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汽车基础知识 第四节 车身

第四节车身部分

1.车身总成定义:

1.1车身用以安置驾驶员、乘客和货物。通常,货车车身由驾驶室、车箱等组成。本节所描述的车身部分仅仅包含车身焊接总成(白车身)、车身内外装饰等。2.车身各部件材料:

通常,一辆汽车由约3万个零部件组装而成。汽车每个零件都涉及到材料问题。

制造车身的主要材料有:金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料。

2.1金属材料

比如我厂的驾驶室焊接总成用的为08AL钢板,翻转机构用的为铸钢件等。

2.2高分子材料

高分子材料属于有机合成材料,也称为聚合物。用于制作汽车结构件和功能件,

比如玻璃钢保险杠、ABS面罩、PP仪表台、XPE隔热垫等。

2.3陶瓷材料

陶瓷材料属于无机非金属材料,主要为金属氧化物和非金属氧化物。汽车上使用该材料主要为玻璃(主要成分为SiO2)。

2. 4复合材料

复合材料是指由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料。比如导流板。3.白车身结构:

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图3-1车身焊接总成

3.1 地板结构

地板总成是整个车身的基础。中重卡地板一般由左地板,发动机鼓包,右地板组成。

地板由于是车身主要受力件,所以地板下面设置有地板梁。

3.1 .1发动机鼓包由于要让开发动机空间,形状较为复杂,是车身中最复杂的零件一,上面有很多筋,起到加强作用。有些筋是工艺的需要。

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右地板鼓包左地板后地板

图3-2地板

3.1.2左右地板结构有两种,

一种是平坦结构,后部高度与轮罩高度相同,这种结构内部空间大,后围板较大。如奔驰重卡,东风153车身。

一种是前低后高结构,地板后部较高,整个车身结构紧凑,后围板较小,但损失内部空间。如五十铃重卡车身。

3.1.3 地板梁一般由左右纵梁和前后横梁组成。纵梁相当于整车大梁,车身悬置和举升装置都固定在纵梁上,受力最大。纵梁板料厚度一般1.5以上。由于前边要固定前悬置,后边要让开发动机空间,决定其形状前窄后宽,前低后高,是梁类最复杂的零件。在纵梁前端和后端设置横梁,牢牢地与纵梁连接,并与前围,后围连接在一起。而且在纵梁内侧还有纵梁加强板。

一般在纵梁上设置四个较大的定位孔,满足车身焊装定位需要。

3.1.4 为了车身装焊需要,地板总成还包括侧围内板下部和前柱内板下部。

3.1.5 排半车身还包括卧铺底板(如五十铃重卡),双排车身还包括后地板等。

3.1.6轻卡车身结构有很大不同,由于轻卡车身尺寸较小,地板一般分为前地板和后地板。如福田小卡和轻卡。一般车身都是不可翻的,为了维修发动机需要,在后地板上要开发动机检修孔。用可翻的盖板封住。

3.2前围焊接总成

3.2.1早期的前围大都有包括前风窗所有部分,前风窗是整体结构,这主要与工艺水平有关,从保证前风窗的精度考虑。如奔驰重卡、东风140、解放141。当前车身前围一般都是包括风窗下面部分,风窗是由侧围,顶盖,前围组成。如东风153,五十铃重卡,时代轻卡。

3.2.2前围主要由前围板,风窗下横梁,前围下横梁,支柱下内板待组成。

3.2.3前围的特点是:

(1)装配零件多,如仪表板,刮水器,空调,方向盘,吊挂踏板等。

(2)前围车身本体零件由外装饰件覆盖,一般有前围上装饰板,前格栅等。

(3)前围中横梁是保护碰撞时人体安全的主要部件,也是整个车身关键骨架件,要求有较高的强度,

(4)前围还有仪表板横梁。早期结构是焊接方式,强度高;目前大都采用装配方式,装配工艺性好,可实现仪表板总成装配。

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图3-3前围

3.3侧围焊接总成

侧围一般分为整体式侧围和分体式侧围

整体式侧围是指侧围外板用一个冲压件组成,其优点是外形美观,精度高,装焊简单,整车质量好。其缺点是模具大,成本高,材料利用率低。

分体式侧围是指侧围外板用多个冲压件焊接面成。其优点是材料利用率高,成本低,模具相对较小。其缺点是焊装复杂,精度不易控制。

一般轿车都采用整体式侧围,而卡车采用分体式侧围较多。主要是零件的大小和成本等因素决定的。日本的卡车大多是采用分体式侧围,如五十铃重卡,东风153,一汽三棱,北京小卡。欧洲卡车采用整体式侧围较多,如雷诺870。

分体式侧围由前支柱,门框上横梁,后侧围,下门槛及轮罩组成。最关键零件是前支柱外板和后侧围外板。前支柱的结构特点是上端是外表面,下端是内部结构件。主要是为了安

装铰链。侧围与顶盖焊接通过流水槽。由于流水槽影响美观性,所以在整体式侧围结构中大多取消流水槽,侧围与顶盖的焊接都在顶盖一条槽上焊接,最终用装饰条盖住。

3.4顶盖焊接总成

顶盖一般由外板和前后横梁组成,四周都是焊接边。顶盖外板是深拉延件,为了使顶盖有足够的刚性,一般卡车都有很多加强筋。轿车为了美观,没有加强筋,刚性靠设计表面适当的弧度和材料的充分拉延来实现,加强梁与顶盖表面用结构胶来连接。

3.5后围焊接总成

后围一般由后围外板和内板组成。外板一般都是整体式的,内板情况多样化的根据各种车辆的不,同,大多只有上半部分,主要起到后风窗部分的加强。如五十铃重卡,东风153。3.6车门焊接总成

车门按结构分为整体式车门和分体式车门。整体式车门外板是由一个冲压件冲压而成,分体式车门是带玻璃窗框的,车门外板不包括窗框部分。

3.6.1整体式车门。

特点是车门刚性好;适合表面造型,外型效果好;制造精度高。缺点是模具大费用高,材料利用率低。

结构由车门外板、车门内板、铰链加强板、车门外板加强板、车门内板加强板等组成。

但近年发展趋势是半整体式结构,综合整体式和分体式结构的优点。即内板是分体式结构,上部是带窗框,内板又分成前后两部分。前部装铰链部分材料较厚,大于1.5。后部材料为0.9,材料得到最合理的使用。精度靠焊装加以保证。目前在一般轿车和卡车上都得到广泛应用。如五十铃重卡,轻卡。

3.6.2分体式车门

特点是模具相对小,费用低,材料利用率高。只要焊装保证精度,能够满足使用要求。

缺点是车门刚性差;表面造型受到限制;制造精度稍低。

结构由车门外板、车门内板、门窗框、铰链加强板、车门外板加强板、车门内板加强板等组成。

3.6.3车门板件

车门外板一般是由0.6~0.8的钢板冲压成形,板面形状主要由设计决定,尽量设计成有一定曲率,和带一些特征线,来提高刚性。外表面可见部位不允许用焊接,加强板与外板之间用胶粘接。外板与内板之间用包边压合加几点无限点焊。内外板之间为了防锈,涂上焊接胶。

3.6.4车门内板

车门内板一般用0。7~0。9的钢板冲压成形的。由于门锁和玻璃升降器等附件装在上面,

所以要求内板有较大的刚度和强度。一般形状除了功能要求外,人为做出很多筋,筋高达20。同时设计合适的加强板。内板设计主要考虑玻璃升降器的运动空间其它附件的布置。

车门内板是车门结构的主体,车门的刚性主要处决于车门内板。车门受力最大的部位是在铰链连接处,所以铰链加强板设计都有较大刚性,一般铰链加强板料厚1.5~2。

3.6.5玻璃导轨,

不管整体式车门还是分体式车门,都有玻璃导轨,玻璃导轨一般是用1.0钢板滚压成形。玻璃导轨设计要求前后导轨在同一个运动圆弧面上。且前后导轨要平行,与玻璃侧面每边留有1~2间隙。

为了门锁装配,后导轨都是上下分开的,下段叫活动导轨。

3.6.6车门铰链

车门铰链结构形式很多,从处表上看,分为明铰链和暗铰链。外表能看到铰链轴的称明铰链,明铰链结构简单,装配方便,但不美观。目前采用明铰链的越来越少,如重卡奔驰老款。拖拉机上还有采用。大部分都采用暗铰链。

铰链又可分为合页式(轿车上普遍采用的)和四连杆结构(如五十铃轻卡),以及弯臂式结构(如北京小卡)。选材上有冲压铰链和铸造铰链。选择何种结构铰链主要处决于以下几点:(1)车门强度和刚度要求

(2)产品的装配精度要求

(3)车身结构设计要求

(4)外部形状决定车门运动轨迹的要求

(5)成本的要求。

其次车门设计时还要考虑密封、防腐、刚性等。

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图3-4风窗上止口

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图3-5风窗下止口

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图3-6后窗上止口

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图3-7前支柱上部

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图3-8前支柱下部

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图3-9中支柱

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图3-10后支柱

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图3-11侧围上边缘

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图3-12门槛

4.车身内外饰及车身功能件:

下面以我厂时代领航、欧曼、同心1030等车身为范例介绍车身内外饰件基本情况。

4.1前围附件

一般包括保险杠及附件、前围上装饰板和胶条、灯具周边饰件、中网及安装上述零件的全部标准件和卡扣等。

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图4-1前围附件

4.2侧围附件

一般包括左右轮罩装饰件、乘客扶手、登车扶手、拉带;如果为排半车身,还包括侧窗玻璃及胶条,2025以上宽度车身还携带侧窗锁紧机构;如果为全包内饰,还应包括前立柱装饰板,侧围板内装饰件,上车拉手等件。

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图4-2侧围附件

4.3地板装饰件

一般包括地毯、地毯边压条、地板上各类橡胶堵盖堵塞、转向护罩、发动机舱下各种

隔热垫,有时也包括隔音板等件。

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图4-3地板装饰件

4.4车身挡泥板

包括发动机挡泥板、前轮后挡泥板、前轮前挡泥板、防溅板等。

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图4-4车身挡泥板

4.5后围附件及顶盖附件

后围附件通常只包括后窗玻璃及后窗玻璃密封条,但在全包内饰车身中也包括了后围内护面及后围焊接总成内面的其他饰件;顶盖附件一般包含顶盖内护面、天窗升降机构总成(有时装通气窗)、卡扣等。

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图4-5后围附件及顶盖附件

4.6驾驶室座椅及安全带

驾驶室座椅部分包括了司机座椅、联体座椅,如果是排半车身还有卧铺垫;豪华重卡车身更是增加了中间座,卧铺也增加到上下两个。

安全带部分一般有安全带和卷收器罩两个零件,装配好卷收器部分安全带后,盖卷收器罩,装配即完成。目前我厂用的安全带一般为三点式结构。

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图4-6驾驶室座椅及安全带

4.7刮水器及洗涤器

4.7.1刮水器

由连动机构、电机及支架、左右刮臂刮片总成(雨刷)等标准件组成。

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图4-7刮水器

4.7.2洗涤器

洗涤器由电机、洗涤壶、喷嘴、水管组成;通电即泵水到喷嘴,然后喷洒到前挡风玻璃上。

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图4-8洗涤器

4.8门锁

门锁分为电子门锁和机械门锁,我厂目前批产车辆均为机械门锁。

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图4-9门锁

4.9后视镜

后视镜一般情况整车标定在7.5吨以下的只包括左右后视镜总成和内后视镜(装配于车身内顶盖上),7.5吨以上的还应该有补盲和广角后视镜(一般安装在车门上端)。

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图4-10后视镜

4.10车身悬置(翻转锁止机构及龙门架)

本节不详细叙述非翻转车身,其车身悬置为胶垫、螺栓等标准件直接固定即可。本节主要介绍普通机械翻转车身翻转锁止机构,龙门架大概结构。

4.10.1锁止机构组成见下图:

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图4-11锁止机构

4.10.2翻转机构有气压、液压和机械三种类型。

其中气压翻转使用气弹簧,利用缸套内气压变化翻转驾驶室(我厂产品只有单个气压顶,人力压缩保持气压);液压翻转结构原理同千斤顶,通常手动举升驾驶室;而下面详细叙述的为机械翻转,机械翻转是利用扭杆弹簧在扭转后变形回弹的原理制作而成,目前市场上绝大部分为该类产品。目前常用的有单扭杆(中、轻型车用)、双扭杆(重、中型车用)两种。

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图4-12翻转机构原理图

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图4-13单扭杆翻转机构

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图4-14双扭杆翻转机构(L型扭杆)

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图4-15双扭杆翻转机构(摆臂式)

4.10.3龙门架

欧曼、乘龙等车身发动机舱下装配大功率发动机,其车身后安装点抬高后,为固定车身采用龙门架与车架连接。

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图4-16龙门架

4.11玻璃升降机构

主要分为电动玻璃升降机构和手动玻璃升降机构两种。我厂产品目前无电动式的,全部为摇把式。

4.11.1电动玻璃升降器多是由电动机、减速器、导绳、导向板、玻璃安装托架等组成。因导绳的材料或制作工艺方式不同,又分为绳轮式、软轴式和塑料带式三种电动玻璃升降器。前二种是用钢丝绳做为导绳,后一种是用塑料带做为导绳。

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图4-17玻璃升降器(电动)

以普遍使用的绳轮式电动玻璃升降器为例,它是由电动机、减速器、钢丝绳、导向板和玻璃安装托架等零部件组成,安装时门窗玻璃固定在玻璃安装托架上,玻璃导向槽与钢丝绳导向板平行。开启电动机,由电动机带动减速器输出动力,拉动钢丝绳移动玻璃安装托架,迫使门窗玻璃作上升或下降的直线运动。而塑料带式电动玻璃升降器的导绳采用塑料带,带上有孔,用来移动和定位塑料带,控制门窗玻璃的升降。电动玻璃升降器结构的关键是电动机和减速器,这两者是组装成一体的,其中电动机采用可逆性永磁直流电动机,电动机内有两组绕向不同的磁场线圈,通过开关的控制可做正转和反转,也就是说可以控制门窗玻璃的上升或下降。电动机是由双联开关按钮控制,设有升、降、关等三个工作状态,不操纵时开关自动停在“关”的位置上。操纵电路设有总开关(中央控制)和分开关,两者线路并联。总开关由驾车者,控制全部门窗玻璃的开闭,而各车门内把手上的分开关由乘员分别控制各个门窗玻璃的开闭,操作十分便利。电动机的质量直接关系到电动玻璃升降器的正常工作,它一定要具有体积小、重量轻、防护等级高、噪声低、电磁干扰小、运行可靠等特点。现代轿车已广泛应用微电子技术,电机工作会发射电磁波干扰其它电器件的工作;前几年通用汽车公司一篇售后分析报告显示,近40%的电动玻璃升降器故障是由电动机密封性差引起的。

4.11.2摇把式玻璃升降机构一般由手摇把、车门玻璃前后托架、导向板、连动臂组成。

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图4-18玻璃升降器(手动)

4.12车门附件

车门附件包括车门玻璃及胶条、玻璃尼槽、车门内外防水胶条、车门内扣手、车门把手、车门内护板及卡扣、车门堵塞及堵片等。

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图4-19车门附件

4.13汽车暖风与汽车空调

4.13.1汽车暖风工作原理及结构

货车暖风系统一般为水暖式。即利用水箱中冷却发动机的热水,通过暖风进出水管、发动机进出水管导入驾驶室内加热器中,然后由鼓风机将加热器产生的热空气送入通风管道,从出风口进入驾驶室内循环。

水暖式暖风机一般包括暖风机总成、除霜风管、通风管道、控制面板、暖风接头固定支架总成、发动机软管弹簧、暖风机进出水软管、暖风放水管阀、中间接头总成、发动机进

出水软管、暖风管夹片等。

水暖式暖风机分为整体式和分体式,整体式其鼓风机、暖风机、连接风管和为一体称为暖风机总成。我厂时代产品已更改整体式暖风机。

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图4-20暖风系统

4.13.2汽车空调工作原理及结构

4.13.2.1汽车空调和我们熟悉的家用空调制冷原理是一样的。都是利用R12或是R134a压缩释放的瞬间体积急剧膨胀就要吸收大量热能的原理制冷。(由于R12对大气臭氧层的破坏,出于环保的要求发达国家从1996年开始改用R134a做制冷剂)汽车空调的构造和家用的分体空调类似,它的压缩机往往是安装在发动机上,并用皮带驱动(也有直接驱动的),冷凝器安装在汽车散热器的前方,而蒸发器在车里面,工作时从蒸发器出来的低压气态致冷剂流经压缩机变成高压高温气体,经过冷凝器散热管降温冷却变成高压低温的液体,再经过贮液干燥器除湿与缓冲,然后以较稳定的压力和流量流向膨胀阀,经节流和降压最后流向蒸发器。致冷剂一遇低压环境即蒸发,吸收大量热能。车厢内的空气不断流经蒸发器,车厢内温度也就因此降低。液态致冷剂流经蒸发器后再次变成低压气体,又重新被吸入压缩机进行下一次的循环工作。在整个系统中,膨胀阀是控制致冷剂进入蒸发器的机关,致冷剂进入蒸发器太多就不易蒸发而太少冷气又会不够,因此膨胀阀是调节中枢。压缩机是系统的心脏,系统循环的动力源泉。装配时多与暖风系统组合装配。

汽车空调一般主要由压缩机(compressor)、冷凝器(condenser)、蒸发器(evaporator)、膨胀阀(expansion valve)、贮液干燥器(receiver drier)、管道(hoses)、控制系统等组成。

汽车空调分高压管路和低压管路。高压侧包括压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、贮液干燥器和液体管路;低压侧包括蒸发器、回气管路、压缩机输入侧和压缩机机油池。

贮液干燥器——实际上是一个贮存制冷剂及吸收制冷剂水分、杂质的装置。一方面,它相当于汽车的油箱,为泄露制冷剂多出的空间补充制冷剂。另一方面,它又像空气滤清器那样,过滤掉制冷剂中掺杂的杂质。贮液干燥器中还装有一定的硅胶物质,起到吸收水分的作用。

冷凝器和蒸发器——它们虽然叫法不一样,但结构类似。它们都是在一排弯绕的管道上布满散热用的金属薄片,以此实现外界空气与管道内物质的热交换的装置。冷凝器的冷凝指的是其管道内的制冷剂散热从气态凝成液态。其原理与发动机的散热水箱相近(区别只在于水箱的水一直是液态而已),所以它经常被安装在车头,与水箱一起,共同享受来自前方的习习凉风。总之冷凝器是哪里凉快哪里去,以便其散热冷凝。蒸发器与冷凝器正好相反,它是制冷剂由液态变成气态(即蒸发)吸收热量的场所。

管道——由于要注入一定压力的制冷剂,所以必须采用金属管道。特别是从压缩机到冷凝器到制冷剂瓶到膨胀阀这段,由于属系统的高压段,所以比其它管道有更高的耐高压要求。

压缩机——顾名思义,压缩机就是起压缩的作用,它的作用是使制冷剂完成从气态到液态的转变过程,达到制冷剂散热凝露的目的。同时在整个空调系统,压缩机还是管路内介质运转的压力源,没有它,系统不仅不制冷而且还失去了运行的动力。

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图4-21汽车空调原理图

(以目前时代领航工程车为例)

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图4-22汽车空调结构图

4.13.2.1汽车空调安装注意事项:

储液罐按图纸示意方向安装(冷-干管与蒸-干管切记不装反),装配时将保护套调整到易与软管发生磨擦的地方;用约100 N的力按压缩机皮带的中央部分,检查皮带的挠度是否在8-12内;空调制冷系统中加制冷剂的量应按图纸标注加注;所有接头的保护堵塞在连接时拆下,但是不得提前取下;在装配接头时有“o”密封圈的部位首先应将“o”密封圈调整到端部或槽内,且周围须均匀涂上一层润滑油(PAG 100),应利用两把扳手将其拧紧,且别让管接头对口发生转动,以防止扭伤“0“密封型圈造成泄露。其拧紧力矩如下:

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4.14仪表台

仪表台是驾驶室操纵安装平台,其内侧装配除霜风管、通风管道、车身线束、继电器等;仪表台面板上装配开关、仪表、控制面板(暖风、空调控制板)、行驶记录仪(重卡车)等;仪表台下方装配空调、暖风、洗涤器、ECU、保险盒等。同时方向盘及管柱、护罩、吊挂、制动泵、离合泵等也通过支架连接在仪表台骨架上和白车身上。

目前常用的仪表台有注塑和发泡两种。注塑即注射模塑,是将熔融的物料通过注塑螺杆或柱塞的压力作用注入充满模具,冷却定型,开模修边即得产品。发泡(低温)一般采用欠注法,即将一定量(不注满模腔)的塑料熔体(含有发泡剂)注入模腔,发泡剂分解出来