周世一　方傳運　劉勇

摘 要：隨著現(xiàn)代汽車業(yè)的發(fā)展，大眾對汽車節(jié)能，環(huán)保，智能的要求越來越強烈。兩廂車相對與三廂車，具有尺寸小，節(jié)能的優(yōu)點，越來越被中國駕駛者接受和喜歡。同時汽車廠家出于成本，設(shè)計周期的考慮，越來越多的三廂改兩廂車身設(shè)計被廠家所需要。本文總結(jié)了汽車三廂改兩廂的車身骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗，并重點介紹了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

關(guān)鍵詞：汽車；三廂改兩廂；車身設(shè)計

1 相關(guān)概念和提出

三廂車

三廂車有著分工十分明確的三個艙：發(fā)動機(jī)艙、乘員艙和行李艙，相互獨立。

兩廂車

兩廂車的前部與三廂車沒有區(qū)別，不同之處在于這種汽車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)動機(jī)艙和乘員艙兩“廂”，見圖1。

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

2 設(shè)計要點

三廂改兩廂設(shè)計應(yīng)繼承原車的最大優(yōu)點，同時盡量沿用老件，少開發(fā)新件。對車身而言，前艙，發(fā)蓋，側(cè)門完全沿用，側(cè)圍與門配合區(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)計出一款兩廂新車型。

2.1 相關(guān)準(zhǔn)備

任何車型開發(fā)之前，必須明確相關(guān)的競爭車型，這樣設(shè)計才會有的放矢。另外要準(zhǔn)備相關(guān)的數(shù)據(jù)，截面，這樣設(shè)計出的數(shù)據(jù)才能可靠有效。設(shè)計要出于性能，成本等綜合考慮，這樣才是好的設(shè)計。

2.2 頂蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計

兩廂車偏向運動型，頂蓋更具流線型，與原三廂車的頂蓋相比，尺寸（面積）增大。因頂蓋向后延伸，原三廂車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)計或材料，可能出現(xiàn)頂蓋偏軟，影響整車NVH性能?？梢酝ㄟ^以下方法進(jìn)行改善：

1.在頂蓋內(nèi)側(cè)貼增強膠墊或瀝青板，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。

下圖是三廂車和兩廂車頂蓋橫梁對比，見圖2：

新增橫梁對側(cè)碰也是有好處的，經(jīng)CAE分析對車身側(cè)碰性能提升6%。

2.3 側(cè)圍的結(jié)構(gòu)設(shè)計

三廂改款成兩廂時，側(cè)門沿用三廂車的可不做變化，側(cè)圍在C柱以前的造型保持不變。因此，只需要從C柱處改變原三廂車的造型?？梢源蟠蠊?jié)省開發(fā)時間。

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了，接下來要對變化的部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，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件，開發(fā)費用最高周期也最長，當(dāng)造型確定后，不要輕易改動。由于后背門的鉸鏈要布置在后頂橫梁上，因此要加強后頂橫梁及其接頭的剛度。

2.3.2 設(shè)計原則（基準(zhǔn)）

A.典型截面：前期布置可行性分析，工藝校核，整車強度剛度分析，是整車開發(fā)不可缺少的第一步。

B.Opening-line：滿足后背門的密封和鉸鏈軸線布置要求。同時需要考慮在門開啟過程中與氣彈簧有無干涉，流水槽處鈑金設(shè)計依據(jù)此線。

C.我們在設(shè)計在內(nèi)板和加強板都需要參考側(cè)圍設(shè)計需要滿足以下幾點要求：

a.強度和剛度要求，保證碰撞安全；

b.側(cè)圍接頭滿足設(shè)定的扭轉(zhuǎn)和彎曲剛度；

c.外觀要求，同時滿足造型和工藝要求；

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

2.4 底板的結(jié)構(gòu)設(shè)計

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，同時考慮到座椅不更改，相關(guān)底板安裝點都無需更改。因車身的長度的減短，主要要考慮后碰的可靠以及剛度。

2.4.2 后碰

由于下部車身結(jié)構(gòu)設(shè)計跟造型相關(guān)的因素比較少，因此所有新設(shè)計的零部件都是基于三廂車零部件考慮的。

兩廂車車身相對三廂車車身短了60mm左右，減少的長度平均分布在后縱梁和后保橫梁吸能盒上。車身整體縮短60mm對后碰有較大影響。因此下部車身被動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)計結(jié)合兩廂車的造型和三廂車的零部件變化而來。

下圖是兩種車型結(jié)構(gòu)比較，見圖3：

相關(guān)設(shè)計工作主要更改了以下幾點：

A.法規(guī)要求，低速碰撞后，后?？刹鹦?，車身無需修理，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.考慮到車身長度減短，為了加強后碰效果，后圍總成（與后保無關(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

兩廂車型沒有衣帽架總成，對整車的剛度和模態(tài)有一定的影響，所以要通過加強每個新件本身的強度和剛度來彌補這個缺陷，在CAE的分析協(xié)助下，必要時候還需要增加了全新件來增加側(cè)向剛度。

3 結(jié)論

在整個三廂改兩廂車設(shè)計中，沿用原三廂車鈑金車身件299件，新開發(fā)鈑金件90件，沿用率約為75%，整個車身的可靠性大大提高，相關(guān)試驗的費用大概減少了50%。三廂改兩廂車設(shè)計是一個非常繁雜的過程，但成功的設(shè)計可使我們積累大量的實踐經(jīng)驗，掌握許多先進(jìn)技術(shù)和設(shè)計方法。三廂改兩廂車與全新車型設(shè)計相比可為公司節(jié)約大量資金，極大降低了開發(fā)成本，使產(chǎn)品投入市場后更具競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭竹亭主編. 汽車車身設(shè)計（上）長春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社.

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