车身结构设计侧围

车身结构设计侧围一.汽车车身概述车身壳体按照受力情况可分为非承载式、半承载式和承载式(或称全承载式)三种。非承载式车身的特点:是车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接。在此种情况下，安装在车架上的车身对车架的加固作用不大，汽车车身仅随本身的重力，它所装载的人和货物的重力及其在汽车行驶时所引起的惯性力和空气阻力。而车架则承受发动机及底盘各部件的重力，这些部件工作时通过其支架传递的力以及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传来的力(最后一项对车架或车身影响最大)。半承载式车身的特点:是车身与车架用螺钉连接、铆接或焊接等方法刚性地连接。在此种情况下，汽车车身除了承受上述各项载荷外，还在一定程度上有助于加固车架，分担车架的部分载荷。承载式车身的特点:是汽车没有车架，车身就作为发动机和底盘各总成的安装基础。承载式车身的地钣有较完整(厚度也较大)的纵、横承力元件，其前部有两根断面尺寸较粗大的纵梁，它们往往与两侧的前挡泥板和前面的散热器固定框等焊接成刚性较好的空间构架，以便直接安装发动机和前悬架等部件并承受其工作载荷。在此种情况下，上述各种载荷全部由汽车车身承受。二.汽车设计的特点和要求（1）由于汽车出产量大，品种及型号多，设计中实行零件标准化、部件通用化和产品系列化，可化生产，提高工效，保证产品质量，降低生产成本，减少配件品种，方便维修。(2)考虑使用条件的复杂多变为了使所设计的汽车产品；具有竞争力，设计中就要充分考虑。其对复杂多变使用条件的适应性。特别应注意热带、寒带等不同的气候条件和高原、山区、丘陵、沼泽、沿海等不同的地理条件，以及燃料供应，维修能力等不同的使用条件对汽车结构、性能、材料、附件等的特殊要求。(3)重视汽车使用中的安全、可靠、经济与环保汽车良好的使用性能是设计者要追求的目标，不同的汽车使用性能也是不同的(例如：动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性、舒适性、通过性以及可靠性、耐久性、维修性和对环境保护的影响性能等)；而且在某些性能之间有时是相互矛盾的。因此；要在给定的使用条件下协调各使用性能的要求，优选各使用性能指标，使汽车在该使用条件下的综合使用性能达到最优。(4)车身设计既重视工程要求，更注重外观造型汽车车身的外形、油漆及色彩是汽车给人们的第一个外观印象，是人们评价汽车的最直接方面，也是轿车的重要市场竞争因素，是汽车设计非常重要的内容。车身造型既是工程设计，又是美工设计。从工程设计来看，它既要满足结构的强度要求、整车布置的匹配要求和冲压分块的工艺要求，又要适应车身的空气动力学的要求而具有最小的，空气阻力系数。从美工设计来看，它应当适应时代的特点和人们的爱好，要像对待工艺品那样进行美工设计，给人以高度美感，起到美化环境的作用。(5)在保证可靠性的前提下尽量减小汽车的自身质量。其自身质量直接影响其燃油经济性。和单件生产＼小批量生产的产品不同。作为大批量生产的汽车，减小其自身质量可节约大量的制造材料，降低生产成本。合理地减小汽车的自身质量，会对汽车工业和汽车运输业带来巨大的经济效益。(6)设计要在有关标准和法规的指导下进行除设计图纸的绘制与标注应按有关国家标准进行外，汽车设计还应遵守与汽车有关的一些标准与法规。中国汽车工业标准包括与国际基本通用的汽车标准和为宏观控制汽车产品性能和质量的标准，它包括国家标准、行业标准和企业标准。汽车标准又分为强制性标准和推荐性标准。(7)汽车设计是考虑人机工程、交通工程、制造工程、运营工程、管理工程的系统工程汽车是由人来驾驶和乘坐的，因此其设计必须考虑这种人车关系，即操纵要方便、乘坐要舒适。汽车是一种交通工具，其设计必须符合交通工程的要求。三.汽车设计中材料选用的注意点车身的骨架件和板件一般都用钢板冲压而成，车身专用钢板具有深拉延时不易产生裂纹的特点。根据车身不同的位置：1.一些要防止生锈、腐蚀的部位使用镀锌钢板，例如翼子板、发动机舱盖内外板、侧围外板、地板、门外板等；2.一些承受应力较大的部位使用高强度钢板，例如散热器支承横梁、A/B柱内板等。3.在车身的交变状态区域不用含P钢板,如各大总成之间的连接零件等。4.一般材料厚度在≧2.5毫米时建议选用热轧板。5.轿车车身结构中常用钢板的厚度为0.6～3毫米，大多数零件用材厚度是0.8～1.2毫米。四.车身侧围由各种各样的骨架件和板件通过焊接拼装而成的轿车车身，也就是行业俗称的“白车身”。车身侧围是白车身中部乘坐室的主要组成部分,在车身整体弯曲刚性中起重要作用。它由：A柱、B柱、C柱、上边梁、门槛梁、后轮罩及外覆盖件构成。C柱B柱A柱上边梁门槛梁外覆盖件后轮罩图(3)：(一).在侧围车身构造中，有些重要零件的位置涉及到车辆的整体布置、安全及驾乘舒适性问题。⑴.侧围的倾斜度（即门槛梁和上边梁之间Y向的距离）在满足乘员所需空间要求及汽车外观的基础外，还应考虑乘员上下车的方便性。侧围的倾斜度（即门槛梁和上边梁之间Y向的距离）如图(2)Y向的距离差值在100～150mm合适。⑵.按《GB11566-1995汽车外部凸出物》标准车身表面凸出零件的圆角半径不得小于2.5mm。图(4)：(3).A柱按正面碰撞法规要求需承受偏置碰撞位移评估。按Euro-NCAP（新车评价规程）：以64km/h的车速对可变形障碍进行40％偏置碰撞，A柱位移＜50mm。(4).按汽车强制性标准《GB11562-1994驾驶员前方视野》，在设计考虑A柱几何形状方案时还必须要考虑到前柱遮挡驾驶者视线的角度问题。驾驶者通过A柱处的视线，每根A柱双目障碍角不得超过6度。从驾驶者的舒适性看，双目障碍角越小越好，但这涉及到A柱的刚度，既要有一定的几何尺寸保持前柱的高刚度，又要减少驾驶者的视线遮挡影响，是一个矛盾的问题。设计者必须尽量使两者平衡以取得最佳效果。(5).B柱按侧面碰撞法规要求需承受侧面碰撞位移评估。以50km/h的车速对可变形障碍进行侧面碰撞，B柱位移≦180±20mm。(二).侧围结构侧围受到碰撞变形时,由于侧面与乘员之间的距离小,无法像前后部那样设计吸能区。因此为保护乘员安全，只能要求侧围结构有足够大的刚性，确保不发生大的变形。具体为：1.减少侧围结构对乘员舱的侵入量；2.减少侧围结构对乘员舱的侵入速度。措施为：1.合理布置车身的主要承载结构（如主要的梁形结构及接头结构)。2.合理设计碰撞载荷的传递路径。3.车身结构刚性设计.下面通过图片具体分析:(1).A柱部位a.在上铰链区域因与前部连接将截面做的足够大;b.而下铰链处收进;c.到下部梁形接头区域又将其做的足够大。d.此大面平坦做了一根Z向通筋。e.A柱加强板中上下铰链加强板做成U型结构并与内板相接;f.A柱内外板加强板接口错位;g.A柱内外板加强板加筋;a.在A柱下部接头部位除特征外,尽可能加筋;b.在平坦处加横筋与斜筋.(2).门槛梁加强板(3).B柱加强板a.B柱加强板下段接头处做成盒形,提高了强度。b.铰链加强板c.后门槛加强板除特征外加斜筋；d.上部加强板与后面连接处因后部没有加强板而做成上翻与内板通过塞焊连接。a.上部加强板由内与外二加强板形成封闭型腔,让C柱生成足够大的刚度;b.还考虑了此结构的缓冲,在封闭型腔内、外分别布置了缓冲块；b.在后门框后轮罩处加入缓冲块，使后门框处刚柔相济。(4).C柱加强板(5).上边梁a.在B柱之前及C柱区域上边梁刚度做的足够强，但在当中段放弃了加强；b.必须注意加强板在结束段都形成封闭腔体。(5).三厢侧围a.在需要强度处加强板基本做成盒式结构及加了加强筋。b.还刚度强区域利用缓冲块进行缓冲，达到保护乘员安全。(6).二厢侧围a.在C柱与D柱中间区域左侧有加油口与外板连接加强,而右侧却是一个薄弱点,很大的面没有接触点.针对此问题一般会在外板的内表面贴补强胶片,防外板鼓动;还会在此部位增加缓冲块,即提高了此区域强度,也起到缓冲作用。加油口处的翻边方向,出现负角,冲压方向的旋转无法达到零件要求的形状,建议该处的翻边方向修改为与汽车坐标Y轴方向一致.此处翻边与冲压方向(Y方向)呈4~5度的负角，建议该处的翻边方向修改为与汽车坐标Y轴方向一致。1.尽量减少冲压负角.因冲压负角会直接导致生产复杂、模具投资成本增加.模具寿命缩短,（三）设计中注意事项R3(红色)太小,拉伸时会开裂,建议改成R5-R8..2.圆角大小的设置除造型及结构有特殊要求以外,一般圆角尽可能大点,最小不得小于3mm.制件A、B两处转角R太小。制件在成形时困难，A、B两处附近型面容易起皱。建议更改为图二所示R15问题：1.局部成形深度过深（超过成形极限）。更改描述：1.增大A处的拉延圆角，减小拉延深度。例13.零件结构的拉延深度.拉延深度与材料的性能密切相关.一般冲压件拉延一次的最大相对深度是:零件深度/零件宽度约为0.6左右.原因：拉延CAE结果发现有2处起皱，1处破裂的现象。分析其原因是局部成形超出成形极限：凹坑局部成形深度44mm,拉延圆角R仅为R5。更改描述：破裂区域的产品的局部R圆角仍然需要放大，原来为R5的改为R10，拉延R要大于R20，两侧面的斜度需要加大（如图）。起皱的区域，产品设计可考虑增加吸料的筋。起皱破裂例2冲压工艺无法成型零件后上部位的形状.原因:该部位成型深度太大,材料的变形程度大大超过材料的最大变形极限.例34.开孔孔边至零件边沿的最小距离开孔孔边距应大于料厚的2倍,但最小不小于3mm.5.漏液孔的设置应设置在零部件自然状态的最低处;孔的数量或大小要保证各工序液体的及时排出.6.孔很多,而法矢方向分布较散,不能综合归纳到竖直方向,侧冲方向及第三种方向,导致许多孔冲孔方向与孔法矢方向角度差别大,使孔严重超差.还会造成工序的增加.增加生产成本.7.设计零件应使用在冲压和组装工艺中共用定位孔次定位主定位其它表面定位作为传递的基准8.二加强板的起始位置一定要交叉8.设计正确的焊接边宽度a.有安装要求的二焊接零件的搭接边止口错位1mm.(最小焊接边为12.0mm)最小的焊接尺寸＝∮6mm∮16mm3mm9.焊接设备可操作性设计截面D-D截面C-C截面E-E焊接入口焊接入口60mm最少净空60mm最小净空截面A-A截面B-B10.在零部件、装饰边与标准件之间、提供工艺所需空间所需空间:要求从部件或装饰边到园切线，最少3mm槽应设计成开式，以利于焊接排装在嵌套半径间留空隙在不能焊接的表面间提供净空11.在不能焊接的零件表面间留出间隙（四）.设计中车身用胶的选择.⑴.装焊胶的基本要求◆具有良好的油面施工性和油面粘结性.◆未固化前在经过各种处理液(冷水、热水、脱脂液、除锈液、磷化液等）、电泳液的冲刷和侵蚀时，不会脱落，造成污染和性能上的改变.◆不能引起焊点的锈蚀,点焊时不能产生有毒有害物质.◆胶中不能含有有机硅类物质,防止对电泳漆和面漆质量造成危害.◆能随电泳底漆快速固化.◆施工方便,易挤出,不流淌.◆不能含有有机溶剂,防止焊装时引起火灾.①.折边胶的作用◆以粘带焊,消除焊接工艺造成的影响外观车身凹坑问题.◆解决镀锌钢板点焊破坏焊点周围镀锌结构,降低车身耐腐蚀性问题.◆提高车门包边部位连接强度,不会产生应力集中,大大提升了车身撞击安全性能和车身寿命.②.点焊密封胶的作用◆用于车身钢板焊接密封,防止车身漏水、透风和漏尘,阻隔车外噪音,增加车内环境舒适性.◆保护焊点处钢板,防止锈蚀,延长车身寿命.③.膨胀型减震胶的作用◆用于车身顶盖与加强梁、发动机舱盖、行李箱门内部起减震粘接作用，消除钢板与加强梁在行车过程中的震动噪音.◆涂布膨胀型减震胶,将外板与加强梁紧密结合成为一体,减少或取消结合焊点,提高车身外表美观性.④.补强胶片的作用◆增强钢板的抗弯强度、防撞性、抗疲劳性、防止产生裂纹.◆适用于车身薄板、板材冲压件等应力集中处的局部补强.◆减震、消噪，使车身轻量化、降低成本.⑤.沥青隔热阻尼胶片的作用◆减轻和防止车身、发动机与路面接触后车身振动产生的噪音.◆同时对发动机及车身振动外界环境产生的热能进行阻挡，提高车身舒适性，不具备增强功能.②.抗石击涂料的作用◆缓冲沙石等对底板的强力冲击.◆提高底板抗腐