动变速器，无级变速器。传动轴：传动轴总成由外万向节（RF节）、内万向节（VL节）和花键轴组成，RF节和VL节均为球笼式等速万向节。VL节用螺栓与差速器传动轴凸缘相连接，RF节通过外星轮端部的花键轴与前轮相连接，左、右前轮分别由1根等速万向节传动轴驱动。主减速器：主减速器是汽车传动减速的主要成分，增加转矩。发动机纵车，主减速器是用来改变锥齿轮传动的受力方向。汽车正常行驶时，发动机的转速通常在2000至3000r/min，如果这样一个高速单独变速箱来降低下来，那么变速箱齿轮的传动比是非常大的，和齿轮的传动比越大，两齿轮的半径比越大，换句话说，它是传输较大的大小的盒子。此外，速度降低，扭矩将增加，还可以增加传输和传输负荷水平传动机构。因此，在微分动力向左右驱动轮分流安装主减速器，传动部件可以在如变速器，分动器前使主减速器，万向传动装置传递转矩的降低，还可以减少尺寸质量的变速箱，操作省力。现代汽车的主减速器，广泛使用的螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮。准双曲面齿轮的齿面压力的工作，和大的滑移，齿面油膜易被破坏，必须使用准双曲面齿轮油润滑，不允许代替普通齿轮油，否则会使齿面磨损，磨损快，大大降低使用寿命。差速器：驱动轮两侧的桥整轴刚性连接，然后两个只有相同的旋转角速度。所以，当汽车转向轮，因为外面在距离内轮移动，将使外侧车轮产生拉在滚动的同时，与内轮在滚动的同时滑。即使汽车直线行驶，也因路面不平或虽然路直但轮胎滚动半径（从制造误差，轮胎磨损的不同，受载不均或压力范围）的车轮滑移引起的。车轮滑移不仅增加轮胎的磨损，增加功率和燃料消耗，也为汽车转向困难，制动性能变差。为使车轮尽可能不滑动，结构必须保证每辆车可以以不同的角速度转动。通常驱动主轴轴承，可在任何角速度旋转，而驱动轮分别与两个半轴的刚度，差分置于两个半轴之间的。这种差异也被称为轮间差速器。多轴驱动的越野车，为了使驱动轴可以在不同的角速度旋转，以消除桥驱动轮打滑，一些有两个驱动轴之间的轴间差速器。现代汽车通常是按工作特性分为齿轮式差速器在两类和限滑差速器。 齿轮式差速器当左右驱动轮存在转速差时，差速器分配给慢转驱动轮的转矩大于快转驱动轮的转矩。这种差速器转矩均分特性能满足汽车在良好路面上正常行驶。但当汽车在坏路上行驶时，却严重影响通过能力。例如当汽车的一个驱动轮陷入泥泞路面时，虽然另一驱动轮在良好路面上，汽车却往往不能前进（俗称打滑）。此时在泥泞路面上的驱动轮原地滑转，在良好路面上的车轮却静止不动。这是因为在泥泞路面上的车轮与路面之间的附着力较小，路面只能通过此轮对半轴作用较小的反作用力矩，因此差速器分配给此轮的转矩也较小，尽管另一驱动轮与良好路面间的附着力较大，但因平均分配转矩的特点，使这一驱动轮也只能分到与滑转驱动轮等量的转矩，以致驱动力不足以克服行驶阻力，汽车不能前进，而动力则消耗在滑转驱动轮上。此时加大油门不仅不能使汽车前进，反而浪费燃油，加速机件磨损，尤其使轮胎磨损加剧。有效的解决办法是：挖掉滑转驱动轮下的稀泥或在此轮下垫干土、碎石、树枝、干草等。 为提高汽车在坏路上的通过能力，某些越野汽车及高级轿车上装置防滑差速器。防滑差速器的特点是，当一侧驱动轮在坏路上滑转时，能使大部分甚至全部转矩传给在良好路面上的驱动轮，以充分利用这一驱动轮的附着力来产生足够的驱动力，使汽车顺利起步或继续行驶。半轴：半轴是实心轴扭矩传动差速器与驱动轮之间，在花键与半轴齿轮连接的内端，外端与轮架。用现代汽车半轴，根据其支承的不同类型，与全浮式半浮式两种。全浮式半轴只传递转矩，不承受任何反力和弯矩，因此被广泛应用于各种汽车。全浮式半轴拆卸容易，只有一半的轴突沿螺栓拧下腾出半轴，车轮和车轴住房，仍能支持汽车，为汽车维修带来方便。半浮式半轴传递扭矩和承受全部反力和弯矩。支架结构简单，成本低，因而被广泛用于抗弯矩较小的各类汽车。但半轴支撑和采取的麻烦，和汽车半轴断裂，如果很容易导致危险的起飞。2.5本章小结本章主要介绍了汽车的组成，以及各个部件的工作特点，为以后建模设计建立了理论基础。第三章 汽车三维建模3.1 solidwork软件介绍SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。 由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。 使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。 据世界上著名的人才网站检索，与其它3D CAD系统相比，与SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用SolidWorks，越来越多的企业雇佣SolidWorks人才。据统计，全世界用户每年使用SolidWorks的时间已达5500万小时。 在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如清华大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、上海教育局等也在应用SolidWorks进行教学。 Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。 对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。 在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便而方便的软件之一。美国著名咨询公司Daratech所评论：“在基于Windows平台的三维CAD软件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市场快速增长的领导者。” 在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。 全动感用户界面只有SolidWorks 才提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制。“全动感的”的用户界面减少设计步骤，减少了多余的对话框，从而避免了界面的零乱。 崭新的属性管理员用来高效地管理整个设计过程和步骤。属性管理员包含所有的设计数据和参数，而且操作方便、界面直观。 用SolidWorks资源管理器可以方便地管理CAD文件。SolidWorks资源管理器是唯一一个同Windows资源器类似的CAD文件管理器。 特征模版为标准件和标准特征，提供了良好的环境。用户可以直接从特征模版上调用标准的零件和特征，并与同事共享。 SolidWorks 提供的AutoCAD模拟器，使得AutoCAD用户可以保持原有的作图习惯，顺利地从二维设计转向三维实体设计。 配置管理是SolidWorks软件体系结构中非常独特的一部分，它涉及到零件设计、装配设计和工程图。配置管理使得你能够在一个CAD文档中，通过对不同参数的变换和组合，派生出不同的零件或装配体。 协同工作：SolidWorks 提供了技术先进的工具，使得你通过互联网进行协同工作。 通过eDrawings方便地共享CAD文件。eDrawings是一种极度压缩的、可通过电子邮件发送的、自行解压和浏览的特殊文件。 通过三维托管网站展示生动的实体模型。三维托管网站是SolidWorks提供的一种服务，你可以在任何时间、任何地点，快速地查看产品结构。 SolidWorks 支持Web目录，使得你将设计数据存放在互联网的文件夹中，就象存本地硬盘一样方便。 用3D Meeting通过互联网实时地协同工作。3D Meeting是基于微软 NetMeeting的技术而开发的专门为SolidWorks设计人员提供的协同工作环境。 装配设计在SolidWorks 中，当生成新零件时，你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配的环境里，可以方便地设计和修改零部件。对于超过一万个零部件的大型装配体，SolidWorks 的性能得到极大的提高。 SolidWorks 可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。 用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的技术，用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。 镜像部件是SolidWorks 技术的巨大突破。镜像部件能产生基于已有零部件（包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的零件）的新的零部件。 SolidWorks 用捕捉配合的智能化装配技术，来加快装配体的总体装配。智能化装配技术能够自动地捕捉并定义装配关系。Solidworks是基于特征的实体造型软件，建立的三维建模比二维平面图更加直观、清晰。同时利用装配建模技术可以将零件模拟装配起来。利用装配模型可以进行后续的装配干涉分析、运动仿真模拟、物性分析、有限元分析等，还可以在装配环境中对零件进行设计、编辑、修改。利用这些功能，能有效避免产品设计中经常带来的尺寸不匹配，零件干涉等问题。 在零件建模前，一般应进行深入的特征分析，后按照特征的主次关系，按一定的顺序建模。搞清楚零件是由哪几个特征组成，明确各个特征的形状，它们之间的相对位置和表面连接关系;然在Solidworks系统中，零件、装配体和工程都属于对象，它采用了自顶向下的设计方法创建对象。装配体是若干零件的组合，通常用来实现一定的设计功能，在Solidworks系统中，用户先设计好所需的零件，然后根据配合关系和约束条件将零件组装起来，生成装配体。使用装配关系，可相对其他零部件来准确地定位零部件，还可以定义零部件如何相对于其他零部件移动和旋转。通过继续添加配合关系，可以将零部件移到所需的位置。配合会在零件之间建立几何关系，例如共点，垂直，相切等。每种配合关系对特定的几何体组合有效。本文主要以奥迪TT为例进行汽车的三维建模。3.2车身三维设计打开新建界面，进入零件体，绘制草图，点击插入曲面，如图3.1所示 。图3.1 左侧草绘通过草绘命令，经过边界曲面得到。图3.2 汽车玻璃密封圈根据同样的道理，车顶草绘图如下图所示，长度为623mm。 图3.3 车顶草绘车顶曲面拉伸如图3.4所示 图3.4 车顶曲面拉伸沿着上述建立的曲面，建立车轮盖子的草绘模型，并进行曲面拉伸和曲面剪切。 图3.5 车轮盖曲面拉伸在后车轮部分建立草绘模型，如图3.6所示图3.6 后车轮盖草绘模型经过延展曲面和直纹曲面建立完成车左侧的曲面建模。图3.7 车左侧的曲面建模建立车的底部挡板，运用曲面拉伸命令得到，拉伸长度为430mm。图3.8 底部挡板车牌处孔建模如图3.9所示，经曲面修剪命令得到。图3.9 车牌孔草绘经曲面拉伸命令，得到灯安装位置面图3.10 车牌孔位置面建立车后座的底板草绘模型如图3.10所示，经曲面拉伸得到汽车后半部分的三维模型如图3.11所示。图3.10 车封底草绘图3.11 车封底排气筒安装位置孔的建模如图3.11和3.12所示，首先在主视图建立3.11的草绘模型，经修剪命令得到如图3.12所示的图3.11 位置孔草绘图3.12 安装位置排气筒如图3.13所示，由曲面剪切命令得到。图3.13 排气筒草绘图3.14 排气筒门把手的建模如图3.14所示，有曲面修剪和曲面拉伸得到。图3.15 门把手建立车尾灯的草绘模型，经曲面剪切即可得到如图3.16所示。图3.15 车尾灯经过镜像命令得到右半部分的三维模型，最后对曲面进行缝合，加厚3mm，得到图3.16车身。图3.15 车身三维模型3.2 传动系统三维建模首先打开主视图，按照如图3.16所示尺寸，建立草绘视图，经过旋转命令，旋转360度。图3.16 轮毂架草绘在轮毂前表面上，绘制直径160mm的圆如图3.17所示图3.17 内部圆根据是上述拉升切除命令，建立内部花纹状如图3.18所示。图3.18 内花纹槽采用阵列命令得到如图3.19所示。图3.19 阵列轮毂轮胎的建模图3.24 轮毂3.3汽车的三维装配打开solidworks软件，装配体模块，先将车身导入，通过同心、重合。阵列命令得到了零件的装配体，如图3.25所示。图3.25 装配体3.4运动仿真打开3.25所示的界面，点击运动仿真插件，添加各个轮子的转动速度，模型如图3.26所示。图3.26运动仿真3.5本章小结首先对三维软件进行了介绍，然后对车身进行详细三维建模，其次对移动系统进行各个零件建模，最后将各个零部件进行三维建模。第四章 汽车工艺发展及创新设计4.1新设计方法的应用过去一辆车的设计主要是基于参考样本，这种方法不仅成本高，试制周期长，但也不可能同时评估各种方案。框架的现代设计已经发展到包括有限元法，优化设计，动态设计，计算机分析，预测和仿真阶段。有限元分析的基本思想是用一组离散元集，而不是连续的机理分析。本单元组集称为结构的力学模型，如果各单位的已知的体力和位移（刚度单元），根据变形连续条件节点和节点的平衡条件，推导出集成的结构特点及其性能研究。壳单元离散车架，问题集中力的形式加载，计算方法，克服了混合有限元法分析模型等模型，对系统的可靠性和可操作性强的分析框架。计算机技术与现代电子测量技术已成为现代汽车的研究框架相结合的方法是非常有效的。实践证明，有限元法是一种有效的数值方法，对结构的位移，用有限元方法计算，场，应力场和低的频率，可以作为结构设计的主要标准，或作为一种结构改进设计的基础。1液压成形技术汽车轻量化是一个长期追求的目标。除了车体结构的重新设计，使用轻质材料，降低质量的另一个主要的方法是在“空心化”和变截面的强大的组件框架结构，元件受到弯曲或扭转载荷具有中空结构，可以减轻重量，节约材料，并能充分利用材料的强度和刚度。管材液压成形技术是制造空心轻质构件和开发以满足要求的先进制造技术。从上世纪90年代中期开始，那种新型汽车开始使用液压成形技术制造副车架，内高压成形与多个中空截面形状的子帧，空间曲线轴制造技术是一个整体，因为没有连接法兰，截面形状封闭，大大提高了刚度和强度的零件，零件和模具的数量少，节省材料，减轻重量，降低成本。丰田，欧宝，通用汽车的各种模型中使用的子帧。2激光焊接技术在20世纪90年代中期激光焊接技术开始在汽车车架和车身焊接制造过程中得到应用。激光焊接汽车车架的特点是被焊接工件变形极小，几乎没有连接间隙，焊接深度宽度较高，因此焊接质量比传统焊接方法好。激光焊接的车身疲劳强度及刚性可提高30。它适于在金属薄板上进行长距离的精确焊接，实现汽车部件尺寸和材质的优化配合。国外的轿车车架及其它部件已经大量采用激光焊接。我国上海大众的途安多功能轿车也采用了激光焊接技术。4.2车架安全性设计理念现代轿车车架设计时考虑安全性的基本思想是：由于汽车碰撞时会产生大量的碰撞能，要计出使碰撞能量传到车内乘员的量达到最小的结构，并在乘员室之外被吸收。这些结构或区域被称为“压碎带”，当受到设计载荷时按照预期的方式变形或溃缩，从而把碰撞能吸收缓解。汽车正面碰撞是最频繁的并且引起伤亡最多。所以，试图通过轴向结构最大化传播碰撞能量(从汽车前端到后端)，压碎带在受到撞击时像手风琴一样的折叠溃缩，如图4所示。可挤压的长度决定于能量被吸收所需的距离。采用铝合金材料历史上减少车重和提高安全性是一对相互冲突的矛盾，也是汽车设计师们不断追求的目标。但是，近年来的数据表明，铝合金制造的汽车能够比钢为材质的汽车设计更加安全。特别是应用铝材来处理撞击产生的能量比运用钢有更多的优势：(1)铝质材料较高强度和重量的比率能制造出强度大并且重量轻的车架和车身结构。同样也能得到更大的变形区。(2)铝较强的防腐性能够使吸收碰撞能量的退化减少到最小，这种退化所需时间比汽车的使用寿命还要长。(3)研究表明，铝质材料吸收的碰撞能量两倍于传统汽车钢材，铝合金取代钢材会同时改进燃油经济性，汽车性能和安全性。铝质材料能在维持汽车的尺寸和车主安全性的同时有效地减轻汽车重量。已经证实如果有两辆重量相同的汽车，一辆用铝质材料，一辆用钢质材料，铝质的比钢质的车尺寸大20。大尺寸能提供更多的设计变形空间的可能性，使汽车更加安全。奥迪A8是大量
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