汽车车身结构与设计

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1、第一章车身概论随着国民经济的发展，汽车已成为极为重要的交通运输工具和现代 社会的象征，汽车工业在带动其它各行业的发展中，已日益显示出其作 为支柱产业的作用。车身，作为汽车上的三大总成之一，已越来越引起人们的注意，并 越来越处于主导地位。（发动机、底盘、车身）据统计：客车、轿车、专用 车车身质量占整车整备质量 的 40 60%货车一一车身质量占整车整备质量的 1630% 各类车身的制造成本，则高于上述比例。车身的定义：运送人、货物或各种生产、生活资料的具有特定形状 的结构。车身的特点：10、是使生产工艺、壳体力学、人体工程学、工业设计、材料学、运 输学、心理学、经济学、销售学等众多各不相同的学科

2、紧密地联系在一 起的工业产品，是技术与艺术相结合的产物；20、车身的发展取决于科学技术水平和物质技术条件；-舒适性30、与人们的生活、生产密切相关 y货物完整性I保护乘员安全40、汽车的更新换代，关键在车身；50、车身是汽车工业中一个最年轻而又发展迅速的分支；60、整车生产能力的发展取决于车身的生产能力，汽车的更新换代在 很大程度上决定于车身；70、对销售和用户心理有着极其重要的影响；8、技术密集型和劳动密集型相结合的产品：技术密集型一一大量采用最尖端技术，机械化、自动化程度很高一自动加工、装配线、机械手、机器人等；劳动密集型相当一部分仍需手工完成车身钣金件的手工打 磨、补焊、涂胶、饰及附件装

3、配等。可以说，汽车工业发展到现在（支柱产业） ，其重中之重为车身。车 身代表了一个国家的汽车工业水平，要求高、投资大、技术难度大。车 身技术的开发历来为发达国家所重视。我国车身技术的发展可以说是近二十年的事，水平十分落后，尚不 完全具备设计开发能力，任务十分艰巨。但近年来，通过技术引进，合 资合作，特别是几大轿车基地的建设，已使我国的车身技术有了很大的 发展。 1-1 车身的演变轿子T轿式马车T汽车车身。早在 5000 年前的古代，世界上就有轿子出现，成为奴隶主或有一定 地位的人的乘坐工具；3000 年前，随着动物的训化，牛车、马车开始出现。1886 年，世界第一辆汽车诞生，当时仅在马车上装发

4、动机，解决动 力问题，设计师全力以赴解决动力、传动装置和操纵机构。19081921年，开始提出车身的年代。1908 年，美国威尔工程师在福特 T 型车上首次采用了轻合金桁架式 框架，配上了当时最现代化的门、窗等-现代车身开始出现。1912 年，福特对 T 型汽车的生产工艺进行了极大的改进，从此，汽 车车身完全形成，并为人们所认可。此时，车身的造价已超过底盘，如 何改进车身制造的问题被提到了首位。而大量生产的结果，造成了生产 过剩，随之而来的必然是要求汽车美化的运动。1928 年，汽车车身迎来了一个新的转折：美国首先对车身制造的大 量生产方式进行了规划和改革运用大型冲压件组成带门洞的全金属 车身

5、。钢板冲压车身所有构件 各部分组焊。结果：减少了零件和连接件数量； 减少了昂贵的手工工序；卜成本 降低了劳动量。丿20年代末30年代初：接触点焊技术开始用于车身连接，从而改进了 车身的连接方式-降低了劳动量，消除了以往薄板焊接变形现象。一一 一直沿用至今。50年代：出现了承载式车身与无车架结构相结合的汽车车身的 制造和用途发生了根本改变：既是底座，又是汽车的骨架和主要构件。优点：刚度高，零件数目比非承载式少，工艺性好。 重量轻，各零件寿命得到平衡，经济性改善。60年代：探索和采用新型的车身材料。特点：出现了生产批量不大的用玻璃纤维增强树脂制成的车身； 车身部装饰广泛应用了人造材料； 外表覆盖层

6、开始采用具有弹性和高度光泽的合成漆； 在客车和部分专用车车身中开始采用铝合金材料。60年代末、70年代初，为解决车身问题开始采用如下技术： 应用电子计算机技术结构分析、性能预测，技术文件管理， 自动绘图； 开始实现计算机辅助设计（CAD; 经济适用的结构。80年代以来： 重空气动力性，降低风阻； 乘坐舒适、人机协调； 具有风格和个性，满足不同层次的需要； 车身量采用轻金属和非金属材料，出现了全塑料车身一一使整车 重量JJ f经济性，f载重量。 保护乘员安全一一乘客室有足够刚性一一保护撞车时安全；前后部有一定的挠性 吸能、缓冲。CAD CAMI CAT在车身设计、制造与试验中得到大量采用大大缩短

7、了设计、制造和换型周期，降低了制造成本。1-2 我国客车车身发展概况1、2040年代，直接将货车的货箱去掉，加装密封型的木质车箱。2、50年代，借鉴国外客车结构，开始制造去掉货车驾驶室，将发动 机罩在车厢的客车。3、60年代，利用国产CA10底盘，将车架加长，改动变速系统，组 织开发了真正的国产客车。女口： JT660长途客车，SK660-城市客车。特点：平头式； 全金属式非承载式车身结构； 整体水平接近国外 50 年代中期； 改装考虑了中国的道路及使用特点。4 、 70 年代，交通和城建系统组织开发了 661 系列客车。特点：基本结构与660系列相同； 外形更合理，动感更强； 加大了前风窗和

8、侧窗； 进一步改进了底盘前轴加强、悬架变软，改进制动。5 、 80 年代 90 年代客车工业大发展： 产量、品种大幅度增加，基本满足了我国公路客运需要1980 全国大、中、轻、微型客车产量 10000辆;1993 全国产量 39.04 万辆； 其中：大、中型客车 2.31 万辆；轻型客车 19.77 万辆 。 生产厂家增多1980 全国客车生产厂家不足 40 家；1993 全国有 200 余家客车生产厂。 集中度加大集团化趋势加快全国出现了几家大的客车集团公司，如：集团、亚星公司、宇通公 司、中国客车工业公司等。 技改资金投入加大，生产工艺、水平提高很快“六五”、“七五”、“八五”、“九五”

9、期间，全行业资金投入超过 200 亿元，建成了具有 90 年代国际水平的客车生产线，促进了产品品种增加 和质量的大幅度提高。 国家集中资金组织开发了几种具有代表性的车型，推动了行业水 平的提高女口：“六五”期间组织开发的JT1118H客车； “七五” 期间组织开发的JT6120客车； “九五” 期间组织开发的JT6110W JT6110客车； 客车厂开发的：三峰牌轻型客车等。 加快了技术引进和合资合作步伐，使我国客车工业水平接近国际 先进水平，满足了我国公路客运事业的发展和高速客运的需求如：亚星：德国奔驰客车技术； 淝河：德国凯斯鲍尔客车技术； 飞机公司：瑞典 Volvo 客车技术等。 国产客

10、车车身结构出现了大的变化10、由单一非承载式-半承载式、全承载式（无车架）； 2、蒙皮装配由铆点焊； 30、结构由冲压式-型材骨架式； 40、更加注重符合空气动力学的造型； 50、将舒适安全放在首位； 60、现代设计、试验方法开始在车身设计中全面采用； 70、大量采用轻金属和非金属材料：如 Volvo 全铝车身。80、更加注意和重视细部设计；90、车窗由铝型材推拉式粘接全密封式； 100、中、高档客车全部采用后置发动机布置型式。进入 21 世纪，我国的客车工业又取得了很大的发展，大力引进国外先进技术，建立起了一批合作或合资的客车企业，形成以宇通、金龙、 金龙为龙头企业的中国客车业目前，我国客车

11、的年产值达 300亿元，年销量在10万辆以上， 占世界客车产量的1/3。2007年，中国出口客车26876辆，同比增量16081 辆，增长149.09%,这个幅度是客车行业销量增长幅度的 7倍；出口金额 达到66.72亿元，同比增量36.76亿元，增长122.7%，出口企业31家。具有现代造型特点的客车我国客车能够出口国外，说明我国客车的设计、制造、安全性能 等已经跟国际接轨。在车身设计制造技术成熟的同时，各客车企业开始 注重产品的差异化，形成了不同设计理念，如宇通客车推崇的“耐用是 金”、金龙的“安全为本”等，这将更加促进我国客车产品的多元化， 促进我国客车技术的不断发展。20012006年

12、我国客车出口数量 1-3 车身对整车性能的影响车身对整车性能的影响主要有以下几方面：1、决定整车装载质量的大小运输能力的高低客车、轿车 车室大小、座数多少；货车一一驾驶室大小（单、双排座） 货箱大小或容积。2、决定整车的整备质量 G （自重）和造价 据统计：小客车：车身约占 G和造价的4060%大中型客车：车身约占G和造价的6070%厢式汽车：车身约占Go和造价的4050%J车身重量if装载重，f运输效益运输成本、售价if竞争能力。3 、影响整车的动力性和燃油经济性 Go身JiG装 fi单位装载量油耗J G装不变，G身Ji动力性f G装不变，G身Ji改善发动机工作状态。4、车身形状与汽车的气动

13、阻力密切相关由：f = CdAV（N,可知：21.15 流线型系数G对F有绝对性的影响：迎风面积A不变，Cd Ji F JJo一般通过道路、风洞试验，计算机摸拟等，最大限度地JCD f与va密切相关VaV 50km/h F 较小；Va50km/hiF ff 汽车动力的绝大部分消耗于 F iQa 5 、车身形状影响汽车高速行驶的稳定性 车身形状决定汽车的侧向几何中心10、当重心点位于中性转向点之前：前轮侧偏角1 后轮侧偏角2i不足转向。2、重心点位于中性转向点之后：1V 2i过多转向特性。3、重心点与中性转向点重合：1= 2i中性转向特性。 车身形状决定汽车迎风风压中心若设计使风压中心不在迎风面

14、的对称线上，T影响直线行驶。6、影响客车的乘卧舒适性、操纵舒适性 若车轮采用独立悬架舒适性取决于车身； 车身总体设计的座椅及其布置、车身隔热性能的好坏卜乘卧舒适性通风及空气调节操纵舒适性密封性的好坏、上下车是否方便 仪表、开关及操纵按钮布置是否便于操纵； 驾驶区布置是否合理； 视野是否良好观光、采光等。7 、与行驶安全密切相关 车身应具有足够的强度、刚度、确保发生交通事故时尽可能减少 乘员伤亡： 撞车吸能装置； 翻车时保证乘员有最小生存空间f刚性； 、尽量不给乘员造成二次伤害软化，无尖角。 驾驶视野良好：不因视野不足（盲区过大）而造成交通事故行车安全。 驾驶操作舒适、方便：按人机工程要求设计驾

15、驶区、座椅、仪表等J驾驶疲劳，J交通 事故。8 、与整车宜人性密切相关（除舒适性外） 影响人们是否乐于接受一一外形、色彩、车布置、装饰等； 影响环境的美化。9、影响整车的通过能力裙边离地高、前后保险杠离地高等。车身（特别是客车车身）对整车性能的影响是全面的。随着换型的 加快，对车身设计提出了更高的要求，车身设计的地位在汽车设计中越 来越重要。底盘一一基础、骨架车身风格、个性、对人的关爱 1-4车身的围与“三化一、车身的几种称谓及所包括的围1 、白车身（白皮车身）已装焊好，但未喷漆的车身。包括：车身构件和覆盖件的焊接总成；前后钣制件，车门一一乘客、司机门、安全门、行舱门等。不包括：车身附属设备及装饰件一一空调、座椅、灯具等。2、成品车身喷好漆等待往底盘上装配的车身。与白车身相比，增