Preguntas y respuestas básicas sobre el diseño de automóviles
Los tres pilares de la carrocería del automóvil
La carrocería del automóvil está soldada a partir de varias piezas del marco y placas, y también se la conoce comúnmente como "carrocería en blanco" en la industria. Cada parte del mismo tiene un nombre asociado. No importa en una fábrica de automóviles, un taller de reparación o una tienda de repuestos, siempre que la gente escuche un nombre, sabrá a qué parte del automóvil pertenece y dónde está instalado. (Ver la imagen)
Los componentes principales del diagrama de estructura de la carrocería del automóvil:
1 capó del motor 2, guardabarros delantero 3, capó delantero 4, capó delantero 5, techo 6. pilar delantero 7, viga lateral superior 8, panel lateral del techo 9, capó trasero 10, tapa del maletero 11, pilar trasero 12 y capó trasero 65442. Puerta 16, umbral lateral inferior 17, piso 18, guardabarros delantero 19, viga longitudinal delantera 20, travesaño delantero 21, faldón delantero 22, marco del radiador 23, placa de soporte delantera del capó.
El marco y los paneles de la carrocería del automóvil están en su mayoría estampados a partir de placas de acero. Las placas de acero especiales para la carrocería del automóvil tienen las características de retardo de embutición profunda y no son fáciles de romper. Dependiendo de la ubicación de la carrocería del automóvil, se utilizan placas de acero zincado para evitar la oxidación en algunas partes, como guardabarros y techos. En algunas piezas con mayor estrés, como vigas de soporte de radiadores, vigas laterales superiores, etc., se utilizan placas de acero de alta resistencia. El espesor de las placas de acero comúnmente utilizadas en las estructuras de carrocerías de automóviles es de 0,6 ~ 3 mm, y el espesor de la mayoría de las piezas es de 0,8 ~ 1,0 mm.
En la estructura de la carrocería, la posición de algunas partes importantes está relacionada con el diseño general, la seguridad y el confort de conducción del vehículo, como los pilares.
Generalmente, la carrocería de un automóvil tiene tres pilares, de adelante hacia atrás, son el pilar delantero (pilar A), el pilar medio (pilar B) y el pilar trasero (pilar C). . En los automóviles, los pilares no sólo desempeñan una función de soporte, sino que también actúan como marcos de las puertas.
Cuando los diseñadores consideran el plano geométrico del pilar delantero, también deben considerar el ángulo en el que el pilar delantero bloquea la línea de visión del conductor. En circunstancias normales, cuando el conductor mira a través del pilar delantero, el ángulo de superposición de sus ojos es de 5 a 6 grados. Desde la perspectiva de la comodidad del conductor, cuanto menor sea el ángulo de superposición, mejor. Sin embargo, esto se debe a la rigidez de los pilares delanteros. Es una cuestión contradictoria tener ciertas dimensiones geométricas para mantener la alta rigidez del pilar delantero y reducir el impacto de bloquear la línea de visión del conductor. Los diseñadores deben esforzarse por equilibrar estos dos para lograr los mejores resultados. En el Salón Internacional del Automóvil de América del Norte de 2001, Volvo de Suecia lanzó su último prototipo SCC, que cambió el pilar delantero a una forma transparente e incrustó vidrio transparente para que el conductor pueda observar el mundo exterior a través del pilar y minimizar el área ciega de visión (consulte este artículo para más detalles).
El pilar central no sólo sostiene el techo, sino que también soporta las puertas delanteras y traseras. Algunos complementos, como los cinturones de seguridad delanteros, están montados en el pilar central y, a veces, pueden desgastar cables y mazos de cables. Por lo tanto, la mayoría de las columnas centrales tienen un radio convexo para garantizar buenas propiedades de transmisión de fuerza. La forma de la sección transversal del pilar central de los automóviles modernos es relativamente compleja y está soldada a partir de múltiples placas de acero estampadas. Con el desarrollo de la tecnología de fabricación de automóviles, han surgido pilares centrales de sección cerrada que se hidroforman directamente sin soldadura. Su rigidez ha mejorado enormemente y su peso se ha reducido considerablemente, lo que favorece el aligeramiento de los coches modernos. Sin embargo, algunos diseñadores simplemente eliminaron el pilar central para facilitar a los pasajeros subir y bajar del autobús. El coche más típico es el Citroën C3 francés. Se han eliminado los pilares centrales en los lados izquierdo y derecho de la carrocería del vehículo, y las puertas delantera y trasera están enfrentadas entre sí, lo que permite a los pasajeros entrar y salir del vehículo sin barreras. Por supuesto, si se elimina el pilar central, los pilares delantero y trasero deben reforzarse en consecuencia, la estructura de la carrocería debe tener una nueva forma y la selección de materiales debe ser diferente.
La diferencia entre el pilar trasero, el pilar delantero y el pilar central es que no hay problemas como bloquear la línea de visión y obstáculos para subir y bajar del vehículo, por lo que no hay problema. tener un tamaño estructural mayor. La clave es que el sellado entre el pilar trasero y la carrocería debe ser fiable.
La rigidez es un indicador del diseño de la carrocería de un automóvil. La rigidez se refiere a la capacidad del cuerpo para resistir la deformación cuando se aplican fuerzas externas ordinarias que no dañarán el cuerpo, es decir, la capacidad de deformación elástica para restaurar la forma original. Los automóviles se deformarán cuando sean impulsados por diversas fuerzas externas. Una pequeña deformación significa buena rigidez. En términos generales, una buena rigidez significa buena resistencia. Los coches con poca rigidez son propensos a chirriar al circular por carreteras irregulares.
La rigidez de la columna determina en gran medida la rigidez general de la carrocería del automóvil, por lo que la columna es una parte clave de toda la estructura de la carrocería del automóvil y debe tener una alta rigidez.
Dos contradicciones en el diseño de la carrocería
Los coches modernos persiguen el confort, la buena potencia y el rendimiento de seguridad. Estos requisitos constituyen una contradicción en el diseño de la forma de la carrocería.
En primer lugar, una conducción cómoda requiere suficiente espacio interior, y para obtener un espacio espacioso es necesario aumentar el tamaño de la apariencia del coche. El aumento de las dimensiones generales, especialmente las dimensiones de la sección transversal, aumentará inevitablemente el área de barlovento del automóvil y afectará directamente el coeficiente de resistencia al viento del automóvil. De esta manera, la comodidad y el poder constituyen una contradicción. Esto tendrá poco impacto en la contradicción cuando la velocidad del vehículo sea relativamente baja. Los primeros coches eran básicamente del tipo caja y la apariencia del coche se diseñaba enteramente en función de las necesidades internas.
Con el desarrollo de la tecnología automotriz, la velocidad de los automóviles es cada vez mayor y la contradicción entre la resistencia al viento se vuelve cada vez más prominente. Las investigaciones muestran que a medida que aumenta la velocidad del vehículo, la resistencia de la carretera aumenta ligeramente, pero la resistencia al viento aumenta significativamente. Generalmente, cuando la velocidad del furgón es inferior a 30 kilómetros por hora, la potencia consumida por la resistencia de la carretera es mayor que la potencia consumida por superar la resistencia del viento. Por encima de esta velocidad, la potencia consumida por la resistencia del viento aumenta drásticamente. A una velocidad de unos 70 kilómetros por hora, la potencia necesaria para superar la resistencia del viento supera la resistencia de la carretera. Si la velocidad supera los 100 kilómetros por hora, la mayor parte de la energía se gastará en superar la resistencia del viento.
La resistencia del viento tiene principalmente dos factores, uno es el área de barlovento y el otro es el vórtice. La principal medida para reducir la zona de barlovento es bajar la altura de la cabina. Aunque reducir el ancho del carro también puede reducir el área de la sección transversal, el efecto generalmente no es tan significativo como reducir la altura. Para mantener suficiente espacio dentro del automóvil y garantizar un espacio de conducción cómodo, la sección transversal del automóvil no se puede reducir a voluntad. Para reducir aún más la resistencia al viento, es necesario empezar por reducir el vórtice generado durante la conducción del coche.
Por la calle, a menudo vemos pasar algunos camiones de gran tamaño, con polvo y trozos de papel volando en el cielo. Este es el vórtice creado por el aire agitado por el movimiento del coche. El flujo de vórtice se produce en el parabrisas delantero, el techo, los costados y la parte trasera del automóvil. El método más eficaz para estudiar las corrientes parásitas es la prueba en túnel de viento. El modelo de automóvil todavía se encuentra en el espacio del túnel, rodeado por un flujo de aire a alta velocidad para simular las condiciones de conducción a alta velocidad del automóvil. El flujo de aire se mide mediante dispositivos sensores instalados en varias partes de la carrocería del vehículo. para comprender el movimiento del vórtice. Las investigaciones muestran que los automóviles con carrocerías aerodinámicas tienen el mejor rendimiento anticorrientes parásitas.
La sección longitudinal de la aerodinámica carrocería es similar a la forma del ala de un avión, lo que generará sustentación al viajar a altas velocidades, lo que tendrá un impacto negativo en la estabilidad de conducción. Esto lleva a la segunda contradicción, la del poder y la seguridad. Para aumentar la estabilidad, la forma de la carrocería de los automóviles modernos se ha mejorado continuamente sobre la base de una forma aerodinámica. El centro de gravedad se ha movido hacia adelante, la parte delantera es baja y la parte trasera es alta. Se ha aumentado la sección longitudinal y se ha añadido un spoiler.
Comodidad y potencia, potencia y estabilidad, cómo resolver estas dos contradicciones constituyen un tema central en la historia del diseño corporal. El cuerpo ha evolucionado desde la forma de caja y de escarabajo hasta la de barco, la de cuña y ahora la de goteo, así como muchas variaciones basadas en estas formas. La fuerza motriz interna es el proceso de equilibrio de estos dos pares de contradicciones. . El flujo de trabajo de diseño de carrocerías de automóviles también ha evolucionado desde un simple adentro hacia afuera hasta una combinación de interior y exterior.
Cinco componentes de la resistencia al viento de los automóviles
El diseño de la forma de la carrocería del automóvil es una gran ciencia y el contenido importante es la resistencia al viento.
La resistencia al viento suele referirse a la resistencia provocada por la interacción entre el exterior del coche y el flujo de aire. De hecho, el flujo de aire en el automóvil también tiene resistencia a la conducción del automóvil. Las investigaciones muestran que la fuerza de arrastre que actúa sobre un automóvil consta de cinco componentes.
1. La resistencia externa se refiere a la resistencia formada por la diferencia entre la presión positiva en la parte delantera del automóvil y la presión negativa en la parte trasera de la carrocería, que representa aproximadamente el 58% del aire total. resistencia;
2. La resistencia a la interferencia se refiere a la resistencia causada por la interferencia del flujo de aire causada por partes que sobresalen en la superficie del automóvil, como parachoques, espejos retrovisores, placas de matrícula delanteras, canales de drenaje, mecanismos de transmisión del chasis, etc. , que representa aproximadamente el 14 % de la resistencia total del aire;
3. La resistencia interna se refiere a la resistencia generada por el flujo de aire de ventilación dentro del automóvil y el flujo de aire que enfría el motor, que representa aproximadamente el 12 % de la resistencia total del aire;
En cuarto lugar, la resistencia causada por la elevación generada por la conducción a alta velocidad representa aproximadamente el 12% de la resistencia total del aire
5. entre el flujo de aire y la carrocería representa aproximadamente el 9% de la resistencia total del aire;
Para el primer y segundo tipo de resistencia, la carrocería debe diseñarse lo más posible y debe ser aerodinámica. y el área de la sección transversal no debe ser demasiado grande. Se deben usar transiciones de arco apropiadas para cada parte de la carrocería del automóvil para minimizar los accesorios que sobresalen de la carrocería del automóvil. La cara delantera, el capó y el parabrisas delantero deben estar adecuadamente inclinados hacia atrás, y la longitud y el ángulo de inclinación de la ventana trasera y el techo trasero deben diseñarse adecuadamente. Además, se pueden instalar guardabarros o spoilers en los lugares adecuados. Al estudiar las reglas del flujo de aire fuera del automóvil, no sólo se puede diseñar una estructura de carrocería más razonable, sino que también se puede desviar inteligentemente el flujo de aire y se puede utilizar apropiadamente el efecto abrasivo del flujo de aire local para reducir la deposición de polvo en el vehículo. carrocería del coche.
Para la cuarta resistencia, la elevación debe reducirse tanto como sea posible durante la conducción, lo que incluye hacer que la cuerda sea más baja delante y más alta detrás, elevar adecuadamente la parte trasera del piso e instalar deflectores y spoilers.
Introducir parte del flujo de aire externo en el interior del automóvil puede reducir la resistencia del flujo de aire externo al automóvil hasta cierto punto, pero también se producirán pérdidas por fricción y corrientes parásitas cuando el flujo de aire fluye a través del vía aérea interna. Estudiar los patrones de flujo de aire dentro del automóvil puede reducir la resistencia del aire interno tanto como sea posible y enfriar y ventilar de manera efectiva. Utilizando la ley de distribución de gas, la entrada de aire del motor también se puede disponer inteligentemente en el área de alta presión para mejorar la eficiencia de la entrada de aire y reducir el vórtice cerca del área de alta presión. Al mismo tiempo, el puerto de escape también se puede disponer en el área. Área de baja presión para hacer el escape más suave.
Los lectores atentos habrán notado que la discusión anterior utiliza muchas palabras no limitantes, como "apropiado" cinco veces. Es posible que algunos lectores quieran utilizar algunos números exactos para expresar, como el ángulo de inclinación hacia atrás, el radio de la esquina, etc. Se trata del concepto general de diseño de la carrocería. La resistencia al viento es un concepto basado en la estructura general del coche. Los parámetros geométricos óptimos para un tipo de coche no se aplican a otros modelos. Un pequeño cambio suele tener un gran impacto en el conjunto. Como dice el refrán, un pequeño cambio afecta a todo el cuerpo. Los datos del libro técnico son el resultado de probar una gama específica de coches bajo estrictas condiciones de prueba. Sin estas condiciones previas, los datos son absurdos.
Invitado especialmente por este sitio web (2001 12 15)
Componentes principales
En el artículo "Tres pilares de la carrocería", hay una carrocería diagrama de estructura, enumerado Se muestra la ubicación y el nombre de cada parte de la carrocería del automóvil. Este artículo presenta los pilares delantero, central y trasero y continúa con los demás componentes principales.
Capó del motor
El capó (también conocido como capó) es la parte más llamativa de la carrocería y una de las partes que los compradores de automóviles suelen fijarse. Los principales requisitos para la cubierta del motor son el aislamiento térmico, el aislamiento acústico, el peso ligero y la alta rigidez.
El capó del motor generalmente se compone de un panel exterior y un panel interior, con material aislante intercalado en el medio. El panel interior contribuye a mejorar la rigidez. Su forma geométrica la elige el fabricante y tiene básicamente la forma de un esqueleto. Para abrir el capó del motor, generalmente gírelo hacia atrás y un poco hacia adelante. El capó que se abre hacia atrás debe abrirse en un ángulo predeterminado y no debe estar en contacto con el parabrisas. Debe haber una distancia mínima de unos 10 mm. Para evitar que se abra automáticamente debido a las vibraciones durante la conducción, se debe colocar un gancho de seguridad. Ubicado en la parte delantera del capó, el dispositivo de bloqueo está ubicado debajo del tablero del automóvil. Cuando las puertas están cerradas, el capó también debe estar cerrado.
Cubierta de techo
El techo es la cubierta que se encuentra en la parte superior del coche. El techo no es una parte muy importante de la rigidez general de la carrocería, por lo que se permite abrir el techo solar sobre la cubierta del techo. Desde el punto de vista del diseño, lo importante es cómo realizar una transición suave con los marcos de las ventanas delanteras y traseras y con las columnas para obtener la mejor sensación visual y la mínima resistencia al aire.
Después de la década de 1980, los coches con techo corredizo se hicieron populares rápidamente.
En general, los lucernarios se componen principalmente de ventanas de vidrio, tiras de sellado y mecanismos de transmisión. Las formas de apertura generalmente se dividen en tipo deslizante exterior, tipo deslizante interior y tipo inclinado. la ventana de vidrio con placa deslizante exterior se desliza sobre el techo; la ventana de vidrio con placa deslizante interior se desliza entre la superficie inferior del techo y el revestimiento decorativo interior del techo, el extremo delantero o trasero de la ventana de vidrio inclinada se inclina hacia arriba para abrirse; Actualmente, la parte trasera se utiliza principalmente en dos formas.
El mecanismo de accionamiento del monopatín consta de un riel guía de soporte, un motor de accionamiento, un reductor de engranajes, un embrague, una correa de cable, un sensor de posición y un interruptor de límite. Todo el mecanismo de accionamiento está instalado delante del techo y las ventanas de vidrio son accionadas por cables de acero para moverse sobre los rieles guía. Cuando el mecanismo de conducción está funcionando, el interruptor de límite puede detectar el estado de la ventana de vidrio, como completamente abierta, completamente cerrada e inclinada hacia arriba. Para evitar que el motor se sobrecargue cuando se mueve la ventana de vidrio, también se proporciona un embrague de protección contra sobrecarga.
1 soporte, 2 parasol interior, 3 ventana de cristal, 4 motor de accionamiento, 5 mecanismo de funcionamiento, 6 cable de acero.
El principal problema con el diseño de tragaluces en tejados son las fugas de agua. Se debe instalar un fregadero y un marco incrustado con tiras de sellado dentro del tragaluz. El agua que se escapa del espacio saldrá del vehículo a través del fregadero y la tubería de drenaje. Las ventanas de cristal de los teléfonos móviles son generalmente de color marrón, lo que puede reflejar la luz del sol y tienen parasoles en el interior. Después de abrir el parasol puede entrar luz en la cabina. (
Puerta
Para autobuses grandes y pequeños, la puerta es una parte muy importante. La puerta de un automóvil moderno no es sólo una "puerta", sino también un símbolo. Tomando En un automóvil, por ejemplo, la puerta del automóvil se puede utilizar como símbolo del automóvil. Los automóviles comerciales son todos de cuatro puertas, los familiares son de cuatro, tres y cinco puertas (elevador de puerta trasera) y los deportivos. Todos los coches son de dos puertas. Es un autobús, y la puerta se puede utilizar como símbolo del nivel y avance del autobús. Por ejemplo, las puertas de los autobuses de lujo modernos son en su mayoría puertas planas y las puertas de los autobuses normales. son en su mayoría puertas plegables.
Para un automóvil, la calidad de la puerta del automóvil está directamente relacionada con la comodidad y seguridad de todo el vehículo si la puerta es de mala calidad, de fabricación tosca y de material. Los materiales delgados aumentarán el ruido y la vibración en el automóvil, haciendo que los pasajeros se sientan incómodos e inseguros. Al elegir un automóvil, debe prestar mucha atención a la calidad de fabricación de la puerta. Compuesta por varias piezas de marco, paneles y piezas. La puerta es la parte más compleja de la carrocería del automóvil, que implica estampado y soldadura de piezas, ensamblaje de piezas, ensamblaje y otros procesos, la coordinación dimensional y los requisitos del proceso son estrictos. es un objeto en movimiento, y su flexibilidad, solidez, sellado y otras deficiencias son fáciles de encontrar y difíciles de "encubrir", por lo que los fabricantes le conceden gran importancia. La calidad de fabricación de las puertas de los automóviles en realidad refleja el nivel de fabricación del fabricante.
La puerta de un automóvil consta de paneles exteriores, paneles interiores, marcos de puertas y ventanas, guías de vidrio para puertas, bisagras de puertas, cerraduras de puertas y accesorios para puertas y ventanas. El panel interior está equipado con elevadores de vidrio y puerta. cerraduras y otros accesorios Para garantizar un ensamblaje sólido, el panel interior debe reforzarse parcialmente. Para mejorar la seguridad, la barra anticolisión generalmente se instala en el interior del panel exterior mediante bridas y uniones. Para la capacidad de carga, se requiere que el panel exterior sea liviano y el panel interior sea fuerte y capaz de soportar grandes fuerzas de impacto.
Los diseñadores deben tener muy en cuenta el grado al diseñar la puerta. de deformación cuando la puerta está cerrada. Europa y Estados Unidos tienen regulaciones, normas y métodos de prueba correspondientes para medir el grado de deformación cuando la puerta está cerrada. Según el método de prueba americano (FMVSS), un cilindro con un diámetro de 12. pulgadas (304,8 mm) se utiliza con un dispositivo hidráulico. Presione la puerta fijada a la carrocería del automóvil y observe la deformación y la tensión de la puerta.
La bisagra de la puerta consta de un asiento de bisagra y un eje de bisagra. Debe girar de manera flexible, no estancarse, no hacer ruido y mantenerse en la posición del automóvil durante la vida útil esperada. El ángulo de apertura de la puerta se basa en 75 grados y no debe interferir con la carrocería del automóvil. /p>
La cerradura de la puerta se compone de dos partes, una parte está fijada a la puerta y la otra parte está fijada al cuerpo. Las puertas no pueden abrirse hacia afuera mediante pestillos que se liberan con una simple palanca. movimiento o presionar un botón Las cerraduras de las puertas deben funcionar de manera confiable y no caerse por sí solas bajo un cierto impacto.
Las puertas deben estar selladas, a prueba de polvo, impermeables e insonorizadas.
Además de que las dimensiones de la puerta y la carrocería coincidan razonablemente, también es importante incrustar o pegar tiras de sellado en el marco y la puerta. La tira de sellado es un producto de caucho de sección hueca. Su flexibilidad le da la capacidad de llenar diferentes vacíos. Cuando el espacio es grande, se aprietan menos tiras de sellado y cuando el espacio es pequeño, se aprietan más tiras de sellado. La calidad de la tira de sellado afecta directamente el rendimiento de sellado de la puerta del automóvil.
La calidad de una puerta se puede juzgar aproximadamente abriéndola y cerrándola. Una puerta de automóvil de buena calidad utiliza materiales y procesos de fabricación estrictos, lo que se refleja en su uso y se siente pesada y sustancial. Se oye un sonido bajo de "explosión" al cerrar, como si se comprimiera el aire del coche. Si la puerta es más delgada y se siente más liviana, emitirá un sonido nítido de "explosión" cuando se cierre, lo que obviamente es diferente de antes.