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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒 論 1 1 旅居車的發(fā)展現(xiàn)狀 旅居車是集住宿 餐飲 運輸 娛樂為一體的旅行車 最初起源于吉普賽人的大 篷車 Caravan 之后 隨著世界范圍內(nèi)旅游業(yè)的發(fā)展和航空動力學(xué)在房車制造技 術(shù)上的運用 便捷且時尚的現(xiàn)代旅游房車得到了迅速的發(fā)展 美國房車工業(yè)協(xié)會近期發(fā)布了 2010 年 7 月房車新車銷售數(shù)據(jù)統(tǒng)計 根據(jù)統(tǒng)計報 告 相對于 2009 年 7 月 2010 年 7 月美國房車新車銷售總量增加 53 其中自行式 房車銷售增加 125 拖掛式房車銷售增加 48 隨著銷售高峰季節(jié)的過去 相對于 2010 年上半年 房車銷售增長速度趨于緩和 與 2010 年 6 月 26 600 輛相比 2010 年 7 月自行式房車銷量為 25 600 輛 拖掛式房車由 241 600 輛下降到 201 800 輛 在歐洲 卡爾文俱樂部 The Caravan Club 是頗具規(guī)模的房車俱樂部 它擁有 近 80000 個房車會員 200 個營地 提供旅游服務(wù) 旅游咨詢 保險等服務(wù)項目 英 國的大篷車俱樂部 Motor Caravanners Club 是有 42 年悠久歷史的唯一一個房車愛 好者自我服務(wù)的俱樂部 它擁有近 3000 個營地 大部分在鄉(xiāng)村 靠近小酒館 公園 體育俱樂部 游船地等 最早登陸中國大陸地區(qū)的房車是原裝進口豪華配置的高檔次旅行休閑車 每臺最 低售價在 70 多萬元左右 最高可達(dá) 100 多萬元 金黃河旅行車有限責(zé)任公司成立于 1999 年 是中國國內(nèi)首家從事房車租賃 制造研發(fā) 房車經(jīng)營代理和旅游項目的股 份制公司 至 2000 年時 又有多家公司正式投產(chǎn)旅居車 中國的房車產(chǎn)業(yè)在這一年 真正邁出了自己的步伐 房車在美國 歐洲已經(jīng)是人們休閑旅游甚至生活的一部分 由于歐美的福利制度 比較完善 房車消費的主要市場是退休人群 因為他們有時間 積蓄和想脫離城市喧 囂 走進大自然放松的訴求 美國的家庭房車擁有率在 2005 年時已經(jīng)達(dá)到 9 10 這個數(shù)字還在增長 個人購買在數(shù)量上要多于租賃 在最近的 5 年中 新車銷 售量達(dá) 140 多萬輛 每年生產(chǎn)的房車 30 多萬輛 拖掛式居多 每年新房車零售額可 到 90 億美元左右 在外國 房車的品牌非常多 有 330 余種 主要是生產(chǎn)四大類型 房車 自行式 托掛式 半托掛式和特種用途房車 就美國來講 房車經(jīng)銷商就有 3000 多家 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 2 與外國相比 房車對大多數(shù)中國人來說仍然是一個全新的概念 直到近幾年 才 進去人們的實現(xiàn) 目前國內(nèi)的房車生產(chǎn)只是處于摸索階段 少數(shù)型號才能實現(xiàn)批量生 產(chǎn) 對房車的經(jīng)營也處于概念階段 市場還沒有完全啟動 利潤回報還比較不穩(wěn)定 但是房車旅游這種形式已經(jīng)出現(xiàn) 便吸引了各個階層人士的目光 它能夠在進行休閑 旅游活動的時候前所未有的滿足人們在交通 住宿 飲食 娛樂等方面的便利性和經(jīng) 濟性的要求 引領(lǐng)了時尚運動生活的旗幟 也必定會成為一個新的財富行業(yè) 目前 大陸地區(qū)比較成熟的制造商大致有二十余家 在中國大陸 旅居車仍然是新生事物 但是房車打破常規(guī)旅游模式 其自由奔放 的形式吸引了很多 小資 和中產(chǎn)階級人士 有一些公司也租房車出外開會或者旅游 租房車的日租金最多為 2000 元 由于可以合租 這個價格對大型城市的白領(lǐng)階層還 是可以接受的 買房車的用戶大多來自政府部門 企業(yè)集團和個人三個方面 政府部 門買這種車主要是為接待貴賓以及官員外出遠(yuǎn)行為工作之用 值得我們注意的是 在 政府層面上 這種車型為政府機關(guān)用公款購車接待來賓或者官員外出提供了方便 而 政府采購在中國歷來都是巨額市場 企業(yè)集團購買此車 在接待多位客戶時 省去了 多部轎車的煩惱 對于中國的私人買主來說 房車既是一種新鮮的旅居工具 還是一 種 炫耀性消費 因此再這塊市場上 房車的需求曲線是向右上方上揚的 他們購 買的房車甚至裝載了航天電動按摩可加熱真皮座椅 高價格在中國資產(chǎn)新貴那里是很 好的促銷工具 據(jù)調(diào)查 私人房車購買者的平均年齡在 41 歲 依據(jù)外國的經(jīng)驗 房 車發(fā)展的中期 持續(xù)的宣傳將把年輕一代 尤其是受高等教育群體的消費者 將會被 帶進房車市場 這是房車的持續(xù)性市場 對房車銷售發(fā)展成熟市場起著舉足輕重的作 用 盡管房車和房車旅游在中國被看好 也存在有潛力的市場 但是 整個房車市場 在中國還僅僅處在 概念 階段 在中國大陸地區(qū) 目前所有的房車生產(chǎn)廠家均處于 前期摸索階段 仍然還沒有形成成熟的營銷模式 生產(chǎn)也都是試點生產(chǎn)或者定制生產(chǎn) 沒有進去正規(guī)生產(chǎn)階段 更不用說批量生產(chǎn)了 在銷售方面 專門做國外原進口房車 代銷業(yè)務(wù)的銷售公司在近一兩年內(nèi)比以往有較大的突破 但是比起之前的房車銷售七 點還是相當(dāng)?shù)牡?甚至為零 除此之外 國產(chǎn)房車的銷售量沒有實質(zhì)性進展 各生產(chǎn) 廠商都是在看到了這塊市場的潛力 但要么需求不足不敢貿(mào)然進入 要么資金 技術(shù) 等不足無法進入 因此根本就沒有真正規(guī)模的房車銷售 有實力的公司也僅僅是出于 戰(zhàn)略考慮再做市場培育和觀望以及觀念疏導(dǎo)的工作 對于當(dāng)期盈利仍然不抱有幻想 具體的問題大致表現(xiàn)在 第一 房車以及房車旅游的概念還有相當(dāng)大的消費者不 了解 房車旅游的理念甚至在大城市中的普及程度也很低 第二 現(xiàn)行房車的價格相 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 3 對于廣大的中國消費者的可自由支配收入而言還是顯得過高 這使得房車無論是直接 銷售還是用來做房車旅游 預(yù)期回報率都會比較低 無法行車有效的盈利模式 第三 落牌照問題 房車在中國牌照不是很容易上 因為在中國房車屬于特種車輛 收到的 管制比較多 比如房車多被上成大客車車牌 比小客車車牌要多交很多的費用 第四 中國適合房車旅游的景區(qū)的道路狀況普遍不太適合現(xiàn)在國產(chǎn)房車的行駛 另外 國產(chǎn) 的大部分房車都是經(jīng)過改裝的改裝車 重心在車前部 防震效果不是很理想 噪音偏 大 房車內(nèi)部設(shè)計還有待做更適合于中國人的改進 如 冰箱體積過大 使用效率不 高的家具很多 而乘客的生活空間太小等 很多常用設(shè)備由于技術(shù)和費用問題無法正 常使用 這些都是影響了房車的舒適性和操控穩(wěn)定性 中國正成長為世界第二大經(jīng)濟實體和新的 世界工廠 經(jīng)濟仍在保持增長中 從產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的角度看來 一個地區(qū)的生活成本是其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)函數(shù)的內(nèi)生變量 制造業(yè) 屬于低附加值 低風(fēng)險收入的行業(yè) 對生活成本變量富有彈性 因而制造業(yè)中心在自 由市場中回向低勞動力成本地區(qū)流動 世界的制造中心從荷蘭的奧姆斯特丹 到英國 的凱撒郡和曼徹斯特 再到歐洲的的淚羅斯頓然后轉(zhuǎn)向美國的底特律 游到東亞的日 本 韓國 都印證著這個規(guī)律 中國大陸成為新的 世界工廠 是自然的 與此相反 服務(wù)行業(yè)就將向高勞動力成本地區(qū)蔓延 由此看來 一方面中國的房車生產(chǎn)將有望伴隨汽車工業(yè)高速發(fā)展 大陸地區(qū)不但 將會成為自產(chǎn)房車的生產(chǎn)基地 而且在銷售歐美方面亦有極大的潛力和各種基礎(chǔ) 另 一方面 從大陸內(nèi)部的地理格局來看 房車的生產(chǎn)基地有北簽的勢頭 因為從成本 流轉(zhuǎn)來看 北部及西部工業(yè)重鎮(zhèn)將成為中國大陸的制造腹地 而房車的服務(wù)商則有聚 集于沿海和都市經(jīng)濟發(fā)展帶的趨勢 在此 地區(qū)旅游資源是個外生變量 所以符合上 述綜合條件的地區(qū) 將成為房車服務(wù)經(jīng)營上聚集的首選之地 1 2 選題的目的 依據(jù)和意義 汽車工業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟效益不只是汽車本身 而是集中表現(xiàn)在汽車使用和流通的全 過程中 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展必然是汽車運輸業(yè)的發(fā)展 由于社會對汽車的運物效率 和經(jīng)濟性 以及各種功能和性能的要求也越來越高 從而使汽車運輸工具向?qū)Ｓ没l(fā) 展成為必然趨勢 旅居車 motor caravan 車廂裝有隔熱層 車內(nèi)設(shè)有桌椅 睡具 可由座具 轉(zhuǎn)變而來 炊具 儲藏 包括食品和物品 衛(wèi)生設(shè)施及必要的照明和空氣調(diào)節(jié)等設(shè) 施 用于旅游和野外工作人員宿營的專用汽車 旅居車是為了滿足人們旅游和野外生 活 工作的需要而設(shè)計的集房與車功能于一身的結(jié)合體 但其屬性還是車 是一種可 移動 具有居家必備的基本設(shè)施的車種 其車上的居家設(shè)施有 臥具 爐具 冰箱 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 櫥柜 沙發(fā) 餐桌椅 盥洗設(shè)施 空調(diào) 電視 音響等家具和電器 旅居車是集 衣 食 住 行 于一身 近幾年 越來越多的人喜歡旅居車 喜歡品嘗這種無拘無束的 生活 作為一款休閑車 它最大的優(yōu)勢是舒適性和方便性 努力貼合當(dāng)代房車的七大 設(shè)計理念 1 綠色環(huán)保 2 設(shè)備便捷 3 盡量使用先進的技術(shù) 4 房車產(chǎn)品要操 作簡單 5 盡量減輕房車的自重 6 房車產(chǎn)品盡量與家用設(shè)備同步 7 設(shè)計房車 產(chǎn)品要使用便于清潔的裝備 盡量使設(shè)計能夠提高所設(shè)計產(chǎn)品的舒適性及其操控穩(wěn)定 性 設(shè)計更加適合中國人生活習(xí)慣的房車 盡量減少使用效率較低的家具 盡量增加 乘客的活動空間 是自己的設(shè)計更合理 1 3 設(shè)計的基本內(nèi)容 正確進行三類底盤的選擇 主要參數(shù)數(shù)據(jù)齊備 進行三類底盤選型分析 產(chǎn)生具 有實踐意義的選型總結(jié) 要求進行車輛的總體布置 用總布置草圖表達(dá)主要底盤部件的改動和重要工作裝 置的布置 要求進行車廂的詳細(xì)設(shè)計 在正確計算的基礎(chǔ)上 完成部件設(shè)計選型 要求工藝 合理 小批量加工容易 成本低 可靠性高 要求進行旅居裝備設(shè)計計算選型 完成總裝配圖 清楚表達(dá)設(shè)計 要求完成整車性能分析計算 以評價和分析整車設(shè)計情況 針對性能分析結(jié)構(gòu)如 有必要進行設(shè)計改進 1 4 擬解決的主要問題 本課題研究的主要內(nèi)容有 1 RL5040XLJ型旅居車所用三類底盤的選擇 分析及其改裝設(shè)計 2 RL5040XLJ 型旅居車所用車廂的總體設(shè)計及分析 3 RL5040XLJ 型旅居車各種特有裝備 如臥具 爐具 沙發(fā) 盥洗設(shè)施 空 調(diào) 電視 音響等 的設(shè)計 4 RL5040XLJ 型旅居車整車的校核 保證其良好的操控性 經(jīng)濟型 動力性 舒適性 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 1 5 主要技術(shù)路線 調(diào)研 收集資料及總體方案論證 整體方案的選擇 底盤的選擇 底盤分析 底盤的總體布置 合 理 不 合 理 車廂的設(shè)計 對主要設(shè)計參數(shù)進行校核 使用要求分析 無需調(diào)整 需 要 進 行 調(diào) 整 撰寫設(shè)計說明書 車廂內(nèi)部裝置的設(shè)計 利用 AUTOCAD 完成總裝配圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 第 2 章 總體方案的選擇 2 1 總布置的設(shè)計原則 專用汽車總體布置的任務(wù)是正確選取整車主要參數(shù) 合理布置工作裝置和附件 達(dá)到設(shè)計任務(wù)書所提出的整車基本性能和專用性能的要求 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要是對 組成旅居車幾個主要部件 比如二類底盤 旅居車側(cè)身骨架 駕駛室 乘客區(qū)內(nèi)部等 方面的設(shè)計 這些部件的設(shè)計在以后的章節(jié)中將會做詳盡的介紹 這里主要說一下總 布置的幾條原則 1 質(zhì)心高度應(yīng)滿足 GB 7258 87 的規(guī)定 車輛在靜態(tài)空載條件下 側(cè)傾穩(wěn)定角 不小于 35 2 改裝后最大總質(zhì)量不應(yīng)超過原車型的允許最大總質(zhì)量 軸載質(zhì)量不應(yīng)超過原 車型最大軸載質(zhì)量的 3 3 廂體應(yīng)有足夠的內(nèi)部高度和寬 為了不改變原底盤性能 廂體長度應(yīng)以接近 原車廂長度為宜 決定廂體寬度的主要因素是底盤輪距 使用要求及法規(guī)限寬 在滿 足設(shè)計要求的情況下 應(yīng)盡量減小廂體高度 以降低質(zhì)心 提高汽車行駛的穩(wěn)定性 還應(yīng)在盡可能的情況下 不斷降低車廂外廓的空氣阻力系數(shù) 4 盡量避免變動汽車底盤各總成位置 總成部件位置的變動 不僅會增加成本 而且也會影響到整車性能 但有時為了滿足專用工作裝置的特殊性能要求 也需要做 一些改動 如截短原汽車底盤的后懸 燃油箱和備胎架的位置作適當(dāng)調(diào)整等 但改變 的原則必須是不能影響整車性能 5 盡量滿足專用工作裝置性能的要求 充分發(fā)揮專用功能 在總布置時 要從 多方面綜合考慮 6 必須對裝載質(zhì)量 軸荷分配等參數(shù)進行估算和校核 為滿足汽車底盤或總成的 承載能力和整車性能要求 在總布置初步完成后應(yīng)對某些參數(shù)進行必要的估算和修改 其中主要涉及的是裝載質(zhì)量的確定和軸荷分配 因為這些參數(shù)對整車性能有很大影響 入股偶不滿足要求 就應(yīng)修改整體布置方案 7 應(yīng)避免工作裝置的布置對車架造成集中載荷 8 應(yīng)盡量減少專用汽車的整車整備質(zhì)量 由于專用汽車增加了工作裝置 使得其 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 整備質(zhì)量比同類底盤普通貨車要增加 影響裝載質(zhì)量 據(jù)統(tǒng)計 一般自卸車要增加耗 材 5 10 一般罐式車要增加耗材 15 25 因此 減少整備質(zhì)量 可以充分利用 底盤的裝載質(zhì)量 增大質(zhì)量利用系數(shù) 這是專用汽車改裝設(shè)計過程中要追求的主要指 標(biāo)之一 9 應(yīng)符合有關(guān)法律規(guī)定的要求 例如 GB 1589 2004 道路車輛外輪廓尺寸 軸 荷及質(zhì)量限值 規(guī)定了整車的外輪廓尺寸 前后懸等尺寸 以及軸荷限值 設(shè)計時一 定要符合標(biāo)準(zhǔn)的要求 不能超出 以下幾章的設(shè)計都是在總布置原則的前提下進行的 2 2 底盤類型的選擇 2 2 1 二類汽車底盤 三類汽車底盤介紹 目前改裝專用汽車選用的底盤主要是二類底盤和三類底盤兩類 也有為某些專用 汽車設(shè)計的專用底盤 專用汽車底盤選型的好壞對專用汽車性能影響很大 汽車底盤 的選擇或設(shè)計專用底盤主要根據(jù)專用汽車的類型 用途 裝載質(zhì)量 只用條件 專用 汽車的性能指標(biāo) 專用設(shè)備或裝置的外形尺寸 動力匹配等因素來決定 目前我國對于常規(guī)廂式車 罐式車 自卸車等通常是采用二類汽車底盤 如圖 2 1 所示 進行改裝設(shè)計 這是目前專用汽車設(shè)計中選用底盤型式最多的一種 所謂二類 汽車底盤 是指在基本型整車的基礎(chǔ)上去掉貨箱 在改裝設(shè)計的總布置時 在沒有貨 箱的汽車底盤上 加裝所需要的工作裝置或特種車身 采用二類汽車底盤進行改裝設(shè) 計工作的重點是整車總體布置和工作裝置設(shè)計 設(shè)計時 如果嚴(yán)格控制了整車總質(zhì)量 軸荷分配 質(zhì)心高度位置等 則基本上能保持原車型的主要性能 但是 還要對改裝 后的整車重新作出性能分析和計算 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 圖 2 1 二類底盤外觀 對客車 客貨兩用車 廂式貨車等則通常采用三類汽車底盤 如圖 2 3 改裝設(shè) 計 所謂三類汽車底盤是指在基本型整車的基礎(chǔ)上去掉貨廂和駕駛室 在近年來 我 過乘用車發(fā)展很快 對乘用車使用性能的要求也在不斷提高 再用原來的三類汽車底 盤改裝的客車越來越不受歡迎 因此各類專用底盤應(yīng)運而生 這些專用客車底盤的基 本特點是利用基本型總成 按照客車性能要求更新進行整車布置 更新設(shè)計懸架系統(tǒng) 等 這種汽車底盤不僅在質(zhì)心位置 整車性能特別是在平順性方面有很大的變化 而 且在傳動系統(tǒng)和動力匹配 制動系統(tǒng)等總成方面也有較大的改裝設(shè)計 圖 2 2 三類底盤外觀 目前在用普通汽車底盤進行改裝設(shè)計時 把跟換了發(fā)動機的底盤 如將汽油發(fā)動 機改換成柴油發(fā)動機 也當(dāng)作三類汽車底盤處理 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 無論選用二類汽車底盤或者是三類汽車底盤 很難完全滿足某些專用汽車的性能 要求 例如用普通汽車底盤改裝廂式貨車 存在質(zhì)心過高 軸荷分配不合理的問題 改裝消防車 首先是底盤車速達(dá)不到規(guī)定要求 改裝客廂式專用車 存在平順性差的 話題 因此 若要使外國的專用汽車上質(zhì)量 上檔次 一定要開發(fā)出一些具有特點的 專用汽車底盤 在專用汽車底盤或總成選型方面 一般應(yīng)滿足一下要求 1 適用性 對貨運車用的總成要適應(yīng)貨運要求 保證貨運安全無損 對乘用車用 的總成要適于乘客的需求 達(dá)到乘坐安全舒適 對各種專用改裝車的總成應(yīng)適于專用 汽車特殊功能要求 并以此為主要目標(biāo)進行改裝選型設(shè)計 例如各種取力器的輸出接 口等 2 可靠性 所選用的各種總成工作應(yīng)可靠 出現(xiàn)故障的概率小 零部件要有足夠 的強度和壽命 同一車型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于均衡 3 先進性 所選用的底盤或總成 應(yīng)使整車在動力性 經(jīng)濟型 制動性 操縱平 順性以及通過性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車的先進水平 并且在專用性能 上要滿足國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求 4 方便性 所選用的各個總成要便于安裝 檢查 保養(yǎng)和維修 處理好結(jié)構(gòu)接湊 與裝配調(diào)試空間合理之間的矛盾 在選用專用汽車底盤時 除了上述因素外 還有以下兩個重要的方面 一是汽車 底盤價格 它在專用汽車購置成本中占很大的部分 一定要考慮到用戶可以接受 這 也涉及到專用汽車產(chǎn)品能否很快地占有市場 企業(yè)能否增加效益等問題 二是汽車底 盤供貨要有可靠的來源 要腰痛生產(chǎn)汽車底盤的主機廠有明確的協(xié)議或合同 無論汽 車底盤滯銷或緊俏 一定要按時供貨 2 2 2 本次設(shè)計中選用底盤類型介紹及其方案分析 鑒于本次設(shè)計的對象為 RL5040XLJ 旅居車 所以所選用的底盤應(yīng)該盡量滿足旅 居車的使用需求 旅居車在設(shè)計時 應(yīng)當(dāng)盡量增大內(nèi)部空間 所以在本次設(shè)計中 將 采用三類汽車底盤進行設(shè)計 因為三類汽車底盤沒有原來的駕駛室 在設(shè)計的時候可 以自行設(shè)計駕駛室與乘客區(qū)的車身 并且可以采用駕駛區(qū)與乘客區(qū)相互連通的設(shè)計方 案 進一步正大了車廂內(nèi)部的使用面積 更加迎合了旅居車的設(shè)計要求 同時也可以 使旅居車更加舒適 但是采用三類底盤進行旅居車設(shè)計 需要注意控制整車的質(zhì)心 防止質(zhì)心過高的現(xiàn)象出現(xiàn) 在設(shè)計的時候還應(yīng)該注意到傳動系和動力的匹配 制動系 統(tǒng)等方面 應(yīng)該嚴(yán)格控制整車質(zhì)量 軸荷分配 質(zhì)心高度位置等關(guān)系 這樣才能設(shè)計 出既符合旅居車使用條件又安全舒適切各個總成匹配良好的車輛 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 2 3 車身設(shè)計方案的選擇 車身屬于汽車上的三大總成之一 但是 除了在整車總布置受到制約于汽車上的 其它總車外 很多方面 如 外形 制圖與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法 制造與裝配工藝以及 所采用的材料等 均與其它總成大相徑庭 汽車車身是載運乘客或者貨物的活動性建 筑物 相當(dāng)于一個臨時住所或一個流動倉庫 但卻又受到質(zhì)量或空間的限制 可以說 麻雀雖小 肝膽俱全 從而帶來了許多新的問題 其涉及面之廣早已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出 一般機械產(chǎn)品的范疇 諸如車身造型藝術(shù) 內(nèi)部裝飾 取暖通風(fēng) 防震隔音 密封 照明 座椅設(shè)計 人體工程等方面 車身材料有逐漸擴大非金屬化的趨勢 車身零部 件的加工方法也是各種各樣的 如冷沖壓 各種形式的焊接 噴漆 電鍍 材料成型 等 由此可見汽車車身的設(shè)計制造需要綜合運用各種不通領(lǐng)域的知識以及各種行業(yè) 之大成 因此 可以毫不夸張的說 汽車車身技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r足以直接反映出一個國 家的工業(yè)水平和完備程度 綜合起來看 由于汽車車身的獨特性 它使得生產(chǎn)工藝 結(jié)構(gòu)力學(xué) 人機工程學(xué) 技術(shù)沒學(xué) 用戶心理學(xué) 交通運輸工程 企業(yè)管理乃至功效等各種彼此分野很大的學(xué) 科甚至很多非技術(shù)性領(lǐng)域的知識緊密地結(jié)合在了一起 出于各種不同的目的和要求 汽車的品種有很多 車型的形式各異 特別是隨著 時間的推移和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展 設(shè)計經(jīng)驗和使用實踐的日益豐富 結(jié)構(gòu)上不斷推 陳出新 雖然它離不開結(jié)構(gòu)的繼承性 但是新老結(jié)構(gòu)形式交織在一起 難以確切下定 義和予以統(tǒng)一命名 往往容易造成混淆 這樣就給人們分門別類去認(rèn)識它和研究它帶 來了一定的困難 盡管一般也可以按照用途 例如 轎車 大客車 貨車和專用汽車 車身等等 和所用材料 如金屬 非金屬和鋼木混合等等 來進行分類 然而 從結(jié) 構(gòu)和設(shè)計觀點按車身承載型式來分類 可以認(rèn)為是比較明確而又合理的 按車身承載形式 客車車身結(jié)構(gòu)可分為非承載式 半承載式和承載式三大類 非 承載式和半承載式車身結(jié)構(gòu)都是屬于有車架式的 而承載式車身則屬于無車架式的 從設(shè)的角度看 這類分法是比較合理的 按承載形式對車身結(jié)構(gòu)進行分類 表明了不 同形式的車身結(jié)構(gòu)的組成以及車身制造工藝過程中的差異 2 3 1 非承載式 有車架式 車身簡介與分析 貨車 除微型貨車外 與在貨車的三類或者二類汽車底盤基礎(chǔ)上改裝成的大客 車和專用汽車以及大部分高級轎車 出于舒適性的要求 都裝有單獨的車架 此時 車身是通過過個橡膠墊安裝在車架上的 當(dāng)汽車在崎嶇不行的道路上行駛的時候 車 架產(chǎn)生的變形由橡膠墊的撓性所吸收 載荷主要由車架來承擔(dān) 因此 顧名思義 這 種車身結(jié)構(gòu)應(yīng)是不承載的 但實際上 由于車架并非絕對剛性 所以車身仍在一定程 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 度上承受著由車架彎曲和扭轉(zhuǎn)變形所引起的載荷 非承載式也稱為有車架式 車架是跨裝在汽車前 后軸上的橋梁式結(jié)構(gòu) 其主要 結(jié)構(gòu)形式歸納起來不外乎框式 脊梁式和綜合式等三大類 框式又可以劃分為邊梁式 和周邊式兩種 經(jīng)過分析 可得出非承載式車身的有點在于 除了輪胎與懸架系統(tǒng)對整車的緩沖吸振作用而外 撓性橡膠墊還可以起到輔助緩沖 適當(dāng)吸收車架的扭轉(zhuǎn)變形和降低噪聲的作用 既延長了車身的使用壽命 又提高了乘 坐舒適性 所以目前此種車身結(jié)構(gòu)型式仍然較廣泛地被采用于高級轎車和部分中級轎 車上 1 底盤和車身可以分開裝配 然后總裝在一起 這樣既可以簡化裝配工藝 又 便于組織人員進行專業(yè)化協(xié)作 2 由于有車架作為整車的基礎(chǔ) 這樣就便于汽車上各總成和部件的安裝 同時 也易于更改車型和改裝成其它用途的車輛 貨車和專用車以及非專業(yè)廠生產(chǎn)的大客車 之所以長期保留有車架 其主要原因也就在于此 3 發(fā)生撞車事故時 車架還可以對車身起到一定程度上的保護作用 車廂變形 量小 非承載式車身有很多的有點 但是經(jīng)過分析 也不難得出非承載式車身有如下幾 樣缺點 1 由于設(shè)計計算時不考慮車身承載 所以必須保證車身有足夠的強度和剛度 從而導(dǎo)致整車自重力增加 2 由于底盤和車身之間有車架相連 使得整車高度有所上升 3 車架是汽車上最大而且質(zhì)量最大的零件 所以必須具備有大型的壓床以及焊 接工 檢驗等一系列較為復(fù)雜而且昂貴的制造設(shè)備 2 3 2 半承載式車身簡介與分析 半承載式是一種過渡型的結(jié)構(gòu) 車身下部仍然保留有 車架 不過它的強度和 剛度可稍微低于非承載式的車架 為了有所區(qū)別可見 一般可以將它成為 底架 它之所以被命名為半承載式是由于以下考慮 讓車身也分擔(dān)部分載荷 以此來減輕車 架的自重力 圖 2 3 所示為半承載式大客車車身 此種結(jié)構(gòu)型式與底架縱梁兩側(cè)懸伸 的橫梁 俗稱牛腿 剛性相連 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 圖 2 3 半承載式大客車車身 這種結(jié)構(gòu)的主要特點是 車身下部與底架組合為一個整體 車身也能分擔(dān)部分彎 曲和扭轉(zhuǎn)載荷 由于此種車身結(jié)構(gòu)型式還保留有底架 因此 大客車的輕量化任然受 到一定程度的制約 2 3 3 承載式 無車架式 車身簡介與分析 為了進一步減輕汽車的自重力以及使車身結(jié)構(gòu)合理化 在客車和轎車上采用無車 架承載式結(jié)構(gòu) 根據(jù)大客車車身上 下受載荷成都的不同 又可以將承載式大客車車身分為基礎(chǔ) 承載式和整體承載式兩種 1 基礎(chǔ)承載式 這宗結(jié)構(gòu) 圖 2 4 是將車身側(cè)圍腰線以下部分 包括窗臺梁一下到地板的側(cè)壁 骨架和底部結(jié)構(gòu) 設(shè)計成車身的主要承載件 頂蓋則考慮為非承載件 因此 床柱界 面可以減細(xì) 這宗結(jié)構(gòu)的底部縱向和橫向構(gòu)件一般可采用薄壁型鋼或薄板來制造 其 高度可達(dá)到 0 5m 左右 故可充分利用車身地板下面的空間作為行李艙 但因底部結(jié) 構(gòu)的截面高度較大 導(dǎo)致車身地板離地距離太高 因此這種型式的車身只宜采用在長 度或者旅游大客車上 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 圖 2 4 基礎(chǔ)型承載式大客車車身受力原則簡圖 目前歐洲不少國家的廠家生產(chǎn)的大型旅游客車 其地板一下為一較強的空間框架 一般稱之為格柵式 Grille type 結(jié)構(gòu) 它的主要特點是 1 該結(jié)構(gòu)是由截面尺寸相近的冷彎型鋼桿件所組成 易于建立教符合實際結(jié)構(gòu) 的有限元計算模型 從而可以提高計算精度 2 容許設(shè)法變動桿件數(shù)量和位置 有利于調(diào)整桿件中的應(yīng)力 從而可以達(dá)到等 強度設(shè)計的目的 3 作為基礎(chǔ)承載件的格柵底盤具有較大的抗扭剛性 可以保證安裝在其上的各 種總成的相對位置關(guān)系及其正常工作 4 在承載相同的情況下 冷彎型鋼的成本比無縫鋼管約低 40 60 冷彎型鋼 可以定尺或倍尺供應(yīng) 故可提高材料利用率 以冷彎型鋼代替鋼板沖壓件 既可以簡 化構(gòu)建的成型過程 又能節(jié)省部分沖壓設(shè)備 同時也便于大客車的改型和系列化 為 多品種生產(chǎn)創(chuàng)造條件 二 整體承載式 顧名思義 這種結(jié)構(gòu)應(yīng)是整個車身都參與承載 由于車身的上 下部結(jié)構(gòu)形成一 個統(tǒng)一的整體 如圖 2 5 所示 實心黑線部分為車身受力部分 在承受載荷時 以強 濟弱 可使整個車身殼體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài) 因此 如果能夠從理論分析和結(jié)構(gòu)上進行深 入探索 以發(fā)揮材料最大潛能 就有可能設(shè)計出等強度的空間結(jié)構(gòu) 是車身質(zhì)量最輕 而強度與剛度最大 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 圖 2 5 整體承載式大客車車身受力原則簡圖 轎車承載式車身如圖 2 6 圖 2 7 所示其前端由兩根前縱梁 前圍板 兩側(cè)擋泥 板 前圍內(nèi)側(cè)板 等形成 一剛性較強的框架 車身中部是由左 右側(cè)圍 包括車門 上框 門檻梁和前 中 后立柱等 和地板 頂蓋 前圍板 前風(fēng)窗框 行李艙圍板 后窗框等構(gòu)成的盒形結(jié)構(gòu) 其后端則由與后縱梁相焊接的行李艙地板及后輪內(nèi) 外輪 罩所構(gòu)成 由于改善視野性的需要 趨向于增大玻璃部分的面積 相應(yīng)的就要求減小 腰線以上的立柱 門框和窗柱的截面尺寸以及采用扁平的頂棚 所以轎車承載式車身 的強度和剛度通常主要由車身下部來保證 經(jīng)過分析多年的設(shè)計實驗與使用實踐 我們不難看到整體承載式底盤具有以下的 缺點 1 由于取消了車架的使用 來自傳動系和懸架的震動和噪聲將直接傳給車身 而車廂本身又是易于形成引起空腔共鳴的共振箱 因此會大大惡化乘客乘坐時的舒適 性 為此 必須采用大量的歌聲防振材料 從而成本和質(zhì)量都會有一定程度上的增加 2 改型較為困難 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 圖 2 6 轎車廠在式車身上部 1 前圍板 2 前輪擋泥板 3 前圍內(nèi)側(cè)板 4 外圍內(nèi)側(cè)板 5 前立柱 6 門下邊梁 7 中立柱 8 后翼子板 9 中立柱內(nèi)板 10 后圍下板 11 車門上框加強版 12 頂蓋 13 后風(fēng)窗加強框 14 車門上框 15 后座隔板 16 前風(fēng)窗加強框 圖 2 7 轎車承載式車身下部 1 前橫梁 2 輪罩裙板 3 前縱梁 4 地板前縱梁 5 門檻 6 前地板總成 7 后座橫梁 8 后縱梁 9 后輪內(nèi)罩 10 后輪外罩 11 行李艙地板 12 后座支板 13 前圍板下橫梁 從節(jié)能 輕量化和降低車高的角度出發(fā) 展望轎車車身結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢 似乎應(yīng) 是承載式車身的天下 但是對于美國 日本 德國 法國 意大利 英國和俄羅斯等 發(fā)達(dá)國家來說 近年根據(jù)來他們生產(chǎn)的轎車結(jié)構(gòu)分析的統(tǒng)計表明 即使是整體承載式 車身 其前端和后端大多數(shù)仍加裝副車架 六個 或是前端裝有副車架 后者也稱 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 16 為短車架或部分式車架 Stub frame 這主要是為了改善乘坐舒適性的緣故 因此 嚴(yán)格說來 這類車身似乎應(yīng)該歸之于半承載是車身之中 2 3 4 本次設(shè)計中采用車身類型介紹及其方案分析 在次設(shè)計中由于設(shè)計對象為 RL5040XLJ 型旅居車 所以應(yīng)該考慮到設(shè)計之后車 輛的使用條件與要求 然后盡量做到優(yōu)化 旅居車在設(shè)計的時候應(yīng)該盡量擴大駕駛區(qū) 和乘客區(qū)的空間 盡量提高車輛的操作穩(wěn)定性和舒適性 所以在本次設(shè)計中 在非承 載式 半承載式 承載式三類車身型式中 選擇采用非承載式車身進行改裝設(shè)計 采 用非承載式車身 除了輪胎和懸架系統(tǒng)對整車的緩沖吸振作用外 連接處的撓度橡膠 墊還可以起到緩沖和適當(dāng)吸收車架的扭轉(zhuǎn)變形和降低噪聲的作用 這樣能夠大大的提 高車輛的舒適性 同時選用非承載式車身 底盤和車身可以分開裝配 然后總裝在一 起 這樣即可簡化裝配工藝 又能夠便于組織專業(yè)化協(xié)作 由于選擇非承載式車身 有底盤作為整車的基礎(chǔ) 這樣就便于汽車上各個總成和部件的安裝 同時也易于更改 車型和改裝成其他用途的車型 選用非承載式車身設(shè)計方案 整車在發(fā)生撞車事故的 時候 車架還可以對車身起到一定的保護作用 車廂變形量 更有利于乘客及其駕駛 員的安全 綜上所述 在本次設(shè)計中 車身 將會采用非承載式車身設(shè)計方案 2 4 本章小結(jié) 本章主要對主要介紹了方案的設(shè)計和總布置的設(shè)計 總體方案設(shè)計中 先做二類 汽車底盤 三類汽車底盤的 車身類型 車門類型及其相關(guān)附件的介紹 然后進行優(yōu) 缺點的對比 最后進行綜合分析 得出了一套總體的設(shè)計方案 總布置設(shè)計主要介紹 了本設(shè)計總體結(jié)構(gòu)的布置原則 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 第 3 章 三類底盤的選擇 3 1 三類底盤的選型 目前改裝專用汽車選用的底盤主要是二類底盤和三類底盤兩類 也有為某些專用 汽車設(shè)計的專用底盤 專用汽車底盤選型的好壞對專用汽車性能影響很大 汽車底盤 的選擇或設(shè)計專用底盤主要根據(jù)專用汽車的類型 用途 裝載質(zhì)量 只用條件 專用 汽車的性能指標(biāo) 專用設(shè)備或裝置的外形尺寸 動力匹配等因素來決定 由于本次設(shè)計對象為 RL5040XLJ 型旅居車 為了適應(yīng)旅居車平時使用時候的使 用要求 盡量在這幾種增大駕駛區(qū)和乘客區(qū)的可用空間 盡量提高旅居車的舒適性 盡量使旅居車在外觀上有較好的流線 盡量降低風(fēng)噪等各項噪音 為了適應(yīng)這樣的使 用要求 在本次設(shè)計中將選擇利用三類底盤進行改裝設(shè)計 經(jīng)過對汽車三類底盤資料 的大量查閱 本次設(shè)計中將采用神野牌 ZJZ6650DBY2 輕型客車底盤 神野牌 ZJZ6650DBY2 輕型客車底盤具體參數(shù)數(shù)據(jù)如表 3 1 所示 表 3 1 神野牌 ZJZ6650DBY2 輕型客車底盤具體參數(shù) 額定載質(zhì)量 Kg 前輪輪距 mm 1592 總質(zhì)量 Kg 4500 后輪輪距 mm 1485 外廓尺寸 mm 5772 1885 前懸 mm 935 軸距 mm 3308 后懸 mm 1529 最小離地間隙 mm 195 最小轉(zhuǎn)彎直徑 m 7 5 最高車速 Km h 90 轉(zhuǎn)向機構(gòu) 準(zhǔn)拖掛車總質(zhì)量 kg 鞍座型號 驅(qū)動形式 4 2 額定功率 2300r min 132kw 最大扭矩 2000r min 215 8 離合器型式 接近角 離去角 輪胎規(guī)格 6 5 10 變速器型號 鞍座最大允許承載質(zhì)量 發(fā)動機型號 YZ4102Q1 4 缸 直列 直噴 渦輪增壓 3 2 總體布置的原則 總體布置的任務(wù)是正確選定整車參數(shù) 合理布置工作裝置和附件 使取力裝置 專用工作裝置 其它附件與所選定的汽車底盤構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體 達(dá)到設(shè)計 任務(wù)書所提出的要求 圖 3 1 為旅居車整車結(jié)構(gòu)圖 布置時應(yīng)按照以下原則 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 18 1 盡量避免變動汽車底盤各總成位置 2 盡量滿足專用工作裝置性能的要求 充分發(fā)揮專用功能 3 必須對裝載質(zhì)量 軸荷分配等參數(shù)進行估算和校核 4 應(yīng)避免工作裝置的布置對車架造成集中載荷 5 應(yīng)盡量減少專用汽車的整車整備質(zhì)量 6 應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求 圖 3 1 為旅居車整車結(jié)構(gòu)圖 3 3 整車參數(shù)的確定 3 3 1 裝載質(zhì)量和總質(zhì)量的確定 初步選定的總質(zhì)量為 4000Kg 查表 3 1 可知整備質(zhì)量為 2196Kg 額定裝載質(zhì) 量 1756Kg 3 3 2 軸載質(zhì)量的確定 1 軸載質(zhì)量的計算 專用汽車總質(zhì)量和專用工作裝置各部件質(zhì)量及其質(zhì)心位置確定后 就可以計算軸 載質(zhì)量 3 1 221 ioamxL 2137058904Kgm 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 19 2 軸載質(zhì)量的限值 汽車及掛車單軸的最大允許軸荷不得超過表 3 2 的最大限值 表 3 2 掛車并裝軸的最大允許軸荷的最大限值 單位 kg 車輛類型 最大允許軸荷最大限值 每側(cè)單輪胎 6000 每側(cè)雙輪胎 10000 對照上表可以看出 本設(shè)計所用的車型后軸為每側(cè)雙輪胎 8890 10000Kg 前軸 為每側(cè)單輪胎 44802 時候 扭轉(zhuǎn)剛度明顯下降 表 4 1 為材料面積 A 相等 周邊的長度 s 和材料厚度 t 均相同 而形狀不同的截 面特性的比較示例 表中 Iy 和 Wy 分別表示對主慣性軸 y 的抗彎慣性矩和抗彎斷面系 數(shù) W k 為抗扭斷面系數(shù) 可見 在材料面積 A 和壁厚 t 保持不變的情況下 閉口截面的抗彎性能稍稍若于 開口截面 但閉口截面的扭轉(zhuǎn)慣性矩要比開口截面大多了 因此 從提高整個車身和構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)剛度出發(fā) 宜多采用閉口截面 但是還需要 考慮構(gòu)成截面的其他因素 如結(jié)構(gòu)功能 配合關(guān)系以及制造工藝等等 因此 實際車 身骨架構(gòu)件的截面形狀往往是比較復(fù)雜的 圖 4 1 為承載式轎車車身骨架截面示例 為了提高扭轉(zhuǎn)剛度 全部采用閉口截面 而大客車車身的主要構(gòu)件 則通常采用一行鋼管 當(dāng)對車身骨架初步設(shè)計方案進行分析后 可以根據(jù)內(nèi)力分布情況 適當(dāng)調(diào)整構(gòu)件的截 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 22 面形狀 尺寸及其位置 表 4 1 材料特性的比較 4 1 3 橫 縱梁連接點解決方案 橫 縱桿件的連接點即通常說說的 接頭 諸如底盤縱梁與橫梁的交接處 橫 梁與立柱的連接點 窗框以及門框的四個角等等 這些部分一般都容易出現(xiàn)應(yīng)力集中 如設(shè)計不當(dāng)很可能造成車身的隱患 從提高扭轉(zhuǎn)剛度來看 縱梁與橫梁應(yīng)以翼緣相連 但一般翼緣的彎曲應(yīng)力和約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力都最大 因此 必須認(rèn)真設(shè)計街頭的形狀和 連接強度 可用角板等各種連接方式 如圖 4 2 以擴大連接的面積 減小應(yīng)力集中 需要指出 過分地加強接頭也坑內(nèi)個由于接頭剛度太大而使接頭邊緣的被加強梁上產(chǎn) 生應(yīng)力集中 或者由于接頭約束程度過大導(dǎo)致約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力加大而損壞 因此 接 頭的鉚釘數(shù)量和布置 焊縫長短和布置都應(yīng)恰當(dāng)好處 此外 理論上 各桿截面的彎 曲中心的軌跡最好相交于一點 以免產(chǎn)生附加載荷 4 2 車體板殼的設(shè)計 車體的大型板殼零件可分為三類 1 外罩蓋件 如車身頂蓋 發(fā)動機罩外板 車門外板 翼子板等 對這些零件 的要求是 表面光滑 棱角線條清晰 與相鄰部件棱線吻合 完全符合造型要求 而 且要有一定的剛度 2 內(nèi)罩蓋件 如前圍內(nèi)板 發(fā)動機擋板 地板 車門內(nèi)板等 即在車身外面看 不見的內(nèi)部大零件 這些零件的剛度要足夠 零件上的裝配尺寸要準(zhǔn)確 3 骨架零件 他們在車身上起支撐作用 如支柱 門窗框以及各種縱梁 橫梁 截面形狀 截面尺寸 A Jk Iy Wy Wk h 12 8 b 4 8 t 0 4 1 0 0044 1 1 0 043 h 6 4 b 4 8 t 0 4 1 0 59 0 69 0 733 0 768 h 7 13 t 0 4 1 1 0 691 0 656 1 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 23 等等 圖 4 1 承載式車身骨架構(gòu)件的截面圖 圖 4 2 車架構(gòu)件的各種連接方法示例 上述這些零件輪廓尺寸都較大 零件形狀多為空間復(fù)雜曲面 有各種各樣的界面 和翻邊型式 以及不規(guī)則的輪廓尺寸 使用的材料大多是具有良好拉延性能的優(yōu)質(zhì)鋼 板 鋼板厚度為 0 7mm 1 2mm 由于形狀復(fù)雜 沖壓制造這些零件往往需要好幾道 工序才能完成 大量生產(chǎn)的準(zhǔn)備周期長 投入成本較高 投產(chǎn)后產(chǎn)品圖樣略有變動便 會影響甚大 因此 在設(shè)計車身大型零件時 要充分考慮到各個方面的要求 4 2 1 板殼的構(gòu)造 過度和連接 在車身表面線的控制下 繪制由一個截面過度打哦另一個截面的殼體草圖 構(gòu)造 殼體與骨架或其他覆蓋件之間的連接形式 以便進行下一步進行細(xì)致的主圖板設(shè)計 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 24 圖 4 3 表明頂蓋與風(fēng)窗支柱及前圍上蓋板之間曲面的過度關(guān)系和翻遍的型式 由 A A B B C C 三個截面可見翻遍的銜接關(guān)系 圖 4 3 車身殼體草圖 4 2 2 板殼的合理分塊 圖 4 4 給出了駕駛室的兩種結(jié)構(gòu)劃分方案 方案 a 主要組合件和板的接縫布置在前后柱的腰線上 風(fēng)窗柱上和門檻上 頂蓋 和前圍上外板所示 B 為沖壓深度 這樣窗框被分成兩部分 裝配時要用夾具定位 以免發(fā)生窗框翹曲和錯移 接縫是在顯見的表面區(qū)域 方案 b 的頂蓋是與風(fēng)窗外板和前圍上板構(gòu)成一個整體 由于風(fēng)窗是斜的 B 比 較淺 整個前風(fēng)窗是在一塊板上沖壓出來 所需板材和壓床臺面較大 接縫是布置 在不顯眼的地方 確定分塊方案應(yīng)盡量滿足制造工藝要求 考慮產(chǎn)量 工裝設(shè)備和成本等許多因素 4 2 3 提高零件的剛度 剛度差的大型覆蓋件容易在振源的激勵下引起板的強迫振動 板的震動將使車身 內(nèi)部產(chǎn)生很大的噪聲 尤其是發(fā)生共振現(xiàn)象時令人感覺很不舒服 還會造成部件的疲 勞損壞 此外 零件剛度差 給生產(chǎn) 搬運等都帶來了困難 因此 設(shè)計殼體零件尤 其要注意提高零件的剛度 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 25 a b 圖 4 4 駕駛室分塊 提高板殼零件剛度的措施 1 曲面和棱線等的造型 及其拉延成型過程零件材料的冷作硬化 對提高剛度 極為有利 平直的零件造型是不可取的 2 在內(nèi)覆蓋件和不顯露的外覆蓋件上設(shè)置各種形狀的加強肋 設(shè)計加強肋應(yīng)注 意一下幾點 在平的或稍鼓起來的零件上 加強肋應(yīng)沿著零件的對角線布置 最好不用交叉 肋 如果采用交叉肋 則應(yīng)避免交叉處因應(yīng)力集中而喪失剛性 為此 在交叉處用半 徑大于兩倍肋寬度的圓弧來過渡 為減輕彎曲零件的回彈 可以在彎曲部分局部壓出三角肋 對彎曲半徑很大的 零件 應(yīng)垂直于零件的彎曲軸線方向布置條形肋 加強肋的軸線宜直 否則在運動時會引起扭轉(zhuǎn) 加強肋應(yīng)沿著支撐之間的最短距離布置 肋的剛性主要取決于他的深度 但為防止破裂 深度不宜過大 原則上應(yīng)滿足 板料拉延成型所允許的條件 3 大客車承載式車身上的板殼零件 蒙皮 可分為兩種 一種是應(yīng)力蒙皮 它是將薄板先電焊定位在車架上 再進行鉚接 使蒙皮與骨架 一起承載 故稱之為應(yīng)力蒙皮 是沿襲飛機殼體的結(jié)構(gòu) 另一種為預(yù)應(yīng)力蒙皮 即在車身側(cè)壁的窗下梁至地板邊梁之間 由一張長度 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 26 自車身前端第二立柱至最后第二立柱相應(yīng)大小的薄板 放在平臺上由平臺上由占用胎 夾具壓平并拉伸越 1 左右 然后將胎夾具及貼實緊固的薄板 整個吊裝至骨架側(cè)圍 相應(yīng)部位的外邊 進行貼合并將四周電焊 而蒙皮與中間各立柱不焊接 其間只加裝 襯墊物 撤去胎夾具后的蒙皮仍處于張拉應(yīng)力狀態(tài) 所以又稱張拉蒙皮 張拉蒙皮不參與承載 只在骨架承載式客車車身上起裝飾作用 無鉚釘 無接縫 表面光潔 由于蒙皮受有張拉應(yīng)力 垂直于板面的剛度得以提高 4 3 旅居車車身設(shè)計 在進行本次旅居車設(shè)計時 首先確定車身骨架的總體方案 車身骨架采用非承載 式 利用三類底盤的車架起到承載作用 整個車身骨架分前圍骨架 左側(cè)圍骨架 右 側(cè)圍骨架 后圍骨架 地板骨架六個部分 首先選擇制作旅居車骨架結(jié)構(gòu)的材料 根據(jù)材料的選擇原則 雖然車身骨架不用 過多的承載 但是同樣應(yīng)該保證它具有一定的剛度 所以通過查閱機械設(shè)計手冊 進 行各種型材的比較 最終確定了本次旅居車設(shè)計中 橫梁材料選用方形鋼管 截面如 圖 4 5 所示 方形鋼管截面參數(shù)如表 4 2 所示 采用方形鋼管可以保證車身骨架有一 定的剛度 同時 除了圓形鋼管之外 方形鋼管抗扭慣性最大 可以有效防止車身變 形 所以本次設(shè)計采用方形鋼管作為汽車骨架的橫梁 縱梁選用冷彎邊槽鋼 冷彎邊 槽鋼具有較好的剛性 可以要求縱梁的設(shè)計要求 所以本次設(shè)計中 旅居車的縱梁選 型為棱邊槽鋼 截面如圖 4 6 所示 冷彎邊槽鋼截面參數(shù)如表 4 3 所示 圖 4 5 方形鋼管截面圖 表 4 2 方形鋼管參數(shù) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 27 圖 4 6 冷彎邊槽鋼截面圖 表 4 3 冷彎邊槽鋼截面參數(shù) 名 稱 尺寸 mm 理論質(zhì)量 截面面積 重心 cm 慣性矩 cm 4 同轉(zhuǎn)半徑 cm H B t H B t kg m cm2 X0 IX IY rX rY 180 80 4 0 180 80 4 0 10 184 12 973 2 075 641 4 81 02 70 31 2 499 180 80 5 0 180 80 5 0 12 576 16 021 2 123 780 5 99 11 6 979 2 487 在橫縱梁接頭的設(shè)計方案選擇上 本次設(shè)計將采用橫梁貫穿縱梁腹板這種設(shè)計方 案 首先這種設(shè)計方案可以保證足夠的剛度 特別是在對地板骨架的設(shè)計時 要求地 板骨架應(yīng)該有足夠的剛度 起到一定的承擔(dān)載荷的作用 這種貫穿連接結(jié)構(gòu)目前國內(nèi) 外廣泛采用的半掛車車架結(jié)構(gòu) 它在貫穿處只焊接橫梁腹板 其上下翼板不焊接 并 在穿孔之間留有間隙 當(dāng)縱梁產(chǎn)生彎曲變形時 允許縱梁相對橫梁產(chǎn)生微量位移 從 而消除應(yīng)力集中現(xiàn)象 但車架整體扭轉(zhuǎn)剛度較差 需要在靠近縱梁兩端處加橫梁來起 到高扭轉(zhuǎn)剛度 慣性橫梁式結(jié)構(gòu) 由于采用了整體橫梁 減少了焊接 使焊接變形減 少 同時還具有腹板承載能力大 并且在偏載較大時 能使車架各處所產(chǎn)生的應(yīng)力分 布較均勻的特點 基本尺寸 截面模數(shù) 截面模數(shù) A B S JX JY WX WY mm 截面面積 F cm2 理論重量 G kg m cm2 cm2 4 7 39 5 56 25 56 10 22 5 8 58 6 73 29 81 11 93 6 9 95 7 81 33 35 13 34 7 11 21 8 80 35 23 14 49 50 8 12 35 9 70 38 51 15 41 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 28 根據(jù)第 3 章尺寸參數(shù)的確定中所設(shè)計的 旅居車頭部分駕駛區(qū)的長度初為 2207mm 旅居車總長初定在 6150mm 所以得到乘客區(qū)車廂外部尺寸初定為 3943mm 所以進行對汽車右側(cè)圍進行設(shè)計 設(shè)計圖如圖 4 7 所示 圖 4 7 車身右側(cè)骨架設(shè)計 在設(shè)計的時候 應(yīng)該注意車身剛度 在必要的部位加裝加強肋 注意骨架布置均 勻 使得車身骨架承載均勻 初步選定后圍立柱長度 2315mm 腰梁長度 3911mm 側(cè)圍擱梁長度 5000mm 斜撐長度 1468mm 側(cè)圍立柱長度 1721mm 裙立柱長度 494mm 側(cè)圍裙邊梁長度 2324mm 風(fēng)窗立柱長度 1622mm 汽車頂蓋由于不參與過多的承載 所以在本次設(shè)計中采用如圖 4 8 的設(shè)計方案 窗框上橫梁長度 4887mm 頂蓋縱梁長度 4282mm 上邊梁長度 4332mm 頂蓋 橫梁長度 1490mm 前風(fēng)窗上橫梁長度 2090mm 在對車身地板骨架分總成的設(shè)計如圖 4 9 所示 地板縱梁長度 5493mm 地板橫梁長度 1990mm 汽車地板骨架設(shè)計過程中 需 要地板縱梁和地板橫梁的連接方式是需要解決的 在上面我們已經(jīng)進行了方案的選擇 以及確定 所以將采用橫梁貫穿縱梁腹板的設(shè)計方案 將圖 4 9 放大得到圖 4 10 可以 看清楚橫梁貫穿縱梁腹板設(shè)計方案的具體形式 在完成六個骨架裝分總成的制造后 在將六個分總成連接成一個整體車身骨架總 成的時候 側(cè)圍與前圍與后圍采用焊接的方式連接 頂蓋與側(cè)圍和前圍后圍同樣采用 焊接將其連接在一起 由于地板直接連接三類底盤 地板與車身其他四個車身分總成 相連 如果地板骨架與三類底盤利用剛性連接 那么三類底盤產(chǎn)生的噪聲與振動將直 接傳導(dǎo)給地板骨架 很容易在車廂內(nèi)產(chǎn)生共振或者共鳴的現(xiàn)象 所以為了避免這種現(xiàn) 象的產(chǎn)生 選擇車身地板骨架與前圍 后圍 兩側(cè)側(cè)圍的連接方式采用柔性連接 即 彈性固定連接如圖 4 11 所示 這種彈性固定連接在側(cè)圍與地板骨架之間墊上了具有 彈 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 29 圖 4 8 汽車頂蓋骨架設(shè)計 圖 4 9 汽車地板骨架設(shè)計 圖 4 10 地板橫梁貫穿縱梁腹板連接方式 性的軟墊 如硬橡膠 軟塑料或木頭 這樣軟墊可以起到緩沖與吸能的作用 提高 了整車裝配完成后的舒適性 圖 4 11 彈性固定連接方式 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 30 圖 4 12 地板骨架與車身側(cè)圍骨架螺栓連接 在本次設(shè)計中 主要校核當(dāng)汽車加速的時候看螺栓時候能剪斷 所以按照抗剪強 度校核計算 4 1 4 20 dmFA 式中 FA 受橫向載荷 m 剪切面?zhèn)€數(shù) d 0 受剪切直徑 在本次設(shè)計中 采 用的是 M16 螺栓 所以 d0 16 汽車在行駛是在剎車減速時此螺栓連接設(shè)計受到的橫 向載荷最大 所以取汽車的最大加速度為 5g 算得車身骨架與車身蒙皮的質(zhì)量為 m 總 1190 641kg 這樣 通過這些可以算的每一個螺栓所受的剪切力為 F A 總 m 總 a 58341 4096 59723 總 將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入到公式 7 1 中 算出 774 17 計算 推薦材料 30CrMnSi 性能級數(shù) 12 9 4 2 s s 為屈服強度極限 查閱相關(guān)數(shù)據(jù)可得到在本次設(shè)計中取值為 1100 S 為一個系 數(shù) 在本次設(shè)計中 S 取值為 1 2 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式 7 2 可算得 916 7 所以可得到 所以該設(shè)計合理 可以使用 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 31 4 4 本章小結(jié) 本章主要介紹了汽車車身設(shè)計時的原則與注意事項 并且對旅居車車身骨架進行 了詳細(xì)的設(shè)計 對各個分總成之間的連接方式進行了說明 并在選用型材與連接方式 進行了設(shè)計的優(yōu)化 使得車身骨架具有了足夠的高度以保證車身不至于變形 使設(shè)計 能夠符合旅居車在裝配后的使用要求 在螺栓的選型之后并且對螺栓進行了剪切力的 計算 得出可用的螺栓 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 32 第 5 章 車門及駕駛室的設(shè)計 5 1 車門的設(shè)計 車門的結(jié)構(gòu)形式很多 有旋轉(zhuǎn)門 拉門 折疊門和外擺式車門 后兩者主要用于 大客車上 各類車型的駕駛員用門 貨車及其轎車車門 大多采用旋轉(zhuǎn)門 開門時旋 轉(zhuǎn)方向可以是往前 順開門 或往后 逆開門 順開門在行車時比較安全 對車門的要求 1 具有必要的開度 并能使車門停在最大開度上 以保證上 下車的方便性 2 安全可靠 車門能鎖住 行車或裝車時們不能自動打開 3 開關(guān)方便 玻璃升降方便 4 具有良好的密封 5 具有足夠的剛度 不易變形下沉 行車時不振響 6 制造工藝性好 易于沖壓并便于安裝附件 7 外型上與整車協(xié)調(diào) 5 1 1 車門類型 1 無窗框車門 Frameless Glass 優(yōu)點 造型前衛(wèi)時尚 且外觀上各處配合對消費者很是養(yǎng)眼 因為沒有窗框部分 的金屬板材 內(nèi)外板沖壓成型不必考慮此處廢料損失 可將廢料率降至最低 左右內(nèi) 外 板可以在一個模具中成型 該類型車門具備整形能力 缺點 窗玻璃的穩(wěn)定性差 當(dāng)玻璃在 full up 位置時 至少在門肚子里留有露出部 分的三分之一長度 否則容易失穩(wěn) 門肚子里需要有額外的支架來保持玻璃的穩(wěn)定 性 當(dāng)然這些都會增加產(chǎn)品成本 而且造成門密封性先天不足 車內(nèi)密封條件不好 為了改善其密封性 不得不花更多代價 除此之外 車身腰線 Belt line 也被抬高 2 獨立窗框式車門 Loose Upper Frame 優(yōu)點 廢料率同樣能降至最少 左右內(nèi) 外 板可以在一個模具中成型 該類 型車門具備整形能力 門質(zhì)量好 缺點 可裝配性差 會產(chǎn)生匹配上的這樣那樣的問題 諸如 gap flush 等等 限制了主密封樣式的選擇范圍 而且也存在密封性差的潛在問題 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 33 3 內(nèi) 外板整體沖壓成型式車門 1 外板整體沖壓成型式車門 Full Stamped Inner and Outer Panel 窗框部分進 入到車頂區(qū)域 into roof 從外觀看 就是車門上部有面共享了車頂面 優(yōu)點 結(jié)構(gòu)剛性好 密封性好 在整條 J Line 就是指車門在關(guān)閉時 車門上 與車身接觸的密封條區(qū)域 總裝車間一般稱為 頭道 或者 頭條 上可以作出對結(jié) 構(gòu)有利的拔模斜角 缺點 廢料多 增加了密封成本 如沿著車頂與車門邊的密封 沿著風(fēng)窗與車門 邊的密封 不具備整形能力 2 內(nèi) 外板整體沖壓成型式車門 Full Stamped Inner and Outer Panel 窗框部 分側(cè)向暴露 exposed on side 相對于上面類型 4 窗框內(nèi)藏式車門 Frame Under Glass 該類型又可以分為兩類 一類是門內(nèi)板整體沖壓 Full Stamped Inner 質(zhì)量與密封性都好 而且 J line 的 工藝性拔模也可以做 外觀當(dāng)然極像無窗框式車門的新穎前衛(wèi) 但是內(nèi)板仍然要產(chǎn)生 許多廢料 密封性有待改善 整體沖壓的內(nèi)板剛度大 免去焊接的麻煩 尺寸精度高 另一類是獨立窗框 Loose UPR Frame 廢料率低 質(zhì)量也好 左右內(nèi) 外 板 可以在一個模具中成型 外觀優(yōu)勢同上 但凡獨立窗框 裝配時產(chǎn)生的問題是無法避 免的 而且因為滾壓的窗框 使得密封形式的選擇有限 會導(dǎo)致潛在的密封性能問題 5 1 2 車門鉸鏈 車門鉸鏈主要包括固定部分 即鉸鏈座 固定在門框上 活動部分 安裝在車門 上 和鉸鏈軸 從結(jié)構(gòu)型式上區(qū)分 汽車車門鉸鏈一般可以分為明鉸鏈和暗鉸鏈 1 明鉸鏈 鉸鏈 明鉸鏈的旋轉(zhuǎn)軸心在車身外表面的外面 優(yōu)點 為結(jié)構(gòu)簡單 緊湊 體積小 重量輕 調(diào)整車門和鉸鏈拆裝容易 缺點 鉸鏈暴露在外 增大了風(fēng)阻系數(shù) 影響車的美觀 易刮碰 明鉸鏈在卡車 吉普車 軍車上