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第六章_轿车车身结构及其设计.doc

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第六 轿车 车身 结构 及其 设计
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第 六 章 轿车车身结构及其设计 第 一节 轿车 车身结 构及 其分 类 1.1 轿车定义 GB3730.1-88 轿车是 用于 载送 人员 及随 身物品 ,且 座位 布置 在两 轴之间 的四 轮汽 车。 轿车车 身 的作用是能为乘员提供 一 个较舒适 的乘坐环境以 及一定的安全 保护措施,它 包括白 车身 及其 附件 , 并 与底盘 、 发 动机 、 电 子电 器设备 一起 构成 轿车 的四 大总成 。 由 于它 是轿车 上载 人的 容器 , 因 此要求 轿车 车身 应具 有良 好的舒 适性 和安 全性 。 此 外, 轿车 车身 又 是包容 整车 的壳 体, 能够 最直观 地反 映轿 车外 观形 象的特 点, 从而 决定 了现 代轿车 车 身 设计 非常注 重外 部 造 型以 符合 人们 对 轿车 外形 的审 美要 求, 更 好的 开创 轿车 市场 。 1.2 轿车车身结构 早期轿 车沿 用马 车车 身 , 并没有 自身 独立 的车 身 , 被人们 称作 “ 没有 马的 马 车” , 随 着 时代的 进步 , 轿车车 身成 为了 轿 车的 一个 重要 组成 部分 。 轿 车车 身由以 下几 个部分 组成 : 车 身 本体、 车 身外 装件 、内 装件和 车身 电气 附件 等。 1.2.1 车身本体 1 —1 三 厢式轿 车车身结 构图 1 、 发动机盖 2 、 前档泥板 3 、 前围上盖板 4 、 前围板 5 、 车 顶盖 6 、 前柱 7 、 上边梁 8 、 顶盖侧板 9、后 围上盖板 10 、 行李箱盖 11 、 后 柱 12 、 后围板 13、 后翼子板 14 、 中柱 15、 车门 16 、 下边梁 17、 底板 18 、 前翼子板 19、前纵梁 20 、前 横梁 21、前裙板 22 、散热器 框架 23、发动机盖前支撑板 车身本 体 即白车身, 它包含车身 的骨架结构, 由车身结构 件和车身覆盖 件组合而成 , 是主要 承载 构件 的骨 架件 , 其截 面形 状、 受力 方向、 力如何 传递 、 力 矩的 位置 都是设 计时 应 注意的 问题 ,如 图 1-1 所示 为三 厢式 轿车 车身 的结 构图 。 车身结 构件主要是车 身结构中的 梁和支柱,用 来支撑车身 覆盖件,并通 过 焊接而成 车身空间 骨架 , 使 车身 成为 整 体式壳 体结 构 , 其中 轿车 车 身结构 件包 括 车 身前 部结 构件、 客厢、 车身后 部结 构件 以及 连接 用结构 件。 轿车 车身 结构 件是轿 车各 总成 及乘 员的 承载体 , 为 了保 证各个 总成 安装 运转 可靠 , 乘 员舒 适安 全, 其 强 度 和刚度 应满 足要 求 , 如 图 1-2 所示 为轿车 车身 的 承载 梁框 架结 构 。 1-2 轿车 车身承 载梁框架 结构 车身覆 盖件 大多 数是 由薄 板 冲压 而成 的, 且具 有不 同的曲 面形 状及 大小 尺寸 。 在车 身空 间骨架 基础 上, 将 车 身覆 盖件安 装在 车身 骨架 上, 包覆梁 、 支 柱, 从而 其成 为 一个 完 整 的封 闭体 , 为乘 员以 及各 总成 提 供一个 良好 的空 间环 境。 与 其他类 型的 车车 相比 , 轿 车 车身表 面, 其外形 、 加工 工艺等 都是 最复杂 的 。 正 是通过 覆盖 件来轿 车的 外形 , 同时 在 一定程 度上 可 以 增强轿 车车 身的 强度 和刚 度 。 1.2.1.1 轿车车身 结构件 车身前部结构件 1) 非承 载式 车身 的前 部结 构件 对于非 承载式车身的 轿车 而言 , 轿车车架上 装 有散热器、 发动机、部分 传动装置、 前 悬架等, 同时 由于 车架 承担 了主要 的载 荷 , 因 此 不 要求 其前部 结构 件具 有很 大的 强度和 刚度 , 仅仅 是 用来 包容 装在 轿车 前部的 各个 总成 , 防止 车轮 将污泥 甩到 发动 机或 装在 车身前 部的 各 个总成 上。 这些 前 部 结构 件,多 采用 螺栓 与车 架或 车身本 体相 连接 。 2) 承载 式车 身的 前部 结构 件 承载式 车身前部结构 件 具有承载 和包容功能, 为了 支承轿 车 散热器、发 动机、传动 系 和前悬 架等 , 同时 承 受它 们的作 用力 以及 振动 和冲 击等, 承载 式车 身前 部结 构件 应 具有 较强 的刚度 和强 度, 是车 身前 部 的承载 构件 。 在 其相 应的 部 位上, 装置 发动 机和 前悬 架 的悬置 点, 来安装 发动 机和 前悬 架, 前 部结构 件构 成 了 一个 不可 拆卸的 整体 框架 。 前 大灯 框 架、 前 横梁、 发动机 罩前 支撑 板焊 接组 成了车 身前 部结 构的 横向 承载单 元 。 车 身前 部结 构两 侧的纵 向承 载 单元由 前翼 子板 支架 、 挡 泥板 , 悬 架支 座、 前纵 梁 等焊接 而成 , 如图 1-3 所示 为承 载式 车身 的 前部 结构 。 1-3 承载 式车身 前部结构 客厢 客厢是 乘客的承载体 和包容体, 客厢由前围组 合件、左右 侧围、后围组 合件、顶盖 梁 和地板 等结 构件 共同 组成 的空间 框架 , 客厢 是轿 车车 身的核 心 , 它 要为 驾驶 员提 供一个 安全 、 方便的 驾驶 条件 , 为 乘员 提供一 个安 全、 可靠 、 舒 适的乘 坐空 间和 乘坐 环境 , 因此 要求 客厢 的各个 结构 件除 保证 有足 够的强 度和 刚度 外, 还有 便于乘 员的 乘坐 和上 下车 。 微型 轿车 的客 厢虽然 十分 紧凑 , 也 还是 要保证 乘员 有足 够乘 坐空 间和舒 适的 乘坐 姿势 , 随 着轿车 级别 的提 高,乘 坐空 间将 逐步 加大 ,乘坐 的舒 适性 也能 够提 高。 1 .前 围总 成 前围总 成由前围上盖 板总成、前 围侧板、前围 板、转向柱 支架梁等构件 组成。前围 组 合件是 一个 很重 要的 组合 件, 由 1.8~2.5mm 厚的优质钢板 冲压 而成 ,结 构上 比较复 杂。 前 围将车 身前 部与 客厢 分隔 开来 , 用 来支 撑和防 护客 厢前部 , 并防 止发动 机的 噪声 、 热 气等 进 入客厢 , 因 此应 具有 良好 的密封 、 隔 振和 隔音 效果 , 同时 对保 证车 身横 向刚 度、 改 善客 厢舒 适性以 及提 高撞 车时 的安 全性有 重要 作用 。 1) 前围 上盖 板组 合件 前围上 盖板组合件一 般由前围上 盖板外板、前 围上盖板通 风板、前围上 盖板内板等 构 件共同 组成 。 前 围上 盖板 组合件 把 车 身左 右侧 围的 前支柱 连接 起来 , 同 时为 了满足 车身 扭转 刚 度的 要求 ,通 常采 用箱 型断面 结构 。对 于微 型轿 车或小 型普 通轿 车, 为了 要满足 经济 性 、轻量化 的要 求, 简化 了上 盖板的 结构 , 同 时前 围盖 板通常 采用 开口 截面 , 与 仪表板 组装 , 从 而达到 足够 的强 度。 对于 中型和 大型 轿车 , 由 于车 身宽度 很大 , 为了保 证有 足够的 强度 和 刚 度, 则前围 上 盖板组 合件 需要采 用封 闭截 面。 设计 前围上 盖板 组合 件时 , 应 注意发 动机 罩 后 端与上 盖板 外板 或上 盖板 通风板 之间 的配 合关 系 ; 一 般将刮 水器 的电 动机 装在 前围组 合件 前 部, 以减 小传 人客厢 内纳 噪声 ; 同 时还 要合理 设置 流水槽 、 前风 窗的安 装方 式以及 仪表 板 的 安装方 式; 材料 方便 应选 用防腐 蚀性 能 好 的材 料。 2) 前围 侧板 前围侧 板的 外形 比较 复杂 , 被 固定 在车 身前 部支 架 上。 其 作 用是 用来 支撑 前 围组合 件, 同时 连 接侧 围前 支柱, 并 安装前 翼子 板 。 前围 侧板 要求满 足较 大的 强度 和刚 度的要 求 , 并 且 在必要 的部 位 , 要 采用 加强 板加强 , 这主 要是 由于 其要 承受由 车架 传来 的弯 矩和 扭矩的 缘故。 3) 前围 板 前围板 是用 来隔 开 发 动机 舱与车 厢的 大型 冲压 件 , 其表面 上敷 涂隔 热、 隔声 等材料,这 是为了 防止 发动 机舱 高温 、 噪声 对车 厢内 的乘 员产 生不良 影响 。 同 时前 围板 具有足 够的 强度 和刚度 , 这 是由 于 要 承受 较大的 抗扭 刚度 。 作 为操 纵用的 拉线 、 方 向盘 立柱 、 管路 以及 电器 线束通 过之 用 , 前围 板上 有许多 孔口 , 并用来 安装 各种总 成和 零件 , 同 时还 要配合 踏板 等 部 件安装 位置 ,因 此, 前围 板应具 有良 好的 机械 性能 。 2 .左 右侧 围 轿车客 厢侧 围的 结构 件组 成了侧 围梁 框架 结构 , 其 应具有 比较 大强 度和 刚度 , 这是 由于 侧围梁 框架 结构 不仅 用于 安装车 门, 即乘 员的 侧面 保护装 置, 支撑 顶盖 , 连 接车身 前、 后部 分的侧 面构 件 , 同时 还可 以固定 前后 风窗 玻璃 。 轿 车侧围 的结 构与 轿车 车门 数量有 关 , 根 据 车门数 不同 ,侧 围可 以分 为以下 几种 型式 : 1) 四门轿 车的 侧围 1-4 四门 轿车侧围 梁框架 在生活 中四门 轿车 是 比较最常见 的,因此四 门 轿车的 侧围 也就见得比较 多 ,轿车侧 围的刚性 框架 结构 主要 是由 前柱、 中柱 、 后 柱、 上 边梁 和门槛 等结 构件 组成 的。 其中立 柱是 比 较重要 的结 构件 , 这 是由 于车身 的整 体刚 度很 大程 度上决 定于 立柱 的刚 度, 并且它 同时 起到 支撑以及 门 框的 作用 ,如 图 1-4 所示 为四 门轿 车 的 侧围梁 框架 。 前柱同 时承受车门的 重量以及 开 关车门时的冲 击力 ,同时 还要支撑车顶 , 而且不但 要 将来自 悬架 的垂 直力 和前 方纵向 的碰 撞力 传向 车顶 和门槛 梁, 且在 侧碰 撞时, 还将与 中柱 与 后柱 一 起构 成抵 抗侧 向力 的主要 屏障 , 受 力较 大, 因 此 为了 使前 门柱 满足 强度 以及刚 度的 要 求, 从而 不出现 变形 以及 车门不 下沉 的现 象 , 前柱 一般都 要用 加强 板 , 在一 些中级 轿车 中 还 会采用 内衬 板结 构, 从而 可使前柱 的 强度 大大 提高 。 前柱 的上 部是 用来 安装 前挡风 玻璃 的 前 风窗柱 , 并 且设 计时 要 尽 可能地 扩大 驾驶 员的 视野 。 中立柱 既要用来支承 轿车顶盖, 同时还要承受 前、后车门 的支承力。 并且 中立柱大 都 有外凸 半径 , 这是由 于中柱 要装 置一 些附 加零 部件 , 例 如前 排座 位的安 全带 , 后 门的 铰链 以 及下部 要安 装前 门的 门锁 和定位 器。 但大 的半 径妨 碍后排 乘员 上下 车。 在发生 侧面 碰撞 时 , 中 柱承 担大 部分 的碰 撞能 量,但 该柱 抵抗 横向 力的 能力十 分有 限。 为了 在结 构上保 证侧 碰撞 时汽车 的安 全 性 , 除 了尽 可能增 大其 截面 积和 采用 腹板结 构加 强它 与门 槛的 联 接强 度外 , 还 应将车 身侧 围结 构作 整体 考虑, 即借 助车 门、 车锁、 门槛以及 前 柱以 及后 柱 的 相互联 系, 有 效地将 能量 吸收 区域 扩展 到车顶 和地 板。 现代 轿车 的中立 柱截 面形 状比 较复 杂, 多 采用 封闭 式截面 并用 加强 板来 加强 , 这样 可以 满足 前门 和后 门同时 的作 用力 的要 求 , 同时保 证有 较好 的力传 递性 能 。 为了 保证 车门的 密封 性, 设计 中柱 时要考 虑其 上部 与车 门的 配合 。 后柱的 上部是用于支 撑顶盖的后 窗柱, 门锁、 车门定位器 等一些零部件 一般安装在 后 门柱的 下部 。后 立柱 不会 影响驾 驶员 的视 野 及 上下 车障碍 等问 题 , 后柱 的尺 寸大些 也无 妨 , 因此可 以采 用加 大的 截面 , 从而 可以 加大 侧围 的刚 度。 虽 然后 门在 关闭 时也 受到冲 击力 的作 用, 但 是后柱 受力 并 不大。 用于固 定密 封条 的后 柱部 分凸缘 的位 置是 根据 车顶 框架以 及纵 梁 的部分 凸缘 来确 定的 ,后 柱与车 身的 密封 的可 靠性 是 后柱 设计 的关键 。 上 边梁 的结 构比 较较 复杂 , 这 主要 是由于 其既 要搭接 前柱 、 中柱和 后柱 及内饰 件 , 同 时 还要承 受较 大纵 向载 荷 。 为了提 高其 强度 以及 抗弯 、 抗 扭刚 度, 一般 上边 梁 采用 高 强度 钢板 冲压而 成, 且 在 前支 柱与 中支柱 之间 加设 加强 板 与 上边梁 形成 封闭 的断 面 。 在焊接 装配 时 , 上边梁 的上 侧翻 边 与 顶 盖 内表面 粘接 , 下 侧翻 边与 顶盖的 垂直 翻边 点焊 连接 , 这样 可以 使得 上边梁 与顶 盖 满 足密 封 与 隔振的 要求 。同 时上 边梁 与车门 也要 有良 好的 密封 性。 门槛是 地板总成的关 键部件 , 将 连接前柱、中 柱和后柱下 部 连接起来, 同时在侧面 碰 撞时 , 门槛 还 可以有 效地 防止客 厢侧 向变 形, 从而 起到保 护乘 员安 全的 重要 作用 。 门 槛要 承 受很大 的载荷 , 因此 应尽 量加大 其断 面尺 寸或在 门 槛内增 设衬 板结 构 , 从而 可以 提 高门 槛抗 弯强度 。 同 时门 槛 要 具有 高度的 耐腐 蚀性 能以 及 与 车门具 有良 好的 密封 性。 2) 两门轿 车的 侧围 1-5 双门 轿车车 身侧围梁 框架 运 动轿 车(跑车)多采 用 两个车 门 , 除 没有 中柱 外 , 其 前柱 、 后柱 、 上边 梁 和门槛 等结 构 件在结 构型 式上 和作 用上 与四门 轿车 基本 相似 。 在 结构设 计中 , 要 处理 好各 结构件 之间 的连 接关系 , 尤其 是后 纵梁 的布 置设计 , 从而 可以 使后 地板 载荷能 有效 地传 递到 车身 侧围结 构上 。 两门轿 车的 侧围 的强 度和 刚度要 比四 门轿 车侧 围的 要大 , 这 主要 使由 于两 门轿 车车门 的开 口 相对较 宽,如图 1-5 所示 为双门 轿车 车身 侧围 梁框 架 。 3) 敞篷 轿车 的侧 围 敞 篷轿 车的 侧围 仅仅 是四门 轿车 或两 门轿 车的 下半 部 , 除前 柱的 上半 部向 上延伸 为前 窗 柱外 , 侧 围的 上部没 有柄 架结构 作为 承载 构件 。 敞 篷 轿车 采用 加强 的前 柱, 后柱和 门槛 与 车 架构成 一个 强大 的底 部承 载结构 , 来 承受 作用 在轿 车上的 各种 载荷 , 从而 保 证轿车 侧围 有足 够的刚 度 , 车 门框不 会发 生变形 , 使得 车门能 够与 车门框 保持 良好 的密 封。 在四门 敞篷 轿 车 上,有 的还 要采 用特 别加 强的中 柱来 提高 车门 门框 的刚度 。 4) 侧围 结构 件的 特点 轿 车 的侧 围 承 担 连 接轿 车 前 部 和 轿 车 后 部的 作用 , 对 提 高 轿 车 的 纵向 刚度 有 很 大 的 影 响,它 的主 要特 点是 : (1)侧 围结构 件 在它 们的 外表面上 ,必 须符合 车身 造型形状 所需 的曲面 。不 论在轿 车 的轴 向(x 方向) 还 是在 轿车 的垂直(Z 方向) 方 向, 都要 与车门 等保 持曲 线的 连续 和光顺 。 (2) 为 了加 大侧 围结 构件的 强度 与刚 度, 侧围 结构件 大多 数采 用了 封闭 式截面 ,在 安 装车 门 铰链 处 还 要用 加强 板来加 强。 侧围 是一 个刚 度很大 的承 载结 构件 , 不 允许产 生 局 部变 形, 否 则车 门会 下沉 , 破 坏车门 的封 闭性 等, 如果 采用整 体冲 压成 型, 则可 以大大 地提 高侧 围整体 刚度 ,但 材料 的利 用率较 低, 所需 冲压 模具 也很复 杂。 (3)侧 围各个 结构件 要求 有特殊的 形状 ,在车 门的 一边有特 殊的 沟槽, 在与 车门嵌 合 时, 用于 安装 密封条 来保 证车门 的密 封 。 在车 窗一 边也有 一些 凸缘 , 是 用来 安装车 窗玻 璃 和 玻璃密 封条 的等 。 在这 些结 构件分 块时 就要 确定 它们 的形状 , 在组 焊后 形成 所需 的结构 截面 ,并且还 要考 虑焊 缝位 置的 安排 。 3. 后 围组 合件 轿车后围 组合 件由后 围上 盖板、杂 物搁 板、后 围板 、后围加 强梁 、左右 连接 板等结 构 件组成 , 后 围组 合件 对保 持车身 的扭 转刚 度起 着重 要的作 用。 后围 上盖 板和 杂物搁 板组 合成 为具有 封闭 截面 的承 载构 件, 把左 右后 支柱连 接起 来, 形成 客厢 后部主 要承 载横梁 。 后围 板 是隔开 客厢 与车 身后 部的 隔板。 为了 降低 后轮 传来 的振动 和噪 声, 后围 板用 后围加 强板 来加 强它的 刚度 ,并 涂以 隔震 和隔音 材料 ,来 避免 和降 低后围 板产 生的 共振 。 4. 顶 盖框 架 轿车的 顶盖 框架 是 用 来安 装轿车 顶盖 的, 它由 顶盖 前横梁 、 左 右侧 围 上 边梁 以及顶 盖后 横梁等 结构 件 组 成。 1-6 轿车 顶盖结构 顶盖前、后 横梁 均为 单板 冲压件 , 分别 用来连 接左 右侧围 前柱 以及 后柱 上部 , 是 构成 风 窗玻璃 框 的 一部 分 。 不同 类型的 轿车 上顶 盖横 梁也 是不同 的, 例如 , 在 微型 和小型 轿车 上 , 顶盖前 横梁 多采 用开 口截 面 , 在中 型和 中高级 轿车 上, 为了 保证 横梁的 横向 刚度 , 顶 盖横 梁 都是封 闭式 截面 。 同时 顶盖 的前 、 后 横 梁的 外形 , 都应符 合车 身造 型设 计要 求 , 如图 1-6 所 示 。 5. 地板 车身地 板是车身的基 础,是客厢 的承载构件, 其强度会影 响整车的强度 及刚度 。车 身 地板 由 前地 板和 后地 板组 成。 按照 车身 地板 的结 构形 式可将 其分 为骨 架式 结构 和分块 式结 构 两种。 地板 经过 冲压 , 得到 前段 有凸 起的 凸包 , 可 以用来 装置 轿车 传动 系的 变速器 、 传 动轴 等一些 总成 或部 件 , 后 段冲 压凸起 的后 排座 的坐 垫框 , 同时坐 垫框 的下 部还 可以 安放燃 油箱 , 这样可 以增 加地 板的 刚度 。 对于 发动 机前 置前 驱以 及后置 后驱 的轿 车来 说, 传动轴 不从 地板 下部通 过 , 因 此地板 可以 降低 , 这 样可 以有利 于座 椅的布 置以 及乘 坐舒 适性 的提高 。 对于 发 动机前 置后 驱的 轿车 来说 ,由于 传动 轴需 要通 过地 板,因 此应 尽量 减小 地板 上的凸 包 高 度 。 1-7 轿车 车身后 部 结构 车身后部结构件 轿车后 部结构形式与 轿车的整体 结构形式有关 。折背式轿 车后部的行李 舱是由客厢 的 后围板 、 行 李舱 的左 右内 侧板、 行李 舱的 尾板 、 行 李箱盖 、 后 地板 以及 后地 板横梁 等构 件组 成。 直 背式 轿车 的后 部主 要由背 门和 门框 组成 。 其 行李舱 是由 向后 延伸 的轿 车侧围 以及 与后 窗组成 一体 的大 型后 舱盖 构成的 。 舱 背式 轿车 的行 李舱与 轿车 的客 厢是 相通 的, 采 用一 个大 的后舱 门作 为轿 车的 后舱 门, 这样 可以 扩大 轿车 装 载货物 的容 量 , 如 图 1-7 所示 为轿 车车 身 后部结 构 。 通常轿 车的燃油箱、 备轮、工具 箱和一定重量 的行李被安 置在 轿车的后 部。由于行李 舱 地板 两侧 有两 个凸 起的 后轮罩 , 占 据了 很大 的空间 , 因 此在 布置 上要 充分 考虑有 效空 间的 利用 , 备 轮的 取出和 装人 的方便 性等 。 轿车的 燃油 箱 一般 布置 在后 排坐 垫框 下面 , 可 以充分 利用空 间。 同时 在轿 车受 到后面 碰撞 时, 要保 证 燃 油箱不 会撞 坏而 泄露 燃油 或燃油 箱拖 地摩 擦而引 起火 灾, 另外 布置 备轮时 应 尽 可能 的扩 大行 李的存 放空 间, 并能 便于 的取出 和 装 入 。 1.2.1.2 车身覆盖件 车身前 部覆 盖件 主要 包括 :发动 机罩 、前 翼子 板 等 。 (1 ) 发动机罩 发动机 罩一 般是 由外 板和 内板组 成 。 如图 1-8 所示 为 发动机 罩 结 构图 。 外板 形 状是由 左 右对称 的曲 面组 成的 空间 曲面 板 。 内板 为薄钢 板 , 并且基 本上 是骨 架形 式, 从而可 以增 强发 动机盖 的刚 度。 发动 机罩 要有隔 音、 隔热 、 质 量轻 、 刚性 好的 特性 , 为 了满 足吸振 和降 噪的要求, 外板 与内 板之 间要 留有 2~5mm 的间隙, 用来 填充吸 振、 隔音 以及 隔热 材料。 为了 使 得汽车 头部 平顺 圆滑 ,现 代轿车 的发 动机 罩两 侧与 翼子板 平齐 ,这 样可 以使 得空气 阻力 小 , 整体感 较强 。 发动机 罩有 两种 开启 型式 , 一 种是 向后 开启的 , 这 种开启 型式 有较 大的 开启 角度 , 并 且 便于开 启式 稳固 以及 发动 机的维 修, 因此 用的 比较 多。 但 是, 由于 在汽 车高 速行驶 时, 气流 会将发 动机 罩吹 开, 所以 发动机 盖前 端有 保险 锁钩 锁 紧装 置, 否则 是十 分危 险的。 而且 , 当 发动机 盖向 后翻 转一 定角 度时, 其不 应与 前档 风玻 璃发生 接触 ,且 应有 约 10mm 的最小间 距。 另 有一 种是 向前 开启 的, 与 向后 开启 型式 相比 , 这种 开启 型式 从安 全性 上是最 好的 , 但 是开启 角度 较小 ,因 此用 的比较 少。 1-8 发动 机罩 1. 外板 2. 内板焊接总成 (2 ) 前翼子板 翼子板 是轿 车车 身上 较大 的覆盖 件 , 用 于包容 轮胎 , 以 防止 流水 飞溅 , 并 且 翼子板 的外 表面形 状与 车身 侧面 造型 要协调 一致 , 从 而满 足外 观要求 。 按 照安 装位 置不 同可以 分为 前翼 子板和 后翼 子板 ,前 翼子 板安装 在前 轮处 ,一 般 由 0.6~0.8mm 厚的高强度 钢 板拉延 成型 。 为了保 证前轮 转动及 跳动 时的最 大极限 空间, 设计 者运用 “车轮 跳动图 ” ,并 根据选 定的轮 胎型号 尺寸 来验 证翼 子板 的设计 尺寸 。 由 于前 翼子 板碰撞 机会 比较 多, 很多 轿车上 的前 翼子 板是独 立的 , 这样独 立装 配容易 整件 的更 换。 并且 为了安 全起 见 , 有些 车的 前翼子 板用 有 一 定弹性 的可 以起 到缓 冲作 用的塑 性材 料做 成。 (3) 顶盖 作为 车厢 顶部 较大 的覆 盖件, 轿车 顶盖 多为 固定 式顶盖 , 顶 盖固 定焊 接在 , 有些 中高 级 轿车还 有以 电机 驱动 的滑 板式及 手工 装拆 式结 构的 可移动 式顶 盖 , 其 中手 工装 拆式顶 盖多 用 于运动 型轿 车中 。 轿车顶 盖作 用是 为乘 员提 供安全 舒适 的驾 驶以 及乘 坐环境 , 使得 乘员 不受 风 吹日晒 。 从轿 车车身 分类 中有 敞篷 车, 以及生 活中 常见 到开 有天 窗的轿 车我 们可 以看 出, 在轿车 车身 的总 体刚度 方面 , 顶 盖不 起关 键作用 ; 但 是, 在轿 车发 生侧翻 时, 顶盖 还要 起到 保护乘 员安 全的作用。 因此, 轿车 顶盖 要达 到一定 的强 度和 刚度 要求 , 一般在 顶盖 下增 加一 定数 量的加 强梁 , 并且在 顶盖 内层 敷设 绝热 衬垫材 料, 以阻 止外 界温 度的传 导及 减少 振动 时噪 声的传 递。 轿车顶 盖形 状大 多曲 率较 小, 出 于防 止雨 水从 两侧 车门门 缝中 流入 车内 的目 的, 顶 盖两 侧开有 流水 槽 , 起到 雨水 的导流 作用 。 顶盖如 何与 前、 后窗 框及 与支柱 交界 点平顺 过渡 在 设 计方面 是非 常重 要的 , 并 且再设 计中 要力 争达 到最 好的视 觉感 和最 小的 空气 阻力。 现代 的汽 车顶盖 造型 有变 薄的 趋势 , 这要 可以 使得 顶盖 看起 来更加 轻巧 , 不 过这 样会 导致侧 窗进 一步 向上扩 大。 车身后 部覆 盖件 主要 包括 :后翼 子板 、行 李箱 盖等。 (1) 后翼子板 后翼子 板即 后侧 围外 板, 是后围 两侧 的外 覆盖 件, 其形状 比较 复杂 , 并 且由 轿车结 构 决 定其形 状, 例如 , 三 箱式 轿车与 两箱 式轿 车相 比, 后翼子 板较 长且 面积 较大 , 是行 李箱 侧板 的组成 部分 。 与 前翼 子板 不同, 后翼 子板 并没 有车 轮转动 碰擦 的问 题。 并且 在设计 时, 后翼 子板略 显拱 形弧 线向 外凸 出, 这 样可 以更 好的 满足 动力学 的要 求, 现代 轿车 车身结 构的 一个 突出特 点就 是后 翼子 板与 侧围的 一体 化设 计。 (2) 行李箱盖 行李箱 盖结 构基 本与 发动 机盖相 似 , 由 上外 板, 下 外板以 及内 板组 成 , 是 车 身后围 上大 型 的覆盖 件 。 行 李箱盖 表面 大多为 较简 单的 但曲 面, 但是为 了满 足良 好的 刚性 要求 , 内 板形 状 比较复 杂, 有纵 向、 横 向、 斜向以 及环 向的 加强 筋。 通常行 李箱 盖设 置有 铰链 及平衡 支撑 杆, 以保证 箱盖 有足 够大 的开 启角, 并且 行李 箱盖 开启 的支撑 件一 般用 臂式 铰链 或四连 杆铰 链 , 其中空 气弹 簧支 撑杆 以及 扭力杆 也应 用在 了铰 链中 , 这样可 以 使 行李 箱盖 自动 固定在 打开 位 置, 从 而可 以比 较省 力的 启 闭箱盖 , 便 于提 取物 品。 短 背式轿 车的 行李 箱盖 一般 会形成 背门 , 这是由 于其 行李 箱向 上延 伸, 包 括后 档风 玻璃 在内 , 使开 启面 积增 加, 形成 一个门 , 这 样既 保持一 种三 厢车 形状 又能 够方便 存放 物品 。 如 果采 用背门 形式 , 背 门内 板侧 要嵌装 椽胶 密封 条,围 绕一 圈以 防水 防尘 。 1.2.2 车身外装件 轿车的 风格 以及 特色 可以 通过车 身外 装件 来显 示 , 车 身外装 件还 可以 起到 一定 的保护 作 用, 从 而使轿 车功 能更 加 齐全。 车身外 装件 主要 包 括散热 器罩; 前、 后 保险 杠; 密封 条; 车 外后视 镜; 导流 板; 扰流 板等。 (1) 散热器罩 散热器罩 是 汽 车 前 脸的 重要 组 成 部 分 , 其 主 要作 用 是对散热器的气流进 行整 流以及导 流, 保 护散 热器 , 并 且 随 着人们 对审 美要 求的 提高 , 散热 器罩 一个 重要 装饰 零件。 散热 器罩 所用材 料主 要有 钢板 , 锌 合金以 及塑 料。 但 由 于钢 板冲压 而成 的散 热器 罩很 难满足 轿车 复杂 的成型 要求 , 因 此轿 车上 很少使 用这 一种 材料 的散 热器罩 。 同 时由 锌合 金压 铸而成 的散 热器 罩重量 大 、 成 本高 , 目 前 已逐渐 被塑 料树 脂注 射成 型制作 的散 热器 罩所 取代 。 现 代轿 车中 的 散热器 罩与 保险 杠 的 横向 布置以 及车 头灯 罩整 体注 塑成型 的设 计 , 不 仅可 以 提 高车身 前端 的整体刚 度 , 同 时也 增 添了 造型 的 协调 感与 纵深 感。 散热器 罩型 式通 常还会 有 传统意 义 , 例 如 红旗车 散热器 罩造型 像中 国式折 扇,德 国宝马 的双 肾形 设 计以及 沃尔 沃的安 全带型 式 ,如 图 1-9 所示 为散 热器 罩 的 几种结 构形 式 。 1-9 散热 器 罩 (2) 保险杠 保险杠 包括 普通 型保 险杠 以及吸 能型 保险 杠, 其中 普通型 保险 杠由 面罩 和钢 支架组 成 , 结构比 较简 单, 吸能 型保 险杠种 类比 较多 , 主 要有 橡胶吸 能型 保险 杠、 吸能 单元保 险杠 、 直 接吸能 式保 险杠 以及 整体 成型树 脂型 保险 杠 。 保 险杠 作用主 要是 当轿 车发 生纵 向碰撞 时起 — 定的保 护作 用, 减轻 汽车 的破坏 程度 , 同 时还 可以 起装饰 作用 。 因 此, 轿 车 前、 后 保险 杠的 外部造 型应 与轿 车的 整体 造型协 调一 致,如图 1-10 所示。 1-10 保 险杠 a ) 前保险杠 b ) 后保险杠 最初, 由于汽车车速 较低,而且 没有脱离马车 的造型,此 时车身前部并 没有保险杠 。 随着车 速的 慢慢 提高 , 带 来的汽 车车 身防 撞性 的要 求, 保险 杠被 用在了 车身 之上 , 这 时保 险 杠的主 要作 用是 防撞 , 并 且, 保 险杠 的造 型比 较明 显。 如 今, 随着 人们 审美 观的提 升, 保险 杠不仅 考虑 到了 碰撞 的重 叠性, 同时 还考 虑到 美观 及整体 的协 调性 , 此 时中 高级轿 车上 的保 险杠型 式不 明显 ,并 且与 整车外 形融 为一 体。 现代化 的前 保险 杠系 统有 在规定 的速 度范 围碰 撞 , 没有损 伤的 特性 。 汽车 法 规中要 求, 碰撞速度小于 4km/h 时 , 可 逆 变 形 的 弹 性 保 险 杠 悬 置 系 统 不 允 许 有 损 伤 ; 碰 撞 速 度 小 于 16km/h 时,碰撞 后保 险杠 系统没 有内 部结 构损 伤。 在保险 杠的 外形 设计 时, 保险杠 的曲 率 半径应 尽量 取的 较大 一点 ,使之 成为 圆滑 过渡 ,从 而可以 避免 尖锐 出伤 人。 后保险 杠 与前保险杠 相同,要遵 守保险杠的相 关法规,轿 车后保险杠在 经受非常剧 烈 的碰撞 后, 不能 恢复 到原 来的位 置, 同时 应用 同组 零件技 术可 以降 低成 本。 1.2.3 车身内装件 车身内 装件的设计与 使用在车身 设计方面是比 较重要的一 部分,这主要 是由于乘员 乘 坐的舒 适性 、方 便性 以及 安全性 受车 身内 装件 的影 响比较 大。 车身 内装 件主 要有: 仪表 板 ; 座椅及 安全 带、 安 全气 囊 ; 遮阳 板; 车 内后视 镜; 车门内 饰、 地 板及 车身 室 内装饰 等。 近 年 来,为 了增 强对 用户 的吸 引力, 车身 内饰 件结 构变 化较大 。 (1) 仪表板 仪表板 总成安装在 前 围上盖板总 成上,在其上 面固定有轿 车操纵和控制 的各种组合 仪 表, 主 要的仪 表有 行车 速 度表、 行驶里 程表、 发动 机转速 表、 燃 油表、 机油 压力表、 冷却 水 温表、 电流表 。 除了 这些 必备的 仪表 外, 还 要注 意 其他装 置的 安置, 例如, 方向盘、 安全 气 囊、采 暖以 及空 调装 置、 烟灰缸 以及 一些 其他 设备 的控制 仪 表 及开 关,如图 1-11 所示。 1-11 仪 表板 现在轿 车所用仪表大 多为结构简 单,使用方便 的指针式仪 表, 由于它的 灵敏度较低 且指针摆 动使 得不 能准 确读 数, 促使 数字 式仪表 板的 诞生 。 数 字式 仪表板 比较 精确 , 但 同时 数 字显示 变动 快, 驾驶 员观 察仪表 板时 会感 到疲 劳。 在仪表 板上 的材 料使 用方 面也有 一定 要求 , 其应 在-30~130 摄 氏度 的温 度范 围 内保持 不 变形。 并且 仪表 板表 面要 有良好 的触 感, 以及 要满 足例如 , 不 亲水 性、 无毒 、 紫外 线照 射稳 定等要 求。 1.2.4 车身电气附件 车身电 气附 件指 除用 于轿 车底盘 以外 的所 有电 气及 电子装 置 。 如 : 各 种 仪 表 及开关 ; 前 灯、尾 灯、 指示 灯、 雾灯 、照明 灯; 音响 及收 视装 置及设 备; 空调 装置 ;刮 水器; 洗涤 器 ; 除霜装 置; 以及 具有 某些 功能的 电气 、电 子装 置, 例如全 球定 位系 统, 集成 安全系 统等 。 1.3 轿车分类 1.3.1 按标准分类 (1) 微型 轿车 (Minicar ) 发动机 排量≤1L 主要注 重制造成本低 和使用费用 低,车身和底 盘结构特别 简易轻巧,乘 坐空间紧凑 , 车速 100-200km/h ,使用 油 耗 5-7L/100km 。 如:菲 亚特 (FLAT )126P 型 0.625L 夏利( 天津 ) 0.99L (2) 普通 级轿 车(Subcompact can )排量 1-1.6L 经济实 用、 车体 轻巧 、行 动机动 灵活 车速:140-200km/h ,使 用油耗 :7-11L/100km 如:菲 亚 特 125P 型 1.295-1.48L 拉达(LADA ) 1.29-1.45L 高尔夫 (Golf ) 1.3-1.6L 奥迪 80 1.6L 富康 1.36L 油耗 5.3 7.6 (3) 中级 轿车 (Compact car )排 量 1.6-2.5L 内饰简洁 、 装备 齐全 、乘 坐舒适 车 180-200km/h 以上 ,油 耗:16L/100km 以下 如:桑 塔纳 (SANTANA ) 1.8L 伏尔加 (Bolra )24 型和 4-10 型 2.44L 上海 SH760A 1.8L 皇冠(Crown )LS120 型 2.46L 雪铁龙 (Citroen ) 2.16-2.5L 奥迪 100 1.8L (4) 中高 级轿 车 Intermediate car 排量 2.5-4L 豪华的 装饰 、完 善的 设备 、乘坐 舒适 、动 力性 和加 速性都 很好 ,车 速 200-300km/h 。 如皇冠(5m 发动机) 排量 2.759L ,标志丰 田 :3.0 (5) 高级 轿车 Limousine car ≥4L 高级轿 车是较舒适的 装饰豪华、 设备精良,制 作精细,使 用性能强调高 度的安全和 可 靠, 乘 坐宽 敞舒 适, 动力 性和加 速性 很好 。 对 其而 言, 其 重要 特点 之一 就是 将较舒 适的 座位 设置在 后排 。 适于聘 任驾 驶员的 社会 上层 人士 使用 。 因 此高 级轿 车多为 公务 使用 , 专 供社 会 上层人 士在 隆重 的场 合乘 坐。 车身 布置 可分为 两排 座和三 排座 两种 。 为 保证 后座乘 员上 、 下 车方 便 ,乘 坐空 间充 裕, 轴距及 全车 长度 均比 普通 车型长 ,故 有“ 长轴 距型 ”之称 。 车速 200
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