四现代汽车车身设计
金材料,此外还有泡沫金属等材料;
非金属材料:包括工程塑料、纤维、树脂、玻璃、橡胶和泡沫非金属
材料等。除玻璃外,非金属材料已占到车身自重的25%左右;
复合材料:包括玻璃纤维增强塑料、纤维增强金属和纤维增强陶瓷等。
车身外板零件如挡泥板、发动机罩、车顶盖、保险杠、行李箱盖等都是 用复合材料;车室内零件如换挡操纵杆、侧门框装饰、风窗窗框等也都 采用复合材料制造。
车身主动安全性
汽车视觉识别:高性能前照灯(一般有白炽、卤素、 氙气等类型)、高位制动尾灯、夜间视觉装置(有防炫 目装置和提高夜间视觉电子显示的综合系统装置)、防 止视觉降低装置(前风窗玻璃高效除霜装置、防雾装置、 超排水性能的前风窗玻璃)、清除视觉盲区装置(主要 有智能型后视镜和消除视觉盲区综合装置)等
汽车碰撞的类型
(a)正面碰撞;(b)侧面碰撞;(c)倾斜碰撞;(d) 偏移碰撞;(e)杆式碰撞;(f)钻撞 1-汽车;2, 2a,2b,2c,2d,2e-碰撞障碍物
汽车碰撞的研究内容
发生碰撞时,汽车的运动实际上由两个不同的过程组成,即动量交换过程 和停止过程。第一个过程是碰撞本身,汽车与汽车(或与其它物体)相互接 触而进行动量交换;第二个过程是碰撞结束后,汽车以新获得的速度为初始 条件开始运动直至停止。
车身主动安全性
车身主动安全性:也称预防安全性,是防止人为错误造成安全事故所进行的 研究,其主要研究内容包括汽车造型、操纵稳定性、制动性、人机环境以及 汽车视觉识别等内容。
汽车造型:主要包括驾驶员视野、车身颜色、室内环境以及驾驶员和乘员的舒 适性、疲劳程度等; 操纵稳定性的主动安全性研究:主要包括两方面的研究内容,即汽车行驶稳定 性和转向稳定性; 制动性能的主动安全性研究:ABS、制动力辅助系统BAS、电子制动力分配系 统EBD、电子差速锁等; 人机环境:座椅自动调节系统、车辆内部的总布置、仪表板、门把手等
及立体视角的原理,生成虚拟的1:1模型效果,可以省去造型设计阶段物理模型 的制作,并能够进行旋转和修改,供观察、检验、校核及评审。
绿色化:设计阶段考虑对环境的影响因素和预防污染的措施。
4.2 汽车车身材料
车身用材料可分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。
金属材料:包括钢板、铸铁等重金属材料和铝、镁、钛等轻金属及其合
车身被动安全性
车身结构优化: ①正面碰撞时的保护措施:在前后碰撞变形区域进行合理改进,利用 汽车前部的压溃变形吸收能量,以缓解碰撞加速度,汽车前部(尤其是纵梁)常设计成S 形纵梁或Y形纵梁; ②侧面碰撞时的保护措施是增加车门强度。具体办法有增加钢板厚 度或增加防撞横梁;增加侧围构件的强度,包括增大A柱、B柱和C柱的截面形状及钢板 厚度;增加门槛强度,增强措施包括增大承载面积;在车身顶部B柱附近增加连接横梁, 在仪表板下面以及后风窗下面安装加强横梁;门锁及门铰链的合理设计有利于将车门所 受的撞击力有效地传递到立柱。
车身被动安全性
车身被动安全性:事故发生时汽车保护乘员和行人的力。可靠的被动安全 系统是保护乘员生命安全的最重要系统,而安全的车身结构是所有被动安全 装置的基础,也是驾驶员和车内乘客的最后一道防线。
安全车身具备三个基本特征:驾驶室必须始终保持完整性和小变形性、保证乘 员与汽车内部构件之间的相对运动速度较小、车身结构具有合理的分段碰撞特性
车身材料的最新发展
研究表明若汽车质量降低10%,燃油经济性可提高6%~8% 高强度钢板:用高强度钢板制造的外板构件,质量可下降
10%~15%;制造内部构件时,质量可降低20%左右
B柱和门框使用高强度钢板; 为保护车外行人,汽车前部 的发动机托架使用强度略低 的材料
车身材料的最新发展
铝合金材料:铝合金具有密度小、比强度高、耐锈蚀、热稳定 性好、易成形、可再生利用等许多优点
全新奥迪A8使用了性能更好的大型铝铸 件和液压成型部件,车身零件数量从50 个减至29个,这种结构不仅使车身质量 减少50%,而且其扭转刚度也提高了 60%左右。由于所有的铝合金都可以回 收再生利用,深受环保人士的欢迎。
车身材料的最新发展
镁合金和钛合金材料:镁的密度为1.74g/cm3,仅为铝材密度 的66%,且镁的比强度、比刚度高,阻尼性、导热性好,电磁 屏蔽能力强,尺寸稳定性好,早期应用于航空工业,近年来在 汽车工业中也得到了广泛的应用;钛的比重为4.6g/cm3,但 强度和硬度均超过了钢材,且不易生锈。钛合金车身能够承受 更大的冲击力。
车身材料的最新发展
泡沫合金板:由粉末合金制成,其特点是密度更小,仅为 0.4~0.7g/cm3,且弹性很好;
蜂窝夹芯复合板:在两层薄面板中间夹一层厚而极轻的蜂窝。 根据夹芯材料的不同,可分为纸蜂窝、玻璃布蜂窝、玻璃纤维 增强树脂蜂窝、铝蜂窝等;
工程塑料:可实现轻量化和节能,且材料能够回收和循环利用 复合材料:是一种多相材料,是由有机高分子、无机非金属和
发生碰撞时车内乘员的运动过程
造成乘员伤害的是第二个过程中乘员与车内结构件发生碰撞的 剧烈程度,而伤害程度则由汽车碰撞过程中的加速度直接决定。
汽车碰撞的研究内容
1)安全带研究: 安全带是一种系拌式被动安全装置,有两 点式、肩带式、三点式和四点式等类型。
安全带的类型
汽车碰撞的研究内容
2)安全气囊研究:安全气囊主要有控制系统、气体发生器和 气囊组成; 3)安全结构研究:通过对汽车结构的改进和研究,以达到吸 收碰撞能量、保证碰撞后乘员生存空间从而达到保护乘员生命 安全的目的; 4)吸能结构和吸能材料研究:吸能结构可保证碰撞时吸收较 多的冲击能量,而碰撞后可恢复原来形状;吸能材料作为汽车 的内饰材料以减少乘员二次碰撞过程中的伤害; 5)新型保护技术与装置的研究:基于现代科学技术研究成果 的综合应用。
4.1 现代汽车车身设计概述
气动最优化:具有符合空气动力学规律的良好的气动外形; 轻量化:不仅是节能减排的需要,而且是技术发展的要求; 人性化:以人机工程学为基础的汽车结构和功能设计; 安全化:主动安全性和被动安全性; 虚拟化:运用VR技术,即利用计算机模拟色彩、质感、纹理、阴影、背景以
金属等原材料复合而成。
4.3 现代汽车车身的安全性
车身结构:车身是容纳乘客和货物的场所。按照受力情况的 不同,可以把车身分为非承载式、半承载式和承载式车身。 车身结构直接决定汽车碰撞时车身的安全性。
车身安全性的主要内容:主动安全性和被动安全性两大类。 主动安全性是指汽车避免发生意外事故的能力; 被动安全性则是指汽车在发生意外事故时对乘员进行有效保 护的能力。