车身设计资料

第一章一、汽车车身功能：1、为乘员提供安全舒适的乘坐环境，满足：1）乘坐舒适性，包括居住性、振动的舒适性及空气调节等。2）密封性、隔热性、防振性和防噪声性。3）操纵方便性。4）视野性。5）上下车方便性。6）行驶安全性。2、提供发动机及底盘等部件的装配。3、汽车美观造型的体现。二、车身的技术特点：1、车身技术涉及当代科技领域的多门学科，而且各学科之间高度交叉和融合。2、车身设计流程与方法独特。其不仅是一件产品，还是一件精致的艺术品。3、车身制造工艺复杂。三、车身的设计要求及原则：设计要求：车身结构强度必须能够承受在其整个使用寿命内可能达到的所有静力和动力载荷。车身布置必须提供舒适的车内空间、良好的操控和乘坐方便性以及对大自然影响力的抵御。车身必须具有良好的噪音隔绝能力。车身的外形和布置必须保证驾驶员和乘员有良好的视野。车身材料必须是轻质的，以降低整车质量。车身外形具有低的空气阻力，节省能源。必须能在发生事故时对乘员提供保护。车身材料必须来源丰富、成本低，所选择的材料必须能够实现高效率的制造和装配。结构设计和选材必须保证车身在整个使用期间满足对冷、热和腐蚀的抵抗能力的要求。车身的材料必须具有再使用性能。车身成本应足够低。设计原则：美学原则和最佳空气动力特性原则。内饰设计的人机工程学原则。车身机构设计的轻量化原则。车身设计的“通用化、系列化、标准化”三化原则。车身设计符合有关的法规和标准。车身开发设计的继承性原则。四、白车身：通常指已经装焊好但尚未喷漆的白皮车身，主要由车身本体、闭合件以及其他可拆卸结构件组成。经过涂装的白车身称为涂装车身。五、车身的承载类型及其特点：非承载车身：车身承担载荷，载荷主要由车架来承担。优点：1）车身与车架之间的悬置起到了辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用。2）底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，既简化装配工艺，又便于组织专业化协作。3）由于车架作为整车的基础，便于汽车上各总成和部件的安装，同事也易于更改车型和更改成其他用途的车辆。4）发生撞车事故时，车架还可以对车身起到一定的保护作用。缺点：1） 由于设计时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，从而导致了整车自重增加。2） 由于底盘和车身之间装有车架，使整车高度增大。3） 车架是汽车上最大且质量最重的零件，所以必须有大型的压床及焊接、检验等一系列复杂昂贵的设备。承载式车身：将车架的作用融入车身的结构，车身承担载荷。优点：整体刚度大，重量轻，整车高度低，生产效率高。缺点：悬架和传动的噪声和振动将直接传给车身，改型困难。六、白车身构造：前车身：前上围板、前围板、前纵板和前悬架支撑、前纵梁、散热器安装框架、发动机盖、前翼子板。下车身：前地板、门槛梁、中地板、后地板、后地板边梁。车身侧围及顶盖。后部车身。七、客车蒙皮种类及特点：应力蒙皮：蒙皮参与承载，可使骨架比较细，车身自重较轻。预应力蒙皮：蒙皮不参与承载，只起到装饰作用，因为有应力，垂直于地板的刚度得以提高。八、三化问题：“系列化、通用化、标准化”：产品系列化、零部件通用化、零件设计的标准化。平台化：指使用相同的底盘结构，生产不同的汽车产品。往往造型、功能、目标市场不一样，但是底盘和车身结构却是一样的，零部件也有很强的通用性。模块化：在设计中，对不同功能或相同功能但不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，把整车按功能划分并设计出一系列独立的模块，每个模块集成多个零件或总成，并且模块之间的链接不会因为其中零件或总成的变化而变化，装配时以模块为基础进行，通过模块的选择和组合就可以构成不同的产品。九、轻量化系数：mL=tm为白车身质量，不包括车门和玻璃；A为四轮投影面积（轮距X轴距）；Ct为静态扭转刚度。十、轻量化的方法和途径：结构轻量化：尺寸优化、形状优化、拓扑优化。材料轻量化。制造轻量化：1）激光拼焊技术：减少零件数量、减轻结构件的重量、可以改进车身结构的安全性能和耐久性能。2）液压成形技术。3） 超高强度钢热成型技术。4） 高强度钢辊压成型技术。5） 电磁成型技术。6）连接技术。第二章一、 现代车身开发流程：书上P41图2-1.1.产品规划。概念设计：1）车身总布置。2）车身造型。3）车身结构可行性研究。技术设计：1）三维机构设计：白车身、内饰、外饰、附件类。2） CAE分析。3） 二维工程图设计。产品试制。5.产品试验。6.生产准备。二、 现代车身设计方法与技术：1•数字化设计（CAX）：CAD、CAS、CAE、CAM、虚拟现实技术、CFD、数字样机技术DMU。CAE驱动的性能设计。3•并行工程：开发流程的并行、设计方案的并行、项目团队的协同工作。4•逆向工程：产品的逆向过程是根据零件生成图样，再制造产品。是将实物转变为CAD模型相关的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称。车身逆向工程的步骤：前期准备：对产品进行剖析，确定产品结构和主要特征、合理的建模顺序和设计的整体思路。数据获取：应用三坐标测量仪对车身、零件进行测量。数据处理：包括噪声点剔除，点云数据精简等。曲面模型重构：这个过程一般分为点云的分块、基础曲面的构建、过渡曲面的构建、曲面质量分析等。实体机构设计。零件实物模型的制作。两种方式：一、先制作油泥模型，再由三坐标测量仪测量，再建立CAD模型。二、另一种是仿制已有的产品。第三章车身总体设计一、 H点装置分类及其用途：布置用人体模型、测量用人体模型、动力学分析人体模型、碰撞人体模型。H点用途：在车身布置时，用于建立车身内部的基准点和尺寸。对这些关键基准点和尺寸进行物理验证。进行对标时测量竞争车型的布置参数。座椅的设计、审核和对标。二、 H点装置中的关键点：乘坐基准点：SgRP，该点用来建立乘员调节工具盒尺寸的基本基准点，建立了每个指定乘坐位置的最靠后的正常驾驶或乘坐的H点位置，它考虑了座椅所有的调节状态。行程可调节座椅H点轨迹，但是只有一个SgRP点。实际H点：是将HPM按规定步骤安放在座椅上时，所测得的H点位置。D点：坐姿状态下H点装置臀部的最低点。K点：H点装置大腿和小腿的铰接点，即膝关节点。加速踏板踵点AHP。三、 眼椭圆及其定位：定义：是指不同身材的乘员以正常姿势坐在车内时，其眼睛位置的统计分布图形。尺寸：眼椭圆的尺寸主要包括长轴、短轴和竖轴的尺寸。定位：眼椭圆的定位包括确定椭圆中心位置和倾角。四、 头廓包络面：指不同身材的乘员以正常姿势坐在适宜的位置时，其头廓的包络，用于在设计时确定乘员所需的头部空间。五、 驾驶员手伸及界面：指驾驶员以正常坐姿入座、身系安全带、右脚踩在加速踏板上以及一只手握住方向盘时，另一只手能伸及的最大空间界面。作用：驾驶员能够在躯干不动的情况下，方便地操作方向盘，踏板及各种扭件。六、 硬点：对整车性能、造型和车内布置具有重要意义的点。硬点尺寸：连接硬点之间、控制车身外部轮廓和内部空间以满足使用要求的空间尺寸。硬点尺寸包括外部（总长、总宽、轴距、前/后悬长、前/后轮距、接近角、离去角和最小离地间隙）内部（车室内长、宽、高以及发动机舱和行李箱容积）。七、 车身部件布置设计：1•前端：发动机舱布置、前围布置、转向轮罩形状设计、踏板布置、转向盘布置、仪表板布置。2•车身地板布置：地板通道布置、排气系统布置。第3/7页3•车身后部布置：后围布置、行李箱布置、燃油箱和备胎布置。4.车室内部布置。八、 车室内部布置：应以乘员为中心，满足操纵方便、乘坐舒适和安全可靠等要求，主要任务是借助辅助工具确定车室内部尺寸。H点布置：舒适乘坐姿势，驾驶员H点布置，后排乘客H点布置。顶盖和前后风窗的布置。3•车身宽度方向的布置。九、 驾驶员视野：是指驾驶员处于正常驾驶位置，并且当其眼睛和头部在正常活动范围内时，能直接或借助于辅助设备看到的范围，可分为直接视野和间接视野。眼点的选择：选取眼椭圆轮廓上，视野性能最差的眼点。计算可视区要选择使视野最小的眼点，而计算忙去则应选择使盲区最大的眼点。十、刮水器功能及刮扫面积：作用：刮除风窗玻璃上的雨、雪和其他污物，保证风窗玻璃有良好的视野性。刮扫面积：刮水器在风窗玻璃上能刮扫到的有效面积。第四章车身概念设计一、汽车空气动力学研究的主要内容：研究汽车与空气运动之间相互作用规律以及气动力对汽车各性能影响的一门学科。包括以下几个方面：汽车行驶中的气动力和气动力矩的研究。汽车表面及周围的流谱和局部流场的研究，分析作用在汽车上的气动力机理。发动机和制动装置空气冷却问题的研究。汽车内部自然通风和换气问题的研究。二、 流场：将流经物体的气流的属性如速度、压强、密度等表示为空间坐标和时间t的函数，、分别称为速度场、压强场、密度场，其总合称为流场。定常流场、非定常流场。流线：为研究气流的运动，在气流中引入一条假想的曲线，其切线的方向与该时刻气流质点速度向量的方向相同，该曲线称为流线。流谱：在某一时刻的流场中，许多流线的集合称为该时刻气流的流谱。三、 气动力：将整个汽车外表面上压力合成而得到的作用在汽车上的合力，称为气动力F。气动力矩：把气动力的三个分力转换到汽车的质心上，则有相应的三个气动力矩，分别为俯仰力矩、横摆力矩和侧倾力矩。四、 升力常用术语：升力系数：是汽车上下表面曲率的函数，也是上下表面压力差的函数。前轴升力、后轴升力。中线：指汽车横截面中心点的连线。前缘、后缘：中线与汽车前端面和后端面的交点。拱度：中线弧线高度和弦长之比。迎角：指弦线与水平线的夹角。用来评价汽车外形与升力的关系，前高后的的弦线，其迎角为正，应使迎角为负值。五、 减小升力的手段：采用负迎角造型。加装底部扩散器。3•使车底尾板向上翘一个角度。4.汽车地板向两侧略微翘起。六、 风压中心对汽车稳定性的影响：风压中心靠近前轴时，横摆力矩会加剧侧向风力的作用力；风压中心靠近后轴时，则削弱侧向风的作用。七、 层流：当气流速度不是很大时，附面层内各层间速度变化小，各层间是以不同速度错动的，称之为层第4/7页流。湍流：当附面层内各层间速度梯度较大时，整个附面层充满了涡流，称之为湍流。分离点：气流由快变慢时，在附面层内堆积变厚，会在某一点处失去动量，速度为零，气流在这一点与表面开始分离。八、 汽车周围流谱：P144页，前部，尾部，底部。九、 改善汽车空气动力学的措施：1、 轿车车身外形的设计：最佳的空气动力学原则是，为使沿车身表面的气流不分离，车身表面外形不急剧变化，表面外形变化处应平滑过渡，从车身前端至后端的外形曲线连续。2、 车身外形设计的局部优化：前端造型设计的优化、发动机盖与前风窗、车身侧面形状的变化，车身后部的设计。3•加装气动附加装置。（前扰流器，后扰流器，导流罩）一、 车身结构拓扑：车身骨架结构的拓扑设计是指车身结构中梁和柱等承载件的空间布置形式，是车身概念设计中首先要完成的工作。二、 骨架刚度设计的重要性：车身特别是承载式车身承载了几乎轿车使用过程中所有的载荷，因此车身的刚度特性具有举足轻重的作用。车身刚度不合理，将直接影响车身的结构可靠性、安全性、NVH特性。三、 骨架结构中的应力集中：当受力杆件的截面发生突变时，就会由于刚度突变而引起截面变化处的应力集中。在经常承受交变应力的汽车车身上，应力集中可能诱发进展性裂缝，导致疲劳损坏。四、 车身板壳零件的分类：1•外覆盖件：车身顶盖、发动机盖外板、门外板、翼子板等。要求：表面光滑、棱角线条清晰，与相邻部件棱线吻合，完全符合造型要求，而且要有一定的刚度。2•内覆盖件：前围板、地板、门内板。要求：装配尺寸要精确。3•骨架零件：支柱、门窗框、各种纵横梁。五、 提高板壳类零件刚度的方法：曲面和棱线等的造型及拉伸成型中的冷作硬化对提高刚度有利，平直零件不可取。冲压出各种形状的加强肋。3•贴装加强板。4•加工沉孔，先拉伸，后冲孔。六、 车身结构耐撞性设计的主要内容：1•车身结构刚度组织：合理组织车身各部分的刚度。1）合理组织结构的吸能。2）合理组织碰撞载荷的传递路径。2•车身结构刚性设计：减小乘员舱在各种碰撞形式中的变形，保证乘员的生存空间。3•车身结构吸能设计：在碰撞中，有空间来变形，实现吸能的作用。七、 前纵梁的变形模式：前纵梁是主要的变形吸能部件，传递的力也最大。1•轴向压溃。2•弯曲。经常是二者的联合变形。八、 提高正碰和侧碰安全性的主要措施：正碰：1.采用“预压缩技术”；2•设置“触发机构”；3•增加薄壁梁受弯部位的弯曲刚度，使其不足以出现“塑性铰”；4•为了对吸能部件提供支撑，应将乘员舱的刚度设计的大一点；5乘员舱刚度不应随变形加大而减小。侧碰：提高乘员舱刚度、减小变形；使用加强板、填充发泡材料；改变截面形状、改变板厚；工艺方面采用激光拼焊技术、激光焊接技术。九、高强度钢及其优点：是在普通碳素钢的基础上加入少量合金元素制成的。优点：1.加工硬化比普通钢板高，可以吸收更多的冲击能量。第5/7页2•可减轻零件的重量。3•其烘烤硬化性，使其在烤漆之后，增加零件表面硬度。十、铝合金及其特点：铸造铝合金：铸造性能好，压力加工性能差。形变铝合金：铸成铸锭后，再经过挤压加工形成各种型材、棒材、管材。特点：密度小，具有良好的吸震性能，提高碰撞安全性。十一、复合材料的分类及其特点：按性能分：功能型复合材料和结构型复合材料。按基体分：高分子基、金属基和陶瓷基。按增强相的种类、形状分：颗粒状、层状和纤维增强复合材料。特点：1.质量轻。2•耐腐蚀，车身寿命长。3•具有高韧性和抗冲击能力。4.保温隔热性好。5•成形性好。6•车身部件大型化。7•着色性好。8•材料利用率高。十二、车身结构的合理分块：将车身整体形状分为数块能够制造和装配起来的零件称为分块。分块时考虑：1.车身零件的大型化。2•分块对制造工艺的影响。3•分块应考虑易损件（单独划分）。4•其他（分块线应尽可能与外部造型线相适应、避免在圆弧面上划分）。十三、车身冲压件的工艺分析：冲裁：冲裁是利用冲裁模从材料弹塑性变形开始，最后断裂分离的一种冲压分离工序，它包括落料、切边、冲孔等工序。拉深：利用拉深模将已冲裁好的平面毛坯压制成各种形状的开口空心件。弯曲：将材料弯成具有一定曲率、一定角度和形状的冲压工序称为弯曲。十四、焊接的类型：点焊、凸焊、缝焊、钎焊、CO2气体保护焊、激光焊接。十五、点焊的连接形式：剪切强度大于抗拉强度，所以应使其承受剪应力、而非拉应力。应保证悬挂式焊钳或固定式焊极对连接部位的接近性，对于