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汽车车身结构与设计期末考试资料


汽车车身结构与设计
一、名词解释
1、车身:供驾驶员操作,以及容纳乘客和货物的场所。 2、白车身:已装焊好但尚未喷漆的白皮车身。 3、概念设计: 指从产品构思到确定产品设计指标 (性能指标) , 总布置定型和造型的确定, 并下达产品设计任务书为止这一阶段的设计工作 。 4、H 点:H 点装置上躯干与大腿的铰接点。 5、硬点:对于整车性能、造型和车内布置具有重要意义的关键点。 6、硬点尺寸:连接硬点之间、控制车身外部轮廓和内部空间,以满足使用要求的空间尺 寸。 7、眼椭圆:不同身材的乘员以正常姿势坐在车内时,其眼睛位置的统计分布图形;左右 各一,分别代表左右眼的分布图形。 8、驾驶员手伸及界面:指驾驶员以正常姿势入座、身系安全带、右脚踩在加速踏板上、 一手握住转向盘时另一手所能伸及的最大空间廓面。 9、迎角:汽车前、后形心的连线与水平线的夹角。 10、主动安全性:汽车所具有的减少交通事故发生概率的能力。 11、被动安全性:汽车所具有的在交通事故发生时保护乘员免受伤害的能力。 12、静态密封:车身结构的各连接部分,设计要求对其间的间隙进行密封,而且在使用过 程中这种密封关系是固定不动的。 13、动态密封:对车身上的门、窗、孔盖等活动部位之间的配合间隙进行密封,称为动态 密封。 14、 百分位: 将抽取的样本实测尺寸值由小到大排列于数轴上, 再将这一尺寸段均分成 100 份,则将第 n 份点上的数值作为该百分位数。

二、填空题
1、车身功能:容仓、安全、舒适、美观、空气动力学。 2、车身外形在马车之后,经过了厢型、甲虫型、船型、鱼型、楔型的演变。 3、车身设计的要求有舒适、安全、美观、空气动力性。 4、汽车车身由附件车身本体(白车身)封闭刚性结构(车身覆盖件、车身结构件)组成。 5、白车身由车身覆盖件、车身结构件、部件组成。 6、常用的汽车车架有边梁式车架(梯形车架) 、周边式车架、脊梁式车架、综合式车架(X 型车架)结构型式。 7、车身焊(铆)接总成由车身前部(车前钣金件) 、前围、地板、侧围、顶盖和车身后部 (车后钣金件)组成。 8、车身前围由前围上盖板、前围板、前围侧板和转向柱支架梁等组成。 9、H 点装置包括 H 点测量装置(HPM) 、H 点设计工具(HPD)两种。 10、空气阻力包括:形状阻力,摩擦阻力,诱导阻力,干扰阻力和内部阻力五部分。 11、身结构设计应考虑强度、刚度、安全性、轻量化、耐久性(抗疲劳强度和耐腐蚀性) 、 材料、成本等因素。 12、车身轻量化技术包括构件轻量化 、材料轻量化。 13、主动安全性研究汽车的操纵稳定性能、制动性能、灯光系统和驾驶员视野性能等。 14、被动安全性研究内容包括车身结构抗撞性、约束系统性能、转向系统的防伤性能等。

15、碰撞模拟计算结果进行的分析包括能量分析、力分析、变形分析、刚度分析、应力分 析、减速度分析、速度分析、碰撞时序分析等。 16、车门系统由门体、附件和内饰件三部分组成。 17、保险杠的作用是安全保护装置(保护车辆和行人) ,外观重要装饰件。

三、简答、论述题
1、简述车身结构的发展过程。 没有车身——马车上安装挡风玻璃——木头框架+篷布——(封闭式的)框架(木头或 钢)+木板——(封闭式的)框架(木头或钢)+薄钢板——全钢车身——安全车身。 2、车身外形在马车之后,经过了那几种形状的演变?各有何特点? ①厢型:马车外形的发展②甲虫型:体现空气动力学原理的流线型车身③船型:以人 为本,考虑驾乘舒适性④鱼型:集流线型和船型优点于一身⑤楔型:快速、稳定、舒适。 3、车身设计的要求有哪些? 舒适、安全、美观、空气动力性。 ①结构强度足够承受所有静力和动力载荷;②布置舒适,有良好的操纵性和乘座方便 性;③具有良好的车外噪声隔声能力;④外形和布置保证驾驶员和乘员有良好的视野;⑤ 材料轻质,减小质量;⑥外形具有低的空气阻力;⑦结构和装置措施必须保护乘员安全; ⑧材料来源丰富、成本低,易于制造和装配;⑨抗冷、热和腐蚀抵能力强;⑩材料具有再 使用的效果;⑩制造成本低。 4、车身设计的原则有哪些? ①车身外形设计的美学原则和最佳空气动力特性原则。②车身内饰设计的人机工程学 原则。③车身结构设计的轻量化原则。④车身设计的“通用化,系列化,标准化”原则。 ⑤车身设计符合有关的法规和标准。⑥车身开发设计的继承性原则。 5、什么是白车身?它的主要组成有哪些? 已装焊好但尚未喷漆的白皮车身。 组成: 车身覆盖件+车身结构件+部件。 ①车身覆盖件: 覆盖车身内部结构的表面板件。 ②车身结构件:支撑覆盖件的全部车身结构零件。③部件:前翼子板、车门、发动机罩和 行李箱盖。 6、简述车身承载类型的特点及适用车型。 (1) 、非承载式(有车架式) :车架作为载体 1>特点:①装有单独的车架;②车身通过多个橡胶垫安装在车架上;③载荷主要由车 架来承担。④车身在一定程度上仍承受车架引起的载荷。2>适用车型①货车(微型货车除 外)②在货车底盘基础上改装成的大客车③专用汽车④大部分高级轿车。 (2) 、承载式:去掉车架,由车身直接承载。 1>特点:①保留部分车架、车身承受部分载荷。②前后加装副车架。2>适用车型:基 础承载式、整体承载式大客车。 (3) 、半承载式: 1>特点:①保留部分车架、车身承受部分载荷。②前后加装副车架。 2>适用车型: Santana2000、Ford Focus。 7、车身前围的结构组成及功能。 车身前围是分隔车身前部与座舱的结构总成。一般由前围上盖板、前围板、前围侧板 和转向柱支架梁等组成。 功能:①支承并安装前风窗玻璃;②支承转向柱;③确保车身扭转刚度;④提高撞车 安全性;⑤隔开发动机舱和座舱,密封、隔振和隔音;⑥设置外部空气吸入口和通风道;

⑦安装空调装置及其通风风道;⑧支承和安装仪表板;⑨安装制动器、离合器踏板支架; ⑩安装雨刮器等附件。 8、车身地板部分的设计特点及要求。 ①多采用封闭断面的抗扭箱型梁(封闭断面) ;②提高地板结构的防振、隔音性能; ③合理使用材料,采用防腐结构设计,并通过各种防腐处理措施,延长车辆的使用寿命; ④开发结构强度高、质量轻的地板结构,以及轻质材料的地板结构;⑤地板的布置及设计 应充分考虑室内的人体居住性;⑥保证车身底部平整,改善车身底部的空气动力性能。 9、车身侧围结构的功能。 ①支撑顶盖;②连接车身前、后部分的侧面构件;③固定前、后风窗玻璃;④用以安 装车门以及保证车身侧面碰撞安全性的承载框架。 10、A、B、C 三立柱的功用? A 柱:支撑顶盖;安装前风窗玻璃;安装前车门;安装仪表板支架;承受并传递垂直 力纵向力。B 柱:支撑车顶盖;承受前后车门的支撑力,装置一些附加零部件。C 柱:支 撑顶盖;安装后风玻璃;安装后车门锁;承受并传递垂直力侧向力。 11、简述新车型开发的分类。 ①全新车型的开发②已有车型的全面更新③已有车型的中等规模改进④已有车型的 小规模改进。 12、简述车身设计制图方法。 (1) 、坐标网格:网格间距:200mm 或 100mm。 (2) 、①坐标零线的确定:高度方向坐标(Z 坐标)零线。零线以上为正。②宽度方 向左标(Y 坐标)零线。零线以左为正。③长度方向坐标(X 坐标)零线。零线以后为正。 13、车身主图板的主要内容。 ①车身外形的表面曲线,即车身的主要轮廓线和一系列截面线;②车身各零件的装配 关系及缝隙要求;③车身主要结构断面;④车身中运动部件的轨迹及运动校核。⑤与车身 相关的其他总成的位置、轮廓线及运动部件的运动轨迹。 14、传统车身设计方法的缺点? ①工作量大、设计周期长。②手工造型设计;③实物模型制作;③依据经验的车身结构 设计;④必须通过实物和图纸相结合的方式来表达设计并传递设计的数据信息。 15、现代车身设计方法的优点? 使设计者得到能快速评价(造型、结构等方面)的模型,从而设计师可尝试大量的不同 方案,提高设计决策的效率和可信度,控制产品资金投入;资源共享能保证设计的精度; 尽早获得设计数据,有利于各部门工作协调进行,改善了整个产品的质量。 16、应用于车身设计的计算机辅助技术(CAX)有哪些? ①CAS:Computer aided styling,计算机辅助造型②CAD: Computer aided Design, 计算机辅助设计③ CAM : Computer aided manufacturing, 计算机辅助制造。④ CAPP : Computer Aided Process Planning , 计 算 机 辅 助 工 艺 设 计 ⑤ CAE : Computer Aided Enginerring,计算机辅助工程。 17、给出五项现代车身开发的关键技术。 ①CAS:Computer aided styling,计算机辅助造型②CAD: Computer aided Design,计算 机 辅 助 设 计 ③ CAM : Computer aided manufacturing, 计 算 机 辅 助 制 造 。 ④ CAPP : Computer Aided Process Planning , 计 算 机 辅 助 工 艺 设 计 ⑤ CAE : Computer Aided Enginerring,计算机辅助工程。 18、车身总布置设计的主要内容有哪些? ①车身布置应考虑的因素②身布置与整车布置的关系及车身布置主要内容③车身布

置术语和硬点尺寸定义④总布置图 19、人体尺寸的百分位概念、应用及意义? (1) 、 概念:将抽取的样本实测尺寸值由小到大排列于数轴上, 再将这一尺寸段均分成 100 份,则将第 n 份点上的数值作为该百分位数。 (2) 、应用:车身布置设计中应以人体尺寸的“百分位分布值”作为设计的尺寸依据, 这是人体工程学的基本设计原则之一。 (3) 、意义:车身设计中最常用的是 5th、50th 和 95th 三个百分位人体尺寸,分别表 示小、中等和大尺寸,代表矮小身材、平均身材和高大身材的人体尺寸。 20、眼椭圆的定义和主要用途。 (1) 、 眼椭圆: 不同身材的乘员以正常姿势坐在车内时, 其眼睛位置的统计分布图形; 左右各一,分别代表左右眼的分布图形. (2) 、主要用途:①内外视镜布置②驾驶员前方视野的设计和校核③车身 A、B、C 柱盲区的计算④仪表板上可视区的确定⑤刮水器布置和刮扫区域校核⑤遮阳带位置的确 定等。 21、已知地板线、踏板和 D 点高度,给出驾驶员设计 H 点布置过程。 ①确定平均 H 点。50 百分位。保持合适的踝关节角,人体模板脚沿地板线向加速踏 板方向前推,踵点始终在地板上,人体模板 D 点始终位于 D 点线上的同时,前推移至鞋 底与自由状态的加速踏板接触后停止,此时的人体模板 H 点作为正常设计的平均设计 H 点;②确定最前、最后设计 H 点;③检查关节舒适性;④根据最前、最后和平均设计 H 点位置确定调节轨迹。 22、简述如何计算前风窗刮扫区域的刮净率。 先计算挂扫区域面积,通过两种方法:SAE 眼椭圆确定法和 EEC 视点确定法(国家 标准 GB11565-1989 《轿车风窗玻璃刮水器刮刷面积》或 81/643EEC) 。再用挂扫面积除 以挡风玻璃面积。 23、汽车行驶时所受的空气阻力产生的原因。

阻力名 称 形状阻 力 摩擦阻 力 诱导阻 力 干扰阻 力 内部阻 力

产生原因

影响因素

一般轿车 CD=0.45

理想型跑车 CD=0.20 70%

汽车前后压差

车身表面形状及其 交接处的转折方式 车身表面的面积和 光顺程度 气动升力

58%

空气与车身摩擦

9%

20%

空气升力的纵向分 力 扰动

7%

0

表面突起和各种附 件 冷却气流和车内通 风

14%

5%

内循环阻力

12%

5%

24、简述降低汽车行驶阻力的措施。 1>降低升力:①采用负迎角, 造型前低后高,产生负升力..②在前端底部、后端加 扰流板;③车尾地板向上翘起一个角度; ④底部板向两侧略微上翘,⑤斜背加”鸭尾”; 2>改善空气动力性: 1)头部的平面和侧面形状应圆滑;2)前端低矮;3)过渡 区域应尽量圆滑;4)中部呈腰鼓形,5)底部形状最好采用整体平顺的底板,减小升力; 6)车身的后部采用逐渐缓慢收缩的长尾式;7)驾驶室向后部车厢的过渡应避免形状 突变。 3>利用附加装置减小风阻 1)前部扰流器 ;2)后部扰流器 3)导流罩;4) 隔离装置 25、简述降低汽车行驶升力的措施。 ①采用负迎角(M 迎角:汽车前、后形心的连线与水平线的夹角。前高后低为正,迎角 越大,升力越大; ②在汽车前端底部、后端加扰流板③车尾地板向上翘起一个角度④汽车底 部板向两侧略微上翘使底部气流有一部分流向两个侧面。当气流向两侧疏导时加快了底部 的气流速度而使升力下降。⑤斜背加”鸭尾” 。 26、Audi100 C3 整体优化设计的流程。 1.设计基本形体:多种缩比模型风洞试验。2.改造为基本汽车外形:按空气动力学原 理处理局部细节,如车身底部部件、冷却系前端保险杠的缝隙等 。3.精制基本模型:进行 结构及工艺设计的详细考虑,使模型车基本接近于真车。4.试制产品车 27、如何利用刚度特性曲线表征外板的柔软感和鼓瘪感 。 ①柔软感表示:在不发生平移的情况下,表示柔软感的直线斜度用 30N 载荷时的曲线 斜率 30/a3(N/mm)表征,或直接用 30N 载荷时的位移量 a3 表达 ;②鼓瘪感表示:用曲 线平移载荷 Wf 和曲线平移量来表征。 28、汽车主动安全性和被动安全性的含义和研究内容。 ①主动安全性 汽车所具有的减少交通事故发生概率的能力; 研究内容包括汽车的操纵稳定性能、制动性能、灯光系统和驾驶员视野性能等; ②被动安全性 汽车所具有的在交通事故发生时保护乘员免受伤害的能力; 研究内容包括车身结构抗撞性、约束系统性能、转向系统的防伤性能等 29、车身抗撞性设计要求有哪些? ①确保乘员生存空间,减小乘员舱变形和对乘员舱的侵入量及侵入速度。②减小车身 减速度 3)碰撞过程中车门不能打开。碰撞后可以不使用工具打开车门。④在碰撞中维持 油箱的存放空间,减小对油箱、油路挤压。⑤低速碰撞主要避免汽车重要部件的损坏,设 置低速碰撞吸能区。⑥采取行人保护措施。 30、“安全座舱结构”的含义? ①车身前、 后部结构要尽可能多地吸收碰撞能量.,使碰撞过程中作用于乘员上的力和 加速度降到规定的范围内;②车身前、后部构件在碰撞中产生变形应根据碰撞强度逐级发 生,控制受压构件的变形形式,防止刚性部件侵入座舱,有利于车身的修复; ③车身座 舱结构必须坚固可靠. 31、在碰撞中车头的三个变形吸能区段是如何划分的? 根据在碰撞时起作用的对应车速划分的。分为第一、二、三区段。 ①第一区段表示低速碰撞, 车辆的变形和变形力比较小, 以利于保护行人和车辆; (吸 能材料保险杠、软质发动机罩)②第二区段为相容区,变形力应均匀,即在中速碰撞中能 量较均匀的被吸收,尽量降低撞击加速度峰值; (吸能纵梁)③第三区段表示在高速碰撞

时使汽车乘员室具有自身保护能力,车身结构在这个区段应有较大的刚度,从悬架到前围 板之间的变形力急剧上升,阻止变形扩展到乘员室,同时通过结构措施使动力总成向下移 动而不致挤入乘员室; 32、车身防腐蚀设计措施有哪些? ①结构设计:阻止腐蚀介质浸入或积存在结构缝隙间、 凹形构件和封闭结构的内部。 填充密封胶或粘接剂 ;流水槽端面采用装饰件封闭;采用非金属材料流水槽 ②合理选 择防腐性能好的材料。如镀锌、铬、镍等及其合金的表面处理③确保车身表面的涂装 性能。前处理产生磷化膜,提高涂装的附着性;阴极电泳涂漆,全浸式涂漆方式;车 身底部喷涂 PVC 底漆,采用五次或四次表面涂覆。④追加防腐处理:密封、打蜡、涂 防锈剂等。 33、车身密封性设计的静态密封和动态密封的含义、手段和意义。 (1) 、静态密封:①车身结构的各连接部分,设计要求对其间的间隙进行密封, 而且在使用过程中这种密封关系是固定不动的,称为静态密封。②手段:涂敷密封胶 ③意义:防止车身腐蚀,减小振动和噪声起着重要作用。 (2) 、动态密封:①对车身上的门、窗、孔盖等活动部位之间的配合间隙进行密 封,称为动态密封。②手段:靠密封条的压缩变形来填充构件间的缝隙。③意义:使 车身室内与外界隔绝,不仅能防止风、雨和尘土侵入室内,提高隔音和隔热性能,以 保持车内环境。缓和车门关闭时的冲击力和车身在行驶中的振动。 34、汽车车门的设计要求有哪些? ①保证上下车方便。②开启过程不应发生位置干涉;关闭时锁止可靠、安全。③ 车门机构操纵方便;④有良好的密封性;⑤有大的透光面。⑥有足够的强度和刚度; ⑥良好的制造、装配工艺性;⑦造型与整车协调一致;⑧有必要的开度;⑨应满足人 机关系的要求,提高舒适性;⑩在车辆寿命结束时,拆卸分解工作最少,不能回收的 材料最少。 35、对比分析无玻璃窗框结构,组装式窗框结构和整体式结构车门的优缺点。 (1) 、无窗框结构 :①敞亮,外形效果好,板材利用率高,内、外板冲压方便; 但玻璃运行稳定性差,密封困难。 (2) 、组装式的窗框结构 :①窗框用螺钉固定或焊接在门体上,②多采用滚压成 型窗框,③断面形状要考虑窗框的刚度、玻璃密封条的布置和固定、窗框与内门板的 连接和安装等④板材利用率高,门内、外板冲压方便,制造质量高,表面造型效果好。 但零件/总成装配水平要求较高;密封条的选择受限制。 (3) 、整体式结构的车门窗框:①内、外板是分别与门的内外板一体冲压的②车 门本体零件数量少,制造方便③车门刚性好,密封性能高④需较大的压床台面尺寸, 且废料较大。 36、玻璃升降系统应满足哪些要求? ①玻璃升降平顺,工作可靠,无冲击和阻滞现象;②操纵轻便省力;③具有防止 玻璃受外力时升降器倒转的机构,以免人强迫进入。 37、发动机罩和行李箱盖的组成? ①发动机罩盖前部用锁固定,后部通过铰链悬挂于车身前围挡板上,是往后开启 的形式。②行李舱悬挂于后围挡板上,后端用锁固定,是往前开启的形式。③两盖都 是由内、外板组成。


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