SAE-C2003T320-车身结构耐撞性能优化设计

车身结构耐撞性能优化设计

李佳洁

哈飞汽车制造有限公司

[摘要］　本文主要针对在我国全面实行汽车整车正面碰撞标准之后，结合某微型车整车碰撞试验模拟分析及耐撞性能优化改进设计实例，对强制性标准中车身结构的被动安全对策加以深入探讨、总结。针对实车碰撞结果存在的问题，将理论分析、计算机模拟计算的方法相结合进行设计优化，并利用等数值分析手段对微车车架及前部结构进行了结构优化改进设计，碰撞结果表明系统的改进可使汽车的被动安全性得到显著提高。

关键词：正面碰撞车身安全结构被动安全

１　概述　

汽车被动安全性能已是当今世界汽车技术发展的主流方向之一。汽车的被动安全性更是汽车产品竞争力的重要标志，也成为新车设计所应考虑的主要因素。汽车被动安全性设计是一个非常复杂的系统工程，其根本任务是通过合理设计控制汽车碰撞中结构部件的变形、受力和相互作用，使造成的成员伤害降到最低限度。汽车的被动安全性设计实际上就是寻找为保证碰撞安全所愿付出的代价与可能造成乘员伤害的一种平衡。现今的车身结构应具有良好的耐撞性，高强度化特性。在汽车碰撞中，车身是吸收能量的主体，车身的安全设计水平，主体上决定了车辆的被动安全性能。通过某些国产车型耐撞性改进成功设计实例，探索出汽车被动安全设计和改进的规律，积累汽车耐撞性改进和优化设计经验可以大幅度的降低研发成本，减少盲目探索。

２　碰撞法规与车身的碰撞特性　

国际上具有代表性的汽车碰撞安全法规及技术法规共有三大体系，即美国联邦机动车安全法规（FMV SS）、欧洲汽车法规（ECE）、日本保安基准（TRIAS）。在国际大背景下，我国积极参与国际汽车技术法规制定和协调工作，并参考欧洲技术法规制定了我国的汽车强制性正碰标准体系（CMVDR294），侧碰标准的实施也将是必然趋势。

汽车是一个具有复杂结构的高速运动物体，其碰撞形式归纳起来可大致分为三种形式：正面碰撞、侧面碰撞和后面碰撞，另外还有车碰行人与翻车等。根据资料（如图1）可知，汽车发生正面碰撞（包括斜碰）的概率在40%左右。因此以正面碰撞特性为主要依据进行设计，对降低乘员的伤害将非常重要。图1 包含所有伤害类型的撞击事故的概率分布，图 2 给出了汽车车头的理想变形特性曲线。

图1 所有伤害类型的撞击事故的概率分布图 2 汽车车头的理想变形特性曲线

所谓良好的吸收特性：一方面，汽车的前部结构要尽可能多地吸收撞击能量（如图2所示的头部理想变形特性曲线），使作用于乘员上的力和加速度控制在规定的范围内；另一方面，控制受压各部件的变形形式，防止车轮、发动机、变速箱等刚性部件侵入驾驶室。　

３　安全的车身结构设计　

３．１　基本思想　

从车辆的安全角度划分，可把整个车身分为三个部分：前撞部分、乘员乘坐部分和后撞部分。车身的三个部分的设计要求不尽相同。前、后撞部分结构设计要相对乘员乘坐部分“软”，当车辆发生碰撞时，“碰撞部分”应尽可能多变形以吸收撞击能量，剩余能量尽可能的传至大梁、立柱等处。换言之，通过良好的能量传递途径，尽可能少的将能量传至乘员乘坐部分。乘员乘坐部分的结构要设计得“硬”。从车辆的安全角度看，乘员区是车辆最重要部分，为保证乘员安全，这部分应尽可能减少变形，原因是车身变形可直接伤及乘员或直接影响乘员在发生事故后的逃逸性能。，考虑撞车安全性的车身结构设计的基本思想是利用车身的前、后部有效地吸收撞击能量。车室要坚固可靠，确保乘员的有效生存空间，即从安全角度看，车身总的设计原则是：两头“软”，中间“硬”。

与正面碰撞相比，侧面碰撞车身变形空间小，对乘员的危害较大，因此，增加车室刚度，保证乘员的有效生存空间显得尤为重要。为了加强乘员保护，车门、门槛和立柱都要设计成刚性结构，并且越来越多的采用防侧碰安全气囊，来减轻乘员因二次碰撞造成的伤害。实现侧面碰撞防护的指导思想是：将侧碰力有效地转移到车身具有保护作用的梁、柱、地板、车顶及其它部件，使撞击力被这些部件分散、吸收，从而极大限度的把可能造成的损害降低到最小程度。一般多采取增加车门强度、增加侧围物件的强度、增加门槛梁强度、合理设计门锁及门铰链等措施达到上述目的。

安全的车身结构设计的基本思想是利用车身的前后部最大可能的有效吸收撞击能量，使乘员在有足够的有效生存空间的前提下，让传递到乘员的碰撞能量最小。奔驰公司将这种思想称为安全室构造准则。图3是该准则的概念图，阴影线部分描述的是撞车时希望产生变形的区域。

图3 安全室构造

４　车身结构设计的安全对策

基本的车身结构设计不但决定了车身的整体变形方式和损害程度，还确定了汽车碰撞中的加速度变化。结构的耐碰撞性设计是汽车具有良好被动安全性的基础。该种设计的关键在于对结构碰撞非线性响应的准确预测。汽车结构碰撞响应是个极其复杂的过程，在不同时速、不同情况下，碰撞响应是不同的。为了满足不同情况下的碰撞安全要求，在车身结构设计时，需要从汽车的整体结构考虑，并将新材料、新工艺的研究成果应用到车身结构设计上来。

４．１　低速（ 8km/h）碰撞行人对策

该种碰撞速度标准的目的是保护行人安全、降低行人的伤害程度，并使汽车重要部件免遭损坏，节约因撞车造成的维修费用。与此相对应，设计车身结构时应考虑如下措施：采用吸能式保险杠，减轻一次碰撞伤害；将风窗玻璃框架外部设计成软结构，减轻行人因二次碰撞造成的对行人头颅和胸部等部分的损害；将门把手等装置设计成内凹式；采用具有缓冲机构的后视镜等措施。防止车外凸出物对行人三次碰撞伤害。例如筒状能量吸收式装置、利用泡沫材料作为能量吸收体。

４．２　正面碰撞（48km/h）安全对策

正面碰撞在汽车事故中发生频率最高，主要保护措施是利用汽车前部的压溃变形吸收能量，缓解碰撞加速度；加固车身驾驶室结构，保证乘员有足够的生存空间，即采用“高吸能前部结构”和“高刚性车室结构”相结合的安全强化车体。并利用安全带、安全气囊等乘员保护装置，防止乘员因二次碰撞造成伤害。要想从根本上解决问题，我们需要从以下方面入手：

(1)保证基本的许可变形量。许可变形量，决定了碰撞过程中的平均减速度。汽车的纵向变形量与平均减速度是成反比的。平均减速度作为汽车结构耐碰撞性的主要设计指标，在设计开始阶段就必须综合考虑确定。

(2)保证基本的许可变形空间。保证许可变形空间是指汽车在发生正面碰撞后，前部变形区域不会对乘员形成威胁和伤害，而且包括前部许可变形区域内的塑性变形不会导致在碰撞过程中车门打开、碰撞后车门锁死等状况发生。

(3)调整截面形状(通过吸能筋与加强筋的布置)、厚度、尺寸和结构形式等使结构的变形阻力保持在适当水平，并重视局部弱化使整车刚度分配符合设计原则及能量吸收曲线图。

前门槛断面前纵梁断面

图4 增大撞击吸收能量的腔型结构

4.2.1 汽车前部构件的结构设计

汽车前部构件的碰撞能量主要依靠物件的弯曲变形和压溃变形来吸收。实际上这两种吸能方式往往同时存在。设计这类梁的指导思想就是使其尽可能的沿着轴向压溃变形，控制其弯曲变形量。对于纵梁的设计，可运用有限元分析方法，同时对几种方案进行比较、优化，确定截面参数，并由此计算出不同参数的能量吸收曲线，从而确定零件的最佳结构与板料的厚度。图5给出了不同截面形状的抗碰撞能力，图6示出了同一截面不同焊接形式的抗碰撞能力。

图５　不同截面形状的抗碰撞能力 图６　不同焊接形式的抗碰撞能力　

4.2.2 结构筋的布置

在纵梁上合理布置加强筋和吸能筋（凸凹台），可以有效地控制纵梁的变形，提高其能量吸收能力或增强其强度。图7示出了有凸台和无凸台两种情况下边梁变形过程的模拟计算载荷变化曲线。无凸台的纵梁在发生明显变形，吸收能量能力显著下降。图8给出了常用加强筋和吸能筋（凸凹台）形式。

筋的刚性主要取决于它的深度。设计加强筋应注意：

(1)加强筋的轴线必须直，否则在振动时会引起扭转。

图7 模拟结果-载荷曲线 图8 突台的三种形式

（２） 必须沿支撑之间最短距离布置。　

（３） 采用交叉筋时，应考虑在交叉点容易产生应力集中，相对减小了交叉点的刚性。所以在交叉点要注意圆角过渡，圆角半径应大于筋的宽度的两倍。　

（４） 加强筋的形状在平的或稍凸起的零件上，加强筋应沿零件对角线布置，在深弯曲的零件上应垂直于零件的弯曲轴线。　

４．３ 侧面碰撞安全对策

汽车发生侧面碰撞时车身空间变形小，为加强乘员保护，车门、门槛、立柱都要设计成刚性结构，并应考虑采用侧面安全气囊来减轻二次碰撞造成的伤害。实现侧面碰撞防护的指导思想是：将侧碰力有效地传递到车身具有保护作用的梁、门立柱、地板、顶盖及其它部件，使撞击力被这些部件吸收，从而极大限度地把可能造成的伤害降低到最小程度。可以采取的措施有：

(1) 增加车门强度：哈飞赛马车采用高强度钢板镀锌板（比传统钢板轻26%）或抗凹陷钢板、增加防撞横梁与刚性车身结合为一体，提高侧面抗撞能力。车门内板采用分体结构，前部加厚满足受力要求并增加刚性，后部变薄减轻重量。

(2) 增加侧围钣金件的强度，包括增大A 、B 、C 立柱的截面形状，以及局部加强侧围与门加强件的接触部位、立柱与门槛和车顶纵梁连接部位的强度，保证侧碰力有效地传递到整个车身。

(3) 增加门槛梁强度。增强措施包括增大承载面积，在梁内增加加强板，以及填充发泡树脂等，哈飞赛马车门槛加强梁采取不等厚钢板等有效措施，保证撞击力有效地分散给地板等其它物件。

(4) 在车身B 立柱高度上安装横梁系统，在仪表板下面以及后风窗下面安装加强横梁。

(5) 对于前置后驱动车合理设计地板中间的传动轴通道，对于提高汽车抗弯强度有一定作用。

(6) 合理设计门锁及门铰链，既要防止汽车发生侧面碰撞时车门自动打开，又要保证碰撞后车门不借助工具能够开启。同时增强车门铰链有利于车门所受的撞击力有效地传给立柱。

４．４ 其它安全对策

(1) 采用新材料。如铝材具有规则的轴向压溃特性，其单位质量吸能率高于相应钢制冲压构件对于重量仅为钢制管37%的铝管，可以吸收与钢管相同的能量，奥迪A8采用了全铝制车身框架。

(2) 采用玻璃纤维增强塑料。由带有聚氨基甲酸已]脂泡沫芯的夹层材料，和在两层聚脂层之间填充金属增强物质制成的夹层结构，比传统钢结构具有更高的撞击值。

（３） 用新的焊接工艺。如激光焊接方法大大改善了焊接处的连接强度，提高了整体的抗碰撞能力。　５ 车身结构耐撞性改进设计步骤

５．１ 耐撞性改进设计步骤

(1)在外型设计和总体结构设计之外，应对碰撞法规体系进行充分研究。首先预留出足够的高速碰撞可变形空间，在保证变形区吸收足够的撞击动能的前提下，控制变形刚度具有重要意义。依据汽车的允许变形量、平均减速度期望值、车重等因素估算主要吸能构件的吸能能力，初步确定主要吸能构件的结构形式、材料和几何尺寸，利用简化边界条件进行有限元分析，制作试件、并进行试验。并用CATIA或UG 软件建立整车几何模型。

(2)整车碰撞有限元模型建立及初步分析：应用前后两级网格划分单元格：前部主要变形区网格密集，最小单元尺寸为5mm，以提高模拟精度。对于关键零件之间连接，如前、后悬架与整车、转向梯形与悬架系统、传动轴之间等的运动学连接，采用柱铰、球铰、移动副等多种连接方式，确保约束关系同整车实际运动关系相符。

(3)车身结构部件优化设计:根据整车计算结果调整主要受力构件刚度，主要吸能构件的变形模式和能量吸收能力满足整车刚度分配，确保主体耐撞结构以渐进的、稳定的压缩变形模式吸收碰撞动能。

(4)碰撞时破坏方式和减速度曲线基本确定后，进行转向盘移动量、全风窗玻璃的破坏程度、座椅和假人伤害指标等的数值分析。

(5)PAM-CRASH软件进行碰撞仿真分析：根据试验结果优化局部结构，完善有限元计算模型。

(6)试制整车并进行实车碰撞试验。根据碰撞结果进一步优化设计。

５．２　现阶段广泛应用于车身结构设计中的各类计算机辅助功能软件

分类适用范围主要应用软件

CAS 车身造型CDRS 、Alias

CAD 车身曲面数字化、结构设计、装配、干涉检查CAM 生成数控加工文件、加工工艺分析CATIA 、 Pro-E 、CADDS5 UG、 STRIM100、 EUCLID

结构分析强度、刚度、模态热传导、热应力NASTRAN、BAQUS、 ARC、 BEAST

振动噪声分析悬挂、车身、发动机

NASTRAN、 SYSTAN、

AXOUST/BOOM、 START-CD

机构运动分析操纵稳定性ADAMS DADS

碰撞分析汽车碰撞金属板材成型LS-DYNA3D、 PAM-CRASH、 ASINA MADYMO、

AUTOFORM

流体分析空气动力学、燃烧NAGARE、 FLUENT、 KIVE START-CD 、FLOW3D 、FLOTRON

CAE

优化分析机构特性的最优化结构的等强度DON/DOC、 NASTRAN、 OPTISHAPE

６　被动安全性的设计实例

碰撞中，汽车结构的变形是非线形变形过程，既存在材料非线形，也存在几何非线形。车架是主要的吸能元件，其吸能变形形式决定了整车的变形形式和安全性。下例为某公司改型车的车架部分设计实例。６．１　建立数学模型

利用CATIA软件建立整车零件的数学模型，原则是：①简化计算，利用对称关系，选车架为研究对象；②设置与实际相符的约束条件；③设置准确的材料，建立硬化材料模型④用能量控制原则，控制结构变形。图9为改进前、后的车架有限元模型。

改进前改进后

图9

６．２碰撞模拟分析

用PAM-CRASH软件进行碰撞模拟分析表明，水平力对新车架产生力偶矩的作用，结构有弯转的趋势，即车架此时会产生两种变形：①车架的水平压溃使前部能量吸收达不到70%，A立柱后移量达150mm以上。②车架结构弯点弯曲变形，使整车碰撞后失稳。

６．３　制定具体实施方案　

（１）经过多次模拟试验后确定车体前部纵梁伸长长度，当汽车发生正面碰撞时，为整车提供一定的缓冲区，同时起到吸能及传递能量的功用。　

（２）利用能量递增原则，软化车体前部使其充分压溃吸能；后部进行加强设计，增加弯点处的抗弯强度，改变梁的纵向趋势，使最终车体前部发生压溃变形吸能达到了８０％以上，Ａ柱后移量控制在７０ｍｍ以内。　

（３）前段车架采取框架式空腔盒形结构，如图１０所示。　

图10

在力学中，横梁受力和挠度的关系遵循如下公式：

（f）p=pl3/48EI　

式中，p表示梁受到的力的作用，l表示梁的长度，E表示材料的弹性模量，I表示梁的惯性矩I=πｄ４／６４。可见，受力相同，截面积越大，挠度越小。而腔形结构不但使车体重量减少，而且车体的抗变形能力提高，从而使车体抗撞击的能力增强。因此增加两处槽形纵梁分别在左、右两侧焊接于地板前横梁前侧。

（４）利用左、右前纵梁连接件，采用交叉式焊接方式，将车架前段总成与左、右纵梁总成焊接为一体，充分保证接触承载部分有机结合，避免失稳。

７　结论

经过几次碰撞模拟和实车碰撞结构分析，进行系统结构优化设计后的车型充分满足正碰法规系列指标。汽车结构的耐撞性设计是根据预先规定的各个相互关联的零部件的变形方式和变形量确定合适的材料、结构形式和尺寸。本文结合具体车型，将实车试验、计算机模拟和理论分析相结合，对汽车局部结构进行改进，大大提高了整车耐撞性能。

参考文献

１　中国汽车技术研究中心. 汽车碰撞安全标准手册

２　现代汽车安全. 北京：人民交通出版社

３　谭浩强主编. 计算机图形技术与CAD. 北京：清华大学出版社

《汽车车身结构与设计》基本知识点

《汽车车身结构与设计》 1、车身主要包括哪些部分？答：一般说，车身包括白车身及其附件。白车身通常是指已 经装焊好但未喷涂油漆的白皮车身，主要是车身结构件和覆盖件的焊接总成，并包括前后板制件与车门。但不包括车身附属设备及装饰等 2、车身有哪些承载形式？答：非承载式、半承载式、承载式 3、非承载式（有车架式）车身：货车、采用货车底盘改装的大客车、专用汽车以及大部 分高级轿车都采用非承载式车身，装有单独的车架，车身通过多个橡胶垫安装在车架上，橡胶垫则起到减振作用。非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫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，又提高了舒适性。②底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架，其主要原因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。非承载车身的缺点： ①由于计算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 自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架，使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。 4、什么是承载式车身（无车架式）？答：没有车架，车身直接安装在底盘上，主要是 为了减轻汽车的自重以及使车身结构合理化。承载式车身结构的缺点在于由于没有车架，传动的噪音和振动直接传给车身，降低了乘坐的舒适性，因此必须大量采用防振、隔音材料，成本和重量都会有所增加；改型比较困难。 5、汽车生产的“三化”是指什么？答：汽车生产的“三化”是指汽车产品系列化、零部件通用 化、以及零件设计标准化。 6、什么是工程设计？答：汽车工程设计一般需要 3 年以上，而从生产准备到大量投产时 间更长。其中车身的设计所需的周期最长。车身设计首先是按 1：1 的比例进行内部模型和外部模型的设计及实物制作。其次则是车身试验，包括强度试验、风洞试验、振动噪音试验和撞车试验等。 7、轿车底盘有哪三种布置形式？答：轿车底盘有三种布置形式：a：发动机前置，后轮驱 动；b：发动机前置，前轮驱动；c：发动机后置，后轮驱动。 8、什么是汽车驾驶员眼椭圆？答：汽车驾驶员眼椭圆是驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅 上时其眼睛位置在车身中的统计分布图形。 9、什么是 H 点答： H点是人体身躯与大腿的交接点。

车身安全结构的秘密 爱唯欧整车拆解汇总

如何确保小型车在碰撞事故中对乘员提供尽可能多的安全保护是始终困扰工程技术人员的一道难题，由于受先天“体型”的限制，小型车往往需要在车身安全结构以及被动安全系统上做出更多的努力。 一辆车出厂后，车身表面有车身覆盖件，坐入车内，所能看到和摸到的则是内部装饰件，而夹在它们中间而且往往也是消费者很难看到的白车身则是一辆车的骨架，更形象的说，它就类似于支撑人体的骨骼。车上的零部件都是或直接或间接的安装在白车身上，而且它的结构设计也决定了车辆在碰撞时的安全性能。我们就通过对爱唯欧这款小型车进行拆解，来看看车身结构以及相关零部件在设计上是如何保证乘员安全的。 ●车身安全设计理念 当层层剥去它的“皮肤”和“肉体”后，车身骨架便清晰的浮现在眼前。其实对于小型车来说，由于车身相对较短，所以就需要车头和车尾的溃缩吸能区在碰撞后出现溃缩变形的同时也要保持有一定的刚性，也就是相对要“坚硬”一些，这样则不至于使得碰撞对乘

员舱造成破坏。当然，如果吸能区过于“坚硬”，那么碰撞时的能量最终则会转移到乘员身上，对其造成巨大伤害，所以如何平衡好“软”与“硬”的关系，往往是车身设计中一个很棘手的问题。 除此之外，如何在一点受到撞击后，将这种能量传递给整个车身，也就是分散可溃缩车身设计同样会起到很大的作用，特别是溃缩区相对狭小的小型车就显得尤为重要。在溃缩区用尽这种极端碰撞情况下，高强度的乘员舱则是对车内乘员的最后保障，对乘员舱的设计就是要足够“坚硬”以防止任何物体对乘员舱的侵入。明白这两个道理后，我们就更容易理解车身的设计的缘由了。 ●双前防撞梁同时具有行人保护设计

两道车身纵梁从前防撞梁一直贯穿至车尾，这两根纵梁可谓是整个车身的“中流砥柱”，它一方面起到支承车身的作用，另外当车辆发生纵向碰撞时，用来分散撞击能量和抵御车身的变形。

《汽车车身结构与设计》习题与解答要点

《汽车车身结构与设计》习题与解答 第一章车身概论 1、汽车的三大总成是什么？ 答：底盘、发动机、车身。 2、简述车身在汽车中的重要性。 答：整车生产能力的发展取决与车身的生产能力，汽车的更新换代在很大程度上也决定与车身，我们所看到的汽车概念大多指车身概念，汽车的改型或改装主要依赖于车身。 3、车身有什么特点？ 答：a：汽车车身是运载乘客或货物的活动建筑物，由于其在运动中载人、载物的特殊性，所以汽车车身的设计与制造需要综合运用空气动力、空气调节、结构设计、造型艺术、机械制造、仪器仪表、复合材料、电子电器、防音隔振、装饰装潢、人体工程等不同领域的知识。 b：自1885年德国人卡尔·弗里德里希·本茨研制出世界上第一辆马车式三轮汽车，并成立了世界上第一家汽车制造公司——奔驰汽车公司以来，汽车车身的造型随着时代的推移和科技的进步经历了19世纪末20世纪初的马车车厢形车身；20世纪20、30年代的薄板冲压焊接箱形车身；第二次世界大战后50、60年代冷冲压技术生产的体现流线型、挺拔大方的车身。而到了20世纪70、80年代现代汽车的各种车身造型已初具雏形，新材料、新工艺的使用更使得汽车车身的设计制造得到了飞速发展。 4、简介车身材料。 答：现代汽车车身使用的材料品种很多，除金属（主要是高强度钢板）和轻合金（主要是铝合金）以外，还大量使用各种非金属材料如：塑料、橡胶、玻璃、木材、油漆、纺织品、皮革、复合材料等。随着汽车车身制造技术的发展，为了轻量化以及提高安全性、舒适性，非金属材料、复合材料在汽车车身的加工制造中得到日益广泛的应用。 5、车身主要包括哪些部分？ 答：一般说，车身包括白车身及其附件。白车身通常是指已经装焊好但未喷涂油漆的白皮车身，主要是车身结构件和覆盖件的焊接总成，并包括前后板制件与车门。车身结构件和覆盖件焊（铆）接在一起即成为车身总成，该总成必须保证车身的强度与刚度，它可划分为地板、顶盖、前围板、后围板、侧围板、门立柱和仪表板总成。车身前板制件一般是指车头部分的零部件，包括水箱框架和前脸、前翼子板、挡泥板、发动机罩以及各种加强板、固定件。6、车身有哪些承载形式？ 答：车身按照承载形式的不同，可以分为非承载式、半承载式、承载式三大类。

汽车车身结构与设计考试题目

第一章 1. 什么是车身结构件、车身覆盖件 答：车身结构件：支撑覆盖件的全部车身结构零件的总称。 车身覆盖件：覆盖车身内部结构的表面板件。 2. 车身类型一般按什么分类，可分为哪几类？非承载式车身的车架一般可分为哪 几类？答：车身类型一般按承载形式不同，可分为非承载式、半承载式和承载式。 非承载式车身的车架一般可分为：1）框式车架：边梁式车架和周边式车架2）脊梁式车架3）综合式车架 3.边梁式、周边式、脊梁式、X 式车架的用途及特点？轿车车身特点分类有 哪些？轿车车身造型分类有哪些？ 答：边梁式车架： 特点：此式车架结构便于安装车身（包括驾驶室、车箱或其它专用车身乃至特 种装备等）和布置其它总成，有利于满足改装变型和发展多品种的需要。 用途：被广泛采用在货车、大多数专用汽车和直接利用货车底盘改装的大客车 以及早期生产的轿车上。 周边式车架: 特点：最大的特点是前、后狭窄端系通过所谓的“缓冲臂”或“抗扭盒”与中 部纵梁焊接相连，前缓冲臂位于前围板下部倾斜踏板前方，后缓冲臂位于后座下 方。由于它是一种曲柄式结构，容许缓冲臂具有一定程度的弹性变形，它可以吸 收来自不平路面的冲击和降低车内的噪声。此外，由于车架中部的宽度接近于车 身地板的宽度，从而既提高了整车的横向稳定性，又减小了车架纵梁外侧装置件 的悬伸长度。 用途：适应轿车车身地板从边梁式派生出来的。 脊梁式车架： 特点：具有很大的抗扭刚度，结构上容许车轮有较大的跳动空间，便于装用独立悬架。 用途：被采用在某些高越野性汽车上。 X 式车架： 特点：车架的前、后端均近似于边梁式车架，中部为一短脊管，前、后两端便于 分别安装发动机和后驱动桥。中部脊梁的宽度和高度较大，可以提高抗扭刚度。 用途：多采用于轿车上。

汽车车身结构与设计

第一章：车身概论 1．车身包括：白车身和附件。 白车身通常系指已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身，此处主要用来表示车身结构和覆盖件的焊接总成，此外尚包括前、后板制件与车门，但不包括车身附属设备及装饰等。 2．按承载形式之不同，可将车身分为非承载、半承载式和承载式三大类。 非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫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，又提高了舒适性。②底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架，其主要原

因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。非承载车身的缺点：①由于计算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，从而导致自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架，使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。 3．承载式车身分为基础承载式和整体承载式。 基础承载式特点：①该结构由截面尺寸相近的冷钢杆件所组成，易于建立较符合的有限元计算模型，从而可以提高计算精度。②容许设法改变杆件的数量和位置，有利于调整杆件中的应力，从而达到等强度的目的。③作为基础承载的格栅底架具有较大的抗扭刚性，可以保证安装在其上的各总成的相对位置关系及其正常工作。④提高材料利用率，简化构件的成型过程，节省部分冲压设备，同时也便于大客车的改型和系列化，为多品种创造了条件。 4．“三化”指的是产品系列化、零部件通用化以及零件设计标准化。第二章：车身设计方法

汽车前后防撞梁设计地的要求的要求规范

汽车前后防撞梁设计规范 一、目的： 指导汽车前后防撞梁总成设计；提供汽车前后防撞梁总成设计的思路。 二、范围： 该规范适应于M1类车辆汽车前后防撞梁的设计。主要介绍了汽车开发过程中汽车前后防撞梁总成的作用及在整车中的影响。首先对汽车前后防撞梁在整车中的功能进行了概述，尤其是对汽车前后防撞梁碰撞性能做了详细的描述；同时对汽车前后防撞梁总成设计要点作了描述；最后对汽车前后防撞梁的加工制造性作了阐述。 三、规范性引用文件： 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 11551-2003 乘用车正面碰撞时的乘员保护 GB 17354-1998 汽车前、后端保护装置 GB 20072-2006 乘用车后碰撞燃油系统安全要求 C-NCAP 中国新车评估程序2012版 四、汽车前后防撞梁总成主要功能 1、汽车前后防撞梁总成功能概述 汽车前后防撞梁总成，是车身第一次承受撞击力的装置，也是车身中的一个重要构件，其功能主要有： a. 保护保险杠在低速碰撞过程中尽量不要破裂或者发生永久变形。 b. 保护车身骨架前后端纵梁在行人保护或者可维修性碰撞时不发生永久变形或者破裂。 c. 在100%正面高速碰撞、后面高速碰撞时起到第一次的吸能作用，在偏置碰撞中不仅起到第一次吸能作用，还能起到碰撞过程中均衡传递受力的作用，防止车身左右两侧受力不均。 2、汽车前后防撞梁总成碰撞性能概述 前防撞梁总成碰撞性能 前防撞梁总成的碰撞性能主要需满足低速碰撞和高速碰撞两个部分的法规要求。其中， 低速碰撞需满足的法规要求为：GB17354-1998 汽车前、后端保护装置。高速碰撞需满足的法规要求为：GB11551-2003 乘用车正面碰撞时的乘员保护； C-NCAP标准，需满足其100%正面碰撞和40%偏置碰撞要求。 3、低速碰撞对前防撞梁设计的性能要求 低速碰撞的国家标准GB l7354—1998规定的正撞速度为4km／h，车角碰撞速度为2.5 km／h，对车身的要求就是车身本体、前防撞梁和吸能盒等不能有

车身结构与设计论文

车身结构与设计

基于理论分析汽车气动力及力矩 【摘要】汽车空气动力性是汽车的重要特性之一，气动力和气动力矩是它的主 要内容。通过运用数学和物理方法，理论分析气动力及气动力矩的相关参数，进而与汽车的动力性及燃油经济性综合在一起进行分析，找到相关的影响因素，通过改变这些因素来改善汽车性能，合理的选择相关参数，为接下来的设计及模拟仿真做好铺垫。 【关键词】空气动力性气动力气动力矩气动阻力动力性燃油经济性 前言 汽车空气动力性是汽车的重要特性之一，它直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操纵性、舒适性及安全性，它是指汽车在流场中所受的以阻力为主的包括升力、侧向力的三个气动力及其相应的力矩的作用而产生的车身外部和内部的气流特性、侧风稳定性、气动噪声特性、泥土及灰尘的附着与上卷、刮水器上浮以及发动机冷却、驾驶室内通风、空气调节等特性。当一辆汽车以80km/h的速度前进时，有60%的动力用于克服空气阻力。从世界上首款流线型汽车“气流”诞生开始，迄今为止，国内外对于汽车空气动力学的研究方法大致分为一般采取试验法、试验与理论相结合法及数值模拟仿真研究法。理论研究方法主要是通过数学工具来建立空气运动规律及相应初始、边界条件的理论模型，以揭示气动力产生机理及作用关系。而试验及模拟仿真都是在理论研究和计算的基础之上进行的，可见理论研究对于汽车空气动力学来说是不容忽视的。 气动力及气动力矩分析 1、气动力及力矩 汽车与空气相对运动并相互作用，会在汽车车身上产生一个气动力F，这个力的大小与相对运动速度的平方、汽车的迎风面积及取决于车身形状的无量纲气动系数成正比，可表示为 F = qSC F = 0.5ρvSC F (1) 式中，F为气动力，S为汽车迎风面积，C F为气动系数。

汽车车身结构与设计期末考试试题

一、名词解释 1、车身:供驾驶员操作,以及容纳乘客和货物的场所。 2、白车身:已装焊好但尚未喷漆的白皮车身。 3、概念设计:指从产品构思到确定产品设计指标(性能指标),总布置定型和造型的确定,并下达产品设计任务书为止这一阶段的设计工作。 4、H点:H点装置上躯干与大腿的铰接点。 5、硬点:对于整车性能、造型和车内布置具有重要意义的关键点。 6、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。 7、眼椭圆: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;左右各一,分别代表左右眼的分布图形。 8、驾驶员手伸及界面:指驾驶员以正常姿势入座、身系安全带、右脚踩在加速踏板上、一手握住转向盘时另一手所能伸及的最大空间廓面。 9、迎角:汽车前、后形心的连线与水平线的夹角。 10、主动安全性:汽车所具有的减少交通事故发生概率的能力。 11、被动安全性:汽车所具有的在交通事故发生时保护乘员免受伤害的能力。 12、静态密封:车身结构的各连接部分,设计要求对其间的间隙进行密封,而且在使用过程中这种密封关系是固定不动的。

13、动态密封:对车身上的门、窗、孔盖等活动部位之间的配合间隙进行密封,称为动态密封。 14、百分位:将抽取的样本实测尺寸值由小到大排列于数轴上,再将这一尺寸 段均分成100份,则将第n份点上的数值作为该百分位数。 二、简答 1、简述车身结构的发展过程。 没有车身——马车上安装挡风玻璃——木头框架+篷布——(封闭式的)框架(木头或钢)+木板——(封闭式的)框架(木头或钢)+薄钢板——全钢车身——安全车身。 2、车身外形在马车之后,经过了那几种形状的演变?各有何特点? ①厢型:马车外形的发展②甲虫型:体现空气动力学原理的流线型车身③船型:以人为本,考虑驾乘舒适性④鱼型:集流线型和船型优点于一身⑤楔型:快速、稳定、舒适。 3、车身设计的要求有哪些? 舒适、安全、美观、空气动力性。 ①结构强度足够承受所有静力和动力载荷;②布置舒适,有良好的操纵性和乘 座方便性;③具有良好的车外噪声隔声能力;④外形和布置保证驾驶员和乘员有良好的视野;⑤材料轻质,减小质量; ⑥外形具有低的空气阻力;⑦结构和装置措施必须保护乘员安全;⑧材料来源 丰富、成本低,易于制造和装配;⑨抗冷、热和腐蚀抵能力强;⑩材料具有再使用的效果;⑩制造成本低。

汽车车身设计总结报告

目录 1. 汽车车身的发展趋势及其学习的重要意义。 (2) 2. 汽车车身总布置设计的基本方法与过程。 (6) 3. 汽车车身的基本结构。 (12) 4. 汽车车身的有限元分析的基本方法及过程 (18) 5. 汽车车身的尺寸工程。 (22) 6. 汽车车身的冲压成形。 (23) 7. 汽车车身的焊接。 (27) 8. 汽车车身的同步工程。 (31)

1. 汽车车身的发展趋势及其学习的重要意义。 汽车车身是实现汽车功能的重要系统，车身的设计与制造水平影响整车的动力性、平顺性、安全性、舒适性、经济性。轿车车身很大程度影响汽车的质量和市场销售。近年来，随着汽车工业的飞速发展，人们对汽车安全性、舒适性、可靠性、耐久性和造型美观性的要求越来越高。 汽车车身不同于一般的机械产品，有着自身的特点和设计要求，而实际上，轿车车身在发展过程中，外形的演变最直观，最富有特色，主要经历 个阶段，分别为马车形、箱型、甲壳虫形、船型、鱼形、楔形、子弹头形。 年，德国工程师卡尔·本茨发明第一辆汽车，而最初的汽车车身基本上沿用了马车的造型，因此被人们称为没有马的“马车”，由于当时汽油机功率较小，一般为木制框架加装结构简单的敞开式车棚，后来，由于人们对乘坐舒适性的要求，车身加上了挡风板，挡泥板等多种辅助构件，图1-1分别为戴姆勒 号和奔驰 号，而奔驰 号为世界上第一辆以汽油机为动力的三轮汽车。 图1- 1马车形车身 由于绝大多数马车形车身都是敞篷的，因此如果遇上刮风下雨天气，乘坐舒适性肯定会大打折扣，因此，在 年，美国福特公司生产出一种新型的 型车，如图车体类似于箱子，因此，人们将其称为“厢型车”，车身由一开始的简陋帆布篷发展到后来带有木制框架的厢型车身，这事车身外形设计的开端，厢型车车身高大，室内空间也比较大，然而其规则的外形也就决定了汽车在行驶的过程中会产生巨大的空气阻力，一开始，公司决定通过加大发动机功率，即由原来的单缸发动机转化为 缸、 缸、 缸，一路纵队排开，实际上，这种布置方式也即是我们通常所说的“直列式”，与此同时，发动机罩也随之变长。此外，“零件标准化”、“流水线装配工艺”，使得福特汽车成为“农民也能买得起的汽车”， 图1- 2福特 形车 由于生活节奏越来越快，人们对汽车的速度要求越来越高，厢型车空气阻力较大，妨碍

汽车车身结构与设计复习题答案(20200521124756)

汽车车身结构与设计复习题 1.车身设计的特点是什么？车身设计是新车型开发的主要内容。车身造型设计是车身设计的关键环节。人机工程学在车身设计中占有极重要的位置。车身外形应重点体现空气动力学特征。轻量化、安全性和高刚性是车身结构设计的主题。新材料、新工艺的应用不断促进车身设计的发展。市场要素车身设计中选型的前提。车身设计必须遵守有关标准和法规的要求 2.现代汽车车身发展趋势主要是什么？ 车身设计及制造的数字化 （1）虚拟造型技术(CAS)。 （2）计算机辅助设计(CAD)。 （3）计算机辅助分析(CAE)。 （4）计算机辅助制造(CAM)。 流体分析CFD： 车身静态刚度、强度和疲劳寿命分析： 整车及零部件的模态分析： 汽车安全性及碰撞分析： NHV(Noise Vibration Harshness)分析： 塑性成型模拟技术： （5）虚拟现实技术。 （6）人机工程模拟技术。 新型工程材料的应用及车身的轻量化 更趋向于人性化和空间的有效利用 利用空气动力学理论，使整体形状最佳化 采用连续流畅、圆滑多变的曲面 采用平滑化设计 车身结构的变革： 取消中柱，前后车门改为对开； 车内地板低平化； 四轮尽量地布置在四个角 大客车向轻量化和曲面圆滑方向发展 将货车驾驶室和货箱的造型统一 3.简述常用车身材料的特点和用途。 钢板冷冲压钢板等。 汽车车身制造的主要材料，占总质量的50%。 主要用于外覆盖件和结构件,厚度为0.6-2.0mm。 车门、顶盖、底板等复盖件用薄钢板均是冷轧板，大梁、横粱、保险杆等均是热轧钢。 轻量化迭层钢板 迭层钢板是在两层超薄钢板之间压入塑料的复合材料，表层钢板厚度为0.2～ 0.3mm，塑料层的厚度占总厚度的25％～65％。与具有同样刚度的单层钢板相 比，质量只有57％。隔热防振性能良好，主要用于发动机罩、行李箱盖、车身底板等部件。 铝合金 铝合金具有密度小（ 2.7g/cm3）、比强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、可回收再生 等优点。 镁合金

汽车车身设计总结范文

01-车身概论 什么是承载式车身？它有什么优缺点？ 无车架，由车身承受载荷。发动机、前后悬架、传动系统的一部分等总成部件装配在车身上优点–保证车身刚度和强度前提下减轻车身重量?缺点–振动噪声大–改型难 什么是非承载式车身？它有什么优缺点？ 有车架，载荷(指路面载荷)主要由车架承受 承载式特点?优点1、舒适性好。（有缓冲、降噪的挠性垫）2、便于专业化协作生产。（车身、底盘可分别装配）3、便于装配、便于改型。4、车架对车身有保护作用。?缺点1、自重大。 2、整车高度较大。 3、车架的制造设备大，投资费用高。 什么是基础承载式车身，大客车采用基础承载式车身有什么优点？ 侧围腰线以下部位为主要承载件,顶盖考虑为非承载件。窗，仓 02-车身设计方法 车身主图板应该反映哪些内容？ –车身上主要轮廓线–车身上各零件的装配关系–车身上各零件的结构截面–可动件运动轨迹的校核 车身传统设计方法存在哪些问题？ ?车身开发和设备准备周期长?设计累计误差大。“移形”?费时费力，工作强度大；车身图样，主模型?车身设计开发成本高?通用化与系列化程度低 车身现代设计方法分为哪两个阶段，分别需要完成什么工作？ 概念设计?从产品创意开始到构思草图，完成既实用又美观的造型设计，并制作模型和试制概念样车等的全过程。 工程设计（技术设计）电子计算机辅助车身设计–数字化车身设计，车身试验(包括强度试验、风洞试验、振动噪声试验和碰撞试验等） 现代车身设计方法与传统设计方法差别主要体现在哪几个方面？ 03-车身总布置设计 概述汽车总布置设计中应考虑哪些因素？ 一、乘坐舒适性二、车身的密封、隔热和隔声性能三、安全性、四视野性。五、上下车方便性六、操纵方便性 进行轿车车身布置时应考虑哪些因素？ 车身布置与底盘布置的关系,动力总成的布置,地板、凸包和传动轴的布置,轮罩与踏板的布置,车身内部的布置,车门立柱的布置,视野性,车身横截面的设计,箱、备胎布置、行李舱,消声器的布置 进行客车车身布置时应考虑哪些问题？ 客车车身总布置在很大程度上受制于发动机的布置 车厢内的平面布置,横截面,地板平面高度,座椅的布置、尺寸,车门、过道、扶手,备胎、油箱、电池的布置,仪表板的布置,安全性,整车尺寸, 进行货车驾驶室的布置时应考虑哪些因素？ 发动机舱与座椅的相对位置，座位布置，车门，要考虑人体工程学、视野要求 进行货车车厢布置时应考虑哪些因素？ 货箱容积的确定：根据装载质量、货物的单位容积质量来确定。（如加长货箱） 货箱尺寸：不超过GB的规定的外廓尺寸。尽可能减小长度以减小自重，提高机动性。 货箱的位置应考虑轴荷分布 后悬、离去角：后悬不超过轴距的55%（客车为65%） 装载高度（货箱地板距地面的高度）：为装载方便，应尽量低。但受车轮高度及其跳动的限

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第一章：车身概论 1车身包括：白车身和附件 白车身通常系指已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身， 此处主要用来表 示车身结构和覆盖件的焊接总成，此外尚包括前、后板制件与车门, 但不包括车身附属设备及装饰等。 2. 按承载形式之不同，可将车身分为非承载、半承载式和承载式三 大类 非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用 外，挠性橡胶垫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，又提高了舒适性。②底盘 和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又 便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上 各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆， 货 车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架， 其主要原 因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。 非承载车身的缺点： ①由于计算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， 从而导致自重增加。 ②由于车身和底盘之 间装有车架， 使整车高度增加。 ③车架是汽车上最大而且质量最大的 零件，所以必须具备有大6—7-nra “一居立柱（弋"tt ） 2—償敢住｛ -A " in 21—寄一葩田抵23—Rira t-.Jp?. 24"歯档脱嫌爵一理动乩取26■—门窗眶 1 一就动航爼简主推橇2—水箱阳崔褪架 」一苗'烘桓 呂一匍门9—時门10—年盐捋储祓11—桔1#于柢1工一童卿駆13—疔疔赠盞 “一晞巫止适椅 怖 一后由台柢口一上加峯皿一顶魏活一即玄柱I W 如

型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。 3．承载式车身分为基础承载式和整体承载式。 基础承载式特点：①该结构由截面尺寸相近的冷钢杆件所组成，易于建立较符合的有限元计算模型，从而可以提高计算精度。②容许设法改变杆件的数量和位置，有利于调整杆件中的应力，从而达到等强度的目的。③作为基础承载的格栅底架具有较大的抗扭刚性，可以保证安装在其上的各总成的相对位置关系及其正常工作。④提高材料利用率，简化构件的成型过程，节省部分冲压设备，同时也便于大客车的改型和系列化，为多品种创造了条件。 4．“三化”指的是产品系列化、零部件通用化以及零件设计标准化。第二 章：车身设计方法 初步设计技术设计卩 1概念设计：包括技术任务书的全部内容和一个批准的三维模型。

轿车侧面碰撞车身结构安全性和乘员损伤保护研究

轿车侧面碰撞车身结构安全性和乘员损伤保护研究 就经常发生的交通事故现场报告分析，轿车侧面碰撞是造成乘员重伤和死亡的主要交通事故之一。我国近几年才开始针对于这方面的研究，一般来说轿车侧面碰撞包括车对车和车对障碍物两种碰撞形式，车与车的碰撞一直以来备受人们关注而成为研究的重点，车与障碍物之间的侧碰研究却几乎为零。想要提高车辆侧面碰撞的安全性就必须对这两种情况同时进行研究。 标签：车辆安全性；乘员损伤；防护措施 我国规定，不管是直接碰撞还是间接的碰撞，在轿车侧面碰撞试验中，对于其撞击器的选取大多采用移动变形等类型的壁障，而在仿真研究轿车的侧面碰撞中，多采用移动变形壁障来代替撞击的车辆，以便于能够更好地进行研究。 1 轿车侧碰的碰撞性 碰撞力的传递性： 在轿车的实验过程中，重要的构成部件对车辆的整体性、安全性与舒适性等问题有着直接的影响。轿车的车身结构从前往后依次为前柱、中柱、后柱。轿车结构中的这些立柱有一定的支撑作用，也是轿车的门框。轿车侧面受到外力的撞击的时候，惯性会使车门产生向内冲击的力，车门框就会对这种力产生抑制，当然车门框在抵御这种外力时也会受到由车门传递而来的侧向作用力。 在轿车门内配置防撞杆，其作用在于当前门受到侧向撞击力时会将作用力直接传递或转移到铰链柱和中柱。轿车的铰链柱和后柱在外界的侧向力的作用下随之产生一种向车内运动的破坏力，铰链柱上端的前风窗下横梁和仪表板安装横梁的轴向刚度提供了抵抗这种来自于外界的力，而铰链柱下端的刚度是由车身底部横向结构来提供的。在轿车车门受到侧向撞击力的情况下，向车内转移、传递的破坏力将会使中柱受到向车内弯曲弯矩力而变形，弯曲刚度和中柱上、下接头的刚度形成了向车内变形的抵抗。也就是说在受到侧向撞击时，接头就会起着传递作用，通过车顶边梁、车顶横梁和相关的接头结构致使作用在中柱上的一部分力就会向非撞击侧传递。车顶结构提供了中柱上面的接头来抵抗对中柱向车内的运动力，其原理在于车顶边梁的弯曲刚度、车顶横梁的轴向刚度、接头结构相应的刚度、前柱和后柱的弯曲刚度等刚好通过中柱下方的接头，横梁将会接受部分作用在中柱上的应力。作用在门槛梁上的侧向力，受到外部的直接撞击与内部中柱作用的影响，而其门槛梁上的侧向力则是通过地板和地板横梁来进行分散和传递的活动。 2 侧面碰撞导致的车身结构安全性影响 目前我国生产制造的轿车，关于轿车的侧面强度的设计存在一定的问题，例如：汽车的侧面一旦受到外测力，而此时轿车的本身结构来看，非常小的变形空

(汽车行业)汽车车身结构与设计(免费下载)

（汽车行业）汽车车身结构与设计(免费下载)

第壹章：车身概论 1．车身包括：白车身和附件 白车身通常系指已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身，此处主要用来表示车身结构和覆盖件的焊接总成，此外尚包括前、后板制件和车门，但不包括车身附属设备及装饰等。 2．按承载形式之不同，可将车身分为非承载、半承载式和承载式三大类。 非承载车身的优点：①除了轮胎和悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫仍能够起到辅助缓冲、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，又提高了舒适性。②底盘和车身能够分开装配，然后总装在壹起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架，其主要原因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到壹定的保护作用。 非承载车身的缺点：①由于计算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，从而导致自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架，使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等壹系列较复杂昂贵的制造设备。 3．承载式车身分为基础承载式和整体承载式。 基础承载式特点：①该结构由截面尺寸相近的冷钢杆件所组成，易于建立较符合的有限元计算模型，从而能够提高计算精度。②容许设法改变杆件的数量和位置，有利于调整杆件中的应力，从而达到等强度的目的。③作为基础承载的格栅底架具有较大的抗扭刚性，能够保证安装在其上的各总成的相对位置关系及其正常工作。④提高材料利用率，简化构件的成型过程，节省部分冲压设备，同时也便于大客车的改型和系列化，为多品种创造了条件。4．“三化”指的是产品系列化、零部件通用化以及零件设计标准化。 第二章：车身设计方法 1．概念设计：包括技术任务书的全部内容和壹个批准的三维模型。概念设计是多部门（包括设计、研究、工艺等部门以及销售部门的市场预测）同时来进行的，此种做法也被称之为“同时工程” 2．工程设计：新车设计，车身设计所需周期最长。国外车身没计系以三维模型为基础，在整车总布置配合下，首先进行1：1内部模型和外部模型的设计和实物制作，和传统做法是相类似的，稍有不同之处在于国内系从小比例的三维模型开始。车身试验(包括强度试验、风洞试验、振动噪声试软和撞车试验等。 第三章：车身总布置设计 1．轿车车身布置：轿车车身的布置在很大程度上受底盘布置形式的限制。 2．地板凸包和传动轴布置：为了保证车身地板凸包的高度最小以及后座凸包上的坐垫有足够的厚度，通常采用在垂直平面内将传动轴布置成U型方案，这样能够降低传动轴的轴线，同时又能保证动力总成的外廓不致减小离地间隙，而且万向节叉轴线之间的夹角也不至于超过允许值。凸包和传动轴之间最小间隙壹般可取10~15mm 3．为了减小地板平面应采取的措施：①减小车架纵梁高度②后桥上面的壹段纵梁做成向上弯的形状③后桥采用双曲面齿轮传动以降低传动轴等。 4．车身内部布置：轿车送客，其车身内部布置应该考虑人的因素，既要保证安全性又要保证舒适性；除某些专用车辆以外，壹般车辆内部均可按成年人的人体尺寸来考虑。 5．车身横截面布置：轿车车身的横截面是由车门和顶盖的外形来形成的，其轮廓尺寸可按驾驶员和乘客位置上的尺寸数据来着手设计。（车身内部主要的轮廓点取决于驾驶员头部和顶盖之间、肩部和玻璃之间、肘部和车门内表面之间的间隙；车身外表面上各点则决定于顶盖的厚度、玻璃下降的轨迹、门锁和玻璃升降的尺寸等）

汽车 车身结构CAE 分析报告

BODY CAE Loadcase Description 1. BIW 1.1 BIW static bending stiffness 1) Model setup The model comprises BIW with CMS front (in blue), front sub frame (in red), CMS rear (in yellow). 2) Load and constraints The force Fz creats a total of 4000N, and applied at the H points. Constraints location: 1) Middle of the crash beam; 2) Front suspension supports; 3) Rear subframe mouting points on the side member 3) Software Nastran. 4) Targets The bending rocker stiffness is 11 200N/mm. 5) Post Calculation of deflection from vertical displacement indicated by reading points at 4000N: w i=A,B = max. vertical displacement of reading points A and B (on rocker); ? ? ? ??+++-??? ??+=42F E D C B A w w w w w w f

汽车车身结构与设计

1.什么叫车身结构设计? 以车身造型设计为基础进行车身强度设计和功能设计,以期最终找到合理的车身结构型式的设计过程的统称,其设计质量的优劣关系到车身内外造型能否顺利实现和车身各种功能是否能正常发挥。 2.什么叫白车身,它与车身总成是否相同?一个典型的轿车白车身包括哪些具 体的部件? 白车身是指完成焊接但未涂装之前的车身,不包括车门、引擎盖等运动件。 3.车身的承载类型有哪些?分别说明其优缺点及主要使用在哪些类型车上。 非承载式车身的汽车有一刚性车架,又称底盘大梁架。在非承载式车身中发动机、传动系统的一部分、车身等总成部件都是用悬架装置固定在车架上,车架通过前后悬架装置与车轮联接。非承载式车身比较笨重,质量大,高度高,一般用在货车、客车和越野车上,也有部分高级轿车使用,因为它具有较好的平稳性和安全性。 半承载式车身:介于非承载式车身和承载式车身之间的车身结构。它的车身本体与底架用焊接或螺栓刚性连接,加强了部分车身底架而起到一部分车架的作用。是一种过度型结构,其车架的强度和刚度低于承载式车身,现在已经很少采用。 承载式车身的汽车没有刚性车架,只是加强了车头、侧围、车尾、底板等部位,发动机、前后悬架、传动系统的一部分等总成部件装配在车身上设计要求的位置,车身负载通过悬架装置传给车轮。承载式车身除了其固有的乘载功能外,还要直接承受各种负荷力的作用。承载式车身不论在安全性还是在稳定性方面都有很大的提高,它具有质量小、高度低、装配容易等优点。大部分的轿车和高档商务车都采用了这种车身结构,例如我国生产的一汽奥迪、上海大众、江铃全顺等均是承载车身。 4.画出车身传统设计方法的流程,说明其特点。

车身结构轻量化与抗撞性多目标协同优化设计方法研究

车身结构轻量化与抗撞性多目标协同优化设计方法研究 汽车的轻量化和安全性设计是实现汽车节能、环保和安全三大设计发展主题的关键技术手段。车身轻量化与抗撞性是相互矛盾和相互制约的两个重要性能,车身的轻量化与抗撞性优化设计,是汽车轻量化、安全性设计的重要组成部分和核心关键技术。 作为整车最关键的连接和承载部件,车身的轻量化与抗撞性优化设计须协同考虑车身的各项基本性能,是一项典型的多参数、多约束和多目标的复杂系统工程。如何系统科学地开展车身的轻量化与抗撞性优化设计是当前汽车行业非常重要的研究课题,研究热点和难点。 目前,已有的研究工作中主要是针对车身单个或小部分零部件的轻量化或抗撞性优化设计居多,而以车身整体为研究对象进行系统地轻量化与抗撞性多目标协同优化设计的研究相对偏少,车身结构的轻量化与抗撞性优化设计仍然缺乏一个系统的设计方法和流程。其次,现有的针对车身结构进行的轻量化或抗撞性优化设计中,较少考虑了材料成本或其他不确定性因素对优化设计结果的影响,导 致优化设计结果的可行性、可用性不足。 再次,现有的车身结构轻量化或抗撞性多目标优化设计中,并未将多目标优 化设计结果与多准则决策方法进行有效整合,使得多目标最优设计方案的选择常常缺乏一定的理论依据。据此,本文以某自主品牌轿车车身为研究对象,采用有限元数值模拟和试验验证相结合手段,综合运用灵敏度与贡献度设计变量筛选方法、多目标试验设计方法、多目标优化代理模型方法、多目标优化算法以及多准则决策方法,结合结构-材料-性能-成本一体化优化设计方法,在考虑不确定性因素影响下,从车身零部件和车身总成水平上,对车身结构进行了分批次轻量化与抗撞

客车车身结构及其设计概述

客车车身结构及其设计 5-1 车身结构及其分类 客车与公共交通车辆是现代社会中运输旅客的主要交通工具。随着经济不断发展，环境污染越来越严重。客车的运行量，能够大大减少私家车的运行数量，能够大限度的减少大气污染。特别是最近几年，国家大力扶持新能源车辆，能够进一步减少大气污染。不管是传统车还是新能源车辆，合理的车身结构，能够在保证车身强度的前提下，减轻车身重量，降低能耗。车身的设计越来越受到重视，客车车身主要由骨架结构和蒙皮结构两部分组成。 5.1.1、客车车身定义GB37301-88 在GB37301-88中，客车车身的定义为：具有长方形的车箱，主要用来装载乘员和随身行李。 5.1.2、客车车身分类方法 由于客车品种繁多，所以车身的分类形式也是多种多样的。常见的分类方法有按客车的用途、承载形式和车身结构进行分类。 1、按用途分类 按客车的用途可分为城市客车、长途客车、旅游客车和专用客车四类。 （1）城市客车 城市客车是为城市内公共交通运输而设计和装备的客车，如图5-1所示。这种车辆设有座椅及乘客站立的区域，由于乘客上下频繁，所以车厢内地板低、过道高、通道宽、座椅少、车门多，车窗大，并有足够的空间供频繁停站时乘客上下车走动使用。按运行特点，城市客车分为市区城市客车和城郊城市客车。为了满足大、中城市公共交通的需要及环保要求，城市客车正逐步向大型化、低地板化、环保化、高档化和造型现代化等方面发展。 （2）长途客车 长途客车又称公路客车，是为城间旅客运输而设计和装备的客车，如图5-2所示。由于旅客乘坐时间较长，这类客车必须保证每位乘客都有座位，不设供乘客站立的位置。为了有效利用车厢的面积，座椅布置比较密集，而且尽可能的提高座椅的舒适性，座椅

车身结构设计总结

1、车身：车身是指各种汽车底盘上构成的乘坐空间及有关的技术装备。（一般来说，车身包括白车身及其附件） *2、白车身：白车身通常系指已经装焊好但尚未喷漆的白皮车身。*3、非承载式（有车架式）:非承载式车身的汽车有独立刚性车架，又称底盘大梁架。车身本体悬置于车架上，用弹性元件联接。特点：有独立的车架；车身受力小；弹性连接。 车架的振动通过弹性元件传到车身上，大部分振动被减弱或消除，发生碰撞时车架能吸收大部分冲击力，在坏路行驶时对车身起到保护作用，因此车厢变形小，平稳性和安全性好，而且厢内噪音低。但这种非承载式车身比较笨重，质量大，汽车质心高，高速行驶稳定性较差。 4、车架：是跨装在汽车前、后轴上的桥梁式结构。 车架的主要型式有：框式、脊梁式、综合式三大类。框式车架可分为边梁式和周边式两种。 *5、非承载式车身结构的优点：除了轮胎和悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲作用，适当吸收车架的扭转变形和降低噪声有作用，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，简化了装配工艺，便于组织专业化协作；由于有车架作为整车的基础，这样就便于汽车上各总成的安装，同时也易于更改车型和改装成其它用途的车辆；发生撞车事故时，车架还可以对车身起到一定的保护作用。 6、半承载式车身：还有一种介于非承载式车身和承载式车身之间的车身结构，被称为半承载式车身。它的车身本体与底架用焊接或螺栓刚性连接，加强了部分车身底架而起到一部分车架的作用，车身与底架成为一体共同承受载荷。这种形式实质上是一种无车架的承载式车身结构。因此，通常人们只将汽车车身结构划分为非承载式车身和承载式车身。 *7、承载式车身的主要缺点：由于取消了车架，来自传动系和悬架的振动和噪声将直接传给车身，而车厢本身又易于形成空腔共鸣的共振箱，因此会大大恶化乘坐舒适性；改型较困难； *8、“三化”指的是产品系列化，零部件通用化以及零件设计的标准化。 9、车身的表达方式: 传统的表达方式：坐标网格；1:1油泥模型。 现代车身的表达方式：基于CAD系统的曲线、曲面和实体。 10、动力总成的布置：初步设计时，必须确定车身与动力总成相对于前轮轴线的位置。在确定各总成相对于前轮的纵向位置之前，应预先估算轴荷分布。因此，车身总布置与整车总布置工作是很难截然分开的，往往需要反复交叉进行。 *11、地板凸包（传动轴通道）和传动轴的布置：为了保证车身地板凸包的高度最小，以及后座凸包上的座垫有足够的厚度，通常采取在垂直平面内将传动轴布置成U形的方案。这样可以降低传动轴的轴线，同时又能保证动力总成的外廓不致减小离地间隙，而且万向节叉轴线之间的夹角也不致超过允许值。 12、油箱和备胎的布置：在轿车上，油箱和备胎的布置车身的有效容积和汽车的轴荷分配都有很大的影响。为保证安全，油箱不应布置在发动机舱内，备胎则可根据需要任意布置。油箱和备胎往往同时布置在行李舱内。当备胎布置在行李舱内时，应保证在装满行李的情况下仍能方便地取出备胎。 13、车身试制和试验的目的：主要在于通过实践来具体检验车身外形和结构设计的合理性，考核其性能、强度和寿命，以及预先了解制造上的关键等。 14、概念设计的主要工作有：1.对市场、法规、竞争对手和竞争车型进行认真调查与预测；2.确定所开发新车在性能、质量、成本等方面适当的目标水平、具体指标和规格要求；3.进行整车和车身的总布置；4.产品、工艺、生产、销售和零部件等方面的专家在车身造型冻结前进行新车方案的较详细的可行性研究工作。 15、所谓A级曲面的定义：是必须满足相邻曲面间之间隙在0.005mm 以下。 16、计算几何：是一门兴起于二十世纪七十年代末的计算机科学的一个分支，主要研究解决几何问题的算法。 17、计算机辅助设计的主要问题：曲线的生成；曲面的生成；曲面间的拼接；曲面间过渡曲面的生成；曲面质量的评价；车身外表面曲面的分块。 *18、轿车车身的布置：传统式布置型式有利于车室内部（包括行李舱）布置，而且可以提高操纵稳定性、行驶平顺行和乘坐舒适性，但其缺点在于地板中部出现凸包，影响踏板布置、整车高度的降低和质量的减轻。 对于前驱动布置型式，由于取消了传动轴，可以降低地板和整车高度，如果采用横置式发动机，则更方便于车室内部布置。此种布置型式对车身总布置、降低风阻、整车轻量化等都是很有利的。 19、布置动力总成要考虑的因素：轴荷分配；K点的位置；曲轴中心线的倾角；发动机与其它零部件的间隙； 20、地板凸包（传动轴通道）和传动轴的布置：为了保证车身地板凸包的高度最小，以及后座凸包上的座垫有足够的厚度，通常采取在垂直平面内将传动轴布置成U形的方案。这样可以降低传动轴的轴线，同时又能保证动力总成的外廓不致减小离地间隙，而且万向节叉轴线之间的夹角也不致超过允许值。 21、影响车身地板高度的因素：传动轴；车架纵梁和横梁； 22、降低轿车地板平面的措施：减小车架纵梁的高度；前后轴上面的一段纵梁做成向上弯的形状；后桥采用双曲面齿轮传动以降低传动轴等。 23、R点定义：座椅调至最后、最下位置时的“胯点”。 *H点定义：实车测得躯干与大腿相连的旋转点“胯点”位置。 24、车身内部布置的依据：标准人体（人体样板尺寸）；车身的内部空间。 25、车身内部布置的主要工作：决定座椅的位置、几何参数；决定座椅的调节范围；方向盘的位置、大小、倾角；方向盘的调节范围；组合仪表和仪表台的位置、大小；组合仪表表面的角度；各种操纵手柄的位置、大小。 26、影响视野性的因素：座椅的布置、高度以及座垫和靠背的倾角；车窗尺寸、形状和布置；立柱的结构；发动机罩和翼子板的形状。 *27、长途大客车的特点：由于乘客乘坐时间长，站距远，客流量较稳定，所以主要应保证乘客在座椅上的舒适性。 长途大客车平面布置的特点：座椅的布置应尽可能使乘客面朝前方，为了增加载客量，一般可以两排座中间的过道处增设活动座。 *28、城市大客车的特点：站距短、乘客流动频繁，所以主要应保证乘客上、下车方便和便于在车内走动。 城市大客车平面布置的特点：一般多采用单排、双排座的布置方案，以增大过道宽度和立席面积。 29、蓄电瓶布置考虑的因素：轴荷分配合理；蓄电瓶尽可能靠近起动电机。 30、仪表板上的布置：控制系统应尽量布置在驾驶员的右手边；仪表布置在左手边；指示灯应安排在仪表的上方。 *31、大客车的安全性：车身结构；座椅及安全带；安全玻璃；车内软化 *32、货车驾驶室按其结构可分为四类： 驾驶室位于发动机之后的长头式（安全但整车面积利用差）； 驾驶室部分地位于发动机之上的短头式（综合安全和面积利用）；驾驶室位于发动机之上的平头式（整车面积利用好但安全、维修、隔热差）； 驾驶室偏于一侧的偏置式（整车面积利用、维修、隔热性好但安全性差） 33、人体工程学：是研究“人-机-环境”系统中人、机、环境三大要素之间关系，为解决该系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的一门技术科学。 *34、H点是人体身躯与大腿的交接点。用它来确定人体乘坐位置。H点人体模型：确定车身实际H点位置用的人体模型。 模型的背盘与臀盘交接处，在相当于人体胯点的位置上设有铰接副，铰接线的中点即为H点。 H点人体模型由背盘、臀盘、小腿杆、及头部探杆等组成。35、H点三维人体模型的作用：确定轿车的实际H点；检验轿车座椅设计的合理性。