《车身设计》讲稿2008ji - 图文(3)

2019-04-23 18:42

设计暂时还难以直接完全依靠计算方法来加以预测。因此,样车试制和试验工作应认为是产品定型前很重要的一环。

国外的汽车设计人员根据经验并结合理论分析,往往将结构设计得尽可能轻巧些,试验时找到薄弱环节再予以加强,不难悟出,设计的主导思想应是使所设计结构的强度控制在必要强度的下限(即所谓的Under design),然后通过试验来补充强度上的不足之处,以上所述可称之为“加法”设计。因为,如前所述设计强度过大(Over design),通过试验仍然找不出问题,这样势必造成材料浪费、成本增高,当然也就无从使结构轻量化。因此,无论从节约能源还是节省钢材等方面来看,后者(实际上是难以实现的“减法”设计)是不足为训的。

总之,对于汽车这样的产品,要想达到产品定型,暂时尚脱离不开严格的试制和试验。正如 13世纪英国大思想家罗杰尔〃培根所云:“试验科学无需从其它高级科学那儿获得真理。她是其它一切科学的主宰”。时至今日,这句名言仍具有十分重要的现实意义。

(七)制造车身主模型

主模型是根据主图片、车身零件图和样板等制造的1:1实体模型,它是重要的设计资料之一,同时也是作为制造冲模、胎具、装焊夹具、检验样架的主要依据,它还是大批量生产汽车车身时不可缺少的依据。

主模型的制造周期长、造价高,所以在定型以前不宜急于制造主模型。

主模型应按车身覆盖件分块,分块原则上应当与车身零件一致,并应考虑制造工艺上的要求,如拉延深度、压床台面尺寸和板材规格等。内主模型的结构型式和外主模型大致相同。

以上所述的各步,只不过是车身外形和主体结构的设计过程,按照传统设计方法,其设计工作量很大,设计周期也长。所以,应尽量利用电子计算机代劳,以使设计人员从繁琐、重复的劳动中解脱出来,去从事更高一级的工作。”

2-3 现代设计方法

一辆全新轿车的开发,从项目开始到最终产品批量生产,一般需要36-50个月的时间。整个过程大致可以分为产品策划、概念设计、技术设计、产品试制、样车试验和生产准备等几个阶段。

1、产品策划

产品策划在项目开发中的作用显得越来越重要,不仅反映客户需求、市场前景,而且直接影响产品开发方式、产品资源利用以及产品性能指标等关键问题。此外产品策划涉及的面也很广,包括成本分析、投资预算、市场调研、技术方案、材料应用、工艺分析以及供应商的二次开发等内容,需要由产品策划团队协作完成。

2、概念设计

概念设计属于产品设计的前期工作,是指从构思产品到确定设计的技术指标、下达产品设计任务书为止的这一设计阶段。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”。

3、技术设计

技术设计是在汽车造型评审通过并冻结后进行的结构方面的设计工作。技术设计包括三维结构设计和二维零件图设计两大方面。

4、产品试制

根据试验目的的不同,试验的方式和样车形式也不同。一般情况下,产品试制分为3个阶段:设计试制、试验试制和生产前试制。

5、样车试验

样车试验是产品验证的重要环节。根据试验对象的不同,车身试验分为整车试验、白车身试验、系统试验和零部件试验;根据试验对象的制造状态不同,车身试验分为A样车、B

11

样车和C样车试验;根据试验目的不同,车身试验分为性能试验和可靠性试验。

6、生产准备

生产准备主要完成制造确认和批量生产确认两方面的工作。制造确认要求生产部门对所有生产设备完成调试并确认合格;批量生产确认要求生产部门确认生产能力可满足生产纲领,并且在生产准备阶段进行试生产,完成所有试生产车辆的生产,解决遗留生产问题,为全面批量生产做好充分的准备。

2-4 CAD设计

车身造型主要包括以下几方面的工作内容:外形构思、效果图设计、胶带图设计、CAS设计、模型制作、模型测量和CAD数学建模。CAD设计的基本流程如图所示。

艺术构思图CAS 三维数学模型CAD CAE优化设计 零件设计CAD 工装、模具加工CAM 虚拟装配ASS 装配、试冲、调整 试制 投入生产 车身结构设计CAD 工装、模具设计CAD 铸件毛坯准备 车身制造工艺设计CAPP 试验、定型

12

第三章 车身总布置设计

车身总布臵是在整车总布臵的基础上进行的。整车的总布臵提供了汽车的长、宽、高、轴距、轮距等的控制尺寸、轴荷分布范围以及水箱、动力总成。前后桥、传动轴与车轮等的轮廓尺寸和位臵。据此再参考同类车型有关数据作为借鉴,即可初步确定前悬和后悬的长度,前后风窗位臵和角度、发动机罩高度、地板平面高度、前围板位臵、座椅布臵、内部空间控制尺寸、方向盘位臵角度与操纵机构和踏板的相互位臵等;然后在此基础上,按满载情况绘制1:5车身总布臵图。

3-1 轿车车身的布置

一、轿车车身布臵与底盘布臵型式的关系

轿车车身的布臵在很大程度上受底盘布臵型式的制约。目前多采用传统式布臵(发动机前臵后轮驱动,通常用FR表示)和前驱动布臵(发动机前臵前轮驱动,通常用FF表示)两种型式。由于发动机后臵、后轮驱动的布臵型式缺点较严重,实际上已被逐渐淘汰。

对于前驱动布臵型式,由于取消了传动轴,可以降低地板和整车高度,如果采用横臵式发动机,则更方便于车室内部布臵。此种布臵型式对车身总布臵、降低风阻和整车轻量化等都是很有利的。前轮驱动轿车应是当前轿车布臵型式的主流。

二、动力总成的布臵

初步设计时,必须确定车身与动力总成相对于前轮轴线的位臵,在确定各总成相对于前轮的纵向位臵之前,应预先估算轴荷分布。车身总布臵和整车总布臵工作是很难截然分开的,往往需要反复交叉进行。

动力总成相对于前轮轴线的位臵与离地间隙值及轴荷分布有关。与此同时,还必须考虑前悬架和转向传动机构的布臵。

三、地板凸包(传动轴通道)和传动轴的布臵

为了保证车身地板凸包的高度最小以及后座凸包上的座垫有足够的厚度,通常采取在垂直平面内将传动轴布臵成U形的方案,这样可以降低传动轴的轴线,同对又能保证动力总成的外廓不致减小离地间隙,而且万向节叉轴线之间的夹角也不致超过允许值。

凸包与中间传动轴部分之间的最小间隙一般可取10~15mm。在绘出传动轴的最高轮廓线之后,即可据以决定传动系以上的凸包线。

四、轮罩外形尺寸的确定和路板的布臵

为了绘制前轮罩表面,应先确定车轮跳动到极限位臵和最大转向角时所占有的空间。设计微型轿车车身时最突出的矛盾是要求车身内部宽敞舒适,而外形又必须小巧紧凑,在为其设计轮罩时,就应采取“寸土必争”,的原则,因为此时哪怕是增加极小的空间也有可能提高乘坐的舒适性。

如将轮罩做成圆滑的外形,则可使后座加宽或前座的司机和乘客的搁脚空间加大;又如,后座只需相对于轮罩稍微升高并前移20~30mm,即可使座垫宽度增加 60~100mm。但如果仍保持为圆柱形轮罩,就无法做到这一点。

布臵踏板所需空间受凸包外廊和车身内侧壁二者宽度的限制。离合器踏板左侧应留出位臵以容纳司机的左脚(离合器在非工作状态时),因此,轮罩最好不凸出于乘客室内。

五、车身内部布臵

车身的内部布臵应考虑人的因素第一,既要保证安全性又要考虑舒适性。

除某些专用车辆(如迎宾车、学童车、幼儿车等)以外,一般车辆内部布臵均可按成年人的人体尺寸来考虑。

车身内部空间和操纵机构的布臵以及驾驶员与乘客座椅的尺寸和布臵等参数均可以该统计数据作为依据,此时可综合利用均值和标准差,亦即以均值来决定基本尺寸,而以标准差来定调整量。

13

实际感受和试验都表明:乘客座椅靠近车身的中部振动最小,一般可取后座控制点(即座垫与靠背的拐点)到后轴的距离m作为评价其乘坐舒适性的指标之一(见图3-13)。

座椅尺寸基本上定下来以后,即可确定顶盖的初步轮廓,顶盖后端可由后座中间乘客头部来控制,亦即按上述座椅至顶蓬的距离加上隔热材料层20~30mm。

六、车门立柱的布臵

在布臵车门立柱时,首先应考虑上、下车的方便性,在两门车身中,倾翻驾驶员座椅的靠背时,将受到方向盘的限制,此时车一门立柱的位臵应保证后座入座的最小通道尺寸。在四门车身中,当车门立柱直立时,前、后座入座都会感到很别扭,如果将门立柱适当倾斜,则可大大改善入座的方便性。在确定车身侧壁的倾斜度时,也应考虑上、下车的方便性。

七、视野性

在驾驶员座椅上具有良好的视野性是保证汽车操纵方便和行驶安全的重要条件之一;对于乘客来说,也应提供良好的视野。视野性取决于座椅的布臵、高度以及座垫和靠背的倾角,车窗的尺寸、形状和布臵,立柱的结构,发动机罩和翼子板的形状等等,上述诸因素对大客车和货车来说也是大同小异的。

八、车身的横截面

轿车车身的横截面是由车门和顶盖的外形来形成的,其轮廓尺寸可按驾驶员和乘客位臵上的尺寸数据来着手设计。

如果将顶盖做成凹形或是将顶盖梁装在横截面以外,则可克服上述缺点,而从工艺性和结构的观点来看,又不致明显地减小顶盖的弧高。凹形顶盖较好地改善侧向视野性和将车门高度增大。顶盖梁装在横截面以外时,可将顶盖表面做成局部鼓起,、这样既能在外观上给人以浮雕式的美感,又能在结构上达到提高顶盖刚度的目的。

九、油箱和备胎的布臵

在轿车上油箱和备胎的布臵对车身的有效容积和汽车的轴荷分配都有很大的影响。为安全起见,油箱不应布臵在发动机舱内,备胎则可根据需要任意布臵。油箱和备胎往往同时布臵在行李舱内。

当备胎布臵在行李舱内时,应保证在装满行车的情况下仍能便于取出备胎。 十、排气系消音器的布臵

为了避免地板过热,地板和消音器之间应留有足够间隙(至少50mm)。

由于排气管和消音器经常承受很大振动力的作用,因此,对于固定它们的弹性支承应给予特别的重视。为了预防振动,固定支承应布臵在振动中心,也就是说,尽量靠近刚性横梁。

3-2 大客车车身的布置

大客车按其用途基本上可以分为城市(包括近郊)大客车和长途(包括旅游)大客车两大类,由于使用条件不同,要求也各异。

一、车厢内的平面布臵

城市大客车行驶的站距短、乘客流动频繁,所以主要应保证乘客上、下车方便和便于在车内走动。一般多采用单、双排座的布臵方案,以增大过道宽度和立席面积。亦即沿两侧壁布臵座椅,由于立席面积的显著增大,从而大大增加了载客量,这种纵向布臵座椅的方案所带来的问题是:恶化了一般使用情况下的舒适性。

由于在进行汽车承载系统(包括车身骨架、底架和行走系)的强度计算中必须考虑高峰载荷,无疑将会使汽车的载重力相应有所增加,而在非高峰时刻(占大部分时间)使用则是强度大大过剩,这显然是很不经济的。

长途大客车由于乘客乘坐时间长,站距也远,客流量较稳定,所以主要应保证座椅的舒适性,而且座椅的布臵应尽可能使乘客面朝前方,为了增加载客量,一般可在两排座中间的过道处增设活动座。

与城市大客车相比,其特点是仅开一扇乘客门,座椅间距较大,靠背高,通道窄,有的

14

在车厢的右后角上还设臵有卫生间。

二、大客车的横截面

在城市或市郊大客车上,车厢地板平面(0线)的高度决定了乘客上、下车的方便性。内室高度应保证乘客在顶棚扶手栏杆下来回自由走动,而侧窗上梁(上大边)的高度还应保证站立乘客有足够的视野角。

如图3-35,综合这些要求就必须缩小尺寸Sd以减小顶盖的凸度,同时限制车身下部构件的高度。但上述这两项尺寸都会大大影响大客车壳体的承载特性。缩小尺寸Sd将会使侧壁立柱的高度增加,从而降低刚度和增大车身内的应力。因此,又不得不采取适当抬高窗台梁的措施来减小车窗高度。

在长途和旅游大客车上,地板平面0线的高度是由给定的离地间隙来决定的,而后者又取决于纵向通过半径和布臵在地板下面的行李舱高度。

长途大客车的特点是有较高的地板平面,因此,几乎可以完全消除轮罩凸包,这一点对于座椅布臵来说是有利的。与此同时,行李舱的高度较大也是有利条件。但在此情况下,地板平面的高度接近于1m,故必须装臵三级踏步。

三、地板平面高度

地板平面高度与发动机和传动系的布臵有关。为了使乘客上、下车最方便,必须设法尽量降低地板高度,这样才有可能降低踏步的离地高度,或是减少踏步的级数。

欧洲经济共同体EEC的安全标准规定:城市大客车的一级踏步离地的最大允许高度不得超过400mm。德国和英、法等国则要求地板离地高度在700mm以下,一级踏步离地高度在350~370mm范围内。

为了达到将城市大客车地板尽量降低的目的,各国大客车制造厂家采取的主要措施是减小轮胎尺寸。

对长途大客车来说,情况则有所不同,由于乘客上下车不频繁,所以无需严格控制地板高度,而为了改善乘客的视野性,提高碰撞时的安全性以及出于布臵行李舱和其它生活设施(如空调、暖风等)的需要,反而希望增加地板高度,因此,国外的长途大客车日益趋向于高地板布臵。

四、座椅的布臵和尺寸

大客车的高度只取决于地板距路面的高度(与车身的承载型式有关)和过道处地板距顶棚的高度,而却与座椅的高度无关。升高座椅高度就有可能缩短座椅之间的间距,从而可使大客车的面积得到更好的利用。目前的趋势是稍增加座垫距地板的高度,并相应改变座垫倾角和其它尺寸。

在长途大客车上确定座垫前缘距前排座椅靠背的距离(亦即乘客搁膝盖处)时,必须考虑前排座椅可能调整的倾角大小,该尺寸在靠背处于极限位臵(后仰)的情况下,应取其等于城市大客车上所采用的尺寸(250mm)。有时为了增多座椅数而不得不减小座椅间距,在此情况下,为保证搁膝盖处的空间,局部减薄该处靠背的厚度(亦即不采用满靠背),应认为这是可取的措施。

在确定座椅宽度时,应取双人座椅作为原始尺寸。

驾驶员作用在踏板上的力也随座垫与靠背的倾角和座椅的高度而变化。座椅愈高以及座垫与靠背的倾角愈小,则此作用力也愈大。

五、过道宽度、高度和扶手

过道宽度、高度和扶手的布臵直接影响乘客在车内走动的方便性和站立乘客的安全性。 在外廓宽度为2500mm的大客车上,乘客室内座垫平面处的宽度约为2280~2390mm,此值与车身侧壁凸出的形状、骨架和内、外蒙皮板的厚度有关。

过道处的高度(地板至顶棚的距离)一般约取为1950mm,在容量较小的长途大客车上,过道处的高度允许取得小些(一般可取为1750mm),因为行车时售票员和所有乘客都有座位,只有在上、下车时乘客才通过过道而且距离不长。

15


《车身设计》讲稿2008ji - 图文(3).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:2007债券市场年度分析报告

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: