(整理)汽車車身設計.

1、精品文檔轎車車身上的二大立柱由各種各樣的骨架件和板件通過焊接拼裝而成的轎車車身，也就是行業(yè)俗稱的白車身”它的各個部分都有相關的名稱，不論在汽車制造廠、修理廠或者配件 商店，人們一聽到某個名稱就知道它是屬于車上的哪一部分， 安裝在什么位置上（見圖） 三廂式轎車車身結構圖主要零部件：1、發(fā)動機蓋2、前檔泥板3、前圍上蓋板4、前圍板5、車頂蓋6、前柱7、 上邊梁8、頂蓋側板9、后圍上蓋板10、行李箱蓋11、后柱12、后圍板13、 后翼子板14、中柱15、車門16、下邊梁17、底板18、前翼子板19、前縱 梁20、前橫梁21、前裙板22、散熱器框架23、發(fā)動機蓋前支撐板車身的骨架件和板件多用鋼板沖壓而

2、成，車身專用鋼板具有深拉延時不易產(chǎn)生裂 紋的特點。根據(jù)車身不同的位置，一些要防止生銹的部位使用鋅鋼板， 例如翼子 板、車頂蓋等；一些承受應力較大的部位使用高強度鋼板，例如散熱器支承橫梁、 上邊梁等。轎車車身結構中常用鋼板的厚度為 0.63毫米，大多數(shù)零件用材厚 度是0.81.0毫米。在轎車車身構造中，有些重要零件的位置涉及到車輛的整體布置、安全及駕乘舒 適性問題，例如立柱。般轎車車身有三個立柱，從前往后依次為前柱（ A柱）、中柱（B柱）、后柱 （C柱）。對于轎車而言，立柱除了支撐作用，也起到門框的作用。設計師考慮前柱幾何形狀方案時還必須要考慮到前柱遮擋駕駛者視線的角度問題。一般情況下，駕駛者通

3、過前柱處的視線，雙目重疊角總計為 56度，從駕 駛者的舒適性看，重疊角越小越好， 但這涉及到前柱的剛度，既要有一定的幾何 尺寸保持前柱的高剛度，又要減少駕駛者的視線遮擋影響，是一個矛盾的問題。設計者必須盡量使兩者平衡以取得最佳效果。在2001年北美國際車展上瑞典沃爾沃推出最新概念車SCC,就將前柱改為通透形式，鑲嵌透明玻璃讓駕駛者可以 透過柱體觀察外界，令視野盲點減少到最低程度（見本網(wǎng) “車海拾貝 ”沃爾沃 SCC）。中柱不但支撐車頂蓋，還要承受前、 加零部件，例如前排座位的安全帶， 半徑，以保證有較好的力傳遞性能。后車門的支承力， 在中柱上還要裝置一些附 有時還要穿電線線束。 因此中柱大都有

4、外凸 現(xiàn)代轎車的中柱截面形狀是比較復雜的， 它 由多件沖壓鋼板焊接而成。 隨著汽車制造技術的發(fā)展， 不用焊接而直接采用液壓 成型的封閉式截面中柱巳經(jīng)問世， 它的剛度大大提高而重量大幅減小， 有利于現(xiàn) 代轎車的輕量化。不過， 有些設計師卻從乘客上下車的便利性考慮， 索性取消中 柱。最典型的是法國雪鐵龍 C3 轎車，車身左右兩側的中柱都被取消，前后門對 開，乘員完全無障礙上下車。當然，取消中柱就要相應增強前、后柱，其車身結 構必須要用新的形式，材料選用也有所不同 后柱與前柱、 中柱不同的一點就是不存在視線遮擋及上下車障礙等問題， 因此構 造尺寸大些也無妨，關鍵是后柱與車身的密封性要可靠。剛度是汽車

5、車身設計的指標， 剛度是指在施加不致于毀壞車身的普通外力時車身 不容易變形的能力， 也就是指恢復原形的彈性變形能力。 汽車在行駛過程中受到 各種外力影響會產(chǎn)生變形，變形程度小就是剛度好，一般情況剛度好強度也好。 剛度差的汽車， 行駛在不平路面上就容易發(fā)出嘎吱嘎吱的響聲。 立柱的剛度很大 程度上決定了車身的整體剛度，因此在整個車身結構中，立柱是關鍵件， 它要有 很高的剛度。車身外型設計的兩對矛盾 現(xiàn)代汽車追求舒適、 動力和安全性能好， 這些要求在車身外型的設計中構成了矛 盾。首先，乘駕舒適需要足夠的車內(nèi)空間， 而要得到寬敞的空間就要增加汽車外型的 尺寸。汽車的外型尺寸，尤其是橫截面尺寸的增加，勢

6、必增加汽車的迎風面積， 直接影響汽車的風阻系數(shù)。 這樣，舒適性與動力性就構成了一對矛盾。這對矛盾 在汽車的速度比較低的時候影響不大， 早期的汽車基本上是箱式的， 汽車的外型 完全根據(jù)內(nèi)部的需要來設計。隨著汽車技術的發(fā)展，汽車的速度越來越高， 風阻的矛盾就越來越突出。 研究表 明，隨著速度的增加，路面阻力增加很小而風阻增加卻很大。一般的箱式車，車 速在每小時 30 公里以下時，消耗在路面阻力上的功率大于克服風阻所消耗的功 率。而在這個速度以上，消耗在風阻上的功率就急劇增加。到了每小時 70 公里 左右的速度，克服風阻所需要的功率就會超過路面阻力。如果速度超過每小時 100 公里，絕大部分的功率就

7、消耗在克服風阻上了。風阻的主要因素有兩大方面，一是迎風面積， 二是渦流。 減少迎風面積的主要措 施是減低車廂的高度。 減少車廂的寬度雖然也能減少橫截面的面積， 但一般情況 下效果不如減少高度顯著。為了保留足夠的內(nèi)部空間，保證有舒適的乘坐空間， 汽車的截面是不可以隨意減少的。 為了進一步減低風阻， 就要從減少汽車行駛中 產(chǎn)生的渦流入手。我們在大街上常?？吹揭恍┐筘涇囻傔^后，馬路上的塵土、紙屑打著轉(zhuǎn)滿天飛， 這就是汽車行駛攪動空氣形成的渦流。汽車的前擋風玻璃、車頂、車側、車后都 可以產(chǎn)生渦流。 研究渦流最有效的手段是風洞試驗， 汽車模型靜止于隧道型空間 中，車身周圍是高速流動的空氣， 這樣來模擬汽

8、車高速行駛的條件。 通過安裝在 車身各部分的傳感裝置測量空氣的運動。從而了解渦流的運動情況。研究表明， 具有流線型車身的汽車抗渦流的性能最好。流線型車身的縱截面與飛機機翼的的形狀相似， 高速運動時會產(chǎn)生升力， 對行駛 穩(wěn)定性產(chǎn)生負面作用。這就產(chǎn)生了第二對矛盾， 即動力性與安全性的矛盾。 為了 增加穩(wěn)定性，現(xiàn)代汽車車身造型在流線型的基礎上不斷改進，車身重心前移、 前 低后高、增加尾部縱截面的相對面積、增加攪流板等等。舒適性與動力性、 動力性與穩(wěn)定性， 如何解決這兩對矛盾構成車身設計歷史的主 流話題。汽車的車身從箱型、甲殼蟲型發(fā)展到船型、楔型和現(xiàn)在的滴水型，以及 在這些形狀基礎上的許多變種， 其內(nèi)

9、在的驅(qū)動力就是這兩對矛盾的平衡過程。 汽 車車身的設計工作流程， 也從單純的由內(nèi)向外發(fā)展到由外向內(nèi)、 內(nèi)外結合的方式。汽車風阻的五個組成部分 車身造型設計是一門很大的學問，其中重要的內(nèi)容就是風阻問題。平常說的風阻大都是指汽車的外部與氣流作用產(chǎn)生的阻力。 實際上，流經(jīng)汽車內(nèi) 部的氣流也對汽車的行駛構成阻力。 研究表明， 作用在汽車上的阻力是由 5 個部 分組成的。一、外型阻力， 指汽車前部的正壓力和車身后部的負壓力之差形成的阻力， 約占 整個空氣阻力的 58% ；二、干擾阻力，指汽車表面突出的零件，如保險杠、后視鏡、前牌照、排水槽、 底盤傳動機構等引起氣流互相干擾產(chǎn)生的阻力，約占整個空氣阻力的

10、14% ；三、內(nèi)部阻力，指汽車內(nèi)部通風氣流、冷卻發(fā)動機的氣流等造成的阻力，約占整 個空氣阻力的 12% ；四、由高速行駛產(chǎn)生的升力所造成的阻力，約占整個空氣阻力的 7% ；五、空氣相對車身流動的摩擦力，約占整個空氣阻力的 9% ； 針對第一、二種阻力， 轎車車身應該盡量設計成流線型， 橫向截面面積不要太大， 車身各部分用適當?shù)膱A弧過渡，盡量減少突出車身的附件，前臉、發(fā)動機艙蓋、 前擋風玻璃適當向后傾斜，后窗、后頂蓋的長度、傾角的設計要適當。此外，還可以在適當?shù)奈恢冒惭b導流板或擾流板。 通過研究汽車外部的氣流規(guī)律，不僅可 以設計出更加合理的車身結構，還可以巧妙地引導氣流，適當利用局部氣流的沖 刷

11、作用減少車身上的塵土沉積。針對第四種阻力，要設法降低行駛中的升力，包括使弦線前低后高，底版尾部適當上翹，安裝導流板和擾流板等措施。一部分外部氣流被引進汽車內(nèi)部，可能會在一定程度上減少了外部氣流對汽車的 阻力，但氣流在流經(jīng)內(nèi)部氣道時也產(chǎn)生的摩擦、 旋渦損失。研究汽車內(nèi)部的氣流 規(guī)律，可以盡量減少內(nèi)部氣阻，有效地進行冷卻和通風。利用氣流分布規(guī)律，還 可以巧妙地把發(fā)動機的進氣口安排在高壓區(qū)，提高進氣效率，減少高壓區(qū)附近的渦流，同時把排氣口安排在低壓區(qū)，使排氣更加順暢。細心的讀者可能已經(jīng)注意到了，上面的論述用了很多非限定性的詞匯，女口適當就用了五次。有的讀者可能希望用一些確切的數(shù)字來表述，如后傾的角度

12、、圓角的半徑等等。這里牽涉到車身設計的整體概念。 風阻是建立在汽車整體結構上的 概念，某型號車的最佳幾何參數(shù)， 在其他型號上是不適用的。一個小小的改動往 往對整體產(chǎn)生很大的影響，正所謂牽一發(fā)而動全身。技術書籍上的數(shù)據(jù)都是在嚴 格規(guī)定的試驗條件下，對特定范圍的汽車進行測試的結果。離開了這些前提條件， 數(shù)據(jù)就是荒謬的。本網(wǎng)特約（2001年12月15日）尾部上翹車身主要構件在轎車車身上的三大立柱一文中有一幅車身結構件圖，上面列出了轎車車身 各部分部件的位置和名稱。該文介紹了前柱、中柱和后柱，本文繼續(xù)介紹其它主 要部件。發(fā)動機蓋 發(fā)動機蓋（又稱發(fā)動機罩）是最醒目的車身構件，是買車者經(jīng)常要察看的部件之

13、一。對發(fā)動機蓋的主要要求是隔熱隔音、自身質(zhì)量輕、剛性強。發(fā)動機蓋的在結構上一般由外板和內(nèi)板組成，中間夾以隔熱材料，內(nèi)板起到增強 剛性的作用，其幾何形狀由廠家選取， 基本上是骨架形式。發(fā)動機蓋開啟時一般是向后翻轉(zhuǎn)，也有小部分是向前翻轉(zhuǎn)。 向后翻轉(zhuǎn)的發(fā)動機蓋打開至預定角度， 不 應與前檔風玻璃接觸，應有一個約為 10 毫米的最小間距。為防止在行駛由于振 動自行開啟， 發(fā)動機蓋前端要有保險鎖鉤鎖止裝置， 鎖止裝置開關設置在車廂儀 表板下面，當車門鎖住時發(fā)動機蓋也應同時鎖住。車頂蓋 車頂蓋是車廂頂部的蓋板。 對于轎車車身的總體剛度而言， 頂蓋不是很重要的部 件，這也是允許在車頂蓋上開設天窗的理由。 從

14、設計角度來講， 重要的是它如何 與前、后窗框及與支柱交界點平順過渡， 以求得最好的視覺感和最小的空氣阻力。 當然，為了安全車頂蓋還應有一定的強度和剛度， 一般在頂蓋下增加一定數(shù)量的 加強梁，頂蓋內(nèi)層敷設絕熱襯墊材料， 以阻止外界溫度的傳導及減少振動時噪聲 的傳遞。行李箱蓋 行李箱蓋要求有良好的剛性，結構上基本與發(fā)動機蓋相同，也有外板和內(nèi)板， 內(nèi) 板有加強筋。一些被稱為 “二廂半 ”的轎車，其行李箱向上延伸，包括后檔風玻璃 在內(nèi)，使開啟面積增加，形成一個門，因此又稱為背門，這樣既保持一種三廂車 形狀又能夠方便存放物品。如果采用背門形式，背門內(nèi)板側要嵌裝椽膠密封條， 圍繞一圈以防水防塵。 行李箱蓋

15、開啟的支撐件一般用勾形鉸鏈及四連桿鉸鏈， 鉸 鏈裝有平衡彈簧，使啟閉箱蓋省力，并可自動固定在打開位置，便于提取物品。翼子板翼子板是遮蓋車輪的車身外板， 因舊式車身該部件形狀及位置似鳥翼而得名。 按 照安裝位置又分為前翼子板和后翼子板， 前翼子板安裝在前輪處， 因此必須要保 證前輪轉(zhuǎn)動及跳動時的最大極限空間， 因此設計者會根據(jù)選定的輪胎型號尺寸用 “車輪跳動圖 ”來驗證翼子板的設計尺寸。后翼子板無車輪轉(zhuǎn)動碰擦的問題，但出 于空氣動力學的考慮， 后翼子板略顯拱形弧線向外凸出。 現(xiàn)在有些轎車翼子板已 與車身本體成為一個整體，一氣呵成。 但也有轎車的翼子板是獨立的， 尤其是前 翼子板， 因為前翼子板碰

16、撞機會比較多， 獨立裝配容易整件更換。 有些車的前翼 子板用有一定彈性的塑性材料（例如塑料）做成。塑性材料具有緩沖性，比較安 全。前圍板 前圍板是指發(fā)動機艙與車廂之間的隔板，它和地板、前立柱聯(lián)接， 安裝在前圍上 蓋板之下。前圍板上有許多孔口，作為操縱用的拉線、拉桿、管路和電線束通過 之用，還要配合踏板、方問機柱等機件安裝位置。為防止發(fā)動機艙里的廢氣、高 溫、噪聲竄入車廂，前圍板上要有密封措施和隔熱裝置。在發(fā)生意外事故時，它 應具有足夠的強度和剛度。 對比車身其它部件而言， 前圍板裝配最重要的工藝技 術是密封和隔熱，它的優(yōu)劣往往反映了車輛運行的質(zhì)量。車頂蓋車頂蓋通常分為固定式頂蓋和敞篷式頂蓋兩種

17、， 固定式頂蓋是常見的轎車頂蓋形 式，屬于輪廓尺寸較大的大型覆蓋件，車身整體結構的一部分。它具有剛性強， 安全性好，汽車側翻時起到保護乘員的作用，缺點是固定不變，無通風性，無法 享受到陽光及兜風的樂趣。敞篷式頂蓋一般用于檔次較高的轎車或跑車上， 通過電動和機械傳動移動部分或 全部頂蓋，可以充分享受陽光和空氣，體驗兜風的樂趣。缺點是機構復雜，安全 性和密封性較差。敞篷式頂蓋有兩種形式，一種稱為 “硬頂”，可移動頂蓋用輕質(zhì) 金屬或樹脂材料做成。另一種稱為 “軟頂 ”，頂蓋用篷布做成。目前新型敞篷車多用硬頂形式，例如著名的標致 206CC 跑車。按動電鈕使后行 李艙蓋向后揭開，頂蓋自動折疊并隨支柱（

18、車廂后柱）的擺動而向后移動，移至 行李艙處降下，降入行李艙內(nèi)，然后合上行李艙蓋，此時整車成為一輛敞篷車。 硬頂式敞篷車的各部件之間配合相當精密， 整個電控操縱機構比較復雜， 但由于 采用硬性材料， 恢復車廂頂蓋后的密封性較好。 而軟頂敞篷車由篷布及支撐框架 構成，將篷布及支撐框架向后折疊就可以獲得敞開式車廂。由于篷布質(zhì)地柔軟， 折疊起來比較緊湊，整個機構也相對簡單，但密封性及耐用性較差。固定式頂蓋和敞篷式頂蓋有各自的優(yōu)缺點， 可不可以去除缺點而保留兩者優(yōu)點？ 設計師想出了一個折中的辦法，在固定頂蓋上開窗口，即 “天窗 ”，既可保持固定 頂蓋的優(yōu)點，又可在一定程度上獲得敞篷效果，兩者兼顧，還可增加廂內(nèi)光線。 這種方式受到汽車消費者的歡迎，在 20 世紀 80 年代后，開天窗的轎車迅速流 行起來。一般來說，天窗主要由玻璃窗、 密封橡膠條和驅(qū)動機構組成。 開啟的形式一般分 為外滑板式、內(nèi)滑板式及傾斜式。 外滑板式的玻璃窗在頂蓋上面滑動； 內(nèi)滑板式 的玻璃窗在頂蓋下面與篷頂內(nèi)飾襯之間滑動； 傾斜式的玻璃窗前端或后端向上傾 斜呈開啟狀態(tài)；目前多采用后兩種形式?；迨津?qū)動機構由支架導