汽車 車身 技術(shù)(2)課件

1、白車身結(jié)構(gòu)白車身結(jié)構(gòu)編制：編制：校對：校對：審批：審批：車身概論車身概論一般來說，車身包括白車身及其附件。一般來說，車身包括白車身及其附件。白車身通常指已經(jīng)裝焊好但尚未噴漆的白皮車身（白車身通常指已經(jīng)裝焊好但尚未噴漆的白皮車身（Body in white），），包括翼子板、發(fā)動機(jī)蓋、車門、行李箱蓋或背門等裝包括翼子板、發(fā)動機(jī)蓋、車門、行李箱蓋或背門等裝配件。配件。按承載形式之不同，可將車身分為承載式、非承載式和半承按承載形式之不同，可將車身分為承載式、非承載式和半承載式三大類。載式三大類。承載式車身的特點是沒有車架。車身由底板、骨架、內(nèi)外蒙皮承載式車身的特點是沒有車架。車身由底板、骨架、內(nèi)外蒙

2、皮等組焊成剛性框架結(jié)構(gòu)，整個車身構(gòu)件全部參與承載，所以稱等組焊成剛性框架結(jié)構(gòu)，整個車身構(gòu)件全部參與承載，所以稱為承載式車身。為承載式車身。非承載式車身的特點是有獨立的車架。車身用彈簧或橡膠墊彈非承載式車身的特點是有獨立的車架。車身用彈簧或橡膠墊彈性地固定在車架上，承載地主體是車架，車身只承受所載人員性地固定在車架上，承載地主體是車架，車身只承受所載人員和行李的重量。和行李的重量。半承載車身的結(jié)構(gòu)與非承載式車身基本相同，也是屬于有車架半承載車身的結(jié)構(gòu)與非承載式車身基本相同，也是屬于有車架式的。它們之間的區(qū)別在于：車身和車架的連接不是柔性的而式的。它們之間的區(qū)別在于：車身和車架的連接不是柔性的而是

3、剛性的連接。是剛性的連接。車身概論車身概論一般轎車都采用承載式車身結(jié)構(gòu)；貨車與某些高級轎車采用一般轎車都采用承載式車身結(jié)構(gòu)；貨車與某些高級轎車采用非承載式車身結(jié)構(gòu)。后面的論述都是針對承載式車身而言。非承載式車身結(jié)構(gòu)。后面的論述都是針對承載式車身而言。承載式車身，由于整個車身都參與承載，強(qiáng)度條件好，可以承載式車身，由于整個車身都參與承載，強(qiáng)度條件好，可以減輕車身的自重。因無需車架，地板高度和整車高度可降低，減輕車身的自重。因無需車架，地板高度和整車高度可降低，有利于提高轎車的行駛穩(wěn)定性和上、下車的方便性。有利于提高轎車的行駛穩(wěn)定性和上、下車的方便性。承載車身的缺點是：來自傳動系和懸架的振動和噪音

4、直接傳承載車身的缺點是：來自傳動系和懸架的振動和噪音直接傳至乘客室，而乘客室本身又是易于形成空腔共鳴的共振箱，嚴(yán)至乘客室，而乘客室本身又是易于形成空腔共鳴的共振箱，嚴(yán)重影響乘坐的舒適性，必須采用大量的隔音防振材料，使成本重影響乘坐的舒適性，必須采用大量的隔音防振材料，使成本和質(zhì)量增加。另外，車身改型困難，損壞后修復(fù)難度大。和質(zhì)量增加。另外，車身改型困難，損壞后修復(fù)難度大。某些轎車為了便于安裝發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)以及為了改善安裝某些轎車為了便于安裝發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)以及為了改善安裝點部位受力狀況和乘員舒適性而采用副車架結(jié)構(gòu)。副車架通過點部位受力狀況和乘員舒適性而采用副車架結(jié)構(gòu)。副車架通過軟墊直接連接到

5、車身上。副車架可在前、后端都加裝或僅在前軟墊直接連接到車身上。副車架可在前、后端都加裝或僅在前端加裝（后者也稱短車架或部分式車架）。端加裝（后者也稱短車架或部分式車架）。車身概論車身概論前、后端均有副車架的轎車前、后端均有副車架的轎車裝有短車裝有短車架的轎車架的轎車車身構(gòu)成車身構(gòu)成07前保險杠支架前保險杠支架52C前拖鉤前拖鉤52C前翼子板前翼子板52C發(fā)動機(jī)蓋發(fā)動機(jī)蓋52S白車身本體白車身本體C9前門前門58C后門后門72C行李箱蓋行李箱蓋52S車身構(gòu)成車身構(gòu)成白車身本體白車身本體53V前頂梁前頂梁53W頂蓋頂蓋53W后頂梁后頂梁53W前圍上板前圍上板53V中頂梁中頂梁53W側(cè)圍側(cè)圍53S后

6、圍板后圍板53W后尾板后尾板53V車身構(gòu)成車身構(gòu)成-53S上邊梁加強(qiáng)板上邊梁加強(qiáng)板上邊梁上邊梁上邊梁上邊梁油箱口盒油箱口盒流水槽流水槽中柱內(nèi)板中柱內(nèi)板上邊梁加強(qiáng)板上邊梁加強(qiáng)板前柱前柱側(cè)圍外板側(cè)圍外板下邊梁下邊梁鉸鏈加強(qiáng)板鉸鏈加強(qiáng)板中柱中柱后輪罩板后輪罩板尾燈板尾燈板后柱后柱車身構(gòu)成車身構(gòu)成-53V水箱架水箱架前縱梁前縱梁前圍下板前圍下板地板縱梁地板縱梁中地板中地板前柱前柱前輪罩板前輪罩板前圍前圍 上板上板坑道加強(qiáng)板坑道加強(qiáng)板后縱梁后縱梁地板過渡板地板過渡板座椅支撐梁座椅支撐梁門檻內(nèi)板門檻內(nèi)板前地板前地板后地板后地板后地板橫梁后地板橫梁車身構(gòu)成車身構(gòu)成-58C門鉸鏈門鉸鏈防撞桿防撞桿門框門框門邊

7、板門邊板門內(nèi)板門內(nèi)板門鎖加強(qiáng)板門鎖加強(qiáng)板門外板加強(qiáng)板門外板加強(qiáng)板門外板門外板門內(nèi)板加強(qiáng)板門內(nèi)板加強(qiáng)板車身構(gòu)成車身構(gòu)成-52S鎖扣加強(qiáng)板鎖扣加強(qiáng)板發(fā)動機(jī)蓋鎖扣發(fā)動機(jī)蓋鎖扣發(fā)動機(jī)蓋外板發(fā)動機(jī)蓋外板發(fā)動機(jī)蓋內(nèi)板發(fā)動機(jī)蓋內(nèi)板鉸鏈加強(qiáng)板鉸鏈加強(qiáng)板行李箱蓋鉸鏈行李箱蓋鉸鏈車身構(gòu)成車身構(gòu)成-52S鉸鏈加強(qiáng)板鉸鏈加強(qiáng)板行李箱蓋鉸鏈行李箱蓋鉸鏈行李箱蓋外板行李箱蓋外板發(fā)動機(jī)蓋內(nèi)板發(fā)動機(jī)蓋內(nèi)板尾燈座尾燈座行李箱蓋內(nèi)板行李箱蓋內(nèi)板車身強(qiáng)度車身強(qiáng)度q碰撞安全性要求碰撞安全性要求當(dāng)車輛在前后方發(fā)生碰撞時，為保護(hù)車內(nèi)乘員安全乘坐室不應(yīng)發(fā)生當(dāng)車輛在前后方發(fā)生碰撞時，為保護(hù)車內(nèi)乘員安全乘坐室不應(yīng)發(fā)生過多變形（包括車輪、發(fā)動機(jī)

8、、變速器等剛性部件不得侵入駕駛室）過多變形（包括車輪、發(fā)動機(jī)、變速器等剛性部件不得侵入駕駛室）。除乘坐室以外的部分則應(yīng)盡可能多地變形，合理吸收撞擊能量，使。除乘坐室以外的部分則應(yīng)盡可能多地變形，合理吸收撞擊能量，使作用于乘員身體上地力和加速度值不超過人體的忍耐極限。作用于乘員身體上地力和加速度值不超過人體的忍耐極限。為滿足上述要求，設(shè)計時要使乘坐室的剛度大于前后變形區(qū)域的剛為滿足上述要求，設(shè)計時要使乘坐室的剛度大于前后變形區(qū)域的剛度。度。車身強(qiáng)度車身強(qiáng)度q碰撞吸能結(jié)構(gòu)設(shè)計碰撞吸能結(jié)構(gòu)設(shè)計薄壁構(gòu)件的變形模式可表現(xiàn)為彎折變形、翹曲變形或者皺褶變形，薄壁構(gòu)件的變形模式可表現(xiàn)為彎折變形、翹曲變形或者皺

9、褶變形，其中，皺褶壓縮的變形量最大，最利于吸收碰撞能量，因此，皺褶壓其中，皺褶壓縮的變形量最大，最利于吸收碰撞能量，因此，皺褶壓縮是薄壁構(gòu)件碰撞吸能設(shè)計時的一個設(shè)計目標(biāo)和方向?？s是薄壁構(gòu)件碰撞吸能設(shè)計時的一個設(shè)計目標(biāo)和方向。為使變形按預(yù)想的部位和方式進(jìn)行，預(yù)變形技術(shù)是一種重要的手段為使變形按預(yù)想的部位和方式進(jìn)行，預(yù)變形技術(shù)是一種重要的手段，即在設(shè)計時預(yù)先使結(jié)構(gòu)的某個部位弱化或強(qiáng)化，從而引導(dǎo)構(gòu)件在碰，即在設(shè)計時預(yù)先使結(jié)構(gòu)的某個部位弱化或強(qiáng)化，從而引導(dǎo)構(gòu)件在碰撞時朝著皺褶壓縮的方向發(fā)展。撞時朝著皺褶壓縮的方向發(fā)展。車身強(qiáng)度車身強(qiáng)度車身整體布置時，應(yīng)充分考慮碰撞沖擊力的傳遞路徑，主要受力桿車身整體布

10、置時，應(yīng)充分考慮碰撞沖擊力的傳遞路徑，主要受力桿件應(yīng)連續(xù)，不同桿件過渡應(yīng)均勻。件應(yīng)連續(xù)，不同桿件過渡應(yīng)均勻。車身強(qiáng)度車身強(qiáng)度當(dāng)受力桿件的截面發(fā)生突變時，就會由于剛度突變引起截面變化處當(dāng)受力桿件的截面發(fā)生突變時，就會由于剛度突變引起截面變化處應(yīng)力集中，在經(jīng)常承受交變應(yīng)力的汽車車身上，應(yīng)力集中可能誘發(fā)進(jìn)應(yīng)力集中，在經(jīng)常承受交變應(yīng)力的汽車車身上，應(yīng)力集中可能誘發(fā)進(jìn)展性裂縫，導(dǎo)致疲勞損壞。因此，要特別注意加強(qiáng)板和接頭的設(shè)計，展性裂縫，導(dǎo)致疲勞損壞。因此，要特別注意加強(qiáng)板和接頭的設(shè)計，例如：例如：加強(qiáng)板開缺口，加強(qiáng)板開缺口，使應(yīng)力均勻些使應(yīng)力均勻些加強(qiáng)板坡度過渡加強(qiáng)板坡度過渡，使應(yīng)力均勻些，使應(yīng)力均勻些

11、截面漸變截面漸變車身強(qiáng)度車身強(qiáng)度薄壁桿件截面形狀對薄壁桿件截面形狀對剛度有很大影響，為提剛度有很大影響，為提高整個車身和構(gòu)件的剛高整個車身和構(gòu)件的剛度，宜多采用閉口截面度，宜多采用閉口截面，如右圖：，如右圖：車身強(qiáng)度車身強(qiáng)度車身承載桿件上經(jīng)常需要開一些孔洞，以便安裝各種導(dǎo)線、管道和車身承載桿件上經(jīng)常需要開一些孔洞，以便安裝各種導(dǎo)線、管道和機(jī)構(gòu)等，顯然，由于這些孔洞將產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)經(jīng)可能將孔位選在機(jī)構(gòu)等，顯然，由于這些孔洞將產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)經(jīng)可能將孔位選在應(yīng)力較小的部位。此外，開一個大孔要比開數(shù)個小孔應(yīng)力集中更嚴(yán)重應(yīng)力較小的部位。此外，開一個大孔要比開數(shù)個小孔應(yīng)力集中更嚴(yán)重?？v、橫桿件的連接點

12、，一般都會出現(xiàn)應(yīng)力集中，如設(shè)計不當(dāng)，很可縱、橫桿件的連接點，一般都會出現(xiàn)應(yīng)力集中，如設(shè)計不當(dāng)，很可能造成車身隱患。常見接頭形式見下圖，盡可能擴(kuò)大連接的面積，減能造成車身隱患。常見接頭形式見下圖，盡可能擴(kuò)大連接的面積，減少應(yīng)力集中。少應(yīng)力集中。車身強(qiáng)度車身強(qiáng)度車身主要受力件車身主要受力件車身強(qiáng)度車身強(qiáng)度車身強(qiáng)度車身強(qiáng)度車身強(qiáng)度車身強(qiáng)度Mazda RX-8車身強(qiáng)度車身強(qiáng)度車身骨架構(gòu)件設(shè)計時，一般先按經(jīng)驗或參考成熟車型結(jié)車身骨架構(gòu)件設(shè)計時，一般先按經(jīng)驗或參考成熟車型結(jié)構(gòu)，完成初步設(shè)計后，進(jìn)行有限元分析或制作樣件進(jìn)行試構(gòu)，完成初步設(shè)計后，進(jìn)行有限元分析或制作樣件進(jìn)行試驗，再根據(jù)分析或試驗結(jié)果，適當(dāng)調(diào)整

13、構(gòu)件截面和尺寸。驗，再根據(jù)分析或試驗結(jié)果，適當(dāng)調(diào)整構(gòu)件截面和尺寸。車身強(qiáng)度分析目前常用有限元分析法。車身強(qiáng)度分析目前常用有限元分析法。車身強(qiáng)度設(shè)計指標(biāo)：車身強(qiáng)度設(shè)計指標(biāo)：白車身彎曲剛度目標(biāo)值白車身彎曲剛度目標(biāo)值835daN/mm835daN/mm（福美來）。（福美來）。白車身扭轉(zhuǎn)剛度目標(biāo)值白車身扭轉(zhuǎn)剛度目標(biāo)值62.383daNm/rad62.383daNm/rad（福美來）。（福美來）。白車身總成的固有頻率（一階模態(tài)）應(yīng)不低于白車身總成的固有頻率（一階模態(tài)）應(yīng)不低于30Hz30Hz（福（福美來美來29.129.1），在車輛任何工況下均要有效避開其內(nèi)、外激），在車輛任何工況下均要有效避開其內(nèi)、外

14、激勵頻率，防止共振發(fā)生；在此前提下，盡量提高整車固有勵頻率，防止共振發(fā)生；在此前提下，盡量提高整車固有頻率，以改善乘座舒適性。頻率，以改善乘座舒適性。白車身重量目標(biāo)值白車身重量目標(biāo)值350KG350KG（福美來）。（福美來）。 車身強(qiáng)度車身強(qiáng)度q其它部件設(shè)計其它部件設(shè)計剛度較差的大型覆蓋件容易在振源的激勵下引起強(qiáng)迫振動。所以：剛度較差的大型覆蓋件容易在振源的激勵下引起強(qiáng)迫振動。所以：外板在造型設(shè)計時，就要有意識地考慮曲面弧度和設(shè)置棱線，平直外板在造型設(shè)計時，就要有意識地考慮曲面弧度和設(shè)置棱線，平直地零件造型是不可取的。制作時要使鋼板有足夠的變薄率（地零件造型是不可取的。制作時要使鋼板有足夠的變

15、薄率（8以上以上）以便產(chǎn)生冷作硬化。）以便產(chǎn)生冷作硬化。在內(nèi)板件和不在內(nèi)板件和不外露的外板件上外露的外板件上可設(shè)置各種形狀可設(shè)置各種形狀的加強(qiáng)筋。的加強(qiáng)筋。相關(guān)法規(guī)相關(guān)法規(guī)GB 15086-1994汽車門鎖及門鉸鏈的性能要求和試驗方汽車門鎖及門鉸鏈的性能要求和試驗方法法GB 15743-1995轎車側(cè)門強(qiáng)度轎車側(cè)門強(qiáng)度GB 11551-2003汽車正面碰撞乘員保護(hù)的設(shè)計規(guī)則汽車正面碰撞乘員保護(hù)的設(shè)計規(guī)則車頂強(qiáng)度要求車頂強(qiáng)度要求側(cè)面碰撞乘員保護(hù)側(cè)面碰撞乘員保護(hù)福美來福美來-普力馬車身差異普力馬車身差異水箱架水箱架因頭燈形式因頭燈形式不同，外側(cè)不同，外側(cè)板板53/54120不同不同普力馬普力馬福美

16、來福美來因車頭高度因車頭高度不同，上梁不同，上梁53150不同不同因頭上梁高度因頭上梁高度不同，與其搭不同，與其搭接的內(nèi)側(cè)板接的內(nèi)側(cè)板53/54130不同不同下梁下梁5316X相相同同下側(cè)板下側(cè)板53/541F0相同相同福美來福美來-普力馬車身差異普力馬車身差異前輪罩擋泥板前輪罩擋泥板因發(fā)動機(jī)蓋因發(fā)動機(jī)蓋高度不同，高度不同，普力馬增加普力馬增加一加高梁一加高梁53/54290普力馬普力馬福美來福美來其它大致相其它大致相同，主件成同，主件成形?？晒灿眯文？晒灿酶Ｃ纴砀Ｃ纴?普力馬車身差異普力馬車身差異前縱梁前縱梁普力馬普力馬福美來福美來大致相同大致相同福美來福美來-普力馬車身差異普力馬車身差異前

17、縱梁后段前縱梁后段普力馬普力馬福美來福美來其余大致相其余大致相同同53/54391形狀相同形狀相同，板厚不同，普力，板厚不同，普力馬馬2.6，福美來，福美來2.0福美來福美來-普力馬車身差異普力馬車身差異前圍下板前圍下板基本相同基本相同個別孔位有差異個別孔位有差異，成形模可共用，成形模可共用福美來福美來-普力馬車身差異普力馬車身差異前地板前地板普力馬普力馬福美來福美來其余大致相同（地其余大致相同（地板本體可互換）板本體可互換）增加二加強(qiáng)梁增加二加強(qiáng)梁54665/53603座椅不同，座椅座椅不同，座椅支架也不同支架也不同座椅不同，座椅座椅不同，座椅支架也不同支架也不同座椅不同，座椅座椅不同，座椅

18、支架也不同支架也不同增加二加強(qiáng)梁增加二加強(qiáng)梁54665/53603福美來福美來-普力馬車身差異普力馬車身差異3橫梁橫梁普力馬普力馬福美來福美來其它大其它大致相同致相同因普力馬軸距比福美來長因普力馬軸距比福美來長60mm，普力馬普力馬53/54916前前邊沿比福美來長邊沿比福美來長60mm座椅支座椅支架不同架不同福美來福美來-普力馬車身差異普力馬車身差異后縱梁后縱梁普力馬普力馬福美來福美來其它大致相同其它大致相同，主件成形模，主件成形?？晒灿每晒灿镁植壳羞叢煌略鼍植壳羞叢煌?，新增3個安全帶螺母板個安全帶螺母板局部切邊不同，新增局部切邊不同，新增3個安全帶螺母板個安全帶螺母板局部切邊不同，新增局部切邊不同，新增3個安全帶螺母板個安全帶螺母板局部切邊不同，新增局部切邊不同，新增多個螺母板多個螺母板局部切邊不同，新增局部切邊不同，新增多個螺母板多個螺母板局部切邊不同，新增局部切邊不同，新增多個螺母板多個螺母板因車長不同，尾因車長不同，尾端延長部分不同端