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汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計復(fù)習(xí)題 1. 車身設(shè)計的特點是什么？ 車身設(shè)計是新車型開發(fā)的主要內(nèi)容。 車身造型設(shè)計是車身設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 人機工程學(xué)在車身設(shè)計中占有極重要的位置。 車身外形應(yīng)重點體現(xiàn)空氣動力學(xué)特征。 輕量化、安全性和高剛性是車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的主題。新材料、新工藝的應(yīng)用不斷促進車身設(shè)計的發(fā)展。 市場要素是車身設(shè)計中選型的前提。 車身設(shè)計必須遵守有關(guān)標準和法規(guī)的要求。 2. 現(xiàn)代汽車車身發(fā)展趨勢主要是什么？ 車身設(shè)計及制造的數(shù)字化 虛擬造型技術(shù)(CAS)；計算機輔助設(shè)計(CAD)；計算機輔助分析(CAE)；計算機輔助制造(CAM)： 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(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)； 人機工程模擬技術(shù)。 新型工程材料的應(yīng)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(xué)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(shè)計 車身結(jié)構(gòu)的變革： 取消中柱，前后車門改為對開； 車內(nèi)地板低平化； 四輪盡量地布置在四個角 。 豐富多彩的電動汽車 車內(nèi)操縱機構(gòu)的簡練和自動化 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(tǒng)一 3. 簡述常用車身材料的特點和用途。 1.鋼板 冷沖壓鋼板等。汽車車身制造的主要材料，占總質(zhì)量的50%。 主要用于外覆蓋件和結(jié)構(gòu)件,厚度為0.6-2.0mm。車門、頂蓋、底板等復(fù)蓋件用薄鋼板均是冷軋板，大梁、橫粱、保險桿等均是熱軋鋼。 2.輕量化迭層鋼板 與具有同樣剛度的單層鋼板相比，質(zhì)量只有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。 3.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。新型奧迪A2型轎車，由于采用了全鋁車身骨架和外板結(jié)構(gòu)。 全新奧迪A8通過使用性能更好的大型鋁鑄件和液壓成型部件 4.鎂合金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(zhì)合金材料。一般用于車上的座椅骨架、儀表盤、轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向柱、輪圈、發(fā)動機氣缸蓋、變速器殼、離合器殼等等零件 5.塑料由內(nèi)外裝飾件向車身復(fù)蓋件和結(jié)構(gòu)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(nèi)護板和某些車身骨架構(gòu)件等。 6.橡膠可用于減振、減輕碰撞、密封等零部件。 7.玻璃 8.內(nèi)飾材料 復(fù)合材料、紡織品更加美觀、整體化和色彩豐富。轎車內(nèi)飾件的質(zhì)量取決于材料。 9.納米技術(shù) 4.簡述車身承載類型的特點及適用車型。1.非承載式一般用于貨車、部分大客車、大部分高級轎車和越野車等車型。2.承載式(無車架式)主要用于大多數(shù)中級、普通級、微型轎車、大客車、微型汽車等。 3.半承載式:車身只承受部分載荷。用于部分大客車 5.車身設(shè)計中的“四化”指的是什么？解釋其概念。產(chǎn)品系列化:將產(chǎn)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(jié)構(gòu)和尺寸的零部件。零件設(shè)計標準化：適用汽車的大批量生產(chǎn)，有利于產(chǎn)品的系列化和零部件的通用化，便于組織生產(chǎn)，降低成本，維修方便。 模塊化設(shè)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(jié)構(gòu)，可以同時承載不同車型的開發(fā)及生產(chǎn)制造，產(chǎn)生出外形、功能都不盡相同的產(chǎn)品。實現(xiàn)在一個基本型上組合成多種不同款式、功能各異的車型。 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(shù)（2）.已有車型的全面更新 包括外型、車身結(jié)構(gòu)、發(fā)動機、行駛系統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(shè)計概念設(shè)計屬于產(chǎn)品設(shè)計的前期工作，是始于產(chǎn)品定性之后，指從產(chǎn)品構(gòu)思到確定產(chǎn)品設(shè)計指標，總布置定型和造型的確定，并下達產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)書為止的初步設(shè)計。 8.簡述決定汽車車身設(shè)計的主要因素及關(guān)鍵技術(shù)。1.車身外型設(shè)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(shè)計、內(nèi)飾造型的美學(xué)法則； 外型的結(jié)構(gòu)性和裝飾的功能性要求；2.車身室內(nèi)布置設(shè)計方面 人機工程要素； 車身內(nèi)部設(shè)計的安全保護；3.車身結(jié)構(gòu)設(shè)計方面 結(jié)構(gòu)設(shè)計的強度、剛度； 輕量化設(shè)計，包括結(jié)構(gòu)合理性和合理選材； 結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性要求； 車身防腐蝕設(shè)計要求； 車身密封性設(shè)計要求； 結(jié)構(gòu)設(shè)計的制造工藝性； 4.產(chǎn)品開發(fā)方面 產(chǎn)品開發(fā)的市場性要素； 系列化產(chǎn)品發(fā)展要素； 生產(chǎn)、工藝繼承性要素。 9.簡述汽車車身設(shè)計的技術(shù)要求。車身設(shè)計應(yīng)符合整車性能要求及總布置設(shè)計。 車身總布置設(shè)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(jié)構(gòu)必須符合強度、剛度和輕量化的要求。 車身結(jié)構(gòu)設(shè)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(diào)節(jié)性能。 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計須滿足車身制造工藝的要求。 車身設(shè)計的選材必須來源豐富、成本低且抗腐性能強。 車身設(shè)計應(yīng)保證維修方便性。 10.簡述現(xiàn)代車身設(shè)計方法及程序。1、產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃 制作主模型 2、總布置設(shè)計 7、確定車身分塊及覆蓋件邊界 3、車身CAD造型 8、車身結(jié)構(gòu)設(shè)計 三坐標測量 CAE 快速成型/NC加工 9、總成設(shè)計 4、精確構(gòu)造車身外型曲面 10、模具設(shè)計 5、表面光順性評價 11、CAPP 6、建立車身外型數(shù)學(xué)模型 12、CAM 空氣動力學(xué)模擬分析 11.應(yīng)用于車身設(shè)計的計算機輔助技術(shù)(CAX)有：產(chǎn)品設(shè)計--CAD（Computer Aided Design計算機輔助設(shè)計）系統(tǒng);汽車性能和結(jié)構(gòu)分析--CAE系統(tǒng);模型及其模具制造--CAM系統(tǒng);造型設(shè)計--CAS系統(tǒng)；CAPP--計算機輔助工藝過程設(shè)計． 12.逆向工程的概念及設(shè)計開發(fā)步驟是逆向工程也稱反求工程，是實物——數(shù)學(xué)模型——新產(chǎn)品的快速制造系統(tǒng)。（1）數(shù)據(jù)采樣－（2）數(shù)據(jù)分析－（3）數(shù)據(jù)的恢復(fù)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(chǎn)品功能模擬－（8）再設(shè)計 13.汽車產(chǎn)品開發(fā)中逆向工程關(guān)鍵技術(shù)是: 準確、快速的從物理模型或?qū)嵨飿蛹喜杉S點數(shù)據(jù)；快速、高質(zhì)量的創(chuàng)建曲面數(shù)學(xué)模型 14.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念及在汽車工程中的應(yīng)用 生成一種具有三維視覺效果的特殊環(huán)境。該技術(shù)通過多種傳感器和可視化設(shè)備，將視覺、聽覺、觸覺等作用于用戶，使用戶融入到這種特殊的環(huán)境中去操作、控制環(huán)境，產(chǎn)生身臨其境的感覺，從而實現(xiàn)特殊的目的。 虛擬現(xiàn)實在汽車工程中的應(yīng)用：虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車概念設(shè)計中的應(yīng)用 汽車、發(fā)動機裝配過程的動態(tài)模擬利用虛擬風(fēng)洞研究空氣動力學(xué) 利用虛擬現(xiàn)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(tǒng)的概念一個人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域。能在某特定領(lǐng)域內(nèi)，以人類專家水平去解決該領(lǐng)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(tǒng)的方法和技術(shù)。也就是說，設(shè)計型專家系統(tǒng)，是一個能對一些重要問題提供具有專家水平的解答和設(shè)計的計算機應(yīng)用程序 16并行工程的概念及優(yōu)點: 并行工程（Concurrent 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(shù)的前提，是企業(yè)高效簡潔的組織機構(gòu)和科學(xué)的動態(tài)管理機制。并行工程強調(diào)多學(xué)科專家的協(xié)調(diào)工作（Team Work）和一體化、并行的進行產(chǎn)品和相關(guān)工程的設(shè)計，尤其注重早期概念設(shè)計階段的并行與協(xié)調(diào)?？s短了產(chǎn)品開發(fā)時間 提高質(zhì)量 降低成本 17.車身總布置設(shè)計的主要內(nèi)容有哪些？車身外形尺寸的確定；車身室內(nèi)空間尺寸的確定；車身內(nèi)飾總成和部件（座椅、儀表板、操縱部件等）的確定；校核各項性能法規(guī)所要求的尺寸（如風(fēng)窗刮掃面積及視野性等）；確定前板制件的尺寸界限，前翼子板及擋泥板的形狀；電器設(shè)備的布置； 行李倉、貨箱尺寸及備胎、油箱等位置的確定。 18. 車身總布置設(shè)計原則 從內(nèi)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(shù)人”原則； “見縫插針”原則。 19.簡述車身設(shè)計制圖方法 坐標網(wǎng)格 網(wǎng)格間距：100mm或200mm 坐標線的方向及距零線的距離應(yīng)標注在直徑為16mm的細實線圈內(nèi)。 繪制車身圖時一般按車輛自右向左行駛方向布置圖面。確定 XYZ三坐標零線 然后：（1）首先確定駕駛員座椅的位置及尺寸，設(shè)計步驟 （2）確定儀表板的位置。（3）定出上,下,左,右視野（4）用人體模型確定方向盤的位置,角度。（5）畫出操縱手柄和踏板及拉按鈕的位置。（6）確定前后風(fēng)窗的角度和邊界。（7）確定側(cè)門與門框的位置。（8）確定地板及頂蓋的位置。（9）畫出1:5總布置草圖 20.人體尺寸的百分位概念、應(yīng)用及意義概念：指人體身高分布值的百分位，即對應(yīng)于每種身體尺寸，都可求得少于此尺寸的人數(shù)百分比。車身設(shè)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(yīng)用及意義： 以5﹪和95﹪百分位的人體尺寸確定座椅調(diào)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(nèi)必須的有效空間； 以5﹪和95﹪百分位的人體尺寸確定室內(nèi)各部件的相對位置關(guān)系 21.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(tǒng)計分布圖形。由于該圖形呈橢圓狀，故稱為眼橢圓。 22.車身設(shè)計中對前方視野的視角要求最小垂直視角：上視角應(yīng)保證能觀察到車輛前方12m遠、5m高的信號燈，下視角不應(yīng)在車輛前端產(chǎn)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(shè)計的主要內(nèi)容有哪些？轎車車身布置與底盤布置形式的關(guān)系 動力總成的布置 輪罩外形尺寸的確定和踏板的布置 車身內(nèi)部布置 車門立柱的布置 視野性 車身的橫截面 油箱和備胎的布置 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？１．形狀阻力:與汽車的主體形狀有關(guān),２．摩擦阻力:車身表面的面積和光順程度 ３．誘導(dǎo)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(nèi)部阻力:車內(nèi)通風(fēng)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(fēng)面積； 2）盡量減少車身外露附裝件，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(cè)略微上翹。 5)斜背加”鴨尾”或尾部安裝擾流板。 27.簡述美學(xué)基本法則中的統(tǒng)一與變化。統(tǒng)一與變化在造型中，強調(diào)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(tǒng)一。 統(tǒng)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(jié)合，可使造型豐富而不雜亂，有組織有規(guī)律而不單調(diào)。 28.造型設(shè)計中常用的幾何比例關(guān)系是。整數(shù)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(shè)計中常用的幾種美學(xué)法則。均衡與穩(wěn)定 過渡與呼應(yīng) 節(jié)奏與韻律 風(fēng)格與創(chuàng)意 比擬與聯(lián)想 30.簡述汽車造型必需遵循的原則。具有完美的藝術(shù)形象。具有良好的空氣動力性能。具有合理的結(jié)構(gòu)：布置合理、結(jié)構(gòu)先進。合理地選取材料和材質(zhì)，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(guān)系及曲面連續(xù)性的檢查方法。1）搭接關(guān)系2）切線連續(xù)關(guān)系3）曲率連續(xù)關(guān)系）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(shù)字化建模一般方法。一、構(gòu)建大曲面，形成初步的模型2）建立大曲面以及最有特征的曲面。3）調(diào)整大曲面及其相交線，將設(shè)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(jù)精度需求將大曲面平滑化； 根據(jù)設(shè)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。）添加細節(jié)。4）添加相關(guān)部件。 32.簡述汽車車身的組成及結(jié)構(gòu)。 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(cè)壁、前圍、后圍六大片 34.簡述汽車車體結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟 確定整個車體的組成：主要構(gòu)件和次要構(gòu)件； 確定主要桿件的截面型式：閉式或開式；截面的構(gòu)成； 確定各構(gòu)件的配合關(guān)系：初步確定各截面的設(shè)計方案，繪制截面草圖 和連接關(guān)系。將車體分成幾個分總成：地板、頂蓋、側(cè)壁、前圍、后圍。進行分塊設(shè)計。進行應(yīng)力分析計算：詳細設(shè)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(shù)：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(jié)構(gòu)有限元分析主要內(nèi)容。1．作用在車身和車架上的載荷（1）靜載荷 a集中載荷 b均布載荷（2）動載荷 彎曲工況：動載系數(shù)：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(jié)構(gòu)模型的建立(前處理)(1)梁單元的建立:a 空間梁單元b薄壁梁單元c 坐標方向的確定(2)板殼單元與薄壁梁單元的組合結(jié)構(gòu) 3.支承結(jié)構(gòu)的模型建立(1)處理好各自由度的約束(2)懸架系統(tǒng)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(jù)實際情況處理 (4)不在節(jié)點上時:簡化 5.結(jié)構(gòu)整體的剛度和強度計算 6.后處理 7.車體的振動特性計算 37.分析車體結(jié)構(gòu)的工藝性 鋼板零件的形成 車身零件一般都經(jīng)過落料、沖孔、拉深、彎曲、翻邊、修整等工序而成形。 采用0.6-1.2mm的鋼板；多套模具：沖剪模、拉延模和彎曲模等；： 分塊應(yīng)考慮鋼板材料的尺寸規(guī)格：盡可能使零件尺寸大。應(yīng)考慮拉延工藝性：必須遵循如下幾點：1） 拉延方向2） 盡量簡單勻稱3） 拉伸深度適當(dāng) 4） 對于具有反拉延的覆蓋件，局部延伸時，圓角應(yīng)加大，防止破裂 5） 局部形狀的拉延應(yīng)符合延伸比條件 分塊對制造精度的影響分塊應(yīng)考慮易損件，如前翼子板、等 二、有關(guān)零件沖裁、壓彎等工藝要求 三、車體的焊接裝配工藝性 裝配過程：零件—合件—分總成—總成 1、焊接接頭形式 點焊：雙面點焊、單面雙電焊。 設(shè)計車身沖壓件接頭形式時，盡可能采用開式翻邊連接或搭接。 應(yīng)考慮零件的定位，采用自動定位方法。2、 焊點的布置1） 焊兩層的最小點距為50mm。 2） 翻邊接頭的邊寬一般取6t+8mm。2、 焊點的布置 焊點不應(yīng)布置在圓角拐彎處或不平整部位。盡可能少采用三層板的焊接結(jié)構(gòu)。 焊點均勻。 3、 其他焊接形式的應(yīng)用 凸焊：如車身上的固定件等； 縫焊：適用于要求密封的部位。 38.簡述車身和車架結(jié)構(gòu)有限元強度分析主要步驟 車身和車架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)支承結(jié)構(gòu)的模型建立(1)處理好各自由度的約束 (2)懸架系統(tǒng)的支承模型的簡化 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(jù)實際情況處理 (4)不在節(jié)點上時:簡化 5.結(jié)構(gòu)整體的剛度和強度計算 6.后處理 7.車體的振動特性計算