车身轻量化意义及设计方法

汽车轻量化技术及实现途径-汽车设计课程论文

本科课程论文题目汽车轻量化技术及实现途径课程汽车设计专业机械制造及其自动化班级2012级1班学号姓名联系方式 2015年6月26日

目录摘要： (3) 1.前言 (3) 2.轻量化技术及其发展现状 (3) 3.实现汽车轻量化的主要途径 (4) 3.1合理的结构设计 (4) 3.2使用新型材料 (5) 3.2.1有色合金材料 (6) 3.2.2高强度钢 (7) 3.2.3塑料和复合材料 (7) 3.2.4其他轻量化材料 (8) 4.汽车轻量化发展面临的问题 (8) 5.结论 (9) 参考文献 (9)

汽车轻量化设计技术 *** 西南大学工程技术学院，重庆 400716 摘要：本文简要介绍了目前汽车轻量化技术的发展状况,包括轻量化设计概况、各种轻量化材料的性能及运用,阐述了汽车轻量化的实施途径。关键词：汽车轻量化发展 1.前言有关研究数据表明, 若汽车整车质量降低10%, 燃油效率可提高6% ~ 8% ; 若滚动阻力减少10%, 燃油效率可提高3% ; 若车桥、变速器等机构的传动效率提高10% , 燃油效率可提高7%。由此可见, 伴随轻量化而来的突出优点就是油耗显著降低。汽车车身约占汽车总质量的30% , 空载情况下, 约70% 的油耗用在车身质量上, 因此车身的轻量化对减轻汽车自重, 提高整车燃料经济性至关重要。同时, 轻量化还将在一定程度上带来车辆操控稳定性和一定意义上碰撞安全性的提升。车辆行驶时颠簸会因底盘重量减轻而减轻,整个车身会更加稳定; 轻量化材料对冲撞能量的吸收, 又可以有效提高碰撞安全性。因此汽车轻量化已成为汽车产业发展中的一项关键性研究课题。 2.轻量化技术及其发展现状汽车轻量化的技术内涵是:采用现代设计方法和有效手段对汽车产品进行优化设计,或使用新材料在确保汽车综合性能指标的前提下,尽可能降低汽车产品自身重量,以达到减重、降耗、环保、安全的综合指标。然而,汽车轻量化绝非是简单地将其小型化。首先应保持汽车原有的性能不受影响,既要有目标地减轻汽车自身的重量,又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性,同时汽车本身的造价不被提高,以免给客户造成经济上的压力。汽车轻量化技术包括汽车结构的合理设计和轻量化材料的使用两大方面。一方面汽车轻量化与材料密切相关;另一方面,优化汽车结构设计也是实现汽车轻量化的有效途

《汽车车身结构与设计》基本知识点

《汽车车身结构与设计》 1、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。但不包括车身附属设备及装饰等 2、车身有哪些承载形式？答：非承载式、半承载式、承载式 3、非承载式（有车架式）车身：货车、采用货车底盘改装的大客车、专用汽车以及大部分高级轿车都采用非承载式车身，装有单独的车架，车身通过多个橡胶垫安装在车架上，橡胶垫则起到减振作用。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。 4、什么是承载式车身（无车架式）？答：没有车架，车身直接安装在底盘上，主要是为了减轻汽车的自重以及使车身结构合理化。承载式车身结构的缺点在于由于没有车架，传动的噪音和振动直接传给车身，降低了乘坐的舒适性，因此必须大量采用防振、隔音材料，成本和重量都会有所增加；改型比较困难。 5、汽车生产的“三化”是指什么？答：汽车生产的“三化”是指汽车产品系列化、零部件通用化、以及零件设计标准化。 6、什么是工程设计？答：汽车工程设计一般需要 3 年以上，而从生产准备到大量投产时间更长。其中车身的设计所需的周期最长。车身设计首先是按 1：1 的比例进行内部模型和外部模型的设计及实物制作。其次则是车身试验，包括强度试验、风洞试验、振动噪音试验和撞车试验等。 7、轿车底盘有哪三种布置形式？答：轿车底盘有三种布置形式：a：发动机前置，后轮驱动；b：发动机前置，前轮驱动；c：发动机后置，后轮驱动。 8、什么是汽车驾驶员眼椭圆？答：汽车驾驶员眼椭圆是驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅上时其眼睛位置在车身中的统计分布图形。 9、什么是 H 点答： H点是人体身躯与大腿的交接点。

汽车轻量化设计研究

汽车轻量化设计研究企业产业发展的主要方向就是汽车轻量化，也是一个汽车厂商是否拥有先进技术的主要标志。我国汽车制造业很早已经把轻量化作为发展课题，如今面对逐渐提高的环保要求以及不断上涨的原材料价格，积极发展汽车灯具轻量化已经显得至关重要。文章主要分析了汽车轻量化设计的现状和意义，汽车灯具轻量化设计应用，汽车轻量化技术的应用前景。标签：汽车轻量化；设计；发展 1 汽车轻量化设计的现状和意义在世界经济领域与人们现实生活中企业的地位毋庸置疑，其发展的重要方向是舒适、安全、低成本、节能和智能化等，随着不断提高的社会文明程度以及日益紧张的不可再生资源，最大程度降低材料用量以及控制尾气污染，这些都是汽车行业需要面对的挑战。相关资料表示，每次减少10%的汽车质量，可以节省6-8%的油耗。世界主要汽车生产国都在严格执行排放标准。我国北京也把汽车尾气排放强制执行欧洲三级标准。控制节省车体质量，也就是轻量化设计这一主要问题，不仅可以减少材料消耗，还可以降低排放尾气量，这已经成为全球汽车行业的共识，已经得到了巨大的成绩。同时加入WTO以后，对轻量化设计的大量应用，提高了我国汽车综合水平，成功接轨于世界标准，对于提升我国汽车行业国际竞争起到重要作用。 2 汽车灯具轻量化设计应用 2.1 替代材料 20世纪80年代，由于能源危机造成的影响，日本提出了汽车轻量化设计，设计出对能耗与原材料有效节省的新车型。汽车灯具选择注塑材料制作，提出了与灯具大型注塑件相适合的制造技术，有效节省了手工操作所需的成本，进一步提升了企业灯具轻量化设计水平。车灯具体能够划分为前照灯、后车灯、转向灯、雾灯等。PC由于具有较强的抗冲击能力要相当于250倍的无机玻璃，相当于30倍的聚甲基丙烯酸甲酯板材，最早代替剥离在前灯外罩中应用，由于利用PC制作外罩，造成灯体利用改性聚丙烯，灯罩与灯体一般利用粘胶粘接式进行装配。此外，车灯造型中装饰功能是主要部分，PC拥有极好的光学与着色性能，可以制作车内装饰条对车灯进行点缀和装饰。一般利用透明有色的PC制作装饰条，可以选择辅助喷底漆突出其颜色，也可以同构镀铝方式对金属色积极改变和装饰；装饰圈通常利用镀铝方式改变金属色在照明灯外实施包嵌；灯具中反射镜是主要的零部件，从前都是利用压铸件镀铝进行制作，目前全部应用PC注塑镀铝，降低了质量，也对工艺进行了简化。灯具中一般是没有办法改变灯泡的发光颜色的，而指示灯全部是发出颜色的灯光，因此，利用内配光镜的颜色对整灯光颜色进行调整，通常有色透明PC的颜色包括红、黄、绿和蓝。

汽车车身设计开发技术与方法

第三章汽车车身设计开发技术与方法 3.1车身设计方法学 3.1.1车身设计开发主要工作内容及流程(程序) 1）车身总布置设计及安全法规计算校核(或三维数字虚拟样机Archetype) 2）造型设计 3）三维曲面和造型面设计 4）1：5或1：4 模型及1：1外模型制作或数控加工(或三维数字模型) 5）1：1内模型(或三维数字模型) 6）1：1发动机舱模型(或三维数字模型) 7）1：1地板模型(或三维数字模型) 8）测量与曲面光顺 9）白车身结构详细设计(BIW) (9.1)1：1外模型光顺后数据分块 (9.2) 车身设计断面的定义与尺寸确定 (9.3) 密封结构确定与密封件选择 (9.4) 确定分块线 (9.5) 与车身有关的设计硬点的确定 (9.6) 左右侧围设计(A, B, C, D柱设计, 前后翼子板设计)

(9.7) 顶盖设计(外板, 横梁与纵边梁设计) (9.8) 发动机前围板设计 (9.9) A柱下段设计 (9.10) 发动机舱与前轮包设计 (9.11) 前后灯具设计(反射面与灯具厂共同设计) (9.12) 格栅设计 (9.13) 前围板设计 (9.14) 前保险杠设计 (9.15) 地板总成设计(前中后) (9.16) 后门总成设计 (9.17) 前门总成设计 (9.18) 尾门总成设计 (9.19) 前发动机罩设计 (9.20)前风当总成设计 10）内饰、外饰设计 11）先行车, 螺钉车或概念车的(Prototype)试制，第二轮试验样车（定型车）试制 12）碰撞与结构分析及结构优化设计 13）成型过程仿真 14) 模具与工艺工装设计如图3.1.1为车身详细设计阶段面向对象的产品模型(OPM)并行设

《汽车车身结构与设计》习题与解答要点

《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。车身前板制件一般是指车头部分的零部件，包括水箱框架和前脸、前翼子板、挡泥板、发动机罩以及各种加强板、固定件。6、车身有哪些承载形式？答：车身按照承载形式的不同，可以分为非承载式、半承载式、承载式三大类。

全铝车身结构设计

汽车轻量化解决方案—全铝车身结构设计摘要：解决汽车节能环保的问题，有提高传统燃油发动机的能效、发展新能汽车、应用轻量化技术三个方向。比较以上三种技术路线，在当今发动机技术提升难度日益加大、动力电池效率不高的背景下，不论对传统燃油汽车，还是新能源汽车，汽车轻量化技术都是一项共性的基础技术。大力发展并推进汽车轻量化技术，成为节能、减排的主导之一。而实现汽车轻量化技术又有三个技术途径：一种“轻量化材料”要通过一种“轻量化工艺”来实现一种“轻量化结构”。关键词：汽车轻量化全铝车身型材截面优化 Stiffness Mass Efficient 由于世界能源的随时枯竭与环境的日益恶化，世界各行各业都积极行动起来，根据政府的优惠政策与民众的强烈要求，在节能、环保方面进行了高投入研发其高效节能、积极环保的产品。汽车产业首当其冲，其汽车零部件的制造，迁联到能源、钢材、铝材、合金、塑料、橡胶、玻璃、化工、机械、电器、信息等各行各业，对汽车节能环保的要求，就是对其它相关行业的要求。对汽车进行轻量化结构的研究，要联系相关行业的专业知识，进行综合性的研究。一、汽车轻量化的目的就汽车产业而言，根据汽车产品的特点，降低油耗或提高燃油效率、减少或清洁排放对环境的污染，是节能环保研发的主要目的。从全球汽车产业来看，解决汽车节能环保问题主要采用以下三种方式：

一是大力发展先进发动机技术，通过对传统发动机的改良和一系列汽车电子技术的应用，来提高燃烧效率，改善燃油经济性。二是大力发展新能源汽车，通过研发先进新型发动机技术和推广使用气体燃料、生物质燃料、煤基燃料、高效电池等动力替代传统能源来减少汽车燃油消耗和对石油资源的依赖。三是大力发展汽车轻量化技术，在保障汽车安全性和其他基本性能的前提下，通过减轻汽车自身重量降低能耗来实现节能减排的目的。比较以上三种技术路线，在当今发动机技术提升难度日益加大、动力电池效率不高的背景下，不论对传统燃油汽车，还是新能源汽车，汽车轻量化技术都是一项共性的基础技术。大力发展并推进汽车轻量化技术，成为节能、减排的主导之一。汽车的轻量化，英文名：Lightweight of Automobile，涵义是“在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。” 世界节能与环境协会的研究报告指出：汽车自重每减少10％，燃油消耗可降低6％—8％，排放降低5%—6%。而燃油消耗每减少1升，CO2排放量减少2.45kg。燃油消耗量减少不仅有利于节约能源，也可有效减少污染物排放。当前，由于节能和环保的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。伴随着技术进步，制造汽车车身的材料已经不仅仅是钢铁了，越来越多的新材料被应用到车身的制作中。其中包括：玻璃钢、铝合金、

浅谈汽车车身结构轻量化

浅谈汽车车身结构轻量化【摘要】本文综述了汽车轻量化技术应用的必要性、汽车轻量化的效果和意义、汽车轻量化的途径和技术，以及与节能环保和安全的关系，强调了车身轻量化设计是实现汽车轻量化的主要途径之一。汽车轻量化是汽车产业的发展方向之一，也是一个汽车厂商和国家技术先进程度的重要标志。【关键词】汽车车身；车身结构；轻量化 0 引言随着国民经济的蓬勃发展，汽车已一跃成为当前极为重要的交通运输工具。从全世界范围来看，目前还找不出一个无汽车的现代化社会的先例。因此，汽车工业在带动其他各行各业的发展中，已日益显示出其作为重要支柱产业的作用。在扩大汽车的服务领域和满足各方面多样化要求的前提下，作为汽车上三大总成之一的车身，已后来居上越来越处于主导地位。据统计，客车、轿车和多数专用汽车车身的质量约占整车自身质量的40%～60%；货车车身质量约占整车自身质量的16%～30%；其各车型的车身占整车制造成本的百分比甚至还略超过以上给出的上限值。因此，仅从这个意义上来衡量汽车车身，其经济效益也远远高于其他两大总成。如果从节能、节材等几方面来考虑，则其潜力更大。此外，纵观国内、外车身制造和装配等工艺流程，不难发现，尽管随着科学技术的进步，吸取了大量的尖端技术，机械化和自动化程度很高，但是仍有两化无能为力而又必须由手工操作来完成的部分（特别是车身的内、外装饰和附件的装配）。 1 汽车轻量化技术应用的必要性汽车轻量化对于节约能源、减少废气排放十分重要。而在驾驶方面，汽车轻量化后其加速性能也将得到提高，而在碰撞时由于惯性小，制动距离也将减少，便于主动安全控制。纵观世界汽车工业沿革，可以看出，现代汽车是沿着“底盘”→“发动机”→“车身”逐步发展完善过来的。这个发展过程在很大程度上取决于当时的科学技术水平和物质生活条件。由于汽车与人们的日常生活息息相关，为了适应各种不同的目的和用途乃至车身的更新换代等，其关键在于车身。国内外汽车生产的实践一再表明：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也决定于车身；在基本车型达到饱和的情况下，只有依赖车身改型或改装才能打开销路。凡此等等都足以说明，汽车工业发展到今天成为重要的支柱产业，而重中之重则非车身莫属。 2 汽车轻量化的效果汽车轻量化的主要目的是降低油耗。如图1所示，车辆行驶的燃油消耗量与车辆质量的关系。一般情况下，对于1000kg自重的轿车，车辆质量减轻8%，可降低油耗约10%以上。图1 车辆行驶油耗与质量的关系另外，世界铝业协会的报告指出：整车质量每减少100KG，其百公里油耗可节降低0.4-1.0L，每公里二氧化碳排放也将相应减少7.5克到12.5克。而车身质量占整车质量的1/3，空载情况下，约70%的油耗用在车身质量上。这意味着：只要通过科学的方式，将车身轻量化后，就可以有效减少燃油消耗。 3 车身轻量化的意义

浅析现代汽车车身设计方法

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/be1299218.html, 浅析现代汽车车身设计方法作者：刘义来源：《科技资讯》2011年第07期摘要:针对现代汽车车身的作用及结构特点,分析了车身设计的要求与特点,并论述了基于CAX的现代汽车车身设计方法此方法在汽车设计理念、数学建模中具有快速、高效的特点。关键词:车身设计汽车外形设计方法中图分类号:U270 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)03(a)-0105-01 车身是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日益多样化、个性化车身设计己后来居上逐渐占据主导地位。据统计,客车轿车和多数专用汽车的车身质量约占整车质量的40%～60%;货车车身质量约占整车质量的16%～30%;而各车型车身的制造成本占整车的白分比甚至还略高于上述给出的上限值。从节能、节材等儿个方面来看,车身设计的潜力则更大。国内外汽车生产的实践充分说明: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也取决于车身;在基本车型达到饱和情况下,只有依赖于车身改型或改装才能打开销的路。传统的汽车车身设计方法的整个过程是基于手工设计完成的、一般分为起步设计与技术工艺设计的两个阶段。整个过程的特点是通过实体、图纸、模型、样板等来表达信息, 需要制作个尺寸油泥模型、样车以及三次风洞试验等阶段;同时需要进行车身原始数据的保留、车身主图板和车身主模型制作。因此,进行优化车身设计改良,不仅可以节约制造物理样机所需要的时间与经费,而且能够获得较最佳的设计力案;同时能够准确快捷的确定、修改设计缺陷,逐步优化设计力案。从源头提高了产品的设计质量,大大缩短了产品的开发周期及费用。 1 车身的作用及结构特点车身的主要作用是载运乘客或货物,相当于临时住所或流动仓库,是一个受到质量和空间限制的活动建筑物,其详细作用因车而异。就轿车车身而言其作用概括起来有以下5点:(1)实现整车功能;(2)为乘客提供舒适的乘坐环境;(3)为乘客提供安全保护;(4)减少空气阻力;(5)增强轿车的美观性。车身的特点主要体现在车身的涉及面广、车身材料种类多、车身造型发展迅速等几个方面。车身的结构特点主要在于组成车身外形的各个零部件(即所谓的车身覆盖件)的材料薄、尺寸大、形状复杂且多为自由曲面。 2 对车身设计的要求与特点分析

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

汽车车身设计

《汽车车身结构与设计》1 工学院车辆与交通工程系二〇一〇年六月主讲：江发潮第五讲车身造型与空气动力学《汽车车身结构与设计》 2 《汽车车身结构与设计》3 一、汽车造型设计 1.1 汽车造型设计的特点和要求汽车造型设计是指汽车总布置和车身总布置基本确定之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。汽车造型设计师的工作：参与汽车总布置设计和车身总布置设计，绘制效果图，塑制模型，将外形形体上的曲线表达在主图板上，制订室内造型和覆饰设计方案，最后协同结构设计师将造型形象体现在具体的车身结构上。《汽车车身结构与设计》 4 汽车造型设计的特点： 1、独特的综合创作。 2、科学技术与艺术技巧的高度融汇。 3、不仅包含结构性能，工艺等科学技术因素，也包含艺术因素和社会因素，需要加以综合分析，权衡各种因素的作用和影响。汽车造型设计应满足要求： 1、使汽车具有完美的艺术形象 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、应考虑材料的装饰效果《汽车车身结构与设计》5 1.2 汽车外形的影响因素汽车的外形取决于三个因素：形体构成、线形构成、装饰和色彩构成。形体构成指汽车的基本形状和整体分块，取决于汽车总布置和车身总布置。线形构成指赋予汽车外形覆盖件具体的形状。装饰和色彩构成是指散热器面罩、保险杠、灯具，车轮装饰罩，标志、浮雕式文字等的造型设计和位置布置以及车身的色彩设计。《汽车车身结构与设计》 6 汽车仪表及警告指示灯流行仪表式样是：黑底、白字、红针、蓝灯仪表一般两大两小：两大：发动机转速表和车速表两小：水温表和燃油表

谈车身B柱的轻量化设计_胡启新

谈车身B柱的轻量化设计胡启新重庆长安汽车股份有限公司、汽车工程研究总院 [摘要]：车身B柱是车身上关系碰撞、车身刚强度的重要结构件。在设计车身B柱时，根据造型输入设计断面结构，再绘出3D数据，并进行同步分析考虑满足车身的各项性能。通过分析车身B柱不同的结构设计、制造方式，为车身B柱的轻量化设计提供借鉴意义。主题词：车身B柱冷冲压热成型超高强度钢板 Design BIW’s B-pillar for reduce the autobody Hu Qixin Changan Auto Global D&R Center of Changan Automobile Co Ltd, Chongqing China [Abstract]: The car body B-pillar is the important structure about the collision and the car body stiffness strength. In the design of the car body b-pillar, it’s the first to input design cross-section structure according to the modeling and then plot the 3D data and do the synchronization analysis considering the needs of the car body properties. By analyzing the different structure of the car body b-pillar design and manufacture, it can provide referential significance for the car body lightweight. [Keyword]: B-pillar Cold stamping Hot stamping Ultrahigh strength steel. 1、引言在高速发展的今天，汽车成为人们必不可少的代步工具。随着汽车在日常生活中的普及，汽车的安全问题也越来越受到消费者的关注。而汽车的全性能不仅仅体现在安全气囊、ABS等配置上面，还体现在白车身的结构上，其中骨架梁、立柱的设计在车身设计中尤为关键，直接决定了汽车的刚度、强度。与此同时，为了满足节能减排的需要，车身进行轻量化研发，高强度钢板得到了广泛应用。但是随着高强度钢板强度的提高，其冲压成形性能降低，强度越高，成形难度越大，尤其是当屈服强度超过1000MPa时，一些形状复杂的零件，常规的冷冲压工艺几乎无法成形。因此针对超高度钢板的热成形技术得到了广泛应用。车身B柱在设计时通常采用高强度钢板，为了尽可能提高车身B柱的安全性，兼顾轻量化，采用超高强度钢板进行热冲压成形在国外已经得到普遍应用。2、车身B柱的概述 2.1概念：车身B柱，又叫中立柱，在乘员舱的前排座椅和后排座椅之间，就是两侧两扇门之间的立柱。从内侧看前排座椅的安全带就安装在车身B柱上，从外侧看后车门通过铰链、限位器也安装在车身B柱。 2.2性能及作用车身B柱的外形多为“工”字形，断面形状为封闭的型腔，有与周边零件搭接的翻边。车身B柱上端与车顶纵梁进行焊接，车身B柱下端与车辆门槛加强件进行焊接，从车顶延伸到车底部，有一定的强度和刚度，以保证白车身扭转、模态的要求。同时车身B柱是车辆侧面碰撞中一条主要垂向传力路径，车身B柱的变形模式以及吸能效率将直接影响到整个车辆侧面结构的变形模式。在侧面碰撞中，车身B柱变形时车顶纵梁和车辆门槛能够分别提供上部和下部支撑，降低车身B柱侵入量和侵入速度，控制乘员舱变形量，从而保护驾乘人员的安全。车身B柱外侧的中部靠下设计有两个车门铰链安装点。铰链承受后车门的重量，为防止后车门

汽车车身结构与设计期末考试试题

一、名词解释 1、车身:供驾驶员操作,以及容纳乘客和货物的场所。 2、白车身:已装焊好但尚未喷漆的白皮车身。 3、概念设计:指从产品构思到确定产品设计指标(性能指标),总布置定型和造型的确定,并下达产品设计任务书为止这一阶段的设计工作。 4、H点:H点装置上躯干与大腿的铰接点。 5、硬点:对于整车性能、造型和车内布置具有重要意义的关键点。 6、硬点尺寸:连接硬点之间、控制车身外部轮廓和内部空间,以满足使用要求的空间尺寸。 7、眼椭圆:不同身材的乘员以正常姿势坐在车内时,其眼睛位置的统计分布图形;左右各一,分别代表左右眼的分布图形。 8、驾驶员手伸及界面:指驾驶员以正常姿势入座、身系安全带、右脚踩在加速踏板上、一手握住转向盘时另一手所能伸及的最大空间廓面。 9、迎角:汽车前、后形心的连线与水平线的夹角。 10、主动安全性:汽车所具有的减少交通事故发生概率的能力。 11、被动安全性:汽车所具有的在交通事故发生时保护乘员免受伤害的能力。 12、静态密封:车身结构的各连接部分,设计要求对其间的间隙进行密封,而且在使用过程中这种密封关系是固定不动的。

13、动态密封:对车身上的门、窗、孔盖等活动部位之间的配合间隙进行密封,称为动态密封。 14、百分位:将抽取的样本实测尺寸值由小到大排列于数轴上,再将这一尺寸段均分成100份,则将第n份点上的数值作为该百分位数。二、简答 1、简述车身结构的发展过程。没有车身——马车上安装挡风玻璃——木头框架+篷布——(封闭式的)框架(木头或钢)+木板——(封闭式的)框架(木头或钢)+薄钢板——全钢车身——安全车身。 2、车身外形在马车之后,经过了那几种形状的演变?各有何特点? ①厢型:马车外形的发展②甲虫型:体现空气动力学原理的流线型车身③船型:以人为本,考虑驾乘舒适性④鱼型:集流线型和船型优点于一身⑤楔型:快速、稳定、舒适。 3、车身设计的要求有哪些? 舒适、安全、美观、空气动力性。 ①结构强度足够承受所有静力和动力载荷;②布置舒适,有良好的操纵性和乘座方便性;③具有良好的车外噪声隔声能力;④外形和布置保证驾驶员和乘员有良好的视野;⑤材料轻质,减小质量; ⑥外形具有低的空气阻力;⑦结构和装置措施必须保护乘员安全;⑧材料来源丰富、成本低,易于制造和装配;⑨抗冷、热和腐蚀抵能力强;⑩材料具有再使用的效果;⑩制造成本低。

汽车车身轻量化设计方法探析

汽车车身轻量化设计方法探析发表时间：2019-07-31T11:57:33.793Z 来源：《科学与技术》2019年第05期作者：计金民江方安[导读] 实现了在满足性能要求的情况下降低车身重量的目的，使车身轻量化技术水平和车身开发能力得到提升。山东御捷马新能源汽车制造有限公司山东省德州市 251100 摘要：轻量化是汽车节能减排的重要技术路径，车身轻量化相比其它性价比更高。文章探索了车身轻量化的技术路线，该技术路线通过轻量化设计、轻量化材料和轻量化工艺来实现。通过此方法的研究并在实际项目中得以应用，实现了在满足性能要求的情况下降低车身重量的目的，使车身轻量化技术水平和车身开发能力得到提升。关键词：汽车车身；轻量化；设计方法；探析 1汽车车身轻量化设计的基本方法 1.1结构优化设计优化设计主要将原有系统设计为带有变量的数学模型，通过变量的选取来实现设计要求，并使设计满足约束条件。结构优化设计主要包括形貌优化设计、拓扑优化设计和尺寸优化设计这三种方法。从结构拓扑优化方面来讲，设计人员需要了解结构的振动特性、静动态特性等性能，进而对结构进行拓扑优化设计。而结构的拓扑优化最大特点就是在设计之前，运用一定受力条件和外界条件就能够找出结构材料的最佳分配方案，进而得到结构的部分参数，为后续设计提供条件。从结构形貌优化设计方面来讲，形貌优化设计主要目的是寻找最佳的结构形状设计方法。例如，在设计车身钣金件形貌的时候，可以采取最佳加强筋布置方案，在减小钣金件质量的基础上增强钣金件的刚度和强度。 1.2有限单元分析技术有限单元分析技术是当前工程问题分析的有效手段，主要通过计算矩阵对每一步过程进行计算，能够将显示的工程问题转化为数学问题进行分析和解决。而有限单元分析技术在解决复杂工程问题的时候需要设置很多条件，计算时间较长，对计算机硬件设备和有限单元分析软件提出了更高的要求。 1.3新型材料的应用新型材料的应用能够加快汽车车身的轻量化设计。然而，新型材料的应用会增加车身制造的成本，如果想要降低车身的质量，实现轻量化设计可以选择纤维复合材料。具体来讲，汽车车身轻量化设计主要在发生在开发设计阶段，对车身概念、车身动静态刚度、车身碰撞安全性等进行设计。其中，新型材料主要包括铝合金、塑料、镁合金等低密度材料和高强度钢等高强度材料。在运用新型材料的时候应充分考虑新型材料的其强度、刚度、成本、回收利用优势等。目前，汽车车身设计仍然主要使用钢材。而高强度钢具有较高的拉伸强度和较大的屈服强度，能够增强汽车车身的吸收能量能力和抗变形能力，优化汽车车身的动态性能，降低车身质量，实现车身轻量化设计。同时，高度钢的固有频率、动静态刚度以及碰撞安全性与其他材料相比有着巨大优势，已经成为汽车车身轻量化发展的重要方向。另外，镁合金的加工性能较高，减震性和抗凹性突出，在汽车车身轻量化发展中有着良好的应用前景。然而，由于镁合金容易被腐蚀、回收成本和制造成本较高，镁合金在当前汽车车身轻量化设计应用仍然有较大的问题。 2基于灵敏度的汽车车身轻量化设计的方法 2.1车身灵敏度分析灵敏度分析是汽车车身轻量化设计的重要方法，能够定量计算汽车车身设计的安全系数和余量，并估算汽车车身结构修改所要达到的效果，进而节省设计时间，提高汽车车身轻量化设计的经济效益。 2.2基于灵敏度分析的车身设计的原则首先，基于灵敏度分析的车身轻量化设计应将车身的物理问题转化为数学问题，运用数学手段来实现车身轻量化设计。为此，设计人员应合理选取设计变量，确定问题所使用的函数和问题的约束条件。其次，基于灵敏度分析的车身轻量化设计应将物理问题转化为数学模型，通过求数学模型极值来解决汽车车身设计问题，找出汽车车身灵敏度分析的设计变量、目标函数、约束条件等要素。具体来讲，设计变量的选择要能够影响目标函数值和计算效率，尽可能少地选取变量个数。再次，设计变量之间应互不干涉，使设计变量处于一定的变化范围之内。并且，灵敏度分析要充分考虑汽车车身的设计条件，将设计条件进行分类，在分类的基础上进行分析。最后，目标函数的选择应选取与汽车车身设计变量相关的函数，确保通过函数能够得到汽车车身轻量化设计的结果。 2.3基于灵敏度分析的汽车车身轻量化设计的流程在进行汽车车身轻量化设计的时候，要确保汽车车身的性能符合汽车车身设计的标准和要求。尤其在灵敏度分析的时候，要将车身钣金厚度作为变量，将车身扭转刚度、弯度、第一阶模态等作为设计的约束条件，以最小车身质量为设计目标对汽车车身进行轻量化设计。同时，在轻量化设计过程中，设计者要充分考虑零件厚度变化对钣金冲压成本的影响，确保最小的制造成本增加。 3基于碰撞安全性的车身轻量化设计 3.1建立整车碰撞有限元模型从单元类型方面来讲，设计者可以将汽车车身钣金件选用壳单元作为单元类型，在模拟碰撞刚性圆柱的时候对刚性材料赋予薄壳单元进行碰撞圆柱模拟。从模拟材料方面来讲，模拟材料直接影响着模拟结果的可靠性。设计者可以根据普通钢和高强度钢材料的密度、泊松比、弹性模量、拉伸强度、屈服强度等参数进行碰撞模拟。从侧面碰撞圆柱的确定来讲，设计人员应按照我国发布的《汽车侧面碰撞乘员保护标准》确定碰撞模型。从接触方面来讲，汽车侧面碰撞模拟通常采用自动接触的方式。这是因为自动接触能够了解设备模型单元壳的厚度，并在接触过程中按照壳厚度进行处理。 3.2轻量化设计的不同方案在碰撞安全性方面，笔者设置了三种不同的碰撞方案，并对这三种方案进行了比较。第一种是在轻量化设计之前对车身进行有限元模型设计，第二种是通过修改车身钣金零件厚度构建限元模型，第三种对高强度钢轻量化车身进行设计。从节点侵入量方面来讲，第二种放慢的节点入侵量会在某一时段略高于第一种方案，说明轻量化设计之后，车身碰撞安全性符合要求，安全性能下降很小。第三种方案的节点入侵量在大多数时间段内都小于第一种方案，这说明高强度钢的运用不仅能够实现车身轻量化，而且增强了车身的碰撞安全性。 4结语

汽车轻量化低碳设计

汽车轻量化低碳设计轻量化不仅意味着车架和钢板重量的减轻，也包括了发动机、传统系统、驱动系统以及油箱等每一个可能降低重量的部分。轻量化到底能带来多大效果，根据奥迪方面的研究，现在，一辆采用轻量化科技的奥迪A5，比普通A5可减轻重量350公斤，意味着每百公里可以降低油耗约1升。足见汽车轻量化设计是不折不扣的“低碳”经济。 “低碳”经济如今成为全球最热话题，随着上海世博会出行普通采用纯电动、混合动力、燃料电池等新能源汽车以及新能源汽车补贴政策的实施，汽车行业也燃起了一股“低碳”经济热潮。不过大家关注汽车行业低碳经济的时候，往往首先想到的就是新能源汽车，事实上，只要有利于减少排放和污染的技术都可以称之为低碳技术。今天我们就来讲讲汽车行业的另类“低碳”经济——全球汽车轻量化设计风潮。汽车轻量化是不折不扣的“低碳”经济汽车轻量化，并非没有技术含量的简单降低汽车重量，事实上诸如碳纤维代表着当今最先进的汽车技术。汽车轻量化是在保证汽车强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力利用率，减少燃料消耗，降低排气污染。汽车轻量化对于节约能源、减少废气排放十分重要。权威研究显示，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。而在驾驶方面，汽车轻量化后其加速性能也将得到提高，而在碰撞时由于惯性小，制动距离也将减少。此外，车辆每减轻100公斤，二氧化碳排放可减少约5克/公里。可见汽车轻量化的节能环保效益觉不亚于汽车发动机技术节油技术。当前，由于环保和节能的需要，汽车轻量化已成为世界汽车发展的潮流。实施汽车轻量化的主要材料有碳纤维、铝合金、镁合金、钛合金、工程塑料、复合材料和高强度钢等，主要用来改造和替代车身材料。汽车轻量化大致可以分为三类：车身轻量化、发动机轻量化、底盘轻量化。其目的均是在保证性能的前提下通过使用更轻材料降低车重，从而实现节能环保功能。将车身轻量化运用到极致的当属大量使用碳纤维的F1赛车，不过由于追求速度和激情，燃油消耗依然严重再次不做介绍，但可以肯定的是如果F1赛车不采取轻量化车身，其燃油消耗将更为惊人。宝马、奥迪引领发动机和底盘轻量化发动机和底盘的轻量化，一般都是采用铝合金或镁铝合金结构代替笨重的铸铁发动机部件和普通钢制悬架部件，从而实行更强强度和更轻的质量。以这一代宝马530的前悬挂和直列6缸引擎为例，铝合金材料的大量运用，有效的控制了二者的自重，从而帮助设计师实现了降低12%单位油耗的既定目标。

(完整版)汽车车身结构与设计期末考试试题

一、名词解释 1、车身：供驾驶员操作，以及容纳乘客和货物的场所。 2、白车身：已装焊好但尚未喷漆的白皮车身。 3、概念设计：指从产品构思到确定产品设计指标（性能指标），总布置定型和造型的确定，并下达产品设计任务书为止这一阶段的设计工作。 4、H点：H点装置上躯干与大腿的铰接点。 5、硬点：对于整车性能、造型和车内布置具有重要意义的关键点。 6、硬点尺寸：连接硬点之间、控制车身外部轮廓和内部空间，以满足使用要求的空间尺寸。 7、眼椭圆：不同身材的乘员以正常姿势坐在车内时，其眼睛位置的统计分布图形；左右各一，分别代表左右眼的分布图形。 8、驾驶员手伸及界面：指驾驶员以正常姿势入座、身系安全带、右脚踩在加速踏板上、一手握住转向盘时另一手所能伸及的最大空间廓面。 9、迎角：汽车前、后形心的连线与水平线的夹角。 10、主动安全性：汽车所具有的减少交通事故发生概率的能力。 11、被动安全性：汽车所具有的在交通事故发生时保护乘员免受伤害的能力。 12、静态密封：车身结构的各连接部分，设计要求对其间的间隙进行密封，而且在使用过程中这种密封关系是固定不动的。 13、动态密封：对车身上的门、窗、孔盖等活动部位之间的配合间隙进行密封，称为动态密封。 14、百分位：将抽取的样本实测尺寸值由小到大排列于数轴上，再将这一尺寸段均分成100份，则将第n份点上的数值作为该百分位数。二、简答 1、简述车身结构的发展过程。没有车身——马车上安装挡风玻璃——木头框架+篷布——（封闭式的）框架（木头或钢）+木板——（封闭式的）框架（木头或钢）+薄钢板——全钢车身——安全车身。 2、车身外形在马车之后，经过了那几种形状的演变？各有何特点？ ①厢型：马车外形的发展②甲虫型：体现空气动力学原理的流线型车身③船型：以人为本，考虑驾乘舒适性④鱼型：集流线型和船型优点于一身⑤楔型：快速、稳定、舒适。 3、车身设计的要求有哪些？舒适、安全、美观、空气动力性。 ①结构强度足够承受所有静力和动力载荷；②布置舒适，有良好的操纵性和乘座方便性；③具有良好的车外噪声隔声能力；④外形和布置保证驾驶员和乘员有良好的视野；⑤材料轻质，减小质量； ⑥外形具有低的空气阻力；⑦结构和装置措施必须保护乘员安全；⑧材料来源丰富、成本低，易于制造和装配；⑨抗冷、热和腐蚀抵能力强；⑩材料具有再使用的效果；⑩制造成本低。 4、车身设计的原则有哪些？ ①车身外形设计的美学原则和最佳空气动力特性原则。②车身内饰设计的人机工程学原则。③车身结构设计的轻量化原则。④车身设计的“通用化，系列化，标准化”原则。⑤车身设计符合有关的法规和标准。⑥车身开发设计的继承性原则。 5、什么是白车身？它的主要组成有哪些？已装焊好但尚未喷漆的白皮车身。组成：车身覆盖件+车身结构件+部件。①车身覆盖件：覆盖车身内部结构的表面板件。②车身结构件：支撑覆盖件的全部车身结构零件。③部件：前翼子板、车门、发动机罩和行李箱盖。 6、简述车身承载类型的特点及适用车型。（1）、非承载式（有车架式）：车架作为载体 1>特点：①装有单独的车架；②车身通过多个橡胶垫安装在车架上；③载荷主要由车架来承担。 ④车身在一定程度上仍承受车架引起的载荷。2>适用车型①货车（微型货车除外）②在货车底盘基础上改装成的大客车③专用汽车④大部分高级轿车。（2）、承载式：去掉车架，由车身直接承载。 1>特点：①保留部分车架、车身承受部分载荷。②前后加装副车架。2>适用车型：基础承载式、整体承载式大客车。

7.底盘轻量化技术

汽车底盘轻量化技术引言轻量化这一概念最先起源于赛车运动，它的优势其实不难理解，重量轻了，可以带来更好的操控性，发动机输出的动力能够产生更高的加速度。由于车辆轻，起步时加速性能更好，刹车时的制动距离更短。随着“节能环保”越来越成为了广泛关注的话题，轻量化也广泛应用到普通汽车领域，在提高操控性的同时还能有出色的节油表现。汽车的油耗主要取决于发动机的排量和汽车的总质量，在保持汽车整体品质、性能和造价不变甚至优化的前提下，降低汽车自身重量可以提高输出功率、降低噪声、提升操控性、可靠性，提高车速、降低油耗、减少废气排放量、提升安全性。有研究数字显示，若汽车整车重量降低10％，燃油效率可提高6％-8％；若滚动阻力减少10％，燃油效率可提高3％；若车桥、变速器等装置的传动效率提高10％，燃油效率可提高7％。汽车车身约占汽车总质量的30％，空载情况下，约7 0％的油耗用在车身质量上。因此，车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。国内外对于车身的轻量化研究比较多，而对于底盘轻量化研究比较少。随着各国对汽车燃油消耗限值日趋严格，我们也应该加大对底盘轻量化的研究以达到整车最大的轻量化。 1.轻量化研究现状

轻量化技术是一门跨学科的集成，其集成了材料，设计，制造工艺及仿真分析等高端技术。目前国内外汽车轻量化的主要途径如下所述。（1）采用轻质材料。如铝，镁，陶瓷，塑料，玻璃纤维或碳纤维复合材料。21世纪的汽车将发生巨大的变化，而材料是推动汽车技术进步的关键，轻量化是今后汽车发展的关键。虽然通过优化结构设计可以达到减重的目的，但是要大幅度的降低汽车重量，则需要大量的采用低密度材料。国外很多汽车公司已经尽可能多的采用铝合金材料以达到减重的目的。如奔驰S级轿车前盖板、前围板、副车架、后桥、气缸、摆臂等都用到了铝合金。目前镁合金一般用于离合器的壳体、车架、方向盘和转向器、轮毂等。塑料在汽车的用量也不断增加，发达国家车用塑料已占塑料总消耗量的10%-11%。目前塑料主要用在汽车内外饰件上，未来可以向车身覆盖件发展。（2）采用现代设计方法进行结构设计。如用有限元分析，参数优化，拓扑优化等。由于计算机技术的飞速发展。有关理论与软件的不断发展进步使得计算机辅助分析如虎添翼，CAE在汽车工业起的作用越来越大。改变了过去传统按经验设计的模式。如图1所示它不仅使汽车开发周期缩短，研发投入大大减少，而且开发的产品更为优秀可靠。