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200km_h高速动力车车体结构轻量化设计和静_动强度计算

200km_h高速动力车车体结构轻量化设计和静_动强度计算
200km_h高速动力车车体结构轻量化设计和静_动强度计算

文章编号:1001-8360(2000)01-0025-06

200km/h高速动力车车体结构轻量

化设计和静、动强度计算

陈喜红, 辛成瑶

(株洲电力机车厂轨道电力牵引技术中心,湖南株洲 412001)

摘 要:介绍了运用最优化方法对高速动力车车体进行结构优化设计的过程和对车体进行动、静强度计算及静

强度试验的结果,得到的最轻量化的车体承载结构,使其成为我国目前机车行业中每单位长度自重最轻的车体。

轻量化设计后的承载结构的强度、刚度及动态特性满足各项标准的要求。

关键词:高速列车;动力车;车体;轻量化;优化设计;有限元分析

中图分类号:U264 文献标识码:A

Lighenting design in structure and static and dynamic strength calculation for200km/h high-speed motor car body

CHEN Xi-hong, XIN Cheng-yao

(R&D Center of Railway T raction,Zhuzhou Electric Locomotive W orks,Zhuzhou412001,China)

Abstract:The optimization desig n in structure of high-speed electric locom otive body w ith the optimization method, the results of the static and dy namic strength calculation and the static strength test are introduced.The lig htest load bearing structure is obtained,and it is the body that the dead w eight per meter is the lightest in the locomotive field of our country at present.After the lightening design,the strength,the rig idity and the dy namic characteristics of the bearing structure meet all standard requirem ents.

Keywords:hig h-speed train;m otor car(electric locomotive);body;lightening design;optimization design;finite elem ent analysis

在交通运输市场竞争激烈的今天,铁路高速化是当今世界发展的潮流和必然趋势。随着现代科学技术的快速发展和在铁路产业上的应用,铁路高速化也已成为现实并朝着更高速度方向发展。在高速铁路技术中,高速列车占有十分重要的地位,而高速动力车车体承载结构轻量化的研究也就成为不可缺少的一部分。

轻量化是国内外客运机车设计的一个共同趋势。减轻车体、车内设备以及走行部分的重量,不仅可以减少原材料的消耗,有利于降低牵引功率,提高列车运行速度,改善列车启动和制动性能,而且可有效减小轮轨间的动力作用,减小振动和噪声,增加机车和线路的使用寿命。在考虑减轻动力车车体自重的时候,首先要考虑在确保车体强度、刚度的前提下,尽量实现车体承载结构的轻量化。

收稿日期:1999-06-07;修回日期:1999-10-02

作者简介:陈喜红(1968—),男,湖南攸县人,高级工程师 由于200km/h动力车(以下简称动力车)的轴重比T M1或SS8机车降低2t,因而各部件的轻量化摆在了首位。由于TM1车体和SS8车体已经进行过轻量化设计,而现行的任务是要在比TM1或SS8车体加长600mm和增加车顶导流罩、动力车下部两侧面裙板、机车前端导流罩的情况下,再减重2000kg,因而其轻量化的难度是可想而知的。

1 车体承载结构的特点

车体是全钢焊接整体框架式承载结构,主要由底架、左右侧墙、司机室、司机室后墙、设备安装骨架、车体后端墙和活动大顶盖等组成。底架由边梁、Ⅰ端牵引梁、Ⅱ端牵引梁、变压器梁和其它纵横梁等组焊构成,其上面铺上了设备安装骨架和固定地板。为了使车体具有较大的承载强度和刚度,尽量实现车体承载结构

第22卷第1期铁 道 学 报V ol.22 No.1 2000年2月JOU RN A L OF T HE CHIN A RA IL WA Y SOCIET Y February2000

的轻量化以满足轴重的要求,在车体的主要承载部件采用压型件或薄板组焊成密封式的箱形空腹结构,其内部辅以筋板来增强其承载刚度和强度。

动力车车体承载结构简图如图1

所示。

图1 200km/h 动力车体承载结构简图

2 车体承载结构优化的数学模型

在车体承载结构的优化设计中,首先要确定其目标函数、设计变量和约束条件,以便建立优化设计的数学模型。优化设计数学模型的通用表达式如下:

求设计变量

X ={X 1,X 2,…,X n }T

满足约束条件

g v (X )≤0 v =1,2,…,m h u (X )=0 u =1,2,…,p

使目标函数

f (X )→min

求解优化问题的一般流程如图2所示。2.1 目标函数

动力车车体承载结构优化设计的目标是车体主要承载结构重量的最轻化,即f (X )→min 。

2.2 设计变量

优化设计变量的确定实质上是结构的参数化。动力车车体结构是由板、梁组成的复杂三维空间结构,但所有的梁均可视为板的组合,故设计变量可以以板厚作为基本参数。

侧墙、车体后端墙的立柱、横梁等梁件的板厚为2.5mm,已接近这些梁件板厚的最小值,为了避免设计变量过多,除车体后端墙的上部纵、横梁外,其余立柱、纵横梁的板厚和截面形状固定,不作为优化设计时的变参。为了精确模拟底架和司机室的实际情况,底架的“日”字形边梁、箱形梁和压型梁均全部采用壳单元离散,

司机室的主受力件腰梁和角立柱也采用了壳单

图2 求解优化问题的流程框图

元处理,司机室的侧立柱采用截面形状固定而板厚作为变参的梁单元,司机室的其余压型梁均采用截面形状和板厚均为固定的梁单元。车体上部外蒙皮的板厚统一为一个变参。这样,确定了13个设计变量,即

X ={X 1,X 2,…,X 13}T

各变量的具体含义见表1。

表1 设计变量、初值、上下限值及优化结果 单位:mm

号物理含义初值下限值上限值优化结果圆整结果1车体上部外蒙皮板厚 2.513 1.49 1.52牵引梁的下盖板、立板的板厚8610663底架边梁、侧立板、前端板的板厚8410 4.354牵引梁的其它主要板的板厚8410 4.9655变压器梁板厚8410 4.7856枕梁侧上盖板板厚20102014.78167枕梁中其它主要板的板厚658558牵引梁、枕梁的隔板板厚648449底架其它各纵、横梁的板厚638 3.11410司机室的腰梁、角立柱板厚436 3.36411司机室的侧立柱板厚436 3.58412车体后端墙的上部纵、横梁的板厚4 2.56 2.39 2.513

侧构上弦带(外蒙皮除外)的板厚

3

2.5

4

2.5

2.5

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 铁 道 学 报第22卷

2.3 约束条件和车体结构材料的选择

约束条件主要分为性能约束和边界约束。对于动力车车体的结构优化问题,性能约束就是强度和刚度的约束,亦即应力和位移应在有关规范确定的范围内。对于动力车车体,需要满足《高速试验列车动力车强度及动力学规范》的要求,亦即小于所用材料的许用应力。

动力车体的结构材料主要采用三类:车体上部结构的外蒙皮采用不锈钢板1Cr18Ni9Ti,以增加上部蒙皮的耐腐蚀性能和动力车外表面的美观性能;车体上部结构的骨架采用耐候钢09CuPCrNi,以增加其耐大气腐蚀性能;车体底架及其下部结构采用高强度低合金结构钢Q345A,以增加动力车车体的承载能力;底架边梁采用防止波浪型变形的新型薄板组合结构。因而应力约束条件为 ≤ m, 为Von Miss合成应力, m 为各材料在不同工况下的许用应力。

根据我厂自行进行的SS4改、SS4B、SS4C车体强度计算和委托铁道部产品质量监督检验中心牵引电气设备检验站进行的强度试验的相互比较可知:强度计算的应力值与强度试验的测试应力值基本上相差在10%以内。为了保证动力车车体在强度试验时一次合格,将2.4节中的工况一、工况二、工况三、工况四下Q345A钢板的设计许用应力取314MPa,09CuPCrNi 钢板的设计许用应力取291M Pa,1Cr18Ni9T i钢板的设计许用应力取314MPa;这样当试验测试应力值与强度计算应力值相差达到最大值10%时,试验测试应力值也不会超过16M n钢板的屈服极限345M Pa、09CuPCrNi钢板(冷轧)的屈服极限320M Pa, 1Cr18Ni9Ti钢板的345MPa(注:由于1Cr18Ni9Ti钢板的断裂极限比Q345A钢板高,动力车车体强度采用控制最大应力值的办法,故1Cr18Ni9T i的许用应力取314M Pa)。

为了保证动力车车体在设计寿命25年内不出现疲劳破坏,将在2.4节中的工况五下Q345A钢板的设计许用应力取230MPa,09CuPCrNi钢板的设计许用应力取210MPa,1Cr18Ni9Ti钢板的设计许用应力取205M Pa。

根据T B1335-78《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》,车体底架边梁中部的垂向刚度约束为f c= 6.15m m。

边界约束又称为区间约束,用于规定设计变量的取值范围。对于车体结构的板梁件,其板厚根据以往客运电力机车的强度试验、设计经验和工艺要求等情况确定其变化的上下限。本次动力车车体优化取值见表1。2.4 优化计算工况

根据我厂进行的SS4改、SS4B、SS4C车体的强度计算,知道较大应力主要发生在如下四种组合工况:工况一:动力车静载+纵向1500kN压缩载荷;

工况二:动力车静载+纵向1000kN拉伸载荷;

工况三:动力车静载+司机室前窗上、下框分别作用均布的300kN纵向压缩载荷;

工况四:动力车静载+气动载荷;

为了减小计算工作量并对底架的垂向刚度加以控制,只取以上四种工况加上动力车动载(工况五)作为优化计算工况。

2.5 车体结构优化设计的数学模型

综上所述,动力车承载结构优化问题的数学模型为:

min f(X)

s.t.工况1,2,3,4 ≤ m

工况2 f≤f c

工况5 ≤ m

X l i≤X i≤X u i i=1,2,…,13

X=(X1,X2,…,X13)T

式中,X i为优化变量;X l i为优化变量下限值;X u i为优化变量上限值。

2.6 优化设计的有限元模型

动力车车体是一个左右基本对称、前后不对称的结构,为此,采用纵向半个车体作为力学计算模型。

表2 半个动力车车体的模型单元种类和数量

线性壳

单元数

三维线性

梁单元数

单元总数半个车体84418449285

底 架597605976

司 机 室10932541347

侧 构11213661487

车体后端墙251107358车内设备安装梁0117117

车体是一个复杂的三维空间结构,在建立力学计算模型时作了必要的简化。在模型中,底架全部采用壳单元,精确模拟底架的实际情况;司机室的外部蒙板、腰梁和角立柱采用了壳单元,其余压型梁均采用梁单元;侧构的立柱、横梁采用梁单元,其余全部采用壳单元;司机室后墙和车体后端墙的压型梁采用梁单元,其余全部采用壳单元。由于顶盖是用螺栓紧固在侧构上,故在整个车体模型中,把顶盖作为设备处理。动力车车体和各部件模型的单元种类和数量如表2所示,单元

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第1期200km/h高速动力车车体结构轻量化设计和静、动强度计算 

划分情况如图3所示。节点总数为7893

图3 半个动力车车体承载结构有限元网格划分图

3 优化分析结果

3.1 目标函数

在优化计算的过程中,目标函数的迭代历程为:目标函数的初值为11230,一次迭代值为8848,二次迭代值为8316,三次迭代值为7881。相对减重率为29.82%。3.2 设计变量

设计变量的初值与优化结果见表1。3.3 应力约束和位移约束

优化模型的分析结果表明,在工况一下,最大应力值已达到316MPa ,发生在工况一的司机室侧窗口板上,已略超过约束值;在工况二下,底架边梁中部的最大垂向挠为6.15m m ,等于约束值。

4 轻量化设计后模型的静、动强度计算

4.1 尺寸参数的圆整

根据优化分析结果,考虑到钢板厚度的尺寸系列,将设计参数圆整见表1。4.2 支撑的软硬件

车体强度计算是在SGI Indig o 2

工作站上和美国SDRC 公司的I-deas 软件包中的分析模块和优化模块中进行的。

4.3 动、静强度计算

根据电力机车通用技术条件GB3317-82中5.3条的要求、《高速试验列车动力车强度及动力学规范》和动力车的实际运行状态,对动力车进行了如下工况的动、静强度计算。

(1)静载(车体+设备重)

整个车体壳单元最大应力值为150M Pa ,发生在变压器梁上;梁单元最大应力值为105MPa ,发生在侧构梁上。底架边梁中部最大下挠3.936m m (为底架边梁两个枕梁中心之间的最大上挠或下挠值,以下同)。

(2)动载(车体和设备重的1.3倍)

整个车体壳单元最大应力值为194M Pa,发生在

变压器梁上;梁单元最大应力值为136MPa ,发生在侧构梁上。底架边梁中部最大下挠5.022mm 。

(3)牵引工况一(动力车为头车时的牵引工况)整个车体壳单元最大应力值为192M Pa,发生在变压器梁上;梁单元最大应力值为151MPa ,发生在侧构梁上。底架边梁中部最大下挠5.259mm 。

(4)牵引工况二(动力车为尾车时的牵引工况)整个车体壳单元最大应力值为195M Pa ,发生在

变压器梁上;梁单元最大应力值为119MPa ,发生在侧构梁上。底架边梁中部最大下挠4.800mm 。

(5)纵向压缩工况(静载+1500kN 纵向压缩力)整个车体壳单元最大应力值为312M Pa ,梁单元最大应力值为264MPa 。其中司机室壳单元最大应力值为312MPa,发生在司机室的侧窗口板上;梁单元最大应力值为264M Pa ,发生在司机室入口门立柱上。底架最大应力值为300M Pa ,发生在变压器梁上;侧构壳单元最大应力值为231M Pa,梁单元最大应力值为237M Pa;车体后端墙壳单元最大应力值为182M Pa,梁单元最大应力值为188M Pa ;车内设备安装梁的最大应力值为186M Pa 。底架边梁中部最大下挠0.4343mm 。

(6)纵向拉伸工况一(静载+1000kN 纵向拉伸力)

整个车体壳单元最大应力值为199M Pa,发生在司机室侧窗口板上;梁单元最大应力值为178M Pa 。其中司机室壳单元最大应力值为199M Pa ,梁单元最大应力值为178M Pa;底架最大应力值为180M Pa;侧构壳单元最大应力值为143M Pa,梁单元最大应力值为161M Pa;车体后端墙壳单元最大应力值为118M Pa,梁单元最大应力值为139M Pa ;车内设备安装梁的最大应力值为189MPa 。底架边梁中部最大下挠6.079mm 。

(7)司机室保护工况(静载+前窗上、下框分别均布300kN 纵向压力)

司机室壳单元最大应力值为249M Pa,梁单元最大应力值为281M Pa 。

(8)前端救援吊(静载+前端转向架重)

整个车体壳单元最大应力值为217M Pa,发生在Ⅱ端枕梁上;梁单元最大应力值为315MPa(略超过许用应力),发生在侧构梁上。

(9)后端救援吊(静载+后端转向架重)

整个车体壳单元最大应力值为187M Pa,发生在Ⅰ端枕梁上;梁单元最大应力值为261M Pa 发生在侧构梁上。

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 铁 道 学 报第22卷

(10)正向作业吊(静载)

整个车体壳单元最大应力值为150M Pa,发生在变压器梁上;梁单元最大应力值为156MPa,发生在侧构梁上。底架边梁中部最大下挠5.735mm。

(11)空气动力学工况

整个车体壳单元最大应力值为199M Pa,发生在侧构蒙皮上部椭圆窗口上;梁单元最大应力值为183 MPa,发生在司机室梁上。

(12)纵向冲击工况(静载+静载水平方向的3g)

整个车体壳单元最大应力值为174M Pa,梁单元最大应力值为162MPa。

(13)横向冲击工况(静载+静载横向方向的1g)

整个车体壳单元最大应力值为156M Pa,发生在底架变压器梁上;梁单元最大应力值为108MPa,发生在侧构梁上。

4.4 模态分析

为了了解动力车是否具有良好的动态特性,对其进行了模态分析。通过模态分析,可以获得动力车车体结构的特征值和特征向量,也即自振频率和振型,从而了解结构的基本动态特性,可以判断动力车车体各部件在外界激励作用下是否发生耦合振动。

为了保证动力车在高速运行时具有良好的动力学性能,《UIC国际铁路联盟规程》和《高速试验列车动力车强度及动力学规范》要求车体在整备状态下发生一阶垂向弯曲振动的自振频率不小于10Hz。

4.4.1 不带顶盖的整车模态分析

通过对整车模型的分析和计算,获得了动力车车体在整备状态下的低阶特征值和特征向量,其中较为典型的前几阶振型及其对应的自振频率见表3。其中模态2、3、4、5、9、10、12、13都是司机室固定地板的上下局部振动,模态6、7为I端高压室、机械室的侧构上弦带上下局部弯曲。

表3 不带顶盖的整车模态分析结果

模态序号对应振型频率/Hz

1 2 8 11

车体侧构上部弯曲

车体司机室地板上下弯曲

车体侧构上部S形弯曲

车体一阶垂向弯曲

9.419

9.920

18.283

20.842

4.4.2 带顶盖的整车模态分析

通过对整车模型的分析和计算,获得了动力车车体在整备状态下的低阶特征值和特征向量,其中较为典型的前几阶振型及其对应的自振频率见表4。其中模态1、2、4、5、8、9、12都是司机室固定地板的上下局部振动。

表4 带顶盖的整车模态分析结果

模态序号对应振型频率/Hz

1

3

6

10

车体司机室地板上下弯曲

车体一阶弯扭组合

车体侧构上部弯曲

车体弯扭组合

9.921

12.931

16.753

21.259

5 车体优化结果圆整后主要结构的重量分配

(1)司机室骨架(包括司机室后墙)1130kg

(2)底架5200kg

(3)侧构1720kg

(4)车体后端墙300kg

(5)底架固定地板及设备安装骨架1460kg

(6)其它附件(含大顶盖)6590kg

(7)车体及各附件总重:≤16400kg

车体强度计算中有限元模型的承载结构重量约为8200kg(此重量为不含大顶盖、车钩缓冲装置、排障器及其它各种附件的重量)。

6 车体的静强度试验

动力车车体制造后,委托铁道部产品质量监督检验中心牵引电气设备检验站对其进行了强度试验,其强度试验结果与强度计算的比较如下:

(1)在车体承载结构只承受变压器重量的静载条件下,车体底架中部的挠度试验值为下挠2.5m m(其测试值为底架边梁两个吊销套之间的最大下挠值),计算值为下挠3.22m m(为在车体室内全部设备重量都加上后底架边梁两个吊销套之间的最大下挠值)。

(2)车体承载结构纵向施加1500kN压缩力工况下,车体底架中部的挠度试验值为上挠5.25m m (其测试值为底架边梁两个吊销套之间的最大上挠值),计算值为上挠5.47m m(其计算值为底架边梁两个吊销套之间的最大上挠值)。

(3)车体承载结构在承受变压器重量的同时纵向施加1500kN压缩力工况下,车体底架中部的挠度试验值为上挠3.25m m(其测试值为底架边梁两个吊销套之间的最大上挠值),计算值为上挠3.17mm(其计算值为底架边梁两个吊销套之间的最大上挠值)。试验最大应力值为314M Pa,发生在司机室入口门下的底架边梁的拐折处,该处的计算应力值为287MPa。

7 计算结果分析及车体结构的改进措施在纵向压缩工况和纵向拉伸工况下,最大应力部位均发生在司机室入口门一带,包括门口板、侧窗口

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第1期200km/h高速动力车车体结构轻量化设计和静、动强度计算 

板、底架边梁Ⅰ端拐折处、司机室固定地板、小纵梁以及与司机室相连的侧构上弦带部位;其原因是由于在这一带附近,设置了入口门、侧窗口以及底架边梁的高度由380m m逐渐过渡到牵引梁高度985mm,形成了整个车体的刚度和强度突变部位,是整个车体的薄弱环节。在纵向压缩工况(静载+1500kN纵向压缩力)时,入口门板与侧窗口板的最大计算应力值达312 MPa,底架边梁的拐折处的计算应力值达287MPa。

在纵向压缩工况(静载+1500kN纵向压缩力)下,造成底架边梁拐折处的试验应力值大于计算应力值近8.7%的原因在于司机室的固定地板仅为1.5 mm厚的板,在纵向压缩试验时,它是处于失稳状态,基本上不承受压力;而在计算时是按理想状态下的承受压力来计算的。

为了改善该处的应力状况,可以在底架边梁拐折处的下盖板下方加焊长1000mm、宽133mm、厚12 mm的加强板,这样在纵向压缩工况(静载+1500kN 纵向压缩力)下,可以将该处的最大计算应力值从287 MPa降至251M Pa;同样,按比例推算,该处的试验应力值可从314MPa降至275M Pa左右。

8 结论

通过以上静、动强度计算结果与《高速试验列车动力车强度及动力学规范》、静强度试验的比较可知:200 km/h动力车体结构的优化与轻量化设计是成功的,静、动强度均合乎有关标准规定的要求,为我国今后其它型号车体结构的优化与轻量化设计提供了可资借鉴的经验。设计施工后表明:200km/h高速动力车车体在比SS8或TM1机车加长600mm,并加装车头盖、车顶导流罩和下部裙板共加重886kg的情况下,比SS8机车或TM1车体还减重达2351kg,即实际减重3 237kg,达到了车体结构最大限度的轻量化,为200 km/h高速动力车车体的轻量化和实现21t轴重作出了重要贡献,使该车车体成为我国目前机车行业中每单位长度自重最轻的车体,并且成为我国首台外部蒙皮为全不锈钢的车体。

[参考文献]

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[5]李玉家,赵洪伦.铰接式高速客车车体承载结构轻量化设

计[J].铁道车辆,1998,36(1):5~9.

(责任编辑 田克平)

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 铁 道 学 报第22卷

《汽车车身结构与设计》基本知识点

《汽车车身结构与设计》 1、车身主要包括哪些部分?答:一般说,车身包括白车身及其附件。白车身通常是指已 经装焊好但未喷涂油漆的白皮车身,主要是车身结构件和覆盖件的焊接总成,并包括前后板制件与车门。但不包括车身附属设备及装饰等 2、车身有哪些承载形式?答:非承载式、半承载式、承载式 3、非承载式(有车架式)车身:货车、采用货车底盘改装的大客车、专用汽车以及大部 分高级轿车都采用非承载式车身,装有单独的车架,车身通过多个橡胶垫安装在车架上,橡胶垫则起到减振作用。非承载车身的优点:①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用外,挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用,既延长了车身的使用寿命,又提高了舒适性。②底盘和车身可以分开装配,然后总装在一起,这样既可简化装配工艺,又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础,这样便于汽车上各总成和部件安装,同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆,货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架,其主要原因也基于此。④发生碰撞事故时,车架对车身起到一定的保护作用。非承载车身的缺点: ①由于计算设计时不考虑车身承载,故必须保证车架有足够的强度和刚度,从而导致 自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架,使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件,所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。 4、什么是承载式车身(无车架式)?答:没有车架,车身直接安装在底盘上,主要是 为了减轻汽车的自重以及使车身结构合理化。承载式车身结构的缺点在于由于没有车架,传动的噪音和振动直接传给车身,降低了乘坐的舒适性,因此必须大量采用防振、隔音材料,成本和重量都会有所增加;改型比较困难。 5、汽车生产的“三化”是指什么?答:汽车生产的“三化”是指汽车产品系列化、零部件通用 化、以及零件设计标准化。 6、什么是工程设计?答:汽车工程设计一般需要 3 年以上,而从生产准备到大量投产时 间更长。其中车身的设计所需的周期最长。车身设计首先是按 1:1 的比例进行内部模型和外部模型的设计及实物制作。其次则是车身试验,包括强度试验、风洞试验、振动噪音试验和撞车试验等。 7、轿车底盘有哪三种布置形式?答:轿车底盘有三种布置形式:a:发动机前置,后轮驱 动;b:发动机前置,前轮驱动;c:发动机后置,后轮驱动。 8、什么是汽车驾驶员眼椭圆?答:汽车驾驶员眼椭圆是驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅 上时其眼睛位置在车身中的统计分布图形。 9、什么是 H 点答: H点是人体身躯与大腿的交接点。

汽车车身设计实习报告

汽车车身设计
从汽车产业到汽车社会, 汽车已成为一种现代生活方式的代表。 特别是随着经济的发展, 汽车越来越普及,人们需求也越来越多样化,从而刺激了汽车供应商开发功能更齐全、文化 内涵更丰富、品牌特征更鲜明的汽车产品。于是,近些年来在全球及国内市场出现了许许多 多各种新功能的车身型式, 众所周知车身结构含有以下分类: 两厢车 三厢车 掀背车 旅行 车 硬顶敞篷车 软顶敞篷车 跑车 MPV SUV 等等。
上上周在王老师的带领下我们参加认识了学校停车场的各种车, 今天我们到了体育馆门 口的停车场,各种车琳琅满目,让人目不暇接,各种不同的风格,给人以不一样的冲击。回 宿舍后查阅了不少资料,对于汽车车身设计有了新的认识。
汽车车身设计有如下几个特点:一、汽车车身设计涉及面广,远远超过一般机械产品的 范围,因此车身设计人员需要有坚实的理论基础和丰富的实践知识。二、汽车车身设计方法 有别于汽车上其他总成。三、车身的结构设计有独特的要求。另外,在车身设计时除满足车 身有一定的强度,刚度要求外,还应进行防震降噪、碰撞装安全性、金属材料缓腐蚀性及轻 量化方面的结构设计。
在网上找了不少资料,下面举例几款车身设计的机构及特点:
两厢
在国外,两厢车通常叫做“hatchback”,也就是掀背的意思,但是这与我们国内叫得 掀背车有所区别。在国内,两厢车是指少了突出的“屁股”(后备箱)的轿车,它将车厢与后 备箱做成同一个厢体,并且发动机独立的布置形式。这种布局形式能增加车内空间,因此多

用于小型 车和紧凑 型车。
三厢
三厢式汽车:轿车的标准形式。我们常见的轿车一般是三厢车,它的车身结构由三个相 互封闭用途各异的“厢”所组成:前部的发动机舱、车身中部的乘员舱和后部的行李舱。在 国外,三厢车通常叫做 Sedan 或 saloon。
跑车
跑车一般为双门设计,车身较低、造型流畅,有着比较强烈的运动感,座椅为双座或 2+2式设计,与其他级别车型区别比较明显的是,跑车的发动机可以有前置、中置和后置三 种形式;而且其车顶形式也有硬顶、硬顶敞篷和软顶敞篷三种。
跑车的种类很多,有追求性能的,如兰博基尼;有的只追求样子,比如起亚速迈等。随着 市场的发展,跑车也不再局限于两门设计,比 如奔驰 CLS 就是四门轿跑车的引领者。

建筑结构设计计算题

模块三钢筋混凝土受弯构件计算能力训练(课题1-7)习题答案二、计算题 1.已知梁的截面尺寸为b×h=200mm×500mm,混凝土强度等级为C25,fc =mm2,, 钢筋采用HRB335,截面弯矩设计值M=。环境类别为一类。求:受拉钢筋截面面积。 解:采用单排布筋 将已知数值代入公式及 得 16510= 两式联立得:x=186mm A= 验算 x=186mm<= 所以选用325 A=1473mm2 2.已知一单跨简支板,计算跨度l=,承受均布荷载q k=3KN/m2(不包括板的自重),如图所示;混凝土等级C30,;钢筋等级采用HPB235钢筋,即Ⅰ级钢筋,。可变荷载分项系数γQ=,永久荷载分项系数γG=,环境类别为一级,钢筋混凝土重度为25KN/m3。 求:板厚及受拉钢筋截面面积As 解:取板宽b=1000mm的板条作为计算单元;设板厚为80mm,则板自重g k=25×=m2,跨中处最大弯矩设计值: 第2题图1 由表知,环境类别为一级,混凝土强度C30时,板的混凝土保护层最小厚度为15mm,故设=20mm,故h0=80-20=60mm ,fc=,ft=,

fy=210,= 查表知, 第2题图2 选用φ8@140,As=359mm2(实际配筋与计算配筋相差小于5%),排列见图,垂直于受力钢筋放置φ6@250的分布钢筋。 验算适用条件: ⑴ ⑵ 3.已知梁的截面尺寸为b×h=250mm×450mm;受拉钢筋为4根直径为16mm的HRB335钢筋,即Ⅱ级钢筋,,As=804mm2;混凝土强度等级为C40,;承受的弯矩M=。环境类别为一类。 验算此梁截面是否安全。 解:fc=mm2,ft= N/mm2,fy=300 N/mm2。由表知,环境类别为一类的混凝土保护层最小厚度为25mm,故设a=35mm,h0=450-35=415mm 则 4.已知梁的截面尺寸为b×h=200mm×500mm,混凝土强度等级为C40,,钢筋采用HRB335,即Ⅱ级钢筋,,截面弯矩设计值M=。环境类别为一类。 求:所需受压和受拉钢筋截面面积 解:fc=mm2,fy’=fy=300N/mm2,α1=,β1=。假定受拉钢筋放两排,设a=60mm,则h0=h-a=500-60=440mm 这就说明,如果设计成单筋矩形截面,将会出现超筋情况。若不能加大截面尺寸,又不能提高混凝土等级,则应设计成双筋矩形截面。 取

轿车车身结构及其设计解析

第六章轿车车身结构及其设计 第一节轿车车身结构及其分类 1.1 轿车定义 GB3730.1-88 轿车是用于载送人员及随身物品,且座位布置在两轴之间的四轮汽车。 轿车车身的作用是能为乘员提供一个较舒适的乘坐环境以及一定的安全保护措施,它包括白车身及其附件,并与底盘、发动机、电子电器设备一起构成轿车的四大总成。由于它是轿车上载人的容器,因此要求轿车车身应具有良好的舒适性和安全性。此外,轿车车身又是包容整车的壳体,能够最直观地反映轿车外观形象的特点,从而决定了现代轿车车身设计非常注重外部造型以符合人们对轿车外形的审美要求,更好的开创轿车市场。 1.2 轿车车身结构 早期轿车沿用马车车身,并没有自身独立的车身,被人们称作“没有马的马车”,随着时代的进步,轿车车身成为了轿车的一个重要组成部分。轿车车身由以下几个部分组成:车身本体、车身外装件、内装件和车身电气附件等。 1.2.1车身本体 1—1 三厢式轿车车身结构图 1、发动机盖 2、前档泥板 3、前围上盖板 4、前围板 5、车顶盖 6、前柱 7、上边梁 8、顶盖侧板 9、后围上盖板10、行李箱盖11、后柱12、后围板13、后翼子板14、中柱15、车门16、下边梁17、底板18、前翼子板19、前纵梁20、前横梁21、前裙板22、散热器框架23、发动机盖前支撑板车身本体即白车身,它包含车身的骨架结构,由车身结构件和车身覆盖件组合而成,是主要承载构件的骨架件,其截面形状、受力方向、力如何传递、力矩的位置都是设计时应注意的问题,如图1-1所示为三厢式轿车车身的结构图。 车身结构件主要是车身结构中的梁和支柱,用来支撑车身覆盖件,并通过焊接而成车

建筑结构设计试题及答案

建筑结构设计 一、选择题(每小题1分,共20分) 1、单层厂房下柱柱间支撑设置在伸缩缝区段的( )。 A 、两端,与上柱柱间支撑相对应的柱间 B 、中间,与屋盖横向支撑对应的柱间 C 、两端,与屋盖支撑横向水平支撑对应的柱间 D 、中间,与上柱柱间支撑相对应的柱间 2、在一般单阶柱的厂房中,柱的( )截面为内力组合的控制截面。 A 、上柱底部、下柱的底部与顶部 B 、上柱顶部、下柱的顶部与底部 C 、上柱顶部与底部、下柱的底部 D 、上柱顶部与底部、下柱顶部与底部 3、单层厂房柱牛腿的弯压破坏多发生在( )情况下。 A 、0.751.0 C 无论何时 q γ=1.4 D 作用在挡土墙上q γ=1.4 12、与b ξξ≤意义相同的表达式为()

汽车设计小结

汽车设计课程小结 汽车设计理论是指导汽车设计实践的;而汽车设计实践经验的长期积累和汽车生产技术的发展与进步,又使汽车设计理论得到不断的发展与提高。汽车设计技术是汽车设计的方法和手段,是汽车设计实践的软件与硬件。 由于汽车是一种包罗了各种典型机械元件、零部件、各种金属与非金属;材料及各种机械加工工艺的典型的机械产品,因此其设计理论显然要以机械设计理论为基础,并考虑到其结构特点、使用条件的复杂多变以及大批量生产等情况。它涉及许多基础理论、专业基础理论及专业知识,例如:工程数学、工程力学、热力学与传热学、流体力学、空气动力学、振动理论、机械制图、机械原理、机械零件、工程材料、机械强度、电工学、工业电子学、电控与微机控制技术、液压技术,液力传动汽车理论、发动机原理、汽车构造、车身美工与造型、汽车制造工艺、汽车维修等。 在一个学期的课程中,我们主要学习了汽车总体设计、离合器设计、机械式变速器设计、万向传动轴设计、驱动桥设计、悬架设计、转向系设计和制动系设计,并且有效巩固了机械原理、机械设计、汽车构造、汽车理论及工程力学等相关课程的知识。 汽车设计的学习光有理论知识是不够的,还需要与实践相结合。学期末的课程设计就是理论结合实践的过程,历时两周的课程设计我们进行了实践探索并完成了汽车转向系的设计。 转向系统是汽车底盘的重要组成部分,转向系统性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶舒适性,它对于确保车辆的行驶安全、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要作用。随着现代汽车技术的迅速发展,汽车转向系统已从纯机械式转向系统、液压助力转向系(HPS)、电控液压助力转向系统(EHPS),发展到利用现代电子和控制技术的电动助力转向系统(EPS)及线控转向系统(SBW)。 两周的课程设计,使我更加扎实的掌握了有关汽车转向系设计方面的知识。 在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知,通过亲自动手制作,使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。 过而能改,善莫大焉。在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获龋最终的检测调试环节,本身就是在践行“过而能改,善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在老师的指导下,终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦的发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荆斩棘,而不是知难而退,那样永远不可能收获成功,收获喜悦,也永远不可能得到社会及他人对你的认可! 课程设计是对我们本学期所学知识的一次总结,同时也是对我们各种能力的一次考验。设计过程中通过初步尝试、发现问题、寻找解决方法、确定方案的步骤,逐渐培养了我们独立思考问题的能力和创新能力,同时也是我们更加熟悉了一些基本的机械设计知识。本次设计几乎运用了我们所学的全部机械课程,内容涉及到机械设计、机械材料、力学、液压传动、机械图学等知识,以及一些生产实际方面的知识。通过设计巩固了理论知识,接触了实际经验,提高了设计能力和查阅文献的能力,为今后工作最后一次在学校充电。我认为,在这学期的实验中,不仅培养了独立思考、动手操作的能力,在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是,在实验课上,我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的,真的是受益匪浅。要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后,不管有多苦,我想我们都能变苦为乐,找寻有趣的事情,发现其中珍贵

汽车车身设计

《汽车车身结构与设计》1 工学院车辆与交通工程系 二〇一〇年六月 主讲:江发潮第五讲车身造型与空气动力学 《汽车车身结构与设计》 2 《汽车车身结构与设计》3 一、汽车造型设计 1.1 汽车造型设计的特点和要求 汽车造型设计是指汽车总布置和车身总布置基本确 定之后进一步使汽车获得具体形状和艺术面貌的过程,它包括外形设计和室内造型设计。 汽车造型设计师的工作:参与汽车总布置设计和车 身总布置设计,绘制效果图,塑制模型,将外形形体上的曲线表达在主图板上,制订室内造型和覆饰设计方案,最后协同结构设计师将造型形象体现在具体的车身结构上。 《汽车车身结构与设计》 4 汽车造型设计的特点: 1、独特的综合创作。 2、科学技术与艺术技巧的高度融汇。 3、不仅包含结构性能,工艺等科学技术因素,也包含艺术因素和社会因素,需要加以综合分析,权衡各种因素的作用和影响。 汽车造型设计应满足要求: 1、使汽车具有完美的艺术形象 2、使汽车具有良好的空气动力性能 3、使汽车车身具有良好的工艺性 4、应保证汽车良好的适用性 5、应考虑材料的装饰效果 《汽车车身结构与设计》5 1.2 汽车外形的影响因素 汽车的外形取决于三个因素:形体构成、线形构 成、装饰和色彩构成。 形体构成指汽车的基本形状和整体分块,取决于 汽车总布置和车身总布置。 线形构成指赋予汽车外形覆盖件具体的形状。装饰和色彩构成是指散热器面罩、保险杠、灯 具,车轮装饰罩,标志、浮雕式文字等的造型设计和位置布置以及车身的色彩设计。 《汽车车身结构与设计》 6 汽车仪表及警告指示灯 流行仪表式样是:黑底、白字、红针、蓝灯仪表一般两大两小: 两大:发动机转速表和车速表 两小:水温表和燃油表

建筑结构设计期末试题

四 川 大 学 期 末 考 试 试 题 (2005 ——2006 学年第 1 学期) 课程号: 课序号:0 课程名称:建筑结构设计 任课教师: 成绩: 适用专业年级:土木02级 学生人数:130 印题份数:140 学号: 姓名: 311n λ??+ ?i q H ,

∑, F

(2006 —2007 学年第一学期) 课程号:课序号:0 课程名称:建筑结构设计任课教师:贾正甫成绩: 适用专业年级:03土木工程学生人数:90 印题份数:95 学号:姓名: 注:1试题字迹务必清晰,书写工整。本题共 1 页,本页为第 1 页 2 题间不留空,一般应题卷分开教务处试题编号: 3务必用A4纸打印

(2006 —2007 学年第一学期) 课程号:课序号:0 课程名称:建筑结构设计任课教师:贾正甫成绩: 适用专业年级:03土木工程学生人数:90 印题份数:95 学号:姓名: 注:1试题字迹务必清晰,书写工整。本题共 1 页,本页为第 1 页 2 题间不留空,一般应题卷分开教务处试题编号: 3务必用A4纸打印

(2006 —2007 学年第一学期) 课程号:课序号:0 课程名称:建筑结构设计任课教师:贾正甫成绩: 适用专业年级:03土木工程学生人数:90 印题份数:95 学号:姓名: 注:1试题字迹务必清晰,书写工整。本题共 1 页,本页为第 1 页 2 题间不留空,一般应题卷分开教务处试题编号: 3务必用A4纸打印

(2006—2007 学年第二学期) 课程号:课序号:0 课程名称:建筑结构设计任课教师:成绩: 适用专业年级:04土木工程学生人数:175 印题份数:200 学号:姓名: 2 题间不留空,一般应题卷分开教务处试题编号: 3务必用A4纸打印

汽车车身结构与设计

第一章:车身概论 1.车身包括:白车身和附件。 白车身通常系指已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身,此处主要用来表示车身结构和覆盖件的焊接总成,此外尚包括前、后板制件与车门,但不包括车身附属设备及装饰等。 2.按承载形式之不同,可将车身分为非承载、半承载式和承载式三大类。 非承载车身的优点:①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用外,挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用,既延长了车身的使用寿命,又提高了舒适性。②底盘和车身可以分开装配,然后总装在一起,这样既可简化装配工艺,又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础,这样便于汽车上各总成和部件安装,同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆,货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架,其主要原

因也基于此。④发生碰撞事故时,车架对车身起到一定的保护作用。非承载车身的缺点:①由于计算设计时不考虑车身承载,故必须保证车架有足够的强度和刚度,从而导致自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架,使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件,所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。 3.承载式车身分为基础承载式和整体承载式。 基础承载式特点:①该结构由截面尺寸相近的冷钢杆件所组成,易于建立较符合的有限元计算模型,从而可以提高计算精度。②容许设法改变杆件的数量和位置,有利于调整杆件中的应力,从而达到等强度的目的。③作为基础承载的格栅底架具有较大的抗扭刚性,可以保证安装在其上的各总成的相对位置关系及其正常工作。④提高材料利用率,简化构件的成型过程,节省部分冲压设备,同时也便于大客车的改型和系列化,为多品种创造了条件。 4.“三化”指的是产品系列化、零部件通用化以及零件设计标准化。第二章:车身设计方法

混凝土结构设计计算题

四、计算题(本大题共5小题,每小题6分,共30分) 39.某两层三跨框架的计算简图如题39图所示。各柱线刚度均为1.0×104·m,边柱侧移刚度修正系数为α=0.6,中柱侧移刚度修正系数为α=0.7。试用D值法计算柱的B端弯矩。(提示:底层反弯点高度比为0.65) 题39图 39.两跨等高排架结构计算简图如题39图所示。排架总高13.1m,上柱高3.9m,q1=1.5/m, q2=0.75/m,A、B、C三柱抗侧刚度之比为1∶1.7∶1。试用剪力分配法求A柱的上柱下端截面的弯矩值。 (提示:柱顶不动铰支座反力11,C11=0.34) 40.三层两跨框架的计算简图如题40图所示。各柱线刚度均为 1.0×104·m,边柱侧移刚度修正系数为0.6,中柱侧移 刚度修正系数为0.7。试计算该框架由梁柱弯曲变形引起的 顶点侧移值。 (未注明单位:) 四、计算题(本大题共5小题,每小题6分,共30分) 36.单层厂房排架结构如图a所示。已知15.0,q1=0.8/m,q2=0.4/m。试用剪力分配法计算各柱的柱顶剪力。 (提示:支反力系数C11=0.3,见图b(1);图b(2)、b(3)中的△u1=2△u2)

题36图 37.某两层三跨框架如图所示,括号内数字为各杆相对线刚度。试用反弯点法求杆的杆端弯矩,并画出该杆的弯矩图。 题37图 38.某单层厂房排架结构及风荷载体型系数如图所示。基本风压w 0=0.35/m 2,柱顶标高+12.00m ,室外天然地坪标高-0.30m ,排架间距6.0m 。求作用在排架柱A 及柱B 上的均布风荷载设计值及。 (提示:距离地面10m 处,z μ=1.0;距离地面15m 处,z μ=1.14;其他高度z μ按内插法取值。) 题38图 四、计算题(本大题共5小题,每小题6分,共30分) 36.排架计算简图如题36图所示,A 柱与B 柱的形状和 尺寸相同。 =84·m , =40·m ,8。 试用剪力分配法求B 柱的弯矩图。 (提示:柱顶不动铰支座反力37.1C ,C H M 33=)

汽车车身结构与设计期末考试试题

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、简答 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。

汽车车身设计总结报告

目录 1. 汽车车身的发展趋势及其学习的重要意义。 (2) 2. 汽车车身总布置设计的基本方法与过程。 (6) 3. 汽车车身的基本结构。 (12) 4. 汽车车身的有限元分析的基本方法及过程 (18) 5. 汽车车身的尺寸工程。 (22) 6. 汽车车身的冲压成形。 (23) 7. 汽车车身的焊接。 (27) 8. 汽车车身的同步工程。 (31)

1. 汽车车身的发展趋势及其学习的重要意义。 汽车车身是实现汽车功能的重要系统,车身的设计与制造水平影响整车的动力性、平顺性、安全性、舒适性、经济性。轿车车身很大程度影响汽车的质量和市场销售。近年来,随着汽车工业的飞速发展,人们对汽车安全性、舒适性、可靠性、耐久性和造型美观性的要求越来越高。 汽车车身不同于一般的机械产品,有着自身的特点和设计要求,而实际上,轿车车身在发展过程中,外形的演变最直观,最富有特色,主要经历 个阶段,分别为马车形、箱型、甲壳虫形、船型、鱼形、楔形、子弹头形。 年,德国工程师卡尔·本茨发明第一辆汽车,而最初的汽车车身基本上沿用了马车的造型,因此被人们称为没有马的“马车”,由于当时汽油机功率较小,一般为木制框架加装结构简单的敞开式车棚,后来,由于人们对乘坐舒适性的要求,车身加上了挡风板,挡泥板等多种辅助构件,图1-1分别为戴姆勒 号和奔驰 号,而奔驰 号为世界上第一辆以汽油机为动力的三轮汽车。 图1- 1马车形车身 由于绝大多数马车形车身都是敞篷的,因此如果遇上刮风下雨天气,乘坐舒适性肯定会大打折扣,因此,在 年,美国福特公司生产出一种新型的 型车,如图车体类似于箱子,因此,人们将其称为“厢型车”,车身由一开始的简陋帆布篷发展到后来带有木制框架的厢型车身,这事车身外形设计的开端,厢型车车身高大,室内空间也比较大,然而其规则的外形也就决定了汽车在行驶的过程中会产生巨大的空气阻力,一开始,公司决定通过加大发动机功率,即由原来的单缸发动机转化为 缸、 缸、 缸,一路纵队排开,实际上,这种布置方式也即是我们通常所说的“直列式”,与此同时,发动机罩也随之变长。此外,“零件标准化”、“流水线装配工艺”,使得福特汽车成为“农民也能买得起的汽车”, 图1- 2福特 形车 由于生活节奏越来越快,人们对汽车的速度要求越来越高,厢型车空气阻力较大,妨碍

《汽车车身结构与设计》习题与解答.

《汽车车身结构与设计》习题与解答 第一章车身概论 1、汽车的三大总成是什么? 答:底盘、发动机、车身。 2、简述车身在汽车中的重要性。 答:整车生产能力的发展取决与车身的生产能力,汽车的更新换代在很大程度上也决定与车身,我们所看到的汽车概念大多指车身概念,汽车的改型或改装主要依赖于车身。 3、车身有什么特点? 答:a:汽车车身是运载乘客或货物的活动建筑物,由于其在运动中载人、载物的特殊性,所以汽车车身的设计与制造需要综合运用空气动力、空气调节、结构设计、造型艺术、机械制造、仪器仪表、复合材料、电子电器、防音隔振、装饰装潢、人体工程等不同领域的知识。 b:自1885年德国人卡尔·弗里德里希·本茨研制出世界上第一辆马车式三轮汽车,并成立了世界上第一家汽车制造公司——奔驰汽车公司以来,汽车车身的造型随着时代的推移和科技的进步经历了19世纪末20世纪初的马车车厢形车身;20世纪20、30年代的薄板冲压焊接箱形车身;第二次世界大战后50、60年代冷冲压技术生产的体现流线型、挺拔大方的车身。而到了20世纪70、80年代现代汽车的各种车身造型已初具雏形,新材料、新工艺的使用更使得汽车车身的设计制造得到了飞速发展。 4、简介车身材料。 答:现代汽车车身使用的材料品种很多,除金属(主要是高强度钢板)和轻合金(主要是铝合金)以外,还大量使用各种非金属材料如:塑料、橡胶、玻璃、木材、油漆、纺织品、皮革、复合材料等。随着汽车车身制造技术的发展,为了轻量化以及提高安全性、舒适性,非金属材料、复合材料在汽车车身的加工制造中得到日益广泛的应用。 5、车身主要包括哪些部分? 答:一般说,车身包括白车身及其附件。白车身通常是指已经装焊好但未喷涂油漆的白皮车身,主要是车身结构件和覆盖件的焊接总成,并包括前后板制件与车门。车身结构件和覆盖件焊(铆)接在一起即成为车身总成,该总成必须保证车身的强度与刚度,它可划分为地板、顶盖、前围板、后围板、侧围板、门立柱和仪表板总成。车身前板制件一般是指车头部分的零部件,包括水箱框架和前脸、前翼子板、挡泥板、发动机罩以及各种加强板、固定件。6、车身有哪些承载形式? 答:车身按照承载形式的不同,可以分为非承载式、半承载式、承载式三大类。

汽车车身设计总结范文

01-车身概论 什么是承载式车身?它有什么优缺点? 无车架,由车身承受载荷。发动机、前后悬架、传动系统的一部分等总成部件装配在车身上优点–保证车身刚度和强度前提下减轻车身重量?缺点–振动噪声大–改型难 什么是非承载式车身?它有什么优缺点? 有车架,载荷(指路面载荷)主要由车架承受 承载式特点?优点1、舒适性好。(有缓冲、降噪的挠性垫)2、便于专业化协作生产。(车身、底盘可分别装配)3、便于装配、便于改型。4、车架对车身有保护作用。?缺点1、自重大。 2、整车高度较大。 3、车架的制造设备大,投资费用高。 什么是基础承载式车身,大客车采用基础承载式车身有什么优点? 侧围腰线以下部位为主要承载件,顶盖考虑为非承载件。窗,仓 02-车身设计方法 车身主图板应该反映哪些内容? –车身上主要轮廓线–车身上各零件的装配关系–车身上各零件的结构截面–可动件运动轨迹的校核 车身传统设计方法存在哪些问题? ?车身开发和设备准备周期长?设计累计误差大。“移形”?费时费力,工作强度大;车身图样,主模型?车身设计开发成本高?通用化与系列化程度低 车身现代设计方法分为哪两个阶段,分别需要完成什么工作? 概念设计?从产品创意开始到构思草图,完成既实用又美观的造型设计,并制作模型和试制概念样车等的全过程。 工程设计(技术设计)电子计算机辅助车身设计–数字化车身设计,车身试验(包括强度试验、风洞试验、振动噪声试验和碰撞试验等) 现代车身设计方法与传统设计方法差别主要体现在哪几个方面? 03-车身总布置设计 概述汽车总布置设计中应考虑哪些因素? 一、乘坐舒适性二、车身的密封、隔热和隔声性能三、安全性、四视野性。五、上下车方便性六、操纵方便性 进行轿车车身布置时应考虑哪些因素? 车身布置与底盘布置的关系,动力总成的布置,地板、凸包和传动轴的布置,轮罩与踏板的布置,车身内部的布置,车门立柱的布置,视野性,车身横截面的设计,箱、备胎布置、行李舱,消声器的布置 进行客车车身布置时应考虑哪些问题? 客车车身总布置在很大程度上受制于发动机的布置 车厢内的平面布置,横截面,地板平面高度,座椅的布置、尺寸,车门、过道、扶手,备胎、油箱、电池的布置,仪表板的布置,安全性,整车尺寸, 进行货车驾驶室的布置时应考虑哪些因素? 发动机舱与座椅的相对位置,座位布置,车门,要考虑人体工程学、视野要求 进行货车车厢布置时应考虑哪些因素? 货箱容积的确定:根据装载质量、货物的单位容积质量来确定。(如加长货箱) 货箱尺寸:不超过GB的规定的外廓尺寸。尽可能减小长度以减小自重,提高机动性。 货箱的位置应考虑轴荷分布 后悬、离去角:后悬不超过轴距的55%(客车为65%) 装载高度(货箱地板距地面的高度):为装载方便,应尽量低。但受车轮高度及其跳动的限

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CA TIA汽车车身设计方法 汽车车身除了要有漂亮的外表和与众不同的个性特征,同时还要能安全可靠地行驶,这就需要整个设计过程融入各种相关知识,包括车身结构、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学等。细化开发流程与同步开发手段,对于设计出消费者认可的新车型至关重要。 汽车车身设计简单理解是根据一款车型的多方面要求来设计汽车的外观及内饰,使其在充分发挥性能的基础上艺术化。汽车车身除了要有漂亮的外表和与众不同的个性特征,同时还要能安全可靠地行驶,这就需要整个设计过程融入各种相关的知识:车身结构、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学、工程材料学、机械制图学、声学和光学知识。从一个灵感到最后实现,需要一系列的步骤。得到市场的认可,性能优良的内“芯”,再加上一袭新衣包装,才是新车待嫁时。下面,让我们看看正向设计如何为一款新车设计“嫁衣”。 项目策划 项目策划包括:项目计划、可行性分析、项目决策及组建项目组等几个方面。图1为项目策划阶段的示意图。 图1 项目策划阶段示意图 汽车企业的产品规划部门必须做好企业产品发展的近期和远期规划,具有市场的前瞻性与应变能力。项目前期需要在市场调研的基础上生成项目建议书,明确汽车形式及市场目标。可行性分析包括:政策法规分析、竞争对手和竞争车型、自身资源和研发能力的分析等。 项目论证要分析与审查论点的可行性和论据的可靠性与充分性。经过这一阶段,要开发一个什么样的车型,类似于同行什么等级的车型,其性价比方面有哪些创意与特点即展现在我们面前。 项目策划的最后阶段是组建项目组:组建新品开发项目小组、确立项目小组成员的职责、制定动态的项目实施计划、明确各阶段的项目工作目标、规定各分类项目的工作内容、计划进度和评价要求。 概念设计阶段 概念设计在新产品开发中有着重要地位,因此,新产品概念设计流程再造是新产品开发流程再造成败的关键所在。一个全新的汽车创意造型设计分为以下几部分: 1. 总体布置草图设计:绘制产品设计工程的总布置图(如图2),一方面是汽车造型的依据;另一方面它是详细总布置图确认的基础,在此基础上将产品的结构具体化,直至完成所有产品零部件的设计。 图2 某车型的总布置草图

汽车车身设计的发展变化及其意义

现代汽车与汽车文化结课论文 汽车车身设计的发展变化 及其意义

引言 当我们看到一辆汽车时,第一时间就会注意到它的外形。往往外形帅气、漂亮,线条流畅的汽车能最先抓住大众的眼睛。汽车设计中车身造型设计属工业(产品造型)设计的范畴,它有别于工程技术设计的“硬设计”,其目的是使汽车能尽量完美地体现他的物质功能和精神功能,充分满足人们实用和审美两方面的需求,属于设计中的软设计。 汽车造型设计应该将先进的科学技术和现代审美观念有机的结合起来,使产品达到科学技术与造型艺术的高度统一,人机与环境的和谐统一,成为表达人类感情的“符号”。汽车造型设计是科学的理智和艺术的感情为一体的创造性设计。 而在当今社会,随着时代的发展和进步,人们的消费水平越来越高,对汽车的车身设计也越来越看重。 正文 汽车的汽车自诞生至今经历了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼型汽车和楔形汽车。 马车型汽车时代 最早出现的汽车,其车身造型基本沿用了马车的形式,因此称为“无马的马车”,英文名“Sedan”就是指欧洲贵族乘用的一种豪华马车。1908年,美国福特汽车公司生产了著名的T型车,最初是一种带布篷的小客车,成为马车型汽车的代表。汽车的马车型时代,由于汽车没有自己的造型风格,所以也可以说是汽车造型的史前时代。 箱型汽车 1986年,法国人本哈特和拉瓦索生产了世界上首辆封闭式汽车,也箱形汽车的开端。美国福特汽车公司在1915年生产出一种不同于马车型的汽车,其外型特点很箱一只大箱子,并装有门和窗,因此被称为“箱型汽车”。箱型汽车重视了人体工程学,内部空间大,乘坐舒适,有活动房屋的美称。但是,空气阻力大,妨碍了汽车前进的速度,为汽车的发展提出新的要求。

车身设计的研究背景和研究意义

研究背景和研究意义 研究背景 二十多年来我国汽车工业的发展如井喷式的爆发式增长,汽车的产销量也在逐年上升。1992年中国汽车的产量首次突破了100万辆,增长幅度超过了50%,2006年出台了一些鼓励经济型轿车消费的政策,销量超过380万辆,汽车产量的增长幅度虽然未达到最高,但产量净增量为史上最高。2010年,中国汽车产销量超出人们预期,达32.37%的增速;2010年,中国低开高走,最终以超过最大产车国美国的历史高记录,以年销量1806万辆,最终成为第一汽车市场[1];2014年中国汽车的产销量为2372.29万辆和2349.19万辆,其中自主品牌销售757万辆,同比增长4.1%,占有率为38.4%,中国车市整体市场依旧保持平稳增长,已经开始出现增速放缓的迹象[2]。 国内的汽车市场上,合资品牌与自主品牌共存,自主品牌[3][4]产品在性能、舒适性、可靠性等方面均落后于合资品牌,产品不能被大众所认可,且其生存空间为合资的品牌还未涉及的低挡、廉价区域,因此自主品牌的盈利能力远不如合资品牌。随着合资品牌的定位的不断下探,进一步压缩了自主品牌的生存空间。自主品牌虽然稚嫩,但产销量一直逐年在上升。二十多年以前,路上跑的最多的自主品牌为夏利,如今夏利已经被市场所淘汰,最新的产品例如:吉利帝豪、奇瑞汽车公司等等,这些产品在工艺、技术方面与合资品牌的差距正在逐步的缩小,若要达到与合资品牌分庭抗礼,还有很长的路要走。 若要提高汽车自主品牌被大众的认可程度,只能不断的提高产品的技术含量,提升产品的档次。同时,如何提升自主品牌的技术含量和品牌,令很多汽车人都在深思[5]。汽车[6][7]的白车身[8]是除动力总成之外,最大最重要的零件总成。它承载了整车所有零件的安装,并提供驾乘空间,保证碰撞、NVH等性能。白车身的技术要求决定了乘员的舒适性感受,精致性感受,操控性感受。 主机厂为了提高效率,降低成本,往往白车身自己工厂制造,其他零部件大部分外购,因此白车身的设计和制造能力决定了主机厂的技术能力。主机厂为了利益最大化,往往推出不同种类、不同尺寸、不同平台的多种车型,对应的白车身数量更是翻倍。所以白车身的标准化[9][10]生产及管理,对于企业具有重要性[11]且具有非常广阔的前景[12],大多数企业,均通过标准化进行合理地简化,控制多样性和复杂性,从而提生产批量,为企业创造采用高效工艺设备和专业化生产条件,大幅提高了生产效率,标准化为企业技术创新[13]提供了强有力的依据,创新的每一个环节都有标准化和质量管理技术的要求,这样能较稳定的提升企业的技术能力,按照标准操作,能最大程度的控制制造成本,能够提升企业的很大程度

(汽车行业)汽车车身结构与设计(免费下载)

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第壹章:车身概论 1.车身包括:白车身和附件 白车身通常系指已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身,此处主要用来表示车身结构和覆盖件的焊接总成,此外尚包括前、后板制件和车门,但不包括车身附属设备及装饰等。 2.按承载形式之不同,可将车身分为非承载、半承载式和承载式三大类。 非承载车身的优点:①除了轮胎和悬架系统对整车的缓冲吸振作用外,挠性橡胶垫仍能够起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用,既延长了车身的使用寿命,又提高了舒适性。②底盘和车身能够分开装配,然后总装在壹起,这样既可简化装配工艺,又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础,这样便于汽车上各总成和部件安装,同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆,货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架,其主要原因也基于此。④发生碰撞事故时,车架对车身起到壹定的保护作用。 非承载车身的缺点:①由于计算设计时不考虑车身承载,故必须保证车架有足够的强度和刚度,从而导致自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架,使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件,所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等壹系列较复杂昂贵的制造设备。 3.承载式车身分为基础承载式和整体承载式。 基础承载式特点:①该结构由截面尺寸相近的冷钢杆件所组成,易于建立较符合的有限元计算模型,从而能够提高计算精度。②容许设法改变杆件的数量和位置,有利于调整杆件中的应力,从而达到等强度的目的。③作为基础承载的格栅底架具有较大的抗扭刚性,能够保证安装在其上的各总成的相对位置关系及其正常工作。④提高材料利用率,简化构件的成型过程,节省部分冲压设备,同时也便于大客车的改型和系列化,为多品种创造了条件。4.“三化”指的是产品系列化、零部件通用化以及零件设计标准化。 第二章:车身设计方法 1.概念设计:包括技术任务书的全部内容和壹个批准的三维模型。概念设计是多部门(包括设计、研究、工艺等部门以及销售部门的市场预测)同时来进行的,此种做法也被称之为“同时工程” 2.工程设计:新车设计,车身设计所需周期最长。国外车身没计系以三维模型为基础,在整车总布置配合下,首先进行1:1内部模型和外部模型的设计和实物制作,和传统做法是相类似的,稍有不同之处在于国内系从小比例的三维模型开始。车身试验(包括强度试验、风洞试验、振动噪声试软和撞车试验等。 第三章:车身总布置设计 1.轿车车身布置:轿车车身的布置在很大程度上受底盘布置形式的限制。 2.地板凸包和传动轴布置:为了保证车身地板凸包的高度最小以及后座凸包上的坐垫有足够的厚度,通常采用在垂直平面内将传动轴布置成U型方案,这样能够降低传动轴的轴线,同时又能保证动力总成的外廓不致减小离地间隙,而且万向节叉轴线之间的夹角也不至于超过允许值。凸包和传动轴之间最小间隙壹般可取10~15mm 3.为了减小地板平面应采取的措施:①减小车架纵梁高度②后桥上面的壹段纵梁做成向上弯的形状③后桥采用双曲面齿轮传动以降低传动轴等。 4.车身内部布置:轿车送客,其车身内部布置应该考虑人的因素,既要保证安全性又要保证舒适性;除某些专用车辆以外,壹般车辆内部均可按成年人的人体尺寸来考虑。 5.车身横截面布置:轿车车身的横截面是由车门和顶盖的外形来形成的,其轮廓尺寸可按驾驶员和乘客位置上的尺寸数据来着手设计。(车身内部主要的轮廓点取决于驾驶员头部和顶盖之间、肩部和玻璃之间、肘部和车门内表面之间的间隙;车身外表面上各点则决定于顶盖的厚度、玻璃下降的轨迹、门锁和玻璃升降的尺寸等)

《汽车车身设计》word文档

轿车车身上的三大立柱 由各种各样的骨架件和板件通过焊接拼装而成的轿车车身,也就是行业俗称的“白车身”,它的各个部分都有相关的名称,不论在汽车制造厂、修理厂或者配件商店,人们一听到某个名称就知道它是属于车上的哪一部分,安装在什么位置上。(见图) 三厢式轿车车身结构图主要零部件: 1、发动机盖 2、前档泥板 3、前围上盖板 4、前围板 5、车顶盖 6、前柱 7、上边梁 8、顶盖侧板 9、后围上盖板10、行李箱盖11、后柱12、后围板13、后翼子板14、中柱15、车门16、下边梁17、底板18、前翼子板19、前纵梁20、前横梁21、前裙板22、散热器框架23、发动机盖前支撑板 车身的骨架件和板件多用钢板冲压而成,车身专用钢板具有深拉延时不易产生裂纹的特点。根据车身不同的位置,一些要防止生锈的部位使用锌钢板,例如翼子板、车顶盖等;一些承受应力较大的部位使用高强度钢板,例如散热器支承横梁、上边梁等。轿车车身结构中常用钢板的厚度为0.6~3毫米,大多数零件用材厚度是0.8~1.0毫米。 在轿车车身构造中,有些重要零件的位置涉及到车辆的整体布置、安全及驾乘舒适性问题,例如立柱。 一般轿车车身有三个立柱,从前往后依次为前柱(A柱)、中柱(B柱)、后柱(C柱)。对于轿车而言,立柱除了支撑作用,也起到门框的作用。 设计师考虑前柱几何形状方案时还必须要考虑到前柱遮挡驾驶者视线的角度问题。一般情况下,驾驶者通过前柱处的视线,双目重叠角总计为5~6度,从驾驶者的舒适性看,重叠角越小越好,但这涉及到前柱的刚度,既要有一定的几何尺寸保持前柱的高刚度,又要减少驾驶者的视线遮挡影响,是一个矛盾的问题。设计者必须尽量使两者平衡以取得最佳效果。在2001年北美国际车展上瑞典沃尔沃推出最新概念车SCC,就将前柱改为通透形式,镶嵌透明玻璃让驾驶者可以

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