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：1. 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。2. 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。3. 车身必须具有良好的噪音隔绝能力。4. 车身的外形和布置必须保证驾驶员和乘员有良好的视野。5. 车身材料必须是轻质的，以降低整车质量。6. 车身外形具有低的空气阻力，节省能源。7. 必须能在发生事故时对乘员提供保护。8. 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。9. 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。10. 车身的材料必须具有再使用性能。11. 车身成本应足够低。设计原则：1. 美学原则和最佳空气动力特性原则。2. 内饰设计的人机工程学原则。3. 车身机构设计的轻量化原则。4. 车身设计的“通用化、系列化、标准化”三化原则。5. 车身设计符合有关的法规和标准。6. 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：1. 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。2. 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：1. 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。2. 下车身：前地板、门槛梁、中地板、后地板、后地板边梁。3. 车身侧围及顶盖。4. 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：1. “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。2. 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。3. 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。2. 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。3. 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。4. 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。2. 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：1. 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。2. 数据获取：应用三坐标测量仪对车身、零件进行测量。3. 数据处理：包括噪声点剔除，点云数据精简等。4. 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。5. 实体机构设计。6. 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：1. 在车身布置时，用于建立车身内部的基准点和尺寸。2. 对这些关键基准点和尺寸进行物理验证。3. 进行对标时测量竞争车型的布置参数。4. 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。1. 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。2. 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：1. 汽车行驶中的气动力和气动力矩的研究。2. 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。3. 发动机和制动装置空气冷却问题的研究。4. 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：1. 采用负迎角造型。2. 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：1. 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。2. 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：1. 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。2. 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。3. 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，对于难以接近的接 头，必须采用特殊形状的电极。十六、了解车身涂装工艺：涂装：将涂料均匀涂在车身覆盖件表面上并干燥成膜的工艺。作用：腐蚀保护、着色装饰、耐磨、防振、隔热。三个体系：1. 涂三层烘三次：底漆涂层一一中间涂层一一面漆图层。2. 涂三层烘两次：底层不烘干，涂中间层后一起烘干。3. 涂两层烘两次：底漆面漆。涂装工艺流程：前处理、电泳、密封及车底防护、中涂、面漆。十七、车身隔振：振动来源：发动机、传动系统、路面激励。隔振：1.悬置的垂直方向刚度应该小，而横向刚度应较大，考虑到橡胶寿 命，刚度不得太低，所以隔断50HZ 下的低频振动是很困难的。压缩型和剪切 型悬置橡胶元件。液压悬置：耦合和非耦合液压悬置。十八、噪声控制措施：从声源上：减小声源，采用消声器，振动部件采取隔振，结构设计时固有频 率相错开。风噪声：消除泄露气流的间隙或采取改进密封元件，增加密封压力的方法。 避免共鸣：修改车室形状和尺寸，改变共振频率。隔声：运用结构措施和材料来隔离。吸声：多孔性吸声材料：中高频。开孔壁吸声材料：低频。衰减处理：钣金件上涂阻尼材料。主动噪声控制。刘迪十九、车身结构刚度分析：车身整体刚度分析（弯曲刚度、扭转刚 度），局部刚度分析，接头刚度分析，大型板壳零件刚度分析。第6/7页二十、振动模态分析：无阻尼自由振动系统的特性分析又称为模态 分析。振动模态分析、车身整体振动模态分析、车身板壳的局部振动模态 分析、车身振动响应分析、二十一、模拟碰撞分析的主要内容：能量分析、力分析、变形分析、刚度特性分析、减速度分析、速度 分析、碰撞时序分析、乘员损伤值。