汽车构造27课件

第六章车身及车身附件汽车车身应对驾驶员提供便利的工作条件，对乘员提供舒适的乘坐条件，并保证完好无损地运载货物且装卸方便。汽车车身上的一些结构措施和设备还有助于安全行车和减轻事故的后果。汽车车身应保证汽车具有合理的外部形状，以减少空气阻力和燃料消耗。车身还应有助于提高汽车行驶稳定性和改善发动机的冷却条件，并保证车身内部良好的通风。汽车车身是一件精致的综合艺术品，应以其明晰的雕塑形体、优雅的装饰件和内部覆饰材料以及悦目的色彩使人获得美的感受，点缀人们的生活环境。第一节车身造型早在马车时代，车身造型就倍受人们的青睐，舒适豪华是其主流风格。汽车出现以后，随着车速的提高，汽车理论的深入和对汽车安全的重视，车身造型具有了新的涵义与价值。现代汽车企业无不把车身造型设计作为整个新车型设计工作中最重要的内容。1.车身造型发展历史2.车身造型流程1.1车身造型发展历史早期的轿车车身沿用了马车车身结构，整个车身也以木材料为主。1.1.1马车型汽车从19世纪末到20世纪初的汽车外形基本上沿用了马车的造型。因此，当时人们把汽车称为无马的“马车”。1.1.2箱形型汽车（一）马车型汽车很难抵挡风雨，福特汽车公司在1915年生产出一种新型的福特T型车，这种车的车室部分很象一只大箱子，并装有门和窗，人们把这类车称为“箱型汽车”。1.1.2箱形型汽车（二）箱型汽车的阻力大，大大妨碍了汽车前进的速度。所以人们又开始降低车高并研究新的流线型车型。1.1.3流线型汽车（一）1934年美国的克莱斯勒公司生产的气流牌小客车，首先采用了流线型的车身外形。1936年福特公司在“气流”的基础上，研制成功林肯·和风牌流线型小客车。流线型风格的流行也有技术和材料上的原因。30年代，塑料和金属模压成型方法得到广泛应用。

1.1.3流线型汽车（二）1.1.3流线型汽车（三）由于发动机后置，甲壳虫型汽车存在的横风不稳定问题。1.1.4船型汽车（一）“船型汽车”的前翼子板和发动机罩，后翼子板和行李舱罩溶于一体，大灯和散热器罩也形成一个平滑的面，驾驶室位于车的中部，整个造型很象一只小船。

1.1.4船型汽车（二）在美国战后的繁荣还造就了一些浮夸的造型。1.1.4船型汽车（三）从五十年代开始一直到现在，不论是美国还是欧亚大陆，不管是大型车或者是中、小型车都采用了船型车身。从而使船型造型成为世界上数量最多的一种车型。1.1.5鱼型汽车（一）船型汽车尾部会在高速时会产生较强的空气涡流。为了克服这一缺陷，人们把船型车的后窗玻璃逐渐倾斜成为斜背式。象鱼的脊背，故称为“鱼型汽车”。1.1.5鱼型汽车（二）早期鱼型汽车存在一些缺点，由于鱼型车后窗玻璃倾斜太甚，侧面积增加，强度下降，产生结构上的缺陷，而且后排乘员头部空间狭小。又由于鱼型车的造型关系在高速时会产生一种升力，使车轮附着力减小，从而抵挡不住横风的吹袭，发生侧滑的危险。1.1.5鱼型汽车（三）1.1.5鱼型汽车（四）为克服鱼型车升力的这一缺点，人们想了许多方法加以克服，例如人们在鱼型车的尾部安上一只上翘的尾板，形成“鱼型鸭尾”式车型。1.1.6楔型汽车为了从根本上解决鱼型汽车的升力问题，人们找到了楔型。就是将车身整体向前下方倾斜，车身后部象刀切一样平直，这种造型能有效地克服升力。1963年司蒂倍克·阿本提第一次设计了楔型小客车。1.1.7小结未来车身造型不仅会多样化，还会相互融合。1.2车身造型流程传统的车身造型流程一般要经过：1.收集资料信息形成造型设计概念2.造型构思效果图3.1:5模型制作4.1:1胶带图5.制作油泥模型、内部设计和色彩设计6.主图板、车身结构设计与底盘设计、试验及修改设计为串行方式，开发周期一般3-4年。现代的汽车设计以计算机仿真技术、优化技术、CAD/CAE/CAM一体化技术和全数字化开发为主要模式，实施并行工程技术，大大缩短了开发周期。降低了成本。1.2.1概念设计、绘制效果图（一）

1.2.1概念设计、绘制效果图（二）1.2.2制作油泥模型油泥模型需要制作1:5和1:1两种比例的两部，供测量用，必要时还要经过风洞测试。1.2.3风洞试验（一）索伯车队的风洞。1.2.3风洞试验（二）索伯车队的风洞。1.2.4车身造型流程一例（一）《ToyotaTechnicalReview》中丰田量产车设计流程图，可以很清楚地说明当代汽车的设计开发过程。1.2.4车身造型流程一例（二）1.2.4车身造型流程一例（三）1.2.5CAD车身造型（一）1.2.5CAD车身造型（二）1.2.5CAD车身造型（三）第二节车身结构组成与制造工艺最初生产的汽车车身像马车是篷体的，后来篷体改为厢体称为箱型车身。车身材料也从以木材料为主转变为全金属的车身。在轿车车身方面，由于钢板冲压成型技术的应用，车身结构也发生了较大的变化。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。目前随着铝加工工艺的成熟，铝作为新的车身材料正得到逐步的认同。2.1车身结构组成汽车车身结构主要包括：车身壳体、车前板制件、车门、车窗、车身内外装饰件、车身附件、座椅，以及通风、取暖装置等。在货车和专用汽车上还包括货箱和其他的装备。2.1.1车身壳体分类

承载式车身：无车架，车身作为发动机和底盘各总成的安装基础，整个车身都参与承载，车身材科得以合理使用。承载式车身的问题在于来自传动系和悬架的振动与噪声，无车架隔振，直接传给车身。车身壳体结构按照受力情况可分为非承载式、半承载式和承载式三种。非承载式车身：车身壳体不承受载荷，载荷全部由车架承受。车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接。半承载式车身：车身与车架以刚性连接而组合为一体，车身也能分担车架的部分载荷，从而适当减轻车架自身质量，达到较合理地利用材料的目的。2.1.2轿车车身结构（一）非承载式车身结构组成2.1.2轿车车身结构（二）1.发动机盖2.前档泥板3.前围上盖板4.前围板5.车顶盖6.前柱7.上边梁8.顶盖侧板9.后围上盖板10.行李箱盖11.后柱12.后围板13.后翼板14.中柱15.车门16.下边梁17.底板18.前翼板19.前纵梁20.前横梁21.前裙板22.散热器框架23.发动机盖前支撑板承载式车身结构组成2.1.2轿车车身结构（三）2.1.2轿车车身结构（四）一般轿车车身有三个立柱，从前往后依次为前柱（A柱）、中柱（B柱）、后柱（C柱）。对于轿车而言，立柱除了支撑作用，也起到门框的作用。2.1.2轿车车身结构（五）前柱遮挡驾驶者视线，一般情况下，驾驶者通过前柱处的视线，双目重叠角总计为5～6度，对驾驶者而言，重叠角越小越好，但这涉及到前柱的刚度，这是一个矛盾的问题。沃尔沃SCC2.1.2轿车车身结构（六）中柱和后柱不但支撑车顶盖，还要承受前、后车门的支承力，有些设计师却从乘客上下车的便利性考虑，索性取消中柱。而在敞篷车中中柱和后柱都被取消了。2.1.2轿车车身结构（七）发动机盖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。发动机盖开启时一般是向后翻转，也有小部分是向前翻转。对发动机盖的主要要求是隔热隔音、自身质量轻、刚性强。2.1.2轿车车身结构（八）发动机舱结构。2.1.2轿车车身结构（九）乘员舱结构。2.1.2轿车车身结构（十）三厢车有行李箱，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形成背门。2.1.3轿车车身的安全性（一）现代轿车设计车身的安全性要从力学研究的角度出发，该柔软的地方就柔软，该刚硬的地方就刚硬，根据不同的受力状况，让部分车体在碰撞时起到吸能分散的作用，尽量减弱冲击力。2.1.3轿车车身的安全性（二）轿车车身安全性设计主要考虑来自三个方向碰撞，即纵向、侧向和顶面。为了尽量保证碰撞后轿车乘员的安全，轿车车身前部和后部刚度应适中，并应设计出一定的碰撞变形区域，以吸收大部分的碰撞冲击能量，乘员舱的刚度应较大，以保护乘员的安全。在侧面碰撞中，侧部车身允许碰撞变形的余地很少，应采取加强侧围和车门的耐碰撞能力，提高侧向刚度，防止因乘员舱横向变形而对乘员造成的伤害。在翻车碰撞中，顶面车身允许碰撞变形的余地很少，应采取加强车顶部的耐碰撞能力，提高垂直方向刚度。车身刚度设计要求2.1.3轿车车身的安全性（三）塞纳轿车车身加强结构。2.1.3轿车车身的安全性（四）普里马轿车车身加强3H结构。2.1.3轿车车身的安全性（五）凯越轿车车身加强结构。2.1.3轿车车身的安全性（六）设计变形吸能区时，需要在车身上设计一些强度比较小的区域。在发生碰撞时这些区域会断裂或者发生折叠，而不会向乘客舱方向挤压。经过精确设计变形吸能区的轿车，可以准确预测在发生碰撞时车身的变形方向和程度。2.1.3轿车车身的安全性（七）正面碰撞实验2.1.3轿车车身的安全性（八）侧面碰撞实验。2.1.4货车车身结构（一）货车按驾驶室与发动机的相对位置可分为三类：1.驾驶室位于发动机之后的长头式。2.驾驶室的一部分位于发动机之上的短头式；3.整个驾驶室位于发动机之上的平头式。2.1.4货车车身结构（二）长头汽车的优点是发动机维修方便，驾驶员受到的热量和震动较小，前后轴负荷分配较好。但汽车的轴距和总长较长，且整车面积利用率低、视野不好。平头汽车驾驶室可以翻转，以便于维修。也有些平头汽车驾驶室内设有双排座位，以供装卸人员乘坐。平头汽车则由于汽车的轴距和总长相对较短，整车面积利用率较高，视野宽广等而得到广泛应用。2.1.5客车车身结构（一）半承载式车身2.1.5客车车身结构（二）大客车承载底架2.1.5客车车身结构（三）承载式车身2.1.6车门、车窗（一）车门是车身上重要的部件之一，按开启方法可分为：顺开式、逆开式、滑移式、折叠式、掀起式、外摆式、旋翼式等等。2.1.6车门、车窗（二）掀起式2.1.6车门、车窗（三）2.1.6车门、车窗（四）2.1.6车门、车窗（五）2.1.6车门、车窗（六）2.2车身制造工艺（一）

1.钢制车身车身骨架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。根据车身不同位置，一些要防止生锈的部位使用锌钢板，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，如散热器支承横梁、上边梁等。轿车车身结构中常用钢板的厚度为0.6～3毫米，大多数零件用材厚度是0.8～1.0毫米。2.2车身制造工艺（二）2.铝制车身奥迪A8的车架是用铸造和液压成型的铝材组合而成的结构，将铝合金组件焊接、铆接或贴合在一起组成一个框架，铝合金车身优点是轻（相同刚度的情况下）。2.2车身制造工艺（三）铝合金用于汽车工业的也有一些弱势：1.铝合金缺乏等同于钢铁的强度和韧性，汽车需要通过撞击测试，必须面临严重碰撞后还要维护乘客安全。2.铝合金的金属特性却不像钢铁般有充分的韧性、延展性可供敲敲打打，汽车因为比较有机会碰碰撞撞，因此车体钣件也常要敲敲打打、钣金烤漆。3.铝合金钣件彼此之间的结合也需要特殊技术，不像钢铁板件很容易焊接，因此作业工时长、作也成本也高。2.2车身制造工艺（三）车身喷涂第三节车身外部附件1.保险杠及侧防护条2.车顶天窗5.车门及门锁6.后视镜7.车窗玻璃（1）钢化玻璃（2）局部钢化玻璃（2）夹层玻璃8.车窗升降器9.雨刮器第四节汽车灯光与仪表设备1.前照灯2.仪表盘3.座椅4.安全带5.安全气囊6.通风、暖风与制冷第三节汽车附属装置当汽车制动前轮抱死时，汽车会失去转向能力，后轮抱死时会造成汽车急转甩尾。制动防抱死系统就是在制动过程中防止车轮被制动抱死，提高制动减速度、缩短制动距离，能有效地提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力，保证汽车的行驶安全。ABS系统对汽车性能的影响主要表现在减少制动距离、保持转向操纵能力、提高行驶方向稳定性以及减少轮胎的磨损方面。8.1.1汽车空调

ABS最早出现在铁路机车上，1908年J．E．弗兰西斯设计了第一套ABS系统并安装在铁路机车上，获得成功。1936年德国博世公司将电磁传感器用于测量车轮速度，当传感器探测到车轮抱死时，在各条制动管路上的电动机动作控制阀口的大小，从而调节制动压力。这一专利被认为是ABS形成中的里程碑，其原理一直沿用至今。1945年德国奥斯特瓦尔德公司开始开发用于飞机着陆制动系统，由于飞机体积和重量的加大，速度加快，飞机着陆时，车轮制动抱死产生剧烈摩擦，在驾驶员反应过来之前轮胎就会出现斑点，大大缩短了轮胎的寿命，制动防抱死系统的应用防止了这一现象的发生。8.1.1风窗刮水器与洗涤器

ABS最早出现在铁路机车上，1908年J．E．弗兰西斯设计了第一套ABS系统并安装在铁路机车上，获得成功。1936年德国博世公司将电磁传感器用于测量车轮速度，当传感器探测到车轮抱死时，在各条制动管路上的电动机动作控制阀口的大小，从而调节制动压力。这一专利被认为是ABS形成中的里程碑，其原理一直沿用至今。1945年德国奥斯特瓦尔德公司开始开发用于飞机着陆制动系统，由于飞机体积和重量的加大，速度加快，飞机着陆时，车轮制动抱死产生剧烈摩擦，在驾驶员反应过来之前轮胎就会出现斑点，大大缩短了轮胎的寿命，制动防抱死系统的应用防止了这一现象的发生。8.1.1安全防护装置根据NHTSA的统计，安全带的使用减少了45－65％的死亡和严重受伤情况，在美国每年有超过1万驾驶者因为安全带而保住性命。8.1.1安全防护装置AIRBAG在推出