第1章汽车车身概论

第1章汽车车身概论第一页，共44页。一、车身的涉及面广总的来看，由于汽车车身的独特性，使得其生产工艺、结构力学、人体工程学、技术美学、交通运输工程、用户心理、企业管理乃至供销等各种彼此分野很大的学科甚至很多非技术领域的知识紧密地结合在一起。第一节车身的特点第二页，共44页。二、车身造型设计风格独特汽车已经发展成为一种普及的现代化交通工具，它以其具有动感的造型特点加上装饰和色彩，既可以美化市容市貌、点缀大自然环境，又能给人以美的享受和强烈的精神感染。它已成为人们喜闻乐见以及与人们日常生活息息相关，不可缺少并具有双重功能的工艺美术品。第三页，共44页。汽车车身造型是随着汽车工业的发展而逐渐发展起来的。他已由早期对汽车车身那种附加的美化工作逐步地发展成为探讨车身的整体艺术形象、研究和利用各种日新月异的材料的装饰性能及其生产方式的学科，同时还需权衡车身造型对整车结构、性能和工艺的影响。第四页，共44页。图1－1梯形造型的大客车第五页，共44页。三、车身使用材料品种多汽车车身所采用的材料品种多（这在前面已经述及），同时还使用各种非金属材料，如木材、棉纺织品、丝织品、皮革、玻璃、塑料、橡胶、油漆、腻子、复合材料、化学纤维等，并以非金属材料代替部分金属材料，在金属材料中又以非铁（有色）金属取代部分钢铁成为材料应用的总趋势。第六页，共44页。一、车身的承载类型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。第二节车身的承载类型与整体构造第七页，共44页。(1)非承载式车身非承载式车身（如图1－2）的汽车有刚性车架，又称底盘大梁架。车身本体悬置于车架上，用弹元件连接。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，在路面状况差的道路上行驶时对车身起到保护作用，因此车厢变形小，平稳性和安全性好，而且厢内噪音低。但这种非承载式车身比较笨重，质量大，汽车质心高，高速行驶稳定性较差。货车驾驶室是最典型的非承载式车身的实例。第八页，共44页。图1－2非承载式车身第九页，共44页。图1－3边梁式车架第十页，共44页。1)车架车架有框架式、脊梁式和综合式三大类，而在框架式又分为边梁式（或梯形式）和周边式两种，其中边梁式是采用最广泛的一种车架。第十一页，共44页。图1－4周边式车架第十二页，共44页。图1－5综合框架式车架第十三页，共44页。2)非承载式车身的优点。非承载式车身结构的优点在于：①简化装配工艺②易于改型③安全④使用寿命长第十四页，共44页。3)非承载式车身的缺点。非承载式车身结构的缺点有以下几个方面：①整车自重增加。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，从而使整车自重增加。②整车高度增大。由于底盘和车身之间装有车架，所以使整车高度增加。③制造设备昂贵。车架是汽车上最大而且质量较大的部件，所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列复杂设备，因而其制造设备价格昂贵。第十五页，共44页。（2）半承载式车身半承载式车身是一种过渡型的结构，车身下部仍保留有“车架”，不过它的强度和刚度可稍低于非承载式的车架，为了区别，一般可将它称为“底架”。半承载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，汽车车身除了承受车身应承受的各项载荷外，还在一定程度上有助于加固车架，分担车架的部分载荷。第十六页，共44页。（3）承载式车身承载式车身（如图1－6）的汽车没有车架，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，各种载荷全部由汽车车身承受。第十七页，共44页。图1－6承载式车身第十八页，共44页。1)承载式车身的种类。根据承载式车身上、下受载荷程度不同，可以将承载式车身（特别是大客车车身）分为基础承载式和整体承载式两种类型。第十九页，共44页。图1－7基础承载式车身第二十页，共44页。图1－8整体承载式车身第二十一页，共44页。2)承载式车身的优点。承载式车身的汽车没有刚性车架，只是加强了车头、侧围、车尾、底板等部位，车身和底架共同组成了车身本体的刚性空间结构。这种承载式车身除了其固有的乘载功能外，还要直接承受各种负荷。这种形式的车身具有较大的抗弯曲和抗扭转的刚度，质量小，高度低，汽车质心低，装配简单，高速行驶稳定性较好。第二十二页，共44页。3)承载式车身的缺点。承载式车身的缺点主要有：①质量和制造成本会有所增加。由于取消了车架，来自传动系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引起空腔共鸣的共振箱，因此会大大地恶化乘坐舒适性，所以必须采用大量的隔声防振材料，从而导致成本和质量都会有所增加。②改型较困难。第二十三页，共44页。二、汽车车身结构由各种各样的骨架件和板件通过焊接拼装而成的轿车车身，也就是行业俗称的“白车身”，它的各个部分都有相关的名称，不论在汽车制造厂、修理厂或者配件商店，人们一听到某个名称就知道它是属于车上的哪一部分，安装在什么位置上。车身的骨架件和板件多用钢板冲压而成，车身专用钢板具有深拉延时不易产生裂纹的特点。根据车身不同的位置，一些要防止生锈的部位使用锌钢板，例如翼子板、车顶盖等；一些承受应力较大的部位使用高强度钢板，例如散热器支承横梁、上边梁等。第二十四页，共44页。1）轿车车身轿车车身（如图1－9）主要由发动机盖、车顶盖、行李箱盖、翼子板、前围板、立柱等几部分构成的。轿车车身结构中常用钢板的厚度为0.6～3mm，大多数零件用材厚度是0.8～1.0mm。第二十五页，共44页。图1－9轿车白车身第二十六页，共44页。1)发动机盖。发动机盖(又称发动机罩)是最醒目的车身构件，是买车者经常要查看的部件之一。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。第二十七页，共44页。2)车顶盖。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。第二十八页，共44页。3)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〖JP2〗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，包括后挡风玻璃在内，使开启面积增加，形成一个门，因此又称为背门，这样既保持一种三厢车形状又能够方便存放物品。第二十九页，共44页。4)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。第三十页，共44页。5)前围板。前围板是指发动机舱与车厢之间的隔板，它和地板、前立柱连接，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。第三十一页，共44页。（2）客车车身大客车车身主要由车身骨架（如图1－10所示）、外覆盖件和内覆盖件等几部分组成。第三十二页，共44页。图1－10大客车车身骨架第三十三页，共44页。（3）货车车身货车车身主要由驾驶室（货车平头驾驶室结构如图1－11所示）和货厢两部分组成。第三十四页，共44页。图1－11货车平头驾驶室第三十五页，共44页。第三节汽车车身设计方法在外形和结构上，汽车车身壳体（特别是轿车车身）是由许多具有空间曲面外形的大型覆盖件（如顶盖、翼子板和发动机罩等）组成。对整车外形来说，既要求其整体协调给人以美感，又必须保证必要的流线型；在装配这些大型覆盖件时，对互换性和装配精确度也有较严格的要求。第三十六页，共44页。一、传统设计方法传统的车身设计过程分为两个阶段，即初步设计和技术设计。1)初步设计初步设计车身主要完成以下几方面的工作：1)绘制1∶5车身布置图2)绘制彩色效果图3)雕塑1∶5模型第三十七页，共44页。（2）技术设计1)绘制1∶1线形图2)雕塑1∶1油泥模型3)制作1∶1内部模型4)绘制车身主图板5)绘车身零件图6)样车试制和试验第三十八页，共44页。(3)传统设计方法的特点传统设计方法设计汽车车身外形和主体结构有两个明显的特点，一是设计工作量大；在普通机械设计工作中，制图工作约占整个工作量的50%~60%，而在传统的车身设计工作中，可以说几乎绝大部分时间都在从事这种繁琐的、重复性的工作；若遇车身局部外形和尺寸改动导致制图工作返工，那就会更增大工作量；还有模型制造、样车试制和试验等，这样的工作量能少吗。二是设计周期长；由于设计工作量大，样车的试制、试验及改进后再试制和试验，这样肯定会使设计周期加长。第三十九页，共44页。二、现代设计方法车身现代设计方法（当前国外的汽车产品设计采用）通常分为概念设计和工程设计两阶段来进行。第四十页，共44页。(1)概念设计概念设计是多部门（企业的研究、设计、工艺等部门，企业的销售、市场预测、材料供应等部门）参与进行的，这种做法也被称之为“同时工程”（Simultaneousengineering）。汽车的外形设计和内饰选定等主要来自用户的要求。在三维模型制作中，必须同时进行对同类车型的改进和模型风洞试验，以获得较符合实际的数据，并以此作为工程设计的雏形。第四十一页，共44页。2)工程设计国外工程设计和国内技术设计两者所需时间基本上差不多（都不少于3年），但生产准备到大量投产则国内花的时间比国外长得多。工程设计包括车身设计和车身试制两个方面：1)车身设计2)车身试制第四十二页，共44页。三、电子