汽车车身的设计
车身设计 第一章 1．车身简介：主要包括车身本体、外装件、内饰及内装件、附件及附属设备等。 要求车身应具有良好的舒适性和安全性以及载货的实用性。 汽车人体工程学、汽车空气动力学、汽车造型及审美艺术、汽车车身新材科研究及开发、汽车车身结构强度分析、汽车车身设计方法及技术等方面的研究和应用，正是设计出具有良好性能的车身的必要基础。
2．车身发展史： 马车→厢形（厢形→旅行车）→甲虫形→船形（船形→空气动力性最佳化/小型化）→鱼形→楔形→概念车
3．决定轿车车身设计的主要因素： （1）轿车的车身造型（2）轿车布置形式 （3）新材料、新工艺的应用和车身结构的发展 （4）电子控制技术的应用（5）计算机技术的应用 （6）空气动力学的研究及应用（7）人机工程学的研究及应用 （8）安全问题、公害问题和车身抗腐蚀方面的法规和标准
第二章 1．不同时期的设计方法： 传统设计方法：手工造型设计、实物模型制作和依据经验的结构设计 现代设计方法：分为基础开发和批量开发两个阶段，主要涉及造型设计、 结构设计和性能设计。基础开发的目的是试图找出车身外形，总布置设计方案（包括发动机舱内零部件布置）及空气动力学特征三者之间的最佳关系。通过基型开发要确定新车方案及车身边界。 计算机辅助设计方法：用计算机完整描述零部件的主要信息 仿形法设计：概念草图—效果图—设计数模—油泥模型—Class A曲面—模具 传统胶带图被设计数模取代，主模型杯逆向数模取代。
2．三坐标系： （1）高度方向。沿车架纵梁上平面较长的一段所作的水平直线或沿无车架 车辆的车身地板下平面较长的一段所做的水平直线作为高度方向的坐标零线。Z轴 （2）长度方向。通过车辆前轮中心，并垂直于高度方向坐标零线所作的直 线作为长度方向。坐标x轴，前为负。 （3）宽度方向。车辆的纵向对称中心线作为宽度方向的坐标零线。零线以左为正。 在各总成图中，如车身布置图、外形图、焊装总成图等，均应绘出坐标网格线，并使其与主图板设计的网格线相一致。对于基准线的间距多采用200mm。
3．传统车身设计方法： 概念设计：是指从产品构思到确定设计的技术指标、下达产品设计任务书为止的这一设计阶段。 技术设计 ① 绘制1：5的车身布置草图： 车身边界是指车身的基本技术参数及车内主要部件安装坐标位置的初步或精确设定。 ② 绘制1：5的外形设计构思图： 效果图分为车身造型效果图和车身内饰效果图。 车身造型效果图要表现出车型前面、侧面和后面三者的关系，同时也要表现出车门外拉手，车门后视镜、雨刮臂、车牌位置等结构细节。车身内饰效果图主要表现出仪表板、中控台、门护板、座椅及相互之间的位置关系。 ③ 绘制1：5车身布置图： 根据车身总布置草图和外型概念图，进行车身布置设计，确定车身外形的主要控制尺寸和内部布置尺寸，采用二维人体样板进行初步的校核。 ④ 绘制车身外形的透视效果图和1：5的立体效果图 ⑤ 制作1：5的油泥模型 ⑥ 制作1：5的彩色内饰效果图 ⑦ 制作1：1的车身布置胶带图 根据1：5车身布置图和油泥模型，放大制作1：1车身胶带图。所谓胶带图是指用不同宽度和不同颜色的胶带在标有坐标网格的白色图板上，粘贴上模型轮廓的曲线和线条，可以将汽车整个轮廓、布置尺寸、发动机位置、车架布置及人体样板都显示出来。
作用:（1）检查放大后的效果（2）校核布置的合理性 （3）检查结构设计的合理性、可行性 ⑧ 制作1：1的全尺寸模型 全尺寸模型是指和真车尺寸一样，模型的轮廓曲线和尺寸都是按照严格的要求制作出来，设计人员可以对车身表面的细节部分进行比较和修改。全尺寸油泥模型分为外部模型和内部模型，是车身造型设计中最关键的阶段。 ⑨ 绘制车身主图板 ⑩ 制作主模型 ⑪ 样车试制
第三章 1．汽车车身分类 （1）按用途分类:轿车、货车驾驶室、客车、专用车身 （2）按车的受力形式分类：非承载式车身、承载式车身、半承载式车身 A．非承载式车身：悬挂于车架上的车身结构形式 车身通过多个橡胶垫安装在车架上，车架产生的形变由橡胶的挠性吸收。载荷主要由车架吸收。 特征：①有独立完整的车架 ②车架及车身之间采用弹性元件做柔性连接 ③绝大部分载荷由车架承担 应用：①敞篷车 ②货车、客车、越野车 ③高级轿车（BENZ S600） 优点：①舒适性好 ②整车纵向刚度大 ③平稳性好 ④安全性好 ⑤ 车身承载系数小 ⑥简化了总装配过程 缺点：①冲压设备、工装夹具要求高 ②车身笨重、质量大、高度高 B．承载式车身：无独立车架的车身结构 特征：是汽车没有车架，车身就作为发动机和底盘各总成的安装基础， 车身负载通过悬架装置传给车轮。 应用：大部分轿车、大客车 优点：①自重轻 ②整车高度低 ③装配容易 ④翻车安全性高 缺点：①舒适性较差：振动、噪声易直接传入车内 ②整车纵向刚度低 ③设计要求高，不易改型：车身损坏后难以修复，不利于车身变型等改型设计 ④防腐要求高 ⑤对冲压设备要求高。 C．半承载式车身：车身骨架于车架横梁刚性连接的车身结构形式 特征：①有独立完整的车架②车架与车身刚性连接 应用：一般用于大客车 优缺点：介于非承载式与承载式车身之间
2.轿车车身①按车门分：二门及三门——小排量、四门及五门——中高级 ②按排量：微型轿车1.0L以下、经济型轿车1.0L—1.6L 中级轿车1.6L—2.5L、中高级轿车2.5L—4.0L 高级轿车4.0L以上 ③按车座分：单排座(跑车)、二排座(中级以下，4~6座)、 三排座高级车，7~8座) ④按车顶分：封闭式硬顶、软顶车、敞篷车 ⑤按背门分：折背式、直背式、仓背式、短背式 ⑥其他：MPV多用途车、SUV运动型轿车、客货两用车Pick-Up 两厢式旅行车Stadion Wagon
3．货车：按车头形式分类 （1）长车头CBE（CabBehindEngine） 特点：①发动机接近性好②轴荷分配好 ③平面撞车安全性好④面积利用率低⑤车头零件多 （2）平头车： COE（CabOverEngine）CAE（CabAlongsideEngine） 特点：①其优缺点于长车头相反 ②注意驾驶室地板的刚度、强度及隔热、密封、发动机的散热通风
4．汽车车身组成 车身本体、内外装饰件、车身附件、车身电子装置 （1）车身本体：又称为白车身（body in white），是由车身结构件及覆盖件 的组成，并包括翼子板、发动机盖、行李箱盖和车门。在车身本体中，不包括附件及未涂漆的装饰件。 车身本体有三类结构件组成：车身覆盖件、车身结构件（梁和支柱） 及结构加强件 ①车身覆盖件(coverpanel)：车身中较大曲面的板件件，用于包覆骨架。 ②车身结构件（梁、支柱）： 支撑覆盖件的全部车身结构零件，是整个车身结构强度的保证。 作用：①支撑整个车身 ②安装车身各种构件或附件， ③焊接以连接各车身覆盖件，组成车身的封闭壳体； ④完成车身各种活动部分的动态配合； ⑤设置流水槽结构和车身通风道； ③结构加强件：主要用于加强钣金件的刚度， 提别是提高各钣金件的连接强度。 （2）内、外装饰件：车身外部及内部起装饰与保护作用的零部件的总称。 外部装饰件装件：前后保险杠、车门防撞装饰条、散热器面罩、外饰件、 玻璃、密封条和车外后视镜等。 内饰件：车门内护板、车顶顶棚、地板及侧壁的内饰等。 （3）车身附件： 车身的附属机构中具有独立功能的总成。 包括：座椅、仪表板、空调、后视镜、玻璃升降器、安全带、雨刮器、 车灯、遮阳板、扶手、车门机构及附件、车内后视镜等 （4）车身电子装置：主要包括刮雨器、洗涤器、空调装置、仪表、开关、 前灯、尾灯和各种指示照明灯等。
5．汽车车架结构 汽车车架主要存在于非承载式车身中 （1）边梁型车架（2）梯形车架（3）X形车架（4）脊柱形车架 （5）平台形车架（6）空间车架 6．边梁型车架布置形式： A.中边梁布置在开口门槛的断面内。 B.中边梁布置在封闭门槛梁的断面外。7．白车身结构： 白车身主要包括： 车身前部、前围、车身地板、侧围 、顶盖、车身后部
（1）车身前部：主要指汽车客舱以前的车身钣金。 主要作用：①形成发动机舱，为发动机及附件提供一个护罩； ②防止前轮甩泥 ③体现车身造型 非承载车身前部结构 功用：只做散热器的固定、安装附属装备、支撑发动机罩 承载车身前部结构 功用：安装动力总成、转向机构、前悬架的基体 前纵梁：车身前部主要受力部件，承受车身纵向力并传递给地板等其他部件；是动力总成、悬架支撑、散热器支架等的基体。
（2）前围：客舱的前部，由骨架、板件、风窗玻璃及有关车身附件等组成的零部件的总称。 轿车车身前围：是分割车身前部与座舱的结构总成。一般由前围上盖板、前围板、前围侧板和转向柱支架梁等构件组成。 前围作用：分隔前部和座舱、保证扭转刚度、改善舒适环境、提高撞车安全性。 前围板：是指发动机舱与车厢之间的隔板
（3）车身地板：客舱、发动机舱、行李舱底部的总称 地板系统（floor）:位于车身的底部，由骨架、板件、地毯及有关车身附件等组成的零部件的总称。 车身地板结构:是车身底部的支承部分. 功用：形成车身底部，承受并传递垂直、纵向及横向力 为座椅等提供安装支撑 车身地板设计要求: 车身的地板结构都应提供足够的强度和刚度，保证车身的承载能力。 轿车车身的地板结构主要有：地板、地板梁、支架、地板通道、门槛、连接板、座椅支架。 车身底部的总布置设计和结构设计分为前地板、中地板和后地板。 地板梁是地板的结构加强件，主要由地板横梁、后地板横梁、地板连接横 梁、地板纵梁、后地板纵梁和其他地板加强梁。地板梁焊接在地板 上，是车身地板结构的重要承载构件。 门槛是支乘车身侧围的前、中和后支柱的下边梁，一般设计成封闭端面，为提高强度和侧面碰撞安全性，有时在门槛的断面结构内加设加强板。 支架：车身底部的连接、支托构件，主要包括地板纵梁的外伸支架、连接支架和安装固定支架等。 地板通道：覆盖变速器及允许传动轴和排气管等通过的地板上的凸起结构， 它能起到加强地板刚性的作用。 对于前置前驱动轿车地板通道主要为排气管通过用。
（4）侧围：车身侧面部分的总称。位于客舱和行李舱的两侧，由骨架、板 件、侧窗及有关车身附件等组成的零部件的总称 轿车车身侧围是组成座舱的重要结构总成。 主要由侧围梁框架、车门、后翼子板和后轮罩等构件组成。 功用：构成侧面；提供人员出入通道；承受、传递三个方向的力； 安装附件。 侧围梁框架：支撑顶盖，连接车身前、后部分的侧面构件，固定前、后 风窗玻璃，并用安装车门以及保证车身侧面碰撞安全性的 承载框架。应具有较大的抗弯和抗扭刚性和强度。 前支柱（A柱）作用：支撑顶盖安装前风窗玻璃安装前车门安装仪表板 支架承受并传递垂直力、纵向力 B柱又称中柱：位于前门和后门之间。是车身承载框架的重要组成部分， 在车辆发生严重事故（特别是侧碰）时，B柱对保证乘员舱的完整性起到很大的作用。B柱一般由中支柱内板和外板，以及加强板焊接而成。 功用：支撑车顶盖；承受前、后车门的支承力；还要装置一些附加零部 件，例如前排座位的安全带；承受并传递垂直力、侧向力。构成：外板、内板、加强板 C柱：其断面形状应设计出后风窗玻璃的安装止口，以及与后车门的配合 止口。后支柱常具有较大的断面形状，在其上设计出车内通风的气 流出口。 功用：支撑顶盖安装后风窗玻璃安装后车门锁承受并传递垂直力、纵向力 构成：外板、内板、加强板 顶盖测梁一般由顶盖测梁的内、外板冲压件焊接而成，用于形成门上框支撑和固定顶盖。
（5）车身顶盖： 顶盖系统：位于客舱的顶部，由骨架、板件、内饰及有关车身附件等组 成的零部件的总称。 顶盖由顶盖前、后横梁和顶盖侧梁来支承，并焊接在其上，从而其刚度和强度得到增加， 车顶盖通常分为固定式顶盖和敞篷式顶盖两种。 提高顶盖刚性的结构措施有： ① 用具有一定横向曲率半径的顶盖； ② 设置顶盖横向加强梁； ③ 证顶盖前、后横梁的刚度，以提高顶盖的横向刚性； ④ 增加顶盖侧梁的刚度，特别是硬顶轿车，应采用封闭断面的顶盖侧梁，有时在其断面内插入加强板； ⑤ 盖四周过度面的合理造型，冲压出适当的折边，应保证与顶盖前、后 横梁及顶盖侧梁的焊接强度； ⑥ 大侧窗玻璃的曲面倾斜度和曲率，或改变顶盖侧梁的结构断面形状， 以减小顶盖的横向支撑跨距； ⑦ 顶盖内表面涂防振胶。 顶盖前、后横梁 顶盖前、后横梁分别与车身左、右侧围的前支柱的顶端焊接，形成支承并固定前、后风窗玻璃的窗框。在小型轿车上一般采用开口断面，而在大型轿车则都是闭口断面。
（6）车身后部 三箱式车身：三箱试车身后部结构主要由后窗台板、后围上盖板、后挡板、 行李舱盖、后围板加强板、行李舱盖支承框架及各种连接板和加强板组成，形成行李箱。 两箱式车身：两箱式车身的后部结构主要由背门和门框组成，形成尾部抗 扭框架。 功用：形成行李舱；后撞时吸收能量；安装附件。
8．车门结构： （1）分类 按其开启方式可分：顺开式车门、逆开式车门、水平移动式车门、上掀式车门、折叠式车门 按窗框分类：带窗框车门、无窗框车门 （2）结构：轿车的车门一般由门体、车门附件和内饰盖板三部分组成
门体： 一、 车门外板：采用高强度钢板 二、 车门加强横梁：车门加强横梁可采用高强度钢板冲压成型 三、 车门内板 四、 车门加强板车身附件： 一、车门铰链 二、门锁是重要的安全件。 三、密封条 四、玻璃升降机构 玻璃升降机构应具有以下三个方面的要求： ①玻璃升降平顺、工作可靠、无冲击和阻滞象。 ②玻璃升降机构操纵轻便、省力。 ③升降机构能制动，既具有防止玻璃升降机倒转的制动装置。 有臂式传动和钢丝绳传动两种结构型式。 五、车门开度限位器：限制车门开度 9.内外装饰件 （1）外装饰件 1)．保险杠保险杠的作用：一定车速下碰撞时对车辆的保护碰撞时对行人 的保护车身外观装饰性型式：液压吸能式塑料保险杠 2)．发动机散热器面罩： 作用：散热器冷却风进风口、装饰性 材料：ABS树脂 3)．其他：防撞条等 （2）内装饰件 1）车身顶棚：作用：体现车身内造型设计 与外界的隔热、隔音和吸音,阻燃、降噪 对乘员头部的保护 内饰一般用"泡沫塑料"或者毛毡，用粘接或镶嵌的方法安装。顶棚构件与金属顶盖之间要有牢固的接合，顶棚基底的材料要能阻断声波穿透。型式：悬挂式顶棚、成型顶棚、贴合式顶棚 2）地毯 作用：美观、保温、脚踏感好、一般整体成型为主 3）其他：门柱护板等 4）内装饰条新技术-IMD： A、热烫印技术（Hot-stamping）：平烫技术、滚压技术、 应用：前格栅、车标、迎宾踏板、防擦条等平面 B、模内装饰（IMD）： IMD工艺过程：由凹凸模具组成，（两个模具） 将所需图案薄膜放置合适位置，抽真空，注塑，冷却，卸件。 优点：成本低、表面装饰变化多样、无环境污染、 模具型腔的处理可以完全显示在产品表面，无损失，无留痕 缺点：模具投入高、生产环境必须清洁、无法装饰复杂曲面， 如手柄和方向盘等 应用：中控台的仪表盘、车标、换挡手柄、汽车钥匙装饰、 车窗装饰条等平面和所需拉延量不大的立体曲面 C、嵌片注塑（INS）： INS工艺流程： 将所需图案薄膜放置合适位置，加热，压膜，裁剪， 将裁剪薄膜放入凹模，注塑，冷却，卸件。 优点：比IMD技术装饰区域更深、只需普通注塑模具 可用于金属效果的薄膜表面、无污染、可以掩盖塑料注塑缺陷 装饰效果和方案更多、更优异的表面性能 缺点：需要增加多套模具、零件材料有要求如ABS、PC等 应用：中控台仪表盘、副仪表台、储物台、方向盘、车窗装饰条、 栅格等各种平面和立体曲面 "不同表面装饰技术的混用，在提高表面装饰质量的同时，也大大降低了成本"
第四章 1.车身造型设计： （1）汽车造型设计主要内容包括：外形设计和内饰设计 汽车造型设计一般是在完成汽车总布置设计后进行具体的外观设计和艺术表现的过程。 （2）造型设计的要求： 汽车具有完整的艺术形式 是汽车具有良好的空气动力学性能 是汽车具有良好的工艺性 是汽车具有良好的舒适性 考虑材料的装饰效果
2. 汽车空气动力学意义： 动力性、经济性、操纵稳定性、冷却通风、风噪
3.汽车空气动力学研究内容 ①汽车行驶中的气动力和气动力矩 ②汽车表面及周围的流谱和局部流场 ③发动机和制动系统的冷却 ④驾驶室内部自然通风和换气问题
4. 基本概念： （1）流场：将流经物体的气流属性如加速度、压力等表示为空间的坐标和 时间的函数，分别称为速度场、压力场，其总和称为流场。 （2）流线：气流中假象的曲线，其切线方向与该时刻气流质点速度向量的 方向相同其空间位置固定，隶属于流线族 同一瞬时，流线上气流质点运动方向的图形 （3）流谱：某一瞬时流场中流线的集合，称为该瞬时气流的流谱。通过流 谱可以描述流畅的全貌
5. 汽车空气阻力的组成部分： （1）形状阻力：表面压差阻力，有车身前部的正压力和车身后部的负压力 的压差而产生，占气动阻力的60%左右。 （2）摩擦阻力：空气的粘滞性在车身表面产生的摩擦力，约占9%左右。 （3）诱导阻力：气动升力所产生的纵向水平力，5%—7%左右。 （4）干扰阻力：附件阻力，由暴露在汽车外部的各种附件引起气流相互干 扰而形成的阻力，约占15%左右。 （4）内部阻力：内循环阻力，有发动机冷却的气流和车内通风气流形成的 阻力，约占10%-13% 空气阻力对汽车动力性、最大车速和燃油消耗量关系
6. 气动升力： （1）垂直地面向上的空气作用力； （2）降低轮胎的附着力，影响汽车驱动和操纵稳定性能； （3）质量轻、质心靠后的汽车对气动升力敏感； （4）降低气动升力的措施：采用负仰角造型；在汽车前端加一个扰流板 使汽车地板的尾部向上翘曲一个角度，疏导底 部气流汽车地板向两侧面略微翘起
7. 汽车周围的涡流： 使气流加速以便消除涡旋和分离现象的方法 a）借后置发动机的吸气使气流加速 b）借内部通风出口驱动气流 c）局部突起使气流加速 d）借导风翼使气流加速 8.汽车外形设计的局部优化： （1）汽车头部棱角优化 （2）采用各种气动附加装置：前扰流器、后部扰流器、导流罩
第四章 1.车身造型设计： （1）汽车造型设计主要内容包括：外形设计和内饰设计 汽车造型设计一般是在完成汽车总布置设计后进行具体的外观设计和艺术表现的过程。 （2）造型设计的要求： 汽车具有完整的艺术形式 是汽车具有良好的空气动力学性能 是汽车具有良好的工艺性 是汽车具有良好的舒适性 考虑材料的装饰效果 2. 汽车空气动力学意义： 动力性、经济性、操纵稳定性、冷却通风、风噪 3.汽车空气动力学研究内容 ①汽车行驶中的气动力和气动力矩 ②汽车表面及周围的流谱和局部流场 ③发动机和制动系统的冷却 ④驾驶室内部自然通风和换气问题
4. 基本概念： （1）流场：将流经物体的气流属性如加速度、压力等表示为空间的坐标和 时间的函数，分别称为速度场、压力场，其总和称为流场。 （2）流线：气流中假象的曲线，其切线方向与该时刻气流质点速度向量的 方向相同其空间位置固定，隶属于流线族 同一瞬时，流线上气流质点运动方向的图形 （3）流谱：某一瞬时流场中流线的集合，称为该瞬时气流的流谱。通过流 谱可以描述流畅的全貌
5. 汽车空气阻力的组成部分： （1）形状阻力：表面压差阻力，有车身前部的正压力和车身后部的负压力 的压差而产生，占气动阻力的60%左右。 （2）摩擦阻力：空气的粘滞性在车身表面产生的摩擦力，约占9%左右。 （3）诱导阻力：气动升力所产生的纵向水平力，5%—7%左右。 （4）干扰阻力：附件阻力，由暴露在汽车外部的各种附件引起气流相互干 扰而形成的阻力，约占15%左右。 （4）内部阻力：内循环阻力，有发动机冷却的气流和车内通风气流形成的 阻力，约占10%-13% 空气阻力对汽车动力性、最大车速和燃油消耗量关系 6. 气动升力： （1）垂直地面向上的空气作用力； （2）降低轮胎的附着力，影响汽车驱动和操纵稳定性能； （3）质量轻、质心靠后的汽车对气动升力敏感； （4）降低气动升力的措施：采用负仰角造型；在汽车前端加一个扰流板 使汽车地板的尾部向上翘曲一个角度，疏导底 部气流汽车地板向两侧面略微翘起
7. 汽车周围的涡流： 使气流加速以便消除涡旋和分离现象的方法 a）借后置发动机的吸气使气流加速 b）借内部通风出口驱动气流 c）局部突起使气流加速 d）借导风翼使气流加速 8.汽车外形设计的局部优化： （1）汽车头部棱角优化 （2）采用各种气动附加装置：前扰流器、后部扰流器、导流罩第五章 1.车身设计制造要求： (1)结构轻量化（2）材料轻量化 2.车身分块应考虑的因素： （1）车身零件大型化 （2）车身零件设计中的拉延工艺的考虑
3.车身冲压件工艺性和经济性取决于车身总成分块数量和尺寸大小、冲压件的结构因素和冲压件的工序数。 4.车身所用的钢板材料：普通低碳钢板、高强度钢板、表面镀锌钢板 5.选用冷冲压钢板考虑的主要因素 钢板冷冲压成型性能、钢板使用的经济性、钢板制件的使用性 钢板的焊接性、钢板的涂装性能、钢板厚度的选用
6. 铝合金的加工性能及对车身结构的影响 大量生产铝合金车身结构设计要考虑的问题： 1）由于铝材抗拉强度、屈服点和弹性极限都比钢低，要考虑能否满足相当于钢车身的安全性、耐久性和NVH性能 2）由于材料的拉延率大大低于钢材，零件能否采用冲压成型的加工方法。 3）由于导电性、导热性比钢高很多，能否采用高速连接的点焊加工方法 4）铝成本是钢的5-6倍，能否做到将车辆的成本控制在一个合理的范围内。 铝合金结构连接方法： 1）铝合金焊接2）焊-胶连接3）自钻铆接
7. 复合材料车身特点 1）质量轻 2）耐腐蚀，车身寿命长 3）具有高韧性和抗冲击能力 4）保温隔热性好5）成型性好 6）车身部件大型化 7）着色性好 8）材料利用率高
8. 车用复合材料分类 在车身上使用最多的复合材料是玻璃纤维增强材料和碳纤维增强材料 玻璃纤维的主要优点：质量轻、比刚度高、耐腐蚀性能好 主要应用的零部件：车身外板零件，如发动机罩、车顶盖、行李箱盖、前围护板、灯罩及保险杠等；车内板件，如轮罩（挡泥板）、门窗内装饰框及变速杆等。 碳纤维的主要优点：密度低、抗拉强度高，耐腐蚀，耐磨性好，有一定的 减震和隔震性能。 主要应用的零部件：各类板件、壳体件，各种支架、托架和许多重要的结构件。也可以用于整个车身。 碳纤维在碰撞中对能量的吸收能力是钢和铝的4-5倍。
9.镁合金车身：镁合金的强度比铝合金在某些方面更强。汽车用镁合金主 要用于压铸件。 变形镁合金主要用于车身组件（车门、行李箱、发动机罩等）的外板、车门窗框架、座椅框架、底盘框架、车身框架等。
10.车身成型及连接工艺： （1）冲压技术 主要出现的问题包括破裂、起皱、面畸变、表面凹凸及划伤等 （2）连结工艺：主要包括焊接连接、机械连接和粘接 点焊（分为双面点焊和单面点焊两大类。常用的是单面点焊） 激光焊接、胶焊、电弧焊、自冲铆接
第六章 1.车身总布置：对车身内外形，发动机舱，行李舱，前后围，地板，车窗， 内饰总成和部件，以及备胎、燃油箱和排气系统等，在满足整车布置和造型要求下进行尺寸控制和布局的过程。
2. 车身布置与整车布置的关系 车身布置必须在整车布置的基础上。体现在两个方面： 1）不同级别的轿车，其车身尺寸和轴距大小控制在一定范围。 2）那些影响整车性能的参数应该在整车布置中确定， 如发动机和传动系的布置形式等。
3.车身布置的主要内容： （1）发动机布置形式和驱动方式： 前置后驱、前置前驱和后置后驱 （2）轮罩形状和地板布置： 首先应该确定的是板线和轮罩形状。 1）离地间隙要求及地板高度线的确定 在确定通过性指标需要考虑空载、设计载荷和满载三种载荷状态。
2）轮罩空间形状设计： ①车轮间隙有两部分组成：基本间隙和设计间隙 ②车轮罩空间在满足车轮转向和跳动所需的空间前提小应尽量减小。 ③轮罩凸包的处理： 将圆柱形轮罩做成圆滑的外形，可使后座加宽或加大前座搁脚空间 轮罩中部内凹，便于布置离合器踏板或安放座垫的最宽部分
3）地板布置：地板高度取决于离地间隙及纵梁和横梁的截面高度。 （3）发动机舱和前围布置： 1）发动机舱布置： 考虑因素：发动机、变速器、排气系统、散热器、 蓄电池等的尺寸和布置 确定发动机罩高度和倾角，确定发动机罩的轮廓形状 为便于装配，发动机最宽处应能通过发动机舱的最窄部位 2）前围布置 应保证前围板到发动机后端有足够的间隙，以布置转向系统，制动系统 和离合器的管路和附件，以及通风系统的风道。 –下部常采用倾斜面与地板连接，倾斜面一般与前轮罩面相切，以利于前排乘员的搁脚姿势和布置加速踏板 –前围布置完毕，可根据前围和地板位置初步确定加速踏板位置 （4）车身内部布置 核心思想是以乘员为中心，使室内布置适应人的需要，创造出一个操纵方便、安全可靠和美观舒适的驾驶和乘坐环境。 （5）后围布置：主要保证挡风玻璃安装等。
三厢式轿车：后围上部应保证后窗玻璃下沿的安装位置；为使行李箱增大，一般后围的布置与后排座椅靠背的背面平齐，下部与地板连接 两厢式轿车：最后排座椅通常都具有向前翻转折叠的功能， 形成很大的载物空间 （6）行李箱、燃油箱和备胎等的布置： 1）行李箱布置 根据整车造型、空气动力学要求和后窗下沿高度，可取顶行李箱盖的高度和轮廓线，进而确定行李箱的长度和容积。后排座位用可翻式座椅，增加行李箱容积。 2）燃料箱、备胎和排气系布置 –燃料箱布置考虑因素：确保必要的燃料箱容积和燃料箱最小离地间隙、加油口位置、油道布置 –燃料箱不应布置在发动机舱内 –燃料箱和备胎往往同时布置在行李箱内 燃油箱的布置要确保燃油箱的容积和燃油箱最小离地间隙。 备胎布置在行李舱内。 排气管与地板间要有足够的间隙。
4.车身布置术语 （1）A、B类车 按照SAE标准，A为乘用车，B为商用车。 （2）H点装置及其关键点 H点装置是用于建立车内不值得关键参考点和尺寸。 用来定义H点的装置：H点测量点（HPM）和H点设计工具（HPD）。 H点：是H点装置上躯干与大腿的铰接点。 其中： 设计H点：借助HPD按照一定程序建立的H点，用以表达设计乘坐位置。 乘坐参考点（SgRP点）,对于指定乘坐位置而言，是一个特殊的H点， 特点为：1）在车辆设计初SgRP点期就定义的重要参考点 2）虽然行程可调节座椅在其H点调节轨迹上有很多设计H 点，但只有唯一一点定义为SgRP点。 3）驾驶员的SgRP点很重要，它用于定为一些布置工具， 用来定义许多关键尺寸。
实际H点：将HPM按照规定步骤安放在实车指定乘坐位置座椅上时，所测 得的H点位置 D点：在坐姿状态下H点装置臀部的最低点。 K点：H点装置上大腿与小腿的铰接点，即膝关节点。 躯干线：H装置上自H点出发，平行于后背腰部区域外表面，用于定义躯 干角度的直线。 腿线：是连接腿部两端关节的直线，包括大腿线和小腿线。大腿线连接H 点和K点，小腿线连接K点和踝关节点。 坐垫线：H点装置上，自H点出发，用于定义坐垫角度的直线。 HOS：H点装置鞋跟端点，其侧向位置位于鞋底中心线处。 AHP：当H点装置的鞋按照适当的方法根据自由状态的加速踏板定位后，其重点与地板表面的交点。 BOF：鞋底表面一点，与重点相距200mm，其侧向位置位于鞋底中心线上。 裸足底线：鞋底附近与鞋底成6.5度的直线，用于定义踝关节角度。 地板参考点（FRP）：将H点装置的鞋按照一定方法定为后，HOS与地板的 交点， 踏板参考点（PRP）：当鞋按照适当的方法根据加速踏板定位后，加速踏板 表面上与BOF接触的点。 百分位：用于表示人体某项尺寸数据的等级。 适应度：产品设计必须满足群体中大多数人的使用要求。满足使用要求的 人数占总人数的百分比。 硬点：对于整车性能、造型和车内布置具有重要意义的关键点。 硬点尺寸：指连接硬点之间、控制车身外部轮廓和内部空间以满足使用要 求的空间尺寸。5.基于统计学的车身内部布置工具： 国际上通用的标准时美国的SAE标准
（1）人体尺寸和人体模型 测量用人体模型： 1）人体尺寸：中国标准GB10000-1988，国际标准SAEJ833 2）物理人体模型：在车身布置使用的物理人体模型主要是H点装置。 ①H点测量装置 ②人体设计样板③数字人体模型
（2）眼椭圆：不同身材的乘员以正常姿势坐在车内时，其眼睛位置的统计 分布图形；左右各一，分别代表左右眼的分布图形 眼椭圆是汽车视野设计的基础，但只有与视线一起使用方有意义 眼椭圆的应用：①内外视镜布置、②驾驶员前方视野的设计和校核 ③车身A、B、C柱盲区的计算 ④仪表板上可视区的确定 ⑤刮水器布置和刮扫区域校核 ⑥遮阳带位置的确定等
（3）眼点 1）E点：E点（眼点）代表眼睛位置 眼点有两个，分别代表左右眼睛的位置 2）P点是驾驶员头部水平转动的中心点 P点的应用 –P1和P2：计算驾驶员左、右侧A柱双目视野障碍角 –P3和P4：计算驾驶员左、右侧后视镜的间接视野
（4）头廓包络：指不同身材的乘员以正常姿势坐在适意的位置时，其头廓 的包络；用于在设计中确定乘员所需的头部空间 头廓包络生成原理：SAE制定了平均头廓线，来描述侧视和后视方向头 廓的平均尺寸，将平均头廓线样板上的眼点沿着眼椭圆轮廓上半部分运动，平均头廓线随之平动，描绘出的各个位置平均头廓线的包络就是头廓包络线
（5）驾驶员手伸及界面： 指驾驶员以正常姿势入座、身系安全带、右脚踩在加速踏板上、一手握住转向盘时另一手所能伸及的最大空间廓面 根据安全带形式，有对应于三点式安全带和两点式安全带两种类型的手伸及界面 考虑因素：1.乘员坐姿和座椅布置符合目标乘员群体舒适乘坐要求
2.保证车内必须的空间3.操纵装置的布置位置和作用力 4.驾驶员视觉信息系统5.具有被动安全措施
6.车身内部布置 （1）H点布置设计 1）乘员座椅布置通过确定不同百分位乘员设计H点位置来实现 驾驶员座椅：确定设计H点的位置和行程，以及设计H点调节方式 和调节轨迹 2）驾驶员设计H点布置 三个正常设计H点位置：最前、最后和平均位置 以95th百分位男子设计H点作为正常驾驶时最后H点 以5th百分位女子设计H点作为正常驾驶时最前H点后排乘员H点布置：将选定的人体模板根据地板线和前排座椅定位 （2）顶盖和前后风窗布置： 前后座SgRP点确定后，将头廓包络面定位 –根据有效头部空间尺寸，考虑头部间隙确定顶盖高度 （3）车身宽度方向布置： 1）保证乘员头部和侧窗、肩部和车门、肘部和车门之间的间隙 2）车身外表面各点与顶盖厚度、玻璃下降的轨迹、门锁和玻璃升降的尺寸、车门厚度等因素有关 3）确定车身侧壁倾斜度时，应考虑上下车方便性
7.布置方案校核： （1）人眼视觉和驾驶员视野： 1）人眼的视觉特性 视野：①单眼视区 ②双眼视区 ③左右单眼总视区 眼睛或头部的转动：自然转动、勉强转动 2）驾驶员视野和盲区： 驾驶员视野：驾驶员直接视野、驾驶员间接视野 盲区：单眼盲区、双眼盲区 3）视野校核中眼点的选取方法 视野校核必须选定合适的眼点，而眼点的选定又要以眼椭圆为根据 眼点的选取原则 （2）前方视野校核 1）前风窗开口视野校核 –前风窗开口上沿：观察车头前方交通灯等 –前风窗开口下沿：地面盲区长度 2）A立柱盲区校核： 若左眼眼点向A柱截面左侧做的切线与右眼眼点向A柱截面右侧做的切线平行时或在A柱截面前方相交时，这时认为A柱盲区不存在 3）前风窗刮扫器刮扫区域校核 4）仪表板布置及视野校核： ①仪表盘布置 ②仪表视野校核 ③仪表罩布置 ④操纵件和按钮布置 5）后视镜布置及其视野校核
第七章 1.白车身：概念：指已经装焊好的白皮车身；主要包括车身结构焊接总成 和车身闭合件（Closure，车门、发动机罩、行李箱盖等）焊接总成，不包括车身附属设备和装饰件 2.作用在车身、车架上的载荷： （1）在各种典型路况下车身、车架所受的载荷： 动荷系数：决定因素：道路条件、汽车行驶状况、汽车的结构参数
（2）随机载荷——疲劳载荷 汽车在道路上行驶时，车身和车架承受着悬架传来的路面随机载荷 随机载荷引起构件反复交变的应力，会导致汽车结构疲劳损坏 影响因素：路面情况、汽车使用条件和结构参数 随机载荷的描述——统计：道路试验方法、数字分析方法
3.车身结构：车身结构布置受整车布置和造型的制约 （1）白车身结构：由构件及其接头和板壳零件共同组成，是承受载荷和 传递载荷的基本系统，结构设计决定了载荷路径。 一般钢结构车身构件由成形钢板制件焊接组合截面为闭 口或开口的薄壁杆件在车身中起支承和加强的作用
（2）车身分成前车身，中、后部车身 1）前部车身：车身前部敞开部分承受比较大的集中力，主要由底架的 前纵梁支承，并传至整个车身前部结构 ，前车身的导风板及散热器框架等板壳零件也是车身结构的承力构件受到高速撞击时车头首当其冲，车身设计必须使其能有效地吸收冲击能量 车身中段：乘坐室部分主要承受分散在地板上的重力 车身后部：行李箱承受油箱、备胎和行李等力， 后纵梁承受后悬架支承力 乘坐车室与前部敝开部分连接区域刚度的加强，通过前纵梁力流的分散 2）车身中部：底架总成的中部由地板和前围板组成，其支撑结构是门槛 梁和与地板焊接在一起的帽形横梁。帽形横梁主要用于加强左右门槛之间的联系，并承受侧向碰撞力 地板的中间通道有利于提高地板的抗弯能力 上部的框架结构由侧围总成、前/后风窗框、前围板/后隔板及车顶梁构成 侧围在车身整体弯曲刚性中起重要作用 前围板、后隔板具有很高的车身横向抗剪刚度 3）后部车身 对于斜背式或快背式，扭转时的剪力则主要由后部框架承受 地板总成后部零件承担着后悬架传来的力，这些力主要由后纵梁和后地板分担，后纵梁与乘坐室的连接，应该有利于载荷分流 4.车身结构拓扑模型的建立 车身结构的拓扑布置设计是概念设计中要首先完成的工作 车身拓扑模型是指车身结构中，梁、柱等承载件空间布置型式 5.应变能分析： 构件储藏应变能多少是衡量它承担载荷多少的标志，可用比应变能表示 –总应变能小，说明车身刚度足够大，或材料没有充分利用 –可将比应变能小的构件取消或减薄板厚，以便减轻重量。应变能大的区域对车身刚度影响较大，要考虑是否需要加强 –应该尽可能使材料在结构中的分布与各处的应变能成比例，使比应变能均匀化
6. 车身结构中构件的截面性质： 1）车身杆件多由薄板成型件组成：杆件截面：开口、闭口 2）截面形状和尺寸对截面特性有很大影响，除了材料性质外，主要是弯 曲惯性矩和扭转惯性矩等截面特性 3）材料面积A和壁厚t不变情况下，闭口截面的抗弯性能稍次于开口截面，但闭口截面的扭转惯性矩远大于开口截面 4）截面特性：薄板围成的闭口截面，中线周长和材料厚度一定，抗扭惯 性矩与A 平方成正比；截面形状对力学特性无独立意义，所围面积大小则很重要 圆形截面对抗扭最有利 矩形截面中，正方形抗扭能力最高，两边之比h/b＞2时， 扭转惯性矩明显下降
7. 车身结构中构件节点（接头）的性质： 1）接头：车身结构中2个以上承载构件交叉连接的部位 2）研究接头的意义：白车身结构总成=承载构件+接头+板壳 构件的截面性质，接头的刚度和板壳的形状和板厚都影响车身的刚度，影响车身的振动、噪声和耐久性 3）接头刚度的模拟计算： 接头刚度可以用分析法或测试技术获得 超单元：是将系统或子结构有限元模型的自由度，分为主自由度和副 自由度，副自由度依附于主自由度而被消去，通常称为静力缩减，这样可以简化有限元模型而性质基本不变。
第八章 1.车身在外界激励作用下将产生变形，引起系统的振动 当外界激振频率与系统固有频率接近，或成倍数关系时，将发生共振使乘员感到不舒适，带来噪声，部件疲劳损坏，破坏车身表面的防护层 和车身的密封性
2.汽车设计目标：高刚度、轻重量； 利于悬架的支持，使车辆系统正常工作 利于改进振动特性；节能 提高汽车动力性、经济性、操纵稳定性 高刚度、轻重量的关键：结构动力学设计 3.与结构动力学相关的车身结构基础性能： 车身静刚度，车身动刚度
车身刚度最终影响汽车的目标性能 NVH（Noise、Vibration、Harshness）特性： 碰撞安全性、车身结构耐久性
4.车身刚度 （1）整体刚度：指车身的弯曲刚度和扭转刚度， 决定于部件布置和车身结构设计。 良好的整体刚度 • 防止结构在载荷作用下产生大的变形 • 利于汽车操纵性 （2）局部刚度：主要是安装部位、连接部位、大面积板壳件刚度 决定于局部车身结构断面形状和采用加强结构等 （3）车身刚度设计是满足车身结构动力学要求的基础，一般采用如下方法 1）刚度测试和分析2）车身整体刚度设计3）车身局部刚度
5.车身整体刚度设计方法 （一）构造车身基本结构并建立概念设计模型 （二）车身刚度优化
6. 车身刚度优化： （1）优化目标：车身刚度优化的目标是高刚度/轻重量 高刚度：静刚度指标，车身结构的一阶弯曲和一阶扭转模态频率 轻重量：应变能计算、组件的贡献分析 （2）灵敏度和灵敏度分析 –构件截面特性和接头刚度对材料几何尺寸变化的灵敏度 –结构整体刚度对截面特性、接头刚度或板厚变化的灵敏度 –选择较灵敏的变量或部位进行修改，引导结构优化的方向
7. 车身局部刚度：指车身结构安装部位和服务部位的刚度 悬架、发动机、传动系的安装部位； 拖钩、吊挂、装运、千斤顶作用部位； 安全带固定器安装部位等；
8.车身结构刚度设计 （1）车身支承部位刚度 –该部位良好的局部刚度可防止载荷通过悬架、动力总成安装点进入车身时发生大的变形 –一般根据车身支承件的刚度决定车身结构支座区域的目标刚度 –在车身刚度设计时，必须对支座区域刚度进行有限元分析 （2）板壳零件刚度 –大型板壳零件的刚度不足，易引发板的振动，令人感觉不舒适，造成部件疲劳损坏 –零件刚度差会给生产、搬运等都带来困难 –设计板壳零件尤其要注意提高零件的刚度 （3）防止结构中的应力集中： 1）避免受力杆件截面的突变 在结构设计时要避免截面急剧变化，特别是要注意加强板和接头设计时刚度的逐步变化2）孔洞的设计 –孔洞会产生应力集中 –开一个大孔要比开数个小孔应力集中更严重 –应尽可能将孔位选在应力较小的部位，如截面中性轴附近 3）加强板的合理设计 –加强板太小，不足以将集中载荷通过加强板分散到较大的面积上；加强板太大则会增加质量 –加强板厚度比被加强件的板料厚，但厚度不宜相差太悬殊 4）车身支承部件（前、后轮罩）的设计
9.车身震动特性 （一）振动模态分析 1）无阻尼单自由度系统–在初始激励作用下，将以其固有频率在某种自然 状态下振动 2）多自由度系统–固有振型、固有频率 3）模态分析–无阻尼自由振动系统的特性分析 4）车身振动特性分析：–基于有限元法和线性振动理论 –弹性系统的振动方程 5）振动模态分析 ①车身整体振动模态 –无阻尼线性系统振动：各阶固有振型的线性组合 –低阶振型对构件的动力影响大于高阶振型 ②部件模态分析：a.各方案前五阶正交模态、四种工况静刚度对比 b.加强车头与车室连接的刚度、改变该处载荷路径 ③车身板壳的局部振动模态 –刚度差的大型覆盖件易在振源激励下产生强迫振动 –当激振频率接近车身内外板的固有振动频率时将发生板壳共振 –车身大型板件共振频率通常在40~300Hz或更高的范围 –板件振动造成的辐射声和车室内空腔体积的变化，是产生车内噪声的重要原因 （二）车身振动响应分析 （1）动力学分析 –计算系统在激励下的响应，即求方程的通解 –应采用车身整备模型，并输入激振力或道路功率谱密度 –响应：速度、加速度、位移、应力 时间历程分析（振型叠加法、直接积分法等） 响应谱分析（模态响应、模态应力）、频率响应分析 （2）试验模态分析 –是通过振动模态试验获得表征结构动态特性的模态参数的一种动态分析方法 –对于结构动态特性的预测、测试和修改，试验模态分析是最重要的技术之一
10. 车身结构动力学性能分析： 一）主观评价和客观测量 1．主观评价 2．道路响应测量：结构模态频率是影响车辆结构动力学性能和乘坐感 觉的关键指标 二）确定性能指标 竞争车型指标，为新车设计提供了一个清晰的动力学性能水平。再考虑其它要求，可确定各项性能指标 其它性能要求： 1.碰撞安全性 2.耐久性 3.布置、重量等 三）性能综合：四）结构动力学设计：所提出的车身动力学性能要求，分派到各子系统 和部件，由其性能保证将来整车性能目标的实现 1．模态研究与控制 –车辆振动响应是车辆子系统、零部件与道路或发动机激励等彼此作用的结果 –为降低驾驶员界面的振动响应级，必须控制系统振动的频率，使其互不耦合并避开通常的激励频率 –需要根据最初对标时所做的分析和测量，以及数据库的数据支持，设计模态分布图 2．建立系统模型 在设计的各个阶段, 建立相应的系统有限元模型，计算和评估性能水平，系统模型有如下几类： ①车身概念模型 ②整备车身模型 ③车辆系统模型 3．动力学计算分析 ①正交模态 ②频率响应 ③灵敏度及应用 4．分析流程5．性能平衡6．结构优化 五）结构设计 结构设计阶段–结构方案选择–结构研究–结构设计完善 这三个阶段各种方案的共同特点都是围绕车辆低阶弯曲和扭转模态频率进行研究
11.结构研究阶段 新车开发的过程中，还需进行各子系统间的性能再平衡工作： ①结构设计灵敏度分析 ②在已经确定的性能水平下的结构调整 ③基于总体性能的结构研究 ④物理样机验证
12. 车身结构设计分三个阶段： 1）方案设计阶段 – 布置车身载荷路径 – 构造结构拓扑模型 – 初步选择构件尺寸参数 –通过简化模型的计算模拟和方案比较，确定初步设计方案 2）结构研究阶段 –仔细研究具体结构，对子系统和零件结构和制造工艺进行分析和优化 –考虑各方面性能要求和成本，进行系统性能平衡 3）完善设计阶段 –对结构参数进行进一步优化，通过不断细化的模型模拟计算结构特性，反复修改和完善，使结构性能达到目标性能 –进行样车试制和验证；估算成本和重量 第九章 1.快速成型技术： （1）光固化快速成型 （2）选择性激光烧结 （3）丝状材料选择性熔覆 （4）箔材叠层实体制作 （5）三维打印成型 2.快速模具制造技术： （1）直接快速制模技术（DRT） （2）间接快速制模技术（IRT） 3.硅胶模具的制造流程 原形、浇注硅橡胶、表面打磨、抽真空、固化、硅橡胶模具