车身结构设计要点汇总
汽车车身设计重点
汽车车身设计重点1.汽车车身设计要考虑三大主题：节能，环保，安全。
2.车身的腐蚀形式：孔洞腐蚀，间隙腐蚀，端部腐蚀，积存腐蚀，机能腐蚀。
3.车身轻量化前提：车身本体通常由纵梁，横梁，立柱，加强板等车身结构件和车身覆盖件焊合而成为车身壳体。
4.眼椭圆：即是用来描述汽车驾驶员以正常驾驶姿态就坐在座椅上时，眼睛在车身坐标中的活动范围。
5.主动安全性：也称为行驶安全性，它是由汽车的结构、工艺和管理上各种措施的总和来保证的。
6.如果将作用在汽车外表面上的压力合成，就得到作用在汽车上的合力F。
这个合力是由于空气的相对运动而产生的，称为气动力。
7.非承载式车身的优点:1）由于车身与车架的连接使用了弹性橡胶垫，可以适当吸收车架的扭转变形和降低噪声，同时还可起到辅助缓冲作用，因此既延长了车身的使用寿命，又提高了乘坐舒适性。
2）发生撞车事故时，车架对车身起到一定的保护作用。
3）简化了装配工艺，便于组织专业化协作。
这是因为底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起的缘故。
4）由于有车架作为整车的基础，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。
非承载式车身的缺点：1）由于车身基本不参与整车承载，故必须保证车架有足够大的刚度和强度，从而导致整车的自重增大。
2）由于底盘和车身之间装有车架，所以使整车的高度较大。
3）车架纵梁的生产必须具有大型的压床与焊接、检验设备，故设备投资和基础建设费用较高。
8.承载式车身的优点：1）无车架，减轻整车质量；2）地板高度降低，上下车方便；3）适合轿车、小车，以及城市SUV这种混种车，比较轻、省油。
4）公路行驶平稳，整体式车身比较安全。
承载式车身的缺点：1）传动系统和悬架的震动和噪音会直接传入车内，需采取防震和隔声措施；2）底盘强度远不如大梁结构的车身，当四个车轮受力不均匀时，车身会发生变形；3）制造成本偏高。
9.车身总体布置设计的性能要求：1）乘坐舒适性，2）车身的密封、隔热和隔声性能，3)安全性，4）视野性，5）上下车方便性，6）操纵方便性。
车身结构与设计知识点
车身结构与设计知识点车身结构是指汽车各部件在空间内的布置方式以及各部件之间的连接方式，是汽车设计中的重要一环。
合理的车身结构不仅关系到车辆的安全性能，还与车辆的外观设计、空气动力学性能、乘坐舒适性等方面有着密切的联系。
在本文中，将介绍一些常见的车身结构及与之相关的设计知识点。
一、车身结构类型1.承载式结构承载式结构是指整车的车身作为车辆的主要承载构件，承担起传递车辆各种载荷作用的功能。
这种结构的优点是刚性好、稳定性高，具有较好的操控性和安全性能。
常见的承载式结构包括钢板焊接结构、铝合金焊接结构等。
2.非承载式结构非承载式结构是指车身与底盘分离，底盘负责传递车辆的各种载荷，而车身只起到保护乘员和装饰的作用。
这种结构的优点是重量轻、成本低，但刚性和稳定性稍差，安全性能相对较低。
常见的非承载式结构包括车厢式结构、篷式结构等。
二、车身设计知识点1.材料选择车身的材料选择直接关系到车辆的安全性、重量和成本等方面。
常用的车身材料包括钢铁、铝合金、碳纤维等。
钢铁具有较好的刚性和强度，但重量相对较重；铝合金轻质、抗腐蚀性好，但成本较高；碳纤维重量轻、强度高，但价格昂贵。
2.风阻系数车身的设计还需要考虑车辆的空气动力学性能，其中一个重要参数就是风阻系数。
风阻系数越小，车辆在高速行驶时产生的阻力越小，能够提高车辆的燃油经济性和稳定性。
通过优化车身外形和细节设计，如减小前进气口尺寸、增加风挡角度等措施，可以降低风阻系数。
3.车身强度车身的强度是保障车辆安全性的关键要素。
要使车身具有足够的强度，设计中需考虑到正面碰撞、侧面碰撞、滚翻等不同类型的碰撞情况。
通过增加车身的受力结构、使用高强度材料、合理布置吸能结构等方式，可以提高车身的强度。
4.乘坐舒适性车身设计还要注意乘坐舒适性的问题。
包括减少噪音、减震、优化座椅设计等等。
通过合理布置隔音材料、减少车辆共振、优化悬挂系统设计等方式，可以提高乘坐舒适性。
总结：车身结构与设计知识点是汽车设计过程中需要重点关注的内容。
车身主断面设计规范及要点
02
03
多目标优化
拓扑优化
综合考虑刚度、强度、NVH性能 等多个目标，采用多目标优化算 法对车身主断面进行优化设计。
运用拓扑优化技术对车身主断面 进行材料分布Байду номын сангаас化，实现轻量化 设计。
实例分享：某车型主断面优化过程剖析
01
初始设计分析
对某车型初始设计的车身主断面 进行仿真分析，评估其性能表现
。
03
优化结果验证
行业的健康、可持续发展做出了贡献。
未来发展趋势预测
智能化设计
随着人工智能和大数据技术的不断发展，未 来车身主断面设计将更加智能化，能够实现 自动化设计、优化和仿真。
轻量化设计
为了满足日益严格的节能环保要求，车身主断面设 计将更加注重轻量化，采用高强度轻质材料和先进 的制造工艺。
个性化定制
随着消费者需求的多样化，车身主断面设计 将更加注重个性化定制，以满足不同消费者 的审美和功能需求。
输入条件收集
收集造型、总布置、动力系统、底盘系统等相关专业的 输入条件，明确主断面的设计约束和依据。
设计方案制定
基于设计目标和输入条件，制定主断面的初步设计方案 ，采用高强度钢材料和高刚度连接方式。
仿真分析与优化
利用CAE分析软件对设计方案进行仿真验证，发现刚度 不足和NVH性能不佳的问题，对设计方案进行优化改 进，采用局部加强结构和阻尼材料等措施。
组织专家对主断面设计方案进行评审，并 根据评审意见进行修改完善，最终发布设 计结果。
关键技术与方法应用
多学科优化技术
综合考虑车身结构、材料、工艺等多方面 的因素，对主断面设计方案进行多学科优
化，提高设计质量和效率。
A 有限元分析技术
车身构造知识点总结
车身构造知识点总结1. 车身构造的基本概念车身是指汽车的外部部分，包括车顶、车门、车身侧面、车尾部和车底部等结构，用于保护内部机械和乘客，并为车辆提供外部保护和美观性。
车身构造是指车身各个部分的结构设计和制造方式，以及它们之间的连接方式和整体的组装工艺。
2. 车身构造的分类根据车身结构的不同，车身构造可以分为承载式车身和非承载式车身两种。
承载式车身是指车身的强度由车身自身的结构来支撑，车架和车身一体化；非承载式车身是指车身的强度由底盘结构来支撑，车身只负责外部保护和美观性。
3. 车身结构的材料车身结构的材料主要包括钢材、铝合金、碳纤维等。
钢材是目前汽车车身最主要的材料，因为它具有良好的强度和成本效益，但随着轻量化的趋势，铝合金和碳纤维等新材料正在逐渐应用到车身结构中。
4. 车身结构的设计原则车身结构的设计需要考虑到强度、刚度、安全性、舒适性、轻量化、美观性等方面。
设计人员需要根据这些原则来确定车身的各个部分的结构设计，以满足汽车的使用要求和市场需求。
5. 车身结构的连接方式车身结构的连接方式主要包括焊接、螺栓连接、胶接、铆接等。
不同的连接方式适用于不同的车身结构，设计人员需要根据工艺和成本的考虑来选择合适的连接方式。
6. 车身结构的制造工艺车身结构的制造工艺主要包括冲压、焊接、涂装、组装等过程，其中冲压是车身结构制造的关键工艺，它直接影响车身的质量和成本。
7. 车身结构的安全性设计车身结构的安全性设计是指车身在发生碰撞时对乘客和车辆的保护能力。
设计人员需要通过仿真分析和实际测试来评估车身的安全性，以确保车身在发生碰撞时能够保护乘客的生命安全。
8. 车身结构的轻量化设计轻量化是当前汽车工业的一个主要趋势，设计人员需要通过优化车身结构设计和采用轻量化材料来减轻车身的重量，以提高汽车的燃油经济性和性能表现。
9. 车身结构的美观设计车身结构的美观设计是指车身的外观造型和细节设计，既要满足汽车的品牌形象和市场需求，又要考虑到生产工艺和成本的因素。
汽车整车结构知识点总结
汽车整车结构知识点总结汽车是由各种部件组成的机械设备，它们构成了汽车的整车结构。
汽车整车结构是汽车工程学中的一个重要内容，它包括了汽车的各个部件和系统，以及它们之间的连接和配合关系。
本文将对汽车整车结构的各个方面进行详细的介绍和总结。
一、车身结构1. 车身结构的基本组成(1) 车身骨架：车身骨架是汽车车身的主要支撑结构，它由车身的各种横梁、纵梁和支撑件组成，以保证汽车的整体刚度和稳定性。
(2) 车身外壳：车身外壳是汽车车身的外部保护结构，它由各种钣金板材制成，可以起到防护和美观的作用。
2. 车身结构的分类(1) 敞篷车结构：敞篷车的车身结构主要由车身骨架和车身外壳构成，不像封闭车型那样有固定的车顶。
(2) 封闭车结构：封闭车的车身结构是相对封闭的，它主要由车身骨架和车身外壳构成，车身外壳几乎包裹了整个车身。
3. 车身材料及工艺(1) 车身材料：汽车车身的材料一般选择高强度的钢材或者铝合金材料，以保证车身的强度和轻量化。
(2) 车身工艺：车身工艺包括汽车车身的冲压、焊接、喷涂等工艺过程，它们对车身的质量和外观有着重要的影响。
二、底盘结构1. 底盘的基本组成(1) 车轮和轮胎：车轮和轮胎是汽车底盘的基本部件，它们直接接触地面，承担汽车的行驶和转向任务。
(2) 悬挂系统：悬挂系统是汽车底盘的重要组成部分，它包括悬架、弹簧和减震器，可以保证车身的稳定性和舒适性。
2. 底盘的分类(1) 前置前驱：前置前驱的底盘结构是汽车发动机放置在前轴前方，通过前轮传动的方式驱动汽车。
这种结构具有较高的空间利用率和经济性。
(2) 前置后驱：前置后驱的底盘结构是汽车发动机放置在前轴后方，通过后轮传动的方式驱动汽车。
这种结构具有较好的操控性和动力性能。
(3) 前置四驱：前置四驱的底盘结构是汽车发动机放置在前轴前方，通过前后轮同时传动的方式驱动汽车。
这种结构具有较好的通过能力和越野性能。
3. 底盘结构的材料及工艺(1) 底盘材料：汽车底盘的材料一般选择高强度的合金材料，以承受汽车的各种力的作用。
汽车的四大结构知识点总结
汽车的四大结构知识点总结一、车身结构1.1 车身材料车身材料一般包括钢铁、铝合金、碳纤维等，不同的材料具有不同的性能特点，如强度、重量、成本等。
汽车制造商会根据车型和定位选择合适的材料，以满足安全、舒适、经济等要求。
1.2 车身结构形式车身结构形式一般分为两厢、三厢、掀背、旅行车、SUV等多种形式，每种形式都有其独特的特点和用途。
不同的车身结构形式会影响车辆的外观、空间利用率以及使用功能等方面。
1.3 车身设计原理车身设计原理主要包括空气动力学设计、振动与噪音控制、安全设计等内容。
良好的车身设计可以减小空气阻力、提高燃油经济性，同时能够保证车身刚性，提高车辆的安全性和舒适性。
1.4 车身制造工艺车身制造工艺包括冲压、焊接、喷涂、组装等多个环节，每个环节都对车身质量和性能有着重要的影响。
近年来，随着汽车制造技术的进步，一些新型材料和工艺也被引入到车身制造中，以提高车身质量和效率。
二、底盘结构2.1 底盘组成底盘一般包括悬架系统、转向系统、制动系统、传动系统等部件。
这些部件相互配合，共同支撑和控制车辆的行驶和停车。
2.2 悬架系统类型悬架系统主要包括独立悬架、非独立悬架、主动悬架等几种类型，每种类型的悬架系统都有其独特的工作原理和特点。
不同类型的悬架系统会影响车辆的悬挂舒适性、操控性能、通过性等方面。
2.3 转向系统原理转向系统主要包括转向盘、转向机构和转向传动系统等部件，其工作原理是通过人为操作来改变车辆前轮的转向角度，以实现车辆的转向和操控。
2.4 制动系统类型制动系统主要包括液压制动系统、气动制动系统、电子制动系统等几种类型，每种类型的制动系统都有其独特的制动原理和工作方式。
好的制动系统不仅能够有效地减速和停车，还能够保证车辆的行驶安全。
2.5 传动系统种类传动系统主要包括手动变速器、自动变速器、CVT变速器等几种类型，每种类型的传动系统都有其独特的传动原理和变速方式。
不同的传动系统会影响车辆的燃油经济性、行驶平顺性以及驾驶体验等方面。
车身设计重要知识点总结
车身设计重要知识点总结一、设计原则1、空气动力学原理：车身设计中的一个重要方面就是空气动力学，它涉及到车身的气流分析、气动风洞试验以及降低风阻的设计等方面。
这些知识点对于汽车的燃油经济性和性能有着重要的影响。
2、结构设计原则：车身的结构设计是非常重要的，它直接关系到了车身的强度、稳定性和安全性。
因此，在车身设计中需要考虑到各种受力情况，以及选用合适的材料和结构形式。
3、美学原则：车身设计中的美学原则是至关重要的，因为一个好的外形设计可以提高车辆的吸引力和辨识度。
因此，在车身设计中需要注重对比度、曲线美学和比例等方面的设计原则。
4、人机工程学原则：车身设计需要考虑到人机工程学，以保证驾驶员的舒适性和便利性。
这包括对座椅、操纵件和仪表板等方面的设计。
二、设计流程1、概念设计：车身设计的第一步是概念设计，这包括对外形、尺寸和结构等方面的初步设想。
在这一阶段需要考虑到市场需求和设计趋势。
2、方案设计：在概念设计确定后，需要进行方案设计阶段，这包括对车身线条、面板和细节设计的深入研究和反复修改。
3、模型制作：设计师需要根据方案设计来制作车身模型，以便进行视觉和实物检验。
4、评估和修改：制作车身模型后，需要进行评估和修改，以保证车身设计符合产品要求。
5、工程设计：在车身设计确定后，需要进行工程设计，这包括对车身结构和材料等方面的细节设计。
6、工艺设计：最后需要进行工艺设计，以保证车身设计的可生产性和可维护性。
三、材料选择1、钢材：钢材是汽车车身中最主要的材料之一，它的强度和成型性能都比较好，而且成本较低。
2、铝合金：铝合金是轻量化材料的首选，它的密度比钢材小，但强度却很高，而且具有优异的耐腐蚀性和成型性能。
3、碳纤维复合材料：碳纤维复合材料是新型的轻量化材料，它具有密度小、强度高和刚性好的特点，但成本较高。
4、塑料材料：塑料材料适用于车身零部件的生产，它具有成型性好、重量轻和耐腐蚀性强的特点。
四、制造工艺1、冲压成型：冲压是车身成形中常用的工艺，它可以有效地提高产能和成本效益，而且成形精度较高。
车身结构设计要点分解
8.5 车身结构设计准则
• 座位组件
– 头部保护装置 –座位总成 –座椅安全带固定装置
8.6 车身结构分析-结构的理想化
• 车身结构分析的难点-构造的复杂性
– 边界条件复杂 – 横截面的变化 – 板材厚度的变化 –...
– 提出了对汽车的基本需求
• • • • 经济 耐久、可靠 舒适、吸引人 操纵、使用安全
8.2 车身结构设计的发展历史
–1926年开始出现车身造型 设计的实践 – 借助于试验和其它的一些基本工具，对车身的 结构进行了有效的设计 – 汽车的基本结构已定型
8.2 车身结构设计的发展历史
• 安全时期（1956-1970）
8.2 车身结构设计的发展历史
• 向自行驱动的车辆过渡
– 三轮电能驱动车 – 蒸汽机驱动的四轮车 – 内燃机驱动的车
• 荷兰人Christiaan Huygens • 法国人Etienne Lenoir • 德国人Nicholas A. Otto
– 英国人Lanchester
• 根据基本原理进行功能性设计
汽车车身设计 Automotive Body Design
Dept. of Automotive Engineering Jiangsu University
主要内容
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 车身结构设计 车身骨架设计 板壳零件 结构工艺性 耐腐蚀性 弹性振动与隔震 噪声控制
第8章 车身结构设计
– 着重考虑如何减轻汽车碰撞后的后果 – 美国颁布了安全法规 – 结构设计仍然以实验方法为主，开始研究计算 分析的理论和工程方法
8.2 车身结构设计的发展历史
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8.3 车身结构设计主要内容
• 车身结构设计的主要内容
– 功能设计
• 如支撑发动机、变速箱等
– 性能设计
• 如安全性、噪音控制等
8.4 车身结构设计的基本约束和目标
– 车身结构必须能够承受在其整个使用寿命周期 内可能遇到的所有静力和动力负荷
– 必须提供一个舒适惬意的车内空间、满意的行 驶平顺性、操纵稳定性以及对大自然的影响的 抵御能力
功 –由此出现的种种变革的要求为汽车的出现奠定
了基础
8.2 车身结构设计的发展历史
• 向自行驱动的车辆过渡
– 三轮电能驱动车 – 蒸汽机驱动的四轮车 – 内燃机驱动的车
• 荷兰人Christiaan Huygens • 法国人Etienne Lenoir • 德国人Nicholas A. Otto
• 位移的转换 • 力和刚度的转换
车身结构有限元模型实例
• 车身二维模型
– 考虑正面加载、弯曲、顶面加载和立柱加载
8.7 车身总成模型
8.8 车架模型
• 纵梁：承受弯曲负荷 • 横梁：提供基本的扭转约束 • 难点：断面形状突然变化处会出现梁转
角的急剧变化，一般用允许变形后轴线 斜角不连续的旋转弹簧来模拟。
8.5 车身结构设计准则
• 整车结构
–48.3km/h正面固定障碍物冲击（FMVSS204、 FMVSS212、301）
• 转向机向后位移 • 挡风玻璃安装条 • 燃料系的完整性
–48.3km/h后面移动障碍物冲击（FMVSS301） –32.2km/h侧向移动障碍物冲击（FMVSS301） –车顶撞压抗力试验
8.6 车身结构分析-结构的理想化
• 车身结构分析的难点-构造的复杂性
– 边界条件复杂 – 横截面的变化 – 板材厚度的变化 –...
• 难以获得精确的解析解
8.6 结构的理想化
• 用离散的模型代替连续的模型 • 用有限元的方法对车身进行结构分析 • 基本工作过程
– 基本量：单元 – 总体结构：单元的装配
8.5 车身结构设计准则
• 工作负荷
– 运行谱
• 平均运行工况 • 运行速度分布 • 超载形状-动力负荷造成的疲劳损坏
车辆行驶模型
8.5 车身结构设计准则
• 乘客满意度准则
– 平顺性 – 噪声环境
• 安全准则
– 汽车安全标准
• 减少伤害的可能性 • 将乘员被从车内抛出的可能性降至最小 • 保证与安全有关的零件有足够的强度 • 将火灾的危险降至最低
– 必须提供对车内外噪音源的隔音 – 必须保证驾驶员和乘客有适当的可见度
– 重量轻，需要能量最小 – 具有抵御空气动力阻力的能力 – 提供对乘员的安全保护 – 所用材料来源丰富，价格低廉，便于高效率
地制造和装配
– 汽车使用寿命后材料应能再循环和使用 – 满足各种环境下的使用要求 – 成本低，以使千百万人能够买得起
– 英国人Lanchester
• 根据基本原理进行功能性设计
– 钢管铜焊构成车架...
8.2 车身结构设计的发展历史
• 大量生产时期（1900-1927年）
– 大约五百多家汽车生产公司 –1929年：产生了“设计”车身结构以使汽车
有较轻重量的“需要”。 –1900年出现了第一个金属车身专利 –主体仍然是木、钢结构的车身
8.2 车身结构设计的发展历史
• 安全时期（1956-1970）
– 着重考虑如何减轻汽车碰撞后的后果 – 美国颁布了安全法规 – 结构设计仍然以实验方法为主，开始研究计算
分析的理论和工程方法
8.2 车身结构设计的发展历史
• 计算机结构分析时期（1970年以后）
– 特定构件的应力计算 – 有限元方法
8.5 车身结构设计准则
• 车门零部件
– 侧门强度（FMVSS214） – 门锁组件（FMVSS206）
• 保险杠组件
–8km/h的纵向摆锤撞击 –5km/h的30度角摆锤撞击 –8km/h的纵向障碍物撞击
8.5 车身结构设计准则
• 座位组件
– 头部保护装置 –座位总成 –座椅安全带固定装置
8.1 什么是车身结构设计？
– 车身结构设计之前已完成工作
• 汽车总体设计 • 车身总布置设计 • 车身外形和内饰设计
– 完成构成车身的结构件的形状、尺寸以及结构 件之间联接关系的设计
8.2 车身结构设计的发展历史
• 自行车--汽车的技术先驱
– 第一种大量生产、用于人员运输的机器 –1816-1818首次将两轮车的思想变为实物 –1885年，现代自行车的基本型在商业上获得成
• 局部柔量：影响总体结构响应的局部变 形，通常发生在集中载荷和结构的连接 处。
保险杠
立柱
前板金件
应力分析
• 确定结构形状及其应力分布 • 实例
– 散热器支架
• 用约束模拟螺栓的固紧状况 • 有216个节点和144个平板单元
8.9 车身结构设计步骤
1. 确定车体的构件组成，分出主要、次要件，其 目标是：使车体成为一个连续的完整的受力系 统。
2. 确定主要杆件的截面型式-闭或开式； 3. 确定截面的构成方式、与其它部件的配合关系、
密封和外形的要求、内、外装饰板的固定方法 以及相关的制造方法； 4. 绘制截面过渡草图 5. 化分分总成，分块； 6. 应力计算； 7. 绘制零件图。
8.10 车身骨架设计
(1) 骨架设计的基本要求
强度
计的发展历史
• 美观和舒适的时期（1927-1956年）
– 提出了对汽车的基本需求
• 经济 • 耐久、可靠 • 舒适、吸引人 • 操纵、使用安全
8.2 车身结构设计的发展历史
–1926年开始出现车身造型 设计的实践 – 借助于试验和其它的一些基本工具，对车身的
结构进行了有效的设计 – 汽车的基本结构已定型
汽车车身设计 Automotive Body Design
Dept. of Automotive Engineering Jiangsu University
主要内容
1. 车身结构设计 2. 车身骨架设计 3. 板壳零件 4. 结构工艺性 5. 耐腐蚀性 6. 弹性振动与隔震 7. 噪声控制
第8章 车身结构设计
– 刚度不足有什 么问题？
• 变形 • 噪音
– 强度不够有什 么问题？
• 裂纹 • 疲劳断裂