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汽车 车身 技术 第1页/共35页车身概论一般来说，车身包括白车身及其附件。白车身通常指已经装焊好但尚未喷漆的白皮车身（Body in white），包括翼子板、发动机盖、车门、行李箱盖或背门等装配件。按承载形式之不同，可将车身分为承载式、非承载式和半承载式三大类。承载式车身的特点是没有车架。车身由底板、骨架、内外蒙皮等组焊成刚性框架结构，整个车身构件全部参与承载，所以称为承载式车身。非承载式车身的特点是有独立的车架。车身用弹簧或橡胶垫弹性地固定在车架上，承载地主体是车架，车身只承受所载人员和行李的重量。半承载车身的结构与非承载式车身基本相同，也是属于有车架式的。它们之间的区别在于：车身和车架的连接不是柔性的而是刚性的连接。第2页/共35页车身概论一般轿车都采用承载式车身结构；货车与某些高级轿车采用非承载式车身结构。后面的论述都是针对承载式车身而言。承载式车身，由于整个车身都参与承载，强度条件好，可以减轻车身的自重。因无需车架，地板高度和整车高度可降低，有利于提高轿车的行驶稳定性和上、下车的方便性。承载车身的缺点是：来自传动系和悬架的振动和噪音直接传至乘客室，而乘客室本身又是易于形成空腔共鸣的共振箱，严重影响乘坐的舒适性，必须采用大量的隔音防振材料，使成本和质量增加。另外，车身改型困难，损坏后修复难度大。某些轿车为了便于安装发动机和传动系统以及为了改善安装点部位受力状况和乘员舒适性而采用副车架结构。副车架通过软垫直接连接到车身上。副车架可在前、后端都加装或仅在前端加装（后者也称短车架或部分式车架）。第3页/共35页车身概论前、后端均有副车架的轿车装有短车架的轿车第4页/共35页车身构成07发动机盖52S白车身本体C9行李箱盖52S前保险杠支架52C前拖钩52C前翼子板52C前门58C后门72C第5页/共35页车身构成顶盖53W中顶梁53W后顶梁53W后尾板53V前顶梁53W白车身本体53V后围板53W侧围53S前围上板53V第6页/共35页车身构成-53S上边梁加强板上边梁中柱内板上边梁加强板上边梁油箱口盒流水槽前柱侧围外板下边梁尾灯板中柱铰链加强板后柱后轮罩板第7页/共35页车身构成-53V前围 上板坑道加强板后地板前柱后地板横梁前轮罩板中地板后纵梁地板过渡板座椅支撑梁前地板门槛内板水箱架前纵梁前围下板地板纵梁第8页/共35页车身构成-58C门内板门框门内板加强板门锁加强板门边板门外板加强板门外板门铰链防撞杆第9页/共35页车身构成-52S发动机盖外板发动机盖内板铰链加强板锁扣加强板行李箱盖铰链发动机盖锁扣第10页/共35页车身构成-52S行李箱盖外板铰链加强板尾灯座发动机盖内板行李箱盖铰链行李箱盖内板第11页/共35页车身强度碰撞安全性要求当车辆在前后方发生碰撞时，为保护车内乘员安全乘坐室不应发生过多变形（包括车轮、发动机、变速器等刚性部件不得侵入驾驶室）。除乘坐室以外的部分则应尽可能多地变形，合理吸收撞击能量，使作用于乘员身体上地力和加速度值不超过人体的忍耐极限。为满足上述要求，设计时要使乘坐室的刚度大于前后变形区域的刚度。第12页/共35页车身强度碰撞吸能结构设计薄壁构件的变形模式可表现为弯折变形、翘曲变形或者皱褶变形，其中，皱褶压缩的变形量最大，最利于吸收碰撞能量，因此，皱褶压缩是薄壁构件碰撞吸能设计时的一个设计目标和方向。为使变形按预想的部位和方式进行，预变形技术是一种重要的手段，即在设计时预先使结构的某个部位弱化或强化，从而引导构件在碰撞时朝着皱褶压缩的方向发展。第13页/共35页车身强度车身整体布置时，应充分考虑碰撞冲击力的传递路径，主要受力杆件应连续，不同杆件过渡应均匀。第14页/共35页车身强度当受力杆件的截面发生突变时，就会由于刚度突变引起截面变化处应力集中，在经常承受交变应力的汽车车身上，应力集中可能诱发进展性裂缝，导致疲劳损坏。因此，要特别注意加强板和接头的设计，例如：加强板开缺口，使应力均匀些加强板坡度过渡，使应力均匀些截面渐变第15页/共35页车身强度薄壁杆件截面形状对刚度有很大影响，为提高整个车身和构件的刚度，宜多采用闭口截面，如右图：第16页/共35页车身强度车身承载杆件上经常需要开一些孔洞，以便安装各种导线、管道和机构等，显然，由于这些孔洞将产生应力集中，应经可能将孔位选在应力较小的部位。此外，开一个大孔要比开数个小孔应力集中更严重。纵、横杆件的连接点，一般都会出现应力集中，如设计不当，很可能造成车身隐患。常见接头形式见下图，尽可能扩大连接的面积，减少应力集中。第17页/共35页车身强度车身主要受力件第18页/共35页车身强度第19页/共35页车身强度第20页/共35页车身强度Mazda RX-8第21页/共35页车身强度车身骨架构件设计时，一般先按经验或参考成熟车型结构，完成初步设计后，进