第一章--车身基本结构

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,2012,汽车车身构造,辽宁省交通高等专科学校,汽车工程系,单元,1,课程概述,学习目标：,1.,掌握本门课程的主要内容和作用,2.,了解汽车车身结构及外形的发展历程和影响因素。,3,一、课程介绍,汽车车身构造课程是汽车整形技术专业的一门核心课程，也是后续各专业能力的培训课程，如汽车钣金维修、汽车涂装修复及汽车美容护理等基础课，还是汽车保险专业及汽车定损与评估专业的专业基础课程。,总学时数：理论环节,40,学时,+,实践环节,24,学时,= 64,学时,考核方式：考试,70,分,+,实践,10,分,+,平时,20,分,=100,分,主要内容：车身的发展历程、车身的结构分类、车身常用材料、轿车车身结构及车身附件和客货车的车身结构等。,4,二、车身结构及外形的发展,车身最早是用木材制成骨架，外表钉上木板制成。,1905,年时才开始以钢板、铝板来覆盖汽车的车身，从此车身的设计才有了较大的进步，车身外表以各种压模冲压成各种曲面形状,1916,年，美国出现全部使用钢骨架及冲压成型钢板组成的汽车车身，奠定了现代汽车的基础 。,1940,年以后，随着焊接及加工技术的发展，汽车车身结构发生了很大的变化，曲面玻璃、塑胶制品等各种新材料应用到汽车上，汽车车身的涂装也有相应的变化。,早期的木质车身,马车型汽车,早期的汽车外形是由马车的外形发展而来,只能称为“无马的马车”,6,箱型汽车,汽车的速度逐渐提高。马车型汽车很难抵挡风雨，因此人们加了一个大箱子，上面装有门窗。,随着车速的提高，空气阻力大的问题就暴露出来。,7,甲壳虫汽车,箱型汽车的后期，人们逐渐意识到空气阻力的重要性。影响空气阻力的因素,1934,年，美国克莱斯勒公司生产的气流牌小汽车，首先采用了流线型的车身外形（卡尔,比尔）。,1949,年，甲壳虫汽车才大规模的生产。（费迪南德,波尔舍）,8,船型汽车,甲壳虫汽车的缺点：一是乘员活动空间狭小，二是对横向风的不稳定性。,1949,年，福特公司推出了具有历史意义的福特,V8,。,船形车身存在的问题：由于车的尾部过分的伸长，形成了阶梯状，高速行驶时会产生较强的空气涡流，因此影响了车速的提高。,9,鱼型汽车,缺点：,汽车后窗倾斜大、面积大、因此降低了车身的强度，车内温度高,汽车高速行驶时易产生很的升力。升力使汽车与地面附着力减小，使汽车行使稳定乡和操作性降低,最早的鱼形汽车是,1949,年美国的别克牌汽车,为了克服船型汽车尾部呈阶梯状而产生较强的空气涡流的缺点，设计者将汽车的后窗倾斜，最后就成为了斜背式。看起来像鱼的脊背，即鱼型车身。,10,楔型汽车,鱼形汽车带来的问题，使人们开始致力于既减少空气阻力又减小升力的空气动力性的研究。楔型汽车对于目前所考虑到的高速汽车，已接近理想造型。,对一般轿车而言，车身只是一种准楔形。绝对的楔形会影响汽车的实用性,11,子弹头汽车是楔形汽车的一种变化,子弹头,子弹头型汽车,未来汽车的外型,外形会更节能，更环保，更个性,单元,2,车身结构分类,学习目标：,1.,能够正确描述轿车、客车及货车车身结构分类方法,2.,能够正确描述承载式和非承载式车身结构特点,一、轿车车身结构分类,(,一,),按车身承载方式分类,(,二,),按车身外形分类,(,三,),按车身材料分类,(,四,),按轿车车身尺寸分类,(,五,),按轿车车身结构分类,(,六,),按车身壳体结构分类,(,一,),按车身承载方式分类,有独立车架，车架和车身为弹性连接。车身壳体不承载或只承受很小的载荷。 支柱较细、风窗玻璃较大。,优点：减振性好、工艺简单、易于改型、安全性好。,缺点：整车质量大、承载面高、成本高。,非承载式车身,非承载式车身,承载式车身,无车架，车身壳体承受全部载荷。,优点：质量小、生产性好、安全性好,缺点：底盘与车身结合部易发生疲劳损坏，减振、消音效果不够好，车身变形后的测量与修复难度较大。,(,一,),按车身承载方式分类,承载式车身,承载式车身,承载式车身,（二）按车身外形分类,车身外形决定因素：座椅位置和数量、车门数量、顶盖变化、发动机和备胎的位置等。,1.,按,车身背部结构,分类,折背式,直背式,舱背式,短背式,2.,依据,侧窗数、座位数,三厢式：四个以上侧窗、两排以上座位、两个以上车门。,二厢式：乘客室与行李箱同段布置。,（二）按车身外形分类,3.,按用途及车门数,（二）按车身外形分类,（三）按车身材料分类,钢制车身,轻金属车身,塑料车身,混合式车身,（四）按轿车车身尺寸分类,紧凑型轿车；中高级轿车；豪华轿车,A,级,B,级,C,级车的分类方式属于欧系分类，德国大众的轿车分类法具有代表性，将轿车分为,A,、,B,、,C,、,D,级，其中,A,级车又可分为,Aoo,、,Ao,和,A,等三级车，相当于我国微型轿车和普通型轿车；,B,级和,C,级分别相当于我国的中级轿车和中高级轿车；,D,级车是相当于我国大红旗等高档轿车。,车分,A,F,级,轴距,排量,车型代表,A00,2.0,2.2,1.0,奥托、奇瑞,QQ,等,A0,级,2.2,2.3,1.0,1.3,夏利、雨燕等,A,级,2.3,2.45,1.3,1.6,捷达、伊兰特、桑塔纳等,B,级,2.45,2.6,1.6,2.4,奥迪,A4,、帕萨特、雅阁等,C,级,2.6,2.8,2.4,3.0,奥迪,A6,、宝马,5,系、奔驰,C,级别,D,级,2.8,3.0,奥迪,A8,、宝马,7,系、奔驰,S,级、雷克萨斯等,E,级高级车,象奔驰,E,级、劳斯莱斯等,F,级,:,一般为赛车,（五）按轿车车身结构分类,（五）按轿车车身结构分类,车身壳体,开式,封闭式,（六）按车身壳体结构分类,二、客车车身结构分类,(,一,),按车身用途,(,二,),按车身承载型式,(,三,),按车身壳体的组成形式,(,四,),其他分类：按车身材料、发动机布置型式、豪华程度等分类。,（一）按车身用途分类,城市客车车身,：地板低，门多且尺寸较大，座位少，车内高度较大，有的为双层结构。,长途客车车身,：一般为一扇乘客门，座椅较多且布置较密，高靠背，地板高度大，有的为卧铺车。,旅游客车车身,：结构上与长途客车相似，外观讲究、注重舒适性，视野开阔。,（二）按车身承载型式,非承载式车身,直接在三类汽车底盘的车架上组装而成的。车身借悬伸梁及橡胶垫与车架连接。,半承载式车身,车身下部保留有强度和刚度均较车架低的底架。,承载式车身,无车架，分为基础承载式和整体承载式两种类型。,非承载式客车车身,半承载式车身,承载式客车车身,骨架式车身、薄壳式车身结构、复合车身,（三）按车身壳体的组成形式分类,将薄壳式和骨架式结构的优点融为一体的结构，通常是第二立柱与最末立柱之间为框架结构，前围和后围为薄壳结构。,三、货车车身的结构分类,(,一,),按驾驶室与发动机的相对位置分类,(,二,),按驾驶室与车厢的连接关系分类,（一）按驾驶室与发动机的相对位置分类,长头式,短头式,平头式,（二）按驾驶室与货厢的连接关系,分体式,：驾驶室、货厢和车架各成一体。,连体式,：驾驶室和货厢连为一体，车身一般为薄壳式结构。,货车根据不同的用途，有不同的货箱型式。,单元,3,车身常用材料,学习目标：,1.,能够正确描述钢板的性质,2.,能够正确描述钢板的不同类型的拱曲的特点,3.,能够正确描述车身常用钢板的种类及特点,4.,能够正确描述铝板、塑料、橡胶在汽车车身上的应用。,5.,能够正确描述车用玻璃的种类及各类型玻璃的特点与应用,6.,能够正确描述车身用衬垫材料的种类及应用,在汽车车身上使用的材料主要是由车身的三大部分,:,壳体,、,装饰,、,装备,的特性所决定的，还包括一些辅助用材。,例举常见的汽车车身材料和使用范围？,指车身骨架及其覆盖件，是未经任何修饰的车身框架。,白车身,被动安全性（碰撞）,使用寿命,噪音,刚度,正面碰撞,抗振动性能,隔音能力,静态,尾部碰撞（追尾）,腐蚀,车身结构隔音,动态,侧面碰撞,隔绝风噪,抗扭,其它（翻车）,空腔共振,抗弯,轻型结构设计,轻型结构制造,轻型结构材料,经过优化的套件,特制薄板（轧制、焊接）,高强度钢板,最佳力传输路径,（定位于功能）,成型加工技术，,IHU,工艺点焊，,铝合金，镁合金,复合结构,均匀的结构过渡,点焊粘接,CFK,（碳纤维增强塑料）,经过优化的几何形状,（轻型造型结构）,激光焊接，冲压铆接，冲压铆接粘接,对白车身越来越多的要求可以通过使用,高强度钢板,来满足。这种钢板正在逐渐取代传统的钢板。,一、车身用钢板,（一）,钢板的性质,（二）钢板的拱曲,（三）车身用钢板的种类,（一）钢板的性质,1.,塑性,：钢板在超过弹性极限的外力作用下屈服而产生永久变形。（,延性和展性,）,2.,弹性,：在弹力作用下恢复变形的性能。,（一）钢板的性质,3.,残余应力,（一）钢板的性质,4.,加工硬化,退火处理，恢复钢板的加工性,（一）钢板的性质,5.,热变形,：,普通钢材当加热温度为,800,1000,，即可开始变形，直到温度降至,650,，但是温度再降至,400,200,时，钢材即发生青热脆化，比常温时缺乏延展性，而无法继续加工，必再重新加热方可加工。,总结钢板的热处理方式？,在钢板边缘上加热，则受热部分产生膨胀当以水冷却时，因温度迅速降低而塑性变形，能达到弯曲成形或整形的效果。,（一）钢板的性质,（二）钢板的拱曲,钢板拱曲是指车身钣金的曲率。,车身钣金为提高整体的强度及良好的外形，各钣金零件设计成为各种曲面，这样的曲面就是拱曲。,低拱曲,(,低曲率,),。钣金面的曲面非常缓和；,高拱曲,(,高曲率,),。急剧变化的曲面；,结合拱曲。一块钣金零件有低拱曲和高拱曲混合的拱曲；,逆拱曲。钣金面向内侧挤型的曲面。,（二）钢板的拱曲,车顶,车门,（二）钢板的拱曲,发动机盖,（二）钢板的拱曲,钢板拱曲的应用,（二）钢板的拱曲,钢板拱曲的应用,轮盖受冲击时拱曲面的变形,（三）车身钢板的种类,（三）车身钢板的种类,经高温轧延后制成的钢板，称为热轧钢板,1.,热轧软钢板,2.,冷轧软钢板,热轧钢板再经常温轧延及调质处理后的钢板，称为冷轧钢板或磨光钢板。,高强度钢板的抗拉强度达,6MPa,以上，具有普通软钢板的,2,3,倍的破坏强度。,3.,高强度钢板,现代车身高强度钢板的应用,钢板应用,碳钢及低合金结构钢冷轧钢板：车身外板,深冲用优质碳素结构钢冷轧钢板：轮盖、车门内板、油箱。,高强度钢板：车身外板,表面处理钢板：车身外板、油箱、排气管,不锈钢板：饰件、扶手,4.,表面处理钢板的种类,二、铝合金,铝为银白色的金属，相对密度,2.7,，熔点,657,，而铁的相对密度为,7.8,，熔点,1535,。在实用金属中除镁及铋外，以铝为最轻，其纯度可高达,99.99,，而通常为,98.0,99.7,。,铝在纯金属状态下，性质柔软，强度不大，故不适宜单独作为构造用材料。但是，加入其他金属制成合金后，常温或高温加工容易，且可获得相当优良的力学性能，此种合金称为轻合金。,目前用于汽车上的铝合金可分为,铸造铝合金,和,变形铝合金,。铸造铝合金在汽车上的使用量最多,主要应用于发动机和底盘部件,变形铝合金包括锻造铝合金和铝合金板材等,主要应用于车身和冷却空调系统部件。,（,1,）经济性。虽然它的强度、刚性不如传统的钢铁车身，但它大大减轻了车身质量，重要的是减少燃油消耗，改善车辆的操纵性。铝的比重大约是钢铁的三分之一，在车身制造中铝的应用可以使车辆减小,20,30,质量，可以减少,l0%,的燃油消耗，这意味着每百公里大约节省,0.5L,燃油。,（,2,）环保性。铝车身的环保性能优于钢铁车身，不仅是可以减少燃油的消耗，重要是减少在生产制造过程中污染物的排放。因为,99,的铝可以被循环利用，在一定程度上补偿了从铝矿石冶炼铝产生的成本和高消耗。,（,3,）防腐蚀性。铝暴露在空气中很快在表面形成一层致密的氧化物，这层氧化物是三氧化二铝，使金属铝和空气隔绝开来，防止氧气的进一步腐蚀。,（,4,）可加工性。铝有良好的塑性和刚性，一定厚度的板材可以制造整车和部分板件。铝材的一致性要比钢材好，它能够很好地通过冲压或挤压加工成形。,（,5,）安全性。铝材具有高的能量吸收性能，使它成为一种制造车身变形区的理想材料，以增加车身的被动安全性。,三、塑料,塑料是以合成树脂为基体，并加入某些添加剂制成的高分子材料,塑料的种类很多，按其热性能不同，可分为热固定塑料和热塑性塑料两大类。,三、塑料,塑料具有许多优良的物理、化学性能，主要有以下几点。,（,1,）质量轻。,（,2,）化学稳定性好。,（,3,）比强度高。,（,4,）电绝缘性好。,（,5,）耐磨、减磨性好。,（,6,）吸振性和消声性好。,塑料也有不少缺点，与钢材相比其力学性能较低；耐热性较差,(,一般只能在,100,以下长期工作,),；导热性差；容易吸水，吸水后性能恶化。此外，塑料还有易老化、易燃烧、温度变化时尺寸稳定性差等缺点,三、塑料,车身的塑料件在某些强度和刚性要求不高，但要求有良好成形的零件中使用较多。例如水箱前饰罩、通风栅板、车灯壳及饰罩、内把手及内扶手等。,强化玻璃纤维塑钢,(FRP),：蒙皮及外板制件。,聚丙烯树脂（,PP,）：车内灯、烟灰缸盖、收音机、冷气栅格等。,ABS,聚合体：前挡泥板、蓄电池盖及油门踏板、门板、冷气机外壳、保险杠等。,四、橡胶,橡胶是一种高分子材料，汽车上有许多零件是用橡胶制造的，如轮胎、车门窗密封条、风扇传动带、缓冲垫、油封、制动皮碗等。,1.,橡胶的基本性能,（,1),极高的弹性。这是橡胶独特的性能。橡胶在起初受载荷时变形量很大，但随着外力的增加，橡胶又具有很强的抵抗变形的能力。它可以作为减振材料，用于制造各种减轻冲击和吸收振动的零件。,（,2),良好的热可塑性。橡胶在一定温度下会失去弹性而具有可塑性，当橡胶处于热可塑性状态时，容易加工成各种形状和尺寸的制品，而且当外力去除后，仍能保持该变形下的形状和尺寸。,（,3),良好的黏着性。黏着性是指橡胶与其他材料黏结成整体而不分离的能力。橡胶有很强的吸附能力，能与其他材料黏结成整体，如汽车轮胎就是利用橡胶与棉、毛、尼龙等牢固黏结在一起而制成的。,（,4),良好的绝缘性。大多数橡胶是绝缘体，是制造电线、电缆等导体的理想材料。,此外，橡胶还具有良好的耐寒、耐蚀和不渗漏水、气等性能。橡胶的缺点是导热性差，硬度和抗拉强度不高，容易老化等。,四、橡胶,为了防风、防雨以保护车厢内不受雨水、灰尘侵入的影响，都在车门或车窗上与车身配合的间隙部分使用很多的防水橡胶密封，其他像行李箱的框缘上也装上橡胶密封条，保护行李箱内的货物。,黏合剂又称黏结剂，它是将两种材料黏结在一起，或填补零件裂纹、空洞等缺陷的材料。,五、汽车用黏合剂,1.,环氧树脂黏合剂,2.,酚醛树脂黏合剂,3.,氧化铜黏合剂,在现代汽车结构和修理中，密封材料和粘合剂起到越来越重要的作用。,六、车用密封胶,般车用密封剂有稀薄密封剂、稠密封剂、涂刷密封剂和固体密封剂等多种类型，它们的应用部位和使用方法也有所不同。,七、汽车玻璃,钢化玻璃：后风窗及侧车门,夹层玻璃：前风窗及侧车门,七、汽车玻璃,有机玻璃：遮阳板、灯罩、标牌,七、汽车玻璃,特殊功能玻璃：,(1),单面透视玻璃。,(2),控制风窗玻璃。,(3),控制阳光玻璃,(4),导电玻璃。,(5),显示器系统玻璃。,七、汽车玻璃,八、衬垫材料,人造革：装饰件,泡沫塑料：地毯、垫条、密封条、座垫、靠背、顶盖内饰板,单元,4,车身的主要性能,1.,密封性,：主要位置是门窗缝隙。,2.,隔热性,：设置隔热层,(,玻璃纤维、胶合板等,),，主要部位为顶盖及前围。,3.,防震和降噪性,：在蒙皮内侧和骨架所形成的腔内填充发泡材料。,4.,防腐性,：在底盘、钣金件内部表面喷涂防锈漆。,5.,安全性,：车身刚度匹配、材料、力传播控制、车内软化、安全保护装置。,（一）车身的密封性,车身的密封性是指关闭车身全部门、窗和孔口盖时，车身的防雨水和防尘土能力。,（二）车身的隔热性,车内温度是保证舒适性的重要因素之一。,（三）车身的防震和降噪性,轿车车内的噪声通常是由空气,动力噪声,、,机械噪声,及,空腔共鸣,所引起。,（四）车身的安全性,汽车的安全性通常被划分为,主动安全性,和,被动安全性,。,车身壳体刚度在不同部位是有所差异的,（四）车身的安全性,正面碰撞的壳体完全设计,（四）车身的安全性,减轻行人伤害的措施：,（四）车身的安全性,车身前部形状的安全设计,（四）车身的安全性,侧面碰撞,（四）车身的安全性,减小颈部伤害的装置,（四）车身的安全性,练习,选择,1.,采用加热后激冷的方法修复车身钢板表面凸凹不平是利用钢板的（）。,A.,弹性,B.,塑性,C.,热变形,D.,加工硬化,2.,随着敲击整形的进行，发现难度越来越大，可能的原因是（）。,A.,钢板弹簧太大,B.,钢板塑性不足,C.,加工硬化现象严重,D.,敲击时手劲越来越小,3.,汽车油箱一般使用（）钢板。,A.,普通,B.,高强度,C.,镀锌,D.,镀铅锡,4.,下列（）适合制做排气管。,A.,不锈钢板,B.,高强度钢板,C.,镀锌钢板,D.,镀铅锡钢板,5.,保险杠面罩常用的材料是（）,A.,钢板,B.FRP C.PP D.ABS,6.,现代轿车前风窗常用的材料是（）。,A.,钢化玻璃,B.,夹层玻璃,C.,有机玻璃,D.,普通玻璃,练习,一、选择,1.,非承载式车身承载面高的原因是（）,A.,车轮大,B.,车箱高,C.,底盘和车身间有钢板弹簧,D.,底盘和车身间有车架。,2.,承载式车身维修困难的原因是因为（）。,A.,车身构件较多,B.,车身构件尺寸小,C.,车身参数较多,D.,车身整体变形较复杂,3.,应用较多的轿车车身形式是（）,A.,一厢式,B.,二厢式,C.,三厢式,D.,以上三种差不多,4.,长途客车座椅布置较密的原因是（）,A.,车身尺寸短,B.,车身宽度小,C.,保证每个人均有座位,D.,座椅尺寸小,5.,车身维修时应关注密封性，其主要部位是（）,A.,门窗缝隙,B.,轮罩,C.,档泥板,D.,地板,6.,有时在前围面向发动机一侧贴有一层铝铂，其作用是（）,A.,美观,B.,防止碰伤前围板,C.,反射发动机的热,D.,密封,7.,车身的（）韧性较大。,A.,前部,B.,中部,C.,后部,D.,上部,判断,（ ）,1.,车身钢板制件碰撞撕裂后，很难对实合缝，主要原因是具有内应力。,（ ）,2.,汽车车身常用钢板为热轧钢板。,（ ）,3.,冷轧钢板表面比较平滑。,（ ）,4.,车门立柱很少采用铝合金板。,（ ）,5.,玻璃钢的价格一般比普通钢板贵。,（ ）,6.,碰撞破裂后夹层玻璃比钢化玻璃透视性差。,（ ）,7.,泡沫橡胶一般用于制做车身密封条。,（ ）,8.,非承载式轿车有尺寸较大的车架。,（ ）,9.,承载式车身也就是整体式车身。,（ ）,10.,承载式车身由于结构件尺寸相比车架而言小，所以在碰撞后易产生永久性变形。,（ ）,11.,与非承载式车身相比，承载式车身乘客室噪声较大。,（ ）,12.,从空气动力学角度分析，直背式轿车车身比折背式好。,（ ）,13.,平头式货车视野性好。,（ ）,14.,在客车蒙皮与骨架所形成的空间填充发泡材料是为了保证密封、隔热和降低噪声。,作业与习题,*,1.,什么是钢板的热变形？钣金作业中是如何运用该性能的？,*,2.,什么是钢板的加工硬化现象？钣金作业中是如何运用钢板的这一特点？,3.,请说明不同各类的表面处理钢板在汽车车身上的应用。,4.,说明,FRP,、,PP,、,ABS,三种塑料在汽车车身上的应用。,