三廂改兩廂的車(chē)身設(shè)計(jì)

周世一　方傳運(yùn)　劉勇

摘 要：隨著現(xiàn)代汽車(chē)業(yè)的發(fā)展，大眾對(duì)汽車(chē)節(jié)能，環(huán)保，智能的要求越來(lái)越強(qiáng)烈。兩廂車(chē)相對(duì)與三廂車(chē)，具有尺寸小，節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越被中國(guó)駕駛者接受和喜歡。同時(shí)汽車(chē)廠(chǎng)家出于成本，設(shè)計(jì)周期的考慮，越來(lái)越多的三廂改兩廂車(chē)身設(shè)計(jì)被廠(chǎng)家所需要。本文總結(jié)了汽車(chē)三廂改兩廂的車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并重點(diǎn)介紹了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)；三廂改兩廂；車(chē)身設(shè)計(jì)

1 相關(guān)概念和提出

三廂車(chē)

三廂車(chē)有著分工十分明確的三個(gè)艙：發(fā)動(dòng)機(jī)艙、乘員艙和行李艙，相互獨(dú)立。

兩廂車(chē)

兩廂車(chē)的前部與三廂車(chē)沒(méi)有區(qū)別，不同之處在于這種汽車(chē)將乘員艙近似等高度向后延伸，把后行李艙和乘員艙合為一體，使其減少為發(fā)動(dòng)機(jī)艙和乘員艙兩“廂”，見(jiàn)圖1。

考慮到駕駛者越來(lái)越接受兩廂車(chē)，同時(shí)兼顧三廂車(chē)改兩廂車(chē)具有周期短，成本低的設(shè)計(jì)，研發(fā)優(yōu)點(diǎn)，所以汽車(chē)公司迫切需要三廂改兩廂的車(chē)身設(shè)計(jì)，這樣可以豐富汽車(chē)制造商產(chǎn)品線(xiàn)，擴(kuò)大其銷(xiāo)量。

2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

三廂改兩廂設(shè)計(jì)應(yīng)繼承原車(chē)的最大優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)盡量沿用老件，少開(kāi)發(fā)新件。對(duì)車(chē)身而言，前艙，發(fā)蓋，側(cè)門(mén)完全沿用，側(cè)圍與門(mén)配合區(qū)域完全不做更改，需要更改的是側(cè)圍，頂蓋和底板的后部，這樣可以確保更快更好設(shè)計(jì)出一款兩廂新車(chē)型。

2.1 相關(guān)準(zhǔn)備

任何車(chē)型開(kāi)發(fā)之前，必須明確相關(guān)的競(jìng)爭(zhēng)車(chē)型，這樣設(shè)計(jì)才會(huì)有的放矢。另外要準(zhǔn)備相關(guān)的數(shù)據(jù)，截面，這樣設(shè)計(jì)出的數(shù)據(jù)才能可靠有效。設(shè)計(jì)要出于性能，成本等綜合考慮，這樣才是好的設(shè)計(jì)。

2.2 頂蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

兩廂車(chē)偏向運(yùn)動(dòng)型，頂蓋更具流線(xiàn)型，與原三廂車(chē)的頂蓋相比，尺寸（面積）增大。因頂蓋向后延伸，原三廂車(chē)最后一頂橫梁的位置需要后移，這樣擴(kuò)大了最后兩橫梁的間距。因此，如果沿用原頂蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或材料，可能出現(xiàn)頂蓋偏軟，影響整車(chē)NVH性能?？梢酝ㄟ^(guò)以下方法進(jìn)行改善：

1.在頂蓋內(nèi)側(cè)貼增強(qiáng)膠墊或?yàn)r青板，提高頂蓋的剛度。

2.增加頂橫梁，減小因后頂橫梁后移造成的間距偏大。

下圖是三廂車(chē)和兩廂車(chē)頂蓋橫梁對(duì)比，見(jiàn)圖2：

新增橫梁對(duì)側(cè)碰也是有好處的，經(jīng)CAE分析對(duì)車(chē)身側(cè)碰性能提升6%。

2.3 側(cè)圍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

三廂改款成兩廂時(shí)，側(cè)門(mén)沿用三廂車(chē)的可不做變化，側(cè)圍在C柱以前的造型保持不變。因此，只需要從C柱處改變?cè)龓?chē)的造型。可以大大節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間。

2.3.1 涉及更改的零件

造型確定后，側(cè)圍輪廓也就基本定下來(lái)了，接下來(lái)要對(duì)變化的部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，涉及更改的零部件主要有：

A.側(cè)圍外板

B.頂蓋外板

C.流水槽

D.輪罩

其中側(cè)圍外板是尺寸最大的一個(gè)件，開(kāi)發(fā)費(fèi)用最高周期也最長(zhǎng)，當(dāng)造型確定后，不要輕易改動(dòng)。由于后背門(mén)的鉸鏈要布置在后頂橫梁上，因此要加強(qiáng)后頂橫梁及其接頭的剛度。

2.3.2 設(shè)計(jì)原則（基準(zhǔn)）

A.典型截面：前期布置可行性分析，工藝校核，整車(chē)強(qiáng)度剛度分析，是整車(chē)開(kāi)發(fā)不可缺少的第一步。

B.Opening-line：滿(mǎn)足后背門(mén)的密封和鉸鏈軸線(xiàn)布置要求。同時(shí)需要考慮在門(mén)開(kāi)啟過(guò)程中與氣彈簧有無(wú)干涉，流水槽處鈑金設(shè)計(jì)依據(jù)此線(xiàn)。

C.我們?cè)谠O(shè)計(jì)在內(nèi)板和加強(qiáng)板都需要參考側(cè)圍設(shè)計(jì)需要滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)要求：

a.強(qiáng)度和剛度要求，保證碰撞安全；

b.側(cè)圍接頭滿(mǎn)足設(shè)定的扭轉(zhuǎn)和彎曲剛度；

c.外觀(guān)要求，同時(shí)滿(mǎn)足造型和工藝要求；

d.承載作用，布置相關(guān)支架、加強(qiáng)板，滿(mǎn)足附件、電器件的固定安裝要求。

2.4 底板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.4.1 總體原則

處于經(jīng)濟(jì)性考慮，底板總成的前底板總成是不更改的，同時(shí)考慮到座椅不更改，相關(guān)底板安裝點(diǎn)都無(wú)需更改。因車(chē)身的長(zhǎng)度的減短，主要要考慮后碰的可靠以及剛度。

2.4.2 后碰

由于下部車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)跟造型相關(guān)的因素比較少，因此所有新設(shè)計(jì)的零部件都是基于三廂車(chē)零部件考慮的。

兩廂車(chē)車(chē)身相對(duì)三廂車(chē)車(chē)身短了60mm左右，減少的長(zhǎng)度平均分布在后縱梁和后保橫梁吸能盒上。車(chē)身整體縮短60mm對(duì)后碰有較大影響。因此下部車(chē)身被動(dòng)安全方面需要做的工作主要就是保證更改后的后碰效果。其他零部件的設(shè)計(jì)結(jié)合兩廂車(chē)的造型和三廂車(chē)的零部件變化而來(lái)。

下圖是兩種車(chē)型結(jié)構(gòu)比較，見(jiàn)圖3：

相關(guān)設(shè)計(jì)工作主要更改了以下幾點(diǎn)：

A.法規(guī)要求，低速碰撞后，后保可拆卸，車(chē)身無(wú)需修理，減小后圍總成（與后保相關(guān)處）封閉截面面積，后圍外板與后保的間隙由10mm變?yōu)?5mm，減小碰撞損壞后圍外板的可能性。

B.考慮到車(chē)身長(zhǎng)度減短，為了加強(qiáng)后碰效果，后圍總成（與后保無(wú)關(guān)處）封閉截面面積應(yīng)該適當(dāng)增大。

C.適當(dāng)增加加強(qiáng)板和改變沿用件結(jié)構(gòu)，保證后碰中充分吸能，達(dá)到良好的后碰效果。

2.4.3 剛度

兩廂車(chē)型沒(méi)有衣帽架總成，對(duì)整車(chē)的剛度和模態(tài)有一定的影響，所以要通過(guò)加強(qiáng)每個(gè)新件本身的強(qiáng)度和剛度來(lái)彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，在CAE的分析協(xié)助下，必要時(shí)候還需要增加了全新件來(lái)增加側(cè)向剛度。

3 結(jié)論

在整個(gè)三廂改兩廂車(chē)設(shè)計(jì)中，沿用原三廂車(chē)鈑金車(chē)身件299件，新開(kāi)發(fā)鈑金件90件，沿用率約為75%，整個(gè)車(chē)身的可靠性大大提高，相關(guān)試驗(yàn)的費(fèi)用大概減少了50%。三廂改兩廂車(chē)設(shè)計(jì)是一個(gè)非常繁雜的過(guò)程，但成功的設(shè)計(jì)可使我們積累大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，掌握許多先進(jìn)技術(shù)和設(shè)計(jì)方法。三廂改兩廂車(chē)與全新車(chē)型設(shè)計(jì)相比可為公司節(jié)約大量資金，極大降低了開(kāi)發(fā)成本，使產(chǎn)品投入市場(chǎng)后更具競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭竹亭主編. 汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)（上）長(zhǎng)春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社.

[2]王萱，李宏光，趙航等. 現(xiàn)代汽車(chē)安全. 北京：人民交通出版社.