汽车车身结构与设计(第一章)
汽车车身结构与设计课件01-绪论
半承载式车身：
一种过渡结构； 在车身下部仍保留“车架”，但其强度和刚度可稍低 于非承载式车架，一般称之为“底架”。
之所以称之为半承载式车身，是由于车身也分担部
分载荷，以此来减轻车架的自重。
此种结构型式主要用于大客车。
半承载式车身：
车身骨架（立柱）下端与底架纵梁两侧悬伸的横梁（俗称牛腿）刚 性相连。 特点：车身下部与底架组合成为一个整体，车身能分担部分弯曲和 扭转载荷。 缺点：保留有底架，因此大客车的轻量化受到一定程度的限制。
2. 风 窗 立 柱
大客车车身骨架焊接总成：
3. 风 窗 框 下 横 梁
大客车车身骨架焊接总成：
4. 前 围 立 柱
大客车车身骨架焊接总成：
5. 前 围 搁 梁
大客车车身骨架焊接总成：
6. 前 围 下 横 梁
大客车车身骨架焊接总成：
7. 门 立 柱
大客车车身骨架焊接总成：
8. 侧 围 立 柱
帕萨特的车身结构
甲壳虫的车身结构
车身安全件（红色零件）
货车平头驾驶室结构分解图：
1. 顶 盖
货车平头驾驶室结构分解图：
2. 上 边 梁
货车平头驾驶室结构分解图：
3. 后 围 板
货车平头驾驶室结构分解图：
4. 后 围 角 板
货车平头驾驶室结构分解图：
5. 后 框
货车平头驾驶室结构分解图：
白车身 车 身 附件
车身及其名词术语
车身覆盖件： 覆盖车身内部结构的表面板件。
车身结构件： 支撑车身覆盖件的全部车身结构零 件的总称。
车身及其名词术语
车身焊（铆）接总成：
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。
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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6—7-nra “一居立柱（弋"tt ） 2—償敢住｛ -A " in 21—寄一葩田抵23—Rira t-.Jp®. 24"歯档脱嫌爵一理动乩取26■—门窗眶 1 一就动航爼简主推橇2—水箱阳崔褪架 」一苗'烘桓呂一匍门9—時门10—年盐捋储祓11—桔1#于柢1工一童卿駆13—疔疔赠盞 “一晞巫止适椅 怖一后由台柢口一上加峯皿一顶魏活一即玄柱I W 如型的压床以及焊接、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。
汽车车身结构与设计(课堂PPT)
车身技术特点
车身技术涉及当代科技领域的多门学科, 而且各 学科之间高度交叉与融合
车身设计流程与方法独特：产品+艺术品
车身制造工艺复杂：技术密集，钣金件为主。
冲压、焊装、涂装工艺，代表国家基础工业水
平
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二、车身的功能
车身是对汽车的形态和功能有很大影响的 重要部件。
车身的主要功能
为乘员提供安全舒适的乘坐环境 提供发动机及底盘等部件的装配 汽车美观造型的体现
按承载形式的不同，可将车身分为非承载 式和承载式两大类。
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1、非承载式车身
都装有单独的车架，此时车身通过多个悬 置（橡胶垫）安装在车架上，当汽车在崎 岖不平的路面上行驶时，车架产生的变形 由橡胶垫的挠性所吸收, 载荷主要由车架来 承担, 因此这种车身结构是不承载的。
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车架
车架是跨装在汽车前、后轴上的桥梁式结 构, 其结构形式可分为框式、脊梁式和综合 式三大类。框式又可以分为边梁式和周边 式。
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4、车身电气附件
车身电气附件：车身电气附件是指除用 于发动机和底盘以外的所有电气及电子 装置, 如各种仪表及开关，前照灯、尾灯、 指示灯、雾灯、照明灯等
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二、车身承载类型
车身(如有车架则包括车架) 与汽车的车轮、 悬架系统构成汽车的行驶系统，是汽车行 驶时的主要承载部件，承担着全部载荷, 包 括由发动机、传动系统及悬架系统传来的 载荷及各种路面工况下的作用力和力矩。 因此，也将车身和车架称为承载系统。
车身本体：是车身结构件(又称车身骨架)与覆盖件焊接或 铆接后不可拆卸的总成；
闭合件：是车身上可启闭的各种舱门的结构件，包括车 门、发动机盖、行李舱盖等。
第一章汽车车身结构与设计概述
1.3车身设计的要求
可靠性
既要保证在常规负荷下车身结构的有效性，又要 考虑在可能发生的非正常情况下，结构与机构仍 具有使用性。通过一些附加装置来保证。
车门的安全锁 发动机罩的安全拉钩 驾驶室的翻转机构
1.3车身设计的要求
耐用性
针对一些常用的机构，要求在整车寿命期限内能 够正常使用。（雨刮、玻璃升降器） 车身设计时应考虑经常维修、包养的零部件的可 及性和方便性。
有效的节能措施包括哪些？
1.1本课程的特点、意义
合理利用 改进动力系统以降低燃油消耗率。 能源 优化发动机与传动系统的参数匹配。 发动机功率与传动比 采用新能源技术 电能、太阳能、煤基燃料、氢燃料等 减少汽车的自身重量。 轿车车身－整车40～60％ 货车车身－整车16～30％ 改进车身造型以降低风阻
1.3车身设计的要求
4、机械工程学方面：
安全性（刚度、强度）
正常行驶时的防护措施；发生意外时的补救措施
内饰件的软化结构；座椅靠枕、扶手； 安全带、安全气囊的配置 方向盘的防撞击软化结构 车身客厢部分的骨架加强 车门内外板之间的的纵向加强梁 吸能保险杠
（补充碰撞安全性设计方面的内容）
1.1本课程的特点、意义
低污染
排气污染
改进能源 混合动力、电动车、太阳能 使燃油充分燃烧，减少气体泄漏，将废气中 有害气体转化为无害气体 加强交通管理，减少由加、减速、制动、起 动带来的污染。
减少排气污染与节能密切相关。
1.1本课程的特点、意义
汽车车身结构
第一节 汽车车身概述
• 节约能源的另一个方面是轻量化，汽车的轻量化直接关系到燃料利 用率。达到造型轻量化主要考虑车身外围板，因为车身外围板约占车 身质量的20 %。以减薄外围板实现轻量化，往往采取使用高强度钢 板，增大基准面曲率、加强筋、折线等结构来达到抗拉伸性、耐压痕 性、耐锈蚀性的要求。
• 1.车身壳体 • 轿车、客车一般均为整体式车身壳体，货车、专用车一般由驾驶室
(又有长头、短头、平头之分)和货厢两部分组成。汽车车身壳体按结 构形式分为骨架式、半骨架式和无骨架式三个类型，车身壳体按受力 型式分为非承载式、半承载式和承载式三种类型。
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第一节 汽车车身概述
• 2.车身钣金件 • 车身钣金件有水箱罩、发动机罩、翼子板、挡泥板、驾驶室踏脚板、
身相连，所以取消了车架。这种型式又有底架(或底座、基础)承载式 和整体承载式两种:底架承载式，底架部分较强，它承担了大部分载 荷;整体承载式，整个车身形成一个参与承载的整体。承载式车身具 有更轻的质量、更大的刚度和更低的高度。
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第一节 汽车车身概述
• 二、汽车车身的基本结构
• 虽然汽车车身的用途不同，承载型式各异，但各种汽车的车身通常 都包括以下一些基本结构。
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第一节 汽车车身概述
• 有些车辆的车身与车架之间设有缓冲结构，也就是说当车辆受到撞 击时，使车身、车架的变形按照事先设计的方向进行，达到缓冲的目 的，图1-2(a)所示，车架上用圆圈标出的部位强度比较弱，是特地用 来作前后端严重碰撞缓冲的。图1-2(b)为车身前后碰撞力传递路径与 缓冲构件的变形，减轻撞击产生的力。了解这些结构的作用，就可避 免盲目加固变形缓冲部位，反而失去了安全保护的作用。
第一章车身基本结构(分析“车身”文档)共94张PPT
高强度钢板的抗拉强度达6MPa以上，具有普通软钢板的2～3倍的破坏强
度。
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现代车身高强度钢板的应用
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钢板应用
碳钢及低合金结构钢冷轧钢板：车身外板 深冲用优质碳素结构钢冷轧钢板：轮盖、车门内板、油箱。
高强度钢板：车身外板
表面处理钢板：车身外板、油箱、排气管 不锈钢板：饰件、扶手
62
点
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一、轿车车身结构分类
(一)按车身承载方式分类 (二)按车身外形分类 (三)按车身材料分类 (四)按轿车车身尺寸分类 (五)按轿车车身结构分类 (六)按车身壳体结构分类
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(一)按车身承载方式分类 非承载式车身
有独立车架，车架和车身为弹性连接。车身壳体不承载或只承受很 小的载荷。 支柱较细、风窗玻璃较大。
➢1940年以后，随着焊接及加工技术的发展，汽车车身结构发生了很
大的变化，曲面玻璃、塑胶制品等各种新材料应用到汽车上，汽车车身 的涂装也有相应的变化。
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早期的木质车身
4
马车型汽车
早期的汽车外形是由马车的外形发展而来,只能称 为“无马的马车”
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箱型汽车
汽车的速度逐渐提高。马车型汽车很难 抵挡风雨，因此人们加了一个大箱子， 上面装有门窗。
第一章车身基本结构
二、车身结构及外形的发展
➢车身最早是用木材制成骨架，外表钉上木板制成。 ➢1905年时才开始以钢板、铝板来覆盖汽车的车身，从此车身的 设计才有了较大的进步，车身外表以各种压模冲压成各种曲面形 状 ➢1916年，美国出现全部使用钢骨架及冲压成型钢板组成的汽车车身
，奠定了现代汽车的基础 。
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（二）按车身外形分类
3.按用途及车门数
汽车车身结构与设计
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。
《汽车车身结构与设计》习题与解答.
《汽车车身结构与设计》习题与解答.《汽车车身结构与设计》习题与解答第一章车身概论1、汽车的三大总成是什么？答：底盘、发动机、车身。
2、简述车身在汽车中的重要性。
答：整车生产能力的发展取决与车身的生产能力，汽车的更新换代在很大程度上也决定与车身，我们所看到的汽车概念大多指车身概念，汽车的改型或改装主要依赖于车身。
3、车身有什么特点？答：a：汽车车身是运载乘客或货物的活动建筑物，由于其在运动中载人、载物的特殊性，所以汽车车身的设计与制造需要综合运用空气动力、空气调节、结构设计、造型艺术、机械制造、仪器仪表、复合材料、电子电器、防音隔振、装饰装潢、人体工程等不同领域的知识。
b：自1885年德国人卡尔·弗里德里希·本茨研制出世界上第一辆马车式三轮汽车，并成立了世界上第一家汽车制造公司——奔驰汽车公司以来，汽车车身的造型随着时代的推移和科技的进步经历了19世纪末20世纪初的马车车厢形车身；20世纪20、30年代的薄板冲压焊接箱形车身；第二次世界大战后50、60年代冷冲压技术生产的体现流线型、挺拔大方的车身。
而到了20世纪70、80年代现代汽车的各种车身造型已初具雏形，新材料、新工艺的使用更使得汽车车身的设计制造得到了飞速发展。
4、简介车身材料。
答：现代汽车车身使用的材料品种很多，除金属（主要是高强度钢板）和轻合金（主要是铝合金）以外，还大量使用各种非金属材料如：塑料、橡胶、玻璃、木材、油漆、纺织品、皮革、复合材料等。
随着汽车车身制造技术的发展，为了轻量化以及提高安全性、舒适性，非金属材料、复合材料在汽车车身的加工制造中得到日益广泛的应用。
5、车身主要包括哪些部分？答：一般说，车身包括白车身及其附件。
白车身通常是指已经装焊好但未喷涂油漆的白皮车身，主要是车身结构件和覆盖件的焊接总成，并包括前后板制件与车门。
车身结构件和覆盖件焊（铆）接在一起即成为车身总成，该总成必须保证车身的强度与刚度，它可划分为地板、顶盖、前围板、后围板、侧围板、门立柱和仪表板总成。
汽车车身结构与设计简答
汽车车身结构与设计复习思考题第一章车身概论1．现代汽车车身有何特点？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；0、车身的发展取决于科学技术水平和物质技术条件；30、与人们的生活、生产密切相关：舒适性；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。
2．为什么说汽车是技术密集型、资金密集型和劳动密集型产品？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。
3．车身对汽车性能有哪些影响？车身对整车性能的影响主要有以下几方面：1决定整车装载质量的大小——运输能力的高低2、决定整车的整备质量Go（自重）和造价3、影响整车的动力性和燃油经济性4、车身形状与汽车的气动阻力密切相关5、车身形状影响汽车高速行驶的稳定性6、影响客车的乘卧舒适性、操纵舒适性7、与行驶安全密切相关 8、与整车宜人性密切相关（除舒适性外）9、影响整车的通过能力4．汽车诞生120多年来轿车车身经历了什么样的发展历程？其设计技术的发展趋势主要体现在哪些方面？第一辆汽车计师全力以赴解决动力、传动装置和操纵机构,配上了当时最现代化的门、窗等→现代车身开始出现。
马车型汽车,车身由原来的敞开式改为封闭式，其舒适性、安全性都有很大提高。
箱型汽车，运用大型冲压件组成带门洞的全金属车身。
甲壳虫型汽车，接触点焊技术开始用于车身连接，从而改进了车身的连接方式→降低了劳动量，消除了以往薄板焊接变形现象。
汽车车身结构与设计
《汽车车身结构与设计》教学大纲一.课程性质与教学目的:本课程是机械设计制造及自动化专业的选修课程,它是汽车设计与制造方向的基础课之一。
通过本课程的学习,使学生掌握汽车车身的基本结构和设计方法,掌握汽车车身设计中涉及的计算机辅助造型设计、人体工程学和空气动力学的基本理论和方法,了解汽车车身设计的基本过程和设计规范,培养对车身造型的审美意识,能够从事汽车车身的初步设计工作。
先修课程:汽车构造,汽车车身制造工艺学二.基本要求:通过学习,要求学生掌握汽车车身的基本结构,了解汽车车身设计的基本过程和设计规范,培养对车身造型的审美意识,能够从事汽车车身的初步设计工作。
三.教学内容第一章车身概论(2学时)车身的特点;车身及其名词术语;车身的承载类型和构造;汽车“三化”问题。
第二章车身设计方法(4学时)车身设计的特点;对车身设计的要求;传统的车身设计方法;现代车身设计与制造;计算机辅助设计(CAD)技术在车身设计中的应用。
第三章车身总布置设计(6学时)三种典型车身:轿车、大客车和货车的总体布置设计。
第四章人体工程学在车身设计中的应用(2学时)H点人体模型;汽车驾驶员的视觉、视野和眼椭圆;驾驶员的手伸及界面。
第五章汽车造型设计(4学时)汽车造型设计的特点、要求;汽车造型设计的程序和方法;汽车造型的艺术性。
第六章汽车的空气动力性能(4学时)汽车行驶受到的气动力和力矩;空气的粘滞现象、汽车的流谱和表面压强发布;改善汽车空气动力性能的措施。
第七章车体结构分析与设计(4学时)车体骨架和零件组成;车体结构的工艺性;车身的耐腐蚀性,车身振动噪声及控制。
第八章车身附件设计(4学时)车门及附件设计;车窗设计;座椅设计。
第九章汽车的通风、采暖与制冷(2学时)汽车的通风、采暖与制冷;车身的隔热与密封。
四.学分及学时安排:学分:2总学时:32开课学期:7五.参考书目1.汽车车身结构与设计黄天泽、黄金陵主编机械工业出版社2.现代轿车车身设计吴亚良上海科学技术出版社第一单元车身维修概论及焊接工艺课题一车身总体结构课题二轿车车身材料及车身维修概论课题三气焊课题四电弧焊与电阻点焊课题五惰性气体保护焊及锡焊、铜焊课题六车用塑料板件的修复第二单元车身的检测与矫正课题一车身的变形倾向与测量基础课题二车身变形的测量方法课题三钣金矫正工具的应用课题四车身变形的矫正课题五车身填料的施用与矫正注意事项第三单元钣金修复基本工艺课题一钣金修复常用的工具及设备课题二划线、配裁及剪切工艺课题三车身锤与垫铁的使用课题四汽车钣金修复工艺课题五钣金零件制作基本工艺第四单元车门、车窗总成的检修课题一车门的检修课题二车窗玻璃升降器课题三车门锁的检修课题四车用密封条第五单元车身装饰与车身附件的检修课题一车身内装饰课题二车身外装饰课题三座椅的检修课题四座椅安全带与安全气囊课题五内、外后视镜第六单元车身典型钣金零件的修复课题一货车车身的结构与检验课题二货车车身的修复课题三客车车身结构与检验课题四客车车身的修复课题五轿车典型钣金零件的修复第七单元车身涂装的修复课题一车身涂膜修复材料课题二涂装方法及涂膜修复工具课题三涂料的选配、调色、调制课题四表面预处理课题五底漆和中间涂层的施工课题六面漆的喷涂课题七汽车补漆工艺课题八典型缺陷及预防措施课题九塑料的涂膜修复。
1. 车身结构与设计概述
第1章 车身设计概述汽车工业起始于20世纪50年代，是国民经济支柱之一。
汽车工业的发展带动了钢铁、材料、机械、电子、轻工、化工等行业，综合地反映了国家的物质文明和精神文明水平。
汽车由发动机、底盘、车身、电气等几个部分组成（图1-1）。
汽车车身发展历经了结构、性能、外形、安全节能与环保四个发展阶段，车身是汽车的“上层建筑”，给人们以直观形象，不仅是驾驶员、乘客、货物的承载物件，并且是一种工业艺术新产品，给人们以艺术的造诣，工业的水平、工艺的精良等方面综合的概念，是汽车工业中最有活力和最积极的因素，总是在不断地变化、创新。
在各种世界汽车博览会上，无不以车身造型的新颖、车体制作的精良、车辆性能的优越来表现其市场的竞争能力。
因此，车身的研究、发展、制作是汽车工业中关键的一环。
图1-1车身作为汽车的四大总成之一,随着汽车服务领域的不断扩大和需求的日益多样化、个性化,车身设计已后来居上逐渐占据主导地位。
自世界上第一辆汽车Daimler-Benz 问世至今, 汽车车身设计经历了一个世纪多的发展过程。
车身设计造型涉及诸如空气动力学, 人机工程学、计算机图形学、拓扑学、制造工艺学、微分几何学、材料学、结构学、美学等学科, 是各行业与各种不同领域知识的综合运用，因此，汽车车身的设计与制造可以说是衡量一个国家汽车工业发展水平最重要的标志。
车身设计成本占整车总设计比重最大, 所以车身设计对于汽车制造和新车型的开发起着举足轻重的作用。
纵观汽车车身的发展史，不难看出，车身设计的实质就是设计师们不断地协调材料、结构、工艺、技术与造型美之间的矛盾关系, 使设计出来的汽车既能满足其功能要求又能满足人的审美要求。
发动机 车身 底盘 电气§1-1 现代车身设计与制造概述一、造型千变万化随着国民经济的蓬勃发展，汽车已经逐渐成为不可或缺的交通工具。
它正以其惊人的数量、卓越的性能和多样化的用途渗透到人类各个领域,并以它完美的艺术造型和舒适的内部设施而倍受人们的推崇。
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第一章 车身概论
第二节 车身结构基础知识
一、车身及名词术语
车身包括白车身、外装件、内装件和电气附件
1、白车身
白车身：通常是指已经装焊好但尚未喷漆的白皮车 身(Body In White，BIW)，主要由车身本体、闭合件 (Closure) 及其他可拆卸结构件组成。经过涂装后的 白车身称为涂装车身(Body on Primer)。
承载式车身地板结构
轿车车身地板结构主要由地板、地板梁、支架、地 板通道、门槛、连接板、座椅支架等构件组成
非承载式车身的下车身
对于非承载式车身，一般为增加有效空间而加大车架的宽度, 其中以地板为下凹式框架为主，结构简单。
1—前地板 2—门槛梁 3—中地板 4—后地板 5—后地板边梁
承载式车身底部结构
白车身及骨架
客车骨架
2、车身外装件
车身外装件：是指车身外部起保护或装饰作 用的一些部件，以及具有某种功能的车身外 附件，主要包括前后保险杠、车外后视镜、 散热器罩、进气格栅、天窗及其附件、车身 外部装饰条、密封条、车门附件及空气动力 附件等。
3、车身内装件
车身内装件：是指车内对人体起保护作 用的或起装饰作用的部件，以及具有某 种功能的车内附件，主要包括仪表板、 座椅及安全带、安全气囊、遮阳板、车 内后视镜、汽车内饰等。
车身技术涉及当代科技领域的多门学科, 而且各 学科之间高度交叉与融合
车身设计流程与方法独特：产品+艺术品 车身制造工艺复杂：技术密集，钣金件为主。
冲压、焊装、涂装工艺，代表国家基础工业水 平
二、车身的功能
车身是对汽车的形态和功能有很大影响的 重要部件。
车身的主要功能
为乘员提供安全舒适的乘坐环境 提供发动机及底盘等部件的装配 汽车美观造型的体现
前风窗。 从保护行人的角度出发，发动机盖还要求具有吸收碰
撞时冲击能量的性能。近年来随着轻量化要求的提高, 铝合金材料的应用不断扩大
(4) 前纵梁
前纵梁是构成前车身最重要的骨架部件, 发 动机、变速器、悬架装置及辅助部件均安 装在前纵梁上，同时它还是吸收碰撞时的 冲击能量, 确保车身刚度的主要骨架部件。
按承载形式的不同，可将车身分为非承载 式和承载式两大类。
1、非承载式车身
都装有单独的车架，此时车身通过多个悬 置（橡胶垫）安装在车架上，当汽车在崎 岖不平的路面上行驶时，车架产生的变形 由橡胶垫的挠性所吸收, 载荷主要由车架来 承担, 因此这种车身结构是不承载的。
车架
车架是跨装在汽车前、后轴上的桥梁式结 构, 其结构形式可分为框式、脊梁式和综合 式三大类。框式又可以分为边梁式和周边 式。
在低速碰撞时，为保证车身不产生变形, 前 纵梁需要具有较高的刚度；而在高速碰撞 时，通过前纵梁的纵向弯曲变形，高效率 地吸收碰撞冲击能量。
(6) 前翼子板
要求前翼子板具有一定的刚度和耐压性。前翼子 板和发动机盖不一样的是，在该部位无法采用加 强结构，一般将外板的加强衬附在里面或加厚钢 板厚度。为屏蔽发动机及轮胎的噪声，有时会采 用消声材料或附加降噪材料。
当采用副车架时，由于副车架能够分担一 些载荷，使前纵梁变形减小，因此也有人 称带有副车架的车身为半承载式车身。
轿车车身与车架
非承载式车身结构的优缺点
非承载式车身结构的优点在于： 除了轮胎与悬架系统对整车具有缓冲吸振作用外，车身与车架间的悬置 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, 又提高了乘坐舒适性。 底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，既可简化装配工艺，又便 于组织专业化协作。 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。 发生撞车事故时, 车架还可以对车身起到一定的保护作用。
车身本体：是车身结构件(又称车身骨架)与覆盖件焊接或 铆接后不可拆卸的总成；
闭合件：是车身上可启闭的各种舱门的结构件，包括车 门、发动机盖、行李舱盖等。
车身本体组成
车身骨架：主要为保证车身的强度和刚度而 构成的空间框架结构。
车身覆盖件：指覆盖在车身骨架表面上的板 制件。
车身覆盖件覆盖在车身骨架上，使车身形成 完整的封闭体以满足室内乘员乘坐要求，通 过它来体现汽车的外形并增强汽车车身的强 度和刚度。
按百分制给出最终成绩。
教材及主要参考书目
教材：
林程,王文伟,陈潇凯. 汽车车身结构与设计[M]. 北京: 机 械工业出版社, 2013.
参考书目
黄天泽, 黄金陵. 汽车车身结构与设计[M]. 北京: 机械工 业出版社, 1999.
汽车工程手册编辑委员会. 汽车工程手册: 北京: 人民交 通出版社, 2001.
车身已经成为车型的重要标志，其开发越 来越受到重视
车身设计理念和设计方法在不断改进。 我国主要汽车企业的车身设计水平已经达
到全面三维设计的程度
三、车身技术特点
车身很多方面(如设计方法、制造工艺等) 与 其他总成大相径庭, 车身技术在一定程度上 反映了一个国家的现代科技水平。
车身技术特点
全承载式客车车身骨架及底架是由异形管制成 的格栅式结构，没有单独的纵梁式车架，局部 格栅上可有覆板。车身采用封闭环结构，使整 个车身都可参与承载。由于没有车架，故可降 低地板和整车高度。
半承载式车身
基础承载式车身
整体承载式车身
全承载式客车车身
全承载式客车车身具有众多优点, 如：车身质量减轻, 结构强度与刚度提 高；简化了构件成形过程，提高了材料利用率；整车重心降低，高速行 驶时稳定性好；加工不需要大型冲压设备，便于产品改型，易实现多品 种、系列化生产。被动安全性好，全承载式车身能够在汽车翻滚及相撞 等恶劣情况下保证乘客的安全空间。
车架
桁架式车架
2、承载式车身
承载式轿车车身是将车架的作用融入车身 的结构，因此又称整体式车身结构，它承 担承载系统的全部功能。由于取消了车架， 发动机和行驶系统的支点都在车身上。
为了防止振动直接传入车身，经常是将发 动机和行驶系统通过副车架(或辅助横梁) 与车身底架连接。
采用副车架可以将动力总成和悬架等与副 车架形成一个组装部件，这种模块化结构 给生产和使用都带来方便。
非承载式车身结构的缺点有： 由于设计计算时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度, 从而导致整车自重增加。 由于底盘和车身之间装有车架，使整车高度增大。 车架是汽车上最大且质量最重的零件
承载式轿车车身优缺点
由于承载式车身是空间框架结构，可以充分利用 车身承担载荷，因此具有整体刚度大、重量轻和 整车高度低等优点，而且生产效率高，是现代轿 车中常见的结构。但是承载式车身也有一些缺点：
从保护行人的角度出发，要求前翼子板具有吸收 碰撞冲击能量的性能。随着轻量化要求的提高， 铝合金材料应用不断扩大；同时造型自由度及碰 撞时复原性较好的塑料材料应用也在增加。
2、地板
车身地板是车身的支承部分。
地板的主要功能：确保承受悬架及驱动系统作用 力的强度、刚度及改善NVH (噪声、振动、平稳)； 防止车辆外部的水、尘土、热、噪声及异味进入， 创造舒适的乘坐空间；撞车时可以保护乘员和燃 料系统免受外力冲击，确保乘员生存空间；应确 保客舱的居住性、乘降性、货厢的宽度、轻微撞 车后容易修复、隔绝排气系统的热量，以及具有 使用千斤顶、牵引车及车辆运输中的固定作业的 方便性。
4、车身电气附件
车身电气附件：车身电气附件是指除用 于发动机和底盘以外的所有电气及电子 装置, 如各种仪表及开关，前照灯、尾灯、 指示灯、雾灯、照明灯等
二、车身承载类型
车身(如有车架则包括车架) 与汽车的车轮、 悬架系统构成汽车的行驶系统，是汽车行 驶时的主要承载部件，承担着全部载荷, 包 括由发动机、传动系统及悬架系统传来的 载荷及各种路面工况下的作用力和力矩。 因此，也将车身和车架称为承载系统。
四、车身设计要求及原则
车身独特的使用性能要求和使用环境, 决定了现代车身设计所必须满 足的要求和需要达到的目标：
车身结构强度必须能够承受在其整个使用寿命内可能达到的所有静力和动力载荷。 车身布置必须提供舒适的室内空间、良好的操纵性和乘坐方便性以及对大自然影
响的抵御能力。 车身必须具有良好的对车外噪声的隔声能力。 车身的外形和布置必须保证驾驶人和乘员有良好的视野。 车身材料必须是轻质的, 以使整车重量降低。 车身外形必须具有低的空气阻力, 以节省能源。 车身结构和装置措施必须保证在汽车发生事故时对乘员提供保护。 车身结构材料必须来源丰富、成本低, 所选择的材料必须能够实现高效率的制造和
汽车车身结构与设计
北京理工大学机械与车辆学院
林程 教授 王文伟 副教授 陈潇凯 副教授
2016
课程目标和安设计、车 身结构力学性能分析计算、车身结构设计 和车身部件结构与设计。
学时32 成绩评定：考试占80%，平时成绩占20%，
装配。 车身结构设计和选材必须保证车身在整个使用期间满足对冷、热和腐蚀的抵抗能
力的要求。 车身的材料必须具有再使用的性能。 车身的制造成本应足够低。
四、车身设计要求及原则
轿车车身设计时必须遵循以下设计原则：
车身外形设计的美学原则和最佳空气动力特性 原则。
车身内饰设计的人机工程学原则。 车身结构设计的轻量化原则。 车身设计的“通用化、系列化、标准化”原则。 车身设计符合有关的法规和标准。 车身开发设计的继承性原则。
因为取消了车架，来自传动系统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空腔共鸣 的共振箱，所以会大大恶化乘坐舒适性。
改型较困难。
2、承载式客车车身
承载式客车车身根据客车车身承载程度的 不同, 又可以将承载式客车车身分为半承载 式和全承载式两种。