車身基礎(chǔ)知識培訓(xùn)吳健

1、轎車車身結(jié)構(gòu)分析培訓(xùn) 車身基礎(chǔ)知識介紹 汽車工程研究院汽車工程研究院 車身部車身部 吳健吳健 培訓(xùn)內(nèi)容 一、車身設(shè)計要素 二、白車身結(jié)構(gòu)簡介及設(shè)計要點 三、開啟件結(jié)構(gòu)簡介及設(shè)計要點 四、車身鈑金件材料簡介 五、車身輕量化 產(chǎn)品開發(fā)的市場性要素 系列化產(chǎn)品發(fā)展要素 生產(chǎn)、工藝?yán)^承性要素 車身設(shè)計要素 產(chǎn)品開發(fā) 車身外形設(shè)計 車身室內(nèi)布置設(shè)計 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計 空氣動力學(xué)要素 車身尺寸確定的人體要素 車身外形設(shè)計、內(nèi)飾造型的美學(xué)要素 外形的結(jié)構(gòu)性和裝飾的功能性要素 車身設(shè)計要素 產(chǎn)品開發(fā) 車身外形設(shè)計 車身室內(nèi)布置設(shè)計 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計 人體工程要素，包括人體尺寸、人體駕駛 和乘坐姿勢、人體操縱范圍、人眼

2、視覺和視 野、人車視野、人體運動特征、人體的心理 感覺等。 車身內(nèi)部設(shè)計的安全保護(hù)要素。 車身設(shè)計要素 產(chǎn)品開發(fā) 車身外形設(shè)計 車身室內(nèi)布置設(shè)計 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計 結(jié)構(gòu)設(shè)計強(qiáng)度、剛度要求； 輕量化設(shè)計要素； 結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性要素； 車身防腐蝕設(shè)計要素； 車身密封性設(shè)計要素； 結(jié)構(gòu)設(shè)計的工藝性要素 車身設(shè)計要素 產(chǎn)品開發(fā) 車身外形設(shè)計 車身室內(nèi)布置設(shè)計 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計 白車身結(jié)構(gòu) 白車身框架結(jié)構(gòu) 白車身框架結(jié)構(gòu) 白車身框架結(jié)構(gòu) 白車身框架結(jié)構(gòu) 車身梁結(jié)構(gòu)設(shè)計要點 設(shè)計車身結(jié)構(gòu)件應(yīng)遵循以下三點： 根據(jù)車身的受力情況，合理布置結(jié)構(gòu)件，優(yōu)化載荷傳遞路線； a、為吸能結(jié)構(gòu)提供牢固穩(wěn)定的支撐，保證吸能部件實現(xiàn)吸

3、能； b、使載荷能力強(qiáng)的部件分擔(dān)較多的載荷，承載能力弱的部件分擔(dān)少量載荷； c、使盡可能多的部件參與載荷傳遞，以提高材料的使用效率。 結(jié)構(gòu)具有足夠剛度性能的接頭，確保各個結(jié)構(gòu)桿件的連接合理可靠； 根據(jù)性能剛度和耐撞性能的需要選取封閉或開口截面，優(yōu)化截面形狀及尺寸。 研究表明：白車身結(jié)構(gòu)的剛度和耐撞性能主要是由薄壁梁形結(jié)構(gòu)和 接頭組成的框架結(jié)構(gòu)所決定的。 前艙 前艙 1.1.前縱梁前縱梁 前縱梁是前部碰撞中的關(guān)鍵部件。其變形模式和吸能效果直接關(guān)系車輛的碰撞性能， 對它的設(shè)計要求很高。變形是一種軸向壓潰和彎曲的混合模式。 現(xiàn)在很多乘用車的前縱梁都由前后兩段組成，前段較薄，后段較厚，通常將其前段 設(shè)

4、置若干誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)，后部也設(shè)置一凹槽。 前艙 1.前縱梁前縱梁 焊點布置對變形模式的影響 低速碰撞時，最好在前縱梁前端300mm的范圍內(nèi)或至少在各個固定點之外。 這樣當(dāng)對碰撞后的零部件進(jìn)行維修時不用將動力總成拆下。 可以在某些承載能力較小的部位切斷。有些車輛在這個區(qū)域內(nèi)加強(qiáng)用來做發(fā)動 機(jī)懸置安裝點就不能采取上述措施，相應(yīng)地，碰撞就會更換整個的前縱梁，這 無疑會增加維修成本。 前艙 2.前減震器座前減震器座 前減振器座承受來自前輪的載荷，為提高其局部剛度，要保證前減振器座和 SHOTGUN、前風(fēng)擋下橫梁、前縱梁連接合理、充分，并加強(qiáng)左右兩側(cè)減振器座 間的橫向連接，必要時可在兩減振器座間增加連接桿。

5、前艙 3.3.前擋板前擋板 前擋板是隔離前艙與座艙，連接地板，安裝腳踏板和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，安裝空調(diào)的 主要構(gòu)件。由于車輛設(shè)計中乘員是至關(guān)重要的，所以前圍下部總成的設(shè)計主要圍 繞著前擋板在碰撞過程中的侵入量不能超過法規(guī)的要求；而且它的特殊地理位置 決定了它必須具有良好的隔震、隔噪、密封以及隔熱效果 。 側(cè)圍 側(cè)圍主要是受造型的影響,基本上不存在沿用。 側(cè)圍通常是作為周圍部件的基準(zhǔn)。尤其是側(cè)圍外板，側(cè)圍外板在整個BIW設(shè) 計中的領(lǐng)導(dǎo)地位，在設(shè)計中不要輕易地更改。因為它直接影響著門的開啟，以及 整個車身的焊接關(guān)系和順序。 側(cè)圍 側(cè)圍 車身的整體剛度很大程度上取決于立柱的 剛度，因此在整個車身結(jié)構(gòu)中，立柱

6、是關(guān)鍵件，它要有很高的剛度。同時車身 也是側(cè)碰時主要承載和傳載部位。設(shè)計中 希望B柱彎曲剛度設(shè)計的足夠大，并且要 重點加強(qiáng)中段。門檻可以加加強(qiáng)板或填充 發(fā)泡材料等。 側(cè)圍 側(cè)圍內(nèi)板結(jié)構(gòu)通常有兩種結(jié)構(gòu)： 整體式：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更好，有效提高側(cè)碰性能；零件數(shù)少。 分開式：結(jié)構(gòu)分開上件，有利于公差的吸收，能較好保證制造精度。 側(cè)圍 1.A1.A柱（前柱）柱（前柱） 設(shè)計師考慮A柱幾何形狀方案時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，駕駛者通過前柱處的視線，雙目重疊角總計為56 度），又要有一定的幾何尺寸保持前柱的高剛度，是一個矛盾的問題。設(shè)計 者必須盡量使兩者平衡以取得最佳效果。沃爾沃S

7、CC，就將A柱改為通透形 式，采用了一種含有透明有機(jī)玻璃的鋼構(gòu)造，令視野盲點減少到最低程度(沃 爾沃SCC）。 側(cè)圍 2.B2.B柱（中柱）柱（中柱） B柱不但支撐車頂蓋，還要承受前、后車門的支承力，在B柱上還要裝置一些 附加零部件。因此B柱大都有外凸半徑，以保證有較好的力傳遞性能。B柱截 面形狀是比較復(fù)雜的。隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展，歐美主流汽車廠家在B柱處， 大量的采用熱成型和激光拼焊工藝，在剛度大大提高的同時重量大幅減小， 有利于現(xiàn)代轎車的輕量化。 對于四門轎車，中支 柱應(yīng)布置在后座通道的 前面，并適當(dāng)傾斜。這 樣有利于改善后座乘員 的上下車方便性。對于 前門，其前門柱應(yīng)盡量 前移，從而加

8、大前座乘 員的通道空間。 側(cè)圍 2.B2.B柱（中柱）柱（中柱） 不過，有些設(shè)計師卻從乘客上下車的便利性考慮，索性取消車身左右兩側(cè)的中 柱,前后門對開，乘員完全無障礙上下車。當(dāng)然，取消中柱就要相應(yīng)增強(qiáng)前、 后柱，其車身結(jié)構(gòu)必須要用新的形式，材料選用也有所不同。 側(cè)圍 3.C柱（后柱）柱（后柱） C柱與A柱、B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(gòu)造 尺寸大些也無妨，關(guān)鍵是C柱與車身的密封性要可靠。 側(cè)圍 4.門檻門檻 底板 Vois在縱梁搭接和地板搭接上都采用了 平面搭接的方式，能夠很好的吸收Y向公差。 底板 后底板設(shè)計不合理會造成局部剛度、模態(tài)頻率低等后果，在低 頻載荷激勵

9、下很有可能在車內(nèi)產(chǎn)生低頻轟鳴聲。 解決這一問題可以利用CAE 技術(shù)中的形貌優(yōu)化快速、有效的得 到加強(qiáng)筋的數(shù)量、形狀、布置位置。 底板 底板 后減振器座區(qū)域 為保證車身后部有較好的扭轉(zhuǎn)剛度，應(yīng)用有足夠截面積的封閉結(jié)構(gòu)連 接衣帽架和地板縱梁。如下圖支撐衣帽架的支架和后輪罩形成封閉截面， 而且其和縱梁相交處也是地板后橫梁和縱梁交匯處。這種設(shè)計不僅確保了 車身剛度，同時提高了后減振器座的局部剛度。 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(shè)天窗的理由。，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

10、阻 力。一般在頂蓋下增加一定數(shù)量的加強(qiáng)梁，頂 蓋內(nèi)層敷設(shè)絕熱襯墊材料，以阻止外界溫度的 傳導(dǎo)及減少振動時噪聲的傳遞。 車門 車門是車身中工藝最復(fù)雜的部件，它涉及到零件沖壓、零件焊接、零部 件裝配、總成組裝等工序，尺寸配合和工藝技術(shù)都要求嚴(yán)格。車門是一個活 動件，其靈活性、堅固性、密封性等一些缺點很容易被人發(fā)現(xiàn)，難以“蒙” 過去。 車門 車門總成分為整體式、分開式、還有一半整體式，一半分開式 車門 轎車門由門外板、門內(nèi)板、門窗框、門玻璃導(dǎo)槽、門鉸鏈、門鎖及門窗附 件等組成。內(nèi)板裝有玻璃升降器、門鎖等附件，為了裝配牢固，內(nèi)板局部 還要加強(qiáng)。 車門 為了增強(qiáng)安全性，外板內(nèi)側(cè)一般安裝了防撞桿。 車門

11、車門要求密封性好、防塵、防水、隔音。除了尺寸配合要合理外，重要的還有鑲嵌或粘貼 在車框與車門上的密封條。其質(zhì)量直接影響車門的密封性。 從開關(guān)車門可以大致判斷出車門的質(zhì)量。一個質(zhì)量比較好的車門，它使用的材料、制作 工藝是嚴(yán)格要求的，反映到使用上，就感覺出一種沉甸感，厚實感，關(guān)閉時有一種低沉的“嘭” 聲發(fā)出來，好象車廂里的空氣被壓縮似的。如果車門比較單薄，則有一種輕盈感，關(guān)閉時聲音 比較脆。 車門 設(shè)計原因： 1、車門、玻璃升降器、玻璃槽架三弧度是否統(tǒng)一（不同會增加玻璃 上升的阻力）。 2、玻璃升降器本身的電動機(jī)是否選用得當(dāng)（應(yīng)該考慮玻璃的重量 、玻璃密封條的阻力等等）。 3、叉臂式玻璃升降器定滑

12、槽中心必須同動力臂旋轉(zhuǎn)中心共線。 制造階段： 玻璃曲面制造精度、門內(nèi)板與玻璃導(dǎo)槽焊接部位的曲面精度以及導(dǎo)槽本身制造精度、門內(nèi)板玻璃升降器安 裝位置與前后導(dǎo)槽位置精度、門外板與門內(nèi)板合門時窗口輪廓的位置度精度、車門與車身的內(nèi)側(cè)間隙精度 控制（為保證通過淋雨試驗，工人會調(diào)整車門窗框）、導(dǎo)軌膠條制造時的硬度保證。 使用維護(hù)階段： 車門框使用中變形阻力增大、窗口沿及導(dǎo)軌膠條老化（摩擦力增加）、升降電機(jī)質(zhì)量影響使用壽命（推力 不足或燒毀）、升降機(jī)鋼絲繩限位塊損壞、門內(nèi)板密封薄膜維修中被撕掉或損壞，造成灰塵進(jìn)入門內(nèi)污染 升降器傳動機(jī)構(gòu)（鋼絲繩上有潤滑油）加速磨損和增大運動阻力。 -48- 車門鉸鏈 車門鉸

13、鏈?zhǔn)怯摄q鏈座和鉸鏈軸組成。它 應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)動靈活，不滯澀，不會發(fā)出雜 音，在汽車期望使用壽命內(nèi)，應(yīng)能保持 其功能。車門的開啟角度以75度為基 礎(chǔ)，不應(yīng)當(dāng)與車身有任何干涉。 拆裝前后鉸鏈的同軸度不變化。能夠較 高的保證門分裝前后的一致性。 發(fā)動機(jī)罩 對發(fā)動機(jī)罩防撞性的設(shè)計要求碰撞中任何時刻鎖都不能失效、鉸鏈銷不能剪切失效、 鉸鏈支架不可以發(fā)生過大的變形，否則發(fā)動機(jī)罩會侵入前風(fēng)擋。 發(fā)動機(jī)罩的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要適中，最大褶皺或屈曲載荷在5-8KN內(nèi)； 設(shè)置一個鉸鏈限位器來防止在低速和高速碰撞中鉸鏈?zhǔn)r發(fā)動機(jī)罩向后運動。 發(fā)動機(jī)罩 鉸鏈安裝在發(fā)蓋的XZ面，Z向尺寸可調(diào)，有益 于發(fā)蓋的裝調(diào)。 行李廂蓋 行李廂蓋結(jié)

14、構(gòu)形式： 1、三廂車采用行李廂式 2、兩廂車采用后背門形式 行李廂蓋 后背門 1、后背門模態(tài)分析，一階模態(tài)20HZ 2、后背門表面抗凹性分析，一般加400N的力最大位移小于10，殘余位移小于0.5 3、后背門門下垂及耐久分析，相關(guān)經(jīng)驗值國外、國內(nèi)最大變量10mm;國內(nèi)最大殘余變量 1mm、國外最大殘余變量0.5mm 車身鈑金件材料 1. 冷軋鋼板： （1）普通冷軋板 寶鋼現(xiàn)用的DC系列（DC01、DC03、DC04、DC06等）是沿用德系的牌號，相當(dāng) 于老標(biāo)準(zhǔn)的ST12，ST13，ST14，ST16。 （2）加磷高強(qiáng)度鋼板 一般的，強(qiáng)化鋼板的元素主要有C、Mn、Ti、Nb、Al等，有害的元素主

15、要是P 和S。實際上P的強(qiáng)化作用非常明顯，僅次于C，但是數(shù)量要達(dá)到0.04以上才能使強(qiáng) 化作用超過有害的部分，體現(xiàn)出強(qiáng)化作用。加磷鋼正是基于這種原理制造的。主要 有B170P1, B210P1, B250P1, B180P2(BP340), B220P2(BP380) 。 （3）烘烤硬化鋼BH鋼 烘烤硬化鋼是為提高鋼板的抗凹性、抗劃痕性和表面質(zhì)量而開發(fā)的高強(qiáng)度鋼板。 常將其用于表面覆蓋件，如門外板，頂蓋等。 車身鈑金件材料 （4）雙相鋼 在C，Mn鋼中，成品以快速冷卻方式冷卻到Ms點，得到鐵素體馬氏體 組織，馬氏體量為520，馬氏體量越高，鋼板強(qiáng)度越高。B240/390DP， B280/440DP，B340/590DP和B400/780DP。雙向鋼一般用于成形要求嚴(yán)格 并具有高強(qiáng)度，高碰撞吸收能的汽車零件，如：車輪，保險杠，懸掛系統(tǒng)和 加強(qiáng)件等。 （5）鍍鋅板 鍍鋅板的主要作用就是有一定的防腐性能，但由于表面的鋅層，會給沖壓 和焊接帶來一定的困難，有基體相當(dāng)于St16的DC54D+Z(St06Z)，相當(dāng)于 St12的DC51D+