汽车车身结构与设计简答

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汽车车身结构与设计复习思考题第一章  车身概论1．现代汽车车身有何特点？车身的特点：10、是使生产工艺、壳体力学、人体工程学、工业设计、材料学、运输学、心理学、经济学、销售学等众多各不相同的学科紧密地联系在一起的工业产品，是技术与艺术相结合的产物；0、车身的发展取决于科学技术水平和物质技术条件； 30、与人们的生活、生产密切相关：舒适性 ；货物完整性；保护乘员安全。40、汽车的更新换代，关键在车身；50、车身是汽车工业中一个最年轻而又发展迅速的分支；60、整车生产能力的发展取决于车身的生产能力，汽车的更新换代在很大程度上决定于车身；70、对销售和用户心理有着极其重要的影响；80、技术密集型和劳动密集型相结合的产品。2．为什么说汽车是技术密集型、资金密集型和劳动密集型产品？技术密集型——大量采用最尖端技术，机械化、自动化程度很高——自动加工、装配线、机械手、机器人等；劳动密集型——相当一部分仍需手工完成——车身钣金件的手工打磨、补焊、涂胶、内饰及附件装配等。3．车身对汽车性能有哪些影响？  车身对整车性能的影响主要有以下几方面：1决定整车装载质量的大小——运输能力的高低2、决定整车的整备质量Go（自重）和造价3、影响整车的动力性和燃油经济性4、车身形状与汽车的气动阻力密切相关5、车身形状影响汽车高速行驶的稳定性6、影响客车的乘卧舒适性、操纵舒适性7、与行驶安全密切相关 8、与整车宜人性密切相关（除舒适性外）9、影响整车的通过能力4．汽车诞生120多年来轿车车身经历了什么样的发展历程？其设计技术的发展趋势主要体现在哪些方面？  第一辆汽车计师全力以赴解决动力、传动装置和操纵机构,配上了当时最现代化的门、窗等→现代车身开始出现。马车型汽车, 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。箱型汽车，运用大型冲压件组成带门洞的全金属车身。甲壳虫型汽车，接触点焊技术开始用于车身连接，从而改进了车身的连接方式→降低了劳动量，消除了以往薄板焊接变形现象。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，采用了流线形的车身外形设计。船型汽车，出现了承载式车身与无车架结构相结合的汽车。鱼型汽车，从背部看，鱼形汽车和甲壳虫形汽车是很相似的。楔型汽车，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。其设计技术的发展趋势。1车身造型朝多元化、个性化方向发展，体现风格，注重各方面细节和整体的协调。车身设计注重气动的最优化。 2.车身的制造更加强调“三化”，采用先进的制造技术，如激光点焊机械手装配等。3.采用先进的设计实验方法，充分发挥计算机辅助设计（CAD）的优点。4.车身材料注重轻量化和环保，充分利用可回收材料，报废后的再循环利用。 5.车身结构优化设计，采用吸能装置，保证碰撞时乘员的安全，注重车身内外的安全性。①安全气囊②溃缩式转向柱③汽车前部的吸能结构6.虚拟技术的应用，对设计、制造、试验过程进行计算机仿真。5．汽车成为众多不同学科紧密联系在一起的工业产品的原因何在？生产工艺涉及金属非金属加工，心理学造型色彩，橡胶电子各种材料工业。 16 6．什么是车身、厢式车身、白车身、成品车身和车身结构？车身覆盖件指的什么？    车身指的是汽车上除底盘、发动机外其它部分的总称。车身是供驾驶员操作，以及容纳乘客和货物的场所。一厢式车身:发动机舱，客舱和行李舱在外形上形成一个空间形态的车身。客车常采用的车身型式。 两厢式车身:发动机舱，客舱和行李舱在外形上形成两个空间形态的车身。紧凑型的轿车产采用的车身型式。三厢式车身:发动机舱，客舱和行李舱在外形上形成各自独立形态的车身。此种车身能形成较大的客舱和行李舱，一般中高级轿车都采用此种型式。开式车身:即通俗所说的敞篷式车身，客舱上没有车身顶盖或者顶盖是可以收起的。一般高级的运动轿车都采用这种型式.白车身（白皮车身）:已装焊好，但未喷漆的车身。成品车身:喷好漆等待往底盘上装配的车身。车身覆盖件:覆盖车身内部结构的表面钣件。车身结构件:支撑覆盖件的全部车身结构零件的总称。如：车身骨架、支承梁、柱等.7．何为“三化”？为什么在车身设计中特别强调“三化”？“三化”指：产品系列化、零部件通用化、零件设计制造的标准化。实行“三化”，收到很大经济效益；工业产品设计、制造的必然方向。原因 :简化生产  ，提高产品质量，设计上应进行详细技术经济分析，降低生产成本 ，尽量实现“三化”。“三化”的实质，1产品系列化——将产品合理分档，组成系列并考虑变型。优点：车身骨架、前后风窗玻璃通用，减少了不同车型的零件数，简化了模具、胎具、装焊夹具与台架等设备→成本↓↓。2零部件的标准化——广泛采用标准件，优点：有利于产品的系列化和零部件的通用化，便于组织生产，降低成本，提高质量、方便维修。3零部件的通用化——零部件在同类车型中的通用问题。 8．车身先进的设计、试验方法包括哪些内容？1客车设计的CAD系统功能：完成车身外形制图工作；构筑包含曲面信息的车身外形数学模型，为进一步分析设计结果打下基础。2结构分析技术——已归入CAD系统，a）应力分析：亦称静力分析，输入静载荷，得出车身各部应力分布情况，即静态变形、应力、振型。b）动力学分析：亦称动态分析，输入动载荷，得出车身结构动态刚度和强度。3空气动力性试验4室内道路模拟试验（MTS）5安全性试验6车身材料的再循环利用——车身设计的新课题 9．推广CAD系统的条件是什么？客车CAD系统有何特点？客车设计的CAD系统，条件：①计算机工业的飞跃发展，性能价格比大幅度提高; ②软件开发技术和外围设备的发展：——软件丰富，外设完善，功能强大。 ③CAD系统越来越明显的优越性。——成为客车现代设计技术最先进和实用的方法。      特点：10、具有客车设计的全部功能；20、仅输入少量信息，就可高效率地完成整车及各零部件的 设计工作 30、直观性强，设计者可以通过屏幕反复修改、评价设计结果，充分发挥创作灵感；40、大量的设计、计算、绘图工作由计算机及辅助设备完成，大大缩短了设计周期，提高了设计质量，减轻了劳动强度；50、设计结果复制、再现方便。10．简述客车车身造型和内饰设计的发展趋势？车身造型设计的发展趋势1、越来越具有调和与折衷的特点：·方基调与流线形之间的折衷；·高地板样式与最小风阻之间的折衷；·空气动力性与生产工艺间的协调；·局部与整体间的协调。2、更注重车身的细部设计，强调外形的平滑：·大量使用平面曲线——车灯、空气入口、出口、车窗框等更多地被平面曲线所代替；·尽量避免采用电镀饰件；·细部设计精益求精，追求更加完美；·整车外形平整、圆滑、饱满。3、平滑的外形开始向曲中带棱变化，雕塑感强的车身设计将打破传统的理念。4、更加重视整车的风格与个性，强调给人以新颖的感觉。5、以人为本，崇尚人性化设计。16    客车车内饰设计发展趋势：1在装备空调设备的基础上，采用全封闭式侧窗。采用双层玻璃；提高空调性能，采用全自动空调；利用空气动力性试验确定车室进、排气口位置;采用外摆式或内移式车门——提高车身密封性;采用空气净化设备，提高空气洁净度。2努力降低车内噪声。采用粗呢面料（织物面料）作为内饰贴面；铺地毯；加强导线、导管出入口及车门、踏步处的密封；内外蒙皮间喷塑处理——喷阻尼涂料；提高外蒙皮的刚性，减轻行驶中的振响；采用多层复合地板，减少底盘噪声传入。3提高座椅的功能性。利用人机工程学的研究成果,设计驾驶员和乘客座椅；开发式样新颖、功能性强的新型座椅。4追求更加豪华和多功能的车内设施。注意装饰效果的新颖和艺术风格的个性化；配套设备、装饰件专业化生产，品种繁多，为车内设计的豪华和多样化提供了极大的方便；车内全部采用镶嵌设计；乘员能触及的部位全部软化处理。 第二章  车身设计方法1．车身设计的特点是什么？一、要求整车外形整体协调给人以美感，并保证必要的流线型——空气动力性。二、对设计的互换性和装配准确度有较严格要求。三、为保证整车的光学艺术效果，车身表面上的各点（空间座标）连成的曲线必须在纵向和横向两个截面上反复协调，使之光顺。四、图形表示采用座标网格。五、必须辅以1：1的车身模型来准确完整地表达车身形体的转折和真实立体效果——依靠外形样板和主模型等补充产品设计、生产准备和投产等阶段设计图样的不足，保证成套工艺装备（模具、装焊夹具）之间乃至零部件之间的协调验证。六、不仅从性能和功能方面进行设计，外形的美观与否与车身的性能一起决定了车身的商品价值。七、车身设计从汽车的规划开始到生产为止 ，和其它机械部分有着密切的联系。八、车身结构复杂，难以用计算的方法精确求出各部分的应力，要同时保证强度、刚度和轻量化要求，需要从实物或模型上实测，以及丰富的设计经验与资料积累。九、必须考虑乘坐的舒适和操作的方便——与人机工程学密切相关。十、在总布置设计阶段就需要将很多领域的知识和要求巧妙地结合成一个整体。十一、设计开始前，需要进行大量的资料搜集、市场分析。2．车身传统的设计方法是按照哪两个基本系统进行的？其特征是什么？顺序设计系统特征：按照一定步骤，一步一步往下进行。其特征是等待顺序作用发生的结果。综合设计系统特征：工作分门别类，几个部门按其特点相互依赖性同时进行。3．传统的轿车车身外形设计（初步设计和技术设计）过程包括哪些内容？   初步设计采用缩小比例的方法，1绘制1：5车身布置图，2绘制缩小比例的彩色效果图，3雕塑1∶5模型技术设计 1绘制1：1线型图，2雕1∶1油泥模型——1∶5放大模型，3制作1∶1内部模型，4绘制车身主图板,5绘车身零件图,6样车试制和试验,7制造车身主模型4．样车试制、试验的目的和要求是什么？目的：具体检验车身外形和结构设计的合理性，考核其性能、强度和寿命，以及预先了解制造上的关键等问题。要求：无论采用何种方法制造，试制的样品应尽可能与设计产品一致。5．何谓主模型？简要说明外主模型和内主模型的制作要求。主模型：根据主图板、车身零件图和样板制造的1：1实体模型。其制造周期长，造价高，一般在定型后制造。外主模型：车身外廓形状的主模型。制作要求：a）考虑分块与车身零件一致；b）考虑拉延深度、压床台面、板材规格等要求；c）为便于制造冲模，其外表面应是车身内表面。内主模型：车身内部形状、结构的主模型。结构型式与外主模型大致相同，二者密切相关。内主模型制作应考虑装配，如车门、仪表台等，以便协调验证。第三章  车身总布置设计16 1．车身总布置设计需要整车总布置提供哪些要求？在整车总布置和底盘总布置基础上进行，受发动机的位置制约很大。需整车总布置提供：①汽车总长La、总宽Ba，总高Ha、轴距L、轮距B、前悬LF、后悬LR……等控制尺寸；②轴荷分布范围；③底盘各总成的位置和轮廓尺寸——包括动力总成、水箱、前后桥、传动轴、车轮、悬架、转向系等；④乘员数及行李舱要求；⑤使用要求及操纵机构的相互位置等。2. 现代轿车车身的设计特点和要求是什么？  设计特点：轿车车身是整车的重要组成部分，它与底盘密切相关，因此车身设计不能只考虑车身的条件，必须在充分考虑整车总布置的情况下进行。 ①亨利·福特提出“3S”和“4M”原则。②遵循“三化”原则，即标准化、通用化和系列化，③车身在材料、加工、装配、结构及设计等方面与其它总成有很大差异。 要求：轿车车身设计不仅要求造型美观，更重要的是要实现相应的功能。其设计主要考虑使用性、人机工程学、环保节能及空气动力学等方面的要求。 ①造型美观。②性能良好a.舒适性b.安全性c.可靠性d.视野性e.乘坐方便性f.操纵方便性③良好的空气动力特性。④制造容易，维修、拆装方便。3. 简述现代轿车的车身设计方法、轿车总布置设计所包括的内容和轿车车身骨架的特点？轿车车身的设计方法：① 概念设计。概念设计是产品设计的前期工作，是指从构思产品到确定设计的技术指标，下达产品设计任务书为止这一阶段的设计。包括设计任务书的全部内容和一个批准的三维模型。概念设计的主要内容：·明确开发目的·产品使用调查·造型设计及基本尺寸·产品的目标成本·制定产品设计任务书。② 工程设计。国内的做法是从小比例的三维模型做起，其次则是进行车身试验工作（包括风洞试验、碰撞试验等）。与国外最大的区别在国内制作模型和模型、局部构件试验不能同时进行。根据图样设计的样车进行试验，发现问题后再修改十分困难，这样就延长了设计周期。 ③ CAX技术。其中X泛指多方面，如：CAD、CAE、CAM、CAT等。利用CAX技术，轿车车身的开发流程已经过渡到并行为主的开发方式。·CAS 艺术构思图·CAD 三维模型  和结构设计  CAE优化设计·试制·试验定型·CAPP工艺设计·CAD模具设计  投入生产铸件毛坯准备·CAM机械加工·装配调整。轿车总布置设计所包括的内容：①确定车身内部、外部尺寸。②确定乘坐与操纵空间。③校核各项性能及法规要求的尺寸数据。④确定车身的悬置形式及位置。⑤确定发动机、传动系占用的空间，并对有关总成提出反要求⑥确定备胎、燃油箱，以及各种液罐、蓄电池及行李舱的位置。⑦确定由于车身附件及其它装置的特殊要求引起的车身结构及布置的变动。轿车车身骨架的特点：a.外力直接作用于骨架上。b.所有构件连接成一个整体，共同承担外力作用c.没有多余的不受力构件。d.足够的强度和合适的刚度。e.所有机组(总成)都必须悬置于骨架承载结构的几何节点处。4．客车车身总布置设计的工作内容、主要依据和设计程序是什么？   客车车身总布置设计的工作内容：1.根据整车设计要求确定车身各部分尺寸 2.确定整车外形3.驾驶区布置4.乘客区布置5.空调系统的位置6.行李舱大小及位置；7.视野设计校核； 8.安全性设计主要依据：①整车（底盘）总布置的有关参数和发动机布置；②整车的使用条件和用户要求；③国家、行业有关标准、法规；④人机工程学的要求⑤制造、工艺条件等。设计程序：①车身主要尺寸的确定②车厢内平面布置③座椅布置及操纵机构布置④驾驶区布置⑤横向截面布置⑥备胎、油箱和蓄电池的布置⑦必要的校核。5．大客车布置有哪几种型式？各有何优缺点？目前中高档客车采用最多的是哪一种布置型式？16 1、前置发动机式优点：10.通用性好——与货车通用部件多；20、发动机冷却条件好，维修、拆装方便；30、传动系及操纵机构简单，易于布置。缺点：10、发动机凸出于地板平面之上，车厢面积利用率低↓；20、轴荷分配不利，前悬短、后悬长、转向沉重，影响安全；30、传动轴从地板下通过，使地板高度↑，上下车方便性↓；40、车内噪声大、振动大， 隔热隔烟性差，乘座舒适性↓；50、乘客门布置在轴间，削弱了车身刚度； 60、传动轴长（一般三节），临界转速低，易共振。2、中置发动机式——采用卧式发动机中置 优点：10、车厢面积利用率最高，F→max；20、车内噪声小、发动机与车厢隔绝较好； 30、传动轴短，轴间重量分配良好；40、外形设计和座椅布置不受发动机限制；50、车门可开在前轮之前，适合单人管理。缺点：10、发动机冷却较差，水箱布置困难；20、地板高度高、重心高（为保证发动机安装空间）； 30、发动机易被尘土弄脏，保养维修困难；40、寒冷地区使用，发动机保温困难；50、远距离操纵，机构复杂；60、对地板密封要求高，否则噪声、气味、热量易进入车厢。3、后置发动机式：优点：10、发动机与车厢隔绝最好，废气不会进入车厢；20、车身振动、噪声小、舒适性好；30、轴间重量分配良好，面积利用率高，ηF↑； 40、易于在车厢外检修发动机，能在地板下形成较大的行李舱；50、地板可以降到最低高度，使上下车和车内行走大为方便。缺点：10、发动机散热较差，需要冷却效果强的散热器；20、远距离操纵，机构复杂。6．汽车车身的尺寸主要受哪三种因素的限制？①公用道路的行驶状况：涉及汽车是否符合交通要求和某些使用尺寸最小值的要求——由国家标准和国际标准决定；②旅客的运输情况：与运输方法（式）有关的车身尺寸方面的限制，无明确规定，取决于车身和所运送人、货的关系。如运送残疾人或儿童，运输沙石或棉花，自卸与否等。③货物运输情况   7．汽车驾驶区有何特点？布置驾驶员座椅的目的和要求是什么？驾驶区布置主要包括哪些内容？  驾驶区的特点：1、驾驶员工作的场所，是任何一种汽车都必需的组成部分；2、不同于一般地面操作台和飞机、火车、轮船驾驶舱，操作环境的变化为随机的——开放式；3、受振动、颠簸、噪声和排气污染的影响大，使驾驶员经常处于紧张状态；4、仪表、按钮、杆件等操作频繁，要求驾驶员高度集中精力。目的：①决定驾驶员的视点和驾驶姿势；②确定驾驶员与汽车操纵机构之间的尺寸关系以及作用在踏板上的力的大小；要求：①符合一系列标准与技术条件的规定；②满足驾驶员生理和心理上的一整套特点；③满足在特定车型上的工作条件。驾驶区布置主要内容：（1）座椅的主要尺寸（2）对驾驶座椅的要求（3）驾驶座位置取决于：方向盘倾角、直径R、座椅高度A。（4）踏板相对于座椅的位置——决定脚掌踩在踏板上的压力大小。（5）方向盘直径d  （6）踏板布置（7）变速杆、手制动操纵杆和各种按钮的布置。8．从人—机工程出发，对驾驶员和乘客座椅有哪些要求？   对驾驶员座椅要求：为保证驾驶员操作方便、舒适，减轻工作疲劳，现代汽车对驾驶座椅提出了较高的要求：①能前后调节，调整量±45mm；左右调节，调整量±45mm；座高调节，调整量100mm；②大腿支撑调节，座垫倾角调节；③靠背角和头枕倾角调节；④背部支撑宽度调节；⑤腰部支撑力调节；⑥座垫刚度调节——适应不同体重，保持最佳弹性。长途、旅游客车乘客座椅要求：①注意与侧窗窗距配合，使每个乘客都有良好视野；②长途、团体客车座间距应＞680mm，旅游客车≥750mm； ③确定座间距应考虑前排座椅可能调整的最大靠背角；④标准双人座宽 960mm；16 单从座宽480mm；靠背高度520～680mm（旅游车取上限）；⑤座椅应实现靠背角、座宽可调，并尽可能配置踏蹬。9．对乘客区布置有何要求？要求乘客区布置：①保证乘客站立和乘坐时所需的空间符合人机工程学的人体尺度基本要求；②尽可能提高乘坐的舒适性和居住性；③安全性好；④使用经济性好。10．长途客车车厢内平面布置的原则是什么？对长途、旅游客车的座椅布置有何要求？  长途客车车厢内平面布置的原则：乘客座椅布置应面向前方；②增加活动座后，应保证活动座收起后的最小通道宽度；③乘客的侧视野应保证不受窗立柱影响；④必须有保证舒适的最小座间距；⑤为方便上下车，当车长＞10m时，应增设一个乘客门 ——当一个乘客门位于前悬处时；⑥当设置安全门时，其位置应处于与乘客门相对应的另一侧——安全门与乘客门不在同一侧，且最小尺寸为1250×550mm； ⑦乘客门单门最小尺寸：1650×650mm； 双门最小尺寸：1800×1200mm。  长途客车的座椅布置要求：保证乘坐舒适性，行李妥善放置。旅游客车的座椅布置要求：·将舒适性、安全性、观光性放在第一位；·设置较完善的服务设施——音响、闭路电视、导游设施、冰柜、卫生间、车载电话等；·有较大容积的行李舱。11．客车横向截面布置包括哪些内容？决定车内通道宽度的因素有哪些？降低城市客车地板高度可以采取哪些措施？客车横向截面布置包括：车厢地板平面高度，内室高度，侧窗上梁高度。通道宽度BT决定因素：汽车总宽、座椅宽、车身壁厚等。降低城市客车地板高度：·采用小直径高承载能力的轮胎；·采用单级主减速器，或单级主减速器与轮边减速；·完全采用轮边减速；·采用后置后驱动和远距离电控操纵布置型式；·采用非对称式弯纵梁；·采用大落差前桥。12．仪表板、备胎、油箱、电瓶的布置原则、要求和需要考虑的因素？仪表板布置原则：为保证驾驶员注意力集中和操作方便，控制按钮、手柄的布置距离和操作距离，指示灯的辨认识别距离等都应符合人体工程学的要求。要求：①按钮和手柄应布置在仪表板右侧驾驶员右手能方便接近的距离之内；②按使用频率的高低从右至左安排；③控制系统尽量布置在驾驶员的右手边，仪表布置在左手边，指示灯安排在仪表的上方。  备胎：质量80～140kg；安装位置考虑——轴荷分配，驾驶员一人装卸方便。在可能情况下应将备胎垂直安放。  油箱：布置原则：·考虑轴荷分配合理；·安全防火——远离排气管和乘客门；·加油方便性； ·发生碰撞、挤擦事故不会轻易触及。  电瓶：轴荷分配合理，电池应靠近发动机，电线质量和电阻，电缆长度。13．为保证乘员安全，对车身设计有何要求？要求: ①驾驶区所有构件的棱角和边缘应采用半径较大的圆角；②正面碰撞时，前部车身应保证驾驶员最小的“生存空间”；③设置防止驾驶员和乘员被从座椅上甩出去的设施——安全带、扶手等;④前后保险杠能吸收一定的冲击能量，保护车身；⑤前后保险杠不应对行人和骑自行车者构成危险，且应不小于车宽的90%并不大于车宽——防止刮伤其它车辆和行人，或被同向行驶的车辆刮弯反凹；⑥安全门、窗（安全出口）的位置与数量应符合GB/T13094-91《客车通用技术条件》和36号法规等的要求；⑦安全出口必须易于接近；⑧安全门必须车内外都能方便地开启；安全窗应能方便、迅速地操作，或采用容易击碎的安全玻璃；⑨安全出口应在车厢内、外部设以明显标志。第四章  人机工程学在车身设计中的应用1．人机工程学在汽车学科中的研究范围和目的是什么？16 研究范围：①人的生理、心理特征和能力极限——能承受的极限；②人机功能的合理分配——充分发挥各自特长；③人机相互作用及人机界面设计；相互作用——利用信息显示器和控制器实现人—机间信息交换的过程；人机界面——使显示器与人的感觉器官的特性相匹配，使控制器与人的效应器官相匹配，以保证人、机之间的信息交换迅速、准确。④研究环境及其改善——温度、湿度、照明、噪声、振动、尘埃、有害气体等对人的作业活动和健康的影响。以及控制、改善不良环境的措施和手段；⑤研究作业及其改善——人从事体力和脑力作业时的生理、心理变化，由此确定作业时的合理负荷及耗能量、合理的作业和休息制度、合理的操作方法→↓疲劳，保障健康，↑作业效率；⑥研究人的可靠性与安全——工程系统日益复杂和精密，操作人员面对大量的显示器、控制器，容易出现人为差错而导致事故发生。→研究人的可靠性及影响因素，寻求减少人为差错，防止事故发生的途径和方法。人机工程学的研究目的——要解决的问题①如何减少汽车的各种物理性能对人生理、心理所产生的影响；②如何减少驾驶操作失误而造成的事故。2． 什么是人体尺度和人体身高百分位？要保证90%的人都能在所设计的座椅调节范围内乘坐舒适，应采用何种百分位设计？人体尺度：人体所占的几何空间尺寸。百分位身高：按身高分布的百分位表示的人体尺度。车身设计中，采用的人体尺度是5%百分位和95%百分位，以保证90%（从5%百分位到95%百分位）的人能在所设计的汽车座椅调节范围内，获得最适合于自身尺度的乘坐空间和操作空间→↑舒适性、操作方便性。3． 什么是H点？H点人体模型有何用途？H点——人体身躯与大腿的铰接点。H点人体模型用途：车身内部模型中的布置和测量。4． 什么是眼椭圆？试说明相切于第95百分位眼椭圆上、下方的切线的含义？眼椭圆:汽车驾驶员以正常的驾驶姿势坐在座椅中时，其眼睛位置在车身中的统计分布图形,该图形呈椭圆形。在投影图上绘出一条相切于第95百分位眼椭圆的切线，说明有95%的驾驶员眼睛位置位于切线的下侧，而仅有5%的驾驶员眼睛位于切线上侧。5． 写出眼椭圆样板的制作步骤？制作步骤：1眼椭圆中心座标：由胯点行程→与X-X、Y-Y、Z-Z的距离→中心位置。2、眼椭圆长、短轴：长轴相等，短轴不等，查表得出。3、方位角——在两视图上均呈倾斜状,侧视图：长轴倾斜角-6.4°——前低后高；俯视图：长轴倾斜5.4°——向右偏斜。4、眼椭圆定位线——指侧视图上的基线x-x、z-z相对于垂直工作线X-X和Z-Z的交点的水平和垂直位移，由座椅靠背角根据表4-4查出。由上述四步，即可确定侧视和俯视平面内眼椭圆的形状和位置。6． 驾驶员视野校核的目的和依据是什么？包括哪些内容？试说明前方盲区和车内后视镜的校核步骤？驾驶员视野校核目的：·保证所设计的汽车具有良好的视野，使驾驶员能通过视觉，最大限度地获取外界信息→保障行车安全。·确定驾驶员的视野范围。依据： 驾驶员的眼椭圆。内容：前方视野校核（直前视野、仪表视野校核），后方视野校核，侧方视野校核。前方盲区校核步骤： a）在侧视图上作驾驶员第95%百分位眼椭圆；b）从前风窗下沿（或仪表台最高点——仪表台高于前风窗下沿）和上沿分别作第95%百分位眼椭圆下缘和上缘的切线（切平面）：·下缘切平面和地面交点到客车前端的范围即为前方盲区，要求≯4.5m(GB4992-85)，国外要求≯3m。近年德国TUV运输安全研究所在完成对现代大客车技术装备状况和人体工程学指标的研究中提出，现代大客车的前方盲区应＜1.4m，即保证在距车前端0.8m 处坐高为0.5m的小孩可以被驾驶员发现。达不到则要求安装下视镜。·上缘切平面与直前视线的夹角＞15°，并保证车前15m，高5m的交通信号灯能被方便地看见，且视角α＜15°。16 车内后视镜的校核步骤：①在主、俯视图上作第95%百分位眼椭圆；②根据初定的车内后视镜及设计位置，在两视图上画出车内后视镜的投影轮廓线；③在侧、俯视图上分别通过后视镜投影轮廓线的上端点和外端点向第95百分位眼椭圆作切线，该切线和直前视线的夹角应＜45°和60°；④根据光学成像原理，在图中找出驾驶员双眼在镜中的成像点C——眼椭圆最后点的成像点；⑤在侧、俯视图上以C为顶点，向镜面两端作射线，两射线的夹角就分别是垂直方向和水平方向的车内视角——驾驶员的车内后视范围。7．什么是驾驶员的手伸及界面？为什么要进行驾驶室操作件（按钮及杆件）的布置合理性检验？  驾驶员的手伸及界面：是指驾驶员以正常姿势坐在座椅中、身系安全右脚支撑加速踏板踵点上、一手握住方向盘时另一只手所能伸及的最空间界面。 检验手操作钮件是否在驾驶员手伸及范围内。 第五章  车身结构分析与设计1．按作用于车身上的外力由车身哪一部分承担，车身结构分为哪几种构造？各有何优缺点？  按作用于车身上的外力由车身的哪一部分承担，车身构件结构可分为：应力蒙皮结构（应力外蒙皮结构，利用车身外蒙皮做为强度部件；应力内蒙皮结构，利用车身内蒙皮做为强度部件）；骨架结构，利用车身骨架作为强度部件。① 应力蒙皮结构， 一般与无车架结构配合使用，亦称薄壳结构。优：·骨架比较细小，承力相对较小—由飞机演变；·整体刚度、强度较高，自重较轻，生产率高。缺：·车窗开口不能太大，窗立柱较粗；·因采用铆接装配，工艺复杂；·施工过程振动、噪声大，铆钉裸露在外，影响美观。② 骨架结构，骨架一般由扭转刚性很高的封闭断面的矩形管构成，因此强度和刚度较高，外蒙皮只起装饰作用。优：·改变客车外形比较容易；·门窗开口部可以增大；·外蒙皮无铆钉，可以实现较漂亮的外观；·采用合理的设计（优化）可以减轻重量。缺：·所有零件均由焊接装配，焊接质量不易掌握；·型材防腐问题难度较大。2．客车车身按承载方式可分为几种类型？各有何特点？  汽车车身按承载型式，可分为：非承载式——有车架式，由车架承受主要载荷。（1．框式车架：·边梁（或梯形）车架·周边式车架2．脊梁式车架3．综合式车架）。半承载式——仍有车架，但强度、刚度比非承载式车架低，车身在工作时也承 担部分载荷，以减轻车架自重。承载式（无车架式）。（1.基础承载式——车窗以下为主要承载件，窗立柱以上为非承载件（承载较少）。2.整体承载式——整个车身都参与承载，车身上下部构成一个统一的整体，受载时以强济弱，使整个车身壳体达到稳定 平衡状态。4．车身骨架由哪几部分组成？侧围骨架的特点是什么？客车车身骨架一般由五部分组成：① 顶盖骨架——车身顶盖的骨架，将前后、左右骨架连在一起构成封闭结构。同时，供安装空调部件、通风扇（窗）、灯具、行李架、拉（扶）手等附件；② 前围骨架——客车前面（正面）车身的骨架，供安装仪表板、前灯具、保险杠、雨刮、前风窗等；③ 后围骨架——客车后面（背面）车身的骨架；供安装后风窗、后门、后保险杠、后灯等；④ 左侧围骨架——客车左侧面车身的骨架，供安装侧窗、司机门、安全门、行李舱门等；⑤ 右侧围骨架——客车右侧面车身的骨架，供安装侧窗、乘客门、行李舱门等；侧围骨架的特点：·按结构需要必须开设：车门、车窗及轮拱等开口；·主要承受弯曲和扭转载荷。5．车身骨架采用斜撑结构有何优缺点？16 充分利用杆件抗拉压能力——采用斜撑结构。优点：采用斜撑结构→可使骨架式车身结构的侧围构件的弯矩↓，轴向力↑→窗立柱应力↓——所以采用斜撑可充分利用材料的力学特性，有效地提高结构的强度和刚度缺点：轴间开门的车身结构→↑车身刚度的不均匀性→车门处应力↑——必须注意对车门处的加强，从而保证车身扭转刚度分配均匀。6．设计客车顶盖骨架时，布置顶横梁应遵循的原则是什么？一般布置顶纵梁时，为降低窗立柱的弯矩多采用什么样的布置形式？顶盖横梁的布置原则：a）与窗立柱对应，特别是在车门开口处，最好能使顶横梁、门立柱、底盘横梁三者形成一封闭环——即主闭合环，以利于力的传递；b）重视顶横梁的弧度。在其它条件不变时：1°适当的弧度可以改变车身横断面的扭心高度，↓车顶蒙皮所受的剪力流→↓窗立柱弯矩；2°弧度过大（拱高过大）→↓顶盖的水平抗剪刚度。设计时，应使顶盖纵梁成中间疏、两边密（h1小）的布置形式——充分发挥顶盖的承载能力，↑车身抗扭刚度。7．写出利用大开口薄壁结构扭转理论所得出的窗立柱所受弯矩的近似计算公式，并在给出已知条件时进行窗立柱所受弯矩的近似计算？  由大开口薄壁结构的扭转理论知：窗立柱所受弯矩可近似表示为：g——单位剪力，N/cm； h0——窗立柱高度，m；l——侧窗长（窗立柱间距），m； h1——顶盖边纵梁距窗上沿梁的距离，m。由式中可知，↓h1→↓M→↓窗立柱应力   车身设计复习资料一、名词解释1.白车身：通常系指已经装焊好但尚未喷漆的白皮车身，车身结构件和覆盖件的焊接总成。2.承载式车身：即无车架式车身，承载式车身的汽车没有刚性车架,车身本体为刚性空间结构，承受全部载荷，自身质量轻，传动系统和悬架直接装在车身上要求较好的防振设施。3.半承载式车身：是一种过渡型结构，车身下部保留了底架，车身的下端与底架用焊接或螺栓刚性相连，车身也分担部分弯曲与扭转载荷。4.非承载式车身：有一刚性车架，车身与车架通过弹性橡胶垫相连。车身本身不直接承受道路对汽车的外加载荷，室内振动噪音小，组装方便，但汽车重心高，重量大。5.人体尺寸百分比：指人体身高分布值的百分位，表示身高小于此值的人数所占的百分率6.驾驶员手伸及界面：指以正常驾驶姿势坐在座椅中，身系安全带，一手握住方向盘时另一手所能伸及的最大空间界面。7.眼椭圆：是驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅中其眼睛位置在车身中的统计分布图形。8.H点水平调节量：驾驶员正常驾驶姿势坐在座椅中，其操纵踏板的踵点到H点的距离。9.派生表面：由弹性材料制成并带有简单的直线曲面的物体，按一定的规律变形后派生得到的表面。10.隔图量取法：几何元素上各点在新投影面上的投影与保留下来的原投影对应点的连线垂直于新投影轴。并且，新投影点到新投影轴的距离等于被换掉的投影点到原投影的距离。二、问答题1.汽车车身传统设计方法的设计过程和一般步骤？16 2.在车身油泥模型设计中。可否省略1：5模型而直接制作1：1模型，为什么？答：不能，其决定轿车总布置方案的因素有轿车类型、豪华程度、舒适性及安全性等；初步确定车身的主要控制尺寸。用形体具体表示车身外形；风洞试验；3.利用国际标准ISO3958检验驾驶室手操作钮件布置的合理性。答：1）测量出被检车辆驾驶室的几项尺寸：座椅靠背角，方向盘倾角，H点水平调节量，方向盘中心至踵点水平距离，方向盘中心至踵点垂直距离，方向盘直径；2）根据公式计算出驾驶室尺寸综合因子G；3）按d=786-99G算出基准面HR离踵点的距离，若d-Hx小于等于零，HR纵向地位于踵点之后d处，相反则位于最后H点处；4）建立以下三个正交平面，基准面HR，驾驶员座椅对称平面和通过最后H点的平面；5）测量出被检测的手操作钮件在这一坐标系中的坐标值；6）根据算出的G和使用情况确定的男女驾驶员比；7)将测得的钮件坐标与表格中的对应值相对照，若操作钮件离基准面HR的测量值小于或等于表格中的值，则认为可伸及，否则不可伸及。4.眼椭圆样板如何测绘。眼椭圆样板在车身侧视图上的定位。答：测绘步骤：1）先画出眼椭圆自身坐标线X-X,Y-Y,Z-Z;2）根据H点水平调节量的大小，从表中查出眼椭圆中心在自身坐标系XYZ中的位置数据X,Z,Y左眼,Y右眼，从而确定了左右眼椭圆中心的位置；3)画长短轴。长轴在两视图上等长，由H点水平调节量及眼椭圆的百分位定位；短轴在两视图上并不相等。两视图上的眼椭圆就可以画出了。眼椭圆样板在车身侧视图上的定位步骤：1）根据设计已确定的H点水平调节量及眼椭圆百分位，在样板组中选取相应的样板；2）在车身侧视图上由最后H点向上作垂直工作线，并量取635mm，再在该处作水平工作线。垂直工作线与水平工作线的交点是座椅靠背角为25时眼椭圆自身坐标原点的位置。靠背角不等于25时，自身坐标原点相对于垂直工作线和水平工作线均有偏距；316 ）为确定眼椭圆在车身侧视图上的位置，应对轿车，货车，大客车分别定位。对于轿车，方向盘中心线与眼椭圆样板的X-X轴之间的距离应为0.15（a-b），对于其他车，如座椅为长条椅，则定位方法与轿车的相同，如为单人椅，则将左右眼椭圆中心连线的中点置于H点上，且保持X-X轴与汽车纵向中心线相平行即可。5.汽车的空气阻力组成部分及各自特点。答：1）形状阻力：由汽车前部的正压力和车身后部的负压力的压力差产生的。占气动阻力的60%左右，是气动阻力的重要主要部分。汽车车身各个表面的形状及其交接处的转折方式是影响其得主要因素。2）摩擦阻力：由于空气的粘滞性在车身表面所产生的摩擦力，其数值取决于车身表面的面积和光滑程度。3）诱导阻力：是气动升力所产生的纵向水平分力。4）干扰阻力：由暴露在汽车外部的各种附件引起的气流相互干扰形成的。5）内部阻力：由冷却发动机的气流和车内通风气流性形成的。6.改善汽车动力性的能的措施及其方法。答：1.汽车外形设计的局部优化。车头部棱角圆化，前风窗立柱及流水槽形状，车身后部形状，表面的光洁程度。2.采用各种气动附加装置：前部扰流器，后扰流器，导流罩，隔离装置。3.外形设计中的整体优化。7.城市大客车和长途大客车车身布置的特点对比。答：城市大客车行驶的站距短，乘客流动频繁，所以主要应保证乘客上、下车和便于在车内走动，一般多采用单、双排的布置方案，一增大过道宽度和立席面积。长途大客车由于乘客乘坐时间长，站距也远，客流量较稳定，所以主要保证座椅的舒适性，而且座椅的布置应尽可能面朝前方，为了增加载客量，一般可在两排中间过道处增设活动椅。且具有较高的地平面，行李舱的高度较大。8.在主图片上进行车身制表面时的车身分块原则。答：1，车身的主要轮廓线；2.考虑曲面形成规律；3.车身表面造型设计要求的特殊线，可取为分块线；4、表面分块应使表面单凸或单凹；5、边界条件尽量取为平面曲线。9.轿车外形的演变过程及其影响因素。1、马车型汽车2、箱型汽车　3、甲壳虫型汽车4、三箱型（船型）汽车5、鱼型汽车　6、楔型汽车确定汽车外形有三个基本要素，即机械工程学、人机工程学和空气动力学。10．城市大客车降低地板高度的主要措施：v轮胎尺寸v采用外径尺寸小的轮胎，以达到降低地板高度的目的。v发动机的结构与布置v采用后置发动机布置，对城市公共汽车建立低平地板是十分有利的。v传动系的结构与布置v采用具有轮边减速器的后轴v采用偏置的主减速器布置13、16 启示：影响发动机罩和风窗玻璃转角部位气流的主要因素：1)发动机罩和风窗玻璃间的夹角；2）发动机罩的三维曲线率和结构；3）风窗玻璃的三维曲线率和结构。分离点和再附着点的位置答：为发动机罩上分离点S和风窗玻璃上再附着点R的位置与夹角对的关系曲线及经验公式。夹角越大，x/d越大，R点越往上移，而x/c越小，S点越往前移。发动机罩在水平方面的曲率越大，分离点S越往前移，风窗玻璃法向曲率的增加也使再附着点R往下移动16 答：在城市或市郊大客车上，车厢地板平面的高度决定了乘客上、下车的方便性。内室高度应保证乘客在顶棚扶手栏杆下来回自由走动，而侧窗上梁的高度还应保证站立乘客有足够的视野角。综合这些要求就必须缩小尺寸以减小顶盖的凸度，同时限制车身下部构件的高度。但缩小尺寸会使侧壁立柱的高度增加，从而降低刚度和增大车内的应力。因此又应采取适当抬高窗台梁的措施来减小车窗高度。在长途和旅游大客车上，地板平面0线的高度是由给定的离地面间隙来决定的，而后者又取决于纵向通过半径和布置在地板下面的行李舱高度。长途大客车的特点是有较高的地板平面，则几乎可完全消除轮罩凸包，对座椅布置来说是有利的。行李舱高度较大也是有利条件。在此情况下，地板平面的高度接近1米，故必须设置三级踏步。15、16 答：减少气动阻力；减少气动升力和受横向风不稳定1，3，4，5，6，7，8，13，15防止气流分离，降低Cd（气动阻力）值2使气流的疏导加快了底部气流速度使升力下降9减少气动阻力和升力10减少使受横向风时不稳定11，12，14，16，17使气流不受干扰，具有最小的阻力系数16.复习提纲第12题P111，看图6-3得到什么启示？1.采用负仰角造型，可是流入汽车底部的空气减少，避免底部气流阻塞，也有利于底部空气向尾部低压区疏导，使底部气流保持一定的流速，从而减小升力。2.在汽车前端底部加一个扰流板，可减少进入底部的气流量，还能使底部气流顺利地向尾部或侧面流动，并保持一定的流速，这样也可使升力系数下降。3.使汽车底板的尾部向上翘起一个角度以疏导底部气流，可降低升力系数。4.汽车地板还应向连侧面略微翘起，是底部气流有一部分流向两个侧面。16 1.车身设计的特点是什么？车身设计是新车型开发的主要内容。车身造型设计是车身设计的关键环节。人机工程学在车身设计中占有极重要的位置。车身外形应重点体现空气动力学特征。轻量化、安全性和高刚性是车身结构设计的主题。新材料、新工艺的应用不断促进车身设计的发展。市场要素是车身设计中选型的前提。车身设计必须遵守有关标准和法规的要求。2.现代汽车车身发展趋势主要是什么？车身设计及制造的数字化虚拟造型技术(CAS)；计算机辅助设计(CAD)；计算机辅助分析(CAE)；计算机辅助制造(CAM)：流体分析CFD，车身静态刚度、强度和疲劳寿命分析，整车及零部件的模态分析，汽车安全性及碰撞分析，NHV(NoiseVibrationHarshness)分析，塑性成型模拟技术，虚拟现实技术；人机工程模拟技术。新型工程材料的应用及车身的轻量化。更趋向于人性化和空间的有效利用。利用空气动力学理论，使整体形状最佳化采用连续流畅、圆滑多变的曲面采用平滑化设计车身结构的变革：取消中柱，前后车门改为对开；车内地板低平化；四轮尽量地布置在四个角。丰富多彩的电动汽车车内操纵机构的简练和自动化大客车向轻量化和曲面圆滑方向发展将货车驾驶室和货箱的造型统一4.简述车身承载类型的特点及适用车型。1.非承载式一般用于货车、部分大客车、大部分高级轿车和越野车等车型。2.承载式(无车架式)主要用于大多数中级、普通级、微型轿车、大客车、微型汽车等。3.半承载式:车身只承受部分载荷。用于部分大客车5.车身设计中的“四化”指的是什么？解释其概念。产品系列化:将产品合理分档、组成系列，并考虑各种变形。零部件通用化：同一系列车型上，尽量采用相同结构和尺寸的零部件。零件设计标准化：适用汽车的大批量生产，有利于产品的系列化和零部件的通用化，便于组织生产，降低成本，维修方便。模块化设计和平台化战略：汽车的平台就是在开发过程中用差不多的底盘和车身结构，可以同时承载不同车型的开发及生产制造，产生出外形、功能都不尽相同的产品。实现在一个基本型上组合成多种不同款式、功能各异的车型。6.简述新车型开发的分类（1）全新车型开发新性能新用途新系列采用先进技术（2）.已有车型的全面更新包括外型、车身结构、发动机、行驶系统等。（3）.已有车型的中等规模改进保留原车身外形的特征，车身结构局部改进。外型做局部修改，以改善空气动力性能。对选装件进行改进，改善汽车性能。4）.已有车型的小规模改进对局部的一些零件进行改进，如后视镜、门把手等。7.什么是概念设计概念设计属于产品设计的前期工作，是始于产品定性之后，指从产品构思到确定产品设计指标，总布置定型和造型的确定，并下达产品设计任务书为止的初步设计。8.简述决定汽车车身设计的主要因素及关键技术。1.车身外型设计方面车身空气动力特性；车身尺寸确定的人体尺寸；车身外型设计、内饰造型的美学法则；外型的结构性和装饰的功能性要求；2.车身室内布置设计方面人机工程要素；车身内部设计的安全保护；3.车身结构设计方面结构设计的强度、刚度；轻量化设计，包括结构合理性和合理选材；结构设计的安全性要求；车身防腐蚀设计要求；车身密封性设计要求；结构设计的制造工艺性；4.产品开发方面产品开发的市场性要素；系列化产品发展要素；生产、工艺继承性要素。9.简述汽车车身设计的技术要求。车身设计应符合整车性能要求及总布置设计。16 车身总布置设计须满足居住、舒适及视野性和上下车方便性等要求。车身外形必须符合空气动力性能，造型美观新颖、时代感强。车身结构必须符合强度、刚度和轻量化的要求。车身结构设计必须重视高安全性能。车身必须具有隔音、隔热及防尘密封性能和空气调节性能。车身结构设计须满足车身制造工艺的要求。车身设计的选材必须来源丰富、成本低且抗腐性能强。车身设计应保证维修方便性。10.简述现代车身设计方法及程序。1、产品开发规划制作主模型2、总布置设计7、确定车身分块及覆盖件边界3、车身CAD造型8、车身结构设计三坐标测量CAE快速成型/NC加工9、总成设计4、精确构造车身外型曲面10、模具设计5、表面光顺性评价11、CAPP6、建立车身外型数学模型12、CAM空气动力学模拟分析16