汽车车身的结构分析

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第 1 页 共 22 页 汽车车身的结构

车顶盖通常分为固定式顶盖和敞篷式顶盖两种,固定式顶盖是常见的轿车顶盖形式,属于轮廓尺寸较大的大型覆盖件,车身整体结构的一部分。它具有刚性强,安全性好,汽车侧翻时起到保护乘员的作用,缺点是固定不变,无通风性,无法享受到阳光及兜风的乐趣。

敞篷式顶盖一般用于档次较高的轿车或跑车上,通过电动和机械传动移动部分或全部顶盖,可以充分享受阳光和空气,体验兜风的乐趣。缺点是机构复杂,安全性和密封性较差。敞篷式顶盖有两种形式,一种称为“硬顶”,可移动顶盖用轻质金属或树脂材料做成。另一种称为“软顶”,顶盖用篷布做成。

目前新型敞篷车多用硬顶形式,例如著名的标致206CC跑车。按动电钮使后行李舱盖向后揭开,顶盖自动折叠并随支柱(车厢后柱)的摆动而向后移动,移至行李舱处降下,降入行李舱内,然后合上行李舱盖,此时整车成为一辆敞篷车。

硬顶式敞篷车的各部件之间配合相当精密,整个电控操纵机构比较复杂,但由于采用硬性材料,恢复车厢顶盖后的密封性较好。而软顶敞篷车由篷布及支撑框架构成,将篷布及支撑框架向后折叠就可以获得敞开式车厢。由于篷布质地柔软,折叠起来比较紧凑,整个机构也相对简单,但密封性及耐用性较差。

固定式顶盖和敞篷式顶盖有各自的优缺点,可不可以去除缺点而保留两者优点?设计师想出了一个折中的办法,在固定顶盖上开窗口,

第 2 页 共 22 页 即“天窗”,既可保持固定顶盖的优点,又可在一定程度上获得敞篷效果,两者兼顾,还可增加厢内光线。这种方式受到汽车消费者的欢迎,在20世纪80年代后,开天窗的轿车迅速流行起来。

一般来说,天窗主要由玻璃窗、密封橡胶条和驱动机构组成。开启的形式一般分为外滑板式、内滑板式及倾斜式。外滑板式的玻璃窗在顶盖上面滑动;内滑板式的玻璃窗在顶盖下面与篷顶内饰衬之间滑动;倾斜式的玻璃窗前端或后端向上倾斜呈开启状态;目前多采用后两种形式。

滑板式驱动机构由支架导轨、驱动电动机、减速齿轮器、离合器、钢索带、位置传感器及限位开关构成。整个驱动机构装置在车顶前面,由钢索带动玻璃窗在导轨上移动。当驱动机构工作时,限位开关可检测出玻璃窗全开、全闭、倾斜向上等状态,为防止发生玻璃窗移动时受阻导致电动机超负荷运转,还设置了超载保护离合器。

顶盖天窗设计中最重要的问题是防漏水。天窗内侧应设流水槽和嵌有密封橡胶条的框架,从缝隙漏入的水通过流水槽和排水管流出车外。移动玻璃窗一般为褐色,可反射阳光,内则设有遮阳板,打开遮阳板后光线可射入车厢。

汽车车身从整体上分为非承载式车身和承载式车身两种。

非承载式车身的汽车有一刚性车架,又称底盘大梁架。发动机、传动系的一部分,车身等总成部件用悬架装置固定在车架上,车架通过前后悬架装置与车轮联接。这种非承载式车身比较笨重,质量大,高度高,

第 3 页 共 22 页 一般用在货车、客车和越野吉普车上,也有少部分的高级轿车使用,因为它具有较好的平稳性和安全性。

承载式车身的汽车没有刚性车架,只是加强了车头,侧围,车尾,底板等部位,发动机、前后悬架、传动系的一部分等总成部件装配在车身上设计要求的位置,车身负载通过悬架装置传给车轮。这种承载式车身除了其固有的乘载功能外,还要直接承受各种负荷力的作用。经过几十年的发展和完善,承载式车身不论在安全性还是在稳定性方面都有很大的提高,具有质量小,高度低,没有悬置装置,装配容易等优点,因此大部分的轿车采用了这种车身结构,例如我国生产的一汽奥迪、上海桑塔纳等国产轿车均是承载式车身。

提到轿车车身,不能不提及轿车车身的组合装配法。目前轿车车身都是采用金属构件和复盖件的分块组合,将各种预先制好的结构件和复盖件,用焊接和铆接的方式进行组合装配。各个车身的构件,例如风窗立柱,门立柱、门上横、前后冀子板、前后围板等零部件,除外型要严格符合设计要求外,其配合尺寸也要求一丝不苟。这些零部件中的很大部分都是冲压出来的,需要依靠高质量的模具来保证。所以说,一辆优良的轿车不但要有好的设计技术,更要有好的工艺制造手段。

1、什么是汽车的车轮定位

现代汽车的车轮定位是指车轮、悬架系统元件以及转向系统元件,安装到车架(或车身)上的几何角度与尺寸须符合一定的要求,保证汽车行驶的稳定性和安全性,减少汽车的磨损和油耗。

第 4 页 共 22 页 2、四轮定位维修的好处

(1)增加行驶安全

(2)直行时方向盘正直

(3)转向后方向盘自动回正

(4)减少汽油消耗

(5)减少轮胎磨损

(6)维持直线行车

(7)增加驾驶控制感

(8)降低悬挂配件磨损

3、什么情况下需要进行四轮定位

(1)每行驶10000公里或六个月后

(2)直线行驶时车子往左或往右拉

(3)直行时需要紧握方向盘

(4)直行时方向盘不正

(5)感觉车身会漂浮或摇摆不定

(6)前轮或后轮单轮磨损

(7)安装新的轮胎后

(8)碰撞事故维修后

(9)换装新的悬挂或转向有关配件后

(10)新车每行驶3000公里后

(二)主要技术参数及其作用

第 5 页 共 22 页 在GB/3730.3-92《汽车和挂车的术语及其定义》中,它规定了关于车轮定位有关参数的定义,考虑了有些汽车车桥无主销的结构;注意了有关零件和几何要素(面、线、点)相对位置的空间性;淡化了前束、外倾、后倾等参数的单一方向性;明确了前束测量的具体位置,随着汽车技术的发展,前轮定位的作用和取值范围也有较大的变化。

(a)主要定位参数

1.前束(Toe):从汽车的正上方向下看,由轮胎的中心线与汽车的纵向轴线之间的夹角称为前束角。轮胎中心线前端向内收束的角度为正前束角,反之为负前束角。总前束值等于两个车轮的前束值之和,即两个车轮轴线之间的夹角。

图示1

前束的作用是消除车轮外倾造成的不良后果.车轮外倾使前轮有向两侧张开的趋势,由于受车桥约束,不能向外滚开,导致车轮边滚边滑,增加了磨损,有了前束后可使车轮在每瞬间的滚动方向都接近于正前方,减轻了轮毂外轴承的压力和轮胎的磨损。

第 6 页 共 22 页 2、外倾(Camber):从汽车正前方看,汽车车轮的顶端向内或向外倾斜一个角度,称为车轮的外倾。通常情况下汽车的侧倾角为外倾。用偏离垂直线所倾斜的角度来表示,如果顶端向外倾斜则称为正外倾角,如果向内倾斜则称为负外倾角。

图示2

侧倾的作用是为了增加汽车直线行驶的安全性。当具有外倾角时,可使车轮在转向时偏移量减小,所以能减少转向力;另外,由于主销外倾,在垂直载荷作用下产生一施加于轴心上的分力,使车轮向内压在轴承上,以防止车轮甩脱。

3、主销后倾角(Kingpincasterangle):从汽车的侧面看,主销轴线(或车轮转向轴线)从垂直方向向后或向前倾斜一个角度称为主销后倾或前倾。在纵向垂直平面内,主销轴线与垂线之间的夹角,称为主销后倾角。向垂线后面倾斜的角度称为正后倾角,向前倾斜的角度称为负后倾角。

第 7 页 共 22 页 通常汽车行驶过程中,主销后倾角应为正值。主销后倾角的获得一般是在安装时,通过悬架元件相互位置来保证的。

图示3

主销后倾的作用是当汽车直线行驶偶然受外力作用而稍有偏转时,主销后倾将产生车轮转向反方向的力矩使车轮自动回正,可保证汽车直线行驶的稳定性。后倾角越大车速越高,稳定力矩越大,但后倾角不宜过大,否则在转向时会导致转向沉重,主销后倾角是在前桥连同悬架安装到车架时而形成的。

4、主销内倾角(Kingpininclinationangle):从汽车的正前方看,主销(或转向轴线)的上端略向内倾斜一个角度,称为主销内倾。在汽车的横向垂直平面内,主销轴线与垂线之间的夹角称为主销内倾角。

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图示4

主销内倾角的作用,是使车轮在受外力偏离直线行驶时,前轮会在策略作用下自动回正。另外,主销内倾还可减少前轮传至转向机构上的冲击,并使转向轻便。但内倾角不宜过大,否则在转向时,会使轮胎磨损加快,主销内倾角一般在前轴制造时形成。

(b)其它定位参数

1、推进线(Thrustline):汽车后轮总前束的夹角的平分线就称为汽车的推进线。

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图示5

2、推进角(Thrustangle):推进线与几何中心线之间的夹角称为推进角。

左横向偏置角(LeftLateraloffset):左侧前后轮中心的连线与推进线之间的夹角称为左横向偏置角。当左后轮比左前轮更向外偏时,此状态下规定左横向偏置为正值,反之,当左前轮比左后轮更向外偏时,此状态下规定左横向偏置为负值。如果汽车的规格值中,汽车的前后轴距已经知道,则左横向偏置既可以用角度值来表示,也可以转换成长度值来表示。

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图示6

3、右横向偏置角(RightLateraloffset):右侧前、后轮中心的连线与推进线之间的夹角称为右横向偏置角。当右后轮比右前轮更向外偏时,此状态下规定右横向偏置为正值,反之,当右前轮比右后轮更向外偏时,此状态下规定右横向偏置为负值。如果汽车的规格值中,汽车的前后轴距已经知道,则右横向偏置既可以用角度值来表示,也可以转换成长度值来表示。

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图示7

4、轮距差:(TrackWidthDifference)左侧前后轮中心连线与右侧前后轮中心连线之间的夹角称为轮距差。当后轮距宽度比前轮距宽度大时,此状态下规定轮距差为正值,反之,当后轮距宽度比前轮距宽度小时,此状态下规定轮距差为负值。如果在汽车的规格值中,汽车的前后轴距已经知道,则轮距差既可以用角度值来表示,也可以转换成长度值来表示。

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图示8

5、轴偏置(AxleOffset):轮距差角的平分线与推进线之间夹角称为汽车的轴偏置。当汽车的后轮轴向右偏时,此状态下规定轴偏置为正值,反之,当汽车的后轮轴向左偏时,此状态下规定轴偏置为负值。如果在汽车的规格值中,汽车的前后轮距已经知道,则轴偏置既可以用角度值来表示,也可以转换成长度值来表示。