陳仁澤 盧堃林

(上汽通用五菱汽車股份有限公司 545007)

天窗加強框結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

陳仁澤 盧堃林

(上汽通用五菱汽車股份有限公司 545007)

現(xiàn)在我國的汽車行業(yè)逐漸發(fā)展，淺談汽車的設(shè)計類型數(shù)不勝數(shù)。天窗是大多數(shù)汽車中一個普遍的設(shè)計。對汽車中天窗的框結(jié)構(gòu)也有一定的要求，在保證它具有良好功能的同時也要確保它的美觀，本論文將淺談天窗加強框結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

天窗；框結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計

0 引言

我國的汽車行業(yè)逐漸發(fā)展，在追求汽車性能的同時又要保證其外形的美觀性。天窗是汽車中重要的一個組成部分，天窗具有很多的功能，但是天窗也有自己的缺陷。任何一個事物都要力求完美，對于汽車天窗來說在功能上已經(jīng)是可圈可點了，可是在外觀上還需要進行美化。天窗有多個結(jié)構(gòu)組成，其中對框結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計是首要解決的一部分。對天窗和天窗的框結(jié)構(gòu)進行淺要的分析，對天窗加強框結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計進行探析，希望對天窗加強框結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計有一定的作用。

1 天窗框結(jié)構(gòu)的缺點

（1）現(xiàn)在的框結(jié)構(gòu)在設(shè)計上還存在很多不足，因此在設(shè)計上在保證其性能的同時，還要注重設(shè)計的整體性。

（2）框結(jié)構(gòu)在安全上面也存在一些問題，在內(nèi)藏式和外掀式天窗中，經(jīng)過天窗的經(jīng)常性的開啟，天窗的框架結(jié)構(gòu)會有一定的松動，當汽車在快速行駛，或者突然停車時遭受某種沖擊力，這種安全事故就突然發(fā)生了[1]。天窗框架松動就會導(dǎo)致在上述偶然的情況下天窗突然的降落。因此在設(shè)計上還要加強框結(jié)構(gòu)。

2 天窗對車身的影響

這種全景天窗，在前后天窗之間仍然可以設(shè)計鋼梁，因此對車身整體設(shè)計剛度的要求很低，理論上所有車型上都可以實現(xiàn)，研發(fā)成本也要低很多，因此它目前擁有較高的普及率。在過去全景天窗普及率極低的時代，許多豪華品牌的非頂級車型常常采用這樣的設(shè)計。天窗對車身有一定的影響，因為車頂是一整體，橫、縱頂梁與側(cè)圍成為一體，在車身受力時，力的傳遞通路已經(jīng)設(shè)計好了，而天窗的切割面積相對較大，切割后勢必會對車身的骨架造成破壞，對整體受力造成影響，在加裝天窗時，車頂?shù)膭偠葧蟠蠼档?，因力的傳輸通路改變，會發(fā)生很多不可預(yù)知的情況，畢竟整體被破壞，會影響到很多方面，而且很多是細微變化不易察覺。 還是要注意車身的剛度要高一點

3 汽車頂蓋

汽車的頂蓋大致由外蒙皮、結(jié)構(gòu)和功能性骨架、內(nèi)飾板、天窗等附件組成。頂蓋是車頂，他們就像房子的外墻面一樣是汽車的表面部份可遮風(fēng)擋雨。汽車設(shè)計中的頂蓋其設(shè)計質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系到車身內(nèi)外造型能否順利實現(xiàn)和車身各種功能是否能正常發(fā)揮。所以說,它是完成整個車身開發(fā)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。汽車的頂蓋設(shè)計必須兼顧造型設(shè)計的要求,同時應(yīng)充分考慮諸如結(jié)構(gòu)強度、防塵隔噪性能、以及制造工藝等多種設(shè)計。

4 汽車車身設(shè)計

主要車身結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括最車身外形（空氣動力學(xué)，人機工程學(xué)，造型，尺寸，力學(xué)），車身各個部位所能容納的空間作出合理布局。汽車車身作為汽車的四大組成部分之一，在車輛設(shè)計與制造中占重要地位。傳統(tǒng)的汽車車身設(shè)計方法的整個過程是基于手工設(shè)計完成的。分為初步設(shè)計與技術(shù)設(shè)計兩個階段。其特點是整個過程是通過實物、模型、圖紙、樣板等來傳遞信息，至少進行1：5油泥模型、全尺寸油泥模型和樣車制作等階段; 還要進行1：5油泥模型、1：1全尺寸油泥模型、實車三次風(fēng)洞試驗; 還要進行車身原始數(shù)據(jù)保留的車身主圖板、車身主模型制作。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，高速圖形終端和工作站的出現(xiàn)，引進了CAD/CAM等現(xiàn)代設(shè)計方法在車身設(shè)計中的應(yīng)用。這種方法（傳統(tǒng)的車身CAD方法）的一個主要工作是利用計算機輔助幾何設(shè)計(CAGD)方法來進行車身幾何造型設(shè)計，即要在計算機上建立一個車身表面模型以取代傳統(tǒng)設(shè)計中的三維實體模型。但無論是傳統(tǒng)的手工設(shè)計方法，還是傳統(tǒng)的車身CAD設(shè)計方法，都免不了進行車身效果圖繪制、車身油泥實物型模型制作等步聚，這就大大增加了設(shè)計開發(fā)的周期和成本。因此，建立一種汽車車身計算機輔助設(shè)計和分析的方法――虛擬樣機設(shè)計方法意義重大。

5 加強框結(jié)構(gòu)的優(yōu)化（圖1）

（1）要加強框結(jié)構(gòu)美觀上的優(yōu)化。對于框結(jié)構(gòu)美觀的設(shè)計要多角度的考慮。因為天窗的框結(jié)構(gòu)都比較的明顯而且占據(jù)的面積較大，影響車體的美觀性。在對這方面進行優(yōu)化設(shè)計時，要設(shè)計出能夠占地面積不大，而且使用性特別強的天窗框結(jié)構(gòu)。在設(shè)計完成后要進行模擬的測試，看是否符合規(guī)范要求同時，還保證了美觀。在設(shè)計的時候要與整個車身相結(jié)合，盡量要與整體造型相融合。美觀性是一個很重要的因素，要加強對天窗框結(jié)構(gòu)的美觀優(yōu)化設(shè)計。

（2）在對天窗加強框結(jié)構(gòu)方面，還要注重框結(jié)構(gòu)的質(zhì)量優(yōu)化設(shè)計。在設(shè)計方面要注重框架之間的杠桿原理，使開啟更加的方便。另外人工經(jīng)常的開啟關(guān)閉，要保證框結(jié)構(gòu)足夠的結(jié)實，可以有足夠的支撐力。還有一種天窗是電動的，只需電動操作便可以隨時的開啟和關(guān)閉天窗，在加強此類天窗的框結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要對他的結(jié)構(gòu)進行一定的了解。這就需要天窗框結(jié)構(gòu)和電機之間緊密的聯(lián)系合作[2]。

圖1 天窗電機結(jié)構(gòu)示意圖

6 汽車鈑金

汽車鈑金就是我們所熟悉的汽車修理工對汽車進行修理的一種方式方法。汽車鈑金等同于汽車鈑金修理 ，就是對損壞的車輛進行技術(shù)方面的修理，除了損壞檢測，進行噴刷油漆以外其他的工作。一般對車身進行鈑金修理的工作有對車身的質(zhì)量進行檢測，對損壞的地方進行技術(shù)的分析，對車體本身進行測量，并且對車身的形體進行修正，進行焊接。并且根據(jù)車身進行裝配的工作。 汽車鈑金對于一個汽車來說是一個常見的修理技術(shù)。在對汽車進行汽車鈑金修理之前，要對要對汽車的整個車身進行一個了解[3]。才能更好的把握汽車的鈑金結(jié)構(gòu)。

進行鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計要點如下：

（1）在對零件結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的時候，要避免出現(xiàn)死邊設(shè)計的出現(xiàn)。要注意死邊設(shè)計，不要將死邊進行徹底的拍死，要留有一定的縫隙。在進行零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候如果留有死邊，當進行焊接工作的時候一些化學(xué)物質(zhì)殘留在死邊，這樣對零件的安全性能造成一定的影響，存在安全隱患。

（2）在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要設(shè)計具有固定作用的凸包，因為每種凸包的功能不一樣，要制定出規(guī)格標準的凸包。在進行設(shè)計的時候因為沒有統(tǒng)一設(shè)計的標準，需要的凸包還多，因此在設(shè)計的時候比較混亂，將嚴重出現(xiàn)浪費的現(xiàn)象。

（3）在進行撕裂結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，對于定位和綁線的撕裂結(jié)構(gòu)，要根據(jù)作用統(tǒng)一制定。為了使撕裂結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，可以用模型進行設(shè)計，簡化設(shè)計工藝。

（4）在進行零件的設(shè)計的時候，避免在設(shè)計的時候?qū)栴}復(fù)雜化。在設(shè)計的時候不要多角度多切刀，盡量簡單直接的設(shè)計。

（5）對鈑金結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，對一些零件的設(shè)計我們要注重零件表面的設(shè)計，在進行設(shè)計時要設(shè)計相應(yīng)的表面。注意漏水專業(yè)孔的設(shè)計。

（6）進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要在不銹鋼的構(gòu)件上壓鉚螺母，螺母不要太過普遍的，要根據(jù)不同的設(shè)計，進行選擇。

（7）在進行設(shè)計時切不能忽略配件配件之間的過孔工藝的設(shè)計。

7 加強框結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計的意義

加強框結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來說主要是對框結(jié)構(gòu)的安全性能和美觀性能進行優(yōu)化?？蚪Y(jié)構(gòu)。安全性是最重要的一個性能，也是天窗框結(jié)構(gòu)應(yīng)該重視的一點。另外注重天窗框結(jié)構(gòu)的外形的美觀性，對汽車的整體效果有一定的輔助效果。在保障了車體本身性能的同時有保障了車的外觀，加強天窗的框結(jié)構(gòu)優(yōu)化至關(guān)重要[4]。

注重汽車鉑金結(jié)構(gòu)的設(shè)計是非常重要的，鈑金結(jié)構(gòu)的設(shè)計直接關(guān)系到汽車本身的性能，因為在進行鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計時就是對汽車的零件進行設(shè)計。一個好的鈑金結(jié)構(gòu)能夠使汽車具備超高的性能。汽車鈑金結(jié)構(gòu)的設(shè)計是汽車生產(chǎn)中最重要的一項，對汽車本身的性能和使用壽命都有一定的影響，因此做好鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計勢在必行。

8 結(jié)束語

在我國汽車產(chǎn)業(yè)逐漸發(fā)展，追求汽車性能完美的時代，加強對天窗的框結(jié)構(gòu)是其中重要的一項。天窗為汽車帶來了很多的功能，但是天窗同樣存在問題。要加強框結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，就要做好安全和美觀的優(yōu)化設(shè)計。安全性能和美觀性能是天窗設(shè)計中的兩大設(shè)計要點。進行天窗的框結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，也是大勢所趨。除此之外還對汽車的鉑金結(jié)構(gòu)進行了介紹，這些都是汽車修理中常見的技術(shù)。我相信經(jīng)過設(shè)計人員的不斷探索設(shè)計，一定能設(shè)計出完美的天窗。天窗的框結(jié)構(gòu)既安全又美觀。

[1]陳宇,王探平.天窗系列調(diào)查:作用,保養(yǎng)與建議[EB/ol]網(wǎng)易汽車頻道.2004-01-06.

[2]曾向陽,謝國明,王學(xué)平.UGNX高級開發(fā)實例[M],北京:電子工業(yè)出版社.

[3]張建等,基于UG客車底盤三維參數(shù)化總布置設(shè)計系統(tǒng)[J],汽車技術(shù)．

[4]張琴譯,洪如瑾.UG相關(guān)參數(shù)化設(shè)計培訓(xùn)教程[M]清華大學(xué)出版社.

U467

A

陳仁澤（1990—），男，本科，研究方向為車身結(jié)構(gòu)方面。盧堃林（1986—），男，本科，研究方向為車身設(shè)計方面。