车身结构与设计复习题资料

一、名词解释
1、白车身：通常系指已经装焊好但尚未喷漆的白皮车身（Body in white），主要用来表示车身结构件和覆盖件的焊接总成，此外尚包括前、后板制件与车门，但不包括车身附属设备及装饰件等。

2、车身前板制件：一般是指车头部分的零部件，包括水箱框架和前脸、前翼子板、挡泥板、发动机罩以及各种加强板、固定件等。

3、周边式车架：实际上是适应轿车车身地板从边梁氏派生出来的，目旳主要在于尽量降低地板高度，这种车架前、后两端的纵梁收缩，中部纵梁加宽，前端宽度取决于前轮最大转向角，后端宽度取决于后轮轮距，中部宽度则决定于车身门槛梁的内壁款。

4、脊梁式车架：主要是由一根位于车身对称中心线上的较粗的纵向钢管和若干根横向悬伸托架所构成，其特点是具有很大的抗扭刚度，结构上容许车轮有较大的跳动空间，便于装用独立悬架，因此被采用在某些高越野性汽车上，但由于此种车架制造工艺复杂且维修不便，故应用不广泛。

5、“三化”指：产品系列化、零部件通用化以及零件设计的标准化。

6、H点：人体身躯与大腿相连的铰接点。

7、眼椭圆：汽车驾驶员以正常的驾驶姿势坐在座椅中时，其眼睛位置在车身中的统计分布图图形,该图形呈椭圆形。

8、驾驶员的手伸及界面：是指驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅中、身系安全带，一手握住方向盘时另一只手所能伸及的最大空间界面。

9、附面层：围绕着运动物体的一个相对薄的空气层内，气流速度有着急剧的变化，存在着速度梯度。

该气流层称为附面层，又称为边界层。

10、分离点：流速趋于零的点，标志着气流在边界层与物体表面出现分离，是尾涡流区的分界线。

11、声强级：某一处的声强级，是指该处的声强与参考声强的比值常用对数的值再乘以10，度量它的单位为分贝，符号为dB。

参考声强是10^-12瓦/米^2。

12、声压级：把声压的有效值取对数来表示声音的强弱，这种表示声音强弱的数值叫声压级。

13、响度级：把某一被研究的声音和另一个标准的声音(通常为1000Hz纯音)相比较，调节1000Hz纯音的声压级，使它和所研究的声音听起来有同样的响，这时1000Hz纯音的声压级就被定义为该声音的响度级。

二、图形题
1、传统的车身外形设计过程图
2、掌握贝齐尔曲线和B样条曲线图形的绘制
三、分析题
1、分析空气阻力与汽车的燃油消耗、加速性能，最大车速之间的关系。

答：（一）空气阻力与最大车速的关系：
设汽车在水平路面上等速行驶
若Ft=Ftmax则有
可见：Ftmax和G一定时，CD↓，Vmax↑，CZ↑，Ft↓时会影响汽车的操纵稳定性不能简单地用CZ↑来分析Vmax的影响
所以降低CD值是关键。

（二）空气阻力与汽车加速性能的关系
发动机功率Peη=Pr
η为传动系的效率
由于正常作用在汽车上的Fz都不大可忽略
对其求导：
式中：
为发动机随时间的增长率，取决于发动机特性；与Cd近似反比。

所以Fx减小，G减小，致使加速法力下降。

（三）空气阻力与燃油消耗量的关系
百公里油耗Q（L/100Km）
ρ:燃油密度，汽油0.71—0.73Kg/L，柴油0.81—0.83 Kg/L。

变形：
所以Fw减小，Q也减小，且高速行驶Fw〉〉Ff，所以，Fw减小节油的效果更大。

Fw对Q的影响：与汽车类型，道路状况，发动机特性及使用工况有关。

2、能进行汽车的空气动力稳定性分析。

答：汽车行驶时，如没有侧滑角，受力主要有FX，FZ，力矩MY；但实际上行驶过程中还受侧向力横摆力矩MZ和侧向力矩MX如果这几种没足够考虑，会使稳定性恶化造成事故
（1）图示中心C.P的位置时对空气的稳定性影响大
a.当C.P靠近前轴时Mz=Fy.Xc时汽车绕轴顺时针方向转动，主要产生的效果进一步加强测向风力的作用，从而导致恶性破坏，使汽车失稳.
b.当C.P在重心C.G之后，则Mz=Fy.Xc时使汽车逆时针方向转动，产生效果：削弱了侧向风力的作用，使汽车稳定．
综上a，b两种情况，造型设计时，应尽量减少前部侧面的投影面积，使风流中心靠近后轴．
（2）研究汽车空气稳定性的方法，也可以从研究气动力侧向力Fy对汽车横摆运动稳定性的影响入手．
四、填空或简答
1. 现代汽车是沿着怎样过程发展完善?
答：现代汽车是沿着“底盘”——“发动机”——“车身”逐步发展完善过来的。

2. 车身的承载类型有些那些？
答：车身按照承载形式的不同，可将车身分为非承载式、半承载式和承载式三大类。

3. 非承载式车身结构的优缺点有那些？
答：优点：（1）除了轮胎和悬挂系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架扭转变形和降低噪声的作用，既延长了车身的使用寿命，又提高了乘坐舒适性；
（2）底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作；
（3）由于有车架作为整车的基础，这样就便于汽车上各总成和部件的安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途的车辆；
（4）发生撞车事故时，车架还能对车身起到一定的保护作用。

缺点：（1）由于设计计算是不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，从而导致整车自重力增加。

（2）由于底盘和车身之间装有车架，使整车高度增加。

（3）车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。

4. 承载式车身结构的优缺点有那些？
答：优点：具有质量小、高度低，装配容易，高速行驶稳定性好等优点
缺点：（1）由于取消了车架，来自传动系和悬架的振动和噪声将直接传给车身，而车厢本身又是易于形成引起空腔共鸣的共振箱，因此会大大恶化乘坐舒适性，为此，必须采用大量的隔声防振材料，从而成本和质量都会有所增加。

（2）改型较困难。

5、现代设计方法包括那几个阶段？
答：当前国内外产品设计常分为：概念设计（Concept design ）、工程设计（Engineering design）两个阶段。

（一）概念设计：
包括技术书的全部内容和一个标准的三维模型。

概念设计是多部门文同时来进行的，也被称为同时工程”Simultaneous engineering”
（二）工程设计：
首先是进行1：1内部模型和外部模型的设计和实物制作。

其次，车身试验工作包括强度试验、风洞试验、振动噪声试验和撞车试验等。

设计过程：（1）确定车身总布置草图
（2）计算机辅助造型CAS
（3）快速自动成型技术的应用
（4）根据车身外表面的数学模型进行车身结构及内饰、仪表板等内部座件设计建立模具加工主件。

6. 现代轿车车身的设计特点和要求是什么？
答：设计特点：轿车车身是整车的重要组成部分，它与底盘密切相关，因此车身设计不能只考虑车身的条件，必须在充分考虑整车总布置的情况下进行。

①亨利•福特提出“3S”和“4M”原则。

②遵循“三化”原则，即标准化、通用化和系列化，
③车身在材料、加工、装配、结构及设计等方面与其它总成有很大差异。

要求：轿车车身设计不仅要求造型美观，更重要的是要实现相应的功能。

其设计主要考虑使用性、人机工程学、环保节能及空气动力学等方面的要求。

①造型美观。

②性能良好a.舒适性b.安全性c.可靠性d.视野性 e.乘坐方便性 f.操纵方便性
③良好的空气动力特性。

④制造容易，维修、拆装方便。

7. 客车车身总布置设计的工作内容、主要依据和设计程序是什么？
答：客车车身总布置设计的工作内容：1.根据整车设计要求确定车身各部分尺寸 2.确定整车外形3.驾驶区布置4.乘客区布置5.空调系统的位置6.行李舱大小及位置；7.视野设计校核； 8.安全性设计主要依据：①整车（底盘）总布置的有关参数和发动机布置；②整车的使用条件和用户要求；③国家、行业有关标准、法规；④人机工程学的要求⑤制造、工艺条件等。

设计程序：①车身主要尺寸的确定②车厢内平面布置③座椅布置及操纵机构布置④驾驶区布置
⑤横向截面布置⑥备胎、油箱和蓄电池的布置⑦必要的校核。

8. 眼椭圆样板制作的步骤？
答：制作步骤：
（1）眼椭圆中心座标：由胯点行程→与X-X、Y-Y、Z-Z的距离→中心位置。

（2）眼椭圆长、短轴：长轴相等，短轴不等，查表得出。

（3）方位角——在两视图上均呈倾斜状,侧视图：长轴倾斜角-6.4°——前低后高；俯视图：长轴倾斜5.4°——向右偏斜。

（4）眼椭圆定位线——指侧视图上的基线x-x、z-z相对于垂直工作线X-X和Z-Z的交点的水平和垂直位移，由座椅靠背角根据表4-4查出。

由上述四步，即可确定侧视和俯视平面内眼椭圆的形状和位置。

9. 汽车外形的取决因素有那些？
答：汽车的外形取决于三个因素：①形体构成②线形构成③装饰和色彩构成
10. 汽车造型设计应满足那些要求？
答：（1）使汽车具有完美的艺术形象
（2）使汽车具有良好的空气动力性能
（3）使汽车车身具有良好的工艺性
（4）应保证汽车良好的适用性
（5）应考虑材料的装饰效果
11. 空气阻力由那几部分组成？
答：（1）形状阻力：占60%左右
（2）摩擦阻力：占9%左右
（3）诱导阻力：占5%～7%
（4）干扰阻力：占15%左右
（5）内部阻力：占10%～13%
12. 影响发动机罩和风窗玻璃转角部位气流的主要因素有那些？
答：（1）发动机罩和风窗玻璃间的夹角γ
（2）发动机罩的三维曲率和结构
（3）风窗玻璃的三维曲率和结构
13. 改善汽车空气动力性能的措施有那些？
答：（一）汽车外形设计的局部优化
（1）车头部棱角圆化对阻力的影响
试验表明：当圆角半径取为40㎜时，即可使气流在转角处分离
（2）前风窗立柱及流水槽形状对阻力的影响
（3）车身后部形状对阻力的影响
（4）表面光洁程度
（二）采用各种气动附加装置
（1）前部扰流口
（2）后扰流器
（3）导流罩
（4）隔离装置
（三）外形设计的整体优化
14. 导流罩和减阻装置可分为那些类型？
答：（1）减阻型，目的为降低燃油消耗。

（2）调整压力分布型，目的在于改善气流状态，以利于发动机冷却及消除外观积垢。

（3）改善气流，以降低风噪声和防止积存灰尘。

15. 汽车外形的空气动力学开发程序可归纳为？
答：（1）将完成初期造型的多个缩尺模型方案，按空气动力学的基本要求进行初期风洞试验，以用于造型：对造型进行修改，再进行风洞试验，最终多次优选后定型。

（2）按定型方案制成1：1模型，装刮水器，后视镜等各种附件后再进行风洞试验。

然后改进。

（3）制成样本，并完成最终的整车风洞试验
16. 骨架杆件的类型有那些？
答：杆件主要分为三类：
（1）功能件要求的
（2）加强用的
（3）为安装附件而设置的非承载杆件
17. 设计车体结构大致按那些步骤？
答：设计车体结构的步骤：
（1）确定整个车体应由哪些主要和次要的构件组成；确定主要构件采取怎样的截面形式。

（2）确定如何构成这样的截面，截面与其它部件的配合关系密封或外形的要求，壳体的内外装饰板或压条的固定方法以及组成截面的各部分的制造方法及装配方法。

（3）对各方面的初步方案制定以后，应绘制由一个截面过渡到另一个截面的草图，杆件连接结构图以及与此同时新形成的外覆盖草图。

（4）将车体划分为几个总成，按总成着手划分壳体，并在主要的大型冲压件的接缝处画线和注明连接形式。

以便与制造部门商榷。

（5）进行应力分析计算。

（6）进行详细主图板设计，并画零件图。

18. 车身的大型板壳零件的分类？
答：车体大型板壳零件可分三类：
（1）外覆盖件，对这些零件的要求是：表面光滑，棱角线条清晰，与相邻部件棱线吻合，完全符合造型要求，而且要有一定的刚度。

（2）内覆盖件，对这些零件的要求是：有足够的刚度，零件上的装配尺寸要准确。

（3）骨架零件，它们在车身上起支撑作用，如支柱、门窗框以及各种纵、横梁等。

19. 提高板壳零件刚度的措施有那些？
答：（1）曲面和棱线等的造型，及拉延成型过程零件材料的冷作硬化，对提高刚度极为有利，平直的零件造型是不可取的；
（2）在内覆盖件和不显露的外覆盖件上设置各种形状的加强肋；
（3）在大客车承载式车身上，采用张拉蒙皮，但不参与承载，只在骨架承载式客车上起装饰作用，由于张拉蒙皮受有张拉应力，垂直于板面的刚度得以提高。

20. 车身的分块必须考虑那些方面？
答：（1）分块应考虑钢板材料的尺寸规格；
（2）分块应考虑拉延工艺性；
（3）分块对制造精度的影响；（4）易损件
21. 车身装配的过程？对焊接装配工艺性的影响有那些？
答：车身的装配过程是：零件——合件——分总成——总成。

对焊接装配工艺性的影响：（1）车身结构的划分；（2）焊接接头型式的设计。

22. 改善车身的抗腐蚀性的途径？
答：（1）改进车身结构
（2）采用各种保护膜，改善材料的抗腐蚀性
23. 车内噪声产生的机理？
答：车内噪声产生大致分：
（1）空气动力性噪声（简称空气噪声），它由气体振动而产生；
（2）机械性噪声，由固体振动而产生；
（3）空腔共鸣，由于车身振动而向车内辐射的声波，在遇到障碍物反射回来时，若恰好与原来的声波相同，则这部分声波被渐强，且作为一种激励加剧结构的振动，这种二次激励诱发结构的震动本身就是一个噪声源，称为车厢（空腔）共鸣。

24. 车内噪声的控制？
答：（1）隔声，对于发动机的噪声和车外噪声，可用各种隔声材料和结构措施来隔离；
（2）吸声，对传入车内的噪声，常辅以吸声处理。

即利用吸声材料作内饰，吸收入射到其上的声能，减弱反射的声能，从而降低车内的噪声。

（3）衰减处理，在一些容易引起震动的钣金件上，应涂以防振阻尼材料来减少噪声辐射。

25. 车门设计的要求有那些？
答：（1）具有必要的开度，并能使车门停在最大开度上，以保证上、下车方便；
（2）安全可靠。

车门能锁住，行车或撞车时不会自动打开；
（3）开关方便，玻璃升降方便；
（4）具有良好的密封；
（5）具有足够的刚度，不易变形下沉，行车时不振响；
（6）制造工艺性好，易于冲压并便于安装附件；
（7）外形上与整车协调。

26. 对密封条材料的要求？
答：（1）弹性好，永久变形小；
（2）良好的耐候性和耐老化性能，低温不发硬；
（3）具有一定强度和表面护膜的耐磨性；
（4）吸水率低；
（5）便于成型（挤压成型或模具成型）和装配（如与油漆表面能牢固粘接且无污染性）。

27.“三化”的实质：
答：（1）产品系列化——将产品合理分档，组成系列并考虑变型。

优点：车身骨架、前后风窗玻璃通用，减少了不同车型的零件数，简化了模具、胎具、装焊夹具与台架等设备→成本↓↓。

（2）零部件的标准化——广泛采用标准件，优点：有利于产品的系列化和零部件的通用化，便于组织生产，降低成本，提高质量、方便维修。

（3）零部件的通用化——零部件在同类车型中的通用问题。

28.实现“三化”的好处：
答：实现“三化”可以简化生产、提高产品品质、降低成本，产品的系列化在于将产品进行合理分档，组成系列并考虑各种变形，为零件的通用化创造条件；零件的通用化就是在载重力（载客量），接近或同一系列车型上，尽量采用相同结构和尺寸的零部件；零件的标准化有利于产品的系列化和零件的通用化。

26. 汽车分块的原则是什么？
答：（1）车身的主要轮廓线，如车身表面上的对称中心线，车身的最宽截面线等，必取为边界线；
（2）考虑曲面形成规律，使制出的表面保证车身表面的连续性；
（3）车身表面造型设计要求的特殊线，可取为分块线；
（4）表面分块应使表面单凸或单凹；
（5）边界条件尽量取为平面曲线。