汽车车身及附件.docx
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汽车车身及附件
汽车车身的主要构成部件
汽车车身——主要构成部件
发动机盖 发动机盖(又称发动机罩)是最醒目的车身构件,是买车者经常要察看的部件之一。
对发动机盖的主要要求是隔热隔音、自身质量轻、刚性强。
发动机盖的在结构上一般由外板和内板组成,中间夹以隔热材料,内板起到增强刚性的作用,其几何形状由厂家选取,基本上是骨架形式。
发动机盖开启时一般是向后翻转,也有小部分是向前翻转。
向后翻转的发动机盖打开至预定角度,不应与前档风玻璃接触,应有一个约为10毫米的最小间距。
为防止在行驶由于振动自行开启,发动机盖前端要有保险锁钩锁止装置,锁止装置开关设置在车厢仪表板下面,当车门锁住时发动机盖也应同时锁住。
车顶盖
车顶盖是车厢顶部的盖板。
对于轿车车身的总体刚度而言,顶盖不是很重要的部件,这也是允许在车顶盖上开设天窗的理由。
从设计角度来讲,重要的是它如何与前、后窗框及与支柱交界点平顺过渡,以求得最好的视觉感和最小的空气阻力。
当然,为了安全车顶盖还应有一定的强度和刚度,一般在顶盖下增加一定数量的加强梁,顶盖内层敷设绝热衬垫材料,以阻止外界温度的传导及减少振动时噪声的传递。
行李箱盖
行李箱盖要求有良好的刚性,结构上基本与发动机盖相同,也有外板和内板,内板有加强筋。
一些被称为“二厢半”的轿车,其行李箱向上延伸,包括后档风玻璃在内,使开启面积增加,形成一个门,因此又称为背门,这样既保持一种三厢车形状又能够方便存放物品。
如果采用背门形式,背门内板侧要嵌装椽胶密封条,围绕一圈以防水防尘。
行李箱盖开启的支撑件一般用勾形铰链及四连杆铰链,铰链装有平衡弹簧,使启闭箱盖省力,并可自动固定在打开位置,便于提取物品。
翼子板
翼子板是遮盖车轮的车身外板,因旧式车身该部件形状及位置似鸟翼而得名。
按照安装位置又分为前翼子板和后翼子板,前翼子板安装在前轮处,因此必须要保证前轮转动及跳动时的最大极限空间,因此设计者会根据选定的轮胎型号尺寸用“车轮跳动图”来验证翼子板的设计尺寸。
后翼子板无车轮转动碰擦的问题,但出于空气动力学的考虑,后翼子板略显拱形弧线向外凸出。
现在有些轿车翼子板已与车身本体成为一个整体,一气呵成。
但也有轿车的翼子板是独立的,尤其是前翼子板,因为前翼子板碰撞机会比较多,独立装配容易整件更换。
有些车的前翼子板用有一定弹性的塑性材料(例如塑料)做成。
塑性材料具有缓冲性,比较安全。
前围板
前围板是指发动机舱与车厢之间的隔板,它和地板、前立柱联接,安装在前围上盖板之下。
前围板上有许多孔口,作为操纵用的拉线、拉杆、管路和电线束通过之用,还要配合踏板、方问机柱等机件安装位置。
为防止发动机舱里的废气、高温、噪声窜入车厢,前围板上要有密封措施和隔热装置。
在发生意外事故时,它应具有足够的强度和刚度。
对比车身其它部件而言,前围板装配最重要的工艺技术是密封和隔热,它的优劣往往反映了车辆运行的质量。
汽车车身——轿车身上的三大立柱
由各种各样的骨架件和板件通过焊接拼装而成的轿车车身,也就是行业俗称的“白车身”,它的各个部分都有相关的名称,不论在汽车制造厂、修理厂或者配件商店,人们一听到某个名称就知道它是属于车上的哪一部分,安装在什么位置上.
三厢式轿车车身结构图主要零部件:
1、发动机盖2、前档泥板3、前围上盖板4、前围板5、车顶盖6、前柱7、上边梁8、顶盖侧板9、后围上盖板10、行李箱盖11、后柱12、后围板13、后翼子板14、中柱15、车门16、下边梁17、底板18、前翼子板19、前纵梁20、前横梁21、前裙板22、散热器框架23、发动机盖前支撑板
车身的骨架件和板件多用钢板冲压而成,车身专用钢板具有深拉延时不易产生裂纹的特点。
根据车身不同的位置,一些要防止生锈的部位使用锌钢板,例如翼子板、车顶盖等;一些承受应力较大的部位使用高强度钢板,例如散热器支承横梁、上边梁等。
轿车车身结构中常用钢板的厚度为0.6~3毫米,大多数零件用材厚度是0.8~1.0毫米。
在轿车车身构造中,有些重要零件的位置涉及到车辆的整体布置、安全及驾乘舒适性问题,例如立柱。
一般轿车车身有三个立柱,从前往后依次为前柱(A柱)、中柱(B柱)、后柱(C柱)。
对于轿车而言,立柱除了支撑作用,也起到门框的作用。
设计师考虑前柱几何形状方案时还必须要考虑到前柱遮挡驾驶者视线的角度问题。
一般情况下,驾驶者通过前柱处的视线,双目重叠角总计为5~6度,从驾驶者的舒适性看,重叠角越小越好,但这涉及到前柱的刚度,既要有一定的几何尺寸保持前柱的高刚度,又要减少驾驶者的视线遮挡影响,是一个矛盾的问题。
设计者必须尽量使两者平衡以取得最佳效果。
在2001年北美国际车展上瑞典沃尔沃推出最新概念车SCC,就将前柱改为通透形式,镶嵌透明玻璃让驾驶者可以透过柱体观察外界,令视野盲点减少到最低程度.
中柱不但支撑车顶盖,还要承受前、后车门的支承力,在中柱上还要装置一些附加零部件,例如前排座位的安全带,有时还要穿电线线束。
因此中柱大都有外凸半径,以保证有较好的力传递性能。
现代轿车的中柱截面形状是比较复杂的,它由多件冲压钢板焊接而成。
随着汽车制造技术的发展,不用焊接而直接采用液压成型的封闭式截面中柱巳经问世,它的刚度大大提高而重量大幅减小,有利于现代轿车的轻量化。
不过,有些设计师却从乘客上下车的便利性考虑,索性取消中柱。
最典型的是法国雪铁龙C3轿车,车身左右两侧的中柱都被取消,前后门对开,乘员完全无障碍上下车。
当然,取消中柱就要相应增强前、后柱,其车身结构必须要用新的形式,材料选用也有所不同。
后柱与前柱、中柱不同的一点就是不存在视线遮挡及上下车障碍等问题,因此构造尺寸大些也无妨,关键是后柱与车身的密封性要可靠。
刚度是汽车车身设计的指标,刚度是指在施加不致于毁坏车身的普通外力时车身不容易变形的能力,也就是指恢复原形的弹性变形能力。
汽车在行驶过程中受到各种外力影响会产生变形,变形程度小就是刚度好,一般情况刚度好强度也好。
刚度差的汽车,行驶在不平路面上就容易发出嘎吱嘎吱的响声。
立柱的刚度很大程度上决定了车身的整体刚度,因此在整个车身结构中,立柱是关键件,它要有很高的刚度。
汽车车身——汽车车身特点
车身壳体按照受力情况可分为非承载式、半承载式和承载式(或称全承载式)三种。
非承载式车身的特点是车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接。
在此种情况下,安装在车架上的车身对车架的加固作用不大,汽车车身仅随本身的重力,它所装载的人和货物的重力及其在汽车行驶时所引起的惯性力和空气阻力。
而车架则承受发动机及底盘各部件的重力,这些部件工作时通过其支架传递的力以及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传来的力(最后一项对车架或车身影响最大)。
半承载式车身的特点是车身与车架用螺钉连接、铆接或焊接等方法刚性地连接。
在此种情况下,汽车车身除了承受上述各项载荷外,还在一定程度上有助于加固车架,分担车架的部分载荷。
承载式车身的特点是汽车没有车架,车身就作为发动机和底盘各总成的安装基础。
在此种情况下,上述各种载荷全部由汽车车身承受。
为了减小汽车的整车质量和节约材料,大多数中级、普通级、微型轿车和部分客车车身常采用承载式结构。
货车驾驶室只占汽车长度的小部分,不可能采用承载结构。
没有完整的封闭构架的开式车身(敞篷车)也很难采用承载式结构。
高级轿车车身如果为了提高汽车的舒适性,减轻发动机及底盘各总成工作时传来的振动及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传给车身的冲击,则可采用非承载式结构。
轿车车身和货车驾驶室
轿车车身和货车驾驶室都没有明显的骨架,而是由外部覆盖零件和内部钣件焊合而成的空间结构。
承载式车身的地钣有较完整(厚度也较大)的纵、横承力元件,其前部有两根断面尺寸较粗大的纵梁11,它们往往与两侧的前挡泥钣8和前面的散热器固定框9等焊接成刚性较好的空间构架,以便直接安装发动机和前悬架等部件并承受其工作载荷。
与此相反,非承载式轿车(长头式货车的情况亦相同)的车身前部就较薄弱,其车前钣制件通常不是焊接在车身壳体上,而是用螺钉相互连接起来并安装在车架上。
汽车车身——汽车车身设计
从19世纪末到20世纪初期,汽车设计师把主要精力都用在了汽车的机械工程学的发展和革新上。
到了20世纪前半期,汽车的基本构造已经全部发明出来后,汽车设计者们开始着手从汽车外部造型上进行改进,并相继引入了空气动力学、流体力学、人体工.程学以及工业造型设计(工业美学)等概念,力求让汽车能够从外形上满足各种年龄、各种阶层,甚至各种文化背景的人的不同需求,使汽车成为真正的科学与艺术相结合的最佳表现形象,最终达到最完善的境界。
汽车造型师们把汽车装扮成人类的肌体。
例如:
汽车的眼睛--前照灯;嘴――进风口;肺--空气滤清器;血管――油路;神经一电路;心脏一发动机;胃--油箱;脚――轮胎;肌肉--机械部分。
力图将一个冷冰冰的机械注入以生命,使之具有非凡的艺术魅力,给人以美感。
汽车车身形式在发展过程中主要经历了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼
一、马车型汽车
我国古代早有“轿车”一词,是指用骡马拉的轿子(图1-9)。
当西方汽车大量进入中国时,正是封闭式方形汽车在西方流行之时。
那时汽车的形状与我国古代的“轿车”相似,并与“轿车”一样让人感到荣耀。
于是,人们就将当时的汽车称为轿车。
最早出现的汽车,其车身造型基本上沿用了马车的形式,因此称为“无马的马车”英文名Sedan就是指欧洲贵族乘用的一种豪华马车,不仅装饰讲究,而且是封闭式的,可防风、雨和灰尘,并提高了安全度。
18世纪这种车传到美国后,也只有纽约、费城等少数大城市中的富人才有资格享用。
1908年福特推出T型车时,车身由原来的敞开式改为封闭式,其舒适性、安全性都有很大提高。
福特将他的“封闭式汽车”(Closedcar)称为Sedan。
著名的福特T型车是马车型汽车的佼佼者。
二、箱型汽车
美国福特汽车公司在1915年生产出一种不同于马车型的汽车,其外形特点很像一只大箱子,并装有门和窗,人们称这类车为“箱型汽车”。
因这类车的造型酷似于欧洲贵妇人们用于结伴出游和其他一些场合的人抬“轿子”式轻便座椅,所以它在商品目录中被命名为“轿车”。
三、甲壳虫型汽车
1934年,流体力学研究中心的雷依教授,采用模型汽车在风洞中试验的方法测量了各种车身的空气阻力,这是具有历史意义的试验。
1934年,美国的克莱斯勒公司首先采用了流线型的车身外形设计。
1937年,德国设计天才费尔南德・保时捷开始设计类似甲壳虫外形的汽车。
甲壳虫不但能在地上爬行,也能在空中飞行,其形体阻力很小。
保时捷博士最大限度地发挥了甲壳虫外形的长处,使“大众”汽车成为当时流线型汽车的代表作。
从20世纪30年代流线型汽车开始普及到40年代末的20年间,是甲壳虫型汽车的“黄金时代”。
四、船型汽车
1945年,福特汽车公司重点进行新车型的开发,经过几年的努力,终于在1949年推出了具有历史意义的新型V8型福特汽车。
因为这种汽
车的车身造型颇像一只小船,所以人们称它为“船型汽车”。
福特V8型汽车的成功之处不仅仅在于它在外形设计上有所突破,而且它还首先将人体工程学的理论引入到汽车的整体设计上,取得了令人较为满意的结果。
所谓人体工程学,就是用科学的方法解析的形体和能力,设计与之相吻合的机械与器具。
船型汽车不论从外形上还是从性能上来看都优于甲壳虫型汽车,并且还较好地解决了甲壳虫型汽车对横风不稳定的问题。
现在,福特公司的那种具有行李箱的四门四窗的轿车,已被全世界确认为轿车的标准形式。
五、鱼型汽车
为了克服船型汽车的尾部过分向后伸出,在汽车高速行驶时会产生较强的空气涡流作用这一缺陷,人们又开发出像鱼的脊背的鱼型汽车。
1952年,美国通用汽车公司的别克牌轿车开创了鱼型汽车的时代。
如果仅仅从汽车背部形状来看,鱼型汽车和甲壳虫型汽车是很相似的。
但如仔细观察,会发现鱼型汽车的背部和地面所成的角度比较小,尾部较长,围绕车身的气流也就较为平顺些,所以涡流阻力也相对较小。
另一方面,鱼型汽车是由船型汽车演变而来的,所以基本上保留了船型汽车的长处,诸如车室宽大,视野开阔,车身侧面的形状阻力较小,造型更具有动感,乘坐舒适等,这些都远远地超过了甲壳虫型汽车的性能。
另外,鱼型汽车还特别地增大了行李舱的容积,所以更适合于家庭外出旅行等使用。
正因为如此,鱼型汽车才得以迅速地发展。
但也同时存在着一些致命的弱点:
一是由于鱼型车的后窗玻璃倾斜得过于厉害,致使玻璃的表面积增大了一至二倍,强度有所下降,产生―了结构上・的缺陷;二是当汽车高速行驶时汽车的升力较大。
鉴于鱼型汽车的缺点,设计师在鱼型汽车的尾部安上了一个上翘的“鸭尾巴”以此来克服一部分空气的升力,这便是“鱼型鸭尾式”车型。
六、楔形汽车
“鱼型鸭尾式”车型虽然部分地克服了汽车高速行驶时空气的升力,但却未从根本上解决鱼型汽车的升力问题。
在经过大量的探求和试验后,设计师最终找到了一种新车型――楔形。
这种车型就是将车身整体向前下方倾斜,车身后部像刀切一样平直,这种造型能有效地克服升力。
第一次按楔形设计的汽车是1963年的司蒂倍克・阿本提,这辆汽车在汽车外形设计专家中得到了极高的评价。
1968年,通用公司的奥兹莫比尔・托罗纳多改进和发展了楔形汽车,1968年又为凯迪拉克高级轿车埃尔多所采用。
楔形造型主要在赛车上得到广泛应用。
因为赛车首先考虑流体力学(空气动力学)等问题对汽车的影响,车身可以完全按楔形制造,而把乘坐的舒适性作为次要问题考虑。
如20世纪80年代的意大利法拉利跑车,就是典型的楔形造型。
楔形造型对于目前所考虑到的高速汽车来说,无论是从其造型的简练、动感方面,还是从其对空气动力学的体现方面,都比较符合现代人们的主观要求,具有极强的现代气息,给人以美好的享受和速度的快捷感。
日本丰田汽车有限公司的MR2型中置发动机跑车(尾部装有挠流板),可以称之为楔形汽车中的代表车。
汽车造型的发展是以更好地将空气动力学设计方案与乘坐舒适性恰当地予以结合,在充分考虑到以上两个关键问题的基础上,努力开发人体工程学领域的新技术,以设计、制造出更完美、更优秀的汽车为目标的。
总有一天,汽车驾驶室会形成带有优美曲线的“玻璃罩”。
与之交相辉映的是具有几何形态的车体,透着浑圆和流线风格。
那时,汽车色彩的喷涂将在鲜艳中体现出柔和感和透明感,因而会格外赏心悦目。
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