车身结构设计侧围.

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1、车身结构设计 侧围 一.汽车车身概述 车身壳体按照受力情况可分为非承载式、半承 载式和承载式(或称全承载式)三种。 非承载式车身的特点: 是车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接。 在此种情况下，安装在车架上的车身对车架的加固 作用不大，汽车车身仅随本身的重力，它所装载的 人和货物的重力及其在汽车行驶时所引起的惯性力 和空气阻力。而车架则承受发动机及底盘各部件的 重力，这些部件工作时通过其支架传递的力以及汽 车行驶时由路面通过车轮和悬架传来的力(最后一项 对车架或车身影响最大)。 半承载式车身的特点: 是车身与车架用螺钉连接、铆接或焊接等方法 刚性地连接。在此种情况下，汽车车身除了承受上 述各项

2、载荷外，还在一定程度上有助于加固车架， 分担车架的部分载荷。 承载式车身的特点: 是汽车没有车架，车身就作为发动机和底盘 各总成的安装基础。承载式车身的地钣有较完整( 厚度也较大)的纵、横承力元件，其前部有两根断 面尺寸较粗大的纵梁，它们往往与两侧的前挡泥 板和前面的散热器固定框等焊接成刚性较好的空 间构架，以便直接安装发动机和前悬架等部件并 承受其工作载荷。在此种情况下，上述各种载荷 全部由汽车车身承受。 二.汽车设计的特点和要求 （1）由于汽车出产量大，品种及型号多，设计 中实行零件标准化、部件通用化和产品系列化， 可化生产，提高工效，保证产品质量，降低生产 成本，减少配件品种，方便维修。

3、 (2)考虑使用条件的复杂多变 为了使所设计的汽车产品；具有竞争力，设计 中就要充分考虑。其对复杂多变使用条件的适应性 。特别应注意热带、寒带等不同的气候条件和高原 、山区、丘陵、沼泽、沿海等不同的地理条件，以 及燃料供应，维修能力等不同的使用条件对汽车结 构、性能、材料、附件等的特殊要求。 (3)重视汽车使用中的安全、可靠、经济与环保 汽车良好的使用性能是设计者要追求的目标 ，不同的汽车使用性能也是不同的(例如：动力性 、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性、 舒适性、通过性以及可靠性、耐久性、维修性和 对环境保护的影响性能等)；而且在某些性能之间 有时是相互矛盾的。因此；要在给定的使用条

4、件 下协调各使用性能的要求，优选各使用性能指标 ，使汽车在该使用条件下的综合使用性能达到最 优。 (4)车身设计既重视工程要求，更注重外观造型 汽车车身的外形、油漆及色彩是汽车给人们 的第一个外观印象，是人们评价汽车的最直接方 面，也是轿车的重要市场竞争因素，是汽车设计 非常重要的内容。车身造型既是工程设计，又是 美工设计。从工程设计来看，它既要满足结构的 强度要求、整车布置的匹配要求和冲压分块的工 艺要求，又要适应车身的空气动力学的要求而具 有最小的，空气阻力系数。从美工设计来看，它 应当适应时代的特点和人们的爱好，要像对待工 艺品那样进行美工设计，给人以高度美感，起到 美化环境的作用。 (

5、5)在保证可靠性的前提下尽量减小汽车的自身 质量。 其自身质量直接影响其燃油经济性。和单件生 产小批量生产的产品不同。 作为大批量生产的汽车，减小其自身质量可节 约大量的制造材料，降低生产成本。 合理地减小汽车的自身质量，会对汽车工业和 汽车运输业带来巨大的经济效益。 (6)设计要在有关标准和法规的指导下进行 除设计图纸的绘制与标注应按有关国家标准进 行外，汽车设计还应遵守与汽车有关的一些标准与 法规。中国汽车工业标准包括与国际基本通用的汽 车标准和为宏观控制汽车产品性能和质量的标准， 它包括国家标准、行业标准和企业标准。汽车标准 又分为强制性标准和推荐性标准。 (7)汽车设计是考虑人机工程、

6、交通工程、制 造工程、运营工程、管理工程的系统工程 汽车是由人来驾驶和乘坐的，因此其设计 必须考虑这种人车关系，即操纵要方便、乘坐 要舒适。汽车是一种交通工具，其设计必须符 合交通工程的要求。 三.汽车设计中材料选用的注意点 车身的骨架件和板件一般都用钢板冲压而成，车 身专用钢板具有深拉延时不易产生裂纹的特点。 根据车身不同的位置： 1.一些要防止生锈、腐蚀的部位使用镀锌钢板， 例如翼子板、发动机舱盖内外板、侧围外板、地 板、门外板等； 2.一些承受应力较大的部位使用高强度钢板，例 如散热器支承横梁、A/B柱内板等。 3.在车身的交变状态区域不用含P钢板,如各大总 成之间的连接零件等。 4.一

7、般材料厚度在2.5毫米时建议选用热轧板 。 5.轿车车身结构中常用钢板的厚度为0.63毫米 ，大多数零件用材厚度是0.81.2毫米。 四.车身侧围 由各种各样的骨架件和板件通过焊接拼装而 成的轿车车身，也就是行业俗称的“白车身”。 车身侧围是白车身中部乘坐室的主要组成部分, 在车身整体弯曲刚性中起重要作用。 它由：A柱、B柱、C柱、上边梁、门槛梁、后轮 罩及外覆盖件构成。 C柱B柱 A柱 上边梁 门槛梁 外覆盖件 后轮罩 图(3)： (一).在侧围车身构造中，有些重要零件的位置涉 及到车辆的整体布置、安全及驾乘舒适性问题。 .侧围的倾斜度（即门槛梁和上边梁之间Y向的 距离）在满足乘员所需空间要

8、求及汽车外观的基 础外，还应考虑乘员上下车的方便性。 侧围的倾斜度（即门槛梁和上边梁之间Y向的距离 ）如图(2)Y向的距离差值在100150mm合适。 .按GB11566-1995汽车外部凸出物标准 车身表面凸出零件的圆角半径不得小于2.5mm。 图(4)： (3).A柱按正面碰撞法规要求需承受偏置碰撞位移评 估。 按Euro-NCAP（新车评价规程）：以64km/h的车速 对可变形障碍进行40偏置碰撞，A柱位移50mm 。 (4). 按汽车强制性标准 GB11562-1994驾驶员 前方视野，在设计考虑A柱几何形状方案时还必 须要考虑到前柱遮挡驾驶者视线的角度问题。 驾驶者通过A柱处的视线，

9、每根A柱双目障碍 角不得超过6度。 从驾驶者的舒适性看，双目障碍角越小越好，但这 涉及到A柱的刚度，既要有一定的几何尺寸保持前 柱的高刚度，又要减少驾驶者的视线遮挡影响，是 一个矛盾的问题。设计者必须尽量使两者平衡以取 得最佳效果。 (5).B柱按侧面碰撞法规要求需承受侧面碰撞位移 评估。 以50km/h的车速对可变形障碍进行侧面碰撞， B柱位移18020mm。 (二). 侧围结构 侧围受到碰撞变形时,由于侧面与乘员之间的 距离小,无法像前后部那样设计吸能区。因此为 保护乘员安全，只能要求侧围结构有足够大的刚 性，确保不发生大的变形。 具体为：1.减少侧围结构对乘员舱的侵入量； 2.减少侧围结

10、构对乘员舱的侵入速度 。 措施为：1.合理布置车身的主要承载结构（如 主要的梁形结构及接头结构)。 2.合理设计碰撞载荷的传递路径。 3.车身结构刚性设计. 下面通过图片具体分析: (1).A柱部位 a. 在上铰链区域因与前 部连接将截面做的足够 大; b. 而下铰链处收进; c. 到下部梁形接头区 域又将其做的足够大。 d. 此大面平坦做了一根 Z向通筋。 e. A柱加强板中上下铰链加强 板做成U型结构并与内板相接; f. A柱内外板加强板 接口错位; g. A柱内外板 加强板加筋; a.在A柱下部接头部位除特 征外,尽可能加筋; b.在平坦处加横筋与斜筋. (2).门槛梁加强板 (3).

11、B柱加强板 a.B柱加强板下段接头处做 成盒形,提高了强度。 b.铰链加强板 c.后门槛加强板除特征外加 斜筋； d.上部加强板与后面连接处因后部没有加强板而做 成上翻与内板通过塞焊连接。 a.上部加强板由内 与外二加强板形成 封闭型腔,让C柱生 成足够大的刚度; b.还考虑了此结构 的缓冲,在封闭型腔 内、外分别布置了 缓冲块； b. 在后门框后轮罩 处加入缓冲块，使 后门框处刚柔相济 。 (4). C柱加强板 (5). 上边梁 a.在B柱之前及C柱区域上边梁刚度做的足够强，但 在当中段放弃了加强； b.必须注意加强板在结束段都形成封闭腔体。 (5). 三厢侧围 a.在需要强度处加强板基本做

12、成盒式结构及加了加 强筋。 b.还刚度强区域利用缓冲块进行缓冲，达到保护乘 员安全。 (6). 二厢侧围 a.在C柱与D柱中间区域左侧有加油口与外板连接加 强,而右侧却是一个薄弱点,很大的面没有接触点.针 对此问题一般会在外板的内表面贴补强胶片,防外板 鼓动;还会在此部位增加缓冲块,即提高了此区域强 度,也起到缓冲作用。 加油口处的翻边方向,出现负角, 冲压方向的旋转无法达到零件要 求的形状,建议该处的翻边方向 修改为与汽车坐标Y 轴方向一致 . 此处翻边与冲压方向(Y 方向) 呈45 度的负角，建议该处的 翻边方向修改为与汽车坐标Y 轴方向一致。 1.尽量减少冲压负角. 因冲压负角会直接导致

13、生产复杂、模具投资成本 增加.模具寿命缩短, （三）设计中注意事项 R3(红色)太小,拉伸时会开裂 ,建议改成R5-R8 2.圆角大小的设置 除造型及结构有特殊要求以外,一般圆角尽可能大 点,最小不得小于3mm. 制件A、B两处转角R太小。制件在成形 时困难，A、B两处附近型面容易起皱。 建议更改为图二所示R15 问题：1.局部成形深度过深（超过成形极限）。 更改描述： 1.增大A处的拉延圆角，减小拉延深度。 例1 3. 零件结构的拉延深度. 拉延深度与材料的性能密切相关.一般冲压件拉延 一次的最大相对深度是:零件深度/零件宽度约为0.6 左右. 原因：拉延CAE结果发现有2处起皱，1处破裂的

14、现象。分析 其原因是局部成形超出成形极限：凹坑局部成形深度 44mm,拉延圆角R仅为R5。 更改描述：破裂区域的产品的局部R圆角仍然需要放大，原 来为R5的改为R10，拉延R要大于R20，两侧面的斜度需要 加大（如图）。起皱的区域，产品设计可考虑增加吸料的 筋。 起皱 破裂 例2 冲压工艺无法成型零件后上 部位的形状.原因:该部位成型 深度太大,材料的变形程度大 大超过材料的最大变形极限. 例3 4.开孔孔边至零件边沿的最小距离 开孔孔边距应大于料厚的2倍,但最小不 小于3mm. 5.漏液孔的设置 应设置在零部件自然状态的最低处; 孔的数量或大小要保证各工序液体的及 时排出. 6.孔很多,而法

15、矢方向分布较散,不能综合归 纳到竖直方向,侧冲方向及第三种方向,导致 许多孔冲孔方向与孔法矢方向角度差别大, 使孔严重超差.还会造成工序的增加.增加生 产成本. 7.设计零件应使用在冲压和组装工艺中共用 定位孔 次定位 主定位 其它表面定 位作为传递 的基准 8.二加强板的起始位置一定要交叉 8.设计正确的焊接边宽度 a.有安装要求的二焊接零件的搭接边止口错位1mm. (最小焊接边为12.0mm) 最小的焊 接尺寸 6mm 16mm 3mm 9. 焊接设备可操作性设计 截面D-D 截面C-C 截面E-E 焊接入口 焊接入口 60mm最 少净空 60mm 最小净空 截面A-A 截面B-B 10.

16、在零部件、装饰边与标准件之间、提供工 艺所需空间 所需空间:要求从部件或装 饰边到园切线，最少3mm 槽应设计成开式，以利于焊接排装 在嵌套半径间留空隙 在不能焊接的表面间提供净空 11.在不能焊接的零件表面间留出间隙 （四）.设计中车身用胶的选择. . 装焊胶的基本要求 具有良好的油面施工性和油面粘结性. 未固化前在经过各种处理液(冷水、热水、脱脂 液、除锈液、磷化液等）、电泳液的冲刷和侵 蚀时，不会脱落，造成污染和性能上的改变. 不能引起焊点的锈蚀,点焊时不能产生有毒有 害物质. 胶中不能含有有机硅类物质,防止对电泳漆和面 漆质量造成危害. 能随电泳底漆快速固化. 施工方便,易挤出,不流淌. 不能含有有机溶剂,防止焊装时引起火灾. .折边胶的作用 以粘带焊,消除焊接工艺造成的影响外观车身 凹坑问题. 解决镀锌钢板点焊破坏焊点周围镀锌结构, 降低车身耐腐蚀性问题. 提高车门包边部位连接强度,不会产生应力集 中,大大提升了车身撞击安全性能和车身寿命. .点焊密封胶的作用 用于车身钢板焊接密封,防止车身漏水、透风