汽车结构-白车身知识.

梁、后围板等。

车身下部总成又可分为发动机舱、前、后底板、后围板等四块,其中发动机舱主要由前纵梁、前围板、轮罩等组成,这部分承受比较大的集中力,如发动机、散热器、发动机罩及前减震器的支撑反力等,而底板部分主要承受分散在底板上的力,如车体自身重力、乘客重力、车门重力等;以及承受油箱、备胎和行李的集中重力等,因此,车体结构中易出现载荷分配不均衡和刚度不适应载荷要求的情况,这将影响系统的总变形。

现在的发展趋势是扩大车身光照部分的总面积,所以必然要减小腰线以上支柱的截面;考虑到提高空气动力性能的要求,前风窗支柱后倾角更大了;因此,为加强支柱,出来采用闭口截面外,在风窗支柱和车体前围侧板之间采用了上面与风挡柱连接,下面与侧板连接的加强板;此外,还必须通过仪表板支架和风窗上横梁加强左右支柱的横向连接,S11正是这一点的体现。

二:杆件截面形状与刚度的关系:

薄壁杆件的截面形状对其截面特性有很大影响,与刚度有关的截面特性是弯曲惯性矩I,扭转惯性矩Jk等。

薄壁杆件的截面形状可分为闭口和开口两类,他们的截面特性有较大差别。例如,对于闭口截面,扭转惯性矩Jk=4As×As×t/s,式中As为板料厚度中线所围成的面积、可

见,中线周长s一定,材料厚度t一定,抗扭惯性Jk与As的平方成正比,而截面形状无独立意义,所围面积大小则很重要。圆形截面对抗扭最有利。矩形截面中,正方形抗扭能力最高,当矩形两边之比h/b>2式,扭转刚度明显下降。

下表为材料面积A相等(周边的长度s和料厚t均相等)而形状不同的截面特性的比较示例。表中分别表示对主惯性轴y的抗弯惯性矩和抗弯断面系数,Wk为抗扭断面系数。

截面形状 截面尺寸/cm A Jk Iy Wy Wk h=12.8 b=4.8 t-0.4 h=6.4 b=4.8 t-0.4 h=7.13 t-0.4 1 0.0044 1 1 0.0043 1 0.59 0.69 0.733 0.768 1 1 0.691 0.656 1 注:表中各截面参数的数值是归一化后的数值,即分别以三种截面的最大值为1

可见,在材料面积A和壁厚t保持不变的情况下,闭口截面的抗弯性能稍次于开口截面,但闭口截面的扭转惯性矩要比开口截面大多了。

因此,从提高整个车身和构件的扭转刚度出发,宜多采用闭口截面,但是还需要考虑构件截面的其他因数,如结构功能、配合关系以及制造工艺等等,因此,实际车身骨架构件的截面形状往往是比较复杂的。

以S11侧围为例截面形式如下:

S11为承载式轿车车身骨架截面示例;为了提高扭转刚

度,几乎都采用闭口截面。

当对车身骨架初步设计方案进行有限元分析后,可根据计算得到的内力分布情况,适当调整构件的截面形状和尺寸。

三:骨架结构中的应力集中:

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应力集中。在经常承受交应变应力的汽车车身上,应力集中可能诱发进展性裂缝,导致疲劳损坏,甚至断裂。这是车身结构损坏的重要原因之一。因此,在结构设计时要避免截面急剧变化,特别是要注意加强板和接头的设计。

S11就曾出现此类问题,如图所示为S11的后底板后横梁横臂板,在应力集中区由于设计了过渡台阶面且翻边正好到台阶面处,导致此处应力集中在路试过程中疲劳损坏直致断裂,

应力集中区

因此在后来的设计更改中更成下图,在应力集中于减

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