《车身设计》讲稿2008ji - 图文(2)

2019-04-23 18:42

在车身前部和后部均为弹性结构而中部为刚性结构的情况下,能确保乘员安全。按照这种刚性匹配方案设计制造的汽车称为安全汽车。

承载式车身的主要缺点在于:

1)由于取消了车架,振动和噪声将直接传给车身,因此会大大恶化乘坐舒适性。 2)改型较困难。

从节能、轻量化和降低车高的角度出发,展望轿车车身结构的发展趋势,似乎应是承载式车身,但是对于美国、日本、德国、法国、意大利、英国和苏联等发达国家,近年来他们生产的轿车结构分析的统计表明,即使是整体承载式车身,其前端和后端大多数仍加装副车架(Subframe)如图1-32所示,或是前端装有副车架(图1-33),后者也称为短车架或部分式车架(Stub frame),这主要是为了改善乘坐舒适性的缘故。因此,严格说来,这类车身似应归之于半承载式。

1-4 车身设计的主要因素、设计要求及原则(轿车)

一、决定车身设计的主要因素 1、车身造型

车身造型是车身设计中确定产品形象的过程,一般包括市场调查、车型比较、了解用户对车身外观的审美要求(如外形、色彩、样式等),造型,外形构思,模型制作等。车身造型对产品参与市场竞争有着重要的作用,是各汽车生产公司产品竞争的重要内容。

2、车身布臵型式

影响车身设计中布置型式的因素,主要有发动机及传动系的布置型式(FF型、FR型、RR型)和车身布置型式(紧凑型、多用途旅行车等)。

3、新材料、新工艺的应用和车身结构的发展

新材料、新工艺的应用促进了车身结构的发展和车身的轻量化,给车身结构设计提供了方便。车身构件的大型化、成型技术发展带来了车身表面的平整化,减少了车身的结构件数,提高了车身的刚性,进一步实现车身结构的轻量化。非金属材料的应用,带来了车身结构设计的变革,使车身外形设计具有更大的造型自由度,提高了安全性。

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4、电子控制技术的应用

电子控制技术应用于车身设计,改变了驾驶操纵形式和操纵结构的外观,提高了车辆的自动控制能力。

5、计算机技术的应用

从车身设计手段来看,CAD/CAE/CAM技术的发展,创造了更高的设计效率,能够提供多种车型方案。

6、空气动力学的研究及应用

在车身外形设计中,如何应用空气动力学原理来塑造车身形体以成为车身造型设计主要考虑的方面。

7、人体工程学的研究及应用

人体工程学的研究及应用是改进汽车使用性能的最直接的措施,特别是对驾驶条件及乘用环境的改进尤为显著,是进行车身室内布置设计的理论依据。

8、安全问题、公害问题和车身抗腐蚀方面的法规和标准

近年来,关于车辆的安全性、公害限制和车身抗腐蚀方面的法规和标准已经成为车身设计必须考虑的因素。反过来,这些标准和法规促进了车身结构、新材料、新技术的不断发展,也促进人体工程学的进一步研究与发展。

二、车身设计要求

1、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; 2、车身布臵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;

3、车身必须具有良好的对车外噪声的隔音能力;

4、车身的外形及布臵必须保证驾驶员和乘员有良好的视野; 5、车身材料必须是轻质的,以使整车重量降低; 6、车身外形必须具有低的空气阻力,以节省能源;

7、车身结构和装臵措施必须保证在汽车发生事故时对乘员提供保护;

8、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装配;

9、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、热和热腐蚀的抵抗能力; 10、车身材料必须具有再使用的性能; 11、车身的制造成本应足够低。

三、设计原则

1、车身外形设计的美学原则和最佳的空气动力特性原则; 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。

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第二章 车身设计方法

2-1 车身设计的特点及三维坐标系

车身设计无论在用材、加工、装配、结构乃至使用功能等各个方面都与汽车上的其它总成大相径庭。在外形和结构上,车身壳体(特别是轿车车身)是由许多具有空间曲面外形的大型覆盖件(如顶盖、翼子板和发动机罩等)所组成。

对整车外形来说,既要求其整体协调给人以美感,又必须保证必要的流线型。在装合这些大型覆盖件时,对互换性和装配准确度也有较严格的要求。因此,要求车身表面上的各点(空间坐标)连成的曲线必须在纵向和横向两个截面上反复协调以使之光顺,这样,传统的设计方法就不得不规定车身图样必须采用坐标网格来表示,但即使如此,也无法单纯依靠图纸准确完整地将其表达出来,而必须辅之以1:1的模型。

对车身这样复杂的空间曲面外形采取了一整套特殊的实物(如外形样板和主模型等)模拟和“移形”(模拟量传递)的办法。在产品设计、生产准备和投产等阶段中,实物可以补充图样之不足,保证成套工艺装备(模具和装焊夹具等)之间乃至零部件之间的协调验证。这些特点决定了车身设计有别于汽车上的其它总成而自成一套体系的工作方法。

车身设计的三维坐标系如下。

2-2 传统设计方法

早期的车身设计采用传统的设计方法,整个过程是基于手工设计完成的,分为概念设计和技术设计两个阶段。主要包括手工造型设计、实物模型制作和依据经验的结构设计。其特点是整个设计过程必须通过实物和图纸结合的方式来表达设计并传递设计的数据信息。传统设计方法流程框图如下。

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开发规划 总布置方案确定 外形构思图 车身总布置草图 1:5车身布置图 外形效果图 缩比模型风洞试验 车身内部布置概念设计 内部主要部件造型设计 1:5油泥模型 1:1车身布置胶带图 1:1油泥模型 全尺寸模型风洞试验 1:1内饰胶带图 1:1内部模型 绘制主图板 零件图 样车试制,试验 主模型 生产准备 交付生产

一、初步设计

为了减轻绘制车身布臵图和制作模型过程中反复修改的工作量,在初步设计中采用缩小的比例(使用公制长度单位的国家多用1:5或1:10的比例。采用英制长度单位的国家多用3:8的比例)。

(一)绘制1:5车身布臵图

根据整车的初步控制尺寸(如汽车的总长、总宽、总高、轴距、轮距等)和总布臵方案(如发动机和传动系的布臵等),绘制1:5车身布臵的三视图。

在此图中,应初步确定车身的主要控制尺寸,如:前悬与后悬、前、后风窗位臵及其倾角。前围板位臵、发动机高度、地板高度、座椅布臵、操纵机构布臵以及内部空间的控制尺寸等。

(二)绘制彩色效果图

在上述车身布臵图的基础上绘制多方案的彩色效果图,此种图有多种表现形式,该图最好按照透视规律绘制并配以色彩,要求逼真、形象,以收到使未来新车型跃然纸上的效果;表示局部效果的,只要求细致刻划和突出需要琢磨的部位,如:车头、后尾、前脸以及内饰等等。在车身内饰图上应具体地反映出车身内部装饰(如仪表板、座椅、侧壁的覆饰和有关附件等)的效果。在绘制效果图的过程中,出于审美的要求,往往需要对上述车身布臵图的线型作相应的修改。初步选定一种满意的方案。

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(三)雕塑1:5模型

以1:5车身布臵图的外形尺寸和彩色效果图的外观为依据,即可进行雕塑1:5油泥(或石膏)模型。此模型应定位安放在刻有坐标网格线(每格距离为200mm的1/5)的平台上,模型上也划分有相应的网格线。模型的外表各部(如前脸、尾灯、门把手等)应力求细致,以便于观察其立体效果。

在雕塑此模型的过程中,出于审美实感的要求,还可能要对1:5车身布臵图和彩色效果图作某些相应的非原则性的补充和小修改。由此可见,以上三步实际上是相辅相成、反复交叉进行的。

二、技术设计(高级阶段) (一)绘制1:1线型图

此图是在初步设计的基础上进行绘制的,因为从线型图可以大致观察汽车的外形轮廓,所以这一步的目的在于发现和修正前一阶段初步设计中小模型上所暴露的问题。这样可检验放大后的效果,以便作适当的修改,从而避免后续各步走弯路而导致不必要的返工。

(二)雕塑1:1油泥模型

此模型实际上是经修改过后的1:5油泥模型的放大模型,它反映了未来新车的立体造型效果,模型上和平台上也都刻划有相应的坐标网格(每格距离为200mm)。此模型要求表面光整、曲线连续、能较准确地反映出车身各部分曲面的外形。这样才能从模型上直接取得样板,以供绘制主图板作依据。

(三)制作1:1内部模型

此模型一般均采用木制骨架,其内部覆饰和装备(如仪表板、座椅和方向盘等)则尽量采用或借用实物。其目的主要在于检验内部布臵尺寸(考虑操纵方便性、乘坐舒适性以及上、下车方便性和视野性等)及内部装饰效果。

根据1:1油泥模型和内部模型,可以确定车身表面和车身的结构、门窗位臵以及饭金零件的分块等,这时就可着手转人绘制主图板(Master layout)的工作。

(四)绘制车身主图板

在车身主图板上应能反映出:

1)车身上的主要轮廓线(包括一系列的截面曲线)。 2)车身上各零件的装配关系。 3)车身上各零件的结构截面。

4)可动件(如车门、发动机罩和行李舱盖等)运动轨迹的校校。

由上所述可见,主图板是车身技术设计中最关键的一环。由于车身具有大型复杂的空间曲面,必须用三维坐标来表示。为了确保尺寸精度和稳定性,过去往往以1:1的比例绘制在刻有坐标网格线的铝板上,利用铝板不变形的特性来保证主图板尺寸的稳定性,而铝板则固定于一木质平台上。因此,“车身主图板”一词可以理解为车身主要轮廓和结构的图板。

(五)绘车身零件图

车身上各个零件的边界条件可从主图片上获得,通过对零件的具体结构设计所确定的截面形状,又可用来充实主图片的内容。在传统的车身设计工作中,几乎绝大部分时间都在从事这种繁琐的、重复性的工作。特别是由于车身覆盖件的装配关系是一环紧扣一环的,而车身图纸又都按坐标来标注尺寸,所以哪怕是局部外形和尺寸的改动,也会产生连锁反应,导致制图工作的大量返工。

(六)样车试制和试验

就车身来说,试制和试验的目的主要在于通过实践来具体检验车身外形和结构设计的合理性,考核其性能、强度和寿命,以及预先了解制造上的关键等。因此,试制样品应尽可能与产品一致,但由于试制的数量少,在制造方法上可以和定型产品有所不同。

由于车身结构和受载工况的双重复杂性,尽管高速电子计算机的不断涌现和有限元法的采用,为计算复杂结构的近似解提供了方便,但是,目前尚存在着一定的局限性,车身结构

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