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任务一
新能源汽车车身结构

学习目标

知识目标:

1)了解车身的结构及功用。

2)了解动力蓄电池车身安装位置。

技能目标:

1)能对车身结构及部件进行正确的识别。

2)能正确检查车身各部位的技术状态。

素质目标:

1)具有良好的品德、文化修养和职业道德。

2)具有良好的身体素质和心理素质。

3)具有一定的计划、组织、实施、评估和沟通、表达、团队协作等社会能力。

4)具有良好的自我学习及可持续发展能力。

任务描述

车身是一辆汽车的重要组成部分,汽车其他各种部件通过不同的连接方式安装到车身上,形成一个相互联系、可实现特定功能的整体。通过车身可形成相对密封的空间,实现驾乘人员的保护及拥有良好的空气动力学特性。作为新能源汽车销售及售后服务人员,需要对新能源汽车车身结构有较为全面、系统的认识和理解。

相关知识

新能源汽车由动力系统、底盘、车身(车架)及电气系统等部分组成。车身的功用是支承连接汽车的各零部件,是一切车身部件的安装基础。车身是由车身结构件和车身覆盖件共同组成的刚性空间结构,其中车身结构件承受来自车内外的各种载荷。汽车车身是实现汽车使用功能的重要部分,车身的设计制造水平也与整车技术性有着直接的关联,汽车车身的品质直接影响整车的动力性、经济性、平顺性、操纵稳定性、乘坐舒适性、行驶安全性等。

为了提升汽车的商品价值和艺术性,在车身外部还安装有车身附属部件和装饰部件,以满足人们的消费需求。

轿车车身的结构如图2-1所示。

图2-1 轿车车身结构

一、车身结构

根据车身受力形式的不同,可以分为非承载式车身、半承载式车身和承载式车身三种。

1.非承载式车身

非承载式车身有刚性车架,车架与车身通过弹簧或橡胶垫进行柔性连接,如图2-2所示。动力蓄电池、动力控制系统、动力传动系统、底盘、车身等总成部件通过悬架装置连接到车架上,车架通过前、后悬架装置与车轮相连。非承载式车身一般在货车、客车、硬派越野车、高级轿车等车型上使用。

图2-2 非承载式车身

(1)非承载式车身优点

1)舒适性好。车身与车架之间通过弹性悬置装置连接,能实现良好的隔振效果,提高乘坐舒适性。车辆动力传动系统、底盘装置不是直接固定在车身上,噪声不易传入车内。

2)整车刚度大,能够承受较大的纵向、横向及扭转载荷。

3)平稳性好。由于底盘的质量大,从而能够降低和减缓由路面传至车身上的各种冲击,提高车身寿命。

4)安全性好。车辆发生碰撞时,车架能够吸收一部分撞击能量,并把碰撞能量通过车架分散传导到车架及车身其他部位,安全性能得到提高。

5)车身承载系数小。便于采用平台化开发新车型,以及进行车身外形的变化和换型设计,缩短研发周期,提升企业的市场竞争力。

6)由于底盘和车身是分别作为组件先行装配的,并在最后装配之前能够单独进行检查、试验和必要的调试,简化了总装配过程。

(2)非承载式车身缺点 质量大、承载面高、投入多。

2.承载式车身

承载式车身没有刚性车架,只是加强了车头、侧围、车尾、底板等部位,车辆动力系统、动力蓄电池、前后悬架、行驶系统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。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,如图2-3所示。

一般轿车都采用承载式车身结构。

承载式车身由于整个车身都参与承载,强度条件好,可以减轻车身的自重。因无需车架,地板高度和整车高度可降低,有利于提高车辆的行驶稳定性、操控性及乘车的便利性。承载式车身的缺点是:来自动力传动系统、行驶系统的振动和噪声会通过车身直接传至驾乘室,而驾乘室本身又是易于形成空腔共鸣的共振箱,会影响乘坐的舒适性,所以需采用隔声防振材料。纯电动汽车取消了传统的内燃机,驾乘室的噪声及振动情况要优于传统的内燃机汽车。另外,采用承载式车身结构的车辆,后期车身改型困难,损坏后修复难度大。

图2-3 承载式车身

某些新能源汽车为了便于安装动力控制及传动系统,改善安装点部位受力状况和乘员舒适性而采用副车架结构。副车架通过软垫直接连接到车身上。副车架可在前、后端都加装或仅在前端加装(后者也称短车架或部分式车架)。

3.新能源汽车车身结构与动力蓄电池安装位置关系

纯电动汽车所用的动力蓄电池组为满足续驶里程的需要,一般尺寸都比较大,通常是吊装在车身底盘下方。这样不占用车辆内部的空间,同时可以不受空间的局限性,灵活布置动力蓄电池组。由于电池组安装在底盘上,可以尽可能地不影响整车的轴荷分配和重心。此外,电池组布置在底盘下面,有利于电池包的散热,尤其是可满足在高温工作条件和高电气载荷工作条件下的散热需求。从碰撞安全角度考虑,电池组安装在车辆的底盘下面,可以有效避免事故对电池组的伤害,比如在碰撞、翻滚、跌落等极端情况下,造成动力蓄电池组的受损。最后,动力蓄电池安装在车身底盘下方,有利于后期的维修及灵活换电操作。

图2-4 新能源汽车动力蓄电池安装位置

新能源汽车动力蓄电池组通过动力蓄电池组四周的连接螺栓固定在车身底盘下部,如图2-4所示。

如果动力蓄电池组尺寸较小的话,可以布置在车辆后排座椅和行李舱之间,如沃尔沃V60、丰田Prius、本田Civic等车型。

二、汽车车身的基本结构

汽车车身按构成可分为车外部件(除外装饰件外,含白车身及五门两盖)、车内部件(除内装饰件外,含密封件、门锁、玻璃升降器、座椅、安全带等功能件)。车身外部件的组成如图2-5所示。车身内部件如图2-6所示。

图2-5 车身外部件

1—保险杠 2—散热器护栅 3—机舱罩 4—风窗玻璃 5—前柱 6—滑动天窗 7—天窗板 8—门框 9—中柱 10—门窗玻璃 11—外侧车门把手 12—车外后视镜 13—门板 14—前翼子板 15—外嵌条 16—挡泥板 17—后窗玻璃 18—后扰流板 19—行李舱盖 20—加油口盖 21—后翼子板 22—后侧柱

图2-6 车身内部件

1—可调出风口 2—中心控制台 3—仪表板 4—车内后视镜(客厢内后视镜)5—遮阳板 6—车门饰件 7—辅助把手 8—后部中央扶手 9—座椅安全带 10—头枕 11—座椅靠背 12—倾角调整杆 13—座椅(软垫)14—座椅滑动杆 15—皱褶板 16—杂物箱 17—门内把手 18—门扶手 19—车门锁止按键 20—密封条 21—车门袋 22—门窗调节把手

目前,车身模块化结构被越来越多地采用,集轻量化、装配集成化、高品质化于一体,如前端模块、角部模块、后端模块、车门模块、仪表板模块等。

1.前端模块

前端模块如图2-7所示,主要由保险杠、散热器护栅等组成。

图2-7 前端模块

2.角部模块

角部模块的组成如图2-8所示。

3.前机舱总成

前机舱总成的作用是安置汽车的动力总成、转向系统、制动系统等重要总成,同时肩负着车辆被动安全性的重要使命。当汽车发生意外的正面碰撞时,前机舱相关部件会折曲变形以吸收碰撞产生的巨大能量,减少碰撞对车内人员的猛烈冲击,起到保护车内乘员的作用。前机舱总成由左前挡泥板总成、右前挡泥板总成、前围挡板总成、散热器前横梁总成四部分构成,如图2-9所示。

图2-8 角部模块

图2-9 前机舱总成

4.地板总成

(1)前地板总成 前地板总成是车身下部非常重要的部件,如图2-10所示。前地板总成主要承载前排座椅,兼有承重的任务,因此地板结构保持足够的刚度和强度是至关重要的。前地板承重部位应力变化复杂,零部件安装部位等多处加横梁、加强板等,并在前地板主板上压制加强筋和凸凹平台,从而提高了地板的强度。前地板总成由前地板、左下后加强梁、右下后加强梁、驻车制动操纵机构加强板、前地板上横梁、前地板左边梁、前地板右边梁等组件构成。

(2)后地板总成 后地板总成主要作用是承载后排座椅、备胎、动力蓄电池组。其强度和刚度是通过在主板上压制加强筋和凸凹平台及后车架总成保证的。后地板部分同时还影响到整车的四轮定位尺寸,所以后地板的装配精度要求比较高。后地板总成由后地板左纵梁总成、后地板右纵梁总成、后地板第二横梁分总成、后地板第一横梁分总成等组件构成。

图2-10 地板总成

5.前围上部总成

前围上部总成主要作用是装配仪表板、空调系统部件、转向系统部件,由前围上部内板总成、前围上部外板总成、转向管柱安装支座总成、仪表板左/右侧端内板构成,如图2-11所示。

图2-11 前围上部总成

6.左、右侧围总成

侧围总成是形成轿车左右侧壁,组成座舱的重要结构,主要由侧围焊接总成组成,用于支撑车辆顶盖,连接车身前后部分的侧围面构件,固定前后风窗玻璃,安装侧门,是保证车身侧面撞击安全性的承载框架,本身具有较大的抗弯、抗扭刚度和强度。侧围总成由侧围外板总成、前柱内板、中立柱内板、轮罩总成四部分构成,如图2-12所示。

7.四门总成

四门总成分为左前门总成、右前门总成、左后门总成、右后门总成。四门总成由内板、外板、防撞梁、铰链及螺栓构成。四门总成与侧围总成组成座舱。四门各一根防撞梁,大大增强了抵抗前方、横向的碰撞能力,如图2-13所示。

图2-12 侧围总成

图2-13 四门总成

8.行李舱盖总成

行李舱盖要求有良好的刚性,结构上基本与发动机舱盖相同,由外板、内板、加强板组成,如图2-14所示。一些被称为“两厢半”的轿车,其行李舱向上延伸,包括后风窗玻璃在内,使开启面积增加,形成一个门,因此又称为背门,这样既能保持一种三厢车形状,又能够方便存放物品。如果轿车采用背门形式,背门内板侧要嵌装椽胶密封条,围绕一圈以防水防尘。行李舱盖开启的支撑件,一般用钩形铰链及四连杆铰链,铰链装有平衡弹簧,使启闭舱盖省力,并可使舱盖自动固定在打开位置,便于放置和取出物品。行李舱盖总成由行李舱盖后排座椅挂钩固定板总成、行李舱主盖板、左右侧连接角板和流水槽构成。

图2-14 行李舱盖总成

9.翼子板

翼子板是遮盖车轮的车身外板,因该部件形状及位置似鸟翼而得名,如图2-15所示。按照安装位置翼子板又分为前翼子板和后翼子板,前翼子板安装在前轮处,必须要保证前轮转动及跳动时的最大极限空间,因此设计者会根据选定的轮胎型号尺寸用“车轮跳动图”来验证翼子板的设计尺寸。

图2-15 翼子板

后翼子板大多数无车轮转动碰擦的问题,但出于空气动力学的考虑,后翼子板略显拱形,弧线向外凸出,现在有些轿车翼子板已与车身本体成为一个整体。翼子板碰撞机会比较多,所以前翼子板一般多是独立装配,这样便于后续的整件更换维修。

10.顶盖总成

车顶盖是车厢顶部的盖板。对于轿车车身的总体刚度而言,顶盖的强度要求不高。从设计角度来讲,重要的是它如何与前、后窗框及支柱交界点平顺过渡,以求取得最好的视觉感和最小的空气阻力。从安全性角度考虑,车顶盖还应有一定的强度和刚度,一般在顶盖下增加一定数量的加强梁,顶盖内层敷设绝热衬垫材料,以阻止外界热量的传导及减少振动时噪声的传递。顶盖总成由顶盖外板、顶盖1号横梁、顶盖2号横梁、顶盖3号横梁四部分构成,如图2-16所示。三个横梁大大提高了顶盖总成的强度。

11.行李舱隔板总成

行李舱隔板总成由后排座椅挂钩固定板总成、行李舱主盖板、左右侧连接角板、流水槽构成,如图2-17所示。其主要作用是构成行李舱和固定后排座椅。此外,行李舱隔板总成还包括左侧前拖架柱总成、后脱钩总成等附属小总成。

图2-16 顶盖总成

图2-17 行李舱隔板总成

【实训任务三】 车身结构识别

实训场地与器材

新能源汽车作业工位和举升机、新能源汽车、工作灯。

作业准备

1)检查举升机工位及相关设备和工具。

2)新能源汽车和防护三件套(转向盘套、座椅套、变速杆套)等5S操作准备。

3)检查工位设备及防护用品。

操作步骤

1)将车辆正确停入操作工位,并安全驻车。

2)检查工位车辆支撑状态,做好举升前准备。

3)整车举升到位,并确保举升机处于落锁状态。

4)由前舱底部开始,识别车身底部结构,如图2-18所示。

5)车身底部识别完成后,安全落车。

图2-18 车身底部结构

竣工检验

整理、恢复作业场地。

实训任务总结

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