第一篇：汽車車身剛度設計方法

關于“復雜產品全設計流程理論與車身剛度設計方法研究”工作安排

對于前幾天發給大家的一個PDF文檔，關于劉老師提出的自然科學基金申請準備工作現提出初步任務安排如下：

一、撰寫立項依據，并了解當前“全設計流程”和“車身剛度設計”相關內容。

1．通過“全設計流程”文獻研究，撰寫“復雜產品全設計流程理論”立項依據。

文獻研究從“全設計流程”的研究意義、國內外研究現狀及發展動態分析入手，結合科學研究發展趨勢來論述“全設計流程”的科學意義和國民經濟和社會發展中迫切需要解決的關鍵科技問題來論述其應用背景，可參考“一”來撰寫此部分內容。

2．研究“車身剛度設計”文獻，完成立項依據。

通過文獻研究，掌握汽車車身剛度設計詳細過程，從規劃、分析、求解、建模及信息處理這幾方面入手，需掌握的內容包括：身剛度設計的發展歷程、意義、最新研究熱點、發展趨勢、研究內容、現有的研究方法（分析、建模、求解、優化算法）等，然后概括出一套現有的最新的車身剛度設計流程（從建模到求解）。同時，了解本實驗室現有的研究成果，如多層多體信息模型和PIM模型等理論（可參考本實驗室的一些論文）。在對現有 “車身剛度設計”和信息技術的理解基礎上，根據“復雜產品全設計流程理論”立項依據，完成“車身剛度設計方法”的立項依據。本部分可參考“一”來撰寫。

3．文獻整理。

每人列出30篇文獻，包括5篇外文文獻。并且引用到撰寫的內容里。

此項任務旨在使大家對“復雜產品全設計流程理論”和“車身剛度設計方法”有個基本了解和大致思路，為后緒工作打基礎。故此項任務很重要，希望大家認真完成。本項工作在周五之前完成，并發給呂程和田海豹來整理。

相關參考資料：“一致性產品信息建模理論及復雜裝備精度鏈設計方法研究”申請書（呂程提供）；

《汽車車身先進設計方法與流程》（實驗室前面的書柜里面有）； 其他資料請自行查閱。

這次任務比較重，大家辛苦了。天氣變冷請注意保暖。

第二篇：新能源汽車車身設計探索

（研究生課程論文）

電動汽車系統分析與設計

論文題目：

新能源汽車車身設計探索 指導老師：

鄧亞東

學院班級：

車輛A1101 學生姓名：

張 劼 學

號：

1049721102100

2012年 6 月

武漢理工大學研究生課程論文

新能源汽車車身設計探索

張 劼

（武漢理工大學汽車工程學院；車輛工程A1101班；1049721102100）

摘要：本文從空間布局、輕量化和空氣動力學三個方面闡述了新能源汽車車身設計的發展方向和主要技術手段。空間布局主要考慮汽車尺寸限制及設備的集成化和分區域化；輕量化需要從設計、材料和工藝等多方面著手，減輕重量并確保性能；空氣動力學優化可盡量減少空氣阻力對汽車高速行駛的不利影響，有助于提升汽車速度和減少能量消耗。

關鍵詞：新能源汽車；車身；空間布局；輕量化；空氣動力學

Abstract: This paper explains the direction and technical means of vehicle body design from three aspects: space layout, lightweight and aerodynamic.The spatial layout mainly considers the vehicle size limits, equipment integration and sub-regionalization.Lightweight should be realized by design, materials and processes, reducing weight and ensuring the performance.Aerodynamics optimizing minimizes air resistance at high speed and helps to improve the vehicle speed and reduce energy consumption.Keywords: new energy vehicles;body;space layout;lightweight;aerodynamics 引言

當下，新能源汽車正逐步成為汽車領域的前沿方向和發展熱點。造成這一現象的主要原因是日益增長的原油價格及其背后的能源危機；同時，人們的注意力越來越多的集中到節能環保的主題上來，從單純關心汽車動力性能轉變為對動力、安全、節能和環保的綜合要求。

各國研究機構和各大車企針對這些變化和需求，在新能源汽車的設計研發中提出了各自不同的方案和主張。主要的技術方案集中在純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車這三個方向上。

然而，無論采取何種技術方案，首先要考慮和解決的還是車身問題。任何技術和設備必須依托車身這個載體，而優秀的車身設計也能充分發揮出設備的特性和優勢。目前，新能源汽車車身有徹底原創設計和利用已有車身進行改造兩種思路。兩種設計思路的目標是相同的：即要使汽車擁有足夠的設備放置空間和人員乘坐空間；要使車身結構應盡可能達到輕質高強度；要使汽車具備優良的空氣動力學特性。設備及空間布局

新能源汽車的各種設備和傳統汽車相比有著很大差異。例如，純電動汽車會用電動機取代內燃機，并且需要大量的空間來放置電池組；混合動力汽車同時擁有內燃機和電機兩套設備，因此對空間和布局的要求明顯提高；燃料電池車則需要安裝儲氫罐、燃料電池組和電機等設備，在空間和安全性上都需要充分考慮。

基于新能源汽車的這些空間要求，不同型號尺寸的汽車應選取適合自身的車身空間布局方案。

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2.1 大型客車的布局方式

大型客車普遍采用桁架焊接的車身制作模式，具有結構規整、空間大的特點。又由于客車本身體量較大，因而很容易安裝新能源汽車的設備。研制新能源客車，完全可以利用現有的車身，只要稍加改進即可。客車造型方正，空間充裕，可以容納大尺寸的動力系統和較多的電池組（或儲氫罐），這有利于提升汽車的動力性能和續航能力，也不必對設備的集成度和緊湊性提出過高的要求。

總的來說，客車車身具有較好的通用性能，適合各種新能源設備的布置需求，針對車身的全新概念研發較少，主要考慮如何利用現行的車身結構進行合理布局。

圖2.1所示為北京奧運會某型純電動客車的布局方式。該電動汽車的車身結構是在原燃油客車車身結構的基礎上改進設計的，布置方式和原車有了很大不同。發動機艙被用來放置電動機，電池組則布置在了車身兩側的底部框架內。這樣的布局方式充分利用了客車底部到地板之間的空間，搭載了大量的電池組；動力裝置的位置沒有改變，這就避免了其他傳動結構的大改動，減輕改型的工作量，最大程度的利用了原車已有的技術設備，節約了研發的成本。這種通過對車身進行有限度的改進，從而獲得新能源客車的方式是較為合理的。

[1]

圖2.1 某型純電動客車的車身布局方式

燃料電池客車和純電動客車較為相似，只是將電池組換成儲氫罐，再追加一套燃料電池系統。其布局和純電動汽車基本相同：在原先放置電池組的位置安裝儲氫罐；燃料電池系統根據尺寸來確定安放地點，可以和電動機一起放置于發動機艙里，也可以安裝在原來裝電池的地方。

混合動力客車不需要很多的電池組或儲氫罐，但其動力系統較為復雜，整合了內燃機和電機兩套系統，并且還配備了復雜的機電耦合組件來實現不同工況下的模式切換。針對這種情況，就必須將后部的艙室空間騰出來，以便放置整套動力系統；電池組等其他部件利用兩側靠前的空間放置。圖2.2所示的TEG6128SHEV串聯式混合動力城市客車就體現了這樣的布局方式[2]。

圖2.2 TEG6128SHEV串聯式混合動力城市客車車身布局

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2.2 中小型及微型汽車的布局方式

中小型及微型車的尺寸和造型與大型客車截然不同，在空間布局和設備的緊湊度上要求要高得多。無論是設計新車身還是利用已有車身，都必須將車內空間充分利用起來。由于小車的曲線造型復雜，空間結構不是方正規整的，所以設計和改造都具有相當的難度。

圖2.3所示為我校的楚天一號氫氧燃料電池汽車。該車車身為雪鐵龍愛麗舍三廂版本，發動機艙內放置了燃料電池系統和電動機等動力部件，車尾行李艙放置儲氫罐。這樣的布局方式在中型車中較為先進：動力系統和燃料系統完全分離開，一方面提高安全性，另一方面也有利于動力系統的整合和集成；儲氫罐單獨放置于車尾是最為安全的，而且行李艙空間較大，可以容納較多的儲氫罐，提高汽車續航力。要實現這一結構布局，關鍵還在于發動機艙的空間利用，在于燃料電池系統和電機等的整合。從圖2.3可以看出，發動機艙內的布置是相當緊湊和密集的，上部主要是燃料電池組及配套附件，下層安裝電機系統。

圖2.3 楚天一號氫氧燃料電池汽車車身布置

圖2.4~2.6所示為各汽車公司專門設計的新能源汽車的車身布置結構。圖2.4為日產聆風（純電動汽車）的布局方式：電機放置于前部，電池組放置于中后部的地板下，實際就是將地板向上抬升一定距離來創造出電池組的安裝空間。圖2.5為通用公司的純電動汽車方案，其電機布置與聆風相同，電池組則集中安置于后軸的行李艙下部及左右座位間的過道里。這樣的布局就不會抬升地板高度，從而不影響整車高度及乘員空間。

圖2.4 日產聆風布局

圖2.5 通用公司的電動汽車方案 圖2.6為本田燃料電池汽車的布局，和楚天一號的兩端布置不同，該方案為三段式：作為動力源的電機布置于汽車前部的發動機艙內；產電的燃料電池系統位于中部的地板下；儲氫罐放置于后軸處的行李艙下。相對于楚天一號，這樣的布局更為明朗，功能區域劃分明確。當然，這樣的布局方式也與車身的其他因素有一定關系：該車是將三廂車融合為一個整體流線造型的風格，前部的艙室明顯要比傳統三廂車短小，而后部空間較大，因此必須將電機和

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燃料電池分開安裝。

圖2.6 本田燃料電池汽車布局

圖2.7為某微型電動汽車車身結構。微型汽車的車身尺寸更小，尤其在長度方向上沒有足夠的空間，因此只能更多的依賴抬高地板來獲取放置空間。下圖的微型汽車就是如此，其地板的抬高距離明顯要大于中型汽車，整體結構非常緊湊。

[3]

圖2.7 某微型電動汽車結構布局

2.3 小結

總結上文可以得到新能源汽車車身布局的基本方式方法：

1）車身尺寸越小，越要考慮布局的合理性和緊湊性；大型客車利用現有車身即可滿足要求，小型微型汽車往往需要設計專門的新能源汽車車身。

2）中小型汽車的布局設計強調功能區域的明確性和單個區域內的設備緊湊性。3）地板下放置儲能設備（主要是電池組）的方式在中小型及微型車中被廣泛采用；微型車較為依賴這種方案來克服尺寸小、空間不足的問題。

4）中型汽車可對放置位置進行適當調整（如移動到后軸區域或者布置于兩作為中間的過道），盡量減小乘員區的地板抬高距離。

5）燃料電池汽車的儲氫罐普遍后置，安裝于行李艙下或行李艙內。車身輕量化及結構強化

新能源汽車最主要的目標就是節能環保減排，因此減輕車體自重從而減少燃油消耗是新能源汽車開發研制中的重要環節。由于電池組、儲氫罐等設備本身質量就已經很大，故而新能源汽車的輕量化要求比起普通汽車要高得多。在大幅度追求輕質的基礎上，車身還必須滿足一定的結構強度和其他性能指標（例如NVH、工藝和成本等），因此這并不是簡單的減重問題，而是與車身性能設計緊密聯系的系統的平衡設計[4]。

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達成上述目標的途徑主要有三種：結構設計、材料選擇和優化制造工藝，下面分述之。

3.1 結構設計

（1）零件的結構優化

零件的結構優化可以通過降低鋼板厚度，同時在關鍵部位增加加強筋或適當增加材料強度來保證零件的強度、剛度性能。同時，也可以在非關鍵區域增加減重孔、切除多余翻邊等。

（2）零件的斷面優化

零件的斷面優化主要是考慮斷面慣性矩和斷面面積之間的平衡，通過不斷的優化分析來實現用最小的斷面面積達到最大的慣性矩這一目標，從而提高車身結構剛度性能，減輕車身質量。

（3）鋼板厚度對性能提升的敏感度分析

鋼板厚度對性能提升的敏感度分析是通過將車身各個零件的鋼材厚度作為變量來建立數學模型，以保證模態、剛度、耐撞性等工況的性能要求為前提，采用拓撲運算的方法，分析所有變量對這些工況綜臺性能的敏感程度，提高部分敏感零件的鋼板厚度，降低其他不敏感零件的鋼材厚度，最終實現降低車身總質量。

3.2 材料選擇

（1）提高高強度鋼板的使用比例

提高高強度鋼板的使用比例不僅可大幅度減輕車身質量，同時也有利于提高車身碰撞和耐久性能。目前，國際上的一些新車型，其屈服強度在550 MPa以上的高強度鋼板占30%；在其碰撞關鍵路徑，如A柱、B柱和門檻等區域采用熱成形工藝，將零件的屈服強度提高到1000MPa以上。

（2）輕質材料替代傳統的鋼材

輕質材料主要包括工程塑料、玻璃纖維復合材料、鋁合金、鎂合金等。其應用區域主要集中在外覆蓋件及部分非碰撞的骨架和面板零件。由于這些輕質材料的成本相比傳統的鋼材會高出1倍甚至數倍，因此目前多用于高端產品。

3.3 優化制造工藝

傳統的車身制造多采用沖壓工藝，其零件較多且焊接關系復雜。而一些國際上的高端車型已逐步采用型鋼件和鑄造件來替代沖壓件，配合輕質金屬合金材料的應用，既保持了車身的輕量化，又能得到較好的安全和耐久性，以實現必要的安裝功能。當然，這些工藝在普通車型上的應用目前仍很悠閑，主要受制造設備投入和成本上的限制。

總的來說，新能源汽車在車身輕量化的研究上應該充分利用上述方法，根據自身產品的定位來確定綜合的輕量化策略，提高車身的性能，滿足新能源汽車的設計目標。

武漢理工大學研究生課程論文 空氣動力學優化

現代汽車普遍具有較高的行駛速度，新能源汽車首先要滿足必要的動力性能，因此也一定具備這一特點。在高速行駛的狀態下，空氣阻力的影響變得重要起來，較大的空氣阻力會阻礙汽車達到更高的車速，同時也會增加高速行駛的能源消耗。新能源汽車車身必然需要通過空氣動力學優化來克服空氣阻力帶來的不良影響。

從歷史的角度來看，汽車車身的空氣阻力系數是在不斷下降的，這與汽車的提速、節能以及大眾的審美取向有著密切關系，同時也得益于汽車空氣動力學理論及實驗手段的不斷豐富和發展。尤其是當下的計算機模擬技術和風洞實測技術，為低風阻車身的設計研發提供了強有力的支持，大幅度降低風阻的想法得以實現。

圖4.1為豐田普銳斯的外形設計。該車車身較普通汽車更為光滑平順，沒有過多的修飾，有利于氣流的平順通過。普銳斯的車頭部設計相當簡潔，不同于普通汽車著重于設計復雜多變的車頭造型，整體化的簡潔車頭對降低風阻十分有利。普銳斯最為明顯的外形特點就是擁有大斜度的A柱和C柱，其角度與車頭車尾幾乎一致。這使得三廂融合為一個整體，具備了更為流暢的一體式外形，從整體上改善了氣流的分布。這樣的一體化造型理念在圖2.6中的本田燃料電池汽車上也得到了體現，且表現得更為徹底。

圖4.1 豐田普銳斯外形設計

利用這一系列的空氣動力學優化措施，普銳斯的風阻系數降低至0.25，相比普通汽車0.3~0.5的風阻系數又邁進了一大步，在高速行駛時的優勢也更為明顯。可以看到，汽車外形的簡潔化和一體化既便于空氣動力學的優化提高，也符合審美和設計前沿，將會成為新能源汽車車身的主流發展方向。結語

車身的布局設計是為乘員和設備的合理安放服務的。新能源汽車具有不同于普通汽車的各種設備，并且要滿足乘坐的空間性和舒適性，因此必須通過良好的布局設計來優化車身，使其符合新能源汽車的使用需求。

車身的結構設計是為了盡量減輕車身質量并保證必要的性能指標。減重是新能源汽車節

武漢理工大學研究生課程論文

能減排的需要；優化結構是要使車身符合其他方面的性能要求而不至于因為減重出現問題。綜合運用多種方法可以在結構優化的過程中使得各方面性能平衡。

車身造型設計關系到視覺審美和空氣動力學性能兩個方面，兩者必須達成一致，不可偏廢。目前的審美和造型取向都偏向于低風阻流線型的造型特點，追求簡約和理性美感，這為空氣動力學的優化提供了較大空間。利用整體化、簡潔化的設計理念，加上空氣動力學理論和技術的支持，新能源汽車的車身造型可以得到大幅的優化。

綜合把握車身設計的這三個方面，可以使新能源汽車的性能得到提升，達到較高的設計要求，對節能減排做出貢獻。

參考文獻：

[1] 王文偉，孫逢春，林程.電動客車車身結構分析[C].北京：全國博士生學術論壇論文集，2005：172-177.[2] 劉文杰，鄧建軍.TEG6128SHEV串聯式混合動力城市客車總體設計[J].客車技術與研究，2009，31（1）：15-16，25.[3] 高云凱，張榮榮，彭和東，王青海.微型電動轎車車身骨架結構分析[J].汽車工程，2003，6：67-69.[4] 羊軍，汪侃磊.上汽自主品牌汽車車身輕量化現狀及展望[J].AT&M視界，2011，1：6-10.

第三篇：汽車車身結構與設計復習題

汽車車身結構與設計復習題

1.車身設計的特點是什么？

2.現代汽車車身發展趨勢主要是什么？

3.簡述常用車身材料的特點和用途。

4.簡述車身承載類型的特點及適用車型。

5.車身設計中的“四化”指的是什么？解釋其概念。

6.簡述新車型開發的分類

7.什么是概念設計

8.簡述決定汽車車身設計的主要因素及關鍵技術。

9.簡述汽車車身設計的技術要求。

10.簡述現代車身設計方法及程序。

11.應用于車身設計的計算機輔助技術(CAX)有：

12.13.汽車產品開發中逆向工程關鍵技術是:

14.虛擬現實技術的概念及在汽車工程中的應用

15.簡述專家系統的概念

16并行工程的概念及優點:

17.車身總布置設計的主要內容有哪些？

18.車身總布置設計原則

19.簡述車身設計制圖方法

20.人體尺寸的百分位概念、應用及意義

21.眼橢圓概念:

22.車身設計中對前方視野的視角要求

23.轎車車身布置設計的主要內容有哪些？

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？

25.簡述降低汽車行駛阻力的措施。

26.簡述降低汽車行駛升力的措施。

27.簡述美學基本法則中的統一與變化。

28.造型設計中常用的幾何比例關系是。

29.簡述造型設計中常用的幾種美學法則。

30.簡述汽車造型必需遵循的原則。

31.簡述曲面曲線的連續關系及曲面連續性的檢查方法。

32.簡述汽車車身數字化建模一般方法。

32.簡述汽車車身的組成及結構。

34.簡述汽車車體結構的設計步驟

35.作用在車身和車架上的載荷。

36.車身和車架結構有限元分析主要內容。

37.分析車體結構的工藝性

38.簡述車身和車架結構有限元強度分析主要步驟

第四篇：汽車車身設計實習報告[范文]

汽車車身設計

從汽車產業到汽車社會，汽車已成為一種現代生活方式的代表。特別是隨著經濟的發展，汽車越來越普及，人們需求也越來越多樣化，從而刺激了汽車供應商開發功能更齊全、文化內涵更豐富、品牌特征更鮮明的汽車產品。于是，近些年來在全球及國內市場出現了許許多多各種新功能的車身型式，眾所周知車身結構含有以下分類： 兩廂車 三廂車 掀背車 旅行車 硬頂敞篷車 軟頂敞篷車 跑車 MPV SUV等等。

上上周在王老師的帶領下我們參加認識了學校停車場的各種車，今天我們到了體育館門口的停車場，各種車琳瑯滿目，讓人目不暇接，各種不同的風格，給人以不一樣的沖擊。回宿舍后查閱了不少資料，對于汽車車身設計有了新的認識。

汽車車身設計有如下幾個特點：

一、汽車車身設計涉及面廣，遠遠超過一般機械產品的范圍，因此車身設計人員需要有堅實的理論基礎和豐富的實踐知識。

二、汽車車身設計方法有別于汽車上其他總成。

三、車身的結構設計有獨特的要求。另外，在車身設計時除滿足車身有一定的強度，剛度要求外，還應進行防震降噪、碰撞裝安全性、金屬材料緩腐蝕性及輕量化方面的結構設計。

在網上找了不少資料，下面舉例幾款車身設計的機構及特點：

兩廂

在國外，兩廂車通常叫做“hatchback”，也就是掀背的意思，但是這與我們國內叫得掀背車有所區別。在國內，兩廂車是指少了突出的“屁股”(后備箱)的轎車，它將車廂與后備箱做成同一個廂體，并且發動機獨立的布置形式。這種布局形式能增加車內空間，因此多

用于小型車和緊湊型車。

三廂

三廂式汽車：轎車的標準形式。我們常見的轎車一般是三廂車，它的車身結構由三個相互封閉用途各異的“廂”所組成：前部的發動機艙、車身中部的乘員艙和后部的行李艙。在國外，三廂車通常叫做Sedan或saloon。

跑車

跑車一般為雙門設計，車身較低、造型流暢，有著比較強烈的運動感，座椅為雙座或2+2式設計，與其他級別車型區別比較明顯的是，跑車的發動機可以有前置、中置和后置三種形式；而且其車頂形式也有硬頂、硬頂敞篷和軟頂敞篷三種。

跑車的種類很多，有追求性能的，如蘭博基尼；有的只追求樣子，比如起亞速邁等。隨著市場的發展，跑車也不再局限于兩門設計，比如奔馳CLS就是四門轎跑車的引領者。

SUV

SUV是Sport Utility Vehicle的簡寫，中文意思是運動型多功能車，是一種同時擁有旅行車般的舒適性和空間和一定越野能力的車型，現在的SUV一般是指那些以轎車平臺為基礎生產、在一定程度上既具有轎車的舒適性，又有越野車的通過性的車型。

除了上述車型外，純粹的硬派越野車、混型車Crossover，如牧馬人、寶馬X6、酷搏等，也都歸屬于SUV級別。由此也引出一個比較特別的情況，SUV不但類別繁多、車身尺寸有大有小，而且價格也是橫跨幾萬元到幾百萬元的區間。

SUV的熱潮最早從美國延燒開來，不僅歐美地區在流行，連遠在亞洲日本和韓國的汽車廠商也開始開發SUV的車款。由于受到RV休旅風氣的影響，SUV的高空間機能和越野能力，已經取代旅行車成了休閑旅游的主要車型。SUV成了當時最受歡迎的車款。

然而好景不長，SUV的市場受到了阻礙。石油危機造成油價數度飆漲，傳統的SUV由于為了顧全越野能力，采用高剛性的底盤和懸吊系統以及四輪傳動，造成車重偏重，為了得到足夠牽引力，SUV也都采用高功率高排氣量的引擎，加上重視越野和空間，使用高底盤和高車身的設計，風阻系數偏大，種種原因，SUV的油耗遠比轎車高很多，在油價飆漲的時代，SUV瞬間從最受消費者歡迎的車型變成了最不受消費者歡迎的車型，SUV的退潮使的SUV的發展暫時停頓了下來，但也讓轎車和旅行車重新獲得發展的空間。

不過，危機也是轉機。所有車商重新檢討并改善SUV的最大缺陷高油耗。現在的新式SUV和過去的傳統SUV相比，車體的重量已減輕了不少，同時外觀也更加流線型，引擎也更省油，SUV的油耗瞬時降低且不失越野性，但也有車廠為了讓SUV更省油，放棄了高底盤、四輪傳動和高剛性的懸吊系統，雖然失去了部分越野能力，但也也讓油耗降的更低，SUV的省油化加上石油危機的解除以及休旅風氣持續延燒，SUV終于獲得重生并熱賣了起來。

總的來說，本人還是比較熱衷于SUV，大氣上檔次，目前中國汽車市場中SUV車型可謂是持續熱銷，每個汽車廠商都紛紛推出自己SUV車型，截止到現在今年SUV市場中全新車型不下20款。

途銳

新一代途銳的車身比例、整體輪廓，仍然保持上代的特征，這是大眾向來的外形設計思路，但臉譜卻煥然一新，跟新近推新途銳采用了大眾全新的家族式前臉，并引入了全新的LED日間行車。除此之外，為了取得更好的空氣動力學效果，在造型上也做了一些調整，使得途銳看起來更精致的原因。出的輝騰、高爾夫都很相似。

雖說新途銳車身的總體輪廓變化不大，但實際上工程師們花很大精力去優化新途銳的車身結構。據介紹，新途銳的車架減輕重量208公斤，但車身抗扭剛度提升5%，風阻系數從上一代的0.38降至0.35，這些數據足以說明新途銳的進步，將會為降低油耗、提升安全作出貢獻。尾部的設計非常沉穩，另外途銳的尾燈跟最新的高爾夫等車的尾燈有些相像。新途銳只比上代途銳的尺寸略有變化，仍然是比寶馬X5略小，跟奧迪Q7比體型就差一截。

長城迷你 從外觀上看，長城迷你SUV借鑒了很多同平臺長城精靈的設計元素，或者說其整體輪廓基本沿用了精靈的功底。所以長城迷你SUV的外觀設計可以說是即熟悉又陌生，雖然我曾經在幾年前近距離觀察過那時還是概念車的長城迷你SUV，但量產化的改進已經讓小車擁有了更多和更精細的新元素。即便如此長城迷你SUV理念還是延續了早前概念車的整體思路，修改的地方大多是些小的細節和根據量產需求所必需的改進。

哈佛H6 哈弗H6定位于城市SUV，在驅動形式上，哈弗H6有兩驅和四驅兩種模式。H6采用了和此前的H3和H5不同的全新平臺打造，最大特點是使用了承載式車身，H6的四驅車型使用的是適時四驅系統。而不是H3和H5采用的非承載式車身+分時四驅系統。雖然這會在一定程度上影響到它的越野性能，但其好處是可以降低車身重量提高經濟性，且可以獲得更好的乘坐舒適性。由于采用了全新平臺打造，所以哈弗H6兩驅版車型采用的是前輪驅動。這也和H3和H5兩驅車型采用后驅模式有所區別。哈弗H6在外觀上顛覆了先前車型越野味濃重的風格，采用了更能博得大眾消費者認同的新設計，整體設計大氣沉穩，但也不乏有時尚的元素出現。平直的車頂線條則可以很好的保證車內頭部空間。

本田CRV 全新CR-V外觀上融入本田全新的家族化特征，三層式鍍鉻格柵與菱角分明的前大燈交相輝映，整個全新的前臉造型比老款CR-V更大氣且更有張力，都市感與高級感油然而生。全新CR-V的尾部變化給人以煥然一新的感覺，回峰式的尾部造型，在進一步擴大車尾空間的同時，彰顯出全新CR-V獨特的城市運動感。俊朗鋒銳的側面線條使全新CR-V顯得更加流暢，層次感分明，拋棄了老款車型的中庸設計，賦予更多的運動特征。全新CR-V無論在內飾設計風格還是質感的處理上，都超越了老款。全新采用煥然一新的中控臺樣式，更顯層次感和科技感，配備經過重新設計的三幅真皮方向盤與3D數字化多層次顯示儀表盤儀表盤，同時增加了智能化多功能顯示系統，系統集成了屏保，音樂，行車信息，導航提示等多項功能，為駕乘者帶來了非凡的駕乘體驗。曾經標新立異的手剎在全新CR-V上完全被取消，取而代之的是檔次感較高的腳剎。而相對于老款所增加的一鍵啟動與后排空調出風口則更好的滿足了駕乘者的人性化需求。同時，全新CR-V擁有比老款更低的后備箱門檻和新增的一鍵后座椅折疊功能，這樣的設計使得將物品放入后備箱更輕松，同時在乘員不多時，擴展行李箱空間也僅需一個動作，全新CR-V的實用性能和使用的舒適性得到了進一步的提升。

通過此次認識實驗，對汽車車身有了更深刻的理解，鞏固和豐富了學過的專業知識，培養了理論聯系實踐的能力。收獲頗多，很感謝王老師帶領我們在校園里參觀并且給我們詳細的講解車身曲線的變化以及其優缺點。讓我們了解了這幾年汽車前車身、中間車身。后車身的變化趨勢，真正的學到了很多課堂上學不到的知識。

汽車車身設計的好壞直接影響汽車產品質量和銷售情況，因此在車身設計方面應投入大量的人力物力包括車身造型、表面涂裝和內飾設計上等等。未來幾年，隨著我國自主創新意識的增強，我相信民族品牌汽車會越來越好，同時也將需要越來越多的汽車車身設計人才，為此我覺得開設這門汽車車身設計課有其重要性，而此次認識實驗帶給我們的不只是書本上的知識還有實踐方面的內容，開闊了視野，收益很多，為以后工作打好了良好的基礎。

第五篇：汽車車身焊接工藝設計教案

綿陽理工學院汽車工程培訓

淺析汽車車身的焊接工藝設計

在 汽車廠中，焊接生產線相對于涂裝線和總裝線來說，剛性強，多品種車型的通用性差，每更新換代一種車型，均需要更新車間大量專用設備和生產工藝。焊接工藝設 計可以稱得上是焊接生產線的“靈魂”，涉及的專業知識較多，如機械化、電控、非標設備、建筑、結構、水道、暖通、動力、電氣、計算機、環保和通訊等，從宏 觀上決定車間的工藝水平、物流、投資和預留發展，具體決定著生產線的工藝設備種類和數量、夾具形式、物流工位器具形式、機械化輸送方式及控制模式等。因 此，焊接工藝設計在焊接生產線的開發中占有舉足輕重的地位，是產生高性價比焊接生產線的關鍵。

1、車身焊接工藝設計的前提條件 1.1產品資料

a.產品的數學模型（簡 稱數模）。在汽車制造行業中，一般情況下用UG,Catia,ProE等三維軟件均能打開數模（如圖1），并在其中獲取數據或進行深人的工作。在工藝設計 過程中，將所有數模裝配在一起就構成了一個整車數模，從數模中可以獲得零部件的結構尺寸、位置關系。由數模還可以生成整車、分總成、沖壓件的各種視圖（包 括軸測圖），以及可以輸出剖面圖。

b.全套產品圖紙。

c.樣車、樣件（包括整車車身總成、各大總成、分總成和沖壓件）。

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d.產品零部件明細表（包括各部件的名稱、編號，沖壓件的名稱、編號、數量，標準件的規格、數量）。

工藝設計時，業主必須提供上述a、b、c中至少1項，d項可以從前3項中分析出來，正常狀態下d項（如圖2）早在汽車設計結束時就已經確定了。如果僅提供b項，那么需要增加大量的車身拆解、分析工作。

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1.2工廠設計的參數

工廠設計的參數包括以下幾方面： a.生產綱領即年產量；

b.年時基數即生產班次、生產線的利用率等；

c.生產線的自動化程度（機器人＋自動焊鉗焊點數／全車身焊點數x 100%=自動化率）；

d.生產線的工藝水平要求（如主要設備選用原則、生產線的輸送方式，電氣控制水平等）；

e.各種材料、外購件的選用原則（如型材、控制元件、氣動元件、電機、減速器）； f.各種公用動力介質的供應方式、能力、品質等參數，建廠所在地的環境狀況如溫度、濕度等；

g.當生產線布置在原有廠房內時，應收集原有房的土建、公用有關資料，如廠房柱頂標高、屋架承載能力、電力和動力介質的余富程度等。

2、工藝分析 2.1工藝線路分析

根據業主提供的產品資料進行產品工藝線路分析（如業主僅提供樣車及樣件則需經過樣車分析→樣車拆解→樣車測量→樣車再裝配過程），完成裝焊工藝線路圖或爆炸圖設計。

2.1.1產品分塊

同類型車身的分塊基本相 同（一般車身均由地板、側圍、前／后圍、門、頂蓋等大總成組成），但各總成之間的連接方式及順序往往有較大區別，合理的分塊才能保

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證車身的裝配和焊接。例 如，解放平頭駕駛室的裝配順序就比較特殊，先形成側后圍焊接總成（左／右側圍與后圍形成焊接總成），而后形成駕駛室總成。

2.1.2確定基準

整個車身的設計、制造、檢驗均建立在同一坐標系上，在車身設計時一般已經考慮到裝配、焊接、總裝配和搬運過程中所需的基準（孔、面），車身裝焊的整個過程必須建立在一定的基準上 才能保證整車的幾何形狀和尺寸，同時這些基準也是夾具設計、制造、調整、檢測和維修的基準。確定基準時應注意以下幾個方面：

a.基準的統一性，在焊接過程中基準是逐步傳遞的； b.基準應便于測量；

c.基準應保證零件的準確定位； d.基準應考慮便于焊接操作。

2.1.3確定車身裝配的幾何精度及檢測的基準面

幾何基準是零件或部件的某個明顯部位，用來確定該零部件在X,Y,Z坐標系統內的理論位置；準確的部件基準位置用以保證裝配的幾何形狀的準確性，因此基準位置對裝配工作非常重要，在研究焊接過程之前需要仔細分析部件的基準，必須與用戶一起完成幾何形狀的分析，由用戶確定其基準位置、或由設計人員確定后再取得用戶同意。

為了使這些基準能一直保持準確，在夾具制造與安裝調試過程中必須嚴格控制以下幾方面。a.在制造焊裝夾具時進行調整（檢測）；b.在生產時，對裝配好的部件的最后幾何尺寸進行校核；C．在維修裝焊夾具時進行檢測。

2.1.4確定裝配順序

車身的每個沖壓件、分總成和總成都是按照嚴格的順序進行組裝、焊接從而完成整個車身焊接的，每個零件的裝配順序必須保證能完成全部焊接工作且便于焊接。

2.1.5焊點分析

表明焊點的主要參數（焊點的數量、位置、幅度、重要程度）是產品設計時決定的，但目前部分業主僅提供產品數模而沒有產品圖紙。這時，焊點的主要參數需要工藝設計人員確定。

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2.1.5.1定形焊點的確定

相對復雜的工件之間的焊 接，往往需經過組裝、補焊的過程完成。在組裝工位，由于生產節拍限制、設備數量布置空間需要和夾具有效空間占用等原因，不可能完成全部焊接工作，但必須完 成部分焊點，這些焊點應能保證工件離開夾具時的形狀尺寸，這部分焊點稱為定形焊點，一般情況下定形焊點占總焊接點數的1/3左右。

2.1.5.2焊點分組

車身每個總成上都要完成許多焊點，在編制工藝時必須對焊點進行分組，即將1把焊鉗在1個工作節拍內完成的焊點分為1個焊點組。

2.1.5.3焊鉗初步選型

焊點分組工作完成后即可進行焊鉗選型，確定焊點組的數量即焊鉗的最小數量，根據工件的形狀及尺寸確定焊鉗的形式（X 形,C形）及喉深、開檔、行程、電極形狀，焊鉗的吊掛形式（橫吊、縱吊、轉環）根據焊點位置和操作位置確定。焊鉗型號的確定要在夾具總圖設計完成之后，根 據選定的焊鉗制造商提供的型譜進行焊鉗型號的選擇，對于在型譜中找不到合適焊鉗焊接的焊點，需要重新設計焊鉗與之匹配。2.2編制工藝過程卡

在具備前提條件下，經過工藝分析，就可以開始編制裝焊工藝過程卡。工藝過程卡是裝焊線設計、制造和調試整個過程的指導性文件，是裝焊線全部工作的基礎，裝焊工藝過程卡的編制深度和質量對裝焊線設計、制造。調試整個過程的質量甚至成敗起決定性作用。2.2.1生產節拍

一般生產節拍可按式（1)計算：

T節＝全年工作日x每日班次x每班工時xK1 x K2/年綱領（1）式中，K1 為工時利用率，一般取 0.9；K2為設備利用率，一般取0.8-0.9。

2.2.2工位設置及工位生產周期

工位是構成生產線的基本 單元，工位生產周期必須小于或等于生產線節拍。工位生產周期是從待焊接零部件上料（裝件）開始到完成本工位全部作業并將工件取出的整個過程時間，同時應考 慮工時利用率及設備利用率。工位生產周期與操作工人的熟練程度有很大關系，一般準確的工位生產周期需由實測確定，工藝設計舊寸應使所有工位的工位生產周期 盡可能相等并接近生產節拍。

2.2.3工作密度

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工作密度是指一個工位上設置的焊接設備數量及操作工人數量，主要由工件外形尺寸、焊接工藝方法和焊接工作量決定。

a.按工件外形尺寸決定工作密度。

外形尺寸小于1000 mmxl 500 mm，工作密度取1；外形尺寸小于2 000 mmxl 500 mm，工作密度取1-2；外形尺寸小于3 000 mmx 1500 mm，工作密度取2-3；外形尺寸小于6 000 mmx 1 500 mm，工作密度取3-4.b.按照焊接工作量和生產節拍確定工作密度。2.2.4工時定額估算

工時定額＝焊接工作時間＋輔助工作時間

每一工位或工序的時間定額一般由裝件、夾具動作夾緊、焊接、松開夾具和將工件送至下一工位的時間累計構成，也可用焊接時間放大而得出，即概算定額，工序時間定額（工時）＝焊接工作量÷焊接速度xK。

以下是幾種焊接方法焊接速度的一般狀況估算值，其焊接速度與焊點及焊縫的間距、分布、焊鉗及焊槍的接近性、工人操作難易程度等有一定的關系，故僅供工藝編制參考。a.手工焊鉗點焊15點/min;b．機械手焊鉗點焊20點/min;c.C02半自動焊300 mm/min;d.機械手C02自動焊400 mm/min;e.螺柱焊（手工8 個/min;f.凸焊螺母（手工）3個/min;g.銅釬焊100 mm/min。

2.2:5工藝卡的內容

a.焊件（總成或合件）簡圖一般為軸測圖（立體圖），圖中：應標出進入裝配沖壓零件的名稱、圖號及數量；同時要標出焊點的位置、數量，甚至施焊的順序；各種標準件如螺母、螺柱、支架等位置、數量及焊接方法。b二工藝過程描述：從工件（零、合件）的裝入、定位夾緊、焊接及焊后將合件送往下工序的整個過程，按先后順序既簡單又全面的描述。

c.工序所采用的夾具、設備、輔具及工具的名稱、編號及數量作定性及定量分析。

d.給出工序的時間定額，甚至分每一工步給出，而工時的確定有如下幾種方法：憑經驗；采用人工模仿，秒表測定；計算機仿真。

2.2.6工藝卡的格式

工藝卡格式見焊接工藝卡附表（如表1）。

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2.2.7工藝卡編制的工作量

以三廂轎車為例估算：簡圖約100張，工藝卡約200張，需要3個有經驗的能夠獨立工作的技術人員花兩個月的時間完成。

3、工藝設計

工藝設計是焊接生產線設計的基礎，其他專業（機械化、非標設備、土建、公用、電控）設計均以工藝設計文件為指導，工藝設計文件的深度必須滿足相關專業的設計需要。工藝設計文件一般包括以下內容。

3.1工藝設備安裝圖

標明工藝設備安裝位置、設備外形、編號，原材料、半成品、成品存放地及通道，工人操作位置，預留面積（如果有），起重設備質量、跨度、軌道線，機械化運輸懸

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鏈、單軌等的范圍軌跡，水、電、氣供應點及局部通風位置的坐標等。

3.2設備明細表 3.3焊機、時控箱布置圖

表示焊機、時控箱及相關設備的型號、數量、安裝位置、安裝方式、接管尺寸等內容，供公用各專業設計支管線和焊機、時控箱安裝時使用。簡單的裝焊線可直接在車間工藝設備安裝圖中表示。

3.4焊鉗、平衡器布置圖

表示焊鉗、平衡器的型號、數量、安裝位置、吊掛方式，供焊鉗安裝使用。簡單的裝焊線可直接在車間工藝平面圖中表示。

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3.5滑軌、滑車布置圖

表示滑軌型號、長度位置，滑車形式、尺寸、位置、數量，供機械化專業設計滑軌、滑車安裝圖使用。簡單的裝焊線可直接在車間工藝設備安裝圖中表示。

3.6標準設備訂貨任務書 3.7非標設備設計任務書

說明對機械化運輸方式的要求，與機械化相關的吊掛要求，設備長、寬、高及其技術要求，工藝參數，最大工件尺寸、面積和質量等。

3.8夾具設計任務書

夾具設計任務書（如圖3）是夾具設計的指導文件，也是夾具最終驗收的依據，所以夾具任務書一定要得到甲方的認可并簽字。

3.8.1編制的前提條件

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a.已編好的工藝卡，認為確實可行并得到用戶的認可。

b.按合同與業主商定的技術條件，如手動或氣動，外購件的來源等。3.8.2編制步驟

a.根據工藝卡了解裝配順序、焊接順序、焊鉗類型、操作位置來確定工件的位置，以及工作臺面的高度，同時確定臺面是固定或是可旋轉（水平或垂直），是否需要帶舉升取件的裝置。

b.確定進人裝配的零部件定位及夾緊點，并表示出來，給出序號。c.確定定位銷及支承夾緊器的形式，并將斷面圖畫出。d.確定測量點及計算出其數據（理論數據）。3.9檢具設計任務書 3.10工位器具設計任務書

工位器具設計任務書是工位器具設計的指導文件，也是工位器具最終驗收的依據；工位器具任務書必須符合設計深度要求，必須經業主簽字確認后方可進行工位器具設計。說明放置工件的名稱、編號、數量，工件放置形式、運輸形式，必要時畫出簡圖及注明尺寸。

3.11公用管道司令圖

用以指導廠房管線設計的管線總體布置：規劃圖，避免管線之間或管線與建筑物／構筑物之間直接相碰或不滿足規定的安全距離要求。

3.12車間土建資料 3.13 車間公用資料

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4、工藝設計的主要注意事項

a.汽車車身在裝焊過程中，合理分塊非常重要，而車身總成的分塊大體相同，但往往對頭接縫處有所變化，要認真分析。分塊決定夾具的套數、工藝流程，是工藝設計的第一步。

b.工藝設計不能只顧眼前，應該遠近結合、滾動發展，做到近期合理、遠期可行。c.要充分考慮混線生產的可能性，在夾具設計任務書和工藝設備選型上盡可能柔性化。

d.生產方式盡可能精益，盡量減少在制品存放，大型外覆蓋件的物流盡量短；靈活布局車間內的各條生產線，使各生產線之間工件輸送及與其他車間的銜接盡量短捷、順暢，提高生產效率。

e.生產線的布置要考慮空中機械化運輸設備和水、電、氣管線布置流暢。f.小件生產盡量集中布置，提高設備利用率。按照工藝流程在線旁布置小件的模式，從節約成本的角度看是不可取的。

g.焊鉗的選型不容易做好，在焊接生產線調試過程中更換5%的焊鉗是比較低的，故需要進行三維焊鉗與夾具的焊接過程動態模擬，提高選型準確性。

h.有條件的項目建議應用數字化工廠軟件虛擬焊接車間，將以往設計中不宜發現的問題經過計算機仿真，較早地被發現和解決，提高設計方案、圖紙的準確性和節拍平衡。

i: 工藝設計不能脫離生產管理系統，計算機系統在那些工位取得生產信息，就要求在設備定貨技術任務書明確功能及接口條件。

5、結束語

焊接工藝設計涉及的知識 領域寬，受到制約同樣比較多，比如產品系列、用戶觀

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念、工藝水平、質量精度要求、周邊物流狀況、投資限制、原有廠房及廠區等，因此要求工藝設計人員見多識 廣。生產線技術水平和自動化率不是越高越好，也不是生產線投資越低越好，在保證產品質量的前提下，高性價比的焊接生產線是工藝設計永恒的追求目標。隨著我 國汽車行業自主品牌的不斷增加，焊接工藝設計也必實現由國外設計多而轉變成國內設計多，將會有更多的自主品牌焊接生產線得到廣泛應用。

——四川綿陽理工學院

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