汽車車身結構與設計復習題答案.doc

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1、 汽車車身結構與設計復習題 1. 車身設計的特點是什么？車身設計是新車型開發(fā)的主要內容。車身造型設計是車身設計的關鍵環(huán)節(jié)。人機工程學在車身設計中占有極重要的位置。車身外形應重點體現空氣動力學特征。輕量化、安全性和高剛性是車身結構設計的主題。新材料、新工藝的應用不斷促進車身設計的發(fā)展。市場要素車身設計中選型的前提。車身設計必須遵守有關標準和法規(guī)的要求 2. 現代汽車車身發(fā)展趨勢主要是什么？ 車身設計及制造的數字化 （1）虛擬造型技術(CAS)。 （2）計算機輔助設計(CAD)。 （3）計算機輔助分析(CAE)。 （4）計算機輔助制造(CAM

2、)。 流體分析CFD： 車身靜態(tài)剛度、強度和疲勞壽命分析： 整車及零部件的模態(tài)分析： 汽車安全性及碰撞分析： NHV(Noise Vibration Harshness)分析： 塑性成型模擬技術： （5）虛擬現實技術。 （6）人機工程模擬技術。 新型工程材料的應用及車身的輕量化 更趨向于人性化和空間的有效利用 利用空氣動力學理論，使整體形狀最佳化 采用連續(xù)流暢、圓滑多變的曲面 采用平滑化設計 車身結構的變革： 取消中柱，前后車門

3、改為對開； 車內地板低平化； 四輪盡量地布置在四個角 大客車向輕量化和曲面圓滑方向發(fā)展 將貨車駕駛室和貨箱的造型統一 3.簡述常用車身材料的特點和用途。 鋼板 冷沖壓鋼板等。 汽車車身制造的主要材料，占總質量的50%。 主要用于外覆蓋件和結構件,厚度為0.6-2.0mm。 車門、頂蓋、底板等復蓋件用薄鋼板均是冷軋板，大梁、橫粱、保險桿等均是熱軋鋼。 輕量化迭層鋼板 迭層鋼板是在兩層超薄鋼板之間壓入塑料的復合材料，表層鋼板厚度為0.2～ 0.3mm，塑料層的厚度占總厚度的25％～65％。與具有同樣剛度的單層鋼板相 比，質量只

4、有57％。隔熱防振性能良好，主要用于發(fā)動機罩、行李箱蓋、車身底板等部件。 鋁合金 鋁合金具有密度?。?.7g/cm3）、比強度高、耐銹蝕、熱穩(wěn)定性好、易成形、可回收再生等優(yōu)點。 鎂合金 在鎂材中添加一些其它的金屬元素，例如鋁、鋅或者鋁、錳等，變成了一種具有較高強度和剛度，具有良好鑄造性能和減振性能的輕質合金材料。 目前鎂合金一般用于車上的座椅骨架、儀表盤、轉向盤和轉向柱、輪圈、發(fā)動機氣缸蓋、變速器殼、離合器殼等等零件，其中轉向盤和轉向柱、輪圈是應用鎂合金較多的零件。 鎂合金密度只有1.7，是鋁的2/3，鋼的1/4，客易加工，廢品率低，具有良好的

5、阻尼系數，減振量大于鋁合金和鑄鐵，用于殼體可以降低噪聲，用于座椅、輪圈可以減少振動。但從成本上看它仍然偏高于鋁合金。 .塑料 塑料是一種高分子材料，常用工程塑料包括: 熱塑性工程塑料（PE、PP、PVC、ABS、PS、PA、POM、PC等）； 熱固性工程塑料（酚醛樹脂PF、氨基樹脂UF、環(huán)氧樹脂EP等）。 由內外裝飾件向車身復蓋件和結構件方面發(fā)展。例如前照面、保險杠、發(fā)動機 罩、行李箱蓋、頂蓋、翼子板、車門內護板和某些車身骨架構件等。 成型容易，使形狀復雜的部件加工簡單化。 彈性變形特性能吸收大量的碰撞能量，對強烈撞擊有較大的緩沖作用，對車輛和乘員起到保護

6、作用。 制成的復合材料具有很高的機械強度，可以代替鋼板制作車身復蓋件或結構件，減輕汽車的重量。 耐腐蝕性強，局部受損不會腐蝕。 塑料的弱點是：大規(guī)模的模塑加工，投資大，成本高昂。 另一個更關鍵的問題就是環(huán)境保護：材料能不能夠回收 橡膠 可用于減振、減輕碰撞、密封等零部件。 輪胎：載重汽車以天然橡膠為主，轎車則以合成橡膠為主。 車用膠管包括水、氣、燃油、潤滑油、液壓油等的輸送管通常采用丁腈橡膠、氯丁橡膠等材料制造。 車用橡膠密封件多用丙烯酸酯橡膠、硅橡膠等材料制造。 門窗玻璃密封件多采用乙丙橡膠制造 玻璃 按照工藝加工分成： A類夾層玻璃（認證標志代

7、號LA）；B類夾層玻璃（認證標志代號LB ）； 區(qū)域鋼化玻璃（認證標志代號 Z ）；鋼化玻璃（認證標志代號 T ） 。 其中A類夾層玻璃安全性能最高。 內飾材料 復合材料、紡織品更加美觀、整體化和色彩豐富。轎車內飾件的質量取決于材料。 目前，許多轎車的內飾件已經逐步使用PP(聚丙烯)材料，這是一種工程熱塑材料，韌性好、強度大、隔熱好、質地輕、耐腐蝕、富有彈性和手感好，成本低，更重要的是PP材料是一種可以循環(huán)回收再用的塑料。 目前采用PP材料制造儀表板總成外殼已成主流 4. 簡述車身承載類型的特點及適用車型。 1.非承載式 車身

8、不承受載荷,而全部載荷由車架承載。 特點：車廂變形小，平穩(wěn)性和安全性好，而且?guī)麅仍胍舻汀Ｙ|量大，汽車質心高，高速行駛穩(wěn)定性較差。 適用車型：一般用于貨車、部分大客車、大部分高級轎車和越野車等車型。 車身通過橡膠塊等與車架彈性連接。 2.承載式(無車架式) 車身承受全部載荷. 結構：沒有剛性車架，加強了車頭，側圍，車尾，底板等部位，車身地鈑有較完整(厚度也較大)的縱、橫承力元件，車身和底架共同組成了車身本體的剛性空間結構。 特點：車身具有較大的抗彎曲和抗扭轉的剛度，質量小，高度低，汽車質心低，裝配簡單，高速行駛穩(wěn)定性較好。但由于道路負載會通過懸架裝置直接傳給車身本體，因此

9、噪音和振動較大。 適用車型：主要用于大多數中級、普通級、微型轎車、大客車、微型汽車等。 5. 車身設計中的“四化”指的是什么？解釋其概念。 產品系列化:將產品合理分檔、組成系列，并考慮各種變形。 零部件通用化：同一系列車型上，盡量采用相同結構和尺寸的零部件。 零件設計標準化：適用汽車的大批量生產，有利于產品的系列化和零部件的通用化，便于組織生產，降低成本，維修方便。 模塊化設計和平臺化戰(zhàn)略：汽車的平臺就是在開發(fā)過程中用差不多的底盤和車身結構，可以同時承載不同車型的開發(fā)及生產制造，產生出外形、功能都不盡相同的產品。實現在一個基本型上組合成多種不同款式、功能各異的車

10、型。 6. 簡述新車型開發(fā)的分類 1.全新車型開發(fā) 新性能 新用途 新系列 采用先進技術 2.已有車型的全面更新 包括外型、車身結構、發(fā)動機、行駛系統等。 3.已有車型的中等規(guī)模改進 保留原車身外形的特征，車身結構局部改進。外型做局部修改，以改善空氣動力性能。對選裝件進行改進，改善汽車性能。 4.已有車型的小規(guī)模改進 對局部的一些零件進行改進，如后視鏡、門把手等。 7. 什么是概念設計 概念設計屬于產品設計的前期工作，是始于產品定性之后，指從產品構思到確定產品設計指標，總布置定型和造型的確定，并下達產品設計任務書為止的初步設計

11、8. 簡述決定汽車車身設計的主要因素及關鍵技術。 1.車身外型設計方面 車身空氣動力特性； 車身尺寸確定的人體尺寸； 車身外型設計、內飾造型的美學法則； 外型的結構性和裝飾的功能性要求； 2.車身室內布置設計方面 人機工程要素； 車身內部設計的安全保護； 3.車身結構設計方面 結構設計的強度、剛度； 輕量化設計，包括結構合理性和合理選材； 結構設計的安全性要求； 車身防腐蝕設計要求； 車身密封性設計要求； 結構設計的制造工藝性； 4 .產品開發(fā)

12、方面 產品開發(fā)的市場性要素； 系列化產品發(fā)展要素； 生產、工藝繼承性要素。 9. 簡述汽車車身設計的技術要求。 車身設計應符合整車性能要求及總布置設計。 車身總布置設計須滿足居住、舒適及視野性和上下車方便性等要求。 車身外形必須符合空氣動力性能，造型美觀新穎、時代感強。 車身結構必須符合強度、剛度和輕量化的要求。 車身結構設計必須重視高安全性能。 車身必須具有隔音、隔熱及防塵密封性能和空氣調節(jié)性能。 車身結構設計須滿足車身制造工藝的要求。 車身設計的選材必須來源豐富、成本低且抗腐性能強。 車身設計應保證維修方便性。 10. 簡述現代車身設計方

13、法及程序。 1、產品開發(fā)規(guī)劃 制作主模型 2、總布置設計 7、確定車身分塊及覆蓋件邊界 3、車身CAD造型 8、車身結構設計 三坐標測量 CAE 快速成型/NC加工 9、總成設計 4、精確構造車身外型曲面 10、模具設計 5、表面光順性評價 11、CAPP 6

14、、建立車身外型數學模型 12、CAM 空氣動力學模擬分析 11. 應用于車身設計的計算機輔助技術(CAX)有： 產品設計--CAD（Computer Aided Design計算機輔助設計）系統; 汽車性能和結構分析--CAE(Computer Aided Engineering計算機輔助工程分析)系統; 模型及其模具制造--CAM(Computer Aided Manufacturing計算機輔助制造)系統; 造型設計--CAS(Computer Aided Styling計算機輔助造型)系統； CAPP--Comput

15、er aided process planning，計算機輔助工藝過程設計． 12.逆向工程的概念及設計開發(fā)步驟是 （1）數據采樣－（2）數據分析－（3）數據的恢復和修補－（4）原始部件的分解－（5）模型信息處理及CAD模型的建立－（6）標準化部件庫的建立－（7）產品功能模擬－（8）再設計 13. 汽車產品開發(fā)中逆向工程關鍵技術是: 準確、快速的從物理模型或實物樣件上采集三維點數據； 快速、高質量的創(chuàng)建曲面數學模型。 14. 虛擬現實技術的概念及在汽車工程中的應用 基本功用：生成一種具有三維視覺效果的特殊環(huán)境。該技術通過多種傳感器和 視化設備，將視覺、聽覺、觸覺等

16、作用于用戶，使用戶融入到這種特殊的環(huán)境 虛擬現實技術在汽車概念設計中的應用 : 汽車、發(fā)動機裝配過程的動態(tài)模擬 利用虛擬風洞研究空氣動力學 利用虛擬現實環(huán)境研究汽車碰撞 在虛擬真實場景中評價開發(fā)的新車型 15. 簡述專家系統的概念 一個人工智能的應用領域。能在某特定領域內，以人類專家水平去解決該領域中困難問題的計算機程序。是研究用解決某專門問題的專家知識來建立人機系統的方法和技術。也就是說，設計型專家系統，是一個能對一些重要問題提供具有專家水平的解答和設計的計算機應用程序。 16并行工程的概念及優(yōu)點: 并行工程（Concurrent

17、Engineering,CE）又稱同步工程或周期工程。是一種先進的企業(yè)管理機制，它充分重視和發(fā)揮人的作用，是實施先進制造技術的前提，是企業(yè)高效簡潔的組織機構和科學的動態(tài)管理機制。并行工程強調多學科專家的協調工作（Team Work）和一體化、并行的進行產品和相關工程的設計，尤其注重早期概念設計階段的并行與協調。 并行工程的優(yōu)點 縮短了產品開發(fā)時間 提高質量 降低成本 17. 車身總布置設計的主要內容有哪些？ 車身外形尺寸的確定； 車身室內空間尺寸的確定； 車身內飾總成和部件（座椅、儀表板、操縱部件等）的確定； 電器設備的布置； 行李倉、貨箱尺寸及備胎、油箱等位置的確定。

18、 18. 車身總布置設計原則 從內到外的人體優(yōu)先性原則；安全性原則； 舒適性原則； 方便性原則； 居住性原則； 座位優(yōu)先性原則； “大多數人”原則； “見縫插針”原則 19. 簡述車身設計制圖方法 坐標網格 網格間距：100mm或200mm 坐標線的方向及距零線的距離應標注在直徑為16mm的細實線圈內。 繪制車身圖時一般按車輛自右向左行駛方向布置圖面。 坐標零線的確定 高度方向坐標（Z坐標）零線：沿車架縱梁上表面或無車架車輛的車身地板下表面較長的一段為零線。方向：零線以上為正。 寬度方向左標（Y坐標）零線：車輛的對

19、稱中心線。方向：零線以左為正。 長度方向坐標（X坐標）零線：通過車輛前輪理論中心的垂線。方向：零線以后為正。 20. 人體尺寸的百分位概念、應用及意義 概念：指人體身高分布值的百分位，即對應于每種身體尺寸，都可求得少于此尺寸的人數百分比。車身設計中一般采用5﹪、50﹪和95﹪三種百分位的人體尺寸，分別代表矮小身材、平均身材和高大身材的人體尺寸。 應用及意義： 以5﹪和95﹪百分位的人體尺寸確定座椅調節(jié)行程的上、下限尺寸基準； 以95﹪百分位的人體尺寸確定室內必須的有效空間； 以5﹪和95﹪百分位的人體尺寸確定室內各部件的相對位置關系。

20、 21. 眼橢圓概念: 眼橢圓概念：駕駛員以正常駕駛姿勢坐在座椅中時其眼睛位置在車身中的統計分布圖形。由于該圖形呈橢圓狀，故稱為眼橢圓。 22. 車身設計中對前方視野的視角要求 最小垂直視角：上視角應保證能觀察到車輛前方12m遠、5m高的信號燈，下視角不應在車輛前端產生過大的盲區(qū)。 最小水平視角：一般大與70 23. 轎車車身布置設計的主要內容有哪些？ 1.首先確定駕駛員座椅的位置及尺寸,畫出不同調節(jié)功能的各個位置. 2.畫出眼橢圓. 3.確定儀表板的位置. 4.定出上,下,左,右視野. 5.用人體模型確定方向盤的位置,角度. 6.畫出操縱手柄和踏板及拉按

21、鈕的位置. 7.確定前后風窗的角度和邊界. 8.確定側門與門框的位置. 9.確定地板及頂蓋的位置. 10.畫出1:5總布置草圖. 24.汽車行駛時所受的空氣阻力有哪五個部分？是怎樣形成的？ 汽車行駛時所受的空氣阻力分為五個部分: １．形狀阻力:與汽車的主體形狀有關, ２．摩擦阻力:車身表面的面積和光順程度 ３．誘導阻力:空氣升力的縱向水平分力 ４．干擾阻力:汽車表面突起和各種附件造成的阻力 ５．內部阻力:車內通風氣流形成 25.簡述降低汽車行駛阻力的措施。 1）盡可能減少迎風面積； 2）盡量減少車身外露附裝

22、件，外露附裝件盡可能流線型化； 3）車身地板盡可能平整光順； 4）注意車身和局部的形狀，減少氣流分離； 26. 簡述降低汽車行駛升力的措施。 1） 使汽車頭部低矮，尾部保持較大的高度并向上翹。 2） 在汽車前端底部加一個擾流板。 3)汽車底部板向上翹起一個角度。 4)汽車底部板向兩側略微上翹。 5)斜背加”鴨尾”或尾部安裝擾流板。 27.簡述美學基本法則中的統一與變化。 在造型中，強調突出某一部分本身的特性成為變化，而集中它們的共性使之更加突出即為統一。 統一可增強造型的條理性及和諧的美感。變化可引起視覺的刺激，增強物體形象自由、活潑、生動的美感。兩者結合

23、，可使造型豐富而不雜亂，有組織有規(guī)律而不單調。 統一中求變化 是取得造型形象豐富多彩，生動活潑并且有吸引力的完美造型?；臼侄问抢迷煨椭忻栏幸蛩氐牟町愋?，求得在統一、完整、協調的基礎上，使造型更加新穎動人，具有視覺美感。 28. 造型設計中常用的幾何比例關系是。 整數比例: 1:1、 1:2、 1:3、 1:4、 1:5等。 均方根比例: 1:1.414：書、報、紙張常用的比例。 1:1.732：常用于機械零件、建筑物等。 黃金分割比：1:0.618 29. 簡述造型設計中常用的幾種美學法則。 均衡與穩(wěn)定 過渡與呼應 節(jié)奏與韻律 風格與創(chuàng)意 比擬與聯想 3

24、0. 簡述汽車造型必需遵循的原則。 具有完美的藝術形象。 具有良好的空氣動力性能。 具有合理的結構：布置合理、結構先進。 合理地選取材料和材質，具有良好的裝飾效果。 考慮制造工藝：先進性、合理性、可行性。 31.簡述曲面曲線的連續(xù)關系及曲面連續(xù)性的檢查方法。 1.曲面曲線的連續(xù)關系 1）搭接關系2）切線連續(xù)關系3）曲率連續(xù)關系 2.曲面連續(xù)性的檢查 1）曲率分析2）金屬反光分析3）斑馬線反光分析4）曲率等高線分析 32.簡述汽車車身數字化建模一般方法。 一、構建大曲面，形成初步的模型 1）將能描述較大曲面及特征曲線的控制曲線輸入計算機。 2）建立大曲面以及最有特征的

25、曲面。 3）調整大曲面及其相交線，將設計的特征表達出來。 4）將大曲面連接起來，形成初步的模型。 二、局部細化 1）根據精度需求將大曲面平滑化； 根據設計需求將大曲面合理的裁剪，并將需要表達的型面填補上去。 2) 將各部件分開，裁剪出分縫線。 32.簡述汽車車身的組成及結構。 車體總成：由車體骨架和車體板殼零件組成。 包括幾大分總成：地板、頂蓋、側壁、前圍、后圍六大片。 34. 簡述汽車車身結構設計步驟。 確定整個車體的組成：主要構件和次要構件； 確定主要桿件的截面型式：閉式或開式；截面的構成； 確定各構件的配合關

26、系：初步確定各截面的設計方案，繪制截面草圖 和連接關系。 將車體分成幾個分總成：地板、頂蓋、側壁、前圍、后圍。進行分塊 設計。 進行應力分析計算： 詳細設計：畫出總成及零部件圖。 35. 作用在車身和車架上的載荷。 （1）靜載荷 集中載荷 均布載荷 （2）動載荷 彎曲工況：動載系數：轎車和客車 K=2.0-2.5 貨車 K=2.5-3.0 越野車 K=3.5-4.0 36.車身和車架結構有限元分析主要內容。 1．作用在車身和車架上的載荷 （1）靜載荷 集中載荷

27、 均布載荷 （2）動載荷 彎曲工況：動載系數：轎車和客車 K=2.0-2.5 貨車 K=2.5-3.0 越野車 K=3.5-4.0 2.車身和車架結構模型的建立(前處理) (1)梁單元的建立: 空間梁單元 薄壁梁單元 坐標方向的確定 (2)板殼單元與薄壁梁單元的組合結構 3.支承結構的模型建立 (1)處理好各自由度的約束 (2)懸架系統的支承模型的簡化 4.載荷處理 (1)車身自重:均布載荷,自動處理 (2)有支承點的:按集中載荷處理 (3)成員和貨物:根據實際情況處理 4)不在節(jié)點上時:簡化