车身结构总体分析与设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
正面碰撞时力流的传递示意图
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
本田锋范的发动机舱与乘员舱结构，应用了G-CON车身技术，以及ACE高级 碰 撞兼容性设计理念 ，其核心设计是将前部吸能区设计成两个独特的Y字形结构 ，可 有效将正面碰撞能量均匀分配，将冲击力更好的吸收到车辆上部和下部的车 身结构 中，从而更有效地使碰撞力避开乘员舱，减少乘员舱变形，进一步提高乘员 保护。
分散；车辆发生严重正面碰撞时，副车架会吸收一部分能量，并与车身分离，防 止发动机舱整体向后移，侵占乘员舱的空间。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
【案例2】从G-CON到ACE技术的进化
ACE即先进车身安全防护结构技术，是在本田G-CON技术上革新发展而来的新 一代车身技术。其创新点在于以整体车身结构作为力传递的导体，均匀承载碰撞能量。
➢ 实践证明，车身结构件一般为薄壁杆件，根据承受弯曲和扭转力的大小， 其截面通 常设计成闭口或半开口形状。
➢ 由材料力学刚度分析可知，构件的截面形状和尺寸对其截面特性有直接影响，与刚 度有关的参数除了材料性质以外，主要是弯曲惯性矩和扭转惯性矩。
➢ 表中是三个材料相同、面积相等、板厚相同，但截面形状不同的构件。
➢ G-CON，即车辆冲击力控制安全技术，源于本田汽车，作为车身的核心技术， G-CON车身更强调对力的传导发散作用。
➢ 通过对车身进行技巧设计，在车身变形量不增加的条件下，通过对车身冲击力的 控制，使乘员受到的冲击力降低，保持乘员舱的完整性，减轻碰撞对乘员的伤害。 这要求车身不仅能吸收能量，而且还要更好地快速分散碰撞能量，更好地实现 “吸能、分散”的设计理念。
➢ 实际上，安全车身的组成元素基本一致，只是各厂家对其有不同的理解以及不同的名 称。如本田的G-CON和ACE技术、丰田的GOA车身技术、3H车身结构、马自达的3H 车身、东风标致的多级吸能车身等，其实质是殊途同归。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
【案例1】 G-CON技术
重点：轿车车身结构强度与刚度设计方法。 难点：车身结构振动特性分析。
第第33章章 汽汽车车车车身身结结构构分分析析与与设设计计
3.1 车身结构总体分析与设计
汽车在行驶时，车身受力复杂，不仅要受到汽车自身重量， 以及乘员和行李重量等， 同时要受到发动机、悬架、轮胎及空气阻力等动载荷，有时还会受到碰撞载荷，而车身结 构 件是保证车身所承受载荷的基础构件。
a)顶盖侧梁 b）中支柱 c）前风扇支柱 d）后风扇支柱 e）门槛 轿车车身结构件的典型截面示意图
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
（3）车身结构件设计
➢ 车身结构件不仅要满足强度和刚度要求，而且应使车身结构形成一个连续完整的受力 系统，以及合理的载荷传递路径；同时部分结构件应能吸收一定的碰撞能量。这是安 全性车身设计的核心内容。
1. 车身结构件的分析与设计
（1）车身结构件材料
目前，轿车车身结构件大多采用钢结构。图为某承载式轿车车身结构，颜色代表不同 强度的钢，由此可见，整体车身各部分强度要求不同，各结构件所用材料不同。这是由车 身 结构各部分功能不同来决定的。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
（2）车身结构件截面形状
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
➢ 本田雅阁采用了G-CON技术 ，其前、后保险杠横梁，采用高张力钢筒状保险杠芯， 再附上高效吸能结构。
➢ 前围板下加强板，根据碰撞时的负荷，对材料和板厚进行优化，它们与前纵梁组成了 一个完善的能量吸收和分散结构，将碰撞力均匀分散，并传递到指定的区域。
本田锋范车身结构
两个独特的Y字形结构
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
图示为传统车身前部结构与第八代思域ACE的对比。 显然，先进车身安全防护结构体现了先进的安全设计理念 。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
【案例3】 3H车身
➢ 所谓3H车身是指为了获得车身外表面无铜焊接口的效果，将侧围、顶盖及地板形成三 块独立的近似H形状的总成，然后在顶盖处和门槛处，焊接成一体。由强韧的车身结 构件所构成的3H车身结构，能保证在发动机舱和其它部位变形后，乘员室空间不致侵 袭变形，以最大程度保护乘员的人性化安全设计。
➢ 在碰撞事故中，即使是对于相互重叠很少，而导致局部负荷很大的偏置碰撞，这种结 构也能将车身变形，限制在很小的程度，从而向乘员提供最佳的保护。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
➢ 雅阁还采用了滑移式副车架结构。 ➢ 在一般的正面碰撞中，发动机舱吸收碰撞能量，并可通过前立柱及车身地板向后
3.1 车身结构总体分析与设计
第3章 汽车车身结构分析与设计
第3章 汽车车身结构分析与设计
《汽车车身结构与设计》
本3.1章车学身结习构目总标体分及析重与难设计点
学习目标
1. 掌握轿车车身结构； 2. 掌握轿车车身结构的分块特点； 3. 掌握车身结构强度与刚度设计方法； 4. 了解车身振动特性。
重点与难点
关 系等。所以车身结构件的实际截面形状很复杂，设计师在设计截面形状时，尽可 能 在不增加质量和截面积的条件下，用最佳截面形状获得最大的截面系数，以提高截 面特性。因此，轿车车身结构件通常设计成闭口异性截面形状。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
➢ 由图可知，不同部位的车身结构件，其截面形状各不相同，但都是由薄钢板通 过冲压、翻边、折边、等工艺，焊接形成的复杂形状的闭口截面。
的构ห้องสมุดไป่ตู้，
其中
—— 截面的扭转惯性矩， ——对主惯性轴的惯性矩， ——抗弯截面系数， ——抗扭截面系数。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
➢ 由表可以看出，在材料、面积、板厚不变的情况下，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比开口截面的大很多。
➢ 对于承载式车身结构件，为了提高其扭转刚度，一般都采用闭口截面。 ➢ 实际上，设计时还需要考虑构成截面的其他因素，如结构功能、制造工艺和配合
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
本田锋范的发动机舱与乘员舱结构，应用了G-CON车身技术，以及ACE高级 碰 撞兼容性设计理念 ，其核心设计是将前部吸能区设计成两个独特的Y字形结构 ，可 有效将正面碰撞能量均匀分配，将冲击力更好的吸收到车辆上部和下部的车 身结构 中，从而更有效地使碰撞力避开乘员舱，减少乘员舱变形，进一步提高乘员 保护。
分散；车辆发生严重正面碰撞时，副车架会吸收一部分能量，并与车身分离，防 止发动机舱整体向后移，侵占乘员舱的空间。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
【案例2】从G-CON到ACE技术的进化
ACE即先进车身安全防护结构技术，是在本田G-CON技术上革新发展而来的新 一代车身技术。其创新点在于以整体车身结构作为力传递的导体，均匀承载碰撞能量。
➢ 实践证明，车身结构件一般为薄壁杆件，根据承受弯曲和扭转力的大小， 其截面通 常设计成闭口或半开口形状。
➢ 由材料力学刚度分析可知，构件的截面形状和尺寸对其截面特性有直接影响，与刚 度有关的参数除了材料性质以外，主要是弯曲惯性矩和扭转惯性矩。
➢ 表中是三个材料相同、面积相等、板厚相同，但截面形状不同的构件。
➢ G-CON，即车辆冲击力控制安全技术，源于本田汽车，作为车身的核心技术， G-CON车身更强调对力的传导发散作用。
➢ 通过对车身进行技巧设计，在车身变形量不增加的条件下，通过对车身冲击力的 控制，使乘员受到的冲击力降低，保持乘员舱的完整性，减轻碰撞对乘员的伤害。 这要求车身不仅能吸收能量，而且还要更好地快速分散碰撞能量，更好地实现 “吸能、分散”的设计理念。
➢ 实际上，安全车身的组成元素基本一致，只是各厂家对其有不同的理解以及不同的名 称。如本田的G-CON和ACE技术、丰田的GOA车身技术、3H车身结构、马自达的3H 车身、东风标致的多级吸能车身等，其实质是殊途同归。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
【案例1】 G-CON技术
重点：轿车车身结构强度与刚度设计方法。 难点：车身结构振动特性分析。
第第33章章 汽汽车车车车身身结结构构分分析析与与设设计计
3.1 车身结构总体分析与设计
汽车在行驶时，车身受力复杂，不仅要受到汽车自身重量， 以及乘员和行李重量等， 同时要受到发动机、悬架、轮胎及空气阻力等动载荷，有时还会受到碰撞载荷，而车身结 构 件是保证车身所承受载荷的基础构件。
a)顶盖侧梁 b）中支柱 c）前风扇支柱 d）后风扇支柱 e）门槛 轿车车身结构件的典型截面示意图
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
（3）车身结构件设计
➢ 车身结构件不仅要满足强度和刚度要求，而且应使车身结构形成一个连续完整的受力 系统，以及合理的载荷传递路径；同时部分结构件应能吸收一定的碰撞能量。这是安 全性车身设计的核心内容。
1. 车身结构件的分析与设计
（1）车身结构件材料
目前，轿车车身结构件大多采用钢结构。图为某承载式轿车车身结构，颜色代表不同 强度的钢，由此可见，整体车身各部分强度要求不同，各结构件所用材料不同。这是由车 身 结构各部分功能不同来决定的。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
（2）车身结构件截面形状
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
➢ 本田雅阁采用了G-CON技术 ，其前、后保险杠横梁，采用高张力钢筒状保险杠芯， 再附上高效吸能结构。
➢ 前围板下加强板，根据碰撞时的负荷，对材料和板厚进行优化，它们与前纵梁组成了 一个完善的能量吸收和分散结构，将碰撞力均匀分散，并传递到指定的区域。
本田锋范车身结构
两个独特的Y字形结构
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
图示为传统车身前部结构与第八代思域ACE的对比。 显然，先进车身安全防护结构体现了先进的安全设计理念 。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
【案例3】 3H车身
➢ 所谓3H车身是指为了获得车身外表面无铜焊接口的效果，将侧围、顶盖及地板形成三 块独立的近似H形状的总成，然后在顶盖处和门槛处，焊接成一体。由强韧的车身结 构件所构成的3H车身结构，能保证在发动机舱和其它部位变形后，乘员室空间不致侵 袭变形，以最大程度保护乘员的人性化安全设计。
➢ 在碰撞事故中，即使是对于相互重叠很少，而导致局部负荷很大的偏置碰撞，这种结 构也能将车身变形，限制在很小的程度，从而向乘员提供最佳的保护。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
➢ 雅阁还采用了滑移式副车架结构。 ➢ 在一般的正面碰撞中，发动机舱吸收碰撞能量，并可通过前立柱及车身地板向后
3.1 车身结构总体分析与设计
第3章 汽车车身结构分析与设计
第3章 汽车车身结构分析与设计
《汽车车身结构与设计》
本3.1章车学身结习构目总标体分及析重与难设计点
学习目标
1. 掌握轿车车身结构； 2. 掌握轿车车身结构的分块特点； 3. 掌握车身结构强度与刚度设计方法； 4. 了解车身振动特性。
重点与难点
关 系等。所以车身结构件的实际截面形状很复杂，设计师在设计截面形状时，尽可 能 在不增加质量和截面积的条件下，用最佳截面形状获得最大的截面系数，以提高截 面特性。因此，轿车车身结构件通常设计成闭口异性截面形状。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
➢ 由图可知，不同部位的车身结构件，其截面形状各不相同，但都是由薄钢板通 过冲压、翻边、折边、等工艺，焊接形成的复杂形状的闭口截面。
的构ห้องสมุดไป่ตู้，
其中
—— 截面的扭转惯性矩， ——对主惯性轴的惯性矩， ——抗弯截面系数， ——抗扭截面系数。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.1 车身结构总体分析与设计
➢ 由表可以看出，在材料、面积、板厚不变的情况下，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比开口截面的大很多。
➢ 对于承载式车身结构件，为了提高其扭转刚度，一般都采用闭口截面。 ➢ 实际上，设计时还需要考虑构成截面的其他因素，如结构功能、制造工艺和配合