汽车车身结构与设计的相关分析

AUTO TIME 133 AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计

时代汽车

汽车结构的轻量化设计措施分析

贾朝贝

郑州科技学院 河南省郑州市 450000

摘 要： 汽车工业要发展，在目前必须要满足环保要求，汽车轻量化设计可实现节能减排，但轻量化设计不是单纯

减重，而是要保证安全性能的前提下去减重，因而如何进行轻量化设计值得探索，本文中重点对此进行了

分析讨论，探析了目前市面上主流的轻量化设计方法措施，仅供参考。

关键词：汽车　轻量化设计　方法措施

轻量化在当前汽车设计制造产业当中是

一个比较主流的方向，与新能源车具有相当

的地位，在传统发动机技术发展陷入瓶颈，

新能源汽车受限于电池的情况下，轻量化成

为了一种非常关键的解决手段，通过轻量化

来实现节能减排。但汽车轻量化，不是单纯

减轻汽车的重量，而是在减轻重量的同时提

升性能，因此分析讨论如何去进行轻量化设

计，具有非常典型的价值意义。

1　轻量化设计概述

1.1　轻量化产生背景

轻量化设计是目前国内外汽车设计制造

技术中的主要发展方向之一，与环保和安全

具有同等地位，随着人们环保意识增强，汽

车工业要发展，必须要走可持续发展道路，

而可持续发展显然必须要实现节约资源、减

少消耗，对于汽车工业而言，要达到相关要

求，已经得到公认的路径包括提高发动机效

率、新能源和轻量化。汽车的节能环保通常

情况下是降低油耗或提高燃油效率，降低或

者清洁排放尾气。在提高发动机效率方面，

由于传统发动机不管是柴油机还是汽油机，

实际上都已经达到了一个相当高的水准，现

阶段主要是通过对发动机进行微量调整并利用汽车电子技术来提高发动机的效率，但效

果并不是很理想，仅仅只能说达标。而新能

源汽车在环保上的效果最佳，但是问题在于

由于电池的限制，新能源车的发展还需要走

很长的一段路，而轻量化技术，在保证汽车

安全性的基础上去降低汽车的自重来实现能

耗的下降，它可以作为提高发动机能效，甚

至是新能源车能效的一种基础技术手段，在

客车车身骨架结构分析 冯伟佳

发布时间：2021-10-01T08:25:16.934Z 来源：《基层建设》2021年第18期 作者： 冯伟佳

[导读] 客车车身的产品开发设计是一个周期较长、复杂程度高的系统工程，需要造型、结构、材料、制造等方面的技术工程师共同参与开发

佛山市飞驰汽车科技有限公司 528031

摘要：客车车身的产品开发设计是一个周期较长、复杂程度高的系统工程，需要造型、结构、材料、制造等方面的技术工程师共同参

与开发，最终实现外观造型、满足空气动学、人机工程学、国家安全法规的要求。随着汽车产品竞争日趋剧烈，为了快速响应市场及用户

的需求，就必须缩短整车的开发周期。客车车身骨架作为主要承载结构，其重量约占大客车总重量的30%～40%，合理的结构分析可有效地

实现节能减排，在一定程度上改善汽车性能。

关键词：客车车身；骨架；结构分析

一、研究目的及意义

客车车身结构比较复杂，是由许多杆件通过焊接连在一起，主要构件有车身骨架、车身壳体、抗弯薄板以及覆盖件。车身作为一个受

力的整体，由于结构强度和刚度的需要，组成车身的各杆件的截面形状不同，杆件间的连接方式也是各种各样的。其中车身骨架是客车的

主要承载构件，因此，为了提高整车的性能和使用寿命，对车身骨架的性能要求比较高。首先，在结构方面，车身骨架的布置要结合整车

的布置来考虑：其次，在使用过程中，车身骨架不仅要承受各种静载荷，并且还要能够承受各种动载荷，承受的载荷有拉、压、弯曲、扭

转、剪切等各种形式，而且它还必须具有足够的扭转和弯曲刚度，为确保客车在各种工况下运行时，客车车身骨架包括装于其上的其它总

成及部件均不会出现疲劳破坏或是产生超出允许范围的变形，故设计人员在设计过程中需进行强度、刚度的静动态分析计算，并对其进行

优化，这是非常必要的旧

车身结构按承载方式可分为三类：

（1）非承载式车身，这种车身结构的特点是汽车车身本体悬置于车架上，通过弹性元件与车架连接。在这种情况下，用车架来支承整

关于车身NVH性能设计分析

摘 要:汽车NVH性能是汽车研发人员重点关注的性能指标。为此,提出了汽车产品开发过程的车身 NVH 性能设计策略。通过车身结构设计、阻尼设计、密封设计、阻隔设计、补强设计、吸声设计、隔声设计、低风噪设计方法实现 NVH

性能提升。

关键词 车身结构; 噪声; 振动; 开发流程; NVH

1 汽车NVH问题来源

1.1 动力总成激励

动力总成的振动噪声源来自热力过程的周期性和部分受力杆件的往复运动,可分为机械噪声、燃烧噪声、空气动力噪声。机械噪声发生在运动部件上,在气缸压力和运动部件惯性力的作用下,运动部件产生冲击和振动而引起噪声;燃烧噪声发生在气缸中,燃烧气体产生的压力波冲击气缸壁,使得气缸产生振动辐射出噪声;空气动力噪声是发动机周期性进气和排气引起气体流动而产生的噪声,主要发生在进气口和排气口位置。动力总成的振动通过发动机悬置、排气系统挂钩、进气系统支架传递到车身,引起车身振动,从而产生车内噪声。

1.2 路面激励

汽车在路面上行驶时,轮胎与路面不断地局部挤压和释放,造成垂向激振力;在汽车行驶过程中轮胎与路面在接触面持续地滚挤、释放,造成纵向激振力。

1.3 风激励

风噪声按风激励对象和变现形式不同来划分,可划分为风振噪声、脉动噪声、空腔噪声、气吸噪声。高速气流作用在车身上后产生压力脉动,造成涡流扰动的脉动噪声;汽车行驶时打开天窗或侧窗玻璃时,在窗口位置气流涡流运动频率与车内声腔频率共振产生风振噪声;高速气流进入车身外部件之间的间隙空腔振荡进而产生空腔噪声。

2 汽车NVH开发流程

汽车NVH开发流程主要分为:目标设定→目标分解→设计→性能验证→量产。

在目标设定阶段的工作主要是项目团队对目标市场的竞品车型进行 NVH 性能参数测试,制定整车 NVH 性能目标。

在目标分解阶段,项目团队对各个子系统进行目标设定,如对动力、悬架系统设定连接点的位移量,对车身系统设定模态、声灵敏度等。通过各子系统的性能目标实现达到整车 NVH 性能目标要求。

白车身结构设计规范

1、范围

本标准归纳了白车身结构设计的一些基本方法和注意事项。旨在指导汽车白车身的设计开发工作，使在新车型设计开发或改型设计过程中，避免或减少因经验不足造成的设计缺陷或错误，提高设计效率和设计质量。2、基本原则2．1白车身设计是一个复杂的系统并行设计过程，要彻底地摒弃孤立地单个零件设计方法，任何一个零件只是其所处在的分总成的一个零件，设计时均应考虑其与周边相关零部件的相互关系。2．2任何一种车型的白车身结构均可按三层板的设计思想去构思结构设计，即最外层是外板，最内层是内板，中间是加强板，在车身附件安装连接部位应考虑设计加强板。2．3所设计的白车身结构在满足整车性能上、结构上、冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺、总装工艺是否比参考样车或其他车型更优越，是否符合国内（尤其是客户）的实际生产状况，以便预先确定结构及工艺的改良方案。2.4白车身在结构与性能上应提供车身所需的承载能力,即强度和刚度要求。3、白车身钣金的材料选取原则：3.1汽车覆盖件所用材料一般是冷轧钢板。3.2按国家标准选取钣金材料3.3钣金按表面质量分有I，II两级：I级质量最好，适用于外板；II

级次之，适用于内板与加强板3.4钣金按冲压拉延等级分有P，S，Z，F，HF，ZF六级：P：普通拉深级，适用于拉延深度浅的零件；S：深拉深级，适用于拉延深度一般的零件；Z：最深拉深级，适用于拉延深度较深的零件；F：复杂拉深级，适用于结构复杂且拉延深度较深的零件；HF：很复杂拉深级，适用于结构较复杂且拉延深度较深的零件；ZF：最复杂拉深级，适用于结构非常复杂且拉延深度较深的零件；3.5钣金按强度等级分有：普通强度，高强度，超高强度；

3.6按宝钢标准选取钣金材料3.6.1钢板及钢带按用途分：牌号用途

DC01（St12）一般用（水箱外壳，制桶等）

DC03（St13）冲压用（汽车门、窗、白车身件等）

DC04（St14、St15）深冲用（汽车门、窗、白车身件等）