汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計

汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計第1頁/共60頁第一章車身概論車身的特點；車身及其名詞術(shù)語；車身的承載類型和構(gòu)造“三化”問題

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在擴大汽車的服務(wù)領(lǐng)域和滿足各方面多樣化要求的前提下，作為汽車上三大總成之一的車身，已后來居上越來越處于主導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計，客車、轎車和多數(shù)專用汽車車身的質(zhì)量約占整車自身質(zhì)量的40%-60%,貨車車身質(zhì)量約占整車自身質(zhì)量的16%-30%,其各車型的車身占整車制造成本的百分比甚至還略超過以上給出的上限值。因此，僅從這個意義上來衡量汽車車身，其經(jīng)濟效益也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它兩大總成。由于汽車與人們的日常生活息息相關(guān)，為了適應(yīng)各種不同目的和用途乃至車輛的更新?lián)Q代等，其關(guān)鍵在于車身。因此，車身工程是汽車工業(yè)中最年輕而又發(fā)展最迅速的一個分支。第3頁/共60頁第4頁/共60頁古董車(ANTIQUE):1900年之前第5頁/共60頁古董車(ANTIQUE):1930之前第6頁/共60頁古董車(ANTIQUE):1930之前第7頁/共60頁量產(chǎn)車(PRODUCTION):1930之后第8頁/共60頁量產(chǎn)車(PRODUCTION):1930之后第9頁/共60頁量產(chǎn)車(PRODUCTION):1930之后第10頁/共60頁量產(chǎn)車(PRODUCTION):1930之后第11頁/共60頁量產(chǎn)車(PRODUCTION):1930之后第12頁/共60頁現(xiàn)代汽車:1980之后第13頁/共60頁現(xiàn)代汽車:1980之后第14頁/共60頁現(xiàn)代汽車:1980之后第15頁/共60頁現(xiàn)代汽車:1980之后第16頁/共60頁甲殼蟲1933年德國的波爾舍博士設(shè)計了一種類似甲殼蟲外形的汽車。波爾舍最大限度地發(fā)揮了甲殼蟲外形的長處，使其成為同類車中之王，“甲殼蟲”也成為該車的代名詞。由于第二次世界大戰(zhàn)的原因，甲殼蟲型汽車直到1949年才真正大批量生產(chǎn)，并以一種車型累計生產(chǎn)超過二千萬輛的記錄暢銷世界各地。第17頁/共60頁甲殼蟲第18頁/共60頁車身的特點1車身造型藝術(shù)2內(nèi)部裝飾3取暖通風(fēng)4防震隔音5密封6照明7座椅設(shè)計8人體工程第19頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點材料趨勢金屬--》非金屬目前車身使用的材料金屬低碳鋼一般軋成角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼管、鋼帶或鋼板，用于制作各種建筑構(gòu)件、容器、箱體、爐體和農(nóng)機具等。優(yōu)質(zhì)低碳鋼軋成薄板，制作汽車駕駛室、發(fā)動機罩等深沖制品；還軋成棒材，用于制作強度要求不高的機械零件。低碳鋼在使用前一般不經(jīng)熱處理，碳含量在0.15％以上的經(jīng)滲碳或氰化處理，用于要求表層溫度高、耐磨性好的軸、軸套、鏈輪等零件。第20頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點低碳鋼由于強度較低，使用受到限制。適當(dāng)增加碳鋼中錳含量，并加入微量釩、鈦、鈮等合金元素，可大大提高鋼的強度。若降低鋼中碳含量并加入少量鋁、少量硼和碳化物形成元素，則可得到超低碳貝氏體組夠其強度很高，并保持較好的塑性和韌性。第21頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點鍍鋅鋼板電鍍或熱鍍一層約5-12微米的金屬鋅的鋼板，有防腐蝕的作用，在建筑、家電、汽車中應(yīng)用比較廣泛。鍍鋅板的價格僅比普通鋼板高10%，耐腐蝕能力卻提高了幾倍。1937年美國建立了第一條連續(xù)熱鍍鋅帶鋼生產(chǎn)線，1942年在美國建成了第一條連續(xù)電鍍鋅帶鋼生產(chǎn)線，從進(jìn)入工業(yè)性生產(chǎn)至今已有160多年的生產(chǎn)歷史。熱鍍鋅產(chǎn)品廣泛用于建筑、家電、車船、容器制造業(yè)、機電業(yè)等，幾乎涉及到衣食住行各個領(lǐng)域。近年來，世界鍍鋅鋼板需求量不斷增加，產(chǎn)量增長也很快，在美、日等鋼材生產(chǎn)大國，熱鍍鋅鋼板在鋼材中所占比例已高達(dá)13%-15%。第22頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點鍍鋅鋼板我國熱鍍鋅生產(chǎn)發(fā)展一直處于滯后狀態(tài)。20世紀(jì)50年代到60年代陸續(xù)建成了13條單張鋼板熔劑法熱鍍鋅機組，但因產(chǎn)量低、成本高、質(zhì)量差、污染環(huán)境、經(jīng)濟效益差等缺陷已先后停、轉(zhuǎn)產(chǎn)。從20世紀(jì)70年代末，我國才開始建造大型寬帶熱鍍鋅機組。第23頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點鋁合金純鋁的密度?。é?2.7g/m3），大約是鐵的1/3，熔點低（660℃），鋁是面心立方結(jié)構(gòu)，故具有很高的塑性，易于加工，可制成各種型材、板材?？垢g性能好鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳，次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。鋁合金密度低，但強度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好采用鋁合金代替鋼板材料的焊接，結(jié)構(gòu)重量可減輕50%以上。第24頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點非金屬塑料塑料的主要成分是合成樹脂。樹脂這一名詞最初是由動植物分泌出的脂質(zhì)而得名，如松香、蟲膠等，目前樹脂是指尚未和各種添加劑混合的高聚物。樹脂約占塑料總重量的40％～100％。第25頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點塑料的優(yōu)點〈1〉耐化學(xué)侵蝕〈2〉具光澤，部份透明或半透明〈3〉大部分為良好絕緣體〈4〉重量輕且堅固〈5〉加工容易可大量生產(chǎn)，價格便宜〈6〉用途廣泛、效用多、容易著色、部分耐高溫第26頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點塑料-玻璃鋼玻璃鋼學(xué)名玻璃纖維增強塑料。它是以玻璃纖維及其制品（玻璃布、帶、氈、紗等）作為增強材料，以合成樹脂作基體材料的一種復(fù)合材料。相對密度在1.5~2.0之間，只有碳鋼的1/4~1/5，可是拉伸強度卻接近，甚至超過碳素鋼，而比強度可以與高級合金鋼相比。第27頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點橡膠-橡膠密封件橡膠，同塑料、纖維并稱為三大合成材料，是唯一具有高度伸縮性與極好彈性的高分子材料。橡膠的最大特征首先是彈性模量非常小，而伸長率很高。其次是它具有相當(dāng)好的耐透氣性以及耐各種化學(xué)介質(zhì)和電絕緣的性能。某些特種合成橡膠更具備良好的耐油性及耐溫性，能抵抗脂肪油、潤滑油、液壓油、燃料油以及溶劑油的溶脹；耐寒可低到－60℃至－80℃，耐熱可高到＋180℃至＋350℃。橡膠還耐各種曲撓、彎曲變形，因為滯后損失小。橡膠的第三個特征在于它能與多種材料進(jìn)行并用、共混、復(fù)合，由此進(jìn)行改性，以得到良好的綜合性能。第28頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點車身制造技術(shù)第29頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點第30頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點第31頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點第32頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點第33頁/共60頁車身技術(shù)的發(fā)展特點第34頁/共60頁車身及其名詞術(shù)語

一般來說，車身包括白車身及其附件。

白車身：通常系指已經(jīng)裝焊好但尚未噴漆的白皮車身（Bodyinwhite

車身覆蓋件：指覆蓋車身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表面板件，車身結(jié)構(gòu)件則系支撐覆蓋件的全部車身結(jié)構(gòu)零件的總稱。車身焊(鉚)接總成：車身結(jié)構(gòu)件和覆蓋件焊接在一起，該總成必須保證車身的強度和剛度，它可以劃分為地板、頂蓋、前圍板、后圍板、側(cè)圍板、門立柱和儀表板等分總成。第35頁/共60頁第36頁/共60頁第37頁/共60頁第38頁/共60頁1-3車身的承載類型和構(gòu)造按承載型式之不同，可將車身分為非承載式、半承載式和承載式三大類.一、非承載式(有車架式)

貨車(除微型貨車外)與在貨車的三類或二類底盤基礎(chǔ)上改裝成的大客車和專用汽車以及大部分高級轎車(出于對舒適性的要求），都裝有單獨的車架，此時車身系通過多個橡膠墊安裝在車架上，當(dāng)汽車在崎嶇不平的路面上行駛時，車架產(chǎn)生的變形由橡膠墊的撓性所吸收，載荷主要由車架來承擔(dān)，因此，顧名思義，這種車身結(jié)構(gòu)應(yīng)是不承載的。非承載式也稱為有車架式。分為框式、脊梁式和綜合式等三大類?？蚴接挚梢詣澐譃檫吜菏胶椭苓吺絻煞N。第39頁/共60頁(一)框式車架第40頁/共60頁第41頁/共60頁第42頁/共60頁第43頁/共60頁(二)脊梁式車架（中梁式車架）

第44頁/共60頁(三)綜合式車架第45頁/共60頁非承載式車身優(yōu)點：1）最大優(yōu)點就是車身強度高，鋼架能夠提供很強的車身剛性，也有利于提高安全性，對于載重車和越野車來說這一點非常重要。2）懸掛對路面顛簸的反饋在車內(nèi)的感覺要輕微很多，這是因為有些車的車身和底盤之間采用降低振動的方法連接在一起，所以在走顛簸路面時更平穩(wěn)舒適一些。3）車身底盤分開裝配，有助于簡化工藝，也便于改裝的需要。缺點：1）非承載式車身比較笨重，質(zhì)量大，2）汽車質(zhì)心高，高速行駛穩(wěn)定性較差。3）車架的加工比較復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。第46頁/共60頁二、半承載式第47頁/共60頁

為了進(jìn)一步減輕汽車的自重力以及使車身結(jié)構(gòu)合理化，在大客車和轎車上采用無車架的承載式結(jié)構(gòu)。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，發(fā)動機、前后懸架、傳動系統(tǒng)的一部分等總成部件裝配在車身上設(shè)計要求的位置，車身負(fù)載通過懸架裝置傳給車輪。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)荷力的作用。根據(jù)大客車車身上、下受載程度之不同，又可以將承載式大客車車身分為基礎(chǔ)承載式和整體承載式兩種。三、承載式(無車架式)第48頁/共60頁(一)基礎(chǔ)承載式

這種結(jié)構(gòu)將車身側(cè)圍腰線以下部分（包活窗臺梁以下到地板的側(cè)壁骨架和底部結(jié)構(gòu))設(shè)計成車身的主要承載件，頂蓋則考慮為非承載件，因此，窗柱截面可以減細(xì)。這種結(jié)構(gòu)的底部縱向和橫向構(gòu)件一般可采用薄壁型鋼或薄板來制造，其高度可達(dá)0.5m左右，故可充分利用車身地板下面的空間來作為行李艙，但因底部結(jié)構(gòu)的裁面高度較大，導(dǎo)致車身地板離地距離太高，因此這種型式的車身只宜采用在長途或旅游大客車上。日本生產(chǎn)的日野HINO,歐洲各國流行的大客車(如德國生產(chǎn)的尼奧普蘭Neoplan,法國生產(chǎn)的雷諾Renault等)均可歸屬此種類型。第49頁/共60頁(二)整體承載式

整個車身都參與承載，由于車身的上、下部結(jié)構(gòu)形成一個統(tǒng)一的整體，在承學(xué)載荷時，以強濟弱，可使整個車身殼體達(dá)到穩(wěn)定平衡狀態(tài)。英國利蘭(Ley-landl)公司生產(chǎn)的National與皇家虎王RoyalTigerDoyen、美國通用汽車公司GMC生產(chǎn)的RTS型等大客車車身部可歸屬此種類型。第50頁/共60頁轎車承載式車身第51頁/共60頁第52頁/共60頁第53頁/共60頁第54頁/共60頁第55頁/共60頁承載式車身的主要缺點1）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，因此會大大惡化乘坐舒適性，為此，必須采用大量的隔聲防振材料，從而成本和質(zhì)量都會有所增加。2)改型較困難。第56頁/共60頁碰撞試驗NCAPNCAP是英文NewCarAssessmentProgram的縮寫，即新車碰撞測試。這是最能考驗汽車安全性的測試。這些法規(guī)中公認(rèn)最為嚴(yán)格的，是歐盟實施的EURO-NCAP測試。測試包括正面和側(cè)面碰撞兩部分，正面碰撞速度為64公里/小時，側(cè)面碰撞速度為50公里/小時。測試的成績通過由五個星級表示，星級越高表示該車的碰撞安全性能越好。第57頁/共60頁碰撞試驗C-NCAP2008年6月21日晚，央視二套《經(jīng)濟半小時》一檔名為“C-NCAP真相”的節(jié)目引起汽車業(yè)內(nèi)一場軒然大波。節(jié)目質(zhì)疑了C-NCAP(China—NewCarAssessmentProgram：中國—新車碰撞測試)創(chuàng)辦單位——天津的中國汽車研究中心(以下簡稱：中汽研)，以國家科研單位和非盈利組織身份，通過商業(yè)手段，給國內(nèi)各大汽車生產(chǎn)廠商發(fā)放C-NCAP汽車安全星級評定認(rèn)證。公開挑戰(zhàn)號稱國內(nèi)最權(quán)威的汽車安全星級評定標(biāo)準(zhǔn)的公正性。第58頁/共60頁“三化”問題標(biāo)準(zhǔn)化,系列化,通用化簡稱為”三化”.”三化”是我國現(xiàn)行的一項很重要