汽车车身结构与设计 习题与解答（已编辑版）

《汽车车身结构与设计》习题与解答

第一章 车身概论

1、汽车的三大总成是什么？ 答：底盘、发动机、车身。 2、简述车身在汽车中的重要性。

答：整车生产能力的发展取决与车身的生产能力，汽车的更新换代在很大程度上也决定与车身，我们所看到的汽车概念大多指车身概念，汽车的改型或改装主要依赖于车身。 3、车身有什么特点？

答：a：汽车车身是运载乘客或货物的活动建筑物，由于其在运动中载人、载物的特殊性，所以汽车车身的设计与制造需要综合运用空气动力、空气调节、结构设计、造型艺术、机械制造、仪器仪表、复合材料、电子电器、防音隔振、装饰装潢、人体工程等不同领域的知识。

b：自1885年德国人卡尔·弗里德里希·本茨研制出世界上第一辆马车式三轮汽车，并成立了世界上第一家汽车制造公司——奔驰汽车公司以来，汽车车身的造型随着时代的推移和科技的进步经历了19世纪末20世纪初的马车车厢形车身；20世纪20、30年代的薄板冲压焊接箱形车身； 第二次世界大战后50、60年代冷冲压技术生产的体现流线型、挺拔大方的车身。而到了20世纪70、80年代现代汽车的各种车身造型已初具雏形，新材料、新工艺的使用更使得汽车车身的设计制造得到了飞速发展。 4、简介车身材料。

答：现代汽车车身使用的材料品种很多，除金属（主要是高强度钢板）和轻合金（主要是铝合金）以外，还大量使用各种非金属材料如：塑料、橡胶、玻璃、木材、油漆、纺织品、皮革、复合材料等。随着汽车车身制造技术的发展，为了轻量化以及提高安全性、舒适性，非金属材料、复合材料在汽车车身的加工制造中得到日益广泛的应用。 5、车身主要包括哪些部分？

答：一般说，车身包括白车身及其附件。白车身通常是指已经装焊好但未喷涂油漆的白皮车身，主要是车身结构件和覆盖件的焊接总成，并包括前后板制件与车门。车身结构件和覆盖件焊（铆）接在一起即成为车身总成，该总成必须保证车身的强度与刚度，它可划分为地板、顶盖、前围板、后围板、侧围板、门立柱和仪表板总成。车身前板制件一般是指车头部分的零部件，包括水箱框架和前脸、前翼子板、挡泥板、发动机罩以及各种加强板、固定件。 6、车身有哪些承载形式？

答：车身按照承载形式的不同，可以分为非承载式、半承载式、承载式三大类。 7、什么是非承载式（有车架式）车身？

答：货车、采用货车底盘改装的大客车、专用汽车以及大部分高级轿车都采用非承载式车身，装有单独的车架，车身通过多个橡胶垫安装在车架上，橡胶垫则起到减振作用。非承载式车身的车架是跨装在汽车前后轴上的桥梁式结构，其主要结构形式有框式车架、脊梁式车架、综合式车架。

8、非承载式车身结构的优点。

答：非承载式车身结构的优点在于除了轮胎和悬挂系统对整车的缓冲吸振作用外 ，橡胶垫也起到辅助缓冲吸振作用 ，这样即起到减振、降噪的作用又提高了乘坐的舒适性；底盘和车身可以分开装配然后总装在一起，既简化了装配工艺，又便于组织专业化协作；由于有车架作为整车基础，既便于各总成部件的安装又易于更改车型和用途；发生事故时车架能对车身起到保护作用。 9、什么是承载式车身（无车架式）？

答：没有车架，车身直接安装在底盘上，主要是为了减轻汽车的自重以及使车身结构合理化。承载式车身结构的缺点在于由于没有车架，传动的噪音和振动直接传给车身，降低了乘坐的舒适性，因此必须大量采用防振、隔音材料，成本和重量都会有所增加；改型比较困难。 10、汽车生产的“三化”是指什么？

答：汽车生产的“三化”是指汽车产品系列化、零部件通用化、以及零件设计标准化。 11、什么叫汽车产品的系列化？

答：产品系列化是将产品进行合理分档、组成系列，并考虑各种变型。例如：货车可以按载重量分为微型、轻型、中型、重型、超重型及变型的自卸车；客车可以按长度划分为小型、轻型、中型、大型及变型的救护车、工程修理车等。 12、什么叫零部件通用化？

答：零部件通用化就是在载重量或载客量接近或相同的车型上，尽量采用相同结构和尺寸的零部件。 13、什么叫零件设计标准化？

答：零件设计标准化对汽车的大量生产非常重要。不言而喻，广泛采用标准件有利于产品的系列化和零部件通用化，便于组织生产、降低成本，对于使用维修也能带来很大方便。

第二章 车身设计方法

1、车身设计的特点

答：车身无论在用材、加工、装配、结构乃至使用功能等各方面都与汽车上的其他总成大相径庭。在外形结构上，车身壳体是由许多具有空间曲面外形的大型覆盖件组成。在装合这些大型覆盖件时对互换性和装配准确度有严格的要求。

2、传统的车身外形设计过程。

答：（1）初步设计 （2）技术设计

3、现代设计方法。

答：（1）概念设计 （2）工程设计

4、什么是概念设计？

答：概念设计包括技术任务书的全部内容和一个批准的三维模型。概念设计是多部门包括设计、研究工艺、销售预测等同时进行的。而汽车的外形设计和内装饰的选定主要来自客户的要求。在三维模型制作中，必须同时对同类车型的改进和模型风洞试验，以获得符合实际的数据，并以此作为工程设计的雏形。

5、什么是工程设计？

答：汽车工程设计一般需要3年以上，而从生产准备到大量投产时间更长。其中车身的设计所需的周期最长。车身设计首先是按1：1的比例进行内部模型和外部模型的设计及实物制作。其次则是车身试验，包括强度试验、风洞试验、振动噪音试验和撞车试验等。

6、什么是电子计算机辅助设计（CAD）？

答：计算机及计算机应用软件的使用和快速发展日益成为创造性活动的得力助手。并且在现代汽车的设计中得到广泛应用。如前所述，车身上的多数部件具有很复杂的空间曲面，而无论该曲面多复杂，决定其图形的只有四个因素：坐标系、点、线、面。在数学本质上即只有坐标系、点两个因素。这就使空间曲面的测量以及数据生成成为可能，有了测量数据，利用专业软件（比如：计算机辅助几何设计）就为车身设计以及数控加工制造提供了基础和保证。

第三章 车身总布置设计

1、轿车底盘有哪三种布置形式？

答：轿车底盘有三种布置形式：a：发动机前置，后轮驱动；b：发动机前置，前轮驱动；c：发动机后置，后轮驱动。 2、轿车车身的布置包括哪些内容？

答：轿车车身的布置在很大程度上受底盘布置形式的制约。轿车底盘有三种布置形式：a：发动机前置，后轮驱动；b：发动机前置，前轮驱动；c：发动机后置，后轮驱动。而在现代轿车制造中发动机后置，后轮驱动已被淘汰，由于发动机前置，前轮驱动的突出优点，前置、前驱轿车已被广泛采用，成为轿车布置形式的主流。

轿车车身的布置还包括动力总成布置、地板凸包和传动轴布置、轮罩外形和踏板布置、车身内部布置、车门立柱布置、视野性、车身横截面布置、油箱和备胎布置。 3、大客车车身的布置。

答：大客车按其用途可以分为城市大客车和长途大客车两类。其车身布置包括：车厢内的平面布置、横截面布置、地板布置、座椅布置、过道和扶手布置、备胎油箱和蓄电池布置、仪表板布置等。 4、货车车身的布置。

答：货车车身由驾驶室和货箱两部分组成，其布置也是按此二者来考虑。而其车身布置可分为：驾驶室内部布置、货箱布置、前轮轮罩外形轮廓确定等。

5、货箱的布置有哪些因素确定？

答：主要因素是货箱的计算体积，其次是选择货箱的尺寸，第三个因素是考虑给定的轴荷分配。

第四章 人体工程学在车身设计中的应用

1、什么是汽车驾驶员眼椭圆？

答：汽车驾驶员眼椭圆是驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅上时其眼睛位置在车身中的统计分布图形。由于这种图形呈椭圆状所以称为眼椭圆。

2、什么是H点人体模型？

答：H点是人体身躯与大腿的交接点。H点人体模型由背盘、臀盘、小腿杆及头部探杆组成。当H点人体模型按照标准规定安放在汽车座椅上时，模型上H点在车身的位置就是汽车实际H点的位置。

3、为什么要进行风窗玻璃刮扫和刮扫面积校核？

答：为保证雨雪天气有良好的视野，汽车风窗玻璃刮扫系统不仅应有刮扫能力，而且要有正确的刮扫部位和合格的刮扫率。校核刮扫面积和部位时必须以眼椭圆为基准。

4、什么是驾驶员的手伸及界面？

答：驾驶员的手伸及界面是指以正常驾驶姿态坐在座椅中身系安全带、一手握住方向盘时另一只手所能伸及的最大空间界面。

第五章 汽车造型设计

1、什么是汽车造型设计？

答：汽车造型设计是指汽车总布置和车身总布置确定后进一步使汽车获得具体形状和艺术面貌的过程。

2、汽车造型包括哪些内容？

答：汽车造型既包括结构、性能、工艺等科学因素，也包括艺术因素和社会因素，是科学技术和艺术技巧高度融会的结晶。现代汽车产业把汽车造型设计视为占领市场、打开销路的重要竞争手段。

3、汽车造型设计应满足哪些要求？

答：汽车造型设计应满足下列要求：a：使汽车具有完美的艺术形象；b：使汽车具有良好的动力性能；c：使汽车车身具有良好的工艺性；d：应保证汽车具有良好的适用性；e：应考虑材料的装饰性能。

4、汽车的外形取决于哪些因素？

答：汽车的外形取决于三个因素：形体构成、线形构成、装饰和色彩构成。形体构成指汽车的基本形状和整体分块，取决于汽车的总布置和车身的总布置；线形构成指赋予汽车外形覆盖件具体的形状，也就是形成汽车的雕塑形象；装饰和色彩构成是指散热器面罩、保险杠、灯具、车轮装饰罩、标志浮雕文字的造型设计汽车油漆色彩的调配。

5、怎样获得汽车外形及室内效果？

答：汽车外形及室内效果：在汽车造型设计的最初阶段，造型设计师常常以绘画形式绘制构思草图，用以记录自己的灵感和构思。在大量绘制的草图中选出若干优美的能体现时代特点的图样，从而绘制成完整的彩色效果图。

6、汽车模型雕塑的意义。

答：汽车模型雕塑的过程是在效果图基础上进一步发展和完善的过程，也是汽车的艺术形象如何更好地与汽车的结构、性能和制造工艺有机结合汽车模型雕塑是汽车造型设计中必不可少的环节。汽车模型的雕塑过程是汽车外形在的讨论过程。

7、什么是汽车造型的艺术性？

答：汽车造型的艺术性是通过造型艺术师的创作，用高度的艺术技巧把准确的审美观和思想感情表达在汽车的艺术形象上。

8、为什么要求汽车有整体感？

答：a：汽车造型与其它艺术一样，最重要的是具有整体感，统一、协调、完整是汽车造型的首要标准；b：为了使汽车造型获得整体感，应使汽车的三度空间具有均衡的比例（黄金分割）。c：汽车造型的整体感，除了依靠正确的比例划分外，还须依靠巧妙的线形组织。

9、怎样获得汽车造型的动感和视觉规律？

答：在汽车造型设计时，使其形状符合人观察事物的正常感觉规律是很重要的。使汽车具有动感的方法有以下几种：第一是使汽车外形与自然界运动物体的外形相象；第二种是使汽车具有活泼流畅的线条和光滑的车身表面。

10、为什么要考虑车身表面的光学艺术效果？

答：车身表面就象一面光亮的镜子，必须按照球面镜的光学规律去分析它的反射效果。研究车身的光学规律，不仅是为了检验车身是否光滑，更重要的是赋予汽车合理的外形。所以正确地考虑车身表面的光学规律，就能使汽车外形获得良好的光学效果。

11、汽车主色调设计应考虑哪些问题？

答：汽车的色彩设计：色彩与人的工作和生活密不可分，进行汽车色彩设计时首先应考虑主色调，汽车其它部分的色彩应围绕主色调进行变化。汽车主色调设计应考虑以下问题：a：考虑汽车的用途；b：考虑气候及地理条件；c：考虑城市及道路的美化。

第六章 汽车的空气动力性能

1、汽车的空气动力学研究哪些内容？

答：汽车的空气动力学所研究的内容主要有以下几方面：汽车行驶中的气动力和力矩研究；汽车表面及周围的流谱和局部流场的研究；发动机和制动装置的冷却研究；汽车内部自然通风和换气的研究。

2、汽车空气动力学的理论计算方法主要有哪两类？

答：一类是以无粘流理论为基础的欧拉（Euler） 方程计算方法。

方程计算法；一类是建立在粘性流理论基础上的纳维—斯托克斯（Navier-Stokers）

3、汽车的空气阻力由哪几部分组成？

答：空气阻力Fx是与汽车运动相反的气动力。它由五部分组成：形状阻力、摩擦阻力、诱导阻力、干扰阻力、内部阻力。

4、什么是附面层与分离点？

答：空气的粘滞性是指当气体相对于表面运动时会产生内摩擦作用，因此围绕着运动物体的一个相对薄的空气层中，气流速度的变化存在速度梯度，该气流层称为附面层。汽车的表面是由不同弯曲的二维或三维曲面组成，由于附面层内的气流速度变慢而使附面层内的气体堆积起来并逐渐变厚，于是会在距物体表面某一点K处的气流速度为零。气流在这一点与表面开始分离，该点称为分离点。

5、影响发动机罩、风窗玻璃转角部位气流的主要因素有哪些？

答：有发动机罩与风窗玻璃间的夹角；发动机罩的三维曲率和结构；风窗玻璃的三维曲率和结构。

6、汽车的内部气流对车外流谱有哪两方面的影响？

答：汽车的内部气流包括使发动机或制动器冷却气流及车厢内部通风气流两部分。内部气流对车外流谱有两个方面的影响：其一由于一部分外部气流被引进车内从而降低了外部气流作用于车身表面的压力。其二外部气流在通过水箱、内部空气通道时由于摩擦、涡流、及漏气等而损失了动力。

7、改善汽车空气动力性能的措施有哪些？

答：汽车的外形从箱型、甲虫型、船型到楔型，经过了五个发展时期。现代轿车为了保证小的空气阻力、升力和可靠的行驶稳定性，其外形必然是在楔形的基础上不断改进。

a：汽车外形设计的局部优化； b：采用各种气动附加装置； c：外形设计的整体优化。

8、怎样解决发动机的冷却问题？

答：发动机冷却问题主要在于保证其散热效率。前置发动机可以较好的利用汽车前部气流来散热。冷却气流可从前围面罩的格栅、保险杠上部与格栅下条之间的间隙，以及保险杠上的开口或保险杠下部的间隙中进入。对后置发动机而言，慎重地设计才能可靠地将外部气流引进并取得良好的散热效果。后置发动机应加大风扇功率，强制气流通过水箱来散热，通风道最好密封以防止气流逸散。

9、汽车外形设计的局部优化应考虑哪些因素？

答：（1）车头部棱角圆化对阻力的影响；

（2）前风窗立柱几流水槽形状对阻力的影响； （3）车身后部形状对阻力的影响； （4）表面的光洁度。

10、通常采用哪些气动附加装置，可以使汽车的气动性能得到明显改善？

答：（1）前部扰流器；

（2）后扰流器； （3）导流罩； （4）隔离装置。

第八章 车体结构分析与设计

1、设计车体结构大致按怎样的步骤进行？

答：a：确定整个车体应有哪些主要和次要的构件组成，确定主要杆件采取怎样的截面形式。

b：确定如何构成这样的截面，截面与其他部件的配合关系，密封或外形要求，壳体上内外装饰板或压条的固定方法以及组成截面的各部分的制造、装配方法。

c：对各个截面的初步方案制定后绘制草图。

d：将车体分成几个分总成并划分壳体，在主要大型冲压件的接缝处画线和注明连接形式。 e：同时进行应力分析计算。

f：进行详细的主图板设计，并画出零件图。

2、车体骨架杆件可分为哪三类？

答：按功能所要求的，如门柱、窗柱、门槛、门框上横梁等；加强用的如大客车顶盖上的纵梁和底架周边的搁梁，在后悬架设置的横梁等；为安装附件而设置的非承载件。

3、骨架结构中的应力集中为什么是车身结构损坏的原因之一？

答：当受力杆件的截面发生突变时，就会由于刚度突变引起截面变化处的应力集中，在经常承受交变应力的汽车车身上，应力集中可能进展裂缝，导致疲劳损坏，这是车身结构损坏的原因之一。

4、车身的大型板壳零件可分为哪三类？

答：外覆盖件、内覆盖件、骨架零件。

5、在设计车身大型零件时，应考虑哪些方面的要求？

答：a：板壳的构造、过度和连接：在车身表面线的控制下，绘制由一个截面过度到另一个截面的壳体草图，构造壳体与骨架或其他覆盖件之间的连接形式。

b：板壳的合理分块：确定分块方案应尽量满足制造工艺要求，考虑产量工装设备和成本等诸多因素。

c：提高零件的刚度：刚度差的大型覆盖件容易在源振的激励下引起板的强迫振动。板的振动将使车身内部产生很大的噪音，尤其是发生共振现象时令人感觉很不舒服，还会造成部件的疲劳损坏。此外零件的刚度差，给生产、搬运都带来困难。因此设计壳体零件尤其要注意提高零件的刚度。

6、提高板壳零件刚度应采取哪些措施？

答：（1）曲面和棱线等的造型，及拉延成型过程零件材料的冷作硬化，对提高刚度极为有利，平直的零件造型是不可取的。

（2）在内覆盖件和不显露的外覆盖件上设置各种形状的加强肋。

（3）大客车承载式车身上的板壳零件——其中的蒙皮张拉虽然不参与承载，但因受到张拉应力，垂直于板面的刚度得以提高。

7、什么叫车体结构的工艺性？

答：车体结构工艺性是指所设计的产品既满足使用要求，又能够在一定的生产条件和规模下使加工方法最简单、经济。

8、如何考虑车体结构的工艺性？

答：a：车身的分块：将车身分块以决定零件的结构形状和尺寸，对零件的冲压工艺和装配工艺有很大影响。车身分块应考虑钢板材料的规格尺寸、拉延工艺性。

b：有关零件冲裁、压弯等工艺要求：车身上有许多装配附件的小孔或连接孔，应尽可能采用规则形状，如方孔、圆孔，避免使用细长孔。因为规则的孔，加工成本低。同时孔位的分布必须恰当。此外应注意减少工序和简化工艺。

c：车体的焊接装配工艺性：汽车车身的装配过程是：零件—合件—分总成图—总成。在车身设计时须相应地画出零件图—合件图—分总成图—车身焊接总成图和车身装配总成图。车身结构设计对焊接装配工艺性的影响主要有两个方面，车身结构的划分、焊接接头形式的设计。

d：车体的其它连接方法：车体的焊接除主要使用凸焊外，车身构件的连接还广泛使用二氧化碳保护焊、铆接及粘接技术。

e：产品的设计精度和制造精度：为获得大量生产时零部件的互换性和满足对产品的要求，设计应该对制造精度提出要求，即根据使用要求和生产条件，制定公差和技术条件。设计时应对车体总装后的尺寸精度提出要求，如门与门框的配合间隙，车身表面零件接缝处的高低不平等。但是过于精确的规定将给制造装配工艺带来很大困难，所以零件设计公差、装配调整公差和技术条件的制定应该合理。

9、车身的分块应考虑哪些方面？

答：将车身分块以决定零件的结构形状和尺寸，对零件的冲压工艺和装配工艺有很大影响。车身分块应考虑钢板材料的规格尺寸；分块应考虑拉延工艺性。

10、从哪些方面考虑车体的焊接装配工艺性？

答：汽车车身的装配过程是：零件—合件—分总成图—总成。在车身设计时须相应地画出零件图—合件图—分总成图—车身焊接总成图和车身装配总成图。车身结构设计对焊接装配工艺性的影响主要有两个方面：车身结构的划分、焊接接头形式的设计。

11、如何考虑产品的设计精度和制造精度？

答：为获得大量生产时零部件的互换性和满足对产品的要求，设计应该对制造精度提出要求，即根据使用要求和生产条件，制定公差和技术条件。设计时应对车体总装后的尺寸精度提出要求，如门与门框的配合间隙，车身表面零件接缝处的高低不平等。但是过于精确的规定将给制造装配工艺带来很大困难，所以零件设计公差、装配调整公差和技术条件的制定应该合理。

12、改善车体的耐腐蚀性一般通过哪两种途径？

答：汽车经常处于容易使钢板锈蚀的环境中，如雨水的浸湿、工业大气污染以及临海地区盐氛的侵蚀等。由于车身形状和结构复杂，焊接接头多，易受腐蚀的部位也随之增多。改善车体的耐腐蚀性一般通过二种途径：其一是改进车身结构，其二是采用各种保护膜，改善材料的抗腐蚀性。

13、车身的振动有哪些危害？

答：车身是一个多自由度的弹性系统，在外界力的激励下将产生变形，引起系统的振动，当外界激振频率与系统固有频率接近，或成比例关系时将发生共振。共振不仅使乘员感到不适，而且带来噪音和部件的疲劳损坏，还会破坏车身表面的防护层和车身的密封性，从而削弱抗腐蚀性能。

14、车内噪声按其成因大致可分为哪三类？

答：（1）空气动力性噪声（简称空气噪声）；

（2）机械性躁声； （3）空腔共鸣。

15、车内噪声有哪些危害？如何控制？

答：车内噪声与汽车结构密切相关，它是影响汽车舒适性、语言清晰度、听觉损害程度、行车安全性以及在车内对车外各种音响、信号识别能力的重要因素。

车内噪声的控制措施：隔声；吸声；衰减处理。

第九章 车身部件结构设计

1、车门设计有哪些要求？

答：a：具有必要的开度，并能使车门停在最大开度上，以保证上下车方便；

b：安全可靠。车门能锁住，行车或撞车时门不会自动打开； c：开关及玻璃升降方便； d：具有良好的密封；

e：具有足够的刚度，不易变形下沉，行车时不振动； f：制造工艺性好，易于冲压和便于安装附件； g：外形上与整车协调。

2、车门的结构型式有哪些？车门的结构（旋转门）有几部分组成？

答：车门的结构型式很多，有旋转门、拉门、折叠门和外摆式车门。 车门有壳体、附件和内饰盖板三部分组成。

3、车门附件包括哪些部分？

答：车门附件包括车门铰链、车门开度限制器、带有内外操作手柄的门锁、定位器、车门密封条，在车门内外板之间还装有玻璃、玻璃导槽和导轨及玻璃升降器等。

4、对车门锁装置有哪些要求？

答：（1）操纵内外手柄时，车门能轻便地打开，关闭时门锁装置具有对车门运动的导向和定位作用。

（2）门锁应具有两档锁紧位置——全锁紧和半锁紧，以防止汽车行驶时车门突然打开，起安全保险作用。 （3）设有锁止机构。 （4）具有防误锁作用。 （5）强度要求。

5、对玻璃升降器有哪些要求？

答：（1）升降平稳，工作可靠，无冲击和阻滞现象，无碾扎声。（2）操纵轻便省力。（3）具有防止手压玻璃时升降器发生逆转的制动机构。

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