汽车车身结构与设计 第3版 课件第5章 车身结构设计与制造.pdf

《汽车车身结构与设计（第3版）》配套课件

第一章车身概论

第二章车身总体设计

第三章车身概念设计

第四章车身结构力学性能分析计算

第五章车身结构设计与制造

第六章车身部件结构与设计

第五章车身结构设计与制造

北京理工大学

◼完成车身总体设计和概念设计之后，即可着手进行细致

的结构分析与设计。

◼现在的车身结构设计已经由满足车身结构的基本功能要

求（如支撑发动机、变速箱等功能，提供车内乘坐空间

等功能）为主的功能设计逐步过渡到满足车身结构的各

项性能要求（如刚度性能、安全性、舒适性、可靠性与

耐久性等性能）为主的性能设计。

车身结构设计主要内容

◼确定整个车身结构应由哪些主要载荷路径和次要载荷路径的构件组

成，构件的几何参数，以及如何布置和连接这些构件，使其成为一

个连续的完整的受力拓扑结构。

◼确定车身构件采取怎样的截面形式，如何构成这样的截面，及其与

其他部件的配合关系；构件密封或外形的要求，壳体上内外饰板或

压条的固定方法以及组成截面的各部分的制造方法及其装配方法等。

◼建立数字式全尺寸模型，形成初步的零件表，进行方案重量的初步

估算，研究基本的装配方法和制造方法，包括材料的选用和车身结

构总成如何划分为分总成和零件，车身装配连接形式和装配顺序，

确定定位参考系统和各种工艺孔等。

◼在上述过程中，利用CAE方法同步进行车身结构性能的仿真与分析，

包括刚度分析、模态分析、耐撞性分析、NVH分析及耐久性分析等。

第一节车身结构设计

第二节车身结构材料与轻量化设计

第三节车身结构制造工艺

第四节车身减振与降噪设计

第五节车身结构试验方法简介

一、车身结构拓扑设计

1.车身结构拓扑模型

◼车身骨架结构的拓扑设计（TopologyDesign）是指车身结构中梁、柱

等承载件的空间布置形式，是车身结构概念设计中首先要完成的工作。

图6-1车身结构拓扑图6-2车身底架的典型拓扑结构

一、车身结构拓扑设计

1.车身结构拓扑模型

◼车身结构拓扑空间受车辆总体外形和内部布置要求约束。

◼构件布置是否合理，可以通过简化模型的载荷计算分析进行判断，这

是结构概念设计阶段极其重要和复杂的工作。

◼在这个阶段，要研究结构拓扑模型和定义初始的几何尺寸参数，而拓

扑模型是研究构件几何参数（如构件截面、接头参数和板料厚度等）

的基础。

◼应该研究如何发挥材料的作用，哪些地方需要材料，而哪些地方不需

要材料，以便得到最佳的车身拓扑模型。

一、车身结构拓扑设计

1.车身结构拓扑模型

◼将根据经验初步构造的拓扑几何方案输入CAD系统进行详细的结构设

计，才能开始后续的车身结构开发研制工作。

◼基于CAE分析的拓扑优化方法，能够从物理意义上和数字上说明其机

理，并将信息（包括设计专家的知识和修改意见）保存下来。

◼对于车身这样复杂结构的布置问题，其拓扑数学模型太复杂，还需要

考虑许多要求，如安全结构要求、动力学性能要求和其他一些要求。

DesignSpace

SystemlevelrequirementsandLoadsTopologyOptimization

(loadsanalysisandpackaging)

CADmodelwith

genericelements

FinalDesign