车体结构分析与设计

1）应考虑零件的拉延方向， 保证凸模进人凹模的可能性；
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◆车体结构的工艺性
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）覆盖件的拉蚝探度要恰当，争取一次拉延成型。
4）对于具有反拉延的覆盖件，由于反拉延部分的成型在相当程度 上是依靠金属本身的局部延伸，因此，为了增加变形分布区域， 防止破裂，零件设计时应尽可能加大这部分的圆角半径。
◆系统的振动特性可用固有频率和固有振型来表示。无阻尼线性 系统的一般运动都可以表达为各阶固有振型的线性组合。对应 于较低频率的固有振型(低阶振型)，对构件的动力影响大于高 阶振型，也就是说，低阶成分的能量比较大。
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◆通常可以通过测试方法，即用电磁激振器对车身激振的方法，找 出共振频率及产生共振的原因。例如，在车身前端的左、右纵梁 上，以同方向力激振，即激起车身弯曲振型;或者以相反方向的 力激起车身扭转振型;得到激振频率与振动速度的关系。
3）振动破坏车身表面的防护层和车身的密封性，从而削弱抗 腐蚀性能。
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轿车激振频率与固有振动频率
2020/4/23 车身振动频率20～50HZ
轮胎上的振动频率及发动机
在其悬置上的振动频率等，
与车身低阶频率很接近，因
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此应注意提高车身的刚度
◆无阻尼单自由度系统，由于初始激励的作用，将以其固有频率 在某一种自然状态下进行振动。
左前梁的测点
车身前部的扭 转振动
车身弯曲振动
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二，车身板壳的局部振动
◆刚度差的大型覆盖件容易在振源(例如发动机的振动，汽车行驶 时传动系的共振及噪声波的冲击等)的激励下，引起板壳(如轿 车前后地板等)的强迫振动。
◆同理，当激振频率接近车身内外的固有振动频率时将发生板壳 共振。
◆车身大型板件的共振频率通常在40HZ~300HZ,或更高的范围。 板件振动造成的辐射声和车厢体积的变化(从而引起气压变动)， 是产生车内噪声的重要原因。例如轿车地板的共振频率在 50HZ~60HZ左右，共振时发生敲鼓式的声响。
2）内覆盖件，如前围内板(发动机挡板）、地板、门内板等，即 在车身外面看不见的内部大零件。这些零件的刚度要足够，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、横梁结。
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◆车体板壳零件
提高零件的刚度的必要性： 1）刚度差的大型覆盖件容易在激励下引起板的强迫振动； 2）造成部件的疲劳损坏；
3）带孔的弯曲件，孔离弯边远，则可复合落料与冲孔工序后再 压弯，如果孔与弯边距离太近，为保证孔形和孔位，就必须 压弯后再冲孔，从而增加了一道工序。
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◆车体结构的工艺性
三，车体的焊接装配工艺性
双面点焊
1）在汽车车身上广泛
采用的焊接方法是接触
焊，包括点焊、凸焊、
缝焊等。点焊在琳板绪
3）车身上较多采用翻边连
接或搭接，因为这两种连
接型式焊接品质好，且便
于大量生产。闭口截面焊
接型式必须将焊缝引外，
否则焊接品质最不易保
证2，020应/4/2尽3 量避免采用。
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◆车体结构的工艺性
三，车体的焊接装配工艺性
（4） 焊接点的布置
1）在产品的合件或总成图纸上，要规定焊点的直径和点距。并 非焊点之间的距离越近，焊点数越多，连接弧度就愈高。因为 点距越小，则分流越大，焊接品质就不易保证。
◆从提高整个车身和构件的扭转刚度出发，宜多采用闭口截 面，但是还需要考虑构成截面的其它因素，如结构功能、 配合关系、以及制造工艺等；
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◆车体骨架
二，杆件截面形状与刚度的关系
为了提 供扭转 刚度， 全部采 用闭口 截面。
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◆车体骨架
三，杆件截面形状与刚度的关系
◆当受力杆件的截面发生突变时，就会由于刚度突变引起截 面变化处应力集中。应力集中可能诱发进展性裂缝，导致 疲劳损坏；
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◆车体结构的工艺性
车身分块必须考虑如下几个方面：
（1）分块应考虑钢板材料的尺寸规格一般在钢板宽度足够、冲 压工艺允许以及设备条件具备的情况下，应尽可能使零件分 块大些。大型覆盖件对减少表面可见烽缝和焊接工作量，提 高车身结构的制造精度、外观完整性以及节约钢材都十分有 利。
（2）分块应考虑拉延工艺性拉延工序是车身制造中的关键工序， 而零件分块直接影响拉延工艺，必须遵循如下几点:
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◆车体结构的工艺性
（3）分块对制造精度的影 响不正确地划分结构将 影响产品的装配精度， 例如门与门框之间的间 隙要求，前、后风窗框 与玻璃的配合尺寸等等， 可能难以保证。
（4）分块应考虑易损件车
身易损件必须单独划分
出来，并做成可拆卸的，
以便损坏后更换。例如
轿车前冀子板、平头驾
较大。
车身部分：车 体自身重力、 乘客重力、车
门重力等。
后部（行李 箱）：备胎、 油箱、行李。
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◆车体骨架
二，杆件截面形状与刚度的关系
◆薄壁杆件的截面形状可分为：闭口和开口两类，它们的截 面特性有较大差别；
◆在材料面积和壁厚保持不变的情况下，闭口截面的抗弯性 能稍次于开口截面，但闭口截面的扭转惯性矩要比开口截 面大得多；
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采用水溶性油漆的浸渍涂漆
◆轻合金和玻璃钢等是良好的防腐性材料，但由于材料来源和加 工方法方面的原因，这些材料的使用受到限制。有些国家正在 对易受腐蚀的车身部件采用镀锌钢板。
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车身的弹性振动与隔振
一，车身的振动 ◆振动的危害：
1）振动使乘员感到不舒适；
2）振动带来噪声和部件的疲劳损坏；
3）生产、搬运困难。
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◆车体板壳零件
提高零件的刚度的措施：
（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。 设计加强肋应往意如下几点:
1）在平的或稍鼓起的零件上，加强肋应沿着零件的对角线布置。 最好不用交叉肋。如果采用交叉肋，则应避免交叉处因应力集 中而丧失刚性，为此，在交叉处用半径大于2倍肋宽度的圆弧 来过渡。
构中应川最多，如‘’ 红
旗”轿车车身上焊点多
工件1
电极2
达上万个，“解放’牌 汽
车驾驶室也有烂点两千 凸焊
多个。
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单面双点焊
铜垫板3 缝焊
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◆车体结构的工艺性
三，车体的焊接装配工艺性
2） 在设计车身零件的连接型式时，应保证悬挂式焊钳或固定 式焊极对连接部位的接近方便性，因此连接件的结构形状和 接头型式的选择极为重要。对于难以接近的接头，则必须采 用特殊形状的电极。
◆对于多自由度系统，它的自然状态是指整个系统在运动过程中 的某一位移形状。多自由度系统不仅具有一种位移形状，而且 具有与自由度数相等数量的位移形状。这些位移形状称为系统 的固有振型。对于不同的初始激励，系统可以按这些振型中的 某一种进行振动(此时所有质点都同步运动，各质点的位移比 始终不变)，而且对应有唯一的一个因有频率。
（3）对各个截面的初步方案制定以后，可以绘制由一个截面过 渡到另一个截面的草图、杆件连接结构草图以及与此同时所形 成的外覆盖件(壳体、蒙皮)草图。
（4）将车体分成几个分总成，如地板、顶盖、侧壁、前围、后 围等；
（5）同时进行应力分析；
（260）20/4进/23行详细的主图板设计，并画出零件图。
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◆车体骨架
的大气污染以及沿海地区氯化钠的侵蚀等；
◆车身结构的钢板日益减薄； ◆车身形状复杂，焊接接头多。 改善车身的抗蚀性能的途径： ◆改进车身的结构； ◆采用各种保护膜，改善材料的抗蚀性。
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车身结构设计，可采取以下防腐措施：
1）使车身结构不能积存水、泥等，在闭口截面和凹洼处应设置 排水孔，设计成易排水和易干燥的结构；
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◆车体骨架
三，杆件截面形状与刚度的关系
◆应合理设计加强板的大小和厚度。太小，则不足以将集中载 荷通过加强板分散到较大的面积上，太大则会增加质量。
◆车身承载杆件上的孔洞尽量放在应力较小的部位。
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◆车体板壳零件
车身大型板壳零件分类：
1）外覆盖件，如车身顶盖；发动机罩外板、门外板、翼子板等。 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；
一，杆件的设置 骨架杆件的分类： 1）按功能分类：门柱、窗柱、门槛、门框上横梁、风窗上下横梁；
2）加强用的，如大客车顶盖上的纵梁和底架周边的搁梁，在后 悬架处底架上设置的加强横梁等；
3）为安装附件而设置的非承载件，如顶盖上为安装顶窗而设置 的框架等。
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◆车体骨架
前部：由部件 11、1、2构成， 这部分受力比
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车身上使用密封胶密封并防锈的典型部位
顶盖流水槽 板边密封
车门内、外 板以粘接代
替焊接
车门内板 上摇窗机 的调整孔
车身主题边缘部位均 用以聚氯乙烯为基本 材料的糊状密封胶
风窗密封采 用异丁烯类
密封剂
地板搭接缝隙处采用点焊密封胶
此202外0/4，/23 在地板和轮罩下表面应喷涂1～1.5mm厚聚氯乙烯防 24 腐防震涂料
2）焊点布置离板边太近会使加热了的金属被挤压向一边，从而 削弱焊接强度。
3）焊点不应布置在圆角拐弯处或不甚平整的部位。
4）尽可能少采用三层板的焊接结构。
5）较大丝的点焊结构，其焊点应尽可能布置得对称些，否则容
易产生不规则变形和应力集中。
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◆车体的耐腐蚀性 车体腐蚀的成因： ◆汽车常处于容易使钢板锈蚀的环境中，如雨水的浸蚀、工业区
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◆车体结构的工艺性
含意：结构工艺性指的是所设计的产品既要满足使用要求，又 要能够在一定的生产条件和规模下，使加工方法最简单、最 经济。
一，车身的分块
将车身整体形状分成数块能够制造和装配起来的零件称为分块。 分块决定了零件的结构形状和轮廓尺寸，对零件的冲压工艺 和装配工艺有很大的影响。
2）为减轻弯曲零件的回弹，可以在弯曲部位局部压出三角肋， 对弯曲半径很大的零件，应垂直于零件的弯曲轴线方向布置条 形肋。
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◆车体板壳零件
3）加弧肋的轴线宜直，否则在运动时会引起扭转；
4）加强肋应沿支撑之间的最短距离布置；
5）肋的刚性主要取决于它的深度，但为防止破裂，深度不宜过 大，原则上应满足板料拉延成型所允许的条件。
堵住下转角
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易积水机构 不易积水机构 22
车身结构设计，可采取以下防腐措施：
2）设计时要全面检查并确定容易锈蚀的部位，并采取特别的防 腐措施。
◆ 车身抚锈蚀的薄弱处如焊点贴合部位和铆接处，该处不能全部 涂到漆料，两层板料之间既不能密封，也不能通风，又如钢板 切割边，由于毛刺和振动，边缘漆层将被破坏，此外，在汽车 行驶时易被碎石撞击的部位，或相邻板件的摩擦，均会损坏漆 层。
驶室左右角前围侧板常
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做成用螺钉连接于车身
◆车体结构的工艺性
二，有关零件冲压、压弯等工艺要求
1）车身上有许多装配附件的小孔或连接用孔等，应尽可能采用 规则形状，如圆孔、方孔，避免用细长孔，因为规则形状的 孔，加工成本低，细长孔则对模具强度不利。
2）孔位的分布必须恰当，例如孔与孔之间，孔与边之间，距离 太小则冲裁时一可能引起孔周围材料变形或破裂。
第八章 车体结构分析与设计
◆车体骨架 ◆车体板壳零件 ◆车体结构的工艺性 ◆车体的耐腐蚀性 ◆车身的弹性振动与隔振 ◆车内噪声与控制
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设计车体结构的步骤：
（1）确定整个车体应由哪些主要的和次要的构件组成，使其成 为一个连续的完整受力系统；确定主要杆件采取怎样的截面
（2）确定如何构成这样的截面，截面与其他部件的配合关系， 密封或外形的要求，壳体上内、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其装配方法等。
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◆ 两种金属之间的接合，特别易发生电化学腐蚀，应尽量避免， 当必须采用时，应在两层板之间使用塑料隔层；
◆ 在采用保护膜方面，为了提高车身的耐蚀性和漆膜的密着性， 通常先进行磷化处理，再涂以防锈底漆。一般用水溶性油漆进 行车身浸渍涂漆，使车身下部和底板等的闭口裁面内侧以及极 难漆到的板料接合处的狭窄间隙都能得到浸渍；