汽车车身结构与设计
汽车车身结构及安全设计
汽车车身结构及安全设计一、引言在现代社会中，汽车已成为人们生活中不可或缺的交通工具。
保证汽车乘坐安全的关键在于其车身结构和设计。
本文将重点探讨汽车车身结构及安全设计的重要性和相关策略。
二、汽车车身结构汽车车身结构是指车辆的外部组成部分，它直接关系到车辆的安全性和整体性能。
一个合理且坚固的车身结构能够在碰撞和侧翻等事故中提供更好的保护。
1. 车身材料车身主要由钢材和铝合金构成。
钢材具有高强度和抗冲击性能，并且成本较低，因此广泛应用于车身结构中。
而铝合金则较轻，可以减轻整车重量，提升燃油效率。
同时，为了提高车辆的安全性能，一些高端汽车还采用了碳纤维等先进材料。
2. 车身类型常见的车身类型包括轿车、SUV、MPV等。
不同类型的车身在结构上有所不同，因此安全设计也会有所差异。
例如，SUV通常具有更高的承载能力和抗侧翻性能，而轿车则更注重碰撞保护。
三、安全设计策略针对汽车车身的安全设计，制造商采用了多种策略来最大限度地确保车辆乘坐安全。
1.碰撞安全设计为了降低碰撞力对车辆内部乘坐者的伤害，汽车采用了多层面、可吸能的结构设计。
这种设计能够减少撞击时产生的冲击力，保护车内人员的安全。
此外，车身还配备了气囊、安全带等保护装置，以进一步降低碰撞损伤。
2.侧翻保护设计侧翻是导致汽车事故的一种常见原因。
为了提高车辆的侧翻稳定性，制造商在车身结构设计上考虑了重心的布置以及底盘和悬挂系统的调整。
此外，也通过在车身侧面设置加固材料和增加车身刚性来增强车辆的侧翻抗性。
3.防撞装置为了在发生碰撞时最大限度地减少乘坐者的伤害，现代汽车配备了多种防撞装置。
如安全气囊、ABS防抱死系统、电子稳定控制系统等。
这些装置能够监测车辆状态并及时采取措施来保证车辆的稳定和乘坐者的安全。
四、未来汽车安全设计趋势未来，随着科技的不断进步和消费者对安全性的需求不断提高，汽车安全设计也将继续发展和进化。
1.智能安全系统随着人工智能技术的发展，智能安全系统将逐渐应用于汽车安全设计中。
[0982]《汽车车身结构与设计》有答案
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[0982]《汽车车身结构与设计》第五次作业[论述题]问答题：1、汽车的空气动力特性影响汽车的哪些性能?2、通常采用哪些气动附加装置，可以使汽车的气动性能得到明显改善？3、车体骨架杆件可分为哪三类？4、车身分块原则是什么？5、什么是车身的振动与共振？6、根据人体工程学的研究，最舒适的乘坐姿势时的体压分布应如何保证？7、汽车座椅设计应满足哪些要求？8、降低汽车行驶升力的措施有哪些？9、降低汽车行驶阻力的措施有哪些？10、提高汽车板壳零件刚度应采取哪些措施？参考答案：1、汽车的空气动力特性影响汽车的哪些性能答：汽车的空气动力特性直接影响汽车的动力性、经济性、操纵稳定性和舒适性。
2、通常采用哪些气动附加装置，可以使汽车的气动性能得到明显改善？答：（1）前部扰流器；（2）后扰流器；（3）导流罩；（4）隔离装置。
3、车体骨架杆件可分为哪三类？答：按功能所要求的，如门柱、窗柱、门槛、门框上横梁等；加强用的如大客车顶盖上的纵梁和底架周边的搁梁，在后悬架设置的横梁等；为安装附件而设置的非承载件。
4、车身分块原则是什么？答：①考虑钢板材料的尺寸规格②考虑拉延工艺性③对制造精度的影响④考虑易损件5、什么是车身的振动与共振？答：车身是一个多自由度的弹性系统，在外界力的激励下将产生变形，引起系统的振动。
当外界激振频率与系统固有频率接近，或成倍数关系时，将发生共振。
6、根据人体工程学的研究，最舒适的乘坐姿势时的体压分布应如何保证？答：（1）人体的大部分质量以较大的支撑面积、较小的单位压力合理地分布到坐垫和靠背上；（2）压力分布从小到大平滑地过渡，避免突然的变化。
7、汽车座椅设计应满足哪些要求？答：1）应有良好的静态特性，2）具有良好的动态特性，3）有足够的结构强度、刚度和寿命，并能在发生交通事故时尽量减少乘员的受伤程度，4）结构紧凑，外形与色彩应美观、大方，与车身内饰相协调，并尽可能减轻质量，降低成本，有良好的结构工艺性。
汽车车身结构与设计
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——车身质量占整车整备质量的16～30%；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、生产密切相关货物完整性保护乘员安全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；80、技术密集型和劳动密集型相结合的产品：技术密集型——大量采用最尖端技术，机械化、自动化程度很高——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、内饰及附件装配等。
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→轿式马车→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。
汽 车 车身设计第四章 汽车车身的结构分析与设计
2.整体承载式车身
图4-13 лEA3—677型整体承载式大客车车身及其底座结构
2.整体承载式车身
图4-14 轿车承载式车身上部 1—前围板 2—前轮挡泥板 3—前围内侧板 4—外围内侧板 5—前立柱 6—
门下边梁 7—中立柱 8—后翼子板 9—中立柱内板 10—后围下板 11—车门上框加强板 12—顶盖
(一)非承载式车身
图4-4 轿车车架 a) 周边式车架 b) X形车架 c)梯形车架
(一)非承载式车身
图4-5 丰田皇冠轿车的车架和车身结构 1—车身 2—车架
图4-6 货车驾驶室与车架结构
图4-7 车架的结构类型 a) 中型货车车架 b) 大型货车车架 c、d) 轻型货车车架
(二)半承载式车身
1.基础承载式车身
图4-11 承载式大客车车身类型 a) 基础承载式 b) 整体承载式
1.基础承载式车身
图4-12 瑞典Scania K112型大客车车身和车架 a) Scania K112型大客车车身 b) Scania K112型大客车车身底架
c) Scania K112型大客车车架 1—前段副车架 2—中段格框结构 3—后段副车架
2.整体承载式车身
图4-16 Volkswagen K70型轿车承载式车身
二、车身结构件的结构分析与设计
1)不能破坏造型设计，外露骨架要与外形曲线相吻合。 2)骨架的里板应考虑内护板的紧固。 3)用最佳的截面形状获得最大的截面系数。 4)要满足相邻部件的性能要求，如要适应门锁、铰链、限位器等 的安装和性能要求等。
框上横梁 19—顶盖纵梁 20—上边梁 21—侧窗上梁 22—顶盖横梁 23—侧围搁梁
一、车身承载类型的分析
(一)非承载式车身 (二)半承载式车身 (三)承载式车身 1.基础承载式车身 2.整体承载式车身
汽车车身结构与设计教材
汽车车身结构与设计教材
以下是一些关于汽车车身结构与设计的教材推荐：
1. 《汽车结构设计与分析》（作者：陈幸远） - 这本教材涵盖
了汽车结构设计的各个方面，包括刚性车身、碰撞安全、声振特性等。
书中详细介绍了汽车结构设计的原理和方法，并提供了丰富的案例研究和实践指导。
2. 《汽车设计与工程学导论》（作者：J.分克勒） - 这本教材
是一本经典的汽车设计导论，内容涵盖了汽车设计的基本原则、创新与造型、概念设计、车体结构等。
书中结合了理论知识和实践案例，帮助读者理解和掌握汽车设计的基本概念和技术。
3. 《汽车工程导论》（作者：Max Finkelstein） - 这本教材涵
盖了汽车工程的各个方面，包括车身结构、底盘系统、车辆动力学等。
书中通过图示和实例详细介绍了汽车工程的基本原理和技术，对于初学者来说非常有用。
4. 《汽车设计与工程原理》（作者：唐云乐） - 这本教材系统
地介绍了汽车设计与工程的原理和方法。
书中包括了车身设计、车身结构应力分析、碰撞安全、底盘设计等内容，通过案例和实例让读者了解汽车设计与工程的实际应用。
以上这些教材都是比较推荐的汽车车身结构与设计的教材，读者可以根据自己的需要选择和学习。
同时，还可以参考相关的学术论文、期刊和行业报告，以深入了解汽车车身结构与设计的最新研究进展和实践应用。
汽车车身结构设计讲解
三、车身基本结构设计——地板设计
4）前地板的中央通道：设计时注意高度变化，Z向高度要根据传动轴在整车的布置 要求，一般在80-100mm之间，具体数值请根据具体车型给定。型面走向在有限的 空间里尽力放缓，与前围下板的搭界面一般采用圆弧型面搭界。 5）地板的漏液孔： 孔的布置主要在前地板上，是由于在整个的地板总成中前地板 最低，并且前面存在下前围板。
具体位置是：前座椅地脚加强梁前方和后方，左右对称，避免孔的位置高于四 周型面 。其数量根据地板型面确定，无具体要求。
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三、车身基本结构设计——顶盖总成
顶盖是车厢顶部的盖板。从设计角度来讲，重要的是它如何与前、后窗框及与 支柱交界点平顺过渡，以求得最好的视觉感和最小的空气阻力。当然，为了安 全车顶盖还应有一定的强度和刚度，一般在顶盖下增加一定数量的加强梁，顶 盖内层敷设绝热衬垫材料，以阻止外界温度的传导及减少振动时噪声的传递。 代号5700 车身顶盖系统顶盖外板顶盖前横梁总成顶盖后横梁总成顶盖加强梁总成天窗加 强件(带天窗)
非承载式（有车架） 一般货车、大客车、专用车和大部分高级轿车都装有独立的车架，车 身上的载荷主要由车架来承担，车身在一定程度上只承受由车架的弯 曲和扭转变形引起的载荷。 H3,H5为非承载式车身。
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二、车身分类
承载式（无车架） 承载式车身无车架，车身的刚度和强度通常由车身下部来予以保证，一般 部分高档车和目前主流的中低档轿车车身都属于承载式车身。例如，我公 司开发的部分车型。 C30,C50,H6,M4均为承载式车身。
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三、车身基本结构设计——地板设计
在现有的车型中，整个地板区域通常分成了三块，前地板、中地板、和后 地板。
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三、车身基本结构设计——地板设计
汽车车身结构与设计车身概论PPT课件
振动隔离
车身应具备有效的振动隔离能力，以减少发动机、传动系统等振动源对乘员的干扰。通过 优化车身结构和采用适当的减震材料，可以降低振动对乘员的影响。
05 未来汽车车身的发展趋势
轻量化设计
总结词
随着环保意识的提高和节能减排的需求，轻量化设计已成为未来汽车 车身的重要发展趋势。
详细描述
通过采用新型材料（如高强度钢、铝合金、碳纤维复合材料等）和优 化车身结构，降低车身重量，从而提高燃油经济性和减少排放。
优点
提高燃油经济性、减少排放、提升车辆性能。
挑战
技术难度大、成本较高、生产工艺要求高。
智能化设计
01 总结词
随着智能化技术的不断发展， 未来汽车车身将更加智能化， 提高驾驶安全性和舒适性。
热系统来确保正常运行。车身的进风口和散热格栅设计对散热性能有重
要影响。
汽车车身的碰撞安全性
吸能与缓冲
汽车在发生碰撞时，车身应具备一定的吸能与缓冲能力， 以减少对乘员的冲击。通过合理设计车身结构和采用高强 度材料，可以提高碰撞安全性。
乘员保护
在碰撞事故中，车身应能够有效地保护乘员免受伤害。这 包括设计合理的安全气囊、安全带等被动安全装置，以及 优化车身结构以减少对乘员的挤压和撞击。
轻量化
降低车身重量，提高燃油经济 性。
工艺性
便于制造、维修和降低制造成 本。
安全性
满足碰撞法规要求，保证乘员 安全。
耐久性
保证车身在使用寿命内具有良 好的结构和外观保持能力。
经济性
在满足性能要求的前提下，尽 可能降低成本。
03 汽车车身设计
汽车车身结构与材料设计ppt课件
Aluminium alloy
≥97%
• 金属材料Metal：66.9% • 液体材料Fluid：4.6%
Thermosetmaterial
热固性材料, 0.40%
Elastomer
弹性体, 5.80%
Foam
泡沫, 1.70%
不能分离的高分 子复合材料, 2.63%
Textiles-composite
延伸率A%：
材料在拉伸断裂后，总伸长 与原始标距长度的百分比
3 车身材料的功能特性 3.1 钢板材料基础知识
钢板材料常用的5项性能指标
抗拉强度Rm：
也叫强度极限，指材料在 拉断前承受最大应力值
应变硬化指数（n值）：
是金属薄板在塑性变形过 程中，形变强化能力的一 种度量，可用来估计单轴 拉伸试验中，试验开始缩 颈时的应变。
屈服强度Rp0.2：
指材料在拉伸过程中产生永 久变形(开始失效)时的强度
按用途分
用途 一般用 冲压用 深冲用 特深冲用 超深冲用
牌号 DC01 DC03 DC04 DC05 DC06
按表面处理分
分类项目 镀层种类 镀层重量
表面处理
类别 纯锌镀层GI 锌铁合金镀层GA 等厚、差厚
铬酸钝化 无铬钝化 无铬钝化+涂油 无铬耐指纹
自润滑 涂油
代号（宝钢） Z ZF
A/B C C5 CO5 N5 SL O
合成织物, 0.80%
• 非金属材料non-metallic ：28.5%
热塑性材料, Electronic component
12.60%
电子元器件,
Thermoplastics
0.30%
有机天然改型材 料, 1.30%
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第一章：车身概论
1．车身包括：白车身和附件。
白车身通常系指已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身，此处主要用来表示车身结构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等。
2．按承载形式之不同，可将车身分为非承载、半承载式和承载式三大类。
非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架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、适当吸收车架的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由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架，其主要原
因也基于此。
④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。
非承载车身的缺点：①由于计算设计时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，从而导致自重增加。
②由于车身和底盘之间装有车架，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。
3．承载式车身分为基础承载式和整体承载式。
基础承载式特点：①该结构由截面尺寸相近的冷钢杆件所组成，易于建立较符合的有限元计算模型，从而可以提高计算精度。
②容许设法改变杆件的数量和位置，有利于调整杆件中的应力，从而达到等强度的目的。
③作为基础承载的格栅底架具有较大的抗扭刚性，可以保证安装在其上的各总成的相对位置关系及其正常工作。
④提高材料利用率，简化构件的成型过程，节省部分冲压设备，同时也便于大客车的改型和系列化，为多品种创造了条件。
4．“三化”指的是产品系列化、零部件通用化以及零件设计标准化。
第二章：车身设计方法
1．概念设计：包括技术任务书的全部内容和一个批准的三维模型。
概念设计是多部门（包括设计、研究、工艺等部门以及销售部门的市场预测）同时来进行的，此种做法也被称之为“同时工程”。
2．工程设计：新车设计，车身设计所需周期最长。
国外车身没计系以三维模型为基础，在整车总布置配合下，首先进行1：1内部模型和外部模型的设计和实物制作，与传统做法是相类似的，稍有不同之处在于国内系从小比例的三维模型开始。
车身试验(包括强度试验、风洞试验、振动噪声试软和撞车试验等。
第三章：车身总布置设计
1．轿车车身布置：轿车车身的布置在很大程度上受底盘布置形式的限制。
2．地板凸包和传动轴布置：为了保证车身地板凸包的高度最小以及后座凸包上的坐垫有足够的厚度，通常采用在垂直平面内将传动轴布置成U型方案，这样可以降低传动轴的轴线，同时又能保证动力总成的外廓不致减小离地间隙，而且万向节叉轴线之间的夹角也不至于超过允许值。
凸包与传动轴之间最小间隙一般可取10~15mm。
3．为了减小地板平面应采取的措施：①减小车架纵梁高度②后桥上面的一段纵梁做成向上弯的形状③后桥采用双曲面齿轮传动以降低传动轴等。
4．车身内部布置：轿车送客，其车身内部布置应该考虑人的因素，既要保证安全性又要保证舒适性；除某些专用车辆以外，一般车辆内部均可按成年人的人体尺寸来考虑。
5．车身横截面布置：轿车车身的横截面是由车门和顶盖的外形来形成的，其轮廓尺寸可按驾驶员和乘客位置上的尺寸数据来着手设计。
（车身内部主要的轮廓点取决于驾驶员头部和顶盖之间、肩部和玻璃之间、肘部与车门内表面之间的间隙；车身外表面上各点则决定于顶盖的厚度、玻璃下降的轨迹、门锁和玻璃升降的尺寸等）
6.货车车身系由驾驶室和货箱两部分组成，驾驶室位于发动机之后的长头式，驾驶室部分地位于发动机之上的短头式，驾驶室全部位于发动机之上的平头式，驾驶室偏置一侧的偏置式。
第四章：人体工程学在车身设计中的应用
1．H点：人体身躯与大腿的交接点，既胯点。
2．汽车驾驶员眼椭圆：驾驶人员以正常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形，由于这种图形呈椭圆状，故称为眼椭圆。
第五章：汽车造型设计
1.汽车造型设计：汽车车身总布置基本确定后进一步使汽车获得具体形状和艺术面貌的过程，它包括外形设计和室内造型设计。
是运用艺术的手法科学地表现汽车的功能、材料、工艺和结构特点。
2．汽车造型设计要求：①使汽车具有完美的艺术形象（具有时代和社会特色）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考虑材料的装饰效果。
3．汽车造型设计的程序：
造型构成三因素：形体构成，线形构成，装饰和色彩构成①形体构成：汽车基本形状和整体分块，取决于汽车和车身总布置②线形构成：汽车外形覆盖件的形状（曲线形状）③装饰和色彩构成：保险杠、灯具、标志等造型设计与布置、车身的色彩设计。
第六章：汽车的空气动力性能
1.空气阻力：与汽车运动方向相反的气动力。
①形状阻力②摩擦阻力
③诱导阻力④干扰阻力⑤内部阻力
2.分离点：
3．改善汽车空气动力性的措施：①汽车外形设计的局部优化（车头部棱角圆化、前风窗立柱及流水槽形状、车身后部形状、表面光洁程度）②采用各种气动附加装置（前部扰流器、后扰流器、导流罩、隔离装置）③外形设计的整体优化
第八章：车体结构分析
1，图8-2（P161）
2．骨架结构的应力集中：受力杆件的截面发生突变时，就会由于刚度突变引起截面变化应力集中（在经常承受交变应力的汽车车身上，应力集中可能诱发进展性裂缝，导致疲劳损坏）
3．提高板壳零件的刚度：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内覆盖件和不显露的外覆盖件设计加强肋③大客车车身蒙皮受有张拉应力，垂直面的刚度得以提高。
4．车身分块原则：①考虑钢板材料的尺寸规格②考虑拉延工艺性③
对制造精度的影响④考虑易损件
5．分块拉延工艺性：①考虑拉延方向，保证凸模进入凹模的可能性②分块应使零件的形状尽量简单匀称，以便在拉延过程中得到大致相同的变形量，使应力均匀③覆盖件拉延深度要恰当，争取一次拉延成型。
④对于具有反拉延的覆盖件，其拉延深度可通过计算和实验获得
⑤汽车车身内部覆盖件成型出各种鼓包，以便用螺钉固定各种部件。
·
6.车体耐腐蚀性方法：改善抗腐蚀性措施①改进车身结构；②采用各种保护膜。
防腐措施①设计成一排水，易干燥结构②检查并确定易腐蚀部位并采取措施
7.车内噪声产生机理：①气体震动产生空气噪声，包括发动机及其附件工作噪声、排气噪声、传动系噪声、轮胎悬架行走噪声、周围环境噪声、噪声；②机械噪声，有固体震动产生；③空腔共鸣。
8车内噪声控制：①隔声；②吸声：用多空吸声材料、开孔壁吸声材料；③衰减处理。