汽車車身概論課件

一、關(guān)于車身1.汽車主要部分發(fā)動機(jī)總成、底盤總成、電器設(shè)備總成和車身總成四大部分組成。2.客車、轎車和多數(shù)專用汽車車身的質(zhì)量占整車自身質(zhì)量的40%~60%，貨車車身質(zhì)量占整車質(zhì)量的16%~30%二、車身的定義（車身的作用）1.安全防護(hù)2.容納空間3.承載基礎(chǔ)4.美觀作用第1章汽車車身概論1三、車身的構(gòu)成1.骨（底）架+蒙皮（白車身+涂裝）骨（底）架：安全件，承載件蒙皮：組成容納空間，造型起美觀作用2.結(jié)構(gòu)件+非結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)件：接受力、承受力的組件，有剛度、強度、疲勞強度、韌性等嚴(yán)格的技術(shù)要求，如：橫縱梁，加強筋。非結(jié)構(gòu)件：受力很小或無，技術(shù)要求較低，如：引擎蓋，翼子板，行李艙艙蓋，車頂?shù)让娣e較大，結(jié)構(gòu)簡單，平鋪型蒙皮組件。四、車身組建涉及材料、機(jī)加工工藝等諸多學(xué)科1.材料：90%為金屬，10%為非金屬，按使用量由高到低依次為合成塑料、玻璃、油漆、合成有機(jī)或無機(jī)密封膠。22.機(jī)加工。主要有沖壓、焊接、電鍍，塑料成型、粘接、密封等。3.人機(jī)工程學(xué)。安全性要求，如碰撞安全、視野等，舒適性要求，空間大小，風(fēng)噪隔音，振動等。4.空氣動力學(xué)。風(fēng)阻面積等。五、車身設(shè)計的發(fā)展汽車是機(jī)械怪物，是危險品，是消費品，但從我們汽車人的角度來看同時是科技產(chǎn)物，是工藝品，可以走入頂級設(shè)計殿堂的便成為了藝術(shù)品，并形成文化。藝術(shù)，最簡單，直觀的就是以車身造型來展現(xiàn)。下面以保時捷汽車的歷史來看汽車車身的發(fā)展演變。31990年巴黎車展上展出費迪南德·保時捷設(shè)計的汽車。在最初的發(fā)明制作時各部分造型已初具成型，但功能相對簡單，美觀性差。41928年身兼戴姆勒克萊斯勒技術(shù)指導(dǎo)、董事會成員等職的費迪南德·保時捷發(fā)明了傳奇的梅賽德斯SS和SSK機(jī)械增壓跑車。51933年計劃生產(chǎn)32型轎車，這就是大眾的鼻祖。61948年在費利·保時捷的領(lǐng)導(dǎo)下，一款以大眾部件為基礎(chǔ)的356跑車誕生了。這是第一款以保時捷來命名的底盤由輕金屬制成的跑車。在車身兩側(cè)出現(xiàn)了后視鏡，車身的流線型更加合理圓潤，一些地方開始出現(xiàn)尖角變形。

71953年保時捷550spyder，裝備有1.5升發(fā)動機(jī)，4個凸輪軸，110匹馬力81961年保時捷開始研發(fā)356，車身設(shè)計有費利·保時捷的兒子——亞歷山大·保時捷來進(jìn)行。造型上簡潔大方，出現(xiàn)霧燈和轉(zhuǎn)向燈。

91963年法蘭克福車展保時捷推出356接班人911，尾部安裝平置風(fēng)冷發(fā)動機(jī)，并于次年開始生產(chǎn)。此時的造型已經(jīng)相對成熟，車身表面出現(xiàn)局部的點線面的突出，且各個局部銜接到位。10于是在1965年，裝配有356上四缸引擎的911誕生。111974年911turbo（930款）的誕生掀開了保時捷歷史的新紀(jì)元，它是一款廢氣增壓汽車。保時捷是第一家將電鍍車身運用在系列車型上的廠家。由于速度的不但提升，高速行駛中的車身受空氣動力學(xué)因素的影響較重，此前的車身不再完美，與此同時便在車身上出現(xiàn)了擾流翼，但此時的擾流翼還是和車身連為一體的，并沒有將其完全提煉出來，并且進(jìn)氣格柵也在車身上開始突出。

12131975年保時捷推出924，第一款發(fā)動機(jī)前置，變速箱和驅(qū)動后置的運動車。在外觀上，整體造型和尺寸沒有明顯的改變，但前后保險杠等都經(jīng)過重新設(shè)計，時髦的連貫式的尾燈開始使用。車身上黑色的塑膠材質(zhì)逐漸取代了原先的電鍍金屬部件。

141989年在費利·保時捷80歲生日慶典上，經(jīng)典的911carrera2（964款）問世，它配有新型手自一體變速箱。

151993年底特律車展上，保時捷推出了一個全新的研究成果：一輛安裝了中置水平發(fā)動機(jī)的敞篷車boxter。圓形大燈的坡度變緩，整體造型趨于柔美。外形的改變有著重要的影響。個別車型已經(jīng)明顯將擾流翼提出來，成為單獨一個部件，造型更加圓潤渾厚。

16第四代保時捷911：代號993

171996年boxster被推向市場，boxster使保時捷品牌的市場大大年輕化。與此同時，老一代風(fēng)冷技術(shù)淡出市場，新時代的標(biāo)志：液冷技術(shù)全面啟動，并產(chǎn)生了996車型。不使用其標(biāo)志性的蛙眼大燈組合。不過911還是保留了不少經(jīng)典元素。在車燈的造型上不再拘泥于單一型，排氣筒也和車身融為一體。181997年新款911carreracoupe運用了水冷引擎、六缸技術(shù)及四閥門技術(shù)，變得更快、更安全。Turbo的LED前轉(zhuǎn)向燈“鑲嵌”在巨大的進(jìn)氣口上，十分別致。1998年911的演變在新型敞篷車上得以延續(xù)。并且推出了劃時代的速度機(jī)器：GT1；同年提出卡宴的生產(chǎn)方案。192000年高性能保時捷CarreraGT跑車在巴黎盧浮宮首度面世，成為跨世紀(jì)的產(chǎn)品。202003款的保時捷911GT2動力來自一臺3.6升水平對置6缸發(fā)動機(jī),產(chǎn)生有380匹馬力以及386牛米的扭力。延續(xù)了保時捷911四十年來一貫堅持的運動傳統(tǒng)，車身外觀變得更為流暢簡潔，經(jīng)典的圓形大燈，前鬼臉大燈下增加了兩個小燈。

21222005第六代保時捷911：代號997

2320111年，廣州車展上保時捷正式發(fā)布新一代911（代號為991）[3]。新車型共兩款，在外觀細(xì)節(jié)方面，保時捷進(jìn)行了與時俱進(jìn)的修改和調(diào)整，霧燈和前導(dǎo)流版采用了一體嵌入式的設(shè)計。新車尾部，后車燈也進(jìn)行了重新設(shè)計，造型更顯銳氣與動感。此外，新車的后外視鏡被安置到了車門上，后擾流板也進(jìn)行了加寬處理，并可伸展以提高行駛穩(wěn)定性。新一代保時捷911車內(nèi)多處添加鍍鉻裝飾，檔次再度升級。全新一代911還配備了天窗，在保時捷911的歷史中只有第一代911Targa車型，配有全景玻璃車頂。242015年法蘭克福車展保時捷MissionE概念車現(xiàn)代的造型更具時尚合理，造型大氣簡潔，各個造型元素統(tǒng)一而富有變化，不僅符合工業(yè)生產(chǎn)的的批量化生產(chǎn)，而且也滿足了功能上的舒適人性化。

25一、車身的承載類型車身整體按照受力情況可分為非承載式、半承載式和承載式(或稱整體式)三種。第二節(jié)車身的承載類型與整體構(gòu)造26(1)非承載式車身非承載式車身（如圖1－2）的汽車有剛性車架，又稱大梁式車身或大架式車身。車身與車架上用彈元件連接。車架為重力，反作用力，振動的主要承受件，大部分振動被減弱或消除，發(fā)生碰撞時車架能吸收大部分沖擊力，在路面狀況差的道路上行駛時對車身起到保護(hù)作用。因此車廂變形小，平穩(wěn)性和安全性好，而且?guī)麅?nèi)噪音低。但這種非承載式車身比較笨重，質(zhì)量大，汽車質(zhì)心高，高速行駛穩(wěn)定性較差。貨車駕駛室是最典型的非承載式車身的實例。27圖1－2非承載式車身28圖1－3邊梁式車架29車架車架有框架式、脊梁式和綜合式三大類，而在框架式又分為邊梁式（或梯形式）和周邊式兩種，其中邊梁式是采用最廣泛的一種車架。車架材料：貨車車架5mm回型鋼，或工字鋼。強度高，不易變形。30圖1－4周邊式車架31圖1－5綜合框架式車架32（2）非承載式車身應(yīng)用及工作環(huán)境非承載式車身或大梁式車身或大架式車身，主要應(yīng)用在載貨貨車，載客客車上。貨車和客車主要的應(yīng)用功能要求為承載力要求，如貨車，額定載量為XX噸，客車額定載客人數(shù)為XX人。主要受力為自身承載重力，在實際當(dāng)中，由于載貨或載客質(zhì)量，數(shù)量隨機(jī)變化且復(fù)雜，其載重重力時刻處于不均勻，甚至出現(xiàn)超載的狀態(tài)，因此要求必須有剛強度的承載件以應(yīng)對不斷變化的承載重力，以及與之對應(yīng)的反作用力，汽車行駛時不斷變化的應(yīng)力。貨車和客車，行駛路徑復(fù)雜，道路因素影響較大。貨車和客車常規(guī)行駛速度較低，因此在自身重量級行駛時風(fēng)阻要求較低，輕量化要求低。33（3）基于以上應(yīng)用及工作環(huán)境總結(jié)：非承載式車身的優(yōu)點如下：①簡化裝配工藝②易于改型③安全④使用壽命長非承載式車身的缺點如下：①整車自重增加。由于設(shè)計計算時不必須保證車架有足夠的強度和剛度，從而使整車自重增加。②整車高度增大。③制造設(shè)備昂貴。車架是汽車上最大而且質(zhì)量較大的部件，所以必須具備有大型的壓床以及焊接、工夾具和檢驗等一系列復(fù)雜設(shè)備，因而其制造設(shè)備價格昂貴。34（2）半承載式車身半承載式車身是一種過渡型的結(jié)構(gòu)，車身下部仍保留有“車架”，不過它的強度和剛度可稍低于非承載式的車架，為了區(qū)別，一般可將它稱為“底架”。半承載式車身的特點是車身與車架用螺釘連接、鉚接或焊接等方法剛性地連接。在此種情況下，汽車車身除了承受車身應(yīng)承受的各項載荷外，還在一定程度上有助于加固車架，分擔(dān)車架的部分載荷。分析區(qū)別：底盤和底架35（3）承載式車身承載式車身（如圖1－6）的汽車沒有車架，車身就作為發(fā)動機(jī)和底盤各總成的安裝基礎(chǔ)。在此種情況下，各種載荷全部由汽車車身承受。36圖1－6承載式車身371)承載式車身的種類。根據(jù)承載式車身上、下受載荷程度不同，可以將承載式車身（特別是大客車車身）分為基礎(chǔ)承載式和整體承載式兩種類型。38圖1－7基礎(chǔ)承載式車身39圖1－8整體承載式車身402)承載式車身的優(yōu)點。承載式車身的汽車沒有剛性車架，只是加強了車頭、側(cè)圍、車尾、底板等部位，車身和底架共同組成了車身本體的剛性空間結(jié)構(gòu)。這種承載式車身除了其固有的乘載功能外，還要直接承受各種負(fù)荷。這種形式的車身具有較大的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)的剛度，質(zhì)量小，高度低，汽車質(zhì)心低，裝配簡單，高速行駛穩(wěn)定性較好。413)承載式車身的缺點。承載式車身的缺點主要有：①質(zhì)量和制造成本會有所增加。由于取消了車架，來自傳動系和懸架的振動和噪聲將直接傳給車身，而車廂本身又是易于形成引起空腔共鳴的共振箱，因此會大大地惡化乘坐舒適性，所以必須采用大量的隔聲防振材料，從而導(dǎo)致成本和質(zhì)量都會有所增加。②改型較困難。分析區(qū)別：越野型汽車和SUV

42二、汽車車身結(jié)構(gòu)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(guān)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。車身的骨架件和板件多用鋼板沖壓而成，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(yīng)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。431）轎車車身轎車車身（如圖1－9）主要由發(fā)動機(jī)蓋、車頂蓋、行李箱蓋、翼子板、前圍板、立柱等幾部分構(gòu)成的。轎車車身結(jié)構(gòu)中常用鋼板的厚度為0.6～3mm，大多數(shù)零件用材厚度是0.8～1.0mm。44圖1－9轎車白車身451)發(fā)動機(jī)蓋。發(fā)動機(jī)蓋(又稱發(fā)動機(jī)罩)是最醒目的車身構(gòu)件，是買車者經(jīng)常要查看的部件之一。對發(fā)動機(jī)蓋的主要要求是隔熱隔音、自身質(zhì)量輕、剛性強。發(fā)動機(jī)蓋在結(jié)構(gòu)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(jī)蓋開啟時一般是向后翻轉(zhuǎn)，也有小部分是向前翻轉(zhuǎn)。462)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(shè)天窗的理由。從設(shè)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。473)行李箱蓋。行李箱蓋要求有良好的剛性，結(jié)構(gòu)上基本與發(fā)動機(jī)蓋相同，也有外板和內(nèi)〖JP2〗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，包括后擋風(fēng)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。484)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(shè)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(shè)計尺寸。495)前圍板。前圍板是指發(fā)動機(jī)艙與車廂之間的隔板，它和地板、前立柱連接，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(jī)柱等機(jī)件安裝位置。50（2）客車車身大客車車身主要由車身骨架（如圖1－10所示）、外覆蓋件和內(nèi)覆蓋件等幾部分組成。51圖1－10大客車車身骨架52（3）貨車車身貨車車身主要由駕駛室（貨車平頭駕駛室結(jié)構(gòu)如圖1－11所示）和貨廂兩部分組成。53圖1－11貨車平頭駕駛室54第三節(jié)汽車車身設(shè)計方法在外形和結(jié)構(gòu)上，汽車車身殼體（特別是轎車車身）是由許多具有空間曲面外形的大型覆蓋件（如頂蓋、翼子板和發(fā)動機(jī)罩等）組成。對整車外形來說，既要求其整體協(xié)調(diào)給人以美感，又必須保證必要的流線型；在裝配這些大型覆蓋件時，對互換性和裝配精確度也有較嚴(yán)格的要求。55一、傳統(tǒng)設(shè)計方法傳統(tǒng)的車身設(shè)計過程分為兩個階段，即初步設(shè)計和技術(shù)設(shè)計。1)初步設(shè)計初步設(shè)計車身主要完成以下幾方面的工作：1)繪制1∶5車身布置圖2)繪制彩色效果圖3)雕塑1∶5模型56（2）技術(shù)設(shè)計1)繪制1∶1線形圖2)雕塑1∶1油泥模型3)制作1∶1內(nèi)部模型4)繪制車身主圖板5)繪車身零件圖6)樣車試制和試驗57(3)傳統(tǒng)設(shè)計方法的特點傳統(tǒng)設(shè)計方法設(shè)計汽車車身外形和主體結(jié)構(gòu)有兩個明顯的特點，一是設(shè)計工作量大；在普通機(jī)械設(shè)計工作中，制圖工作約占整個工作量的50%~60%，而在傳統(tǒng)的車身設(shè)計工作中，可以說幾乎絕大部分時間都在從事這種繁瑣的、重復(fù)性的工作；若遇車身局部外形和尺寸改動導(dǎo)致制圖工作返工，那就會更增大工作量；還有模型制造、樣車試制和試驗等，這樣的工作量能少嗎。二是設(shè)計周期長；由于設(shè)計工作量大，樣車的試制、試驗及改進(jìn)后再試制和試驗，這樣肯定會使設(shè)計周期加長。58二、現(xiàn)代設(shè)計方法車身現(xiàn)代設(shè)計方法（當(dāng)前國外