1、汽车车身设计基础设 计 基 础汽 车 车 身同济大学 汽车学院 王宏雁 陈君毅 编 著 汽车车身设计基础 课程内容课程内容 “汽车车身结构设计基础”是一门涉及多学科交叉课程内容的教材。全书是从车身概论开始，讲解车身设计的定义，所涉及的学科领域，在汽车制造过程中的重要性，设计历史和发展趋势等；然后由外形到内部再至结构的设计要点、设计原则和方法等。不仅深入浅出，还要通俗易懂，引人入胜，激发学生对车身设计的学习兴趣。涉及到车身概论、车身设计方法轿车车身的空气动力学设计、轿车的车身总布置设计、车身结构的安全性设计以及车身结构的轻量化设计等车身设计基础知识。在内容上避免了将车身设计知识讲述得深而全，而是
2、串联起多学科的知识点，让学生了解车身设计的基本知识和基本方法及所涉及的其他学科领域及其相容性；掌握最基本的车身设计的方法、技术；了解车身设计这个学科的发展和研究内容，以及在汽车制造中的作用。汽车车身设计基础第一章 车身概论 学习要点：1.1 轿车车身的特点 轿车车身的设计与需要集各个行业之大成1.2 轿车车身的发展概况 车身发展的5个里程碑式阶段及其演变过程1.3 现代轿车车身技术发展趋势 外形设计的发展特征和50年后的汽车汽车车身设计基础车身造型布置型式新材料电子控制技术空气动力学人体工程学安防抗全公腐性害蚀新工艺的应用的运用的研究及应用的研究及应用法规1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1
3、.1.1 决定轿车车身设计的主要因素1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础轿轿车车车车身身设设计计的的目目标标1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1.1.2 轿车车身设计的要求及原则第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础车身内部遵守符合人机工程学原则车身结构遵守轻量化原则开发遵守继承性原则设计遵守各种相关法规和标准 成功的车身设计成功的车身设计车身设计遵守“三化原则”外形遵守美学、空气动力学原则1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况厢型甲虫型鱼型船型
4、楔型体现空气动力学原理的流线型车身集流线型和船型优点于一身快速、稳定、舒适马车外形的发展以人为本，考虑驾乘舒适性1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点蒸汽汽车马车1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础1907劳斯莱斯.银灵1915福特T型车动力性差动力性差阻力大阻力大1.2.1 原始的厢形车身l 车身高大，有足够的活动空间l 空气阻力巨大，动力性差，行驶速度低1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础降低空气阻力，提高动力性的措施分析 良好的车身外形设计的主
5、要内容是要减小空气阻力。221rDWuACFCD空气阻力系数A迎风面积空气密度ur空气阻力系数仅仅加大发动机不可取，可考虑减小仅仅加大发动机不可取，可考虑减小CD和和A1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础降低降低CD的尝试的尝试1934年美国密执安大学的雷依教授 空气动力学风洞实验减小迎风面积的措施减小迎风面积的措施车宽的减小受到稳定性、舒适性的限制 降低车高 1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况 降低车高，车的动力性加强降低车高，车的动力性加强流线型的车身流
6、线型的车身 CD值最小值最小第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础1.2.2 体现空气动力学原理的甲壳虫形车身 甲壳虫型车身能减小车后部产生的涡流，比厢形车符合空气动力学性能，动力性增强，但其后排乘员空间较小，产生不舒适感。1936大众甲壳虫1936菲亚特缺点：缺点：l 升力大，行驶不稳定l 乘坐空间狭小，视野及舒适性差优点：优点：l CD值小l 工艺性好，利于批量生产1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础l 因升力产生的行驶不稳定性l 升力产生原理1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点 甲壳虫的
7、另一个致命的缺点是对抗横向风能力差，不稳定。这是由于甲壳虫车身的特殊结构，产生了空气升力。1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础1.2.3 引入人体工程学的船型车身1958 东风CA721967丰田世纪以人为本，考虑驾乘舒适性；但是阻力大，动力性差船型车身是车身外形的进步还是倒退？1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础1.2.4 趋于完美的鱼型车身l 具有良好的空气动力学性能l 存在舒适性和视野问题1995保时捷9111.1 轿车车身的特点轿车车身的特
8、点1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况第第1 1章章 车身概论车身概论图1.19 甲虫型车身与鱼型车身比较图1.20 伏克斯瓦根热风牌轿车图1.21 “博美兰”梦幻车汽车车身设计基础1.2.5 理想的楔型车身l 有良好的空气动力学性能l 解决了横向风稳定性问题l 有很好的动力性和舒适性1963司蒂倍克阿本提小客车 图1.22 美国1952年生产的别克小客车图1.23 短尾车 图1.24 阿尔法罗密欧朱利亚T2小客车 图1.25 装在赛车上的翼的作用原理楔形赛车 汽车车身设计基础l 鸭尾造型的原理及应用“鸭尾”造型在宝马五系上的运用 向下的作用力使后轮的地面附着力增大1.1 轿车车身的特
9、点轿车车身的特点1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础现代车身技术发展趋势：现代车身技术发展趋势：l 节能、环保、安全l 采用新方法、新材料、新工艺汽车汽车技术技术安全安全节能节能环保环保舒适舒适经济经济高速高速美观美观可靠可靠高效高效1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1.3 现代轿车车身技术发展趋势现代轿车车身技术发展趋势现代汽车，尤其是轿车，外形设计的发展特征与传统设计相比区别在何处？1.3 现代轿车车身技术发展趋势现代轿车车身技术发展趋势成功的车身设计是综合考虑所有因素的结晶成功的车身设计
10、是综合考虑所有因素的结晶第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础l 风格各异的造型1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1.3 现代轿车车身技术发展趋势现代轿车车身技术发展趋势l 人性化的特征l 艺术化的外表第第1 1章章 车身概论车身概论1.3.1 现代汽车车身外形设计的发展特征 汽车车身设计基础1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1.3 现代轿车车身技术发展趋势现代轿车车身技术发展趋势l 新能源l 新材料、新结构、新工艺第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础l 新生产方式l 新消费方式1
11、.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1.3 现代轿车车身技术发展趋势现代轿车车身技术发展趋势l 新设计理念第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础1.3.2 现代轿车车身技术发展趋势 个性化综合设计各向异性造型风格多样化空气动力学性能最优化体现各种要求避免“千篇一律”追求情感化提高行驶稳定性新颖奇特人性化以人为本，人机协调虚拟化全球化虚幻环境的动态模型体验实车汽车将成为世界性商品1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1.3 现代轿车车身技术发展趋势现代轿车车身技术发展趋势第第1 1章章 车身概论车身概论
12、汽车车身设计基础1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1.3 现代轿车车身技术发展趋势现代轿车车身技术发展趋势l 50年后的轿车年后的轿车通用公司 OnStar ANT本田124大众公司的SlipStream奥迪公司 Virtuea Quattro第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础马自达MotoNari1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1.3 现代轿车车身技术发展趋势现代轿车车身技术发展趋势Peugeot20Cup conceptNissan Pivo Nissan Pivo 第第1 1章章
13、车身概论车身概论汽车车身设计基础日产OneOne 1.2 轿车车身的发展状况轿车车身的发展状况1.1 轿车车身的特点轿车车身的特点1.3 现代轿车车身技术发展趋势现代轿车车身技术发展趋势BMW GINA 梅塞德斯-奔驰银箭丰田Biomobile Mecha丰田的i-Swing 第第1 1章章 车身概论车身概论汽车车身设计基础第二章 车身设计的程序与方法 学习要点：2.1 车身设计方法概述 有别于机械总成设计的，车身设计的各种方法概述2.2 传统的车身设计方法 传统车身设计遵循着顺序，一环紧扣一环2.3 现代的车身设计方法 并行、协同面向全生命周期的设计模式汽车车身设计基础光顺曲线光顺曲线空间曲
14、面空间曲面装配精度装配精度互换性互换性2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述汽车车身设计基础 建立三维坐标系 X向：向：以前轴中心为零点，向前为负，向后为正 Y向向：以车身对称面为零点，向左为正，向右为负 Z向：向：轿车以地板下平面为零点，向上为正，向下为负 画网格线尺寸的计量和标注的基准线，多采用200mm网格 尺寸标注：以距离最近的坐标线为基准；可增添辅助基准线（每25mm的倍数）；尺寸尾数为0.25，0.50，0.75，0.00。车身设计资料以三维坐标系三维坐标系为设计基准 2.1 车身设计
15、方法概述车身设计方法概述第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述传统设计方法传统设计方法顺序设计、环环紧扣、严谨保守顺序设计、环环紧扣、严谨保守现代设计方法现代设计方法并行设计、多元参与、高效可靠并行设计、多元参与、高效可靠计算机辅助设计计算机辅助设计现代设计、弥补平面制图的不精确性、节省制模时间现代设计、弥补平面制图的不精确性、节省制模时间“仿形法仿形法”设设计计介于传统车身设计和现代计算机辅助车身设计之间介于传统车身设计和现代计算机辅助车身设计之间第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础
16、2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法传统设计方法传统设计方法发动机发动机底盘底盘车身车身汽车车身设计基础2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法现代设计方法现代设计方法发动机电器车身车身底盘附件产品规划造型设计结构设计并行的、协同的、面向全生命周期的设计模式并行的、协同的、面向全生命周期的设计模式汽车车身设计基础艺术构思图CAS三维数学模型CAD车身结构设计CAD零件设计CAD虚拟装配ASS试制试验、定型车身制造工艺设计CAPP工装、模具设计CAD工装、模具加工CAM装配、试冲、
17、调整投入生产铸件毛胚准备CAE优化设计2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法计算机辅助设计计算机辅助设计 汽车车身设计基础“仿形法仿形法”设计车身设计车身 2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述2.3 现代的车身设计方法现代的车身设计方法第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法概念设计概念设计技术设计技术设计传统设计方法传统设计方法2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法第
18、第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础概念设计概念设计产品设计的前期工作，对将投产车型的概念描述 论证产品的开发目的、必要性与可行性、市场预测、产品水平分析、目标成本、产品的竞销能力、企业的生产条件、投资能力、投产的总体目标等初步确定汽车性能指标、外形与内部布置2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.2.1 概念设计第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述产品的目标成本概念设计的内容产品的先进性分析产
19、品的使用调查产品的三化产品的造型概念市场调查产品设计任务书的制定第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础l 市场调查 预测需求（数量与价格），确定生产纲领（产量），竞争对手动向，投放时间。社会经济增长率国民所得购买力世界政治和经济环境公路建设人口构成消费动向消费者生活方式及志向交通环境及法规车辆保有量及普及率市场车型构成2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础广本广本 新飞度新飞度核心竞争对手福特福特 嘉年华嘉年华最新车型2.2 传统的车身设计方法
20、传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 产品的使用调查确定产品安全性、动力性、经济性等性能目标，确定主要技术参数。同类产品状况与问题同类产品状况与问题用户的需要和喜好用户的需要和喜好赶超性能目标赶超性能目标第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础振动特性防腐性密封性质量参数空气阻力系数视野性同类产品的水平2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 产品的先进性分析对所要达到的目标进行分析，确定先进技术应用的可行性。第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础l 产品的造
21、型概念 所开发车型的形体描述概念草图初步布置图美术效果图小比例模型2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础 桑塔纳2000 桑塔纳3000 桑塔纳维斯塔 车身附件不同 时尚型 舒适性 豪华型 整车配置不同2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 产品的通用化、标准化、系列化确定车型系列，以节省投资，缩短开发周期，满足各种需求第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础l 产品设计任务书的制定 产品描述2.2
22、 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 产品的目标成本 确定车型系列，以节省投资，缩短开发周期，满足各种需求 设计任务书要规定整车与总成开发的主要技术指标，包括如前所述的汽车的尺寸、质量、性能以及电器仪表和车身附件的选装要求，目标成本等。第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法 采用同步工程方法，在产品开发初期的概念设计阶段就吸收工艺、制造工程师以及财务、生产计划和市场销售人员，提前参加概念设计阶段的工作。l 产品开发的组织管理 用最少的人力和物力，花费最短的时间，作出最畅销的产品。汽车车身设计基础l 绘制1:5的车身布置草图确定车型基
23、本尺寸 2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述2.2.2 技术设计第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 绘制1:5的外形设计构思图确定外形 第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 绘制1:5的车身布置图确定主要控制尺寸、校核运动关系 第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础2.2
24、 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 绘制车身外形的透视效果图和1:5的立面效果图确定立体造型、色彩、效果 第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 制作1:5油泥模型表达形体概念，进行风洞试验 第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 绘制1:5彩色内饰效果图确定内部造型，色彩，效果 第第2 2章章 车身设计的程序与
25、方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 绘制1:1车身布置胶带图检查布置的合理性和运动干涉 第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 制作1:1看样模型检查放大后的效果，风洞试验 第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 绘制车身主图板表面曲线，装配关系，结构型式，运动轨迹
26、第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 绘制车身零件图零件尺寸，技术要求，车身上的位置第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 样车制造检验车身设计图纸、制造工艺性等第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述l 制作主模型像“米原器”，作为制造模具
27、、夹具、检具的依据第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础整车产品管理整车概念开发整车批量开发整车批量准备整车批量管理市场管理和产品管理/产品定义PPSPELF批量开发MEEOPKOSISCPHPASTPRCPCCLRFSLSJ1PPS(Product Planning Start)产品规划启动 PE(Projektentscheidung)项目决策 LF(Laufenfreigabe)启动认可 ME(Marketeinfuehrung)市场投放 KO（Kickoff）项目启动EOP(End Of Production)终止生产 SI（Strategic Int
28、ent）战略规划SC（Strategic Confirmation）战略确认PH（Proportions Hardpoints）硬点确认PA（Program Approval）项目批准ST（Surface Transfer）线图设计PR（Product Readiness）生产准备CP（Confirmation Prototype）样车确认CC（Change Cut-Off）更改冻结LR（Launch Readiness）投产准备LS（Launch Sign-Off）投产签发J1（Job1）零批量投产FS（Final Status）最终状态2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车
29、身设计方法概述车身设计方法概述2.3 现代的车身设计方法现代的车身设计方法2.3 现代的车身设计方法现代的车身设计方法第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法2.3.1 现代车身设计过程汽车车身设计基础产品开发阶段产品开发阶段产品策划产品策划概念设计概念设计技术设计技术设计产品试制产品试制成本分析投资预算市场调研技术方案材料应用工艺分析供应商的二次开发车身总布置车身造型结构可行性研究三维结构设计二维零件图设计设计试制试验试制生产前试制样车试验样车试验生产准备生产准备整车试验白车身试验系统试验零部件试验制造确认批量生产确认2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设
30、计方法概述车身设计方法概述2.3 现代的车身设计方法现代的车身设计方法第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础现代设计产品规划概念设计技术设计 准确的对标定位科学的质量功能分析 周详的产品描述 企业条件 车身总布置 车身造型 结构可行性研究 生产准备样车试验 产品试制2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述2.3 现代的车身设计方法现代的车身设计方法第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础1）外形构思用草图记录和推敲创意 根据产品的前期定位、市场需求和技术描 述，从造型角度进行创意构思和
31、造型定位 2）缩比效果图含车身尺寸信息的二维造型设计图 包括车身外形效果图和车身内饰效果图 2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述2.3 现代的车身设计方法现代的车身设计方法第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法2.3.2 现代车身CAD设计方法汽车车身设计基础3）模型制作利用计算机辅助造型设计（CAS）制作精确的三维实体模型 2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述2.3 现代的车身设计方法现代的车身设计方法第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础4）C
32、AD建模 测量全尺寸模型得到尺寸参数点集，输入计算机，建立整个车身表面数学模型 5）概念车制作 将内、外饰在同一个车体中表现出来，如实地体现车型制造出来之后的状态 2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述2.3 现代的车身设计方法现代的车身设计方法第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础效果图至1：1模型的造型型面的可行性分析工程分析造型分析结构分析深入的修正与细化，并作为三维结构设计阶段的技术输入 提供给车身结构分析的输入条件：(1)产品策划定义报告；(2)相关的整车和电气控制条件；(3)效果图、胶带图、CAS模型、
33、内外表面(带断面)数据；(4)造型阶段的间隙圆角图、内外饰件花纹方案；(5)各总成控制条件、要实现的主体功能；(6)所遵循的相关标准法规；(7)以往项目的积累知识和质量要求。2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计方法概述2.3 现代的车身设计方法现代的车身设计方法1)车身结构分析的前提第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法2.3.3 结构分析汽车车身设计基础包括：(1)各总成产品描述；(2)零件表；(3)车身总布置图；(4)三维结构设计方案。2）车身结构分析的内容2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计
34、方法概述2.3 现代的车身设计方法现代的车身设计方法配合方式连接方式空间布置关系运动关系零件详细结构设计主体结构第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础(1)主要典型结构断面分析；(2)主要结构节点刚度分析；(3)白车身整体结构分析，在有无前后风窗玻璃两种状态下主要进行扭转刚度、弯曲刚度分析和振动模态分析；(4)加热、通风和制冷性能分析，主要进行空调性能分析和空调风道分析；(5)CAD外流场分析，即主要研究气动特性、流场特性和表面压力分布，以获得最佳的空气动力学特性。3）方案CAE分析 2.2 传统的车身设计方法传统的车身设计方法2.1 车身设计方法概述车身设计
35、方法概述2.3 现代的车身设计方法现代的车身设计方法第第2 2章章 车身设计的程序与方法车身设计的程序与方法汽车车身设计基础第三章 车身设计的技术与要求 学习要点：3.1 现代车身设计技术 了解计算机辅助造型技术等几种现代车身设计技术3.2 结构设计要求 白车身的结构需要满足的设计要求和设计要点汽车车身设计基础 可省略比例模型的制作环节，减小劳动强度，缩短造型周期提高了数据精度，为提高最终模型的制作精度奠定了良好的基础 CAS阶段生成的内、外表面三维数据，可以为后序工程和工艺分析提供共享的数字模型辅助造型设计的优点相比传统的仿形法设计，计算机辅助造型技术有很多优点：3.1 现代车身设计技术现代
36、车身设计技术 第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 汽车车身设计基础3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 3.1.1 计算机辅助造型技术 利用CAS/CAD/CAM系统在计算机中建立一个数字模型取代传统设计方法中的立体实物模型。通过图形输入输出设备对生成的数字模型进行各种功能操作，观察效果，满意之后通过数控程序加工出立体模型，完成几何造型设计。随后再对形成的车身外表面数字模型进行结构设计、结构分析和生产准备。第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求汽车车身设计基础3.1.2 虚拟现实技术 虚拟产品开发技术是在新产品
37、开发流程中有效利用虚拟产品模型，对产品设计做出判断，并在测试阶段加以验证，从而帮助企业寻求更具创新性的产品设计、得到“所期待的”产品。3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求汽车车身设计基础3.1.3 空气动力性模拟 运用流体力学知识，研究汽车行驶时，即与空气产生相对运动时，汽车周围的空气流动情况和空气对汽车的作用力，以及汽车的各种外部形状对空气流动和空气动力的影响。3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求汽车车身设计基础3.1.4 人机工程技术 人机工程学在对人的特性进行详细研
38、究的基础上设定了一系列的设计准则，用来指导汽车产品的设计，主要是人和汽车之间的界面设计，主要体现在驾驶员和乘员在驾乘状态下的舒适性、视野性、手伸及性和操纵方便性等方面。3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求汽车车身设计基础3.1.5 虚拟样机技术 虚拟样机技术基于协同作业机制和理念的并行工程开发技术，在产品的设计阶段就充分考虑产品的装配环节和相关的各种因素的影响，在满足产品性能和功能的条件下，通过改变零部件装配结构来降低装配时的复杂性。3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求汽
39、车车身设计基础3.1.6 CAE分析和验证技术 主要涉及到白车身和零部件的静态、动态、安全和疲劳分析，空间和管路的流场分析，钣金件的冲压成型可行性分析，塑料件的注塑过程模拟分析等。3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求汽车车身设计基础3.1.7 模块化设计技术 “模块化设计”是在进行产品功能分析的基础上，将产品的总功能分解为若干层次较低的、可互换的、独立的基础单元模块，根据用户的具体设计要求，通过对功能模块的选择与综合，快速设计出具有不同系列、不同性能、不同用途的各种新产品，满足市场对产品设计、制造的快速性要求。3.1 现代车身设计技
40、术现代车身设计技术 第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求汽车车身设计基础理想的碰撞特性要求理想的碰撞特性要求轻量化和低成本要求轻量化和低成本要求车身总布置的约束要求车身总布置的约束要求所基于的制造平台的系列设计要求所基于的制造平台的系列设计要求车身结构的动力性能要求车身结构的动力性能要求车身制造要求和维护与拆装要求车身制造要求和维护与拆装要求现代车身结构设计要求3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 3.2 结构设计要求结构设计要求此处的此处的“车身车身”指的是白车身指的是白车身3.2 结构设计要求结构设计要求第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求汽车车
41、身设计基础车身结构分类：3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 3.2 结构设计要求结构设计要求 承载式车身 非非承载式车身半承载式车身模块式一体式第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求3.2.1 白车身结构汽车车身设计基础车身覆盖件梁、支柱结构加强件车身覆盖件的作用：车身覆盖件的作用：封闭车身，体现车身外观造型，增大结构强度和刚度梁、支柱的作用：梁、支柱的作用：保证车身所要求的结构强度和刚度的基础件结构加强件的作用：结构加强件的作用：加强板件的刚性，提高各构件的连接强度 3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 3.2 结构设计要求结构设计要求车身结构的特点：由覆盖件、梁
42、、支柱及结构加强件等焊装成的集合体，提供车身所需的承载力。第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求汽车车身设计基础车身前部是敞开的发动机舱，承受比较大的集中力，主要由前纵梁支撑，并尽可能吸收纵向碰撞能量。车身中部是乘坐舱，结构强度要求很高，主要起到承受侧面撞击力，保护乘员生存空间的作用。车身尾部是行李箱舱，主要承受燃油箱、备胎和行李的重力。后纵梁承担和吸收纵向撞击载荷。3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 3.2 结构设计要求结构设计要求第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求汽车车身设计基础3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 3.2 结构设计要求结构
43、设计要求3.2.2 车身结构设计要点第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求结构强度与刚度要求无变形、无损坏、无疲劳破坏振动与噪声要求降噪减振耐久性要求确保车身结构在规定的使用期内不发生疲劳破坏安全性要求有良好的耐撞性和乘员保护作用轻量化要求使用轻质材料，采用轻量化结构密封性要求使车身室内与外界隔绝通风要求输送新鲜空气，排出污浊空气防腐蚀要求尽可能延长车身寿命汽车车身设计基础l 结构强度与刚度要求车身结构刚度和动力学性能设计过程车身结构刚度和动力学性能设计过程3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 3.2 结构设计要求结构设计要求选定有竞争力的同类车型Benchmarking
44、对新设计提出具体的目标要求实施车身拓扑构造技术，选择结构方案建立CAE模型结构优化试验验证进一步完善产品设计的全面评估第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求没有物理学上或理论力学上的“平面性”承载结构 由骨架构件连接成的承载及传力结构 承载结构任何地方受力，应通过承载结构“网络”，迅速传递至整个车身 尽量避免存在不会受力的非承载构件 车身承载结构必须有足够的刚性.所有机组必须尽量悬置于车身承载结构的几何节点处 不允许车身薄板有较大的振幅 汽车车身设计基础l 振动与噪声要求3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 3.2 结构设计要求结构设计要求建立刚弹耦合模型准确分析振动建立
45、集中质量模型进行汽车平顺性的分析第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求噪声的产生（1）轿车驱动系统噪声（2）轮胎与路面接触噪声（3）环绕车身的气流噪声噪声的传递（1）空气传声（2）固体传声降噪的措施（1）连接处隔绝（2）有目的的增加车身刚度（3）适当部位设置隔音件（4）多级密封汽车车身设计基础l 耐久性要求疲劳耐久性研究方法疲劳耐久性研究方法原型机实际载荷CAE模型数据处理和分析材料和加工虚拟载荷台架和道路试验性能相关性分析CAE虚拟疲劳3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 3.2 结构设计要求结构设计要求第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求疲劳的产生
46、汽车在行驶过程中，由于路面不平整及路面使用过程中造成的缺陷等因素的影响，车身结构会受到交变载荷的作用疲劳破坏在交变载荷重复作用下，应力值没有超过材料的强度极限，材料或结构所发生的破坏现象 影响疲劳强度的因素材料本身的性质、零件几何形状、表面质量、工作条件、表面处理及参与内应力等汽车车身设计基础l 安全性要求n 结构安全设计理念吸能与坚固；n 耐撞性；n 乘员约束与保护系统；3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 3.2 结构设计要求结构设计要求方向盘管柱碰撞时溃缩吸能结构安全坚固的车身乘员保护安全气囊乘员约束安全带第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求前后两个碰撞吸能区汽车
47、车身设计基础3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 3.2 结构设计要求结构设计要求l 轻量化要求第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求轻量化的前提保证安全性结构合理化（1）减薄板厚（2）形状合理（3）刚度最佳轻量化的途径(1)缩小车身尺寸(2)采用前置前驱布置型式(3)车身结构合理化(4)使用高强度钢板或其他轻质材料轻质替代材料（1）高强钢（2）铝、镁合金（3）复合材料汽车车身设计基础l 车身防腐蚀设计n 静态密封涂胶、密封条；n 动态密封密封条；罩盖密封升降玻璃密封3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 3.2 结构设计要求结构设计要求第第3 3章章 车身设计的技术与
48、要求车身设计的技术与要求汽车车身设计基础3.1 现代车身设计技术现代车身设计技术 3.2 结构设计要求结构设计要求l 通风要求 充分利用车辆的空气动力特性来研究设计通风口的位置和通风量。l 防腐蚀要求 n 改进车身结构；n 采用各种保护膜静态穿孔腐蚀缝隙腐蚀端部腐蚀凿击腐蚀疤痕腐蚀E 采用防腐材料E 防潮，涂胶E 打磨圆口，加套E 涂基底材料E 保护漆膜车身侧面的通风口3.2 结构设计要求结构设计要求第第3 3章章 车身设计的技术与要求车身设计的技术与要求汽车车身设计基础第四章 轿车车身的空气动力学特性 学习要点：4.1 轿车的空气阻力 空气阻力的组成及其影响因素4.2 轿车的横向稳定性 风压
49、中心与重心的位置关系影响横向稳定性4.3 轿车的升力 轿车的流线与升力之间的关系4.4 空气的粘滞现象及轿车的流谱 空气的粘滞现象对轿车空气动力学性能的影响4.5 车身造型应用空气动力学研究 针对空气动力学问题的车身造型优化设计4.6 轿车的空气动力性试验 利用风动试验和道路试验提高轿车空气动力学性能汽车车身设计基础l：汽车的轴距t：汽车的轮距q：动压q=1/2v2(为空气密度)A：汽车的前视投影面积，该面积应包括汽车底部零件及轮胎的前视投影面积。对轿车可用英国人推荐的公式估算（误差一般不超过6）：式中 B和H轿车的总宽和总高；由此可推出：第第4 4章章 轿车车身的空气动力学特性轿车车身的空气
50、动力学特性4.1 轿车的空气阻力轿车的空气阻力 4.1 轿车的空气阻力轿车的空气阻力 0.81ABH22XDFCv A0.81ABH汽车车身设计基础4.1.1 空气阻力的组成 4.1 轿车的空气阻力轿车的空气阻力 第第4 4章章 轿车车身的空气动力学特性轿车车身的空气动力学特性由轿车表面凸出的零件引起气流相互干扰而产生的阻力 车身前部的正压力和车身后部的负压力所产生的压力差而引起的阻力由轿车室内通风的气流和冷却发动机的气流所造成的阻力。由升力引起的 由于空气的粘滞性在车身表面所产生的摩擦力 汽车车身设计基础maxmax12DLFGfvA CC f降低DC值是提高最大车速的关键 4.1.2 空气
