汽车车身结构设计技术与方法
乘用车车身零部件轻量化设计典型案例
乘用车车身零部件轻量化设计典型案例随着环境保护意识的提高和汽车工业的快速发展，乘用车的车身零部件轻量化设计成为了汽车制造业的一个重要课题。
轻量化设计不仅可以降低车辆的整体重量，提高燃油经济性，还可以减少对环境的影响。
下面将介绍几个乘用车车身零部件轻量化设计的典型案例。
1. 利用高强度材料：使用高强度的材料可以在不增加重量的情况下提高零部件的强度和刚性。
例如，许多乘用车现在采用了高强度钢材来替代传统的钢材。
高强度钢材可以提供相同强度的零部件，但重量更轻。
此外，还有一些先进的复合材料，如碳纤维增强塑料（CFRP）和铝合金等，也被广泛应用于车身零部件的制造中。
2. 结构优化设计：通过采用结构优化设计方法，可以将零部件的结构进行优化，以减少不必要的材料使用，从而降低整体重量。
例如，在车身的设计过程中，可以使用拓扑优化方法来确定最佳的结构形状，以最小化材料的使用量。
3. 部分集成设计：通过将不同的零部件进行部分集成设计，可以减少连接部件的数量，降低整体重量。
例如，一些车辆现在采用了一体成型的车顶和车身侧板设计，通过减少连接接口，可以减轻车身重量。
4. 利用轻量化技术：现代乘用车越来越多地采用一些先进的轻量化技术来设计车身零部件。
例如，采用铝合金替代传统的钢材可以显著减轻车身重量。
此外，还有一些其他的轻量化技术，如混合材料结构、可变厚度设计和3D打印等，也被广泛应用于乘用车的车身零部件设计中。
总之，乘用车车身零部件轻量化设计是当前汽车制造业的一个重要课题。
通过使用高强度材料、结构优化设计、部分集成设计和轻量化技术等方法，可以实现乘用车的轻量化，降低车辆油耗，减少对环境的影响。
这些典型案例的应用不仅可以提高汽车的性能和节能性，还可以为未来的汽车制造业发展提供借鉴和启示。
汽车设计说明方法
汽车设计说明方法汽车设计说明是指对汽车设计方案进行解释和阐述，以及对设计理念、设计原则、设计技术等进行说明的过程。
在汽车设计过程中，设计说明是非常重要的一环，它通过文字、图表等形式，将设计思想传达给相关人员，确保设计方案能够正确、清晰地被理解和实施。
下面将详细介绍汽车设计说明的方法。
1.设计理念的说明设计理念是指设计师在进行汽车设计时所遵循的指导思想，它体现了设计师对汽车的定位、功能、特点以及表现形式的把握。
在设计说明中，设计师需要清晰地阐述设计理念的背景、目标、原则和思考过程。
通过详细的说明，能够让相关人员更好地理解设计师的思考方式，为后续的设计工作提供有效的指导。
2.设计原则的阐述设计原则是指设计师在进行汽车设计时所遵循的基本准则和规范，它决定了汽车设计中各个方面的取舍和处理方式。
在设计说明中，设计师需要详细解释各项设计原则的内容、作用以及对应的设计依据。
通过清晰的说明，可以使相关人员在实施设计方案时，更好地把握设计原则，提高设计的准确性和合理性。
3.设计技术的介绍设计技术是指设计师在进行汽车设计过程中所使用的专业技术和工具，它涉及到造型、结构、材料、工艺等方面的知识和方法。
在设计说明中，设计师需要对所使用的各项设计技术进行详细的介绍和解释，包括其作用、应用范围、操作步骤以及注意事项等。
通过对设计技术的说明，可以使相关人员更好地理解和掌握设计过程中所涉及的技术要点，提高设计工作的规范性和效率。
4.设计要点的归纳总结设计要点是指汽车设计方案中的重点和关键问题，它决定了设计方案的成功与否。
在设计说明中，设计师需要对设计要点进行归纳和总结，明确指出设计方案的亮点和创新之处。
通过对设计要点的梳理，可以使相关人员更好地认识到设计方案的重点问题，提高审查和评估的准确性和针对性。
5.设计思路的展示设计思路是指设计师在进行汽车设计过程中所采用的思维方式和创意方法，它可以是一种思考的路径，也可以是一种灵感的获得方式。
轻型货车车架设计讲解
汽车车身结构与设计课程设计题目轻型货车车架设计班级M11车辆工程姓名刘符利学号 **********指导教师智淑亚2014年12摘要本设计课题是关于轻型载货汽车的车架设计。
所设计的车架结构形式是前后等宽的边梁式车架，其中纵梁和横梁的截面形状都采用槽型，纵梁与横梁通过焊接连接。
本说明书涉及了现阶段载货汽车技术的发展趋势，以及国内外载货汽车车架的发展状。
关键词：轻型货车、车架、设计1 绪论1.1概述汽车车架是整个汽车的基体，是将汽车的主要总成和部件连接成汽车整体的金属构架，对于这种金属构架式车架，生产厂家在生产设计时应考虑结构合理，生产工艺规范，要采取一切切实可行的措施消除工艺缺陷，保证它在各种复杂的受力情况下不至于被破坏。
车架作为汽车的承载基体，为货车、中型及以下的客车、中高级和高级轿车所采用，支撑着发动机离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱等所有簧上质量的有关机件，承受着传给它的各种力和力矩。
为此，车架应有足够的弯曲刚度，以使装在其上的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身的变形最小；车架也应有足够的强度，以保证其有足够的可靠性与寿命，纵梁等主要零件在使用期内不应有严重变形和开裂。
车架刚度不足会引起振动和噪声，也使汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性及某些机件的可靠性下降。
本说明书只是叙述非承载式车身结构形式中单独的车架系统。
承载式汽车，前、后悬架装置，发动机及变速器等传动系部件施加的作用力均由车架承受，所以，车架总成的刚性、强度及振动特性等几乎完全决定了车辆整体的强度、刚度和振动特性。
设计时在确保车架总成性能的同时，还应对车架性能和匹配性进行认真的研究。
车架结构很多都是用电弧焊焊接而成，容易产生焊接变形。
在设计方面对精度有要求的部位不得出现集中焊接，或者从部件结构方面下工夫，尽量确保各个总成的精度。
另外，与其他焊接方法相对比，采用电弧焊的话，后端部容易出现比较大的缺口，出现应力集中现象。
汽车车身设计技术的进步及其与国外的差距
汽车车身设计技术的进步及其与国外的差距一、十五年来我国汽车车身设计技术的进步1．前期开发（概念设计）（1）认识了前期开发的重要性过去对产品的前期开发重视不够。
近年来随着改革开放的深入,与国外技术交流的增多，我国对产品的概念设计已有了认识上的提高，并正在工作实践中贯彻执行。
譬如，过去产品开发是从设计任务书开始的，而设计任务书的形式比较草率。
一些产品由于前期工作做的不充分，致使产品开发出来以后带着许多先天不足。
有些产品设计时只顾追求先进，投产时仍不具备条件，保证不了质量，甚至投产后还要下马。
CA141车投产时装卤素前大灯，后来因为寿命低而又被迫改为白炽灯。
现在开发的新产品比较注意先进性与可行性之间的关系。
为了提高灯具的水平，国内相关行业也在提高，注意到与主机厂的同步开发。
目前曰本与德国的公司都在中国设厂，对国内的灯具行业是一个大的推动。
一个产品从孕育方案到形成一个明确的概念，直至体现到可展示的概念车上，要经过几周到一年多的时间。
在这一段时间里，要做市场调查，预测投入市场后的竞争力如何，成本估算时从投入产出比进行分析，企业会不会赢利。
对企业的设备状况，资源的利用情况，新投入多少？对产品的选型要非常慎重，产品的设计指标是否先进。
与国内外同类车型的对比分析，是否达到先进水平，做到知己知彼。
要经过大量试验、测绘、分析，掌握产品的情况。
对于产品的形体要精心布置，现代汽车是一个多学科技术的集合体，就汽车车身而言，涉及到空气动力学、人机学、结构力学、机械工程学、材料学、美学等等。
（2）改进了设计流程过去产品设计主要流程是美术效果图，1:5～1:1油泥模型北京汉阳，主图板，产品图，样板，主模型，提供给工艺制造部门的主要依据是图纸、样板、主模型。
车身曲面的表达是用制表面的方法，手工绘制。
现在的产品设计比过去有很大提高，由计算机的辅助，已不再绘制过去那样1:1主图板了。
已把设计师从繁重的主图板工作中解放出来。
80年代一汽引进了曰本三菱公司的FK驾驶室技术，那时过渡到线图，线图绘制在薄膜板上，可以站着画，画好图可以卷起来，可以复制传递给下道工序。
汽车车身结构与设计
第一章车身概论随着国民经济的发展，汽车已成为极为重要的交通运输工具和现代社会的象征，汽车工业在带动其它各行业的发展中，已日益显示出其作为支柱产业的作用。
车身，作为汽车上的三大总成之一，已越来越引起人们的注意，并越来越处于主导地位。
（发动机、底盘、车身）据统计：客车、轿车、专用车——车身质量占整车整备质量的40～60%；货车——车身质量占整车整备质量的16～30%；各类车身的制造成本，则高于上述比例。
车身的定义：运送人、货物或各种生产、生活资料的具有特定形状的结构。
车身的特点：10、是使生产工艺、壳体力学、人体工程学、工业设计、材料学、运输学、心理学、经济学、销售学等众多各不相同的学科紧密地联系在一起的工业产品，是技术与艺术相结合的产物；20、车身的发展取决于科学技术水平和物质技术条件；舒适性30、与人们的生活、生产密切相关货物完整性保护乘员安全40、汽车的更新换代，关键在车身；50、车身是汽车工业中一个最年轻而又发展迅速的分支；60、整车生产能力的发展取决于车身的生产能力，汽车的更新换代在很大程度上决定于车身；70、对销售和用户心理有着极其重要的影响；80、技术密集型和劳动密集型相结合的产品：技术密集型——大量采用最尖端技术，机械化、自动化程度很高——自动加工、装配线、机械手、机器人等；劳动密集型——相当一部分仍需手工完成——车身钣金件的手工打磨、补焊、涂胶、内饰及附件装配等。
可以说，汽车工业发展到现在（支柱产业），其重中之重为车身。
车身代表了一个国家的汽车工业水平，要求高、投资大、技术难度大。
车身技术的开发历来为发达国家所重视。
我国车身技术的发展可以说是近二十年的事，水平十分落后，尚不完全具备设计开发能力，任务十分艰巨。
但近年来，通过技术引进，合资合作，特别是几大轿车基地的建设，已使我国的车身技术有了很大的发展。
§1-1 车身的演变轿子→轿式马车→汽车车身。
早在5000年前的古代，世界上就有轿子出现，成为奴隶主或有一定地位的人的乘坐工具；3000年前，随着动物的训化，牛车、马车开始出现。
汽车产品设计制造中CAE技术的运用
汽车产品设计制造中CAE技术的运用随着汽车工业的不断发展，汽车产品的设计和制造也在不断追求更先进的技术和工艺。
在汽车产品设计制造过程中，CAE（Computer Aided Engineering）技术的运用日益广泛，成为汽车设计制造过程中不可或缺的重要技术工具。
本文将从CAE技术的定义、优势、应用和发展趋势等方面进行探讨，以期更加深入了解CAE技术在汽车产品设计制造中的作用和意义。
一、CAE技术的定义CAE（Computer Aided Engineering）是指使用计算机进行工程设计、分析和制造的技术手段。
它是一种工程设计和分析的方法，利用计算机进行模拟和仿真，以辅助工程师进行设计和分析，从而提高产品的质量和性能，减少成本和时间。
CAE技术以其快速、精确、可靠的特点，为工程师提供了强大的工具和支持，成为汽车产品设计制造中不可或缺的技术手段。
1. 减少试验验证次数：CAE技术可以通过仿真和模拟的手段，快速准确地分析产品的性能和行为，减少了试验验证的次数，节省了时间和成本。
2. 优化设计方案：通过CAE技术，工程师可以多方面、多角度地对产品进行分析和评估，优化设计方案，提高产品的质量和性能。
3. 提高产品的可靠性：CAE技术可以对产品进行可靠性分析，预测产品的寿命和损耗，帮助工程师提前发现问题，减少故障率。
4. 辅助制造工艺：CAE技术可以进行成型、焊接、装配等工艺仿真，帮助制造工程师优化工艺流程，提高生产效率和质量。
5. 提高市场竞争力：通过CAE技术的运用，可以加快产品的研发周期，提高产品的质量和性能，从而提升企业在市场竞争中的地位和声誉。
1. 结构分析：CAE技术可以对汽车的车身、底盘、发动机等部件进行结构分析，评估其强度、刚度、稳定性等性能，为产品设计和制造提供重要的参考依据。
2. 疲劳分析：汽车在长期使用过程中会受到不同方向的载荷作用，CAE技术可以对汽车的零部件进行疲劳分析，预测零部件的寿命和损耗，提高产品的可靠性和安全性。
汽车车身覆盖件检具设计技术要求
汽车车身覆盖件检具设计技术要求一、设计原则：1.合理性原则：检具设计要以提高工作效率和产品质量为目标，应根据车身覆盖件的特点和加工要求进行合理的设计。
2.可制造性原则：检具设计应考虑到制造与装配的可行性，尽量采用简单的工艺和加工方法。
3.经济性原则：检具设计要经济实用，尽量降低制造成本。
4.可靠性原则：检具设计要考虑到使用过程中的稳定性和可靠性，尽量减少故障和损坏的可能性。
二、技术要求：1.精度要求：检具应具有高精度和高重复定位精度，以确保车身覆盖件在装配过程中的质量和精度。
2.刚性要求：检具应具有足够的刚性和稳定性，以抵抗加工过程中的应力和变形，保证检具的精度和使用寿命。
3.可调性要求：检具应具有一定的可调性，以适应不同型号、不同尺寸的车身覆盖件的检测需求。
4.便于操作：检具应设计成便于操作和调整的结构，以提高操作人员的工作效率和舒适度。
三、常见的设计方法：1.模具设计方法：对于较大型的车身覆盖件，通常可以采用模具的设计方法，将检具设计为与模具相适应的结构，方便定位、固定和检测。
2.多级设计方法：对于较复杂的车身覆盖件，可以采用多级设计方法，通过分级检测，逐步确定检具的形状和尺寸。
3.模块化设计方法：对于常用的零部件和组件，可以采用模块化的设计方法，通过组合和调整模块，实现车身覆盖件的检测需求。
四、常见的检具种类：1.夹具：用于夹紧和固定车身覆盖件，保证尺寸的稳定和一致性。
2.测试仪器：用于测量和检测车身覆盖件的尺寸、形状和质量等指标。
3.定位工具：用于确定车身覆盖件的准确位置，保证装配的精度和质量。
4.校验工具：用于校验和调整检具的精度和定位精度，保证检具的准确性和一致性。
总结：汽车车身覆盖件检具设计是汽车制造中的一个重要环节。
设计时需要考虑合理性、可制造性、经济性和可靠性原则。
技术要求包括精度、刚性、可调性和便于操作等。
常见的设计方法有模具设计、多级设计和模块化设计等，常见的检具种类有夹具、测试仪器、定位工具和校验工具等。
三维整体编织技术
杂结构的定制化制造。
面临的挑战
技术成本高
生产周期长
精度控制难度大
材料选择受限
三维整体编织技术所需 的设备和软件成本较高，
限制了其广泛应用。
由于需要逐层进行编织， 生产周期相对较长，影
响了生产效率。
在编织过程中，难以完 全避免误差，对精度控
制提出了较高要求。
工作原理
原理
通过控制纤维束或丝束的交织路径和 角度，形成不同形状和结构的整体结 构。
工艺流程
包括纤维或丝束的准备、编织路径的 设计、编织设备的调整、编织过程的 监控等步骤。
技术发展历程
起源
三维整体编织技术起源于20世纪 70年代，最初主要用于航空航天
领域的结构件制造。
发展
随着技术的不断进步和应用领域的 拓展，三维整体编织技术逐渐应用 于汽车、体育用品等领域。
03
技术优势与挑战
技术优势
高效性
三维整体编织技术能够快速、 准确地完成复杂结构的整体成
型，提高了生产效率。
轻量化
通过优化纤维排布，可以实现 结构的高强度和轻量化，适用 于航空、汽车等领域的结构件 制造。
复合性
该技术可以同时编织多种材料 ，实现复合材料的整体编织， 提高了材料的综合性能。
可设计性强
建筑行业
桥梁结构
在建筑行业，三维整体编织技术可用 于制造桥梁结构，提高桥梁的承载能 力和耐久性。
建筑构件
三维整体编织技术还可用于制造建筑 中的梁、柱等构件，提高构件的强度 和稳定性。
其他领域
压力容器
在石油化工领域，三维整体编织技术可用于制造压力容器，提高容器的强度和安全性。
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3.4 汽车车身结构设计技术与方法
3.4.1 车身结构设计断面的确定与定位-由断面设计硬点驱动的车身结构设计
车身包括金属车身及内外饰件,金属车身又包括白车身和封闭件, 即车身包括CLOSURE封闭件(车门,前后罩板,前后盖(门),玻璃和前、后保险杠), 白车身BIW(BODY IN WHITE) , 内外饰件和车身附件。
白车身(BODY IN WHITE)是除车门、前后翼子板(罩板)、玻璃、前后盖(门)、前后保险杠和内外饰件外的其他金属车身件的统称. 详见如下各图及如下各项内容。
依照
3.1,3.2,3.3章节的设计方法，进行车身结构设计如下：
a)左/右前车门总成的设计（包括前车门内板、外板、车门铰链、玻璃升
降器等的设计）
b)左/右后车门总成的设计（包括后车门内板、外板、车门铰链、玻璃升
降器等的设计）
c)左/右侧围总成的设计
d)驾驶舱前围总成的设计
e)顶盖总成的设计
f)地板总成的设计
g)前舱盖板的设计
h)后行李箱盖或后背门的设计
i)前上下横梁及前灯架设计
j)后围横梁及灯架设计
k)发动机舱结构设计
l)驾驶舱与行李舱隔板及梁的设计m)其他零部件系统设计
图3.4.1 将车身设计断面的分类与编号
图3.4.2 基于参考车型的BENCHMARK断面的断面设计
图3.4.3 选定车身密封断面的设计方案
车身结构设计的步骤与过程如下所述:
图3.4.5 建立
benchmark车型白车身数字化原型车设
计建模
造型面硬点
3.4.2 开闭件设计
开闭件(CLOSURE)一般包括4门2盖或5门1盖(两厢有后尾门汽车)。
1、车门设计
车门外板设计是依照光顺好的整体造型面和车门轮廓线的切割面片基础上加上周边翻边和门锁等特征后的车身零件. 分缝线通过两种方法获得(a)一般先将汽车内外外观面整体造型面光顺到A级曲面(CLASS A), 同时将造型边界线投影到XZ铅垂平面后光顺到A级曲线, 然后采纳该投影的边界线投影到光顺好的A级大造型面上与造型面相交获得的边界线,该交线理论上确信也是A级曲面。
一般能够通过几次光顺和几次投影，以便检查交线是否是CLASS A 线。
(b)因此也能够采纳空间曲线光顺后与曲面相交，反复相交反复光顺的方法,相交后将交线进一步光顺新获得的边界线,然后,再将该线投影
到光顺面上获得更新的边界线, 重复这一过程直到使面上相投影相交获得边界线达到A级曲线要求为止, 然后用最后获得的边界线作为车门边界线, 并与大的光顺面相切割而得到车门外板面。
这两种方法各有优缺点,第一种方法效率高,易学易用,第二种方法能够获得比较精确的边界,但不容易光顺。
外板面设计好后,然后将锁机构等有关设计硬点特征加上去便完成了车门外板设计(详见如下图片), 较大的门外板需与内板或门侧向防撞梁采纳传力胶粘接进行支承, 绝不同意直接接触外板焊接, 因为防止不处热变形和几何干涉变形。
车门内板确实是先建立门锁,基于造型面与造型边界线硬点, 预先在考虑车门密封要求,便确定好设计断面, 断面便成为设计硬点,考虑门四周边界与门框之间尽可能有等距离间隙(一般10~20mm), 并由密封条将门撑起在空中, 并由铰链与锁三点定位门的位置. 绝不同意门与门框之间的金属接触。
并将众多设计断面摆在造型面与边界上而获得断面引导线硬点。
然后, 在玻璃升降器等COPY件的数模基础上, 由这些附件和相关零件考虑到造型特征的三维装配获得的若干个操纵点线面(也确实是设计硬点)，然后未操纵的区域可在满足最大刚度最轻量化等自由设计区设计原则情况下按照工艺性要求
进行结构设计，开孔或起筋随结构而定，实际讲它难也难，不难也不难，确实是设计操纵硬点先定了，然后进行结构设计。
也可参考同类型车去做, 如边界卷边, 沉孔设计方法, 筋的形式等等基于经验和知识的自由设计区设计, 也就完成了车门内板的设计。
假如将内外板及所有零部件都装配起来并检查后, 就完成了全部设计工作(详见如下图片)。
原则上必须参数化建模。
假如需要两维图,用三维数模进一步绘制两维车身图。
图3.4.9 车门设计断面的设计与建模
图3.4.10 车门铰链等车门附件建模以便确定车门设计硬点
图 3.4.11玻璃升降器及锁机构设计与建模以便确定车门设计硬点
图3.4.12 车门COPY 件装配建模与内板设计硬点确定
66
前车门内板
前车门外板
图3.4.13 基于造型硬点,车门设计断面及其它设计硬点的车门内外板
设计与建模
图3.4.14 车门总成总装设计与建模以便检查设计硬点的满足情况和装
配质量检查
2、前后保险杠设计
保险杠外曲面设计是依照造型面加特征进行, 然后进行保险杠的内结构、定位与支承结构设计。
保险杠一般差不多上PVC塑料模具压成，或塑料注塑, 还有用玻璃钢糊制，有些保险杠考虑金属支架，金属支架大伙儿要注意的一点是大伙儿切记，支架的结构要参照同类结构，常用5mm~15mm的螺栓，要用足够数量的螺栓，否则，它的疲劳寿命不够，虽讲强度够，但它疲劳寿命不够，用不到10万公
里，由于震动，它就掉下去了，因此好多车，什么缘故放大尺寸了，或者讲不仅强度解决了，它还要考虑疲劳和寿命因素，实际我们在搞设计时强度解决了，还要考虑挠度, 疲劳和寿命等多种因素，实际在进行设计时，是多因素考虑的。
可能考虑它的寿命和安全性，疲劳寿命确实是考虑它长期使用可不能断，可不能出问题。
比如保险杠支架，因为是和车身其他件的安装，还有是塑料的安装，塑料件是要加塑料加强内板与外板在翻边处塑料焊接，一些件金属预埋到里面去。
支架的刚度也要考虑它会可不能变形等诸多因素。
因此产品设计要尽力参考同类车型成熟产品结构即BENCHMARK研究十分重要。