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左舵化的车身设计 |
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作者：哈飞汽车股份有限公司 何淑琴 |
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摘要：随着现代汽车业的发展，汽车行业已经成为一种国际化的产业，跨国设计、跨国制造、跨国销售已成为当今汽车生产主流。由于不同国家交通法规的差异，对出口汽车需做左右驾驶的更改设计。本文总结了左舵化车身结构设计经验，并重点介绍了一些产品结构的优化设计，针对中国路况及国情需要，在满足正碰、侧碰要求的前提下，简述了无图化设计在车身设计中的优势。利用CATIA（三维造型）、NASTRAN（强度分析）、ALIAS（ 汽车造型）软件进行整车三维模拟动态分析。
关键词：汽车 左舵化 车身设计
1 前言
一百多年前，德国人发明了汽车，但是并没有想到它会给世界带来如此巨大的影响。汽车产业发展非常快，在短短一百年内，迅速发展为全球第一大产业，现代汽车已成为世界各国国民经济和社会生活中不可缺少的一种交通、运输工具。汽车产业的规模和其产品的质量也成为衡量一个国家技术水平的重要标志之一。现代的汽车产业已经走向国际化轨道，跨国设计、跨国制造、跨国销售成为汽车产业发展的主流，对出口汽车由于各国道路交通法规的不同，因此在汽车设计时，需要考虑适应不同国家道路交通法规，采用左驾 驶或右驾驶的情况。
2 左舵化设计的提出及设计理念
汽车的产业化、信息化、国际化的迅猛发展，使得汽车领域时有引进车型国产化的情形，又由于不同国家的道路交通法规规定的左侧通行与我国的右侧通行不同，左侧通行的驾驶员在车的右侧称为右驾驶（亦称右舵车），反之，右侧通行的驾驶员在车的左侧称为左驾驶（亦称左舵车）。为此对有些引进车型需进行 右舵改左舵的设计，即左舵化设计。
所谓左舵化设计并非简单的左右对称，而是在满足左侧驾驶前提下，重新进行整体布置，作为整车支撑的车身钣金件也需相应更改，同时还要求满足碰撞法规要求。考虑到汽车设计的技术经济性（即技术先进性、工艺性、继承性）、生产成本和零部件通用化，作为改造车型为减少成本，对原车作了尽量小的改动，这就是左舵化设计理念。
3 左舵化车身设计的要点
左舵化设计中应继承原车的最大优点，如现在很多高档车在车体的多处采用不等厚钢板（即用厚度不同的钢板用滚压薄边焊接方式焊成一体）来提高整车的安全性和刚性，充分提高材料利用率，并降低整车重量。对车身而言，左舵化设计的关键部位是前机舱部分的设计。前机舱是发动机、水箱、散热器、制动器、离合器、主线束、空调进出水管及进风口、洗涤机构等等的主要支承部位，是整个车身的重要组成部分之一，也是全车改动设计任务量及难度最大的部分，它对于提高整车的动力经济性、安全性、改善冷却通风、改善和减少噪声有着至关重要的影响。车身侧围(SIDE PANEL ASSY)、地板(FLOOR PANEL ASSY)、车架(SIDE MEMBER ASSY)、顶盖(ROOF PANEL ASSY)也由于系统件的总布置的更改作相应改动。
3 .1 前机舱的结构设计
为提高整车结构上的碰撞安全性，我们根据《CMVDR 294 关于正面碰撞乘员保护的设计规则》中要求，必须对驾驶员前部的车身结构作加强，目前多采用具有独立前机舱结构。在前部多采用大型的前端横梁和前大灯支架来提高碰撞安全性。前减支座分别焊装在侧立板与通风罩外板上，通过提高悬架与支撑部位的刚性来提高操纵稳定性和降低噪省。并在前机舱上多处涂敷一层阻尼减振吸音材料，以吸收发动机产生的一部分噪声，同时增强隔板隔热效果。在下隔板部分，采用下隔板与消音板焊接结构，必要时可在下隔板总 成中加有复合隔音材料——消音垫，充分满足隔音、隔热要求。
前机舱的结构设计，充分考虑了将正碰时产生的冲击能力迅速吸收，采用合理的吸能结构，如采用高强度钢板和不等厚钢板。前机舱一般由前纵梁总成、前横梁、墙板总成、侧支承总成、下隔板总成等钣金件焊接组成。前横梁的主要功用是水箱、散热器的支承，前纵梁的主要功用是发动机等的支承，墙板及侧支承 总成的主要功用是前减震器的支承，下隔板是离合器总成、制动总成、空调系统、仪表板系统的支承。
前机舱部分是左舵化车身设计中改动最大的部件，而下隔板总成(DASH PANEL ASSY)是左舵化车身设计的重中之重。因为该结构是分隔发动机舱和驾驶室及乘员室的主要屏障，整车主要的系统件如制动器、离合器、主线束、空调进出水管及进风口、洗涤机构等都安装在下隔板总成上。在作右改左设计时，因驾驶员布置在左侧，要求制动鼓、空调进出水管、空调进风口等也相应布置在左侧；如果原车是无级变速，而国产化后采用了手动变速，那么应将增加的离合器也安装在下隔板上；前洗涤机构因为驾驶员视野的要求做了左右对称布置；线束布置也作了相应的更改，主线束安装在下隔板上。上述一切布置的改动都要求下隔板总成在结构上重新设计以满足系统件装配及工作要求。图1、图2 分别为右改左前后的下隔板总成的对比。现代的汽车设计中，下隔板总成的结构设计多是在工作站利用IGES 或CATIA 等软件完成，建立总成中各零部件的数学模型，随着方案的逐步确立，经过反复迭代，不断优化结构，各零部件的结构即适应系统件安装又满足冲压工艺要求，每一个加强筋的设计都适应了结构及性能需求。
图1 右舵化设计的下隔板总成
图2 左舵化设计的下隔板总成
3 .2 侧围的结构设计
现代高档车的侧围外板多采用高强度钢板、高强度镀锌钢板或不等厚钢板，不等厚钢板的加盟大大提高了侧围的防碰撞能力。在结构上多处采用双盒形的高强度结构，以满足侧碰及后碰要求。由于驾驶员布置在左侧，要求左侧的车体强度要高，既能防止侧碰对驾驶员的伤害又要保证在45°正碰时驾驶员有足够生存空间，因此在左舵化设计中应将前门框作加强，通常大的贯通的加强件可在此发挥极好的效力。例如将A 立柱加强件贯穿整个前门槛，同时还可另增加一个延伸至顶盖前横梁后部，保证A 立柱具有足够刚性；B 立柱可采用不等厚钢板，上厚下薄。这种材料的选择既保证B 立柱结构的刚性，又充分提高材料利用率，同时降低重量，满足整车轻量化设计。图3、图4 分别为右改左前后的侧围总成（驾驶员门框部分）的对比。
图3 右舵化设计的驾驶员门框处的侧围总成
图4 左舵化设计的驾驶员门框处的侧围总成
3.3 地板的结构设计
对发动机有单独的前机舱的车体结构，底盘、电器功能件的布置几乎都在前隔板上，前地板只布置钢索通过孔，浸漆孔等。采用中央通道结构的前地板大大增加了其刚性，如果在中央通道下部加一个贯穿前后的加强件，则会更增加前地板结构在正碰和侧碰时车体的刚性。不平整的地板可采用在通道两侧布置填充块的方式，使整个地板上表面平整，满足乘坐舒适性。图5、图6 分别为右改左前后的前地板总成的对比。
图5 右舵化设计的前地板总成
图6 左舵化设计的前地板总成
一般国外的应急轮胎要比标准轮胎外形尺寸小，而我们国内的备胎则与标准轮胎一样，为此在引进车型后，还应将此方面考虑周全，通常而必要的做法是加大的备胎盆适应了标准轮胎的安装，因此后地板结构也要作相应改动。尾门槛多采用高强度的盒型结构，使后地板及尾门槛结构更有利于达到追尾的碰撞要求。由此使得整个地板结构更适合强度方面及碰撞法规要求。图7、图8 分别为右改左前后的后地板总成的对比。
图7 右舵化设计的后地板总成
图8 左舵化设计的后地板总成
3.4 车门的结构设计
车门是一个车的很重要的总成之一。但左舵化车身设计中车门的改动相对较小，对有中控门锁结构的车身，主要的改动缘于中控门锁及线束排布的改动。这里只简单介绍一下车门的优化结构。分体式车门是目前高档次车常采用的车门结构形式，该结构在受力部位采用稍厚板料，在其余部位采用通常料厚，这种布置既增强车体抵抗碰撞的能力又达到了减轻车体重量的目的。滚压式的窗框，体积小，视野好，但焊接工艺要求较高，在高档车中的使用率也较高。在车门多处板件之间加注结构密封胶，既起到增加刚性和强度的作用又可防振降噪。前门的防撞杠一般为一根或两根，防撞杠的增加可以增强抵抗前方、横向碰撞能力。绝大多数的微车都采用先进的中控门锁，即驾驶员门处的门锁的锁上后，所有车门同时锁紧。将锁芯暗藏于扣手中使提扭与内扣手成为一体，这种结构别致新颖，外观整体美观。门铰链多采用合页式铰链。为了减少模具投入，降低成本，提高零件的通用性，在前后门的左右侧仅用两种铰链。
3.5 其他成品的结构设计
因下隔板在左舵化设计时作了非常大的改动，下隔板隔热垫需作重新设计，在系统件安装位置开出通过孔；前风挡玻璃可为A 类夹层玻璃、区域钢化玻璃，目前高档车也有采用防止紫外线A 类夹层玻璃；前排安全带的织带上固定点采用滑道式结构，使上固定点的高度可根据乘员的需要调节，预锁紧式结构的卷收器更加满足乘员在二次碰撞时免受伤害的要求。与锁紧式安全带相比，预锁紧式安全带更加提高了二次碰撞的被动安全性。
4 结论
车身结构数模设计完成后，我们可以利用NASTRAN（强度分析）软件对改动后的车体结构作正碰强度分析，如有不满足法规之处需作合理改进，直到结果满足《CMVDR 294》正碰法规要求。对引进车型进行改型设计是一个非常繁杂的过程，但成功的设计可使我们积累大量的实践经验，掌握许多先进技术和设计方法。自行设计与交给国外厂家设计相比可为公司节约大量资金，极大降低了开发成本 ，使产品投入市场后更具竞争力。
参考文献
1 郭竹亭主编. 汽车车身设计（上）长春：吉林科学技术出版社
2 《汽车工程手册.设计篇》编辑委员会. 汽车工程手册.设计篇. 北京：人民交通出版社
3 CMVDR 294 关于正面碰撞乘员保护的设计规则
4 王萱，李宏光，赵航等. 现代汽车安全. 北京：人民交通出版社(end)
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(6/9/2005) |
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