汽车车身结构与设计课件

汽车车身结构与设计北京理工大学机械与车辆学院林程教授王文伟副教授陈潇凯副教授20161.汽车车身结构与设计北京理工大学机械与车辆学院1.课程目标和安排主要学习内容包括：车身开发流程和设计方法、车身总体设计、车身概念设计、车身结构力学性能分析计算、车身结构设计和车身部件结构与设计。学时32成绩评定：考试占80%，平时成绩占20%，按百分制给出最终成绩。2.课程目标和安排主要学习内容包括：车身开发流程和设计方法、车身教材及主要参考书目教材：u林程,王文伟,陈潇凯.汽车车身结构与设计M.北京:机械工业出版社,2013.参考书目u黄天泽,黄金陵.汽车车身结构与设计M.北京:机械工业出版社,1999.u汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册:北京:人民交通出版社,2001.uDonald E Malen.Fundamentals of Automobile Body Structure Design M.Warrendale,Pennsylvania,USA:SAE International,2011.3.教材及主要参考书目教材：3.第一节 引言第一章车身概论4.第一节 引言第一章 车身概论4.一、概述车身与发动机、底盘和电子电气设备一起构成汽车的四大总成车身已经成为车型的重要标志，其开发越来越受到重视车身设计理念和设计方法在不断改进。我国主要汽车企业的车身设计水平已经达到全面三维设计的程度5.一、概述车身与发动机、底盘和电子电气设备一起构成汽车的四大总三、车身技术特点车身很多方面(如设计方法、制造工艺等)与其他总成大相径庭,车身技术在一定程度上反映了一个国家的现代科技水平。车身技术特点u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与融合u车身设计流程与方法独特：产品+艺术品u车身制造工艺复杂：技术密集，钣金件为主。冲压、焊装、涂装工艺，代表国家基础工业水平6.三、车身技术特点车身很多方面(如设计方法、制造工艺等)与其二、车身的功能车身是对汽车的形态和功能有很大影响的重要部件。车身的主要功能为乘员提供安全舒适的乘坐环境提供发动机及底盘等部件的装配汽车美观造型的体现7.二、车身的功能车身是对汽车的形态和功能有很大影响的重要部件。四、车身设计要求及原则车身独特的使用性能要求和使用环境,决定了现代车身设计所必须满足的要求和需要达到的目标：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室内空间、良好的操纵性和乘坐方便性以及对大自然影响的抵御能力。车身必须具有良好的对车外噪声的隔声能力。车身的外形和布置必须保证驾驶人和乘员有良好的视野。车身材料必须是轻质的,以使整车重量降低。车身外形必须具有低的空气阻力,以节省能源。车身结构和装置措施必须保证在汽车发生事故时对乘员提供保护。车身结构材料必须来源丰富、成本低,所选择的材料必须能够实现高效率的制造和装配。车身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的性能。车身的制造成本应足够低。8.四、车身设计要求及原则车身独特的使用性能要求和使用环境,决四、车身设计要求及原则轿车车身设计时必须遵循以下设计原则：车身外形设计的美学原则和最佳空气动力特性原则。车身内饰设计的人机工程学原则。车身结构设计的轻量化原则。车身设计的“通用化、系列化、标准化”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。9.四、车身设计要求及原则轿车车身设计时必须遵循以下设计原则：9第二节 车身结构基础知识第一章车身概论10.第二节 车身结构基础知识第一章 车身概论10.一、车身及名词术语车身包括白车身、外装件、内装件和电气附件11.一、车身及名词术语车身包括白车身、外装件、内装件和电气附件11、白车身白车身：通常是指已经装焊好但尚未喷漆的白皮车身(Body In White，BIW)，主要由车身本体、闭合件(Closure)及其他可拆卸结构件组成。经过涂装后的白车身称为涂装车身(Body on Primer)。车身本体：是车身结构件(又称车身骨架)与覆盖件焊接或铆接后不可拆卸的总成；闭合件：是车身上可启闭的各种舱门的结构件，包括车门、发动机盖、行李舱盖等。12.1、白车身白车身：通常是指已经装焊好但尚未喷漆的白皮车身(B车身本体组成车身骨架：主要为保证车身的强度和刚度而构成的空间框架结构。车身覆盖件：指覆盖在车身骨架表面上的板制件。车身覆盖件覆盖在车身骨架上，使车身形成完整的封闭体以满足室内乘员乘坐要求，通过它来体现汽车的外形并增强汽车车身的强度和刚度。13.车身本体组成车身骨架：主要为保证车身的强度和刚度而构成的空间白车身及骨架14.白车身及骨架14.客车骨架15.客车骨架15.2、车身外装件车身外装件：是指车身外部起保护或装饰作用的一些部件，以及具有某种功能的车身外附件，主要包括前后保险杠、车外后视镜、散热器罩、进气格栅、天窗及其附件、车身外部装饰条、密封条、车门附件及空气动力附件等。16.2、车身外装件车身外装件：是指车身外部起保护或装饰作用的一些3、车身内装件车身内装件：是指车内对人体起保护作用的或起装饰作用的部件，以及具有某种功能的车内附件，主要包括仪表板、座椅及安全带、安全气囊、遮阳板、车内后视镜、汽车内饰等。17.3、车身内装件车身内装件：是指车内对人体起保护作用的或起装饰4、车身电气附件车身电气附件：车身电气附件是指除用于发动机和底盘以外的所有电气及电子装置,如各种仪表及开关，前照灯、尾灯、指示灯、雾灯、照明灯等18.4、车身电气附件车身电气附件：车身电气附件是指除用于发动机和二、车身承载类型车身(如有车架则包括车架)与汽车的车轮、悬架系统构成汽车的行驶系统，是汽车行驶时的主要承载部件，承担着全部载荷,包括由发动机、传动系统及悬架系统传来的载荷及各种路面工况下的作用力和力矩。因此，也将车身和车架称为承载系统。按承载形式的不同，可将车身分为非承载式和承载式两大类。19.二、车身承载类型车身(如有车架则包括车架)与汽车的车轮、悬1、非承载式车身都装有单独的车架，此时车身通过多个悬置（橡胶垫）安装在车架上，当汽车在崎岖不平的路面上行驶时，车架产生的变形由橡胶垫的挠性所吸收,载荷主要由车架来承担,因此这种车身结构是不承载的。20.1、非承载式车身都装有单独的车架，此时车身通过多个悬置（橡胶车架车架是跨装在汽车前、后轴上的桥梁式结构,其结构形式可分为框式、脊梁式和综合式三大类。框式又可以分为边梁式和周边式。21.车架车架是跨装在汽车前、后轴上的桥梁式结构,其结构形式可分车架22.车架22.桁架式车架23.桁架式车架23.2、承载式车身承载式轿车车身是将车架的作用融入车身的结构，因此又称整体式车身结构，它承担承载系统的全部功能。由于取消了车架，发动机和行驶系统的支点都在车身上。为了防止振动直接传入车身，经常是将发动机和行驶系统通过副车架(或辅助横梁)与车身底架连接。采用副车架可以将动力总成和悬架等与副车架形成一个组装部件，这种模块化结构给生产和使用都带来方便。当采用副车架时，由于副车架能够分担一些载荷，使前纵梁变形减小，因此也有人称带有副车架的车身为半承载式车身。24.2、承载式车身承载式轿车车身是将车架的作用融入车身的结构，因轿车车身与车架25.轿车车身与车架25.非承载式车身结构的优缺点非承载式车身结构的优点在于：除了轮胎与悬架系统对整车具有缓冲吸振作用外，车身与车架间的悬置还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用,既延长了车身的使用寿命,又提高了乘坐舒适性。底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。车架作为整车的基础，便于汽车上各总成和部件的安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途的车辆。发生撞车事故时,车架还可以对车身起到一定的保护作用。非承载式车身结构的缺点有：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,从而导致整车自重增加。由于底盘和车身之间装有车架，使整车高度增大。车架是汽车上最大且质量最重的零件26.非承载式车身结构的优缺点非承载式车身结构的优点在于：26.承载式轿车车身优缺点由于承载式车身是空间框架结构，可以充分利用车身承担载荷，因此具有整体刚度大、重量轻和整车高度低等优点，而且生产效率高，是现代轿车中常见的结构。但是承载式车身也有一些缺点：因为取消了车架，来自传动系统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空腔共鸣的共振箱，所以会大大恶化乘坐舒适性。改型较困难。27.承载式轿车车身优缺点由于承载式车身是空间框架结构，可以充分利2、承载式客车车身承载式客车车身根据客车车身承载程度的不同,又可以将承载式客车车身分为半承载式和全承载式两种。半承载式是指客车车身与车架刚性相连，车身部分承载的结构形式。非承载和半承载式车身都属于有车架车身结构。全承载式客车车身骨架及底架是由异形管制成的格栅式结构，没有单独的纵梁式车架，局部格栅上可有覆板。车身采用封闭环结构，使整个车身都可参与承载。由于没有车架，故可降低地板和整车高度。28.2、承载式客车车身承载式客车车身根据客车车身承载程度的不同,半承载式车身29.半承载式车身29.基础承载式车身30.基础承载式车身30.整体承载式车身31.整体承载式车身31.全承载式客车车身全承载式客车车身具有众多优点,如：车身质量减轻,结构强度与刚度提高；简化了构件成形过程，提高了材料利用率；整车重心降低，高速行驶时稳定性好；加工不需要大型冲压设备，便于产品改型，易实现多品种、系列化生产。被动安全性好，全承载式车身能够在汽车翻滚及相撞等恶劣情况下保证乘客的安全空间。32.全承载式客车车身全承载式客车车身具有众多优点,如：车身质量三、轿车白车身构造轿车的白车身一般由大量的车身冲压零件焊接而成，主要由前车身、地板、侧围、顶盖及后部车身等部分组成。33.三、轿车白车身构造轿车的白车身一般由大量的车身冲压零件焊接而1、前车身前车身的结构因前置发动机和后置发动机不同而大不一样。前车身结构也因前置前驱、前置后驱的不同及悬架、转向、发动机支撑方法的不同而不一样。34.1、前车身前车身的结构因前置发动机和后置发动机不同而大不一样(1)前围上盖板前围上盖板上通常要设置支撑转向柱的支架，确保管状结构的转向柱支撑梁及车身有足够的刚度。前围上盖板还具有阻止高速行驶时轮胎作用力和停车时发动机怠速振动作用力给转向装置带来振动的功能。35.(1)前围上盖板前围上盖板上通常要设置支撑转向柱的支架，确(2)前围板前围板是隔开发动机舱和客舱的部件，安装有踏板类部件及空调，布置有线束、配管、转向柱等的贯通孔同时还具有防止发动机及轮胎噪声进入客舱内的作用。有的车身前围板采用钢板中间夹防振材料的夹层式结构。前围板还是控制碰撞造成客舱变形时，向地板纵梁转移由前纵梁传来的作用力的重要部件。为连接左右的前纵梁，还设置了前横梁，以确保刚度。目前这些构件均呈厚板化及采用高强度钢板来制造的趋势。36.(2)前围板前围板是隔开发动机舱和客舱的部件，安装有踏板类(3)前悬架支撑前悬架支撑通常带有减振器的安装结构，与前纵梁共同承担来自悬架的作用力及碰撞时的冲击力。37.(3)前悬架支撑前悬架支撑通常带有减振器的安装结构，与前纵(5)发动机盖发动机盖通常由造型面的外板及增加强度、刚度的内板构成。发动机盖的性能要求：刚度。要达到不使发动机盖出坑,不影响其品质感。耐压性。用力压发动机盖后不至于产生塑性变形。整体弯曲和扭转刚度。碰撞时产生适当的塑性变形,但发动机盖后端不应插入前风窗。从保护行人的角度出发，发动机盖还要求具有吸收碰撞时冲击能量的性能。近年来随着轻量化要求的提高,铝合金材料的应用不断扩大38.(5)发动机盖发动机盖通常由造型面的外板及增加强度、刚度的(4)前纵梁前纵梁是构成前车身最重要的骨架部件,发动机、变速器、悬架装置及辅助部件均安装在前纵梁上，同时它还是吸收碰撞时的冲击能量,确保车身刚度的主要骨架部件。在低速碰撞时，为保证车身不产生变形,前纵梁需要具有较高的刚度；而在高速碰撞时，通过前纵梁的纵向弯曲变形，高效率地吸收碰撞冲击能量。39.(4)前纵梁前纵梁是构成前车身最重要的骨架部件,发动机、(6)前翼子板要求前翼子板具有一定的刚度和耐压性。前翼子板和发动机盖不一样的是，在该部位无法采用加强结构，一般将外板的加强衬附在里面或加厚钢板厚度。为屏蔽发动机及轮胎的噪声，有时会采用消声材料或附加降噪材料。从保护行人的角度出发，要求前翼子板具有吸收碰撞冲击能量的性能。随着轻量化要求的提高，铝合金材料应用不断扩大；同时造型自由度及碰撞时复原性较好的塑料材料应用也在增加。40.(6)前翼子板要求前翼子板具有一定的刚度和耐压性。前翼子板2、地板车身地板是车身的支承部分。地板的主要功能：确保承受悬架及驱动系统作用力的强度、刚度及改善NVH(噪声、振动、平稳)；防止车辆外部的水、尘土、热、噪声及异味进入，创造舒适的乘坐空间；撞车时可以保护乘员和燃料系统免受外力冲击，确保乘员生存空间；应确保客舱的居住性、乘降性、货厢的宽度、轻微撞车后容易修复、隔绝排气系统的热量，以及具有使用千斤顶、牵引车及车辆运输中的固定作业的方便性。41.2、地板车身地板是车身的支承部分。41.承载式车身地板结构轿车车身地板结构主要由地板、地板梁、支架、地板通道、门槛、连接板、座椅支架等构件组成42.承载式车身地板结构轿车车身地板结构主要由地板、地板梁、支架、非承载式车身的下车身对于非承载式车身，一般为增加有效空间而加大车架的宽度,其中以地板为下凹式框架为主，结构简单。1前地板 2门槛梁 3中地板 4后地板 5后地板边梁43.非承载式车身的下车身对于非承载式车身，一般为增加有效空间而加承载式车身底部结构通常将地板梁结构和车身前纵梁、前横梁作为一个整体结构进行设计。车身底部前纵梁和后纵梁与地板结构的连接，一般采用交叉型梁设计原理，对将碰撞时的力流分成许多分支传递有利。44.承载式车身底部结构通常将地板梁结构和车身前纵梁、前横梁作为一3、车身侧围及顶盖车身侧围是决定车身整体弯曲刚度的重要部件。可以采用各部件单独冲压而成，也有采用外板采用整体冲压而成。1A 柱 2前铰链柱 3上边梁 4B 柱 5后翼子板 6C 柱内板 7门槛梁 8后轮罩 9顶盖 10前顶盖横梁 11后顶盖横梁 12顶盖横梁45.3、车身侧围及顶盖车身侧围是决定车身整体弯曲刚度的重要部件。车身侧围及顶盖各部的截面图a前顶盖横梁 bA 柱 cB 柱 d C 柱 e上边梁 f门槛梁46.车身侧围及顶盖各部的截面图a前顶盖横梁 bA 柱 c4、后部车身后部车身是客舱后部的车身结构，一般指行李舱部位，其形式可以根据三厢车和两厢车大致分为两种结构。47.4、后部车身后部车身是客舱后部的车身结构，一般指行李舱部位，四、客车车身构造客车车身的主要结构件包括底架(车架)、骨架和蒙皮。底架与车架：非承载式客车车身有单独的车架，车身通过悬置与车架相连。客车车架多用梯形车架，以两根纵梁为主，中间布以横梁，纵梁外焊上支腿(俗称牛腿)现代客车车身多为承载式车身，它没有独立的车架,取而代之的是底架。底架多为型钢或冲压件焊接而成，称为桁架，其刚度较大。有的公交用低地板客车要求距地面很低，这种底架前端和中部一般设计成车架式，车身后端设计成桁架式。48.四、客车车身构造客车车身的主要结构件包括底架(车架)、骨架和承载式客车的底架49.承载式客车的底架49.四、客车车身构造骨架：大型客车多采用骨架式，用型钢、滚压件、冲压件构成纵、横梁,形成网状骨架。骨架主要由前围、后围、左右侧围和顶盖几个单元组成。蒙皮：大客车车身上的蒙皮可以分为两种，分别是应力蒙皮和预应力蒙皮。蒙皮受有张拉应力，因此垂直于板面的刚度得以提高。50.四、客车车身构造骨架：大型客车多采用骨架式，用型钢、滚压件、五、货车车身构造货车车身一般为非承载式结构，主要包括驾驶室和货厢。现代货车驾驶室按结构可分为：驾驶室位于发动机之后的长头式；驾驶室部分位于发动机之上的短头式，驾驶室完全位于发动机之上的平头式。51.五、货车车身构造货车车身一般为非承载式结构，主要包括驾驶室和平头式驾驶室构造52.平头式驾驶室构造52.2、货箱货箱一般可分为封闭式(厢式)和开放式(栏板式)两大类，栏板式又可以根据栏板的高度分为高栏板式和低栏板式两种53.2、货箱货箱一般可分为封闭式(厢式)和开放式(栏板式)两第三节车身结构设计中的“三化”问题第一章车身概论54.第三节车身结构设计中的“三化”问题第一章 车身概论54.一、系列化、通用化与标准化汽车是大量生产的产品，而且品种型号多种多样，在设计时必须进行详细的技术经济分析，在生产上尽量实现“三化”(产品系列化、零部件通用化以及零件设计的标准化),以简化生产，收到提高产品品质、降低成本的效果。产品系列化在于将产品进行合理分档、组成系列，并考虑各种变型。零部件通用化就是在载质量(或载客量)接近或同一系列的车型上,尽量采用相同结构和尺寸的零部件。零件标准化对汽车的大量生产也很重要。广泛采用标准件，有利于产品的系列化和零部件的通用化，便于组织生产、降低成本，对于使用维修也能带来很大的方便。55.一、系列化、通用化与标准化汽车是大量生产的产品，而且品种型号二、平台化平台概念是对“三化”理念的延伸。平台是指使用相同的底盘结构，生产不同的汽车产品。但这种平台化也存在一些弊端，如平台化不利于不同级别车型之间的区别56.二、平台化平台概念是对“三化”理念的延伸。平台是指使用相同的三、模块化模块化设计技术是指设计过程中，在对一定范围内的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，并且模块之间的连接不会因为其中零件或总成的变化而改变，在装配时以模块为基础进行装配，通过模块的选择和组合就可以构成不同的产品，以满足消费者对于个性化的需求。大众的模块化战略主要以发动机的布置方式为划分标准，从而衍生出四个不同的模块，即横置发动机模块平台(MQP)、纵置发动机模块平台(MLP)、后置发动机模块平台(MHP)和中置发动机模块平台。改用模块化模式之后，MQP 和MLP 两种方案就基本解决了大众和奥迪多数主力车型的生产问题。57.三、模块化模块化设计技术是指设计过程中，在对一定范围内的不同车身模块化设计的原则力求以尽可能少的模块组成尽可能多的产品,并在满足要求的基础上使产品精度高、性能稳定、结构简单及成本低廉，且模块结构应尽量简单、规范,模块间的联系也尽可能简单。模块化设计分两个不同的层次:第一个层次为系列模块化产品研制过程；第二个层次为单个产品的模块化设计，需要根据用户的具体要求对模块进行选择与组合，并加以必要的设计计算和校核计算，本质上是选择与组合过程。58.车身模块化设计的原则力求以尽可能少的模块组成尽可能多的产品,第三节车身结构的轻量化第一章车身概论59.第三节车身结构的轻量化第一章 车身概论59.1、汽车节能的途径汽车节能的途径：开发替代能源、节约用油和提高燃油经济性是汽车能源战略中三个极为重要的领域,也是汽车节能的三个基本途径。提高燃油经济性涉及技术节能和结构节能的概念技术节能即通过一系列节能技术，提高汽车的燃油经济性或降低汽车的燃油消耗。例如：发动机增压、流线型车身、轻量化车身、低滚动阻力轮胎等。结构节能是通过调整全社会的车型结构，达到降低社会评价油耗及降低全社会燃油消费总量的目的。例如：提高低油耗的小型车和普通轿车比例、减少高油耗的大型车和SUV 车的比例，以及适当提高能效高的柴油车比例等。60.1、汽车节能的途径汽车节能的途径：开发替代能源、节约用油和提2、车身轻量化的意义汽车自重每减少10%,燃油消耗可降低6%8%，排放可降低4%左右。日本汽车工业协会的研究表明：当车辆的自重从1500kg 下降到1000kg时，每升燃油平均行驶的里程由10km 上升到17.5km，相当于每减重100kg，每升油可多行驶1.5km，燃油经济性提高了5.7%10%。美国福特汽车公司在欧洲全顺车的试验表明：在满足欧标准条件下，每百公里油耗Y 与车辆自重X 满足以下关系：Y=0.003X+3.343461.2、车身轻量化的意义汽车自重每减少10%,燃油消耗可降低62、车身轻量化的意义对于乘用车来说，车身占整车质量的40%60%，约70%的油耗是用在车身质量上的。从制造成本来看，车身占到整车成本的15%30%；从汽车发展趋势来看，人们对汽车的安全性、舒适性等要求越来越高，而这些要求的实现大都体现在车身上。所以汽车车身尤其是白车身的轻量化是整车轻量化的重要部分。62.2、车身轻量化的意义对于乘用车来说，车身占整车质量的40%3、车身轻量化评价指标目前常用的车身轻量化的评价指标为宝马公司提出的轻量化系数L，它是轿车车身轻量化设计的一个重要指标，是表征一个轿车产品车身轻量化水平的重要参数之一。轻量化系数L 具体是指白车身的质量与四轮的投影面积A 与静态扭转刚度Ct的比值：L=m/(ACt)m 为白车身质量(kg)，不包括车门和玻璃；A 为四轮投影面积(轴距伊轮距)(m2)；Ct为车身静态扭转刚度(kNm/()63.3、车身轻量化评价指标目前常用的车身轻量化的评价指标为宝马公二、车身结构轻量化的方法与途径实现轻量化的途径有三条：一是整车优化结构设计，如采用优化设计除去零部件的冗余部分(使零部件薄壁化、中空化)，部件复合化以减少零件数量,设计全新的结构等；二是优化材料设计，即用低密度材料代替钢铁材料的应用，主要是轻量化材料以减轻零部件重量，轻量化结构和轻量化材料两者相辅相成，相互作用。三是轻量化制造，即通过先进的轻量化制造技术的应用，实现轻量化设计和轻量化材料。64.二、车身结构轻量化的方法与途径实现轻量化的途径有三条：64.1、结构轻量化结构轻量化设计的核心是：通过对车身结构和相关零部件的优化设计,确保其在采用轻量化材料后的性能和功能完全满足整车要求。结构优化可以按设计变量的类型划分成三个层次,即结构尺寸优化、形状优化和拓扑优化。65.1、结构轻量化结构轻量化设计的核心是：通过对车身结构和相关零尺寸优化尺寸优化是指在给定结构的类型、材料、布局和外形几何的前提下，优化各个组成构件的截面尺寸，使结构最轻或最经济。66.尺寸优化尺寸优化是指在给定结构的类型、材料、布局和外形几何的形状优化形状优化是指在结构的类型、材料、布局已定的前提下对结构的几何形状进行优化，如对布局已定的桁架的节点位置进行优化、对连续体的边界形状进行优化、对实体结构内部开孔的尺寸、形状进行优化。67.形状优化形状优化是指在结构的类型、材料、布局已定的前提下对结拓扑优化拓扑优化方法是在一个给定的空间区域内，依据已知的外载及支承等约束条件，寻找承受单载荷或多载荷的物体的最佳结构材料分配方案，从而使结构的刚度达到最大或使输出位移、应力等达到规定要求的一种结构设计方法。68.拓扑优化拓扑优化方法是在一个给定的空间区域内，依据已知的外载客车车架优化设计实例69.客车车架优化设计实例69.SUV 车架优化设计实例70.SUV 车架优化设计实例70.2、材料轻量化采用车身轻量化材料是实现汽车轻量化的重要手段。目前，车身轻量化材料主要以高强度钢、铝镁合金和非金属材料为主。发达国家相继制定了汽车技术路线图，轻量化材料技术是其中的重要内容之一。在规划的框架下，政府策划并组织，企业合作，共同开展重大新材料技术研究。71.2、材料轻量化采用车身轻量化材料是实现汽车轻量化的重要手段。SUPER LIGHT CAR 项目欧盟SUPER LIGHT CAR 超轻汽车项目。通过该项目的实施,通过先进的多材料车身结构设计，将白车身质量减轻了35%(大众C 级车的白车身质量由281kg 减小到180kg)72.SUPER LIGHT CAR 项目欧盟SUPER LIGH3、制造轻量化轻量化制造技术指的是以车身轻量化设计为基础，在综合考虑所采用轻量化材料的特性和产品控制成本要求的前提下而采用的制造技术。目前最广泛使用的主要有激光拼焊技术、液压成形技术、高强度钢热成形技术、高强度钢辊压成形技术、电磁成形等先进的成形技术及连接技术、表面处理技术和切削技术等。73.3、制造轻量化轻量化制造技术指的是以车身轻量化设计为基础，在(1)激光拼焊技是将经不同表面处理、不同材质、不同厚度的钢板通过激光焊接组合成一个毛坯件，然后再将其冲压成所需的零部件。与传统点焊工艺的产品相比，激光拼焊技术特点如下：1)减少零件数量。由于拼焊板可以一体成形，提高了车身覆盖件的精度，减少了大量冲压加工的设备和工序。2)减轻结构件的质量。由于采用不同厚度的板料焊在一起，然后一次冲压成形,而不再需要焊接加强板，因此可以降低钢材消耗，减轻结构质量。3)可以改进车身结构的安全性能和耐久性。74.(1)激光拼焊技是将经不同表面处理、不同材质、不同厚度的钢(2)液压成形技术液压成形技术是指把管状或板状材料放在密封的模具中，再把流体介质(水、油等)引入管件的内腔或板件与模具的内腔，通过增加液体的压力，使工件在常温下变形，经过膨胀、压缩和成形三个阶段，最终成为所需零部件形状。液压成形技术优点：可减少零件数量和模具数量、结构完整性好、强度高、使用寿命长等，并可在保证零件刚度和强度的前提下有效降低构件重量和成本。液压成形件比冲压件平均成本可降低15%20%、模具费用降低20%30%，成形后的零件可减重30%。75.(2)液压成形技术液压成形技术是指把管状或板状材料放在密封(3)超高强度钢热成形技术将板材加热奥氏体化，然后在模具中进行热成形,通水冷却，在保持零件良好形状的前提下得到高强度的马氏体组织。优点是：可提高零件强度；减小零件壁厚或截面尺寸，节约材料消耗；材料塑性和成形性好，能一次成形复杂的冲压件；可减少模具数量和成形工序；可消除回弹影响，零件精度高，成形质量好。超高强度钢热成形技术主要用于B柱、防撞梁、保险杠等安全结构件的生产，起到了为满足高碰撞条件要求使车身局部结构得到加强的作用。76.(3)超高强度钢热成形技术将板材加热奥氏体化，然后在模具(4)高强度钢辊压成形技术三维辊压成形是以轻量化和一体化为特征的一种三维空心变截面轻体构件的新型辊压成形技术。采用高强度钢辊压成形技术加工出的变截面车身零部件可大幅度提高承载能力并充分发挥材料的利用率，减轻结构重量，降低零件生产成本，提高生产效率。77.(4)高强度钢辊压成形技术三维辊压成形是以轻量化和一体化为(5)电磁成形技术欧美各国正在积极开展金属板材电磁成形技术研究。是利用电流通过线圈所产生的磁场，在磁力作用下，使坯料产生塑性变形的一种成形方法。电磁成形属于一种快速成形，成形时间为100微秒。电磁成形适用于铝、镁、钢等材料。具有如下优点：工装简单；易于成形；加工质量好，工件回弹很小、表面粗糙度好、重复性好。可实现无接触加工，不需润滑和后续的清理工序；生产效率高。78.(5)电磁成形技术欧美各国正在积极开展金属板材电磁成形技术(6)连接技术连接技术也是轻量化技术发展的关键之一，它关系到被连接结构的性能、重量、加工工艺、装配、安全与回收等诸多方面。传统的连接技术主要有电阻点焊和MIG（惰性气体保护焊），MAG（活性气体保护焊），但随着多材料轻量化设计的需要，激光焊接、铆接与自冲铆接、黏接及复合连接等新的连接技术逐步发展并得到越来越多的应用。79.(6)连接技术连接技术也是轻量化技术发展的关键之一，它关