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1、 汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计第一章第一章 车身概论车身概论 专专 业：车辆工程业：车辆工程学学 院：机械工程系院：机械工程系 2概概 论p车身及其名词解释车身及其名词解释p车身结构的发展车身结构的发展p车身外形的演变车身外形的演变p车身的特点及设计要求车身的特点及设计要求3三大总成：三大总成：底盘、发动机、车身底盘、发动机、车身车身包括：车身包括：车体、内饰、附件及附属设备等，车体、内饰、附件及附属设备等，是汽车上载人或载物的容仓是汽车上载人或载物的容仓 。一、一、车身及其名身及其名词解解释4 车身包括：车身包括：白车身及其附件白车身及其附件白车身：白车身：指已经焊接好的指已经焊接好
2、的但尚未喷漆的白皮车身，但尚未喷漆的白皮车身，即车身结构件和覆盖件的即车身结构件和覆盖件的焊接总成。焊接总成。白车身包括：白车身包括：地板、顶盖、地板、顶盖、前围板、后围板、侧围板、前围板、后围板、侧围板、门立柱和仪表板。门立柱和仪表板。一、一、车身及其名身及其名词解解释车身车身结构件结构件车身车身结构件结构件车身车身覆盖件覆盖件5一、一、车身及其名身及其名词解解释6二、二、车身身结构的构的发展展1.早期的马车式车身戴姆勒1号 （1886年）马车与发动马车与发动机的组合机的组合7二、二、车身身结构的构的发展展2.福特T型车早期的福特T型车1913年，美国年，美国福特汽车公司福特汽车公司创建了世
3、界上创建了世界上最早的流水作最早的流水作业汽车生产装业汽车生产装配线，批量生配线，批量生产福特产福特T型车，型车，成为大批量生成为大批量生产汽车的开端。产汽车的开端。8二、二、车身身结构的构的发展展早期的封闭式福特T型车（篷布+木质框架）9二、二、车身身结构的构的发展展3.全钢车身 非承载式车身非承载式车身20世纪世纪30年代开始，车身制造开始全钢化。年代开始，车身制造开始全钢化。 半承载式车身半承载式车身 承载式车身承载式车身10二、二、车身身结构的构的发展展非承载式车身非承载式车身：底盘上安装车架，底盘上安装车架，车身基本不承担车身基本不承担载荷载荷 。优点优点：车架存在，装配简单；：车架
4、存在，装配简单； 车身基本不承担载荷，寿命较长；车身基本不承担载荷，寿命较长；便于改型。便于改型。缺点缺点：整车较重，车高增加：整车较重，车高增加 。11二、二、车身身结构的构的发展展3.全钢车身非承载式车架：（1）框式车架：边梁式、周边式（2）脊梁式车架（3）综合式车架12二、二、车身身结构的构的发展展车架纵梁车架纵梁中横梁中横梁前横梁前横梁后横梁后横梁前保险杠前保险杠拖拽钩总成拖拽钩总成边梁式车架：13二、二、车身身结构的构的发展展周边式车架：前前缓缓冲冲臂臂后后缓缓冲冲臂臂14二、二、车身身结构的构的发展展脊梁脊梁脊梁式车架：横梁横梁15二、二、车身身结构的构的发展展综合式车架：16二、
5、二、车身身结构的构的发展展脊梁式车架的应用：英国凯旋牌英国凯旋牌轿车车身轿车车身17二、二、车身身结构的构的发展展3.全钢车身半承载式车身：半承载式车身：车身的下部仍保留有车身的下部仍保留有“车架车架”，不过它的强度和，不过它的强度和刚度可稍低于非承载式的车架，一般称为刚度可稍低于非承载式的车架，一般称为“底架底架”。半承载半承载式车身式车身大客车大客车18二、二、车身身结构的构的发展展3.全钢车身承载式车身：承载式车身：优点优点： 汽车自重降低；汽车自重降低； 地板高度降低地板高度降低 。缺点缺点： 容易在车厢内产生噪音；容易在车厢内产生噪音； 改型困难改型困难 承载式承载式车身车身19二、
6、二、车身身结构的构的发展展3.全钢车身承载式车身：承载式车身： 基础承载式基础承载式 整体承载式整体承载式基础承基础承载式载式整体承整体承载式载式20二、二、车身身结构的构的发展展3.全钢车身基础承载基础承载式车身式车身苏式苏式JIA3-695型大客车型大客车车身车身21二、二、车身身结构的构的发展展3.全钢车身整体承载整体承载式车身式车身瑞典产瑞典产Scania K112型大型大客车车身客车车身22二、二、车身身结构的构的发展展4.安全车身安全性：主动安全性是指预防性措施，即避免交通事故发生的能力；被动安全性是减轻事故后果的能力。保险杠到前轮罩（备胎轮罩）刚性较小，缓冲吸能；轮罩到前围板（后
7、围板）刚性中等；中间客厢刚度最大。23二、二、车身身结构的构的发展展 车身从无到有车身从无到有到不可缺少，体到不可缺少，体现了现了舒适与安全舒适与安全的的功能需要功能需要 无车身无车身简单车身简单车身封闭车身封闭车身全钢车身全钢车身安全车身（承载、安全车身（承载、非承载）非承载）24三、三、车身外形的演身外形的演变1.厢型车身以福特T型车为代表。车身比较高，迎风面积大，风阻比较大。空气动力学的应用还比较浅。提高车速依靠增加发动机功率，增加气缸数。252. 甲壳虫型车身三、三、车身外形的演身外形的演变1935年德国大众公司的“甲壳虫1200”型轿车，最早的流线型车身空气动力学的发展，使人们认识到
8、流线形空气阻力最小。26三、三、车身外形的演身外形的演变27三、三、车身外形的演身外形的演变28三、三、车身外形的演身外形的演变缺点缺点：后排空间狭小；后排空间狭小；横向稳定性不好；横向稳定性不好；外形比较臃肿；外形比较臃肿；过渡面较多，需要采用深拉延，工艺性较差。过渡面较多，需要采用深拉延，工艺性较差。29三、三、车身外形的演身外形的演变3.船型车身结合人机工程学的发结合人机工程学的发展，采用类似于船的展，采用类似于船的造型，故名造型，故名“船型船型”车身。车身。与甲壳虫车身的与甲壳虫车身的区别区别：后部为阶梯状；侧面一体，车身比较平直；考虑人机工程学，比较舒适；横向稳定性比较好。30三、三
9、、车身外形的演身外形的演变31三、三、车身外形的演身外形的演变324.鱼型车身三、三、车身外形的演身外形的演变将船型车身的后风窗逐渐加大倾斜以改变阶梯状，倾斜的极限即为苗条的鱼型。现在所说的快背式(或斜背式)就是鱼型车的典型。保留了船型车身的乘坐舒适，又保留了甲壳虫型车的流线型保留了船型车身的乘坐舒适，又保留了甲壳虫型车的流线型。 33三、三、车身外形的演身外形的演变34三、三、车身外形的演身外形的演变35三、三、车身外形的演身外形的演变36鱼型车特征鱼型车特征：三、三、车身外形的演身外形的演变典型外形为：典型外形为：快背或斜背式快背或斜背式缺点：横向稳定性不好。缺点：横向稳定性不好。侧面为一
10、整体，不会发生涡流；侧面为一整体，不会发生涡流；比较低、长，具有鲤鱼的造型，迎风面积小，风阻小比较低、长，具有鲤鱼的造型，迎风面积小，风阻小后座比较舒适，行李箱容积大。后座比较舒适，行李箱容积大。美观。美观。37三、三、车身外形的演身外形的演变5.楔型车身为解决鱼型车横向风的不稳定问题，发展了“楔形”车 。车身前部呈尖形 ，后部比较平直 。38三、三、车身外形的演身外形的演变39三、三、车身外形的演身外形的演变40三、三、车身外形的演身外形的演变总结41三、三、车身外形的演身外形的演变当今楔形车仍是主流，只是不是很典型了，将船型、鱼型揉合进楔型，线条趋于圆滑。 42三、三、车身外形的演身外形的
11、演变43三、三、车身外形的演身外形的演变44三、三、车身外形的演身外形的演变45三、三、车身外形的演身外形的演变车身应该是艺术与技术的完美结合；车身应该是艺术与技术的完美结合；车身的功能：安全、舒适、美观、空气动力性；车身的功能：安全、舒适、美观、空气动力性；车身的开发在汽车新产品的开发中占有主导地位；车身的开发在汽车新产品的开发中占有主导地位；车身与其它总成不同。车身与其它总成不同。46四、四、车身的特点及身的特点及设计要求要求1.车身的特点1.1 外形外形由空间的自由曲面组成；要求外形整体协调，又必须保证必要的流线型；表面是自由曲面，不能完全依靠图纸或数模来完整表达，必须辅之以1：1的模型
12、。47四、四、车身的特点及要求身的特点及要求1.车身的特点1.2 材料材料金属材料：薄钢板（低碳钢、高强度钢、镀锌钢板等 ）、铝合金等非金属材料：塑料、橡胶、玻璃、皮革等趋势：趋势：用部分非金属材料取代部分金属材料，用部分非铁金属取代部分钢铁（甚至全部）。年份塑料 吕合金高强度钢非高强度钢19785% 3% 3% 59%198510% 8% 10% 49%48四、四、车身的特点及要求身的特点及要求车身重量减少40%49四、四、车身的特点及要求身的特点及要求1.3 工艺工艺板料成型：冲压零件装配：焊接（一般是点焊）、现在正在发展激光焊、铆接、粘接。1.4 涉及多学科的综合应用空气动力学、人体工程
13、学、技术美学、用户心理、结构力学、材料学等。50四、四、车身的特点及要求身的特点及要求2.车身设计的要求舒适、安全、美观、空气动力性车身结构强度须能承受可能达到的所有静力和动力载荷；车身布置必须提供一个舒适的室内空间，良好的操纵性和乘座方便性 ； 车身必须具有良好的对车外噪声的隔声能力；车身的外形和布置必须保证驾驶员和乘员有良好的视野；车身材料必须是轻质的，以使整车重量降低；车身外形必须是具有低的空气阻力，以节省能源；车身结构和装置措施必须保证在汽车发生事故时对乘员提供保护；车身结构材料必须来源丰富、成本低，能够实现高效率的制造和装配；车身结构设计和选材须保证车身在整个使用期间满足对冷、热和腐蚀的 抵抗能力；车身的材料必须具有再使用的效果；车身的制造成本应足够的低。51四、四、车身的特点及要求身的特点及要求3.车身设计的原则车身外形设计的美学原则和最佳空气动力特性原则。车身内饰设计的人机工程学原则。车身结构设计的轻量化原则。车身设计的“通用化，系列化，标准化”原则。车身设计符合有关的法规和标准。车身开发设计的继承性原则。52五、汽五、汽车车身生身生产的的“三化三化”问题“三化” 是指：产品系列化、零部件通用化以及零件设计的标准化。产品系列化：将产品进行合理分档、组成系列，并考虑各种变形。零部件通用化：在同一系列的车型上，尽量采用相同结构和尺寸的零部件。谢 谢!
