目录1. 汽车车身的发展趋势及其学习的重要意义。

(2)2. 汽车车身总布置设计的基本方法与过程。

(6)3. 汽车车身的基本结构。

(12)4. 汽车车身的有限元分析的基本方法及过程 (18)5. 汽车车身的尺寸工程。

(22)6. 汽车车身的冲压成形。

(23)7. 汽车车身的焊接。

(27)8. 汽车车身的同步工程。

(31)1. 汽车车身的发展趋势及其学习的重要意义。

汽车车身是实现汽车功能的重要系统，车身的设计与制造水平影响整车的动力性、平顺性、安全性、舒适性、经济性。

轿车车身很大程度影响汽车的质量和市场销售。

近年来，随着汽车工业的飞速发展，人们对汽车安全性、舒适性、可靠性、耐久性和造型美观性的要求越来越高。

汽车车身不同于一般的机械产品，有着自身的特点和设计要求，而实际上，轿车车身在发展过程中，外形的演变最直观，最富有特色，主要经历 个阶段，分别为马车形、箱型、甲壳虫形、船型、鱼形、楔形、子弹头形。

年，德国工程师卡尔·本茨发明第一辆汽车，而最初的汽车车身基本上沿用了马车的造型，因此被人们称为没有马的“马车”，由于当时汽油机功率较小，一般为木制框架加装结构简单的敞开式车棚，后来，由于人们对乘坐舒适性的要求，车身加上了挡风板，挡泥板等多种辅助构件，图1-1分别为戴姆勒 号和奔驰 号，而奔驰 号为世界上第一辆以汽油机为动力的三轮汽车。

图1- 1马车形车身由于绝大多数马车形车身都是敞篷的，因此如果遇上刮风下雨天气，乘坐舒适性肯定会大打折扣，因此，在 年，美国福特公司生产出一种新型的 型车，如图车体类似于箱子，因此，人们将其称为“厢型车”，车身由一开始的简陋帆布篷发展到后来带有木制框架的厢型车身，这事车身外形设计的开端，厢型车车身高大，室内空间也比较大，然而其规则的外形也就决定了汽车在行驶的过程中会产生巨大的空气阻力，一开始，公司决定通过加大发动机功率，即由原来的单缸发动机转化为 缸、 缸、 缸，一路纵队排开，实际上，这种布置方式也即是我们通常所说的“直列式”，与此同时，发动机罩也随之变长。

此外，“零件标准化”、“流水线装配工艺”，使得福特汽车成为“农民也能买得起的汽车”，图1- 2福特 形车由于生活节奏越来越快，人们对汽车的速度要求越来越高，厢型车空气阻力较大，妨碍汽车前进速度，因此，车身外形的设计主要是减小空气阻力，因此人们开始研究新的外形车身，即“流线型”，流线型汽车的空气阻力较小，有利于提高车速，而且随着机床制造业和冲压技术的不断完善，使得生产具有柔和光顺曲面的流线形车身成为可能，年，美国克莱斯勒公司生产的“气流”牌小型客车，随后，年，福特公司研制成功林肯·和风牌流线形小客车，如图1-3所示图1- 3气流牌客车与林肯·和风牌客车与此同时，德国大量生产流线形车身，德国大众公司生产“甲壳虫”汽车，如图1-4所示，其外形负荷空气动力学性能，空气阻力较小，然而，甲壳虫汽车与厢型汽车相比，成员空间狭小，车身后部倾斜较大，成员舒适性较差，后方视野也不好，高速行驶时，车身产生的升力会导致车轮与地面的摩擦力减小，导致汽车的行驶稳定性较差，遇到横风时，车身甚至会摆动，从而发生危险。

图1- 4甲壳虫轿车福特公司于年退出具有历史意义的福特船型轿车，改变了以往汽车造型的模式，如图1-5所示，将整个车室置于前后两个车轮之间，前面为发动机舱，后面为行李箱，前翼子板和发动机罩，后翼子板和行李箱盖融于一体，前照灯和散热器罩形成整体，车身两侧形成一个平滑的面，车室位于中部，类似于一艘船。

图1- 5福特船型轿车除了外形有所突破以外，福特公司首次把人体工程学应用于汽车设计上，强调“以人为本”，即让设计师置身于驾驶人以及乘员的位置，设计便于操纵，乘坐舒适的汽车。

相比于甲壳虫形汽车，船形汽车不仅减小了侧面空气阻力，扩大了车内空间，改善后方视野，而且解决了甲壳虫形汽车横风不稳定的问题，直到今天，仍然是汽车的基本造型之一。

然而由于船形汽车尾部过于向后伸出，呈现阶梯状，高速行驶时会产生较强的空气涡流，为了克服这一缺陷，设计师将船形车的后窗玻璃逐渐倾斜，成为“斜背式”，类似于鱼的脊背，因此称这类汽车为“鱼形汽车”，如图1-6所示图1- 6别克鱼形汽车然而，鱼形汽车后窗玻璃倾斜较大，强度较低，结构上缺陷较多，此外，鱼形汽车发动机前置，车身重心相对前移，风压中心和车身重心接近，对横风产生不稳定性，此外，由于鱼形车的造型关系，高速时会产生一种升力。

后来，为了解决这一问题，在车尾设计出扰流板，本质就是倒过来放的机翼，空气流过时，下方的压力小于上方的压力，从而生成较大的下压力，从而抵消一部分升力，如图1-7所示图1- 7保时捷尾部的扰流板除了使用扰流板之外，如果不想使用这一结构，人们设计出楔形汽车，即将车身整体向前下方倾斜，车身后部平直，可以有效克服地面升力。

图1-8为兰博基尼的一款楔形汽车。

图1- 8兰博基尼康塔什到了近代，一种新型的多用途轿车，又称“子弹头”，集成商用、家用、旅游休闲等功能为一体的多用途汽车，年代以后，克莱思科公司率先推出了“商队”、“航海家”等子弹头轿车，接下来，通用、丰田、福特等公司先后推出了自己的子弹头轿车。

图1-9为丰田的一款。

图1- 9丰田埃尔法汽车造型经历了上述个阶段的演变，开拓了汽车造型的个新的时代，这是汽车的性能与各时期技术水平相适应的必然结果。

可以看出，汽车造型一直是围绕着“高速、安全、舒适”这一主题进行的。

在这一历史发展过程中，设计师不断协调结构，材料、工艺、技术鱼造型之间的关系，使汽车设计既符合功能要求，又符合人的审美要求，使汽车造型在功能与形式上的演变体现出科学技术，社会生活，文化观念等因素的有机结合与统一。

当今汽车造型的发展潮流多样化、个性化。

未来，汽车的造型变化将存在着无限的可能。

学习这门技术，我能了解车身发展概况，掌握轿车车身设计特点和方法，熟悉现代车身开发流程和设计技术，为我以后的深入学习，乃至以后的就业打下深刻的基础。

2.汽车车身总布置设计的基本方法与过程。

除了无人驾驶汽车以外，绝大多数汽车都需要经历“人”和“机器”默契配合的过程，因此，如何“默契配合”，这是每个汽车设计师所必须面对并且回答的问题。

因此引入人机工程学，这门学问是，运用生理学、心理学及社会学等方面的科学知识，通过对人体尺寸和操纵范围、人的视觉和光的效应、听觉信息的传递和噪声干扰、人体对环境的适应性等的研究，以求从主观和客观上使汽车的各种性能更好地适应人们生理和心理上的要求，得出合理的“产品功能尺寸”。

也就是说，人机工程学是描述塑造适宜于人的工作场所的科学，其基本要求是操纵方便。

车身总体布置设计在整车总布置的基础进行，整车总布置包括：汽车的总体定位、整车质量、轴荷分配范围、基本尺寸（长、宽、高、轴距、轮距等）、乘员空间、行李箱容积、整车基本构造（两厢式还是三厢式、乘员数、座椅排数，以及动力总成、传动系、制动系、转向系、前后桥、车轮轮廓尺寸等）、驱动方式和发动机布置形式，以及结构强度、刚度和整车的性能要求等。

车身总体布置需要遵循如下原则，第一，乘坐安全舒适，操纵方便；第二，具有良好的空气动力学特性，良好的经济性、稳定性；第三，具有良好的密封、隔热、降噪性能；第四，方便保养；第五，尽可能减轻车身重量，形状不能过于复杂，要容易制造，工艺性好；第六，为了区分“高配置”和“低配置”，并且考虑到每一位消费者的经济水平差异，部分组件可以选择安装，而像一些保证安全的组件，比如防撞梁，吸能装置等绝对不能给省了；第七，确保有限种类的外形可以创造出无限可能的空间；第八，要确保满足各国法律法规，不然不合规的汽车不能售卖；第九，也是所有机械设计所力求的目标，即“通用化”、“标准化”。

在车身总布置设计时，需考虑各总成尺寸、布置位置和人体生理需求。

对车身内外形、发动机舱、前后围、地板、车窗、内饰总成和部件（仪表板、座椅和操纵机构等），以及备胎、燃油箱和排气系统等进行尺寸控制和布局。

车身总体布置的主要参数有：前、后悬长度、前后风窗位置和角度、发动机罩高度、地板平面高度、前围板位置、座椅布置、内部空间控制尺寸、方向盘位置角度、操纵机构和踏板的相互位置。

发动机是汽车的心脏，布置的位置是否合适，不仅影响汽车的动力性，还会影响乘坐的舒适性，在进行轿车车身布置时，首先必须确定车身及动力总成相对于前轮轴线的位置，如图2-1所示。

图2- 1发动机总成布置动力总成相对于前轮轴线的位置会影响离地间隙、轴荷分配、前悬架与转向系的布置、发动机罩高度。

对于前置前驱、后置后驱汽车，由于发动机和驱动轮离得很近，因此无需使用传动轴，而前置后驱汽车，发动机和车轮离得远，因此需要使用万向轴传动，而使用万向轴就意味着车厢地板会有突起，突起过大会影响舒适性，为了减小这一突起，就要尽量减小由于传动轴通过地板下部所需的地板凸包的高度，通常在垂直平面上将传动轴呈形布置。

如图2-2所示图2- 2万向传动轴布置万向轴过长时，为了确保可靠的强度和刚度，还需要加中间支承。

如上图所示发动机舱需要根据发动机、变速器、排气系统、散热器和蓄电池等的尺寸和布置来确定其空间，并据此进行结构设计。

前围板将发动机舱与驾驶室隔开。

在前围上部固定前风窗玻璃，驾驶室内侧安装仪表板，外侧支撑发动机罩，安装刮水器。

对于三厢轿车，利用后围将车室内与行李箱隔开。

确定轮罩外形尺寸和踏板的布置时，需要作前轮转向跳动图和后轮跳动图，可以确定前后轮罩的空间大小和形状。

车轮跳动图需要根据车轮跳动的极限位置和最大转向角来求作。

为了绘制转向轮轮罩表面，应先确定车轮跳动到极限位置（规定橡胶缓冲块压缩约为自由高度的，对于只在良好道路上行驶的轿车，允许缓冲块仅压缩为自由高度的）和最大转向角时所占有的空间。

对于轮罩外形，要求小巧紧凑，内部宽敞，要节约空间。

对于踏板，其所需空间受凸包外轮廓和车身内侧壁宽度限制，如图2-3所示图2- 3踏板布置标准推荐的踏板布置尺寸如下其中，位离合器踏板所占空间，位制动器踏板所占空间，为油门踏板所占空间。

基于人机工程学设计汽车车身时，需要使用点测量装置，该装置为车身布置和测量的重要工具，对于进行驾驶室人机工程学设计和参数测量、辅助进行驾驶室内部基准点的定位具有重要意义。

实际上就是人体的骨架模型，设计时，摆好姿势，放在相应位置，然后进行相应的布局设计，如图2-4所示图2- 4 点三维人体模型该测量装置由鞋、小腿部、大腿部、座垫盘和躯干部组成，各部分是完全独立的，均可拆卸，此外还包括鞋固定装置和头部空间测量装置两个附件，装置上有许多基准点，称为“点”，位于躯干与大腿的铰接点，在不同场合其表现形式也不同。

设计点是借助按照一定程序建立的，用来表达乘坐位置。