结构设计指导书汽车车身是指汽车上起覆盖、载客、载货等作用的部分。
另外承载式车身还包括主车架部分,非承载式车身有时将车架单列。
车身结构设计就是在总布置确定包络空间和结构布置后,搭建模型以支撑这个空间和实现结构布置的过程。
车身结构设计的目的:一、基本包络支撑功能二、工艺性(冲压工艺,焊接工艺,涂装防腐工艺,工艺孔(线束过孔,零部件安装、焊接过孔,零件减轻孔))三、零件强度,刚度结构设计件分类:按照功能分为:外板件,结构功能件和结构加强件一、车身本体1.1车身概述(白车身的特点:薄板,钣金)1.1.1车身分类(承载式,非承载式,半承载式定义,有缺点)根据法规和行业标准分类后确定车身部件的组成。
1.2车前板制件1.2.1部件结构组成及相关附件1.2.2 结构功能1.2.3结构设计要点1.2.3.1设计条件输入(总布置参数,造型参数)1.2.3.2零件设计要点(法规空间布置和要求,附件安装,部件组装包括定位工序基准、焊接可操作性,密封性,防腐结构,该部件特有的设计注意点)1.2.3.3关键断面解析(典型车型的关键断面对比解析)1.3车身底架与地板,车身悬置1.4前围1.5车身侧围、后围、顶盖1.6车门1.6.1部件结构组成及相关附件轿车车门一般由门体、车门附件和内饰盖板三部分组成。
(一)门体:车门外板、车门内板、车门加强横梁、车门框、车门加强板(二)车门附件:车门铰链、车门开度限位器、门锁机构及内外手柄、车门玻璃、密封条。
(三)内饰盖板:固定板、芯板、内饰蒙皮、内扶手。
1.6.2 结构功能轿车车门的设计要求(一)车门开启时应保证乘员上下车的方便性。
要合理确定车门数、车门的开口位置、设计的开口大小和形状。
并且车门要能停留在最大开度的位置上。
(二)车门开启过程中不应与车身的其他部位发生位置干扰。
(三)车门关闭时,要锁止可靠、安全,行车中不会自动打开。
(四)车门机构操作方便,包括开关车门自如,玻璃升降轻便等。
(五)应具有良好的密封性能。
(六)具有大的透光面,满足侧向视野要求。
(七)门体应具有足够的强度和刚度,保证车门工作可靠、减小车门部分振动、提高车辆侧向碰撞的安全性。
足够的车门安装刚度,防止车门下沉。
(八)良好的车门制造、装配工艺性。
(九)造型上应与整车协调一致,包括外表面形状,覆盖件的分块、门缝设计和内饰。
1.6.3结构设计要点1.6.3.1设计条件输入(总布置参数,造型参数)1.6.3.2零件设计要点(法规空间布置和要求,附件安装,部件组装包括定位工序基准、焊接可操作性,密封性,防腐结构,该部件特有的设计注意点)1.6.3.2.1车门外板一般采用0.6~0.8mm 厚的薄钢板冲压成型。
设计中必须符合车身造型要求,由于轻量化和侧面碰撞安全性要求,广泛使用高强度钢板。
1.6.3.2.2车门加强横梁根据美国汽车安全标准FMVSS No :214对车辆侧面碰撞时的强度规定,现代轿车多采用车门加强横梁结构。
车门加强横梁可以是封闭的圆管截面,也可以采用高强度钢板冲压成型。
1.6.3.2.3车门内板车门内板是车门的重要支撑板件,又是车门附件的安装体,一般采用较门外板厚的薄钢板来制造。
具有以下结构特点:(一) 需拉延出深的周边形成门厚的侧板。
(二) 板面上需冲压出各种形状的托台、窝、手孔和安装孔,以安装车门附件机构。
(三) 冲压出各种加强筋,以提高车门内板的强度和刚度,以保证车门附件的位置要求,特别是玻璃升降面。
1.6.3.2.4车门加强板车门加强板是对门体结构局部加强而设置的板构件,一般有以下几种使用情况:(一) 车门内板面上安装车门附件机构的部位,提高安装部位的刚度和连接强度。
(二) 在车门安装铰链处、车门开度限位器处和门锁处等部位设置1.2mm~1.6mm 厚的加强板,与车门内板焊接(或与车门内、外板焊接),以便将车门的局部集中负荷能有效的传到车门板件的较大版面上。
从而加强门体的局部刚度和车门的安装强度。
(三) 由于车门玻璃升降的需要,车门内、外板在窗台处不连接。
为加强车门内、外板 上端边的强度和刚度,保证玻璃良好的密封以及车门内、外板之间的装配间隙,一般在车门内、外板的上端边焊接横向加强板,采用封闭或开口端面。
并在端面设计中应考虑窗台处密封条的固定安装结构。
1.6.3.2.5车门窗框(一)与车身侧围门框的正确配合;(二)确保车身侧围外表面造型不被破坏;(三)应具有良好的密封性能,以及密封条、玻璃导糟的布置和安装结构;(四)符合玻璃升降面的要求;(五)窗框本身的刚度,以及车门关闭时,由于密封条的压缩反力作用,使得窗框曲面弧度发生变化而造成窗框产生的反弹量。
这一点对与玻璃升降和车门密封性能影响很大:(六)窗框与车门内、外板 的连接结构。
1.6.3.2.6车门与车身门框的间隙设计一般来说,车门与车门之间,或车门与车身外覆盖件之间的间隙(车身外表面门缝)设计为5+-1mm 。
车门与门框之间的间隙,在有密封条处,设计为15+-1.5mm ;在无密封条处,设计为8+ -1.5mm 。
1.6.3.2.7车门铰链(一)车门与铰链和门柱与铰链的连接刚度不足,往往是车门下沉的主要原因。
为了加强其连接刚度,除了在门体和门柱上设置必要的加强板外,在布置铰链时尽量加大两铰链的间距,改善铰链的受力状况。
(二)两铰链的轴线应在同一直线上,为了避免车门开启时,车门与车身的其他部件发生运动干涉,在铰链的布置中应使其轴线尽可能地向外移,这一点在车身外行的初步设计阶段就应给予考虑。
但是由于轿车车身的侧围表面存在着一定的弧度和倾斜度,当其外行确定后,则对铰链轴线外移程度产生限制,并直接与两铰链的间距相关。
因此,设计中应处理好车身外行、铰链间距和铰链轴线外移之间的关系。
根据车身外行的造型特点,可将铰链轴线内倾一定角度布置,则有利于在保证铰链间距的条件下,增大轴线的外移程度。
同时这种布置会使车门有自动关闭趋势。
一般说来,上铰链的上端和下铰链的下端要保持400mm左右的间距。
(三)车门铰链轴线确定后,必须以轴线为中心,进行车门开启运动校核,检查车门在最大开度位置时,有无与车身其他部位发生干涉。
一般车门最大开度角取65~70度范围。
设计中确定车门最大开度角应考虑上下车的方便性,上车后关门方便性,以及避免车门与车身各部分发生干涉等条件。
(四)由于车门开启时,整个车门的质量及其上的作用力都作用在铰链上,应对铰链的受力状况进行分析,从而设计铰链的刚度和强度。
(五)铰链的装配结构设计应保证车门与门框的相对装配位置可以调整。
其次为了提高铰链的连接刚度,应是螺钉的连接孔分布面积较大,并且铰链的装配面要平整。
(六)对于四门轿车,车身中支柱上要安装前门门锁的锁钩和挡块,以及后门的铰链,两者布置位置不相重合,否则中支柱结构复杂、断面尺寸增大。
1.6.3.2.8车门开度限位器(一)为减小由于用力开车门所产生的反作用力对车门铰链的影响,车门开度限位器的布置设计中,应正确确定限位器的轴线位置。
(二)为保持车门开闭的正常操纵感觉,车门维持在最大开度位置的力以20N~30N为宜。
(三)考虑汽车停放在坡路上,风的作用和用力开门时的反作用力等因素的影响,应保持车门在开启最大位置时弹簧具有一定的作用力是必要的。
1.6.3.2.9玻璃升降机构(一)玻璃升降平顺、工作可靠、无冲击和阻滞现象。
(二)操纵轻便、省力。
(三)能制动,即具有防止玻璃升降机倒置的制动装置。
1.6.3.2.10相关法规(一)GB 11566-1995 轿车外部凸出物(二)GB 11567.1-2001汽车和挂车侧面防护要求(三)GB 15743-1995轿车侧门强度(四)GB 15740一1995汽车防盗装置性能要求(五)GB 15086-1994汽车门锁及门铰链的性能要求和试验方法(六)QC T 323-1999汽车门锁(七)QC T 586-1999汽车门铰链(八)QC T 626-1999汽车玻璃升降器(九)QC T 627-1999汽车电动门锁装置(一○)QC T 636-2000汽车电动玻璃升降器(一一)QC T 639-2000 客车门窗用橡胶密封条(一二)QC T 640-2000客车门窗用植绒密封条(一三)QC T 641-2000客车门窗用塑料密封条(一四)QC T 642-2000车辆用植绒密封条磨损试验方法(一五)QC T 643-2000车辆用密封条的污染性试验方法1.7车后板制作二、车架2.1车架的结构形式(概述)2.2车架的典型受力及其应力分析2.3车架的刚度2.4纵梁2.5横梁2.6车架的改装三、辅助机构3.1发动机罩开闭装置3.2行李仓盖开启机构3.3车门开关装置3.4车门玻璃升降系统3.5密封与密封件四、装饰件4.1前后保险杠4.2散热器面罩4.3嵌条与防擦系4.4标记类4.5阻风板、扰流板及导流板五、车身覆盖件的成形性要求(可成型性,成型工序控制)。
六、车身设计的可行性评估及优化(NVH,轻量化)车身一、概述1.1车身的构成1.2车身应满足的性能要求1.3车身类别与形态二、车身开发程序2.1车身开发程序2.2产品定义及规划阶段2.3产品造型阶段2.4表面数据形成与检验阶段2.5计划图与产品描述阶段2.6工程分析阶段2.7结构设计阶段2.8试制阶段2.9试验阶段2.10生产准备阶段三、车身结构特点四、车架4.1车架的结构形式4.2车架的受力及其应力分析4.3车架的刚度4.4纵梁4.5横梁4.6车架的改装五、车身本体5.1车身概述5.1.1车身分类5.1.2车身结构组成5.2车前板制件5.2.1部件结构组成及相关附件5.2.2 结构功能5.2.3结构设计要点5.2.3.1设计条件输入(总布置参数)5.2.3.2零件设计要点(法规空间布置,附件安装,部件组装包括定位工序基准、焊接可操作性,)5.3车身底架与地板5.3车身悬置5.4前围5.5车身侧围、后围、顶盖5.6车门5.7车后板制作5.8车身覆盖件的成形性要求(可成型性,成型工序控制)。
六、辅助机构6.1发动机罩开闭装置6.2行李仓盖开启机构6.3车门开关装置6.4车门玻璃升降系统6.5密封与密封件七、装饰件7.1前后保险杠7.2散热器面罩7.3嵌条与防擦系7.4标记类7.5阻风板、扰流板及导流板八、内装饰8.1仪表板8.2副仪表板8.3地毯与行李舱垫8.4遮阳板8.5拉手8.6拉手顶盖内护板8.7车门内护板8.8高架仪表板九、座椅9.1概述9.2种类9.3结构9.4座椅调节机构9.5座椅的发展9.6性能十、涂装与防绣10.1涂装10.2防腐蚀设计十一、防震,防噪、隔热11.1防振11.2降噪11.3隔热货车车身货车车厢客车车身车身用材料。