轿车车身结构分析
车身结构动力学分析及优化设计
车身结构动力学分析及优化设计随着汽车工业的发展，轿车的外形设计变得愈加复杂，同时车辆的性能需求也得到了巨大的提升。
车身的结构设计和优化成为了车辆设计中的重要组成部分。
本文将从车身结构动力学分析入手，探讨车身结构的优化设计方法。
一、车身结构动力学分析1. 车身结构的刚度分析车身结构的刚度是指车身在受到外力作用时，不会发生过度变形的能力。
在整车静态状态下，刚度可以通过FEA仿真来精确求解。
2. 车身结构的模态分析车身结构的模态分析能够评估车身在振动状态下的响应特性，它是车身结构动力学分析的基础。
模态分析结果可以为优化设计提供参考。
3. 车身结构的应力分析车身在行驶过程中，存在各种力的作用，如加速度、制动力、悬挂力等。
这些力会在车身结构内部转移，产生内部应力。
应力分析能够预测车身结构在特定工况下的应力状态，为车身结构的优化设计提供基础数据。
二、车身结构的优化设计1. 材料的选择材料的选择对车身的性能和质量起着重要的作用。
用高强度或者轻质材料可以大大减轻车身的重量，提高车辆的加速性能和燃油经济性。
2. 结构的设计优化车身结构的设计优化包括减少空气阻力、重心下降、车身刚度提升等。
较少空气阻力可以在车辆行驶时减少风阻，提高车辆的性能和燃油经济性；重心下降可以提高车辆的稳定性和操控性；车身刚度的提升可以提高车辆的安全性。
3. 结构加固结构加固是车身结构优化设计中的重要部分，可采用刚性补强、寿命加强等方法加固车身，使车身在强度和刚度上都得到了提高，从而能够承受更大的冲击力。
三、结论车身结构动力学分析和优化设计是车辆设计中的重要组成部分，它可以提高车辆的性能、安全性和质量。
在设计和制造车身结构时，需要利用现代的技术手段，如FEA仿真、设计优化软件等进行辅助，精准地分析和预测车身结构的行为，进而优化设计方案，实现优化设计。
轿车车身结构分析-车身基础知识介绍
车身设计要素
产品开发 车身外形设计 车身室内布置设计 车身结构设计
结构设计强度、刚度要求； 轻量化设计要素； 结构设计的安全性要素； 车身防腐蚀设计要素； 车身密封性设计要素； 结构设计的工艺性要素
白车身结构
白车身框架结构
白车身结构
白车身结构
白车身结构
车身梁结构设计要点
★结构具有足够刚度性能的接头，确保各个结构杆件的连接合理可靠； ★根据性能刚度和耐撞性能的需要选取封闭或开口截面，优化截面形状及尺寸。
前舱
前舱
1.前纵梁
前纵梁是前部碰撞中的关键部件。其变形模式和吸能效果直接关系车辆的碰撞性能， 对它的设计要求很高。变形是一种轴向压溃和弯曲的混合模式。 现在很多乘用车的前纵梁都由前后两段组成，前段较薄，后段较厚，通常将其前段 设置若干诱导结构，后部也设置一凹槽。
车门
设计原因： 1、车门、玻璃升降器、玻璃槽架三弧度是否统一（不同会增加玻璃 上升的阻力）。 2、玻璃升降器本身的电动机是否选用得当（应该考虑玻璃的重量 、玻璃密封条的阻力等等）。 3、叉臂式玻璃升降器定滑槽中心必须同动力臂旋转中心共线。 制造阶段： 玻璃曲面制造精度、门内板与玻璃导槽焊接部位的曲面精度以及导槽本身制造精度、门内板玻璃升降器安 装位置与前后导槽位置精度、门外板与门内板合门时窗口轮廓的位置度精度、车门与车身的内侧间隙精度 控制（为保证通过淋雨试验，工人会调整车门窗框）、导轨胶条制造时的硬度保证。 使用维护阶段： 车门框使用中变形阻力增大、窗口沿及导轨胶条老化（摩擦力增加）、升降电机质量影响使用寿命（推力 不足或烧毁）、升降机钢丝绳限位块损坏、门内板密封薄膜维修中被撕掉或损坏，造成灰尘进入门内污染 升降器传动机构（钢丝绳上有润滑油）加速磨损和增大运动阻力。
完整版汽车车身结构分类
完整版汽车车身结构分类汽车车身结构是指汽车的主体部分，包括车门、车窗、车顶、车尾等组成部分。
根据车身结构的不同，汽车可以分为几种不同类型。
1.刚性车身结构：刚性车身结构是最常见的一种车身结构，也是传统车身结构的一种。
刚性车身结构由一系列金属板材焊接或螺栓连接而成，具有很好的刚性和承载能力。
刚性车身结构的优点是安全性高、耐用性强，但制造和修复成本较高。
2.深抽空车身结构：深抽空车身结构是指通过在车身结构上切割出一定形状的凹陷部分来减轻车身重量的结构类型。
通过减轻车身重量，可以提高汽车的燃油经济性和操控性能。
深抽空车身结构常用于一些高性能跑车和赛车中。
3.空心底盘车身结构：空心底盘车身结构是指在车身结构内部采用一定形状的结构件，以减轻车身重量和改善车辆的稳定性和操控性能。
空心底盘车身结构多用于跑车和越野车等特种车辆中。
4.承载式车身结构：承载式车身结构是指将车身作为车辆的主要承载结构的一种结构类型。
承载式车身结构可以使车身更为紧凑，提高整车的刚性和稳定性。
承载式车身结构广泛应用于轿车和SUV等车型中。
5.悬置式车身结构：悬置式车身结构是指将车身结构悬挂在底盘结构上，通过悬挂系统来承载车身的一种结构类型。
悬置式车身结构可以提高汽车的乘坐舒适性和操控性能，常用于高端轿车和豪华车中。
6.自承载式车身结构：自承载式车身结构是指将车身作为整体承载车辆荷载的一种结构类型。
自承载式车身结构可以减少车身部件的数量，提高整车的刚性和安全性。
自承载式车身结构常用于小型轿车和紧凑型SUV 等车型中。
7.空气动力学车身结构：空气动力学车身结构是指通过优化车身的外形来减少空气阻力的一种结构类型。
空气动力学车身结构可以降低汽车的风阻系数，提高燃油经济性和行驶稳定性。
空气动力学车身结构常用于赛车和高性能跑车中。
以上是汽车车身结构的一些常见分类。
随着技术的不断发展和创新，车身结构也在不断进化和改进，以满足不同车型和市场的需求。
汽车构造课件ppt
检查空气滤清器
空气滤清器负责过滤进入发动机的空气，定期更 换空气滤清器可以防止灰尘和杂质进入发动机。
底盘ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ维护与保养
检查刹车系统
刹车系统是保障驾驶安全的重要部分，定期检查刹车片的磨损程度、刹车油的液位和刹车管路的密封性，确保刹车系 统正常工作。
转向系
包括转向器、转向轴和方向盘等部件 ，负责控制车辆的转向。
制动系
包括制动器、制动传动机构和制动控 制装置等部件，负责车辆的制动。
离合器与变速器工作原理
离合器
离合器接合时，发动机的动力传到变速器；离合器分离时，发动机与变速器之 间的动力断开。
变速器
通过改变齿轮的组合和转速，实现变速和变向，使车辆能够平稳地起步和加速 。
扭刚度较差。
02
中梁式车架
中梁式车架由一根位于中央的纵梁和若干根横梁组成，纵梁断面呈管形
或空心管形，横梁断面呈槽形。具有结构刚度好、抗扭能力强等优点，
但制造工艺较复杂，重量较大。
03
综合式车架
综合式车架由中梁式车架和边梁式车架组合而成，具有两者的优点，但
重量较大。
车身与车架的连接方式
轿车车身与车架的连接方式
空调不制冷
检查空调压缩机、冷凝器 、制冷剂等是否正常，如 果不正常需要更换或维修 。
灯光不亮
检查灯泡是否烧坏、开关 是否接触不良、保险丝是 否烧断等，发现问题需要 更换或维修。
THANKS
感谢观看
02
03
排放物种类
主要有二氧化碳、水蒸气 、氮氧化物、硫化物等。
排放控制必要性
轿车车身结构类型
中型车也称为B级车，其车身长度4500〜4900mm ,轴距2700〜2900mm，发动 机排量1.8〜2.4L,较典型的中型车是本田雅阁、宝马3系、大众迈腾。
本田雅阁
宝马3系 第2章汽车车身结构
大众迈腾
2.1轿车车身结构类型
(5 )中大型车
中大型车也被称为C级车，其车身长度4800〜5000mm ,轴距2800〜3000mm , 发动机排量超过2.4L,较典型的中大型车如奥迪A6L、奔驰E级、丰田皇冠。
4.按用途分
按用途可分为SUV、MPV、跑车、旅行车、皮卡、微面、微卡、轻客等。
（1 ） SUV
0 SUV即运动型多用途车，主要指设计前卫、造型新颖的四轮驱动越野车，既有轿车 的 舒适性，又有越野车的通过性。
0 SUV—般采用高功率、高排气量发动机，重视越野和空间，采用高底盘、高车身的 两 厢设计。分为标准型SUV（如奥迪Q5 ）、紧凑型SUV（如本田CR-V ）和全尺寸 SUV（如悍马、林肯领航员）。
奥迪A6L
奔驰E级 第2章汽车车身结构
丰田皇冠
2.1轿车车身结构类型
(6)豪华车
豪华车也被称为D级车，其车身长度超过5000mm ,轴距超过3000mm，发动机 排量超过3.0L,较典型的豪华车是奥迪A8L、宝马7系、奔驰S系、劳斯莱斯幻影。
奥迪A8L
奔驰S系 第2章汽车车身结构
劳斯莱斯幻影
2.1轿车车身结构类型
第2章汽车车身结构
《汽车车身结构与设计》
本章学习目标及重难点
学习目标
1. 掌握轿车车身结构常见类型、组成及特点; 2. 掌握轿车车门组成和功能要求。
重点与难点
重点:轿车车身结构的常见类型、结构组成和特点。 难点:轿车车身结构的结构组成和特点。
车身的结构形式及轿车车身的组成
车身的结构形式及轿车车身的组成车身是指汽车的外部结构，是汽车的外壳和底盘的总称。
它不仅是汽车的外观表现，同时也承载着安全和舒适性的功能。
车身的结构形式和轿车车身的组成对于汽车的性能、安全性和外观设计都起着重要作用。
一、车身的结构形式1. 整车式车身结构：整车式车身是指整个车身与底盘结构一体化，通常由钢板焊接而成。
这种结构形式的优点是结构牢固，具有较高的安全性和刚性；缺点是生产成本较高，维修困难。
2. 骨架式车身结构：骨架式车身是指在底盘上搭建一个车身骨架，然后再将车身壳体安装在骨架上。
这种结构形式的优点是生产成本低，维修方便；缺点是结构较为复杂，刚性较差。
3. 混合式车身结构：混合式车身是指整车式车身和骨架式车身的结合形式，根据不同的需求，可以在不同部位采用不同的结构形式。
这种结构形式的优点是兼具整车式车身和骨架式车身的优点，能够满足不同需求。
二、轿车车身的组成1. 车身骨架：车身骨架是车身的主要承重部分，通常由钢材制成。
它的作用是支撑和保护车身，使车身具有足够的刚性和稳定性。
2. 车身壳体：车身壳体是车身的外部覆盖部分，通常由钢板制成。
它的作用是保护乘客和车内设备，同时也起到美观和减少风阻的作用。
3. 车门：车门是乘客进出车辆的通道，通常由钢板制成。
车门上装有车窗、车门锁等装置，以提供便利和安全性。
4. 车窗：车窗是车身的透明部分，通常由玻璃制成。
车窗的作用是提供车内的视野和空气流通，同时也起到隔音和保温的作用。
5. 车顶：车顶是车身的顶部覆盖部分，通常由钢板制成。
车顶的作用是保护车内乘客免受外界天气和物体的影响，同时也起到增加车身刚性的作用。
6. 车尾箱：车尾箱是车身的后部储物空间，通常由钢板制成。
车尾箱的作用是提供乘客储物和装载物品的空间，同时也起到保护乘客和车内设备的作用。
7. 车灯：车灯是车身的照明装置，用于夜间行车和示意其他车辆和行人。
车灯通常包括前大灯、后尾灯、雾灯等。
8. 车身附件：车身附件包括前后保险杠、侧裙板、行李架等。
轿车车身结构实习报告
一、实习目的通过本次轿车车身结构实习，加深对轿车车身结构组成、功能及其相互关系的理解，提高实际操作能力，为今后从事汽车行业打下基础。
二、实习时间及地点实习时间：2021年X月X日至X月X日实习地点：XX汽车制造厂三、实习内容1. 轿车车身结构概述（1）车身结构组成轿车车身主要由车身壳体、车身内外装饰件和车身附件组成。
（2）车身壳体车身壳体是车身结构的核心部分，主要由车身结构件、车身覆盖件及车门、车窗组成。
（3）车身内外装饰件车身内外装饰件主要包括仪表板、座椅、顶篷、侧壁、地板等表面覆饰物。
（4）车身附件车身附件包括散热器、转向机构、制动系统、悬挂系统、灯光系统等。
2. 轿车车身结构分析（1）车身结构件车身结构件主要指车身壳体中的梁、柱、板等承力元件，它们通过焊接、铆接等方式连接在一起，形成具有刚性的空间结构。
（2）车身覆盖件车身覆盖件是车身壳体的一部分，主要包括发动机罩、翼子板、侧围、顶盖、行李舱盖等，它们通常由薄钢板冲压而成。
（3）车门、车窗车门、车窗通过铰链安装在车身壳体上，起到隔离外界环境、保护车内乘员的作用。
3. 轿车车身结构特点（1）高强度、轻量化轿车车身结构采用高强度钢板，具有良好的抗扭、抗弯性能，同时采用轻量化设计，降低整车重量。
（2）安全性车身结构设计充分考虑碰撞安全性能，如发动机舱、驾驶室等部位采用高强度材料，提高车辆在碰撞过程中的生存几率。
（3）舒适性车身结构设计注重乘坐舒适性，如座椅、悬挂系统等设计合理，降低车内噪音，提高乘坐舒适性。
四、实习过程及收获1. 实习过程（1）参观轿车车身制造生产线，了解车身制造工艺流程。
（2）观察车身结构实物，了解车身结构件、车身覆盖件、车门、车窗等组成部分。
（3）学习车身结构设计原理，了解车身结构设计方法。
（4）参与车身焊接、铆接等实际操作，提高动手能力。
2. 收获（1）掌握了轿车车身结构的组成、功能及其相互关系。
（2）了解了车身制造工艺流程，熟悉了车身制造设备。
汽车车身的结构及特点
1．行李箱和行李箱盖 轿车的行李箱盖主要由行李箱盖板、行李箱盖衬板、行李箱铰链、 行李箱支撑、行李箱密封条、锁总成等零件组成，部分轿车的行李箱盖 还带有扰流板、车型品牌标识等。
2．后侧板 后侧板是指后门框以后的遮盖后车轮及后侧车身的 车身钣后侧板主要包括后侧板外板、后侧板内板、后立 柱、侧板内饰板及轮罩板等零件组成。
3．车门 车门及附件主要包括车门板（车门外板和车门内板）、车门内饰板、 车门密封条、车门铰链（一般包括车门上铰链、下铰链）、车门锁总成 等零件组成，如图1-12。
三．后车身
轿车后车身是用于放置物品的部分，可以说是中间车身侧体 的延长部分。三厢式车的乘客室与行李箱是分开的，如图1-13a所 示；而两厢车的行李箱则与乘客室合二为一，如图1-13b所示。
第三节 典型轿车车身结构特点
本节主要介绍的内容有：
● 前车身
● 中间车身
● 后车身
一．前车身
前车身主要由前翼子板、前段纵梁、前围板及发动机罩、前 轮罩（又称翼子板内补、翼子板骨架、前悬架支撑板、大包等）、 发动机安装支撑架（副车架、元宝梁）以及保险杠等构件组成。大 多数轿车的前部装有前悬挂及转向装置和发动机总成。
二．车身结构的分类
1. 非承载式车身 如图1-1所示。 车身以弹性元件与车架相连，车身除承受自重和货物及乘客的重量 引起的载荷以及行驶时的空气阻力和惯性力外，其它的载荷侧由车架承 受。
2．半承载式车身
半承载式车身与非承载式车身一样下面保留有车架，但车身与车架 刚性连接成一体，车身壳体承受部分载荷。半承载式车身骨架（立柱） 与车架纵染两侧悬伸的横梁焊接在一起，所以不像非承载式车身可以与 车架分开。
3．后保险杠 后保险杠是指位于车辆车身的尾部，起到装饰、防护车辆后部零件 的作用，如图1-14所示。
汽车车身结构的振动分析
汽车车身结构的振动分析汽车，作为现代社会中不可或缺的交通工具，其性能和舒适度在很大程度上取决于车身结构的稳定性和抗振能力。
车身结构的振动不仅会影响乘坐的舒适性，还可能对车辆的安全性和耐久性产生潜在威胁。
因此，对汽车车身结构的振动进行深入分析具有重要的意义。
首先，我们来了解一下汽车车身结构振动的来源。
汽车在行驶过程中，会受到多种激励因素的作用，从而导致车身产生振动。
路面的不平整度是最常见的激励源之一。
当车轮经过凸起、凹陷或坑洼的路面时，会产生垂直方向的冲击力，通过悬架系统传递到车身。
发动机的运转也是一个重要的激励源。
发动机的往复运动和旋转部件的不平衡会产生振动，通过动力传动系统传递到车身。
此外，风阻、车辆的加速和减速、转向等操作也可能引起车身的振动。
那么，车身结构的振动会带来哪些影响呢？最直观的就是乘坐舒适性的下降。
频繁和强烈的振动会让乘客感到不适，甚至出现疲劳和晕车的症状。
长期处于振动环境中，还可能对人体健康造成一定的损害。
对于车辆本身来说，振动会加速零部件的磨损，降低其使用寿命。
例如，过度的振动可能导致悬架系统、连接件、电子设备等部件的损坏或失效，增加维修成本。
此外，振动还可能影响车辆的操控性能和稳定性，给驾驶带来安全隐患。
为了有效地分析车身结构的振动，我们需要借助一系列的工具和方法。
其中，有限元分析（Finite Element Analysis，简称 FEA）是一种常用的技术。
通过将车身结构离散化为有限个单元，并对这些单元的力学特性进行建模，可以模拟车身在不同载荷和工况下的振动响应。
在进行有限元分析时，需要准确地建立车身的几何模型，并定义材料属性、边界条件和载荷等参数。
实验测试也是振动分析中不可或缺的手段。
例如，可以使用加速度传感器安装在车身的关键部位，测量实际行驶过程中的振动加速度信号。
通过对这些信号进行处理和分析，可以获得车身振动的频率、幅值等特征参数。
在车身结构设计中，有一些关键因素会影响其振动特性。
轿车车身结构图主要零部件
轿车车身结构图主要零部件轿车车身是由各种各样的骨架件和板件通过焊接拼装而成，而车身的骨架件和板件多用钢板冲压而成，所以车身骨架件和板件对车的安全及驾乘舒适性起着很重要的作用三厢式轿车车身结构图主要零部件:1、发动机盖2、前档泥板3、前围上盖板4、前围板5、车顶盖6、前柱7、上边梁8、顶盖侧板9、后围上盖板 10、行李箱盖 11、后柱 12、后围板 13、后翼子板 14、中柱 15、车门 16、下边梁 17、底板 18、前翼子板 19、前纵梁 20、前横梁 21、前裙板 22、散热器框架 23、发动机盖前支撑板车身的骨架件和板件多用钢板冲压而成，车身专用钢板具有深拉延时不易产生裂纹的特点。
根据车身不同的位置，一些要防止生锈的部位使用锌钢板，例如翼子板、车顶盖等；一些承受应力较大的部位使用高强度钢板，例如散热器支承横梁、上边梁等。
轿车车身结构中常用钢板的厚度为0.6～3毫米，大多数零件用材厚度是0.8～1.0毫米。
在轿车车身构造中，有些重要零件的位置涉及到车辆的整体布置、安全及驾乘舒适性问题，例如立柱。
一般轿车车身有三个立柱，从前往后依次为前柱(A柱)、中柱(B柱)、后柱(C柱)。
对于轿车而言，立柱除了支撑作用，也起到门框的作用。
设计师考虑前柱几何形状方案时还必须要考虑到前柱遮挡驾驶者视线的角度问题。
一般情况下，驾驶者通过前柱处的视线，双目重叠角总计为5～6度，从驾驶者的舒适性看，重叠角越小越好，但这涉及到前柱的刚度，既要有一定的几何尺寸保持前柱的高刚度，又要减少驾驶者的视线遮挡影响，是一个矛盾的问题。
设计者必须尽量使两者平衡以取得最佳效果。
在2001年北美国际车展上瑞典沃尔沃推出最新概念车SCC，就将前柱改为通透形式，镶嵌透明玻璃让驾驶者可以透过柱体观察外界，令视野盲点减少到最低程度.中柱不但支撑车顶盖，还要承受前、后车门的支承力，在中柱上还要装置一些附加零部件，例如前排座位的安全带，有时还要穿电线线束。
汽车车身结构设计详解
3） 建立数字式全尺寸模型，形成初步的零件表，进行方案重量的初步估算，研 究基本的装配方法和制造方法，包括研究材料的选用和车身结构总成如何划 分为分总成和零件，车身装配连接形式和装配顺序，确定定位参考系统和各 种工艺孔等。
车身结构的拓扑空间受车辆总体外形和内部布置 要求的约束。构件的布置是否合理，可以通过简 化模型的载荷计算分析进行判断，在这个阶段， 要研究结构拓扑模型和定义初始的几何尺寸参数, 而拓扑模型是研究构件几何参数(如构件截面、接 头参数和板料厚度等) 的基础。
车身和底架结构拓扑
车身结构载荷传递路径
车身结构由构件及其接头组成的车身骨架和板壳零 件共同组成，是承受载荷和传递载荷的基本系统, 其中骨架结构设计决定了载荷的传递路径。
后纵梁与乘客室的连接，原则上与前纵梁相同，即将载 荷分流是有利的。
车身结构载荷传递路径
乘客室上部的框架结构由侧围总成、前/ 后风 窗框、前围板/ 后隔板及车顶梁构成，并焊装 上顶盖。
侧围在车身整体弯曲刚性中起重要作用。前围 板、后隔板分别与前、后风窗框相连，具有很 高的车身横向抗剪刚度。
对于阶梯背式车身，车尾的后隔板由上部后风 窗隔板和后座椅支承板组成，用于承受车身扭 转时的剪力。对于方背式或快背式，在扭转时 的剪力则主要由后部的框架来承受。
汽车车身结构设计
现在的车身结构设计已经由满足车身结构的基本功能要求为主的功能设计逐 步过渡到满足车身结构的各项性能要求(如刚度性能、安全性、舒适性、可靠 性与耐久性等性能) 为主的性能设计。主要内容包括：
任务3轿车、客车、货车车身结构
电动汽车的发展前景 电动化车身结构的特点 电动化趋势对传统燃油车的影响 未来电动化车身结构的挑战与机遇
网联技术定义：通过互联网、物联网等技术实现车辆与车辆、车辆与基础设施之间的信 息共享与协同控制
网联化趋势背景：随着互联网、物联网等技术的不断发展，汽车行业正面临着前所未有 的变革
高强度钢材料：强度高、抗碰 撞能力强、成本低
玻璃钢材料：重量轻、强度高、 耐腐蚀、美观大方
其他材料：碳纤维复合材料等
车身长度：一般大于7米， 适应城市道路和公共交通 需求
车身宽度：较轿车和货车 更宽，提供更舒适的乘坐 空间
车身高度：通常高于轿车 和货车，提供更好的视野 和空间感
车身结构：采用承载式车 身结构，具有较高的承载 能力和稳定性
轿车车身结构：轿车车身结构通常采用承载式车身，具有较高的舒适性和稳定性。 轿车车身结构通常采用流线型设计，以降低空气阻力和风噪。
客车车身结构：客车车身结构通常采用非承载式车身，具有较高的承载能力和稳定 性。客车车身结构通常采用方形设计，以提供更大的车内空间和方便乘客上下车。
货车车身结构：货车车身结构通常采用非承载式车身，具有较高的承载能力和稳定 性。货车车身结构通常采用方形设计，以提供更大的货物装载空间和方便货物装卸。
车身结构对车辆被动安全 性的影响
车身结构对车辆主动安全 性的影响
车身刚度对舒适性的影响
车身振动对舒适性的影响
车身噪声对舒适性的影响
车身空气动力学对舒适性 的影响
车身重量：轻量 化设计可降低燃 油消耗和排放
空气动力学：流 线型车身可减少 风阻，提高燃油 经济性
材料选择：高强 度材料可提高车 身刚度和抗碰撞 性能
座椅布局：采用横向布局， 提供更多的乘客座位，适 合公共交通需求
汽车车身设计介绍
老大爷，他有三辆皮卡，雪孚莱，福特，道奇。在街上，你也经常可以看见一个大妈开着一辆dodgeram 2500柴油四驱皮卡。我个人的
感觉皮卡比SUV更粗旷，更豪放，但不适于中国。
8)Convertible
很强。
3)hatchback
也就是揭背式。通常就是两厢车，车尾上的门可向上掀起。外形小巧玲珑，一般来说，价格比较便宜，开起来也比较经济。在北美
，最常见的是civic hatchback。通常，年轻人开这种车的比较多，学生也占一定比例。
4)wagon
这就是常说的旅行车。大多数旅行车都是以轿车为基础的，也就是说将轿车的后备厢加高到与车顶齐平，用来增加行李空间。现在
26
一阶扭转模态（Hz）
22
白车身骨架 （kg）
430
门盖（kg）
85
RHT系统（kg）
150
总重（kg）
650
材料应用
高强度钢板/铝板
碰撞星级
E-NCAP 5
成型技术
冲压/拼焊板/热成形/滚压/液压
成形
碰撞性能
材料 工艺 结构
吸能 传力 加强
NVH性能
隔振 降噪 吸音 密封
密封性能
漏水
防腐性能
镀锌板 电泳 注蜡
抗拉强度(Mpa)
备注
MS
170-280
270-390
Mild Steel
HSS
>220
>340
High Strength Steel
EHSS
>280
>600
单元二 车身本体结构
并为乘客的乘坐空间提供支承。 车身两侧钣金件主要包括；车门立柱(对于四门汽车，还包括中立柱)、
车门槛板、车顶盖加强梁和后围侧板。
轿车的中间车身壳体构造
1）前立柱 前立柱也叫前门柱(或叫A立柱)。其作用就是作为乘客室框架梁的前部支承， 用来固定前风窗玻璃和安装车门等。 前立柱是由前风窗立柱(上段)、前门立柱(下段)和前侧挡板等焊接形成的一个 整体构件。 为满足构件的承载刚性和强度要求，前立柱各部分截面大都焊成封闭的，如 图1-2-16所示。为了保证驾驶员的的视野要求，立柱的上段较细，而下段较粗。
是发动机室与乘客室的主要隔离构件，因此也称其为中隔板。 起主要隔离作用的板面,下部采用约45o的斜壁设计以便驾驶员搁脚，
在下边弯成一定角度后与地板连接，上部边缘与前围盖板底部焊接，两侧 边缘则与前围侧板或车身侧围的前门立柱连接。
前围板的另一个主要功能是隔离来自发动机这的各种噪音、热源、振 动。
轿车的前车身壳体构造
1-右侧固定梁 2-左侧固定梁 3-后方固定梁 图1-2-6 直接固定发动机支承
轿车的前车身壳体构造
4. 前车身主要构件 主要包括保险杠、发动机罩、翼子板、前围总成、前悬挂支承座、散热
器框架总成等 1）保险杠
保险杠的作用是保护汽车前部的覆盖件免受刮碰、或减少撞击对 汽车的影响。保险杠通常用2-4mm的钢板冲压而成，或用工程塑料模 压成型。 2）发动机罩
车身正面和侧面碰撞时产生的侧向力。 （2）门槛梁的结构及与其他构件的连接关系 承裁式车身的门槛梁通常由内、外门槛板件组成。门槛梁通常被焊接到车前侧板、
图1-2-12 整体式散热器支架
轿车的前车身壳体构造
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顶盖
车顶盖是车厢顶部的盖板。对于轿车车身 的总体刚度而言，顶盖不是很重要的部件，这 也是允许在车顶盖上开设天窗的理由。，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。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。
空气动力学要素 车身尺寸确定的人体要素 车身外形设计、内饰造型的美学要素 外形的结构性和装饰的功能性要素
车身设计要素
产品开发 车身外形设计
人体工程要素，包括人体尺寸、人体驾驶 和乘坐姿势、人体操纵范围、人眼视觉和视 野、人车视野、人体运动特征、人体的心理 感觉等。
车身内部设计的安全保护要素。
车身室内布置设计
解决这一问题可以利用CAE 技术中的形貌优化快速、有效的得 到加强筋的数量、形状、布置位置。
底板
底板
后减振器座区域 为保证车身后部有较好的扭转刚度，应用有足够截面积的封闭结构连
接衣帽架和地板纵梁。如下图支撑衣帽架的支架和后轮罩形成封闭截面， 而且其和纵梁相交处也是地板后横梁和纵梁交汇处。这种设计不仅确保了 车身刚度，同时提高了后减振器座的局部刚度。
（3）烘烤硬化钢BH钢 烘烤硬化钢是为提高钢板的抗凹性、抗划痕性和表面质量而开发的高强度钢板。 常将其用于表面覆盖件，如门外板，顶盖等。
车身钣金件材料
（4）双相钢 在C，Mn钢中，成品以快速冷却方式冷却到Ms点，得到铁素体＋马氏体
组织，马氏体量为5～20％，马氏体量越高，钢板强度越高。B240/390DP， B280/440DP，B340/590DP和B400/780DP。双向钢一般用于成形要求严格 并具有高强度，高碰撞吸收能的汽车零件，如：车轮，保险杠，悬挂系统和 加强件等。 （5）镀锌板
车门
为了增强安全性，外板内侧一般安装了防撞杆。
车门
车门要求密封性好、防尘、防水、隔音。除了尺寸配合要合理外，重要的还有镶嵌或粘贴 在车框与车门上的密封条。其质量直接影响车门的密封性。
从开关车门可以大致判断出车门的质量。一个质量比较好的车门，它使用的材料、制作 工艺是严格要求的，反映到使用上，就感觉出一种沉甸感，厚实感，关闭时有一种低沉的“嘭” 声发出来，好象车厢里的空气被压缩似的。如果车门比较单薄，则有一种轻盈感，关闭时声音 比较脆。
车门
设计原因：
1、车门、玻璃升降器、玻璃槽架三弧度是否统一（不同会增加玻璃
上升的阻力）。
2、玻璃升降器本身的电动机是否选用得当（应该考虑玻璃的重量
、玻璃密封条的阻力等等）。
制造阶段：
3、叉臂式玻璃升降器定滑槽中心必须同动力臂旋转中心共线。
玻璃曲面制造精度、门内板与玻璃导槽焊接部位的曲面精度以及导槽本身制造精度、门内板玻璃升降器安
车身轻量化
轻量化意义
汽车每减重100kg，油耗降 低8%～10%，大约是百公里节 约0.2～0.3L，达到节能环保的
油耗 （Km/L）
目的。
轻量化途径
车重（Kg）
(1) 新材料的应用： 高强度板的应用、轻金属（铝、镁合金）的应用、塑料材料的应用
(2) 新工艺的应用：
激光拼焊板、热压成型技术、液压成型技术
车身钣金件材料
1. 冷轧钢板：
（1）普通冷轧板 宝钢现用的DC系列（DC01、DC03、DC04、DC06等）是沿用德系的牌号，相当 于老标准的ST12，ST13，ST14，ST16。
（2）加磷高强度钢板 一般的，强化钢板的元素主要有C、Mn、Ti、Nb、Al等，有害的元素主要是P
和S。实际上P的强化作用非常明显，仅次于C，但是数量要达到0.04％以上才能使强 化作用超过有害的部分，体现出强化作用。加磷钢正是基于这种原理制造的。主要 有B170P1, B210P1, B250P1, B180P2(BP340), B220P2(BP380) 。
升降器传动机构（钢丝绳上有润滑油）加速磨损和增大运动阻力。 -48-
车门铰链
车门铰链是由铰链座和铰链轴组成。它 应当转动灵活，不滞涩，不会发出杂 音，在汽车期望使用寿命内，应能保持 其功能。车门的开启角度以75度为基 础，不应当与车身有任何干涉。
拆装前后铰链的同轴度不变化。能够较 高的保证门分装前后的一致性。
★结构具有足够刚度性能的接头，确保各个结构杆件的连接合理可靠； ★根据性能刚度和耐撞性能的需要选取封闭或开口截面，优化截面形状及尺寸。
前舱
前舱
1.前纵梁 前纵梁是前部碰撞中的关键部件。其变形模式和吸能效果直接关系车辆的碰撞性能， 对它的设计要求很高。变形是一种轴向压溃和弯曲的混合模式。
现在很多乘用车的前纵梁都由前后两段组成，前段较薄，后段较厚，通常将其前段 设置若干诱导结构，后部也设置一凹槽。
车门
车门是车身中工艺最复杂的部件，它涉及到零件冲压、零件焊接、零部 件装配、总成组装等工序，尺寸配合和工艺技术都要求严格。车门是一个活 动件，其灵活性、坚固性、密封性等一些缺点很容易被人发现，难以“蒙” 过去。
车门
车门总成分为整体式、分开式、还有一半整体式，一半分开式
车门
轿车门由门外板、门内板、门窗框、门玻璃导槽、门铰链、门锁及门窗附 件等组成。内板装有玻璃升降器、门锁等附件，为了装配牢固，内板局部 还要加强。
1.前纵梁
前舱
焊点布置对变形模式的影响
低速碰撞时，最好在前纵梁前端300mm的范围内或至少在各个固定点之外。 这样当对碰撞后的零部件进行维修时不用将动力总成拆下。 可以在某些承载能力较小的部位切断。有些车辆在这个区域内加强用来做发动 机悬置安装点就不能采取上述措施，相应地，碰撞就会更换整个的前纵梁，这 无疑会增加维修成本。
前舱
2.前减震器座 前减振器座承受来自前轮的载荷，为提高其局部刚度，要保证前减振器座和 SHOTGUN、前风挡下横梁、前纵梁连接合理、充分，并加强左右两侧减振器座 间的横向连接，必要时可在两减振器座间增加连接杆。
前舱
3.前挡板 前挡板是隔离前舱与座舱，连接地板，安装脚踏板和转向系统，安装空调的
主要构件。由于车辆设计中乘员是至关重要的，所以前围下部总成的设计主要围 绕着前挡板在碰撞过程中的侵入量不能超过法规的要求；而且它的特殊地理位置 决定了它必须具有良好的隔震、隔噪、密封以及隔热效果 。
侧围
2.B柱（中柱）
B柱不但支撑车顶盖，还要承受前、后车门的支承力，在B柱上还要装置一些 附加零部件。因此B柱大都有外凸半径，以保证有较好的力传递性能。B柱截 面形状是比较复杂的。随着汽车制造技术的发展，欧美主流汽车厂家在B柱处， 大量的采用热成型和激光拼焊工艺，在刚度大大提高的同时重量大幅减小， 有利于现代轿车的轻量化。
发动机罩
• 对发动机罩防撞性的设计要求碰撞中任何时刻锁都不能失效、铰链销不能剪切失效、 铰链支架不可以发生过大的变形，否则发动机罩会侵入前风挡。 发动机罩的结构强度要适中，最大褶皱或屈曲载荷在5-8KN内； 设置一个铰链限位器来防止在低速和高速碰撞中铰链失效时发动机罩向后运动。
发动机罩
铰链安装在发盖的XZ面，Z向尺寸可调，有益 于发盖的装调。
行李厢盖
行李厢盖结构形式：
1、三厢车采用行李厢式
2、两厢车采用后背门形式
行李厢盖
后背门
1、后背门模态分析，一阶模态﹥20HZ 2、后背门表面抗凹性分析，一般加400N的力最大位移小于10㎜，残余位移小于0.5㎜ 3、后背门门下垂及耐久分析，相关经验值国外、国内最大变量<10mm;国内最大残余变量 <1mm、国外最大残余变量<0.5mm
(3) 基于模态刚度的厚度优化
侧围
侧围内板结构通常有两种结构： 整体式：结构强度更好，有效提高侧碰性能；零件数少。 分开式：结构分开上件，有利于公差的吸收，能较好保证制造精度。
侧围
1.A柱（前柱） 设计师考虑A柱几何形状方案时必须要考虑到前柱遮挡驾驶者视线的角度
问题。（一般情况下，驾驶者通过前柱处的视线，双目重叠角总计为5～6 度），又要有一定的几何尺寸保持前柱的高刚度，是一个矛盾的问题。设计 者必须尽量使两者平衡以取得最佳效果。沃尔沃SCC，就将A柱改为通透形 式，采用了一种含有透明有机玻璃的钢构造，令视野盲点减少到最低程度(沃 尔沃SCC）。
装位置与前后导槽位置精度、门外板与门内板合门时窗口轮廓的位置度精度、车门与车身的内侧间隙精度
控制（为保证通过淋雨试验，工人会调整车门窗框）、导轨胶条制造时的硬度保证。
使用维护阶段：
车门框使用中变形阻力增大、窗口沿及导轨胶条老化（摩擦力增加）、升降电机质量影响使用寿命（推力
不足或烧毁）、升降机钢丝绳限位块损坏、门内板密封薄膜维修中被撕掉或损坏，造成灰尘进入门内污染
镀锌板的主要作用就是有一定的防腐性能，但由于表面的锌层，会给冲压 和焊接带来一定的困难，有基体相当于St16的DC54D+Z(St06Z)，相当于 St12的DC51D+Z(St01Z)。镀锌钢板生产的汽车的腐蚀率、故障率仅为普通 钢板生产汽车故障率的1/3，随着汽车使用期的延长更加明显。
车身钣金件材料
研究表明：白车身结构的刚度和耐撞性能主要是由薄壁梁形结构和 接头组成的框架结构所决定的。
设计车身结构件应遵循以下三点： ★根据车身的受力情况，合理布置结构件，优化载荷传递路线；
a、为吸能结构提供牢固稳定的支撑，保证吸能部件实现吸能； b、使载荷能力强的部件分担较多的载荷，承载能力弱的部件分担少量载荷； c、使尽可能多的部件参与载荷传递，以提高材料的使用效率。
轿车车身结构分析
构简介及设计要点 三、开启件结构简介及设计要点 四、车身钣金件材料简介 五、车身轻量化
车身设计要素
产品开发 车身外形设计 车身室内布置设计 车身结构设计
产品开发的市场性要素 系列化产品发展要素 生产、工艺继承性要素
车身设计要素
产品开发 车身外形设计 车身室内布置设计 车身结构设计