第一章汽车车身结构与设计概述.

汽车车身结构与设计第一章概述主要参考书目黄天泽，汽车车身结构与设计，机械工业出版社郭竹亭，汽车车身设计（上、下），吉林科学技术出版社乐玉汉，轿车车身设计，高等教育出版社谷正气，轿车车身，人民交通出版社雷雨成，汽车车身设计与制造，哈尔滨工业大学出版社张朴，汽车计算机辅助开发技术，北京理工大学出版社JPawlowski，Vehiclebodyengineering，LondonJohnFenton，Vehiclebodylayoutandanalysis，London考核方式闭卷考试2小时平时成绩，包括考勤和大作业，占总成绩的40％1概述本课程的意义、特点车身设计的特点车身设计的要求汽车车身的发展状况车身组成简介车身基本类型车身设计中的三化问题车身设计的最新发展1.1本课程的特点、意义课程特点涉及的知识范畴比较广泛。结构设计、分析、制造车身材料、人机工程学空气动力学等概念性问题较多，要求系统了解车身设计的基本过程、方法以及进行设计工作时需要把握基本的设计原则。课程意义从19世纪末世界上诞生第一辆四轮动力车以来，汽车已成为人们重要的代步工具。100多年来汽车给人们带来了巨大的方便推动了社会其他众多行业的发展引起环境问题安全性问题1.1本课程的特点、意义环境问题消耗能源制造所需各种材料燃烧产生动力的能源排放污染废气污染噪声污染安全问题直至今日，全世界每天仍有千余人死于车祸故在目前以至今后很长一段时间内，汽车工业的发展仍将围绕节能、低污染、安全这样的目标进行开发。1.1本课程的特点、意义欧洲从1992年起开始实施欧Ⅰ标准1996年起开始实施欧Ⅱ标准2000年起开始实施欧Ⅲ标准2005年起开始实施欧Ⅳ标准2009年开始实施欧Ⅴ标准将在2014年实施欧Ⅵ标准。我国：2000年起实施GB14961－1999《汽车排放污染物限值及测试方法》（等效于欧Ⅰ标准）2004年9月1日我国开始执行欧Ⅱ排放标准2007年1月1日起执行欧Ⅲ排放标准2010年1月1日起执行欧Ⅳ排放标准北京已在2013年2月执行京Ⅴ（欧Ⅴ）排放标准。单车排放要比现行“国四”标准降低40%左右。联合国欧洲经济委员会(ECE)、欧洲经济共同体(EEC，现为欧盟EU)、日本、美国等主要国家和地区，从70年代起每3~5年就修订一次相关的法规或标准，各种车辆噪声的限值有了大幅度的降低。我国最初于1979年颁布了GB1495-79《机动车辆允许噪声》和对应的GB1496-79《机动车辆噪声测量方法》。2002年又重新颁布了GB1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》，其中规定了2005年l月1日以后生产的轿车必须达到74dB(A)的加速行驶车外噪声限值。2008年初，在重庆统一召开了“噪声－测试方法”讨论会，准备对车外噪声测量方法进行修改以符合国际法规的新发展。学习车身结构与设计与改善环境问题与安全性问题之间有着怎样的联系？节能1973年石油危机以来，世界性的节油要求给汽车的燃油经济性提出了更高的要求。消费者也更愿意购买燃油经济性好的汽车1.1本课程的特点、意义国务院2012年颁发的《节能与新能源汽车产业发展规划》提出，到2015年乘用车平均燃油消耗量要降至6.9升/百公里，2020年要降到5升/百公里。2013年国产乘用车百公里平均油耗为7.38升。意味着未来几年平均油耗需要累积下降30%以上与欧洲相比，中国2020年设定的油耗标准并不算高，欧盟正在实施的是到2015年每公里二氧化碳排放120g的限值，并在讨论制定2020年每公里二氧化碳排放量95克限值。这算下来百公里油耗5升对应的二氧化碳排放为117克，因此中国2020年油耗限值之比欧盟2015的目标稍严格有效的节能措施包括哪些？1.1本课程的特点、意义改进动力系统以降低燃油消耗率。优化发动机与传动系统的参数匹配。发动机功率与传动比采用新能源技术电能、太阳能、煤基燃料、氢燃料等减少汽车的自身重量。轿车车身－整车40～60％货车车身－整车16～30％改进车身造型以降低风阻1.1本课程的特点、意义合理利用能源低污染排气污染改进能源混合动力、电动车、太阳能使燃油充分燃烧，减少气体泄漏，将废气中有害气体转化为无害气体加强交通管理，减少由加、减速、制动、起动带来的污染。减少排气污染与节能密切相关。1.1本课程的特点、意义噪声污染车内噪声－与车身结构密切相关车外噪声发动机运转噪声燃烧噪声机械噪声冷却风扇噪声进气噪声排气噪声1.1本课程的特点、意义汽车车身的内部气流，合理设计进、排气流的通道可降低由此产生的噪声汽车行驶时的噪声轮胎噪声风噪声1.1本课程的特点、意义合理汽车造型，改善其空气动力性能，可减少风噪声安全问题主动安全性汽车本身所具有的能够安全行驶，不产生侧滑、甩尾、失去控制等事故的能力。上述主动安全性与汽车的空气动力性能是分不开的。各车轴上的重量分配，取决于车身中载荷的分配情况，由此进一步决定了汽车重心和风压中心的位置，直接影响汽车稳定性和操纵性。被动安全性1.1本课程的特点、意义被动安全性汽车一旦发生安全事故，汽车的有关结构和装置能够保护司机与乘客不受伤害或减少伤亡的能力。车身作为碰撞能量的储存器，对于碰撞安全性具有决定性的作用。车身或车架结构采取加强措施安全带安全气囊1.1本课程的特点、意义车身附件车身前部或尾部采用吸能保险杠车门内外板之间设置加强纵置管梁不论是从节能、降低污染、提高安全性哪个方面，进一步研究车身结构、造型，都可以产生一定的效果。车身结构的研究对于提高汽车产品的性能有着重要的意义。1.1本课程的特点、意义车身对汽车美学具有极其重要的意义。对社会来说，车身已经成为复杂的周围环境的一个重要组成部分。‘运动的雕塑’车身造型被认为是汽车设计的灵魂，直接影响汽车的市场销路。1.1本课程的特点、意义车身的造型及设计已成为提高汽车产品竞争力的重要手段机械部分:底盘发动机车身车身改型较另外两个总成快，能快速响应消费者要求美观的汽车造型电器部分1.1本课程的特点、意义肌肉心脏骨骼血液研究车身结构提高产品性能节能降低污染提高安全性车身的隔音隔热、通风取暖、密封性。仪表和开关的布置都是行驶舒适性的重要组成部分。车身造型直接影响汽车的市场销路。1.1本课程的特点、意义1.2车身设计的特点涉及的知识面广泛空气动力学、人机工程学、造型艺术、车身材料、防振隔音、密封、通风取暖等车身组件多为空间结构骨架结构件多为空间曲梁大型覆盖件多为空间曲面保证大批量生产时仍具有高的形状精度和配合精度，需要特定的方法。1.3车身设计的要求1、车身造型：外观美，提高市场竞争性（课本第五章：去掉此章节）2、空气动力学性能降低风阻，提高燃油经济性：保证汽车的气动稳定性，提高行车安全性侧风作用高速行驶（课本第六章：空气动力学）节能、低污染3、人机工程学：舒适性振动（疲劳、疾病）噪声（疲劳、听闻效果差、听力损伤）密封性，防止尘土和雨水的侵入通风及气温调节（课本第八章：车身结构分析与设计）（课本第十章：座椅设计）（课本第十二章：汽车的通风、采暖与制冷）1.3车身设计的要求1.3车身设计的要求视野性驾驶员在操作时，不改变操作姿势的状态下对道路和周围环境的可见范围，或乘员在正常乘坐状态下对车外环境的可见范围。乘用方便性考虑乘员、驾驶员进出车厢和行李、货物安装是否方便。不同类型的车辆需根据其结构特点及功能的不同加以考虑。（课本第四章：人体工程学在车身设计中的应用）4、机械工程学方面：安全性（刚度、强度）正常行驶时的防护措施；发生意外时的补救措施内饰件的软化结构；座椅靠枕、扶手；安全带、安全气囊的配置方向盘的防撞击软化结构车身客厢部分的骨架加强车门内外板之间的的纵向加强梁吸能保险杠（补充碰撞安全性设计方面的内容）1.3车身设计的要求可靠性既要保证在常规负荷下车身结构的有效性，又要考虑在可能发生的非正常情况下，结构与机构仍具有使用性。通过一些附加装置来保证。车门的安全锁发动机罩的安全拉钩驾驶室的翻转机构1.3车身设计的要求耐用性针对一些常用的机构，要求在整车寿命期限内能够正常使用。（雨刮、玻璃升降器）维修、拆装的方便性车身设计时应考虑经常维修、包养的零部件的可及性和方便性。（课本第九章：车身部件结构设计涉及相关内容）1.3车身设计的要求5、车身设计时同时还需要考虑：市场的需求购买对象的爱好、能力尽量降低成本相关的法律法规推荐性法规(汽车平顺性脉冲输入)强制性法规排放标准（排气消声器设计）噪声标准：如2005年1月1日后M1类车车外加速噪声轿车必须低于74dB安全性标准1.3车身设计的要求M1类车辆——至少有4个车轮，或有3个车轮，且厂定最大总质量超过1t，除驾驶员座位外，乘客座位不超过8个的载客车辆。1.3车身设计的要求车身造型空气动力性能人机工程学方面机械工程学方面商业运作方面规律国家相关的法律法规机动车的诞生人类使用车辆已有4000多年历史。车辆的特点是具有沿地面滚动的车轮。在漫长的历史岁月里，车辆一直由人力或畜力驱动，直至18世纪发明了动力机械后，才出现了机动车。1.4汽车车身的发展世界最早的机动车1769年，法国炮兵工程师尼古拉斯·古诺制成了世界最早的机动车。该车总长度超过7m,前面有一个直径为1.3m的蒸汽锅炉，其后由两个50L的气缸驱动前轮。1.4汽车车身的发展1769年发明的蒸汽车是古代交通运输（人力、畜力或风帆驱动）与现代交通运输（动力机械驱动）的分水岭。交通工具发明年份首创者蒸汽车1769（法）尼古拉斯·古诺蒸汽动力船（动力桨）1786（美）约翰·菲奇铁路蒸汽机车1808（英）理查德·特拉维西克蒸汽二轮摩托车1867（法）佩罗尼克蒸汽动力飞艇1883（法）亨利·吉法德1.4汽车车身的发展各种机动车的诞生机动车诞生年份发明人第一辆蒸汽汽车1769年（法）尼古拉斯·古诺第一辆电动汽车1847年（美）摩西·法默第一辆内燃机汽车1885年（德）卡尔·奔驰1.4汽车车身的发展1.4汽车车身的发展一、车身造型同一时代的汽车造型，虽然种类繁多，但总有共同之处，这种共同之处就构成了某一历史阶段汽车造型的类别。1、酷似马车的汽车雏形1885年内燃机汽车刚诞生后的“马车形”时代沿用了马车的车轮、钢板弹簧、车身等部件，在座位下面安装了发动机，就像装上了动力的马车，又被人称为“没有马的马车”。是车身最原始最朴素的形式。1.4汽车车身的发展卡尔·奔驰于1885年利用一个自制的单缸、水冷、0.55kW的内燃机制成第一辆内燃机汽车Benz，于1886年获得了专利。没有马的马车Daimler1886年，哥特里布·戴姆勒和他的密友威廉·梅巴赫制造了一个0.462L、单缸风冷0.81kW的发动机，安装在一辆改装的马车上，活象没有马的马车。1.4汽车车身的发展1892年的标致汽车Peugeot标致家族于15世纪开始发迹，经营过许多轻、重工业工厂。阿芒·标致在1888年开始生产自行车，1891年开始生产汽车。这辆车是为摩洛哥王族生产，装璜豪华，请注意4个自行车车轮。1.4汽车车身的发展中国保存第一车我国保存的最早的汽车是在颐和园的慈禧太后的座驾——1898年出产的奔驰汽车。这是1902年袁世凯为了取宠于慈禧而从香港买来的贡品。1.4汽车车身的发展2方箱式造型SquareBoxstyle把汽车的发动机从座位下面移到汽车头部，为尺寸和功率较大的发动机提供了宽阔的空间，使汽车的形状变成车头和客舱两个方正的部分，这就是方箱式造型。1.4汽车车身的发展福特T型汽车FordModelT福特汽车公司由亨利·福特创建于1903年。福特T型汽车于1908年推出，是汽车发展史上第一辆普及到千家万户的汽车，至1927年停产换型共生产了1500万辆，是影响非常广泛的汽车。1