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1、汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)性能概述 概述 今天，車(chē)身作為汽車(chē)的重要組成部分，在很大的 程度上影響汽車(chē)的商品價(jià)值和銷(xiāo)售 近 20年，隨著車(chē)速的提高，人們對(duì)汽車(chē)安全性、 舒適性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和耐久性的要求愈來(lái)愈 高 能源的緊缺和激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，迫使車(chē)身結(jié)構(gòu)輕 量化、低成本；并引發(fā)材料業(yè)與制造業(yè)的日新月 異，促使設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法的不斷改進(jìn) 概述 我國(guó)： 逐漸走自主開(kāi)發(fā)的道路 車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：基于功能的設(shè)計(jì) 面向性能的設(shè)計(jì) 強(qiáng)調(diào)應(yīng)用 CAD/CAE核心技術(shù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 車(chē)身性能 安全性 NVH性能 耐久性 強(qiáng)度、輕量化 可制造性 生產(chǎn)效率和生產(chǎn)精度等 企業(yè)
2、對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的要求 傳統(tǒng) 構(gòu)造、計(jì)算、布置、試驗(yàn)方面的專(zhuān)業(yè)人才 具有扎實(shí)的在基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí) 現(xiàn)代 /將來(lái) 車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述 車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前已完成工作 汽車(chē)總體設(shè)計(jì) 車(chē)身總布置設(shè)計(jì) 車(chē)身外形和內(nèi)飾設(shè)計(jì) 車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述 車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 完成構(gòu)成車(chē)身的結(jié)構(gòu)件的形狀、尺寸、材料、以及結(jié)構(gòu)件之間聯(lián) 接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)車(chē)身結(jié)構(gòu)功能、性能的設(shè)計(jì) 車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 功能設(shè)計(jì)，安裝、固定、連接、密封等，如支撐發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等 性能設(shè)計(jì)，如安全性、噪音控制等 靜剛度：扭轉(zhuǎn)和彎曲 靜強(qiáng)度 : 大的外覆蓋件 動(dòng)剛度 : 模態(tài)、頻率
3、碰撞強(qiáng)度（乘員和行人保護(hù)） 成本 NVH 防腐 重量 適用法規(guī) 傳統(tǒng)車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟 1. 確定車(chē)體的構(gòu)件組成，分出主要、次要件，其目標(biāo)是：使 車(chē)體成為一個(gè)連續(xù)的完整的受力系統(tǒng) 2. 確定主要桿件的截面型式 -閉或開(kāi)式 3. 確定截面的構(gòu)成方式、與其它部件的配合關(guān)系、密封和外 形的要求、內(nèi)、外裝飾板的固定方法以及相關(guān)的制造方法 4. 繪制截面過(guò)渡草圖 5. 化分分總成，分塊 6. 應(yīng)力計(jì)算 7. 繪制零件圖 現(xiàn)代車(chē)身結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì) 以結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)原理和優(yōu)化方法作為白車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 抓住目標(biāo)性能，從產(chǎn)品選型，各項(xiàng)指標(biāo)的確立，到綜合性能 的考慮，并行工程的
4、實(shí)施（工藝、制造、材料、供應(yīng)商等的 確立）；從概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段；從 力學(xué)模型的建立到各階段結(jié)束所必須的驗(yàn)證；每一個(gè)里程碑 的完成和繼續(xù)，都要采用當(dāng)前的先進(jìn)方法和手段 借鑒國(guó)外先進(jìn)汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)車(chē)身開(kāi)發(fā)的理論、方法、技術(shù)、 手段和流程 車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本約束和目標(biāo) 強(qiáng)度 ：車(chē)身結(jié)構(gòu)必須能夠承受在其整個(gè)使用壽命周期內(nèi)可能遇到的所有靜 力和動(dòng)力負(fù)荷 使用 ：必須提供一個(gè)舒適愜意的車(chē)內(nèi)空間、滿意的行駛平順性、操縱穩(wěn)定 性以及對(duì)大自然的影響的抵御能力，滿足各種環(huán)境下的使用要求 振動(dòng)、噪聲 ：必須提供對(duì)車(chē)內(nèi)外噪音源的吸聲、隔聲 輕量化 ：重量輕，需要能量最小 安全 ：提
5、供對(duì)乘員、行人的安全保護(hù) 材料 ：所用材料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，便于高效率地制造和裝配，能再循 環(huán)和使用 車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 基本的強(qiáng)度、耐久性要求 乘客滿意度準(zhǔn)則： 平順性、 噪聲環(huán)境 安全準(zhǔn)則： 減少傷害的可能性 將乘員被從車(chē)內(nèi)拋出的可能性降至最小 保證與安全有關(guān)的零件有足夠的強(qiáng)度 將失火的危險(xiǎn)降至最低 乘員能方便地逃逸 整車(chē)結(jié)構(gòu) 48.3km/h正面固定壁障沖擊（ MVSS204、 MVSS212、 301） 轉(zhuǎn)向機(jī)向后位移 擋風(fēng)玻璃安裝條 燃料系的完整性 48.3km/h后面移動(dòng)壁障沖擊（ MVSS301） 32.2km/h側(cè)向移動(dòng)壁障
6、沖擊（ MVSS301） 車(chē)頂撞壓抗力試驗(yàn) 車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 車(chē)門(mén)零部件 側(cè)門(mén)強(qiáng)度（ MVSS214） 門(mén)鎖組件（ MVSS206） 保險(xiǎn)杠組件 8km/h的縱向擺錘撞擊 5km/h的 30度角擺錘撞擊 8km/h的縱向障礙物撞擊 座位組件 頭部保護(hù)裝置 (MVSS202) 座位總成 (MVSS207) 座椅安全帶固定裝置 (MVSS210) 現(xiàn)代汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)分析方法 包括 數(shù)值模擬 與 實(shí)驗(yàn)分析 方法 數(shù)值模擬方法主要是 有限元 法 依據(jù)技術(shù)資料建立車(chē)身結(jié)構(gòu)有限元分析模型，再應(yīng)用有限元分析軟 件計(jì)算和分析車(chē)身結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)，甚
7、至進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 分析和試驗(yàn)仿真分析 可以在車(chē)身結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)初期就分析、預(yù)測(cè)和優(yōu)化結(jié)構(gòu)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性 指標(biāo)，從而在產(chǎn)品試制或生產(chǎn)之前就盡可能避免各種設(shè)計(jì)缺陷，提 高設(shè)計(jì)質(zhì)量和成功率 有限元方法的精度取決于模型、工況和分析方法，取決于對(duì)有限元 基本知識(shí)的理解、軟件應(yīng)用和工程經(jīng)驗(yàn) 車(chē)身結(jié)構(gòu) CAE分析 現(xiàn)代汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)分析方法 現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)分析法主要是 電測(cè) 法 應(yīng)用傳感器、測(cè)量和分析儀器，對(duì)車(chē)身實(shí)物（白車(chē)身結(jié)構(gòu)、零部件 等）進(jìn)行支承、加載和測(cè)試 實(shí)驗(yàn)分析方法信息雖然沒(méi)有數(shù)值分析方法充分，但它更直觀可信， 是數(shù)值分析模型驗(yàn)證的主要手段 車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展歷史 自行車(chē) --汽車(chē)
8、的技術(shù)先驅(qū) 第一種大量生產(chǎn)、用于人員運(yùn)輸?shù)臋C(jī)器 1816-1818首次將兩輪車(chē)的思想變?yōu)閷?shí)物 1885年，現(xiàn)代自行車(chē)的基本型在商業(yè)上獲得成功 由此出現(xiàn)的種種變革的要求為汽車(chē)的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ) 向自己驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛過(guò)渡 三輪電能驅(qū)動(dòng)車(chē) 蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的四輪車(chē) 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē) 荷蘭人 Christiaan Huygens、法國(guó)人 Etienne Lenoir、德國(guó)人 Nicholas A. Otto、英國(guó)人 Lanchester 根據(jù)基本原理進(jìn)行功能性設(shè)計(jì) 鋼管銅焊構(gòu)成車(chē)架 車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展歷史 大量生產(chǎn)時(shí)期（ 1900-1927年） 大約五百多家汽車(chē)生
9、產(chǎn)公司 1929年，產(chǎn)生了“設(shè)計(jì)”車(chē)身結(jié)構(gòu)以使汽車(chē)有較輕重量的“需要” 1900年，出現(xiàn)了第一個(gè)金屬車(chē)身專(zhuān)利 主體仍然是木、鋼結(jié)構(gòu)的車(chē)身 美觀和舒適的時(shí)期（ 1927-1956年） 提出了對(duì)汽車(chē)的基本需求 經(jīng)濟(jì)、耐久、可靠 舒適、吸引人 操縱、使用安全 車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展歷史 1926年開(kāi)始出現(xiàn)車(chē)身造型設(shè)計(jì)的實(shí)踐 借助于試驗(yàn)和其它的一些基本工具，對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有效的設(shè)計(jì) 汽車(chē)的基本結(jié)構(gòu)已定型 安全時(shí)期（ 1956-1970） 著重考慮如何減輕汽車(chē)碰撞后的后果 美國(guó)頒布了安全法規(guī) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然以實(shí)驗(yàn)方法為主，開(kāi)始研究計(jì)算分析的理論和工程方 法 計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)分析時(shí)期（ 1970年以后） 特定構(gòu)件的應(yīng)力計(jì)算 有限元方法
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