车身结构与设计――第2章车身设计方法

课程内容•第一章车身概论•第二章车身设计方法•第三章车身总布置设计•第四章人体工程学在车身设计中的应用•第五章汽车造型设计•第六章汽车的空气动力性能•第七章车身表面及空间曲梁的绘制•第八章车体结构分析与设计•第九章车身部件结构设计•第十章车身有限元分析•第十一章座椅设计•第十二章汽车的通风、采暖与制冷第二章车身设计方法第一节车身设计的特点第二节传统设计方法第三节现代设计方法概述第四节电子计算机辅助设计（CAD）2第一节车身设计的特点3第一节车身设计的特点•外形结构上，车身由许多具有空间曲面的大型覆盖件组成；•整体外型上，既要求整体协调美感，也要求必要的流线型；•装配工艺上，对互换性和装配准确度上有严格要求；•坐标网格图纸也无法将车身完整精确地表达清楚，必须辅之以1：1模型，采用实物模拟。4第二节传统设计方法一、新车型开发概述二、传统的车身设计方法及程序5一、新车型开发概述1.新车型开发的分类全新车型的开发已有车型的全面更新已有车型的中等规模改进已有车型的小规模改进2.确定开发内容产品定性（分类、零部件、已有技术等）产品技术定性（总体控制参数）产品工程计划（时间进度计划、既定目标）63.概念设计3.1什么是概念设计？属于产品设计的前期工作，是始于产品定性之后，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。新车型技术性能设计方案造型与内饰新技术新材料新工艺及装备一、新车型开发概述73.2概念设计阶段应明确的原则性问题新车型的开发目标对产品设计提出哪些要求；产品的基本形式，系列产品发展规划；投放市场及交通法规汽车标准、法规及发展动向产品的设计水平未来市场的竞争力生产纲领产品的造型内部布置及结构要求等一、新车型开发概述83.3市场预测市场调查：市场需求动向调查、市场上同类产品的调查、市场消费者调查、产品的使用调查等。市场分析与预测：根据市场调查，分析市场构成，从而正确预测未来市场的发展趋势，为产品定位指明方向。3.4制定产品设计任务书综合概念设计阶段所做的工作，明确规定整车与总成开发的主要性能指标。轿车车身，主要有：结构型式、结构的主要特点、乘员数、主要性能、造型特征、变形车系列、整备质量、电器仪表、车身附件的选装要求、目标成本等。一、新车型开发概述9二、传统的车身设计方法及程序1.车身设计制图方法（参见JB1449-84）1.1坐标网格网格间距：200mm或100mm1.2坐标零线的确定高度方向坐标（Z坐标）零线：沿车架纵梁上表面或无车架车辆的车身地板下表面较长的一段为零线。方向：零线以上为正。宽度方向左标（Y坐标）零线：车辆的对称中心线。方向：零线以左为正。长度方向坐标（X坐标）零线：通过车辆前轮理论中心的垂线。方向：零线以后为正。101.3车身设计制图图例二、传统的车身设计方法及程序111.3车身设计制图图例二、传统的车身设计方法及程序121.3车身设计制图图例二、传统的车身设计方法及程序13初步设计技术设计特点：手工造型设计实物模型制作整个设计过程必须通过实物和图纸相结合的方式来表达设计并传递设计的数据信息二、传统的车身设计方法及程序2.传统的车身设计方法和过程14绘制1:5车身布置图绘制1:1线型图样车试制和试验模具设计、加工图纸设计初步设计技术设计二、传统的车身设计方法及程序绘制车身零件图绘制1:5彩色效果图制作1:5油泥模型制作1:1油泥模型制作1:1内部模型绘制车身主图板制作车身主模型15①绘制1：5的车身布置草图依据概念设计提供的设计概念；设计师完成（创造性活动）；多方案选出最符合规划要求的方案。二、传统的车身设计方法及程序初步设计：（1）绘制1：5的车身布置图16②绘制1：5的外形设计构思图车身外形的构思图，表现预想的汽车造型效果的图画。构思多方案，平面投影图或立体透视图。二、传统的车身设计方法及程序17Peugeot607外形草图二、传统的车身设计方法及程序18二、传统的车身设计方法及程序19③绘制1：5车身布置图–决定轿车总布置方案的因素有轿车类型、豪华程度、舒适性及安全性等；–随着轿车部件的集成小型化，现在较多的布置方案有：•驱动系前置前轮驱动•前置后驱•后置后驱二、传统的车身设计方法及程序20初步确定车身的主要控制尺寸•前悬与后悬，前后风窗位置与倾角，前围板位置，发动机高度，地板高度，座椅布置，操纵机构的布置以及内部空间的控制尺寸。二、传统的车身设计方法及程序21外形的主要控制尺寸：•前悬、后悬、前后风窗位置及倾角、发动机罩和行李箱盖的高度等。内部布置尺寸：•如地板形状与高度、座椅布置位置、操纵系统的布置位置等。要求：应采用二维人体样板校核；应按照车身制图标准绘图。二、传统的车身设计方法及程序222）绘制1：5的彩色效果图二、传统的车身设计方法及程序232）绘制1：5的彩色效果图整车目的：给人以较为逼真的车身外形设计的立体感觉；从不同的视觉角度表现车身表面各个面之间的关系；车身整体及细部的形状、包彩、反光效果以及各种不同部分不同材料的质感也都应反映出来；多种方案选择。二、传统的车身设计方法及程序24二、传统的车身设计方法及程序252）制作1：5的彩色效果图内饰目的：表现各部件的外观形状和质感；内饰造型持色与外部造型风格一致；多种方案选择。二、传统的车身设计方法及程序26二、传统的车身设计方法及程序27二、传统的车身设计方法及程序28奇瑞M14跑车效果图M14是奇瑞与世界著名的意大利Pininfarina（宾尼法利亚）公司合作开发的。二、传统的车身设计方法及程序29奇瑞M14跑车效果图二、传统的车身设计方法及程序30奇瑞M14跑车效果图二、传统的车身设计方法及程序31奇瑞M14跑车效果图二、传统的车身设计方法及程序32奇瑞M14跑车效果图二、传统的车身设计方法及程序33二、传统的车身设计方法及程序34二、传统的车身设计方法及程序35原则：•彩色效果图应以1：5车身布置图为依据•彩色效果图绘制要求有较高的绘画技巧–正确反映汽车的结构和材料质感•要有严格的尺寸比例–要符合透视投影作图规律符合上述规则的彩色效果图对选型才有实际意义二、传统的车身设计方法及程序363）制作1：5的油泥模型数据来源：轮廓线样板取自1：5车身布置图；依据1：5的效果图。目的：用形体具体表示车身外形；风洞试验；二、传统的车身设计方法及程序37二、传统的车身设计方法及程序38二、传统的车身设计方法及程序39油泥模型制作过程小比例模型制作工具二、传统的车身设计方法及程序40油泥棒二、传统的车身设计方法及程序41油泥刮刀二、传统的车身设计方法及程序42油泥刮刀二、传统的车身设计方法及程序43油泥刮板二、传统的车身设计方法及程序44油泥刮板二、传统的车身设计方法及程序45二、传统的车身设计方法及程序46二、传统的车身设计方法及程序47二、传统的车身设计方法及程序48最后完成的1：5模型二、传统的车身设计方法及程序49技术设计•1）绘制1:1线型图•2）雕塑1:1油泥模型•3）制作1:1内部模型•4）绘制车身主图板•5）绘制车身零件图•6）样车试制和试验•7）制造车身主模型二、传统的车身设计方法及程序501）绘制1:1线型图材料：不同色彩、宽度的胶带，坐标网格的涤纶薄膜。目的：大致观察汽车的外形轮廓、布置得合理性，发现和修正初步设计中小模型暴露的问题。检查放大后的效果，如前风窗玻璃的角度、车身轮廓线等。校核布置的合理性。利用1：1的二维人体模型进行校核，进一步确定各部件之间的尺寸和位置布置关系。检查结构设计的合理性、可行性，如摇窗玻璃是否能落人车门？门缝间隙是否合理?铰链与门锁布置是否有运动干涉?等。二、传统的车身设计方法及程序51二、传统的车身设计方法及程序522）雕塑1：1的油泥模型目的：反映未来新车的立体造型效果；风洞试验；依据：1：5模型和1：1的线型图（胶带图）。制作方法：木制骨架或泡沫塑料骨架，外敷油泥，一般采用真实车轮。二、传统的车身设计方法及程序53二、传统的车身设计方法及程序543）制作1：1的内部模型目的：检验车身的内部尺寸、操纵方便性、乘座舒适性、上下车的方便性、视野性和内部装饰效果等。制作方法：一般采用木制骨架，内部装备尽量采用实物，以求逼真。二、传统的车身设计方法及程序55二、传统的车身设计方法及程序56二、传统的车身设计方法及程序57二、传统的车身设计方法及程序58二、传统的车身设计方法及程序594）绘制车身主图板主图板（Masterlayout）概念：车身主图板是进行车身详细布置，绘制车身表面及其零件结构的1：1总图板，是车身上重要的设计资料之一，应保存在该车型生产的整个期间。材料：铝合金板（原），聚酯涤纶薄膜（现）二、传统的车身设计方法及程序60主图板的主要内容：车身外形的表面曲线，即车身的主要轮廓线和一系列截面线；车身各零件的装配关系及缝隙要求；车身主要结构断面；车身中运动部件的轨迹及运动校核，如车门、发动机罩、行李箱盖等；与车身相关的其他总成的位置、轮廓线及运动部件的运动轨迹，以便校核这些部件与车身的间隙，确定装配位置关系。二、传统的车身设计方法及程序61625）绘制车身零件图详细表示零件结构。二、传统的车身设计方法及程序636）样车试制和试验目的：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，从中找出缺陷，取得进行修正的数据。样车试制以手工操作为主。二、传统的车身设计方法及程序647）制作车身主模型概念：表示汽车车身内外覆盖件及部分内饰件空间立体形状的精确的模型，是产品生产、工艺设备制造与检验的依据。分类：按覆盖件在汽车车身中的位置分为外主模型和内主模型，分别表示车身外覆盖件和内部零件的立体表面形状。作用：基准作用，类似“米原器”。分块原则：主模型应按车身覆盖件分块，原则上应与车身零件一致，并考虑制造工艺的要求。二、传统的车身设计方法及程序65二、传统的车身设计方法及程序66主模型制作要求：主模型外表面的尺寸即是车身外覆盖件的内表面尺寸；较高的精度，表面光滑平整，制造公差要求在±0.25mm以内；足够的强度和刚度；一定的使用寿命。二、传统的车身设计方法及程序67材料要求：不易变形、不开裂、硬度高（不容易划伤）、易加工。材料种类：木材,CA10苏联做，用越南红木做的，价格昂贵。环氧树脂玻璃钢，优点：不吸水，不易变形、强度、刚度好、硬度高，加工工艺性好。缺点：制造程序复杂，价格高。之后将进入生产准备阶段。二、传统的车身设计方法及程序68传统的车身设计方法工作量大、设计周期长。开发新车型需要几年时间。手工造型设计;实物模型制作;依据经验的车身结构设计;整个设计过程必须通过实物和图纸相结合的方式来表达设计并传递设计的数据信息。二、传统的车身设计方法及程序69第三节现代设计方法概述70在传统车身设计过程的基础上利用现代设计手段来进行车身设计。现代车身设计手段：CAS：Computeraidedstyling，计算机辅助造型CAD：ComputeraidedDesign，计算机辅助设计CAM：Computeraidedmanufacturing,计算机辅助制造CAPP：ComputerAidedProcessPlanning，计算机辅助工艺设计CAE：ComputerAidedEngineering，计算机辅助工程三、现代车身设计方法及程序71三、现代车身设计方法及程序721.设计过程1）确定车身总布置草图利用计算机画轮廓草图，以确定各总成的布置位置及车身外形符合工程必要性要求的一些“硬点”。三、现代车身设计方法及程序732）计算机辅助造型（CAS）在计算上绘制效果图，利用屏幕投影或虚拟现实技术观察造型效果。三、现代车身设计方法及程序74三、现代车身设计方法及程序753）快速成型技术或CAM技术加工油泥模型快速原形：Rapidprototyping•采用近年来新的3D造型技术和VR技术发展的新成果进行外型三维模型建模，人们可以实现在计算机内部建立汽车虚拟油泥模型，利