I车身结构概述以及车身内饰的新材料核心技术

1、 I车身结构概述以及车身内饰的新材料核心技术 摘 要 随着中国加入世界贸易组织，中国的汽车工业开始融入全球的竞争之中，入世成为中国汽车工业的巨大推动力量，使它的发展进入了一个全新的时期同时，也将面临严峻的考验。在如此激烈的市场竞争中，若想占有一席之地，就必须具有过硬的产品质量，先进的技术水平，才能不断地发展自己，巩固自己，才能适应新形式的需要，在发展中立于不败之地，因此，如何在设计阶段提高车身制造质量在当前就显得尤为重要。本文就目前的汽车车身的发展现状，进行有关车身的探讨和研究，并从车身造型演变及发展现状，车身概述，车身外形的设计方法等方面对汽车车身进行

2、了阐述和分析，并进行了相关的设计与构思。以期达到对汽车车身更好的探讨和理解。  汽车车身概述 车身壳体按照受力情况可分为非承载式、半承载式和承载式(或称全承载式)三种。  非承载式车身的特点是车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接。在此种情况下，安装在车架上的车身对车架的加固作用不大，汽车车身仅随本身的重力，它所装载的人和货物的重力及其在汽车行驶时所引起的惯性力和空气阻力。而车架则承受发动机及底盘各部件的重力，这些部件工作时通过其支架传递的力以及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传来的力(最后一项对车架或车身影响最大)。  半承载

3、式车身的特点是车身与车架用螺钉连接、铆接或焊接等方法刚性地连接。在此种情况下，汽车车身除了承受上述各项载荷外，还在一定程度上有助于加固车架，分担车架的部分载荷。 承载式车身的特点是汽车没有车架，车身就作为发动机和底盘各总成的安装基础。在此种情况下，上述各种载荷全部由汽车车身承受。 为了减小汽车的整车质量和节约材料，大多数中级、普通级、微型轿车和部分客车车身常采用承载式结构。货车驾驶室只占汽车长度的小部分，不可能采用承载结构。 没有完整的封闭构架的开式车身(敞篷车)也很难采用承载式结构。高级轿车车身如果为了提高汽车的舒适性，减轻发动机及底盘各总成工作时传来的振动及汽

4、车行驶时由路面通过车轮和悬架传给车身的冲击，则可采用非承载式结构。 轿车车身和货车驾驶室 轿车车身和货车驾驶室都没有明显的骨架，而是由外部覆盖零件和内部板件焊接而成的空间结构。 承载式车身的地钣有较完整(厚度也较大)的纵、横承力元件，其前部有两根断面尺寸较粗大的纵梁，它们往往与两侧的前挡泥板和前面的散热器固定框等焊接成刚性较好的空间构架，以便直接安装发动机和前悬架等部件并承受其工作载荷。 与此相反，非承载式轿车(长头式货车的情况亦相同)的车身前部就较薄弱，其车前件通常不是焊接在车身壳体上，而是用螺钉相互连接起来并安装在车架上。  发动

5、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，其几何形状由厂家选取，基本上是骨架形式。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。 车身构件组成：车

6、顶盖 车顶盖是车厢顶部的盖板。对于轿车车身的总体刚度而言，顶盖不是很重要的部件，这也是允许在车顶盖上开设天窗的理由。从设计角度来讲，重要的是它如何与前、后窗框及与支柱交界点平顺过渡，以求得最好的视觉感和最小的空气阻力。当然，为了安全车顶盖还应有一定的强度和刚度，一般在顶盖下增加一定数量的加强梁，顶盖内层敷设绝热衬垫材料，以阻止外界温度的传导及减少振动时噪声的传递。 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，内板有加强筋。一些被称为“二厢半”的轿车，其行李箱向上延伸，包括后档风玻璃在内，使开启面积增加，形成一个门，因此又称为背门，

7、这样既保持一种三厢车形状又能够方便存放物品。 如果采用背门形式，背门内板侧要嵌装椽胶密封条，围绕一圈以防水防尘。行李箱盖开启的支撑件一般用勾形铰链及四连杆铰链，铰链装有平衡弹簧，使启闭箱盖省力，并可自动固定在打开位置，便于提取物品。 翼子板 翼子板是遮盖车轮的车身外板，因旧式车身该部件形状及位置似鸟翼而得名。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，因此设计者会根据选定的轮胎型号尺寸用“车轮跳动图”来验证翼子板的设计尺寸。 后翼子板无车轮转动碰擦的问题，但出于空气动力学的考虑，后翼子板略显拱

8、形弧线向外凸出。现在有些轿车翼子板已与车身本体成为一个整体，一气呵成。但也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。 前围板 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

9、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。在计算机辅助系统没有引入汽车设计之前，汽车的车身设计属于传统设计方法阶段。设计人员劳动量大，产品光顺性不好。另外，在设计汽车其它的零件，比如发动机、底盘等时也存在类似车身设计中存在的一些问题。不过传统车身设计在传统设计方法中，车身的整体布局，包括外形曲面构成、色彩、外饰等在绘制效果图时已基本确定，由模型制作人员根据造型师的效果图制作缩比例油泥模型(通常是1：5)，这是一个反复观察与修改的过程，需要造型师、模型制作人员、美工人员甚至销售人员等的共同参与，因此，对相关人员的素质、经验等要求很高。即使在目前新

10、车型的车身开发中，这两个步骤也是必需的，因这为整个产品的风格和基调构建了一个大的框架。设计人员根据模型手工绘制车身图纸和模具加工图纸，这完全是一个机械制图的过程。显然，以这种手工方式，首先在车身外形光顺性方面很难达到令人满意的程度，因为对光顺性的评价缺少一个可量化的标准，主观随意性较大。其次，当车身外形尺寸或形状有极小的改动时，相关的制图工作都要重新制作，不可避免地会延长开发周期(传统车身开发周期是35年左右)，设计人员的工作量虽非常大，但很多时候是在做一些重复性的工作，导致成本居高不下且不利于提高同一系列后继车型的开发速度。 总之，在传统的方法中，人与产品的交互式修改极为不便，车身

11、设计周期长方法中缩比例模型制作这一手段却保留下来，通常以制作1：5的外形与内饰模型，来寻求和验证最优的外形和内饰布局，经反复修改后再制作1：1比例模型。 现代车身设计方法简介 上世纪70年代以来，随着计算机辅助几何设计和计算机图形学的迅速发展，车身设计过程中部分或全程引入计算机辅助系统(CADCAM软件)，在计算机中构建车身三维数字化模型，以“所见即所得的”交互方式完善设计方案，是现代车身设计方法的主要特点。在绘制效果图阶段，可手工绘制也可利用计算机辅助软件绘制，具体根据设计师个人情况而定，但使用计算机绘制可更快捷地构建车身数字模型并使修改工作更方便。而使用手工绘制再制作缩

12、比例模型和l：l主模型，再以三坐标扫描或激光扫描的方式在计算中构建车身数字模型，这是更常用的一种方法，因为以这种方式制作模型更能直观地表达出设计师的风格理念。这实际上就是一个逆向设计的过程。简单地说，逆向工程就是指将已有的产品模型转化为计算机中的数字化工程设计模型的过程，相当于是一种仿制，具有开发周期短、设计精度较高、便于进行结构设计分析等优点，在车身设计过程中应用很广泛。著名的CATIA、IMAGEWARE、UG等软件都提供了强大的逆向设计功能。车身数字模型建立后可共享，有利于各部门实现并行工作，从而大大缩短设计周期，而且用于车身设计的各种CADCAM 系统都能够根据三维实体模型自

13、动生成二维的车身图纸和用于数控加工的代码，同时当三维模型发生任意微小的改变时，系统都会自动地修改与之相关的图纸和数控代码。目前使用广泛的计算机辅助软件以CATIA最著名，它是由法国达索公司与IBM联合开发的一套CADCAMCAE软件，功能极为强大。cATI提供有完善的CLASS A(A级曲面，此名称也是由达索首先提出)构建功能。CLASS A曲面 ，简单地说就是指车身外形、仪表板、内饰件等对曲面质量要求较高的一类部件的曲面，即光顺性要求较高的一类曲面，既要表面光滑、连接过渡光滑满足空气动力学原理以大幅减少空气阻力，又要保留外形的美观。这里所指的A级曲面光顺性的概念

14、从数学上可简单定义为：曲线二阶几何连续，没有多余拐点，曲率变化均匀，应变能较小。对曲面而言，至少是G2连续的(曲率连续)，也即两曲面沿公共连接线处在所有方向都具有公共的法曲率。车身外形不同的曲面片在拼接时，要求光滑过渡，至少满足G2连续，甚至G3连续。CLASS A曲面是以B样条方法来描述，节点向量采用累加弦长参数化法；曲面在 ， 方向上次数在3次到7次之间，最高不大于9次。实际设计中可从以下几个方面来评价A级曲面质量：曲面的设计精度、曲面的内部质量、曲面的连续性、曲面整体协调性、曲面满足车身结构设计及车身制造要求。正因为在计算机中能如此方便、高效地构建CLASS

15、 A曲面，才让车身实体造型日益精确和迅速，设计人员能够构造出更逼近于现实、曲面质量更高的车身三维模型。在计算机中不但可以对车身外观及内饰建立数字模型，而且可以对发动机、底盘等其它零部件建立模型，并直接进行有限元分析、结构设计分析、甚至虚拟装配、虚拟风洞试验等，使得设计人员可以在计算机中构建虚拟的电子样车并进行试验，能在实际生产前预先发现设计中存在的问题，提高了效率，降低了成本。通常各零件模型分类存放在大型数据库中，以后对车型做改进时可直接到数据库中匹配类似的零部件，修改其相关参数即可满足要求，无需重新设计，非常有利于车型的系列化，生产商应对迅速变化的市场的能力也强得多。据宇通公司统计

16、，通过在CATIA V5系统中集成了各车型的数据资料，尽管这几年宇通的客车车型增多了，但总体的零部件数量却下降了30 。如果有客户提出订单和个性化需求到达研发部门后，产品设计研发部门只需要对以前产品中某个模块进行修改，各车型就可以适应客户需求，组合出一种适应用户需求的产品来。 随着计算机辅助软件功能的进一步提高，现代车身设计越来越体现出模块化、自动化、虚拟化的趋势。未来的发展会强调以下3个方面：1)目前计算机不能自动追踪当前的产品流行风格和消费者的喜好，这需要设计师在市场调研的基础上，激发个人和团队的灵感来定位整车风格。未来在构建大型数据库的同时，应使计算机辅助软

17、件具有一定的造型风格的创意、生成、评价能力。设计人员提出造型的模糊要求，计算机可基于专家知识库、人工神经网络原理，充分利用大型数据库中的造型方面的知识和素材， 自动生成多个造型方案以供设计人员选择和做进一步的修改，从而为造型设计师提供更广阔的思维空间。当然，造型设计人员应及时了解竞争对手的的状况和顾客的喜好，不断添加新的素材、方案等到计算机系统的数据库中。2)目前的CADcAMCAE等辅助设计软件还不能为设计人员提供一个完全虚拟化的开发平台，其虚拟设计装配试验等只能模拟部分实际情况， 目前暂时还比不上ADAMS等软件，其功能有待进一步增强。3)提高各计算机辅助设计系统平台的

18、兼容性，提供产品全程寿命分析和评估能力，这对相关的材料、机械、电子和提高安全性方面的设计有巨大的意义。汽车内饰根据car2100权威定义，汽车内饰（Automotive Interior）主要是指汽车内部改装所用到的汽车产品，涉及到汽车内部的方方面面，比如汽车防晒膜，汽车握手套，汽车地垫，汽车防滑垫，坐垫，等等都是汽车内饰产我们国内所说的汽车内饰，其实就是在英文的Interiors System。由于这一部分汽车零部件具有一定的装饰性，所以业内目前通常的翻译都叫做“汽车内饰”。但是从英文“Interiors”，我们就可以知道，这部分零部件不光只有装饰作用，他们所涉及到的功能

19、性、安全性、以及工程属性是非常丰富的。国内的很多整车厂把汽车内饰系统翻译成“汽车内装件系统”，其实是更为贴切的。 汽车内饰主要包括以下子系统：仪表板系统、副仪表板系统、门内护板系统、顶棚系统、座椅系统、立柱护板系统、其余驾驶室内装件系统、驾驶室空气循环系统、行李箱内装件系统、发动机舱内装件系统、地毯、安全带、安全气囊、方向盘，以及车内照明、车内声学系统等等。汽车设计最容易出彩的是内饰设计。车的外观是给别人看的，人们真正享受的是汽车的内饰设计。从造型设计角度来讲，在整车设计中，内饰设计所占比率约一半以上。因为相对于外形而言，内饰设计所涉及的组成部分相对繁多。从近几年的发展趋势来看，内饰

20、设计国际流行的趋势是越来越趋向于数字化和高科技，造型方面趋于简洁、工整，更加注重多种材质的应用、搭配。 汽车拥有者都想让汽车具备更多功能，为生活提供更多便利。与此同时，消费者也希望汽车的外观、内饰设计能更加时尚、耀眼。这几项要求孰轻孰重？据调查显示，汽车内部舒适度已经成为消费者选择新车时考虑的第二大因素，排在车辆外观设计之前，仅次于汽车的可靠性及耐用程度。    在相当长的一段时间内，对于花费大量精力设计汽车外观的制造商来说，车辆内饰只是一个缺少重视的后续问题。根据调查，美国普通消费者平均每天约花费46分钟用于上下班的路程，用于游玩等出行活动的

21、时间更长。这对汽车制造商提出更高要求他们必须认识到，汽车内饰设计应该灵活一些，要符合人们的生活习惯。而不是以一种固化的模式，面向所有消费者。目前，汽车内饰设计出现一些新趋势，当然，提高车辆燃油经济性排在首位。在燃料价格不断上涨的情况下，车内饰既要节能环保，又要使有限的车内空间得到充分利用。例如有些车型增加了娱乐、通讯设施，这自然需要在相应位置设置一些插孔和插座。    为了设计出更理想的汽车内饰，设计师们不断挖掘新材料，探索各种颜色和设计方案的组合方式。他们认为，汽车外部设计就是设法把汽车各个部件更好地组装起来，汽车内部设计则是设法让人与汽车和谐相处。和

22、谐包括方方面面，例如舒适度、吸引力、多功能、适应性等。汽车内饰产品，近年来大受汽车行业的欢迎，很多爱车人士也乐此不彼的追求爱车的装饰，相对以此相产生的汽车内饰用品更是品类繁多。汽车内饰的新材料及新技术 中文摘要  汽车内饰舒适度已经成为消费者选择新车时考虑的第二大因素，排在车辆外观设计之前，仅次于汽车的可靠性及耐用程度。随着汽车外形趋于运动和时尚的同质化趋势越来越严重，汽车设计的较量早已转战自内饰设计的较量。运用全新的材料先进的技术和时尚的色调装配汽车已经成为世界汽车发展的必然趋势。 Chinese abstract  Ca

23、r interior comfort has become consumer choice when considering new second factor, row in vehicle appearance design, after the car before the reliability and durability. As

24、0;the vehicle tends to sports and fashionable appearance coessential change trend is more and more serious, automobile design contest of had fought since bouts of interior

25、0;design. Use new materials, advanced technology and fashionable tonal assemble cars has become an inevitable trend in the development of world car. 关键字 汽车 汽车内饰 新材料 新色调&#

26、160;新技术 汽车内饰（Automotive Interior）主要是指汽车内部改装所用到的汽车产品，涉及到汽车内部的方方面面，比如汽车防晒膜，汽车握手套，汽车地垫，汽车防滑垫，坐垫，等等都是汽车内饰产品。    汽车内饰主要包括以下子系统：仪表板系统、副仪表板系统、门内护板系统、顶棚系统、座椅系统、立柱护板系统、其余驾驶室内装件系统、驾驶室空气循环系统、行李箱内装件系统、发动机舱内装件系统、地毯、安全带、安全气囊、方向盘，以及车内照明、车内声学系统等等。    当今最有影响力的汽车设计师的乔

27、治亚罗认为：汽车设计最容易出彩的是内饰设计，车的外观是给别人看的，驾乘者真正享受的是汽车的内饰设计。内饰的产品包括仪表台、方向盘、座椅、操纵按键、空调出口、拨挡头、车门内饰、门把手等。同时，内饰设计还要与外形设计相匹配。有很多概念车虽然外形漂亮，但是由于内饰设计跟外形不协调，从而影响到整车的美感协调，使外形的美感大打折扣。内饰设计时要考虑更多的细节且需要更加细腻一些，并着重强调触觉、手感、舒适性和可视性等等。    如何合理地运用关键技术和材料，诸如采用什么成型工艺，选用什么合适的材料，在哪些部位用软质材料，如何处理好光泽、表皮纹理、深浅、色彩的处理等等

28、存在着理解不够的现象。同样运用了先进的成型工艺、但由于对材料、皮纹、光泽等控制不好，无法达到预期的设计效果。还有就是在产品设计上对细节特征的把握不到位，缺乏细节，就无从谈品质。    另外很重要的一点是，主机厂要和供应商同步开发，这就需要价值工程的理念也同样在供应商那里运用。从设计到产品开发过程中要得到供应商的支持，本土供应商相比跨国供应商还有较大差距，他们在局部产品或技术的能力上可能具备，但在汽车内饰中具备模块化系统集成开发能力上还有很大差距。所以目前这方面市场都是被一些跨国内饰供应商所垄断。国内不少整车厂在开发新车型时，会邀请这些跨国供应商参与同步设

29、计开发，甚至由其负责整个内饰项目的整合，有助于保证产品质量和开发管理。1 为了设计出更理想的汽车内饰，设计师们不断挖掘新材料，探索各种颜色和设计方案的组合方式。他们认为，汽车外部设计就是设法把汽车各个部件更好地组装起来，汽车内部设计则是设法让人与汽车和谐相处。和谐包括方方面面，例如舒适度、吸引力、多功能、适应性等。   大多数车主希望车辆的储物空间更加宽敞。同时，他们也希望车内环境洁净、整齐。道奇Journey和马自达5就进行了这方面的尝试这两款车的后排座椅下方有一个隐蔽储物箱，座椅折叠后，可放置物品入箱。“所有改进都是为了满足消费者的需求。汽车外观可以

30、吸引人们的注意力，但当消费者坐进汽车时，他们才感觉自己与汽车没有了距离。对于汽车制造商来说，必须尝试用更巧妙的内饰设计打动消费者。”乔恩·瑞德说。2 新流行：全黑内饰    黑乎乎的内饰，一直都没有能成为汽车内饰的主流风格，部分车型更只在顶配车型才提供全黑内饰，但是随着越来越多的运动型轿车普及，象征运动和激情的全黑内饰开始受到车友的欢迎。黑内饰仿佛在一夜之间成为“香饽饽”。    全黑内饰咋一看很沉闷，但是坐进车内之后，齐刷刷的黑色风格中控台，碳纤维饰板，黑色真皮运动座椅，再搭配泛着金属光芒的铝

31、制换挡，感觉非常有动感。  新潮流：黑红混搭    黑色的内饰加上火红的运动座椅，或者红色的中控台加上全黑的打孔真皮座椅，这样的混搭风格，现在正成为一些运动型轿车主流的内饰风格。这样搭配无疑让人坐进车内的那一刻，被激发起强烈的驾驶冲动。     新玩意：棕米搭配    棕色内饰，因为需要特别的染色工艺，一直是价值上百万元高档欧系车的御用内饰颜色。不过随着汽车技术的发展，现在就连10万元的小车都能使用上棕色内饰，而且不少车型还加入了米色与其搭配。棕

32、色中控台和车厢扶手，米色座椅和顶棚，这样的内饰让人眼前一亮。    新创意：蓝白拼色    蓝色是汽车内饰很少使用的颜色，不过随着时下越来越多的个性化小车的流行，蓝色加上白色，成为一些个性车主的选择。这样的拼色让车厢充满了青春的风格。    类似蓝白拼色这样风格的内饰，还有黄配黑，蓝配红，这样特别的内饰风格，让人感觉特别有创意。 个性颜色最大优点是与众不同，选择另类的颜色搭配，营造最适合自己的车内空间，可以反映个人审美观点以及性格特点。不过，许多车友也提醒说，个性颜

33、色有不少缺点：一是过于鲜艳的颜色容易分散司机的驾驶注意力，存在安全隐患；二是个性内饰车主往往会添加各种装饰物以衬托车厢氛围，容易形成累赘；三是个性内饰会“两头不到岸”，万一想象中的效果营造不出来，就会得到一个“四不像”的结果。所以，选择个性颜色还是需要勇气。如果自己属于保守派，还是尽量选择汽车厂家提供的颜色搭配，不要自行修改，因为厂家推出的内饰颜色往往经过严格的色谱分析，容易为大众所接受。3 水刺非织造布面面观   水刺非织造布，也叫水刺无纺布，又叫“射流喷网成布”。“射流喷网成布”的概念来源于机械的针刺工艺。水刺布的优点：1、柔软、悬垂性好。2、强度好

34、。3、具有高吸湿性和速湿性。4、低起毛性。5、耐洗。6、无化学品添加剂。7、外观类似纺织品。 水刺布的水刺布的前景：由于水刺布的优势，已成为近年来非制造界技术进步最快的一个领域。非织布的发展方向是替代纺织与针织品，水刺布以其最象纺织品的特点、优良的物理性能、物美价廉的优势成为与纺织品市场竞争最有潜力的领域。水刺无纺布还可以用以复合加工，可以生产出“三文治”类结构的产品，开发出多种用途的新型复合材料。4   汽车内部装饰大多数使用人造革、聚氨酯泡沫塑料、塑料壁纸、乳胶海绵、人造地毯、布、丝绒和木材等材料，增加车内美观。例如顶蓬、地毯、门板、仪表盘等。目前在国内汽车内饰大多还是使用易燃、有毒、污染环境的溶剂型胶粘剂，如氯丁胶胶粘剂。溶剂型胶粘剂不仅造成资源严重浪费，严重污染环境，而且对施工人员的健康造成很大威胁。使用溶剂型胶粘剂装饰的汽车，在很长一段时间内溶剂不断地缓慢释放出来，使司乘人员受到伤害，汽车质量也受到影响。而水基胶粘剂由于以水为溶剂，不含有毒溶剂，甚至可以做到VOC几乎为0。因此近年来在汽车工业上，水基胶粘剂正在取代传统的溶剂型粘合剂，开始用于汽