《車架與承載式車身》課件

車架與承載式車身車架是一臺(tái)汽車的骨架,用于支撐汽車上的各個(gè)部件,承擔(dān)整個(gè)車身的重量。而承載式車身則是車身直接承擔(dān)車上各部件的重量,沒(méi)有獨(dú)立的車架。了解這兩種車身結(jié)構(gòu)的差異將有助于我們更好地理解汽車的設(shè)計(jì)與構(gòu)造。課程大綱車架的基本功能學(xué)習(xí)車架的主要作用,如支撐車身、傳遞載荷、提供動(dòng)力系統(tǒng)安裝等。承載式車身的優(yōu)點(diǎn)了解承載式車身相比傳統(tǒng)車架的優(yōu)勢(shì),如空間利用率高、重量輕、制造成本低等。車身骨架的設(shè)計(jì)掌握車身骨架的設(shè)計(jì)原則、受力分析、材料選擇和制造工藝等知識(shí)。車架的基本功能支撐功能車架是汽車的骨架，用于支撐整個(gè)車身及乘客和貨物的重量。傳動(dòng)功能車架連接并支撐傳動(dòng)系統(tǒng)，如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和車橋等，以傳遞動(dòng)力。安全功能車架在發(fā)生事故時(shí)起到保護(hù)駕乘人員生命安全的作用，是汽車被動(dòng)安全的核心。車架的主要構(gòu)成部件車架梁汽車車架的主要承重構(gòu)件,承擔(dān)著承載車身及乘客重量的任務(wù)。車架梁以鋼材等材料制造,尺寸和結(jié)構(gòu)因車型而不同。橫拉桿連接車架梁左右側(cè),用于增加車架剛度,提高車身穩(wěn)定性。橫拉桿的材料和形狀設(shè)計(jì)也會(huì)影響車輛性能。吊架及支撐件用于裝配發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架、變速箱等部件,承擔(dān)著車架承載和連接各總成的功能。支撐板板狀構(gòu)件,可增大車架的整體剛性。主要安裝在車架的前端和后端。車架的設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度和剛度車架必須能承受各種行駛和外力作用,具有足夠的強(qiáng)度和剛度,保證車輛行駛穩(wěn)定。輕量化車架要盡可能輕量化,以減小整車質(zhì)量,提高燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性能。耐久性車架要能經(jīng)受長(zhǎng)期使用,有良好的耐久性,確保車輛安全可靠地運(yùn)行。制造工藝車架的設(shè)計(jì)還要考慮制造工藝,確保車架能夠高效生產(chǎn)和裝配。車架型式及其特點(diǎn)1管狀車架采用圓管或方管制成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、重量輕。但強(qiáng)度和剛度較低。2鋼板焊接車架采用鋼板焊接成型,結(jié)構(gòu)緊湊,強(qiáng)度和剛度較高,但制造復(fù)雜。3鑄造車架采用鑄造工藝成型,造型靈活,可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜構(gòu)型,但重量較重。4復(fù)合材料車架采用碳纖維或玻璃鋼等復(fù)合材料,強(qiáng)度高、重量輕,但制造成本較高。承載式車身的基本概念整體式車身結(jié)構(gòu)承載式車身將車身外殼、底盤(pán)和懸架等結(jié)構(gòu)集成為一個(gè)整體,提高了整體車身的剛度和強(qiáng)度。無(wú)車架設(shè)計(jì)承載式車身采用無(wú)車架設(shè)計(jì),以外殼和底盤(pán)結(jié)構(gòu)承擔(dān)整車的承載和傳力功能,減輕了整車重量。優(yōu)化整車設(shè)計(jì)承載式車身可以更好地優(yōu)化整車的空間利用率、降低整車重量、提高整車安全性能。承載式車身的優(yōu)點(diǎn)輕量化承載式車身采用先進(jìn)的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),能夠大幅降低車身重量,從而提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性能。安全性高承載式車身通過(guò)合理的受力分布和車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可以有效提升車身的防撞能力和安全性。空間利用率高由于沒(méi)有獨(dú)立車架,承載式車身的空間利用率更高,可以為乘客和行李提供更大的空間。制造成本低承載式車身的制造工藝較為簡(jiǎn)單,能夠大幅降低汽車制造的總體成本。承載式車身的結(jié)構(gòu)組成車身骨架承載式車身的骨架由前后軸支撐梁、縱梁和橫梁等部件組成,為車身提供承載和動(dòng)力傳遞的基礎(chǔ)。車身外板車身外板包括車門(mén)板、引擎蓋、后蓋等部件,提供良好的空氣動(dòng)力學(xué)性能和美觀外觀。連接件各個(gè)車身部件通過(guò)焊接、鉚接等方式牢固連接,確保整個(gè)車身結(jié)構(gòu)的整體性和剛性。裝飾件除了功能性部件,車身還有大量裝飾件,如擾流板、擾流翼等,提升整車的美觀度。雙梁式車身雙梁式車身是一種傳統(tǒng)的車身結(jié)構(gòu),由兩根主要的縱向梁組成車身框架。這種設(shè)計(jì)提供了良好的剛性和強(qiáng)度,適用于大型和重型車輛。主梁通常由鋼制成,并連接有橫梁和其他支撐構(gòu)件。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易制造,是汽車制造業(yè)中使用最廣泛的車身形式之一。單梁式車身單梁式車身是一種常見(jiàn)的車身結(jié)構(gòu)形式。它通過(guò)在車身兩側(cè)布置單根梁件來(lái)承擔(dān)主要的受力任務(wù),整體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。這種車身結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出了良好的剛度和穩(wěn)定性,是較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的一種選擇。單梁式車身的結(jié)構(gòu)分布合理,有利于合理利用空間,提高了乘客和貨物的裝載能力。同時(shí),這種結(jié)構(gòu)也便于與各種懸架系統(tǒng)進(jìn)行集成設(shè)計(jì),提高了整車的性能。集成式車身集成式車身是將車身骨架和外板直接集成制造的一種新型車身結(jié)構(gòu)。該車身由一體成型或渦焊成的骨架和外板組成,整體性強(qiáng),剛性高,在吸收碰撞能量和提高車身輕量化方面具有優(yōu)勢(shì)。集成式車身制造工藝相對(duì)復(fù)雜,但能大幅提高車身的整體性和一致性,從而提升整車性能。側(cè)橋式車身側(cè)橋式車身是一種常見(jiàn)的承載式車身結(jié)構(gòu)。它采用車身兩側(cè)設(shè)置縱向車橋的形式,將車身的受力通過(guò)車橋傳遞到車架上,實(shí)現(xiàn)了車身與車架的一體化設(shè)計(jì)。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易制造,受力傳遞明確,安全性強(qiáng)。同時(shí)也便于進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。子框架式車身子框架式車身采用獨(dú)立的車身骨架和承載車身零部件的分離設(shè)計(jì)。車身骨架主要由鋼制的橫梁、縱梁等組成,承擔(dān)整車的主要載荷,保證了車身的強(qiáng)度和剛度。外掛式車身零部件則采用鋁合金、塑料等輕量化材料制造,實(shí)現(xiàn)了車身的整體輕量化。該車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活,可根據(jù)車型需求進(jìn)行定制,降低了成本。同時(shí)也利于后期維修和更換損壞的零部件,提高了維修便利性。車身骨架的設(shè)計(jì)原則強(qiáng)度與剛度車身骨架需具有足夠的強(qiáng)度和剛度,以承受各種工作載荷,保證行駛安全。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮整車重量、剛性等因素。穩(wěn)定性與輕量化車身骨架應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性,減少變形和扭轉(zhuǎn),同時(shí)盡可能減輕整車重量,提高動(dòng)力性能。制造工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮制造工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性,選用適當(dāng)?shù)牟牧虾瓦B接方式,降低生產(chǎn)成本。耐久性與可靠性車身骨架應(yīng)具有較高的疲勞壽命和抗腐蝕性能,確保長(zhǎng)期使用的可靠性。車身骨架的基本受力分析車身骨架作為整車的承載核心,承受著來(lái)自各方向的復(fù)雜荷載,包括來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架、車輪等部件的載荷以及行駛過(guò)程中因道路條件和駕駛操作所產(chǎn)生的各種外部載荷。因此,車身骨架的受力分析十分重要,可以為骨架的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供依據(jù)。從上圖可以看出,車身骨架承受的主要載荷包括橫向載荷、縱向載荷和垂直載荷,其中垂直載荷最大。這些載荷數(shù)據(jù)為后續(xù)車身骨架的強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。車身骨架的材料選擇高強(qiáng)度鋼采用高強(qiáng)度鋼可以提高車身骨架的強(qiáng)度和剛度,同時(shí)減輕整車重量。鋁合金鋁合金具有良好的比強(qiáng)度和比剛度,可有效降低車身重量。碳纖維復(fù)合材料碳纖維復(fù)合材料具有超高強(qiáng)度和超輕質(zhì)的特點(diǎn),是未來(lái)車身骨架的發(fā)展方向。車身骨架的制造工藝1材料切割精準(zhǔn)裁剪金屬板材2焊接組裝使用自動(dòng)化焊機(jī)精準(zhǔn)拼接3涂裝與噴涂采用環(huán)保型涂料進(jìn)行表面處理4檢測(cè)驗(yàn)收嚴(yán)格質(zhì)量把控確保安全性車身骨架的制造工藝是一個(gè)精細(xì)復(fù)雜的過(guò)程。首先需要利用數(shù)控機(jī)床精準(zhǔn)切割金屬板材,然后采用自動(dòng)化焊接設(shè)備將各部件牢固組裝。接下來(lái)進(jìn)行表面處理,包括涂裝和噴涂。最后,制造商會(huì)進(jìn)行全面的質(zhì)量檢測(cè),確保車身骨架達(dá)到安全性和美觀性的要求。車身外板的基本功能外觀美化車身外板通過(guò)造型設(shè)計(jì)賦予整車獨(dú)特的外觀風(fēng)格,提升車輛的整體美感。防護(hù)結(jié)構(gòu)外板具有一定的強(qiáng)度和剛度,在發(fā)生碰撞時(shí)能為車內(nèi)人員提供保護(hù)。氣密防水車身外板的設(shè)計(jì)確保良好的密封性,防止灰塵和雨水進(jìn)入車內(nèi)?？諝鈩?dòng)力學(xué)外板造型優(yōu)化有助于減少氣動(dòng)阻力,提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和高速穩(wěn)定性。車身外板的主要類型沖壓外板采用先進(jìn)沖壓工藝制造,具有良好的外形和尺寸精度。焊接外板通過(guò)焊接工藝將多個(gè)板件連接而成,可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀。沖壓焊接外板結(jié)合沖壓和焊接工藝,提高外板的性能和生產(chǎn)效率。復(fù)合材料外板采用先進(jìn)復(fù)合材料,具有輕量化、高強(qiáng)度等特點(diǎn)。車身外板的設(shè)計(jì)要求美觀性車身外板的造型和顏色設(shè)計(jì)需要符合當(dāng)下流行的審美趨勢(shì),呈現(xiàn)出時(shí)尚動(dòng)感的視覺(jué)效果。結(jié)構(gòu)性能外板需要具有良好的剛性和強(qiáng)度,能夠承受各種工況下的載荷與撞擊,確保車輛安全。制造工藝采用先進(jìn)的成型工藝,如沖壓、焊接等,確保外板部件的一致性和可靠性。成本控制在滿足性能和美觀的前提下,合理控制外板的生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。車身外板的制造工藝模具成型首先利用沖壓模具將金屬板材壓塑成所需形狀，形成車身曲面外板。焊接組裝將沖壓成型的各個(gè)部件通過(guò)點(diǎn)焊、焊機(jī)焊接等工藝組裝到車身骨架上。表面處理對(duì)外板進(jìn)行除銹、噴涂、電泳等表面處理，以提高抗腐蝕性和美觀度。涂裝噴漆根據(jù)車型顏色進(jìn)行多層次的噴涂涂裝，達(dá)到理想的色澤和光澤效果。車身總成的裝配工藝1預(yù)裝車身零部件先預(yù)先把車身外板、內(nèi)板、支架等零部件預(yù)裝到車身骨架上。2焊接車身總成采用點(diǎn)焊或者激光焊等工藝將預(yù)裝好的車身零部件焊接牢固。3涂裝和密封處理對(duì)焊接完成的車身總成進(jìn)行防腐涂裝以及重要接縫處的密封。車身總成的質(zhì)量檢測(cè)車身總成裝配完成后,需要進(jìn)行全面的質(zhì)量檢測(cè),以確保其符合要求。這包括尺寸檢測(cè)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)、裝配精度檢測(cè)等。檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)內(nèi)容檢測(cè)方法外觀檢測(cè)涂裝質(zhì)量、零件裝配、縫隙、變形等目視、測(cè)量結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)承載力、扭轉(zhuǎn)剛度、振動(dòng)性能仿真分析、試驗(yàn)測(cè)試裝配精度檢測(cè)門(mén)檻高度、車門(mén)開(kāi)合、阻尼等測(cè)量工具通過(guò)全面的質(zhì)量檢測(cè),確保車身總成滿足設(shè)計(jì)要求,為下一步工序奠定基礎(chǔ)。新材料在車身中的應(yīng)用1高強(qiáng)度鋼材高強(qiáng)度鋼材大幅減輕車身重量,同時(shí)提高了安全性。廣泛應(yīng)用于車身骨架和關(guān)鍵零部件。2鋁合金鋁合金相較于鋼材更輕,可顯著降低車重。常用于車身外板和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件制造。3碳纖維復(fù)合材料碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)度高、重量輕,在提高燃油效率方面優(yōu)勢(shì)明顯。多用于高端車型車身。4輕質(zhì)鎂合金輕質(zhì)鎂合金的密度比鋁合金更低,在追求極致輕量化時(shí)選擇性更強(qiáng)。新工藝在車身制造中的應(yīng)用機(jī)器人自動(dòng)化采用工業(yè)機(jī)器人大幅提高了車身制造的效率和一致性,減少了人工操作帶來(lái)的誤差。激光焊接技術(shù)先進(jìn)的激光焊接工藝可以實(shí)現(xiàn)高精度、高速度的車身焊接,提升了車身的整體剛性。自動(dòng)涂裝工藝自動(dòng)化涂裝設(shè)備能夠精準(zhǔn)控制涂料噴涂,確保車身表面涂層均勻美觀,提高了生產(chǎn)效率。車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)材料選擇通過(guò)選用高強(qiáng)輕質(zhì)材料如鋁合金和碳纖維復(fù)合材料,可以有效降低整車重量,提高燃油經(jīng)濟(jì)性和加速性能。同時(shí)還可增強(qiáng)車身整體剛性和安全性。結(jié)構(gòu)優(yōu)化運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化和輕量化設(shè)計(jì),可以去除不必要的材料,精簡(jiǎn)結(jié)構(gòu),達(dá)到更輕更強(qiáng)的目標(biāo)。制造工藝采用先進(jìn)的焊接、成型和裝配工藝,如激光焊接、熱成形和模塊化裝配等,可大幅提高生產(chǎn)效率,降低車身制造成本。整體優(yōu)化通過(guò)整車系統(tǒng)集成和仿真分析,協(xié)調(diào)各部件的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)材料、結(jié)構(gòu)和工藝的全面優(yōu)化,達(dá)到整車輕量化的最佳效果。車身結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)1被動(dòng)安全性通過(guò)合理的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提高碰撞過(guò)程中對(duì)乘員的保護(hù)能力。2主動(dòng)安全性優(yōu)化車身重心