汽车车身-设计基础

,设 计 基 础,汽 车 车 身,第一章 车身概论,第二章 车身设计的程序与方法,第三章 车身设计的技术与要求,第四章 轿车车身的空气动力学特性,第五章 轿车的车身总布置设计,第七章 车身结构的轻量化设计,第六章 车身结构的安全性设计,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,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,1.1.1 决定轿车车身设计的主要因素,1.1 轿车车身的特点,第1章 车身概论,1.1 轿车车身的特点,1.1.2 轿车车身设计的要求及原则,第1章 车身概论,1.1 轿车车身的特点,第1章 车身概论,1.2 轿车车身的发展状况,厢型,甲虫型,鱼型,船型,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,蒸汽汽车,马车,1.2 轿车车身的发展状况,第1章 车身概论,1907劳斯莱斯.银灵,1915福特T型车,动力性差 阻力大,1.2.1 原始的厢形车身 车身高大，有足够的活动空间 空气阻力巨大，动力性差，行驶速度低,1.1 轿车车身的特点,1.2 轿车车身的发展状况,第1章 车身概论,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要内容是要减小空气阻力。,仅仅加大发动机不可取，可考虑减小CD和A,1.1 轿车车身的特点,1.2 轿车车身的发展状况,第1章 车身概论,降低CD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,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,1.2 轿车车身的发展状况,降低车高，车的动力性加强,流线型的车身 CD值最小,第1章 车身概论,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。,缺点： 升力大，行驶不稳定 乘坐空间狭小，视野及舒适性差,优点： CD值小 工艺性好，利于批量生产,1.1 轿车车身的特点,1.2 轿车车身的发展状况,第1章 车身概论,因升力产生的行驶不稳定性,升力产生原理,1.1 轿车车身的特点,甲壳虫的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,第1章 车身概论,1.2.3 引入人体工程学的船型车身,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,1.2 轿车车身的发展状况,第1章 车身概论,1.2.4 趋于完美的鱼型车身 具有良好的空气动力学性能 存在舒适性和视野问题,1995保时捷911,1.1 轿车车身的特点,1.2 轿车车身的发展状况,第1章 车身概论,1.2.5 理想的楔型车身 有良好的空气动力学性能 解决了横向风稳定性问题 有很好的动力性和舒适性,1963司蒂倍克阿本提小客车,楔形赛车,鸭尾造型的原理及应用,“鸭尾”造型在宝马五系上的运用,1.1 轿车车身的特点,1.2 轿车车身的发展状况,第1章 车身概论,现代车身技术发展趋势：,节能、环保、安全 采用新方法、新材料、新工艺,1.2 轿车车身的发展状况,1.1 轿车车身的特点,1.3 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,成功的车身设计是综合考虑所有因素的结晶,第1章 车身概论,风格各异的造型,1.2 轿车车身的发展状况,1.1 轿车车身的特点,1.3 现代轿车车身技术发展趋势,人性化的特征,艺术化的外表,第1章 车身概论,1.3.1 现代汽车车身外形设计的发展特征,1.2 轿车车身的发展状况,1.1 轿车车身的特点,1.3 现代轿车车身技术发展趋势,新能源,新材料、新结构、新工艺,第1章 车身概论,新生产方式 新消费方式,1.2 轿车车身的发展状况,1.1 轿车车身的特点,1.3 现代轿车车身技术发展趋势,新设计理念,第1章 车身概论,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,1.1 轿车车身的特点,1.3 现代轿车车身技术发展趋势,第1章 车身概论,1.2 轿车车身的发展状况,1.1 轿车车身的特点,1.3 现代轿车车身技术发展趋势,50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1章 车身概论,马自达MotoNari,1.2 轿车车身的发展状况,1.1 轿车车身的特点,1.3 现代轿车车身技术发展趋势,Peugeot20Cup concept,Nissan Pivo,Nissan Pivo,第1章 车身概论,日产OneOne,1.2 轿车车身的发展状况,1.1 轿车车身的特点,1.3 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1章 车身概论,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,光顺曲线,空间曲面,装配精度,互换性,2.1 车身设计方法概述,第2章 车身设计的程序与方法,2.1 车身设计方法概述,建立三维坐标系 X向：以前轴中心为零点，向前为负，向后为正 Y向：以车身对称面为零点，向左为正，向右为负 Z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为设计基准,2.1 车身设计方法概述,第2章 车身设计的程序与方法,2.1 车身设计方法概述,传统设计方法,顺序设计、环环紧扣、严谨保守,现代设计方法,并行设计、多元参与、高效可靠,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,“仿形法”设计,介于传统车身设计和现代计算机辅助车身设计之间,各种车身设计方法的特点,第2章 车身设计的程序与方法,2.1 车身设计方法概述,第2章 车身设计的程序与方法,传统设计方法,发动机,底盘,车身,2.1 车身设计方法概述,第2章 车身设计的程序与方法,现代设计方法,并行的、协同的、面向全生命周期的设计模式,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、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,第2章 车身设计的程序与方法,计算机辅助设计,“仿形法”设计车身,2.2 传统的车身设计方法,2.1 车身设计方法概述,2.3 现代的车身设计方法,第2章 车身设计的程序与方法,2.1 车身设计方法概述,2.2 传统的车身设计方法,概念设计,技术设计,传统设计方法,2.2 传统的车身设计方法,第2章 车身设计的程序与方法,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,2.2 传统的车身设计方法,2.2.1 概念设计,第2章 车身设计的程序与方法,2.2 传统的车身设计方法,2.1 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2章 车身设计的程序与方法,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,2.1 车身设计方法概述,第2章 车身设计的程序与方法,2.2 传统的车身设计方法,2.1 车身设计方法概述,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,用户的需要和喜好,赶超性能目标,第2章 车身设计的程序与方法,2.2 传统的车身设计方法,2.1 车身设计方法概述,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2章 车身设计的程序与方法,产品的造型概念 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,2.1 车身设计方法概述,第2章 车身设计的程序与方法,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,2.1 车身设计方法概述,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2章 车身设计的程序与方法,产品设计任务书的制定 产品描述,2.2 传统的车身设计方法,2.1 车身设计方法概述,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2章 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。,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。,绘制1:5的车身布置草图确定车型基本尺寸,2.2 传统的车身设计方法,2.1 车身设计方法概述,2.2.2 技术设计,第2章 车身设计的程序与方法,2.2 传统的车身设计方法,2.1 车身设计方法概述,绘制1:5的外形设计构思图确定外形,第2章 车身设计的程序与方法,2.2 传统的车身设计方法,2.1 车身设计方法概述,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2章 车身设计的程序与方法,2.2 传统的车身设计方法,2.1 车身设计方法概述,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2章 车身设计的程序与方法,2.2