汽車構(gòu)造27課件

第六章車身及車身附件汽車車身應(yīng)對駕駛員提供便利的工作條件，對乘員提供舒適的乘坐條件，并保證完好無損地運(yùn)載貨物且裝卸方便。汽車車身上的一些結(jié)構(gòu)措施和設(shè)備還有助于安全行車和減輕事故的后果。汽車車身應(yīng)保證汽車具有合理的外部形狀，以減少空氣阻力和燃料消耗。車身還應(yīng)有助于提高汽車行駛穩(wěn)定性和改善發(fā)動機(jī)的冷卻條件，并保證車身內(nèi)部良好的通風(fēng)。汽車車身是一件精致的綜合藝術(shù)品，應(yīng)以其明晰的雕塑形體、優(yōu)雅的裝飾件和內(nèi)部覆飾材料以及悅目的色彩使人獲得美的感受，點(diǎn)綴人們的生活環(huán)境。第一節(jié)車身造型早在馬車時代，車身造型就倍受人們的青睞，舒適豪華是其主流風(fēng)格。汽車出現(xiàn)以后，隨著車速的提高，汽車?yán)碚摰纳钊牒蛯ζ嚢踩闹匾?，車身造型具有了新的涵義與價值。現(xiàn)代汽車企業(yè)無不把車身造型設(shè)計(jì)作為整個新車型設(shè)計(jì)工作中最重要的內(nèi)容。1.車身造型發(fā)展歷史2.車身造型流程1.1車身造型發(fā)展歷史早期的轎車車身沿用了馬車車身結(jié)構(gòu)，整個車身也以木材料為主。1.1.1馬車型汽車從19世紀(jì)末到20世紀(jì)初的汽車外形基本上沿用了馬車的造型。因此，當(dāng)時人們把汽車稱為無馬的“馬車”。1.1.2箱形型汽車（一）馬車型汽車很難抵擋風(fēng)雨，福特汽車公司在1915年生產(chǎn)出一種新型的福特T型車，這種車的車室部分很象一只大箱子，并裝有門和窗，人們把這類車稱為“箱型汽車”。1.1.2箱形型汽車（二）箱型汽車的阻力大，大大妨礙了汽車前進(jìn)的速度。所以人們又開始降低車高并研究新的流線型車型。1.1.3流線型汽車（一）1934年美國的克萊斯勒公司生產(chǎn)的氣流牌小客車，首先采用了流線型的車身外形。1936年福特公司在“氣流”的基礎(chǔ)上，研制成功林肯·和風(fēng)牌流線型小客車。流線型風(fēng)格的流行也有技術(shù)和材料上的原因。30年代，塑料和金屬模壓成型方法得到廣泛應(yīng)用。

1.1.3流線型汽車（二）1.1.3流線型汽車（三）由于發(fā)動機(jī)后置，甲殼蟲型汽車存在的橫風(fēng)不穩(wěn)定問題。1.1.4船型汽車（一）“船型汽車”的前翼子板和發(fā)動機(jī)罩，后翼子板和行李艙罩溶于一體，大燈和散熱器罩也形成一個平滑的面，駕駛室位于車的中部，整個造型很象一只小船。

1.1.4船型汽車（二）在美國戰(zhàn)后的繁榮還造就了一些浮夸的造型。1.1.4船型汽車（三）從五十年代開始一直到現(xiàn)在，不論是美國還是歐亞大陸，不管是大型車或者是中、小型車都采用了船型車身。從而使船型造型成為世界上數(shù)量最多的一種車型。1.1.5魚型汽車（一）船型汽車尾部會在高速時會產(chǎn)生較強(qiáng)的空氣渦流。為了克服這一缺陷，人們把船型車的后窗玻璃逐漸傾斜成為斜背式。象魚的脊背，故稱為“魚型汽車”。1.1.5魚型汽車（二）早期魚型汽車存在一些缺點(diǎn)，由于魚型車后窗玻璃傾斜太甚，側(cè)面積增加，強(qiáng)度下降，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上的缺陷，而且后排乘員頭部空間狹小。又由于魚型車的造型關(guān)系在高速時會產(chǎn)生一種升力，使車輪附著力減小，從而抵擋不住橫風(fēng)的吹襲，發(fā)生側(cè)滑的危險。1.1.5魚型汽車（三）1.1.5魚型汽車（四）為克服魚型車升力的這一缺點(diǎn)，人們想了許多方法加以克服，例如人們在魚型車的尾部安上一只上翹的尾板，形成“魚型鴨尾”式車型。1.1.6楔型汽車為了從根本上解決魚型汽車的升力問題，人們找到了楔型。就是將車身整體向前下方傾斜，車身后部象刀切一樣平直，這種造型能有效地克服升力。1963年司蒂倍克·阿本提第一次設(shè)計(jì)了楔型小客車。1.1.7小結(jié)未來車身造型不僅會多樣化，還會相互融合。1.2車身造型流程傳統(tǒng)的車身造型流程一般要經(jīng)過：1.收集資料信息形成造型設(shè)計(jì)概念2.造型構(gòu)思效果圖3.1:5模型制作4.1:1膠帶圖5.制作油泥模型、內(nèi)部設(shè)計(jì)和色彩設(shè)計(jì)6.主圖板、車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與底盤設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及修改設(shè)計(jì)為串行方式，開發(fā)周期一般3-4年?，F(xiàn)代的汽車設(shè)計(jì)以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)、CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)和全數(shù)字化開發(fā)為主要模式，實(shí)施并行工程技術(shù)，大大縮短了開發(fā)周期。降低了成本。1.2.1概念設(shè)計(jì)、繪制效果圖（一）

1.2.1概念設(shè)計(jì)、繪制效果圖（二）1.2.2制作油泥模型油泥模型需要制作1:5和1:1兩種比例的兩部，供測量用，必要時還要經(jīng)過風(fēng)洞測試。1.2.3風(fēng)洞試驗(yàn)（一）索伯車隊(duì)的風(fēng)洞。1.2.3風(fēng)洞試驗(yàn)（二）索伯車隊(duì)的風(fēng)洞。1.2.4車身造型流程一例（一）《ToyotaTechnicalReview》中豐田量產(chǎn)車設(shè)計(jì)流程圖，可以很清楚地說明當(dāng)代汽車的設(shè)計(jì)開發(fā)過程。1.2.4車身造型流程一例（二）1.2.4車身造型流程一例（三）1.2.5CAD車身造型（一）1.2.5CAD車身造型（二）1.2.5CAD車身造型（三）第二節(jié)車身結(jié)構(gòu)組成與制造工藝最初生產(chǎn)的汽車車身像馬車是篷體的，后來篷體改為廂體稱為箱型車身。車身材料也從以木材料為主轉(zhuǎn)變?yōu)槿饘俚能嚿?。在轎車車身方面，由于鋼板沖壓成型技術(shù)的應(yīng)用，車身結(jié)構(gòu)也發(fā)生了較大的變化。1925年，文森卓.蘭西亞發(fā)明了承載式車身，車身由鋼板沖壓成型的金屬結(jié)構(gòu)件和大型復(fù)蓋件組成，這種金屬結(jié)構(gòu)的車身一直沿用至今，得到不斷的完善和發(fā)展。目前隨著鋁加工工藝的成熟，鋁作為新的車身材料正得到逐步的認(rèn)同。2.1車身結(jié)構(gòu)組成汽車車身結(jié)構(gòu)主要包括：車身殼體、車前板制件、車門、車窗、車身內(nèi)外裝飾件、車身附件、座椅，以及通風(fēng)、取暖裝置等。在貨車和專用汽車上還包括貨箱和其他的裝備。2.1.1車身殼體分類

承載式車身：無車架，車身作為發(fā)動機(jī)和底盤各總成的安裝基礎(chǔ)，整個車身都參與承載，車身材科得以合理使用。承載式車身的問題在于來自傳動系和懸架的振動與噪聲，無車架隔振，直接傳給車身。車身殼體結(jié)構(gòu)按照受力情況可分為非承載式、半承載式和承載式三種。非承載式車身：車身殼體不承受載荷，載荷全部由車架承受。車身與車架通過彈簧或橡膠墊作柔性連接。半承載式車身：車身與車架以剛性連接而組合為一體，車身也能分擔(dān)車架的部分載荷，從而適當(dāng)減輕車架自身質(zhì)量，達(dá)到較合理地利用材料的目的。2.1.2轎車車身結(jié)構(gòu)（一）非承載式車身結(jié)構(gòu)組成2.1.2轎車車身結(jié)構(gòu)（二）1.發(fā)動機(jī)蓋2.前檔泥板3.前圍上蓋板4.前圍板5.車頂蓋6.前柱7.上邊梁8.頂蓋側(cè)板9.后圍上蓋板10.行李箱蓋11.后柱12.后圍板13.后翼板14.中柱15.車門16.下邊梁17.底板18.前翼板19.前縱梁20.前橫梁21.前裙板22.散熱器框架23.發(fā)動機(jī)蓋前支撐板承載式車身結(jié)構(gòu)組成2.1.2轎車車身結(jié)構(gòu)（三）2.1.2轎車車身結(jié)構(gòu)（四）一般轎車車身有三個立柱，從前往后依次為前柱（A柱）、中柱（B柱）、后柱（C柱）。對于轎車而言，立柱除了支撐作用，也起到門框的作用。2.1.2轎車車身結(jié)構(gòu)（五）前柱遮擋駕駛者視線，一般情況下，駕駛者通過前柱處的視線，雙目重疊角總計(jì)為5～6度，對駕駛者而言，重疊角越小越好，但這涉及到前柱的剛度，這是一個矛盾的問題。沃爾沃SCC2.1.2轎車車身結(jié)構(gòu)（六）中柱和后柱不但支撐車頂蓋，還要承受前、后車門的支承力，有些設(shè)計(jì)師卻從乘客上下車的便利性考慮，索性取消中柱。而在敞篷車中中柱和后柱都被取消了。2.1.2轎車車身結(jié)構(gòu)（七）發(fā)動機(jī)蓋一般由外板和內(nèi)板組成，中間夾以隔熱材料。內(nèi)板起到增強(qiáng)剛性的作用。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)。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(qiáng)。2.1.2轎車車身結(jié)構(gòu)（八）發(fā)動機(jī)艙結(jié)構(gòu)。2.1.2轎車車身結(jié)構(gòu)（九）乘員艙結(jié)構(gòu)。2.1.2轎車車身結(jié)構(gòu)（十）三廂車有行李箱，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)板，內(nèi)板有加強(qiáng)筋。一些被稱為“二廂半”的轎車，其行李箱向上延伸，包括后檔風(fēng)玻璃在內(nèi)形成背門。2.1.3轎車車身的安全性（一）現(xiàn)代轎車設(shè)計(jì)車身的安全性要從力學(xué)研究的角度出發(fā)，該柔軟的地方就柔軟，該剛硬的地方就剛硬，根據(jù)不同的受力狀況，讓部分車體在碰撞時起到吸能分散的作用，盡量減弱沖擊力。2.1.3轎車車身的安全性（二）轎車車身安全性設(shè)計(jì)主要考慮來自三個方向碰撞，即縱向、側(cè)向和頂面。為了盡量保證碰撞后轎車乘員的安全，轎車車身前部和后部剛度應(yīng)適中，并應(yīng)設(shè)計(jì)出一定的碰撞變形區(qū)域，以吸收大部分的碰撞沖擊能量，乘員艙的剛度應(yīng)較大，以保護(hù)乘員的安全。在側(cè)面碰撞中，側(cè)部車身允許碰撞變形的余地很少，應(yīng)采取加強(qiáng)側(cè)圍和車門的耐碰撞能力，提高側(cè)向剛度，防止因乘員艙橫向變形而對乘員造成的傷害。在翻車碰撞中，頂面車身允許碰撞變形的余地很少，應(yīng)采取加強(qiáng)車頂部的耐碰撞能力，提高垂直方向剛度。車身剛度設(shè)計(jì)要求2.1.3轎車車身的安全性（三）塞納轎車車身加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。2.1.3轎車車身的安全性（四）普里馬轎車車身加強(qiáng)3H結(jié)構(gòu)。2.1.3轎車車身的安全性（五）凱越轎車車身加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。2.1.3轎車車身的安全性（六）設(shè)計(jì)變形吸能區(qū)時，需要在車身上設(shè)計(jì)一些強(qiáng)度比較小的區(qū)域。在發(fā)生碰撞時這些區(qū)域會斷裂或者發(fā)生折疊，而不會向乘客艙方向擠壓。經(jīng)過精確設(shè)計(jì)變形吸能區(qū)的轎車，可以準(zhǔn)確預(yù)測在發(fā)生碰撞時車身的變形方向和程度。2.1.3轎車車身的安全性（七）正面碰撞實(shí)驗(yàn)2.1.3轎車車身的安全性（八）側(cè)面碰撞實(shí)驗(yàn)。2.1.4貨車車身結(jié)構(gòu)（一）貨車按駕駛室與發(fā)動機(jī)的相對位置可分為三類：1.駕駛室位于發(fā)動機(jī)之后的長頭式。2.駕駛室的一部分位于發(fā)動機(jī)之上的短頭式；3.整個駕駛室位于發(fā)動機(jī)之上的平頭式。2.1.4貨車車身結(jié)構(gòu)（二）長頭汽車的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)動機(jī)維修方便，駕駛員受到的熱量和震動較小，前后軸負(fù)荷分配較好。但汽車的軸距和總長較長，且整車面積利用率低、視野不好。平頭汽車駕駛室可以翻轉(zhuǎn)，以便于維修。也有些平頭汽車駕駛室內(nèi)設(shè)有雙排座位，以供裝卸人員乘坐。平頭汽車則由于汽車的軸距和總長相對較短，整車面積利用率較高，視野寬廣等而得到廣泛應(yīng)用。2.1.5客車車身結(jié)構(gòu)（一）半承載式車身2.1.5客車車身結(jié)構(gòu)（二）大客車承載底架2.1.5客車車身結(jié)構(gòu)（三）承載式車身2.1.6車門、車窗（一）車門是車身上重要的部件之一，按開啟方法可分為：順開式、逆開式、滑移式、折疊式、掀起式、外擺式、旋翼式等等。2.1.6車門、車窗（二）掀起式2.1.6車門、車窗（三）2.1.6車門、車窗（四）2.1.6車門、車窗（五）2.1.6車門、車窗（六）2.2車身制造工藝（一）

1.鋼制車身車身骨架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(diǎn)。根據(jù)車身不同位置，一些要防止生銹的部位使用鋅鋼板，如翼子板、車頂蓋等；一些承受應(yīng)力較大的部位使用高強(qiáng)度鋼板，如散熱器支承橫梁、上邊梁等。轎車車身結(jié)構(gòu)中常用鋼板的厚度為0.6～3毫米，大多數(shù)零件用材厚度是0.8～1.0毫米。2.2車身制造工藝（二）2.鋁制車身奧迪A8的車架是用鑄造和液壓成型的鋁材組合而成的結(jié)構(gòu)，將鋁合金組件焊接、鉚接或貼合在一起組成一個框架，鋁合金車身優(yōu)點(diǎn)是輕（相同剛度的情況下）。2.2車身制造工藝（三）鋁合金用于汽車工業(yè)的也有一些弱勢：1.鋁合金缺乏等同于鋼鐵的強(qiáng)度和韌性，汽車需要通過撞擊測試，必須面臨嚴(yán)重碰撞后還要維護(hù)乘客安全。2.鋁合金的金屬特性卻不像鋼鐵般有充分的韌性、延展性可供敲敲打打，汽車因?yàn)楸容^有機(jī)會碰碰撞撞，因此車體鈑件也常要敲敲打打、鈑金烤漆。3.鋁合金鈑件彼此之間的結(jié)合也需要特殊技術(shù)，不像鋼鐵板件很容易焊接，因此作業(yè)工時長、作也成本也高。2.2車身制造工藝（三）車身噴涂第三節(jié)車身外部附件1.保險杠及側(cè)防護(hù)條2.車頂天窗5.車門及門鎖6.后視鏡7.車窗玻璃（1）鋼化玻璃（2）局部鋼化玻璃（2）夾層玻璃8.車窗升降器9.雨刮器第四節(jié)汽車燈光與儀表設(shè)備1.前照燈2.儀表盤3.座椅4.安全帶5.安全氣囊6.通風(fēng)、暖風(fēng)與制冷第三節(jié)汽車附屬裝置當(dāng)汽車制動前輪抱死時，汽車會失去轉(zhuǎn)向能力，后輪抱死時會造成汽車急轉(zhuǎn)甩尾。制動防抱死系統(tǒng)就是在制動過程中防止車輪被制動抱死，提高制動減速度、縮短制動距離，能有效地提高汽車的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力，保證汽車的行駛安全。ABS系統(tǒng)對汽車性能的影響主要表現(xiàn)在減少制動距離、保持轉(zhuǎn)向操縱能力、提高行駛方向穩(wěn)定性以及減少輪胎的磨損方面。8.1.1汽車空調(diào)

ABS最早出現(xiàn)在鐵路機(jī)車上，1908年J．E．弗蘭西斯設(shè)計(jì)了第一套ABS系統(tǒng)并安裝在鐵路機(jī)車上，獲得成功。1936年德國博世公司將電磁傳感器用于測量車輪速度，當(dāng)傳感器探測到車輪抱死時，在各條制動管路上的電動機(jī)動作控制閥口的大小，從而調(diào)節(jié)制動壓力。這一專利被認(rèn)為是ABS形成中的里程碑，其原理一直沿用至今。1945年德國奧斯特瓦爾德公司開始開發(fā)用于飛機(jī)著陸制動系統(tǒng)，由于飛機(jī)體積和重量的加大，速度加快，飛機(jī)著陸時，車輪制動抱死產(chǎn)生劇烈摩擦，在駕駛員反應(yīng)過來之前輪胎就會出現(xiàn)斑點(diǎn)，大大縮短了輪胎的壽命，制動防抱死系統(tǒng)的應(yīng)用防止了這一現(xiàn)象的發(fā)生。8.1.1風(fēng)窗刮水器與洗滌器

ABS最早出現(xiàn)在鐵路機(jī)車上，1908年J．E．弗蘭西斯設(shè)計(jì)了第一套ABS系統(tǒng)并安裝在鐵路機(jī)車上，獲得成功。1936年德國博世公司將電磁傳感器用于測量車輪速度，當(dāng)傳感器探測到車輪抱死時，在各條制動管路上的電動機(jī)動作控制閥口的大小，從而調(diào)節(jié)制動壓力。這一專利被認(rèn)為是ABS形成中的里程碑，其原理一直沿用至今。1945年德國奧斯特瓦爾德公司開始開發(fā)用于飛機(jī)著陸制動系統(tǒng)，由于飛機(jī)體積和重量的加大，速度加快，飛機(jī)著陸時，車輪制動抱死產(chǎn)生劇烈摩擦，在駕駛員反應(yīng)過來之前輪胎就會出現(xiàn)斑點(diǎn)，大大縮短了輪胎的壽命，制動防抱死系統(tǒng)的應(yīng)用防止了這一現(xiàn)象的發(fā)生。8.1.1安全防護(hù)裝置根據(jù)NHTSA的統(tǒng)計(jì)，安全帶的使用減少了45－65％的死亡和嚴(yán)重受傷情況，在美國每年有超過1萬駕駛者因?yàn)榘踩珟ФＷ⌒悦?.1.1安全防護(hù)裝置AIRBAG在推出