汽车车身设计实习报告[范文]

第一篇：汽车车身设计实习报告[范文]

汽车车身设计

从汽车产业到汽车社会，汽车已成为一种现代生活方式的代表。特别是随着经济的发展，汽车越来越普及，人们需求也越来越多样化，从而刺激了汽车供应商开发功能更齐全、文化内涵更丰富、品牌特征更鲜明的汽车产品。于是，近些年来在全球及国内市场出现了许许多多各种新功能的车身型式，众所周知车身结构含有以下分类： 两厢车 三厢车 掀背车 旅行车 硬顶敞篷车 软顶敞篷车 跑车 MPV SUV等等。

上上周在王老师的带领下我们参加认识了学校停车场的各种车，今天我们到了体育馆门口的停车场，各种车琳琅满目，让人目不暇接，各种不同的风格，给人以不一样的冲击。回宿舍后查阅了不少资料，对于汽车车身设计有了新的认识。

汽车车身设计有如下几个特点：

一、汽车车身设计涉及面广，远远超过一般机械产品的范围，因此车身设计人员需要有坚实的理论基础和丰富的实践知识。

二、汽车车身设计方法有别于汽车上其他总成。

三、车身的结构设计有独特的要求。另外，在车身设计时除满足车身有一定的强度，刚度要求外，还应进行防震降噪、碰撞装安全性、金属材料缓腐蚀性及轻量化方面的结构设计。

在网上找了不少资料，下面举例几款车身设计的机构及特点：

两厢

在国外，两厢车通常叫做“hatchback”，也就是掀背的意思，但是这与我们国内叫得掀背车有所区别。在国内，两厢车是指少了突出的“屁股”(后备箱)的轿车，它将车厢与后备箱做成同一个厢体，并且发动机独立的布置形式。这种布局形式能增加车内空间，因此多

用于小型车和紧凑型车。

三厢

三厢式汽车：轿车的标准形式。我们常见的轿车一般是三厢车，它的车身结构由三个相互封闭用途各异的“厢”所组成：前部的发动机舱、车身中部的乘员舱和后部的行李舱。在国外，三厢车通常叫做Sedan或saloon。

跑车

跑车一般为双门设计，车身较低、造型流畅，有着比较强烈的运动感，座椅为双座或2+2式设计，与其他级别车型区别比较明显的是，跑车的发动机可以有前置、中置和后置三种形式；而且其车顶形式也有硬顶、硬顶敞篷和软顶敞篷三种。

跑车的种类很多，有追求性能的，如兰博基尼；有的只追求样子，比如起亚速迈等。随着市场的发展，跑车也不再局限于两门设计，比如奔驰CLS就是四门轿跑车的引领者。

SUV

SUV是Sport Utility Vehicle的简写，中文意思是运动型多功能车，是一种同时拥有旅行车般的舒适性和空间和一定越野能力的车型，现在的SUV一般是指那些以轿车平台为基础生产、在一定程度上既具有轿车的舒适性，又有越野车的通过性的车型。

除了上述车型外，纯粹的硬派越野车、混型车Crossover，如牧马人、宝马X6、酷搏等，也都归属于SUV级别。由此也引出一个比较特别的情况，SUV不但类别繁多、车身尺寸有大有小，而且价格也是横跨几万元到几百万元的区间。

SUV的热潮最早从美国延烧开来，不仅欧美地区在流行，连远在亚洲日本和韩国的汽车厂商也开始开发SUV的车款。由于受到RV休旅风气的影响，SUV的高空间机能和越野能力，已经取代旅行车成了休闲旅游的主要车型。SUV成了当时最受欢迎的车款。

然而好景不长，SUV的市场受到了阻碍。石油危机造成油价数度飙涨，传统的SUV由于为了顾全越野能力，采用高刚性的底盘和悬吊系统以及四轮传动，造成车重偏重，为了得到足够牵引力，SUV也都采用高功率高排气量的引擎，加上重视越野和空间，使用高底盘和高车身的设计，风阻系数偏大，种种原因，SUV的油耗远比轿车高很多，在油价飙涨的时代，SUV瞬间从最受消费者欢迎的车型变成了最不受消费者欢迎的车型，SUV的退潮使的SUV的发展暂时停顿了下来，但也让轿车和旅行车重新获得发展的空间。

不过，危机也是转机。所有车商重新检讨并改善SUV的最大缺陷高油耗。现在的新式SUV和过去的传统SUV相比，车体的重量已减轻了不少，同时外观也更加流线型，引擎也更省油，SUV的油耗瞬时降低且不失越野性，但也有车厂为了让SUV更省油，放弃了高底盘、四轮传动和高刚性的悬吊系统，虽然失去了部分越野能力，但也也让油耗降的更低，SUV的省油化加上石油危机的解除以及休旅风气持续延烧，SUV终于获得重生并热卖了起来。

总的来说，本人还是比较热衷于SUV，大气上档次，目前中国汽车市场中SUV车型可谓是持续热销，每个汽车厂商都纷纷推出自己SUV车型，截止到现在今年SUV市场中全新车型不下20款。

途锐

新一代途锐的车身比例、整体轮廓，仍然保持上代的特征，这是大众向来的外形设计思路，但脸谱却焕然一新，跟新近推新途锐采用了大众全新的家族式前脸，并引入了全新的LED日间行车。除此之外，为了取得更好的空气动力学效果，在造型上也做了一些调整，使得途锐看起来更精致的原因。出的辉腾、高尔夫都很相似。

虽说新途锐车身的总体轮廓变化不大，但实际上工程师们花很大精力去优化新途锐的车身结构。据介绍，新途锐的车架减轻重量208公斤，但车身抗扭刚度提升5%，风阻系数从上一代的0.38降至0.35，这些数据足以说明新途锐的进步，将会为降低油耗、提升安全作出贡献。尾部的设计非常沉稳，另外途锐的尾灯跟最新的高尔夫等车的尾灯有些相像。新途锐只比上代途锐的尺寸略有变化，仍然是比宝马X5略小，跟奥迪Q7比体型就差一截。

长城迷你 从外观上看，长城迷你SUV借鉴了很多同平台长城精灵的设计元素，或者说其整体轮廓基本沿用了精灵的功底。所以长城迷你SUV的外观设计可以说是即熟悉又陌生，虽然我曾经在几年前近距离观察过那时还是概念车的长城迷你SUV，但量产化的改进已经让小车拥有了更多和更精细的新元素。即便如此长城迷你SUV理念还是延续了早前概念车的整体思路，修改的地方大多是些小的细节和根据量产需求所必需的改进。

哈佛H6 哈弗H6定位于城市SUV，在驱动形式上，哈弗H6有两驱和四驱两种模式。H6采用了和此前的H3和H5不同的全新平台打造，最大特点是使用了承载式车身，H6的四驱车型使用的是适时四驱系统。而不是H3和H5采用的非承载式车身+分时四驱系统。虽然这会在一定程度上影响到它的越野性能，但其好处是可以降低车身重量提高经济性，且可以获得更好的乘坐舒适性。由于采用了全新平台打造，所以哈弗H6两驱版车型采用的是前轮驱动。这也和H3和H5两驱车型采用后驱模式有所区别。哈弗H6在外观上颠覆了先前车型越野味浓重的风格，采用了更能博得大众消费者认同的新设计，整体设计大气沉稳，但也不乏有时尚的元素出现。平直的车顶线条则可以很好的保证车内头部空间。

本田CRV 全新CR-V外观上融入本田全新的家族化特征，三层式镀铬格栅与菱角分明的前大灯交相辉映，整个全新的前脸造型比老款CR-V更大气且更有张力，都市感与高级感油然而生。全新CR-V的尾部变化给人以焕然一新的感觉，回峰式的尾部造型，在进一步扩大车尾空间的同时，彰显出全新CR-V独特的城市运动感。俊朗锋锐的侧面线条使全新CR-V显得更加流畅，层次感分明，抛弃了老款车型的中庸设计，赋予更多的运动特征。全新CR-V无论在内饰设计风格还是质感的处理上，都超越了老款。全新采用焕然一新的中控台样式，更显层次感和科技感，配备经过重新设计的三幅真皮方向盘与3D数字化多层次显示仪表盘仪表盘，同时增加了智能化多功能显示系统，系统集成了屏保，音乐，行车信息，导航提示等多项功能，为驾乘者带来了非凡的驾乘体验。曾经标新立异的手刹在全新CR-V上完全被取消，取而代之的是档次感较高的脚刹。而相对于老款所增加的一键启动与后排空调出风口则更好的满足了驾乘者的人性化需求。同时，全新CR-V拥有比老款更低的后备箱门槛和新增的一键后座椅折叠功能，这样的设计使得将物品放入后备箱更轻松，同时在乘员不多时，扩展行李箱空间也仅需一个动作，全新CR-V的实用性能和使用的舒适性得到了进一步的提升。

通过此次认识实验，对汽车车身有了更深刻的理解，巩固和丰富了学过的专业知识，培养了理论联系实践的能力。收获颇多，很感谢王老师带领我们在校园里参观并且给我们详细的讲解车身曲线的变化以及其优缺点。让我们了解了这几年汽车前车身、中间车身。后车身的变化趋势，真正的学到了很多课堂上学不到的知识。

汽车车身设计的好坏直接影响汽车产品质量和销售情况，因此在车身设计方面应投入大量的人力物力包括车身造型、表面涂装和内饰设计上等等。未来几年，随着我国自主创新意识的增强，我相信民族品牌汽车会越来越好，同时也将需要越来越多的汽车车身设计人才，为此我觉得开设这门汽车车身设计课有其重要性，而此次认识实验带给我们的不只是书本上的知识还有实践方面的内容，开阔了视野，收益很多，为以后工作打好了良好的基础。

第二篇：汽车车身刚度设计方法

关于“复杂产品全设计流程理论与车身刚度设计方法研究”工作安排

对于前几天发给大家的一个PDF文档，关于刘老师提出的自然科学基金申请准备工作现提出初步任务安排如下：

一、撰写立项依据，并了解当前“全设计流程”和“车身刚度设计”相关内容。

1．通过“全设计流程”文献研究，撰写“复杂产品全设计流程理论”立项依据。

文献研究从“全设计流程”的研究意义、国内外研究现状及发展动态分析入手，结合科学研究发展趋势来论述“全设计流程”的科学意义和国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题来论述其应用背景，可参考“一”来撰写此部分内容。

2．研究“车身刚度设计”文献，完成立项依据。

通过文献研究，掌握汽车车身刚度设计详细过程，从规划、分析、求解、建模及信息处理这几方面入手，需掌握的内容包括：身刚度设计的发展历程、意义、最新研究热点、发展趋势、研究内容、现有的研究方法（分析、建模、求解、优化算法）等，然后概括出一套现有的最新的车身刚度设计流程（从建模到求解）。同时，了解本实验室现有的研究成果，如多层多体信息模型和PIM模型等理论（可参考本实验室的一些论文）。在对现有 “车身刚度设计”和信息技术的理解基础上，根据“复杂产品全设计流程理论”立项依据，完成“车身刚度设计方法”的立项依据。本部分可参考“一”来撰写。

3．文献整理。

每人列出30篇文献，包括5篇外文文献。并且引用到撰写的内容里。

此项任务旨在使大家对“复杂产品全设计流程理论”和“车身刚度设计方法”有个基本了解和大致思路，为后绪工作打基础。故此项任务很重要，希望大家认真完成。本项工作在周五之前完成，并发给吕程和田海豹来整理。

相关参考资料：“一致性产品信息建模理论及复杂装备精度链设计方法研究”申请书（吕程提供）；

《汽车车身先进设计方法与流程》（实验室前面的书柜里面有）； 其他资料请自行查阅。

这次任务比较重，大家辛苦了。天气变冷请注意保暖。

第三篇：新能源汽车车身设计探索

（研究生课程论文）

电动汽车系统分析与设计

论文题目：

新能源汽车车身设计探索 指导老师：

邓亚东

学院班级：

车辆A1101 学生姓名：

张 劼 学

号：

1049721102100

2012年 6 月

武汉理工大学研究生课程论文

新能源汽车车身设计探索

张 劼

（武汉理工大学汽车工程学院；车辆工程A1101班；1049721102100）

摘要：本文从空间布局、轻量化和空气动力学三个方面阐述了新能源汽车车身设计的发展方向和主要技术手段。空间布局主要考虑汽车尺寸限制及设备的集成化和分区域化；轻量化需要从设计、材料和工艺等多方面着手，减轻重量并确保性能；空气动力学优化可尽量减少空气阻力对汽车高速行驶的不利影响，有助于提升汽车速度和减少能量消耗。

关键词：新能源汽车；车身；空间布局；轻量化；空气动力学

Abstract: This paper explains the direction and technical means of vehicle body design from three aspects: space layout, lightweight and aerodynamic.The spatial layout mainly considers the vehicle size limits, equipment integration and sub-regionalization.Lightweight should be realized by design, materials and processes, reducing weight and ensuring the performance.Aerodynamics optimizing minimizes air resistance at high speed and helps to improve the vehicle speed and reduce energy consumption.Keywords: new energy vehicles;body;space layout;lightweight;aerodynamics 引言

当下，新能源汽车正逐步成为汽车领域的前沿方向和发展热点。造成这一现象的主要原因是日益增长的原油价格及其背后的能源危机；同时，人们的注意力越来越多的集中到节能环保的主题上来，从单纯关心汽车动力性能转变为对动力、安全、节能和环保的综合要求。

各国研究机构和各大车企针对这些变化和需求，在新能源汽车的设计研发中提出了各自不同的方案和主张。主要的技术方案集中在纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车这三个方向上。

然而，无论采取何种技术方案，首先要考虑和解决的还是车身问题。任何技术和设备必须依托车身这个载体，而优秀的车身设计也能充分发挥出设备的特性和优势。目前，新能源汽车车身有彻底原创设计和利用已有车身进行改造两种思路。两种设计思路的目标是相同的：即要使汽车拥有足够的设备放置空间和人员乘坐空间；要使车身结构应尽可能达到轻质高强度；要使汽车具备优良的空气动力学特性。设备及空间布局

新能源汽车的各种设备和传统汽车相比有着很大差异。例如，纯电动汽车会用电动机取代内燃机，并且需要大量的空间来放置电池组；混合动力汽车同时拥有内燃机和电机两套设备，因此对空间和布局的要求明显提高；燃料电池车则需要安装储氢罐、燃料电池组和电机等设备，在空间和安全性上都需要充分考虑。

基于新能源汽车的这些空间要求，不同型号尺寸的汽车应选取适合自身的车身空间布局方案。

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2.1 大型客车的布局方式

大型客车普遍采用桁架焊接的车身制作模式，具有结构规整、空间大的特点。又由于客车本身体量较大，因而很容易安装新能源汽车的设备。研制新能源客车，完全可以利用现有的车身，只要稍加改进即可。客车造型方正，空间充裕，可以容纳大尺寸的动力系统和较多的电池组（或储氢罐），这有利于提升汽车的动力性能和续航能力，也不必对设备的集成度和紧凑性提出过高的要求。

总的来说，客车车身具有较好的通用性能，适合各种新能源设备的布置需求，针对车身的全新概念研发较少，主要考虑如何利用现行的车身结构进行合理布局。

图2.1所示为北京奥运会某型纯电动客车的布局方式。该电动汽车的车身结构是在原燃油客车车身结构的基础上改进设计的，布置方式和原车有了很大不同。发动机舱被用来放置电动机，电池组则布置在了车身两侧的底部框架内。这样的布局方式充分利用了客车底部到地板之间的空间，搭载了大量的电池组；动力装置的位置没有改变，这就避免了其他传动结构的大改动，减轻改型的工作量，最大程度的利用了原车已有的技术设备，节约了研发的成本。这种通过对车身进行有限度的改进，从而获得新能源客车的方式是较为合理的。

[1]

图2.1 某型纯电动客车的车身布局方式

燃料电池客车和纯电动客车较为相似，只是将电池组换成储氢罐，再追加一套燃料电池系统。其布局和纯电动汽车基本相同：在原先放置电池组的位置安装储氢罐；燃料电池系统根据尺寸来确定安放地点，可以和电动机一起放置于发动机舱里，也可以安装在原来装电池的地方。

混合动力客车不需要很多的电池组或储氢罐，但其动力系统较为复杂，整合了内燃机和电机两套系统，并且还配备了复杂的机电耦合组件来实现不同工况下的模式切换。针对这种情况，就必须将后部的舱室空间腾出来，以便放置整套动力系统；电池组等其他部件利用两侧靠前的空间放置。图2.2所示的TEG6128SHEV串联式混合动力城市客车就体现了这样的布局方式[2]。

图2.2 TEG6128SHEV串联式混合动力城市客车车身布局

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2.2 中小型及微型汽车的布局方式

中小型及微型车的尺寸和造型与大型客车截然不同，在空间布局和设备的紧凑度上要求要高得多。无论是设计新车身还是利用已有车身，都必须将车内空间充分利用起来。由于小车的曲线造型复杂，空间结构不是方正规整的，所以设计和改造都具有相当的难度。

图2.3所示为我校的楚天一号氢氧燃料电池汽车。该车车身为雪铁龙爱丽舍三厢版本，发动机舱内放置了燃料电池系统和电动机等动力部件，车尾行李舱放置储氢罐。这样的布局方式在中型车中较为先进：动力系统和燃料系统完全分离开，一方面提高安全性，另一方面也有利于动力系统的整合和集成；储氢罐单独放置于车尾是最为安全的，而且行李舱空间较大，可以容纳较多的储氢罐，提高汽车续航力。要实现这一结构布局，关键还在于发动机舱的空间利用，在于燃料电池系统和电机等的整合。从图2.3可以看出，发动机舱内的布置是相当紧凑和密集的，上部主要是燃料电池组及配套附件，下层安装电机系统。

图2.3 楚天一号氢氧燃料电池汽车车身布置

图2.4~2.6所示为各汽车公司专门设计的新能源汽车的车身布置结构。图2.4为日产聆风（纯电动汽车）的布局方式：电机放置于前部，电池组放置于中后部的地板下，实际就是将地板向上抬升一定距离来创造出电池组的安装空间。图2.5为通用公司的纯电动汽车方案，其电机布置与聆风相同，电池组则集中安置于后轴的行李舱下部及左右座位间的过道里。这样的布局就不会抬升地板高度，从而不影响整车高度及乘员空间。

图2.4 日产聆风布局

图2.5 通用公司的电动汽车方案 图2.6为本田燃料电池汽车的布局，和楚天一号的两端布置不同，该方案为三段式：作为动力源的电机布置于汽车前部的发动机舱内；产电的燃料电池系统位于中部的地板下；储氢罐放置于后轴处的行李舱下。相对于楚天一号，这样的布局更为明朗，功能区域划分明确。当然，这样的布局方式也与车身的其他因素有一定关系：该车是将三厢车融合为一个整体流线造型的风格，前部的舱室明显要比传统三厢车短小，而后部空间较大，因此必须将电机和

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燃料电池分开安装。

图2.6 本田燃料电池汽车布局

图2.7为某微型电动汽车车身结构。微型汽车的车身尺寸更小，尤其在长度方向上没有足够的空间，因此只能更多的依赖抬高地板来获取放置空间。下图的微型汽车就是如此，其地板的抬高距离明显要大于中型汽车，整体结构非常紧凑。

[3]

图2.7 某微型电动汽车结构布局

2.3 小结

总结上文可以得到新能源汽车车身布局的基本方式方法：

1）车身尺寸越小，越要考虑布局的合理性和紧凑性；大型客车利用现有车身即可满足要求，小型微型汽车往往需要设计专门的新能源汽车车身。

2）中小型汽车的布局设计强调功能区域的明确性和单个区域内的设备紧凑性。3）地板下放置储能设备（主要是电池组）的方式在中小型及微型车中被广泛采用；微型车较为依赖这种方案来克服尺寸小、空间不足的问题。

4）中型汽车可对放置位置进行适当调整（如移动到后轴区域或者布置于两作为中间的过道），尽量减小乘员区的地板抬高距离。

5）燃料电池汽车的储氢罐普遍后置，安装于行李舱下或行李舱内。车身轻量化及结构强化

新能源汽车最主要的目标就是节能环保减排，因此减轻车体自重从而减少燃油消耗是新能源汽车开发研制中的重要环节。由于电池组、储氢罐等设备本身质量就已经很大，故而新能源汽车的轻量化要求比起普通汽车要高得多。在大幅度追求轻质的基础上，车身还必须满足一定的结构强度和其他性能指标（例如NVH、工艺和成本等），因此这并不是简单的减重问题，而是与车身性能设计紧密联系的系统的平衡设计[4]。

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达成上述目标的途径主要有三种：结构设计、材料选择和优化制造工艺，下面分述之。

3.1 结构设计

（1）零件的结构优化

零件的结构优化可以通过降低钢板厚度，同时在关键部位增加加强筋或适当增加材料强度来保证零件的强度、刚度性能。同时，也可以在非关键区域增加减重孔、切除多余翻边等。

（2）零件的断面优化

零件的断面优化主要是考虑断面惯性矩和断面面积之间的平衡，通过不断的优化分析来实现用最小的断面面积达到最大的惯性矩这一目标，从而提高车身结构刚度性能，减轻车身质量。

（3）钢板厚度对性能提升的敏感度分析

钢板厚度对性能提升的敏感度分析是通过将车身各个零件的钢材厚度作为变量来建立数学模型，以保证模态、刚度、耐撞性等工况的性能要求为前提，采用拓扑运算的方法，分析所有变量对这些工况综台性能的敏感程度，提高部分敏感零件的钢板厚度，降低其他不敏感零件的钢材厚度，最终实现降低车身总质量。

3.2 材料选择

（1）提高高强度钢板的使用比例

提高高强度钢板的使用比例不仅可大幅度减轻车身质量，同时也有利于提高车身碰撞和耐久性能。目前，国际上的一些新车型，其屈服强度在550 MPa以上的高强度钢板占30%；在其碰撞关键路径，如A柱、B柱和门槛等区域采用热成形工艺，将零件的屈服强度提高到1000MPa以上。

（2）轻质材料替代传统的钢材

轻质材料主要包括工程塑料、玻璃纤维复合材料、铝合金、镁合金等。其应用区域主要集中在外覆盖件及部分非碰撞的骨架和面板零件。由于这些轻质材料的成本相比传统的钢材会高出1倍甚至数倍，因此目前多用于高端产品。

3.3 优化制造工艺

传统的车身制造多采用冲压工艺，其零件较多且焊接关系复杂。而一些国际上的高端车型已逐步采用型钢件和铸造件来替代冲压件，配合轻质金属合金材料的应用，既保持了车身的轻量化，又能得到较好的安全和耐久性，以实现必要的安装功能。当然，这些工艺在普通车型上的应用目前仍很悠闲，主要受制造设备投入和成本上的限制。

总的来说，新能源汽车在车身轻量化的研究上应该充分利用上述方法，根据自身产品的定位来确定综合的轻量化策略，提高车身的性能，满足新能源汽车的设计目标。

武汉理工大学研究生课程论文 空气动力学优化

现代汽车普遍具有较高的行驶速度，新能源汽车首先要满足必要的动力性能，因此也一定具备这一特点。在高速行驶的状态下，空气阻力的影响变得重要起来，较大的空气阻力会阻碍汽车达到更高的车速，同时也会增加高速行驶的能源消耗。新能源汽车车身必然需要通过空气动力学优化来克服空气阻力带来的不良影响。

从历史的角度来看，汽车车身的空气阻力系数是在不断下降的，这与汽车的提速、节能以及大众的审美取向有着密切关系，同时也得益于汽车空气动力学理论及实验手段的不断丰富和发展。尤其是当下的计算机模拟技术和风洞实测技术，为低风阻车身的设计研发提供了强有力的支持，大幅度降低风阻的想法得以实现。

图4.1为丰田普锐斯的外形设计。该车车身较普通汽车更为光滑平顺，没有过多的修饰，有利于气流的平顺通过。普锐斯的车头部设计相当简洁，不同于普通汽车着重于设计复杂多变的车头造型，整体化的简洁车头对降低风阻十分有利。普锐斯最为明显的外形特点就是拥有大斜度的A柱和C柱，其角度与车头车尾几乎一致。这使得三厢融合为一个整体，具备了更为流畅的一体式外形，从整体上改善了气流的分布。这样的一体化造型理念在图2.6中的本田燃料电池汽车上也得到了体现，且表现得更为彻底。

图4.1 丰田普锐斯外形设计

利用这一系列的空气动力学优化措施，普锐斯的风阻系数降低至0.25，相比普通汽车0.3~0.5的风阻系数又迈进了一大步，在高速行驶时的优势也更为明显。可以看到，汽车外形的简洁化和一体化既便于空气动力学的优化提高，也符合审美和设计前沿，将会成为新能源汽车车身的主流发展方向。结语

车身的布局设计是为乘员和设备的合理安放服务的。新能源汽车具有不同于普通汽车的各种设备，并且要满足乘坐的空间性和舒适性，因此必须通过良好的布局设计来优化车身，使其符合新能源汽车的使用需求。

车身的结构设计是为了尽量减轻车身质量并保证必要的性能指标。减重是新能源汽车节

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能减排的需要；优化结构是要使车身符合其他方面的性能要求而不至于因为减重出现问题。综合运用多种方法可以在结构优化的过程中使得各方面性能平衡。

车身造型设计关系到视觉审美和空气动力学性能两个方面，两者必须达成一致，不可偏废。目前的审美和造型取向都偏向于低风阻流线型的造型特点，追求简约和理性美感，这为空气动力学的优化提供了较大空间。利用整体化、简洁化的设计理念，加上空气动力学理论和技术的支持，新能源汽车的车身造型可以得到大幅的优化。

综合把握车身设计的这三个方面，可以使新能源汽车的性能得到提升，达到较高的设计要求，对节能减排做出贡献。

参考文献：

[1] 王文伟，孙逢春，林程.电动客车车身结构分析[C].北京：全国博士生学术论坛论文集，2005：172-177.[2] 刘文杰，邓建军.TEG6128SHEV串联式混合动力城市客车总体设计[J].客车技术与研究，2009，31（1）：15-16，25.[3] 高云凯，张荣荣，彭和东，王青海.微型电动轿车车身骨架结构分析[J].汽车工程，2003，6：67-69.[4] 羊军，汪侃磊.上汽自主品牌汽车车身轻量化现状及展望[J].AT&M视界，2011，1：6-10.

第四篇：汽车车身结构与设计复习题

汽车车身结构与设计复习题

1.车身设计的特点是什么？

2.现代汽车车身发展趋势主要是什么？

3.简述常用车身材料的特点和用途。

4.简述车身承载类型的特点及适用车型。

5.车身设计中的“四化”指的是什么？解释其概念。

6.简述新车型开发的分类

7.什么是概念设计

8.简述决定汽车车身设计的主要因素及关键技术。

9.简述汽车车身设计的技术要求。

10.简述现代车身设计方法及程序。

11.应用于车身设计的计算机辅助技术(CAX)有：

12.13.汽车产品开发中逆向工程关键技术是:

14.虚拟现实技术的概念及在汽车工程中的应用

15.简述专家系统的概念

16并行工程的概念及优点:

17.车身总布置设计的主要内容有哪些？

18.车身总布置设计原则

19.简述车身设计制图方法

20.人体尺寸的百分位概念、应用及意义

21.眼椭圆概念:

22.车身设计中对前方视野的视角要求

23.轿车车身布置设计的主要内容有哪些？

24.汽车行驶时所受的空气阻力有哪五个部分？是怎样形成的？

25.简述降低汽车行驶阻力的措施。

26.简述降低汽车行驶升力的措施。

27.简述美学基本法则中的统一与变化。

28.造型设计中常用的几何比例关系是。

29.简述造型设计中常用的几种美学法则。

30.简述汽车造型必需遵循的原则。

31.简述曲面曲线的连续关系及曲面连续性的检查方法。

32.简述汽车车身数字化建模一般方法。

32.简述汽车车身的组成及结构。

34.简述汽车车体结构的设计步骤

35.作用在车身和车架上的载荷。

36.车身和车架结构有限元分析主要内容。

37.分析车体结构的工艺性

38.简述车身和车架结构有限元强度分析主要步骤

第五篇：汽车车身焊接工艺设计教案

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浅析汽车车身的焊接工艺设计

在 汽车厂中，焊接生产线相对于涂装线和总装线来说，刚性强，多品种车型的通用性差，每更新换代一种车型，均需要更新车间大量专用设备和生产工艺。焊接工艺设 计可以称得上是焊接生产线的“灵魂”，涉及的专业知识较多，如机械化、电控、非标设备、建筑、结构、水道、暖通、动力、电气、计算机、环保和通讯等，从宏 观上决定车间的工艺水平、物流、投资和预留发展，具体决定着生产线的工艺设备种类和数量、夹具形式、物流工位器具形式、机械化输送方式及控制模式等。因 此，焊接工艺设计在焊接生产线的开发中占有举足轻重的地位，是产生高性价比焊接生产线的关键。

1、车身焊接工艺设计的前提条件 1.1产品资料

a.产品的数学模型（简 称数模）。在汽车制造行业中，一般情况下用UG,Catia,ProE等三维软件均能打开数模（如图1），并在其中获取数据或进行深人的工作。在工艺设计 过程中，将所有数模装配在一起就构成了一个整车数模，从数模中可以获得零部件的结构尺寸、位置关系。由数模还可以生成整车、分总成、冲压件的各种视图（包 括轴测图），以及可以输出剖面图。

b.全套产品图纸。

c.样车、样件（包括整车车身总成、各大总成、分总成和冲压件）。

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d.产品零部件明细表（包括各部件的名称、编号，冲压件的名称、编号、数量，标准件的规格、数量）。

工艺设计时，业主必须提供上述a、b、c中至少1项，d项可以从前3项中分析出来，正常状态下d项（如图2）早在汽车设计结束时就已经确定了。如果仅提供b项，那么需要增加大量的车身拆解、分析工作。

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1.2工厂设计的参数

工厂设计的参数包括以下几方面： a.生产纲领即年产量；

b.年时基数即生产班次、生产线的利用率等；

c.生产线的自动化程度（机器人＋自动焊钳焊点数／全车身焊点数x 100%=自动化率）；

d.生产线的工艺水平要求（如主要设备选用原则、生产线的输送方式，电气控制水平等）；

e.各种材料、外购件的选用原则（如型材、控制元件、气动元件、电机、减速器）； f.各种公用动力介质的供应方式、能力、品质等参数，建厂所在地的环境状况如温度、湿度等；

g.当生产线布置在原有厂房内时，应收集原有房的土建、公用有关资料，如厂房柱顶标高、屋架承载能力、电力和动力介质的余富程度等。

2、工艺分析 2.1工艺线路分析

根据业主提供的产品资料进行产品工艺线路分析（如业主仅提供样车及样件则需经过样车分析→样车拆解→样车测量→样车再装配过程），完成装焊工艺线路图或爆炸图设计。

2.1.1产品分块

同类型车身的分块基本相 同（一般车身均由地板、侧围、前／后围、门、顶盖等大总成组成），但各总成之间的连接方式及顺序往往有较大区别，合理的分块才能保

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证车身的装配和焊接。例 如，解放平头驾驶室的装配顺序就比较特殊，先形成侧后围焊接总成（左／右侧围与后围形成焊接总成），而后形成驾驶室总成。

2.1.2确定基准

整个车身的设计、制造、检验均建立在同一坐标系上，在车身设计时一般已经考虑到装配、焊接、总装配和搬运过程中所需的基准（孔、面），车身装焊的整个过程必须建立在一定的基准上 才能保证整车的几何形状和尺寸，同时这些基准也是夹具设计、制造、调整、检测和维修的基准。确定基准时应注意以下几个方面：

a.基准的统一性，在焊接过程中基准是逐步传递的； b.基准应便于测量；

c.基准应保证零件的准确定位； d.基准应考虑便于焊接操作。

2.1.3确定车身装配的几何精度及检测的基准面

几何基准是零件或部件的某个明显部位，用来确定该零部件在X,Y,Z坐标系统内的理论位置；准确的部件基准位置用以保证装配的几何形状的准确性，因此基准位置对装配工作非常重要，在研究焊接过程之前需要仔细分析部件的基准，必须与用户一起完成几何形状的分析，由用户确定其基准位置、或由设计人员确定后再取得用户同意。

为了使这些基准能一直保持准确，在夹具制造与安装调试过程中必须严格控制以下几方面。a.在制造焊装夹具时进行调整（检测）；b.在生产时，对装配好的部件的最后几何尺寸进行校核；C．在维修装焊夹具时进行检测。

2.1.4确定装配顺序

车身的每个冲压件、分总成和总成都是按照严格的顺序进行组装、焊接从而完成整个车身焊接的，每个零件的装配顺序必须保证能完成全部焊接工作且便于焊接。

2.1.5焊点分析

表明焊点的主要参数（焊点的数量、位置、幅度、重要程度）是产品设计时决定的，但目前部分业主仅提供产品数模而没有产品图纸。这时，焊点的主要参数需要工艺设计人员确定。

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2.1.5.1定形焊点的确定

相对复杂的工件之间的焊 接，往往需经过组装、补焊的过程完成。在组装工位，由于生产节拍限制、设备数量布置空间需要和夹具有效空间占用等原因，不可能完成全部焊接工作，但必须完 成部分焊点，这些焊点应能保证工件离开夹具时的形状尺寸，这部分焊点称为定形焊点，一般情况下定形焊点占总焊接点数的1/3左右。

2.1.5.2焊点分组

车身每个总成上都要完成许多焊点，在编制工艺时必须对焊点进行分组，即将1把焊钳在1个工作节拍内完成的焊点分为1个焊点组。

2.1.5.3焊钳初步选型

焊点分组工作完成后即可进行焊钳选型，确定焊点组的数量即焊钳的最小数量，根据工件的形状及尺寸确定焊钳的形式（X 形,C形）及喉深、开档、行程、电极形状，焊钳的吊挂形式（横吊、纵吊、转环）根据焊点位置和操作位置确定。焊钳型号的确定要在夹具总图设计完成之后，根 据选定的焊钳制造商提供的型谱进行焊钳型号的选择，对于在型谱中找不到合适焊钳焊接的焊点，需要重新设计焊钳与之匹配。2.2编制工艺过程卡

在具备前提条件下，经过工艺分析，就可以开始编制装焊工艺过程卡。工艺过程卡是装焊线设计、制造和调试整个过程的指导性文件，是装焊线全部工作的基础，装焊工艺过程卡的编制深度和质量对装焊线设计、制造。调试整个过程的质量甚至成败起决定性作用。2.2.1生产节拍

一般生产节拍可按式（1)计算：

T节＝全年工作日x每日班次x每班工时xK1 x K2/年纲领（1）式中，K1 为工时利用率，一般取 0.9；K2为设备利用率，一般取0.8-0.9。

2.2.2工位设置及工位生产周期

工位是构成生产线的基本 单元，工位生产周期必须小于或等于生产线节拍。工位生产周期是从待焊接零部件上料（装件）开始到完成本工位全部作业并将工件取出的整个过程时间，同时应考 虑工时利用率及设备利用率。工位生产周期与操作工人的熟练程度有很大关系，一般准确的工位生产周期需由实测确定，工艺设计旧寸应使所有工位的工位生产周期 尽可能相等并接近生产节拍。

2.2.3工作密度

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工作密度是指一个工位上设置的焊接设备数量及操作工人数量，主要由工件外形尺寸、焊接工艺方法和焊接工作量决定。

a.按工件外形尺寸决定工作密度。

外形尺寸小于1000 mmxl 500 mm，工作密度取1；外形尺寸小于2 000 mmxl 500 mm，工作密度取1-2；外形尺寸小于3 000 mmx 1500 mm，工作密度取2-3；外形尺寸小于6 000 mmx 1 500 mm，工作密度取3-4.b.按照焊接工作量和生产节拍确定工作密度。2.2.4工时定额估算

工时定额＝焊接工作时间＋辅助工作时间

每一工位或工序的时间定额一般由装件、夹具动作夹紧、焊接、松开夹具和将工件送至下一工位的时间累计构成，也可用焊接时间放大而得出，即概算定额，工序时间定额（工时）＝焊接工作量÷焊接速度xK。

以下是几种焊接方法焊接速度的一般状况估算值，其焊接速度与焊点及焊缝的间距、分布、焊钳及焊枪的接近性、工人操作难易程度等有一定的关系，故仅供工艺编制参考。a.手工焊钳点焊15点/min;b．机械手焊钳点焊20点/min;c.C02半自动焊300 mm/min;d.机械手C02自动焊400 mm/min;e.螺柱焊（手工8 个/min;f.凸焊螺母（手工）3个/min;g.铜钎焊100 mm/min。

2.2:5工艺卡的内容

a.焊件（总成或合件）简图一般为轴测图（立体图），图中：应标出进入装配冲压零件的名称、图号及数量；同时要标出焊点的位置、数量，甚至施焊的顺序；各种标准件如螺母、螺柱、支架等位置、数量及焊接方法。b二工艺过程描述：从工件（零、合件）的装入、定位夹紧、焊接及焊后将合件送往下工序的整个过程，按先后顺序既简单又全面的描述。

c.工序所采用的夹具、设备、辅具及工具的名称、编号及数量作定性及定量分析。

d.给出工序的时间定额，甚至分每一工步给出，而工时的确定有如下几种方法：凭经验；采用人工模仿，秒表测定；计算机仿真。

2.2.6工艺卡的格式

工艺卡格式见焊接工艺卡附表（如表1）。

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2.2.7工艺卡编制的工作量

以三厢轿车为例估算：简图约100张，工艺卡约200张，需要3个有经验的能够独立工作的技术人员花两个月的时间完成。

3、工艺设计

工艺设计是焊接生产线设计的基础，其他专业（机械化、非标设备、土建、公用、电控）设计均以工艺设计文件为指导，工艺设计文件的深度必须满足相关专业的设计需要。工艺设计文件一般包括以下内容。

3.1工艺设备安装图

标明工艺设备安装位置、设备外形、编号，原材料、半成品、成品存放地及通道，工人操作位置，预留面积（如果有），起重设备质量、跨度、轨道线，机械化运输悬

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链、单轨等的范围轨迹，水、电、气供应点及局部通风位置的坐标等。

3.2设备明细表 3.3焊机、时控箱布置图

表示焊机、时控箱及相关设备的型号、数量、安装位置、安装方式、接管尺寸等内容，供公用各专业设计支管线和焊机、时控箱安装时使用。简单的装焊线可直接在车间工艺设备安装图中表示。

3.4焊钳、平衡器布置图

表示焊钳、平衡器的型号、数量、安装位置、吊挂方式，供焊钳安装使用。简单的装焊线可直接在车间工艺平面图中表示。

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3.5滑轨、滑车布置图

表示滑轨型号、长度位置，滑车形式、尺寸、位置、数量，供机械化专业设计滑轨、滑车安装图使用。简单的装焊线可直接在车间工艺设备安装图中表示。

3.6标准设备订货任务书 3.7非标设备设计任务书

说明对机械化运输方式的要求，与机械化相关的吊挂要求，设备长、宽、高及其技术要求，工艺参数，最大工件尺寸、面积和质量等。

3.8夹具设计任务书

夹具设计任务书（如图3）是夹具设计的指导文件，也是夹具最终验收的依据，所以夹具任务书一定要得到甲方的认可并签字。

3.8.1编制的前提条件

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a.已编好的工艺卡，认为确实可行并得到用户的认可。

b.按合同与业主商定的技术条件，如手动或气动，外购件的来源等。3.8.2编制步骤

a.根据工艺卡了解装配顺序、焊接顺序、焊钳类型、操作位置来确定工件的位置，以及工作台面的高度，同时确定台面是固定或是可旋转（水平或垂直），是否需要带举升取件的装置。

b.确定进人装配的零部件定位及夹紧点，并表示出来，给出序号。c.确定定位销及支承夹紧器的形式，并将断面图画出。d.确定测量点及计算出其数据（理论数据）。3.9检具设计任务书 3.10工位器具设计任务书

工位器具设计任务书是工位器具设计的指导文件，也是工位器具最终验收的依据；工位器具任务书必须符合设计深度要求，必须经业主签字确认后方可进行工位器具设计。说明放置工件的名称、编号、数量，工件放置形式、运输形式，必要时画出简图及注明尺寸。

3.11公用管道司令图

用以指导厂房管线设计的管线总体布置：规划图，避免管线之间或管线与建筑物／构筑物之间直接相碰或不满足规定的安全距离要求。

3.12车间土建资料 3.13 车间公用资料

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4、工艺设计的主要注意事项

a.汽车车身在装焊过程中，合理分块非常重要，而车身总成的分块大体相同，但往往对头接缝处有所变化，要认真分析。分块决定夹具的套数、工艺流程，是工艺设计的第一步。

b.工艺设计不能只顾眼前，应该远近结合、滚动发展，做到近期合理、远期可行。c.要充分考虑混线生产的可能性，在夹具设计任务书和工艺设备选型上尽可能柔性化。

d.生产方式尽可能精益，尽量减少在制品存放，大型外覆盖件的物流尽量短；灵活布局车间内的各条生产线，使各生产线之间工件输送及与其他车间的衔接尽量短捷、顺畅，提高生产效率。

e.生产线的布置要考虑空中机械化运输设备和水、电、气管线布置流畅。f.小件生产尽量集中布置，提高设备利用率。按照工艺流程在线旁布置小件的模式，从节约成本的角度看是不可取的。

g.焊钳的选型不容易做好，在焊接生产线调试过程中更换5%的焊钳是比较低的，故需要进行三维焊钳与夹具的焊接过程动态模拟，提高选型准确性。

h.有条件的项目建议应用数字化工厂软件虚拟焊接车间，将以往设计中不宜发现的问题经过计算机仿真，较早地被发现和解决，提高设计方案、图纸的准确性和节拍平衡。

i: 工艺设计不能脱离生产管理系统，计算机系统在那些工位取得生产信息，就要求在设备定货技术任务书明确功能及接口条件。

5、结束语

焊接工艺设计涉及的知识 领域宽，受到制约同样比较多，比如产品系列、用户观

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念、工艺水平、质量精度要求、周边物流状况、投资限制、原有厂房及厂区等，因此要求工艺设计人员见多识 广。生产线技术水平和自动化率不是越高越好，也不是生产线投资越低越好，在保证产品质量的前提下，高性价比的焊接生产线是工艺设计永恒的追求目标。随着我 国汽车行业自主品牌的不断增加，焊接工艺设计也必实现由国外设计多而转变成国内设计多，将会有更多的自主品牌焊接生产线得到广泛应用。

——四川绵阳理工学院

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