汽车车身结构与设计概述

汽车车身结构与设计

第一章车身概论车身的特点；车身及其名词术语；车身的承载类型和构造“三化”问题

在扩大汽车的服务领域和满足各方面多样化要求的前提下，作为汽车上三大总成之一的车身，已后来居上越来越处于主导地位。据统计，客车、轿车和多数专用汽车车身的质量约占整车自身质量的40%-60%,货车车身质量约占整车自身质量的16%-30%,其各车型的车身占整车制造成本的百分比甚至还略超过以上给出的上限值。因此，仅从这个意义上来衡量汽车车身，其经济效益也远远高于其它两大总成。由于汽车与人们的日常生活息息相关，为了适应各种不同目的和用途乃至车辆的更新换代等，其关键在于车身。因此，车身工程是汽车工业中最年轻而又发展最迅速的一个分支。古董车(ANTIQUE):1900年之前古董车(ANTIQUE):1930之前古董车(ANTIQUE):1930之前量产车(PRODUCTION):1930之后量产车(PRODUCTION):1930之后量产车(PRODUCTION):1930之后量产车车(PRODUCTION):1930之之后量产车车(PRODUCTION):1930之之后现代汽汽车:1980之后后现代汽汽车:1980之后后现代汽汽车:1980之后后现代汽汽车:1980之后后甲壳虫虫1933年年德国国的波波尔舍舍博士士设计计了一一种类类似甲甲壳虫虫外形形的汽汽车。。波尔尔舍最最大限限度地地发挥挥了甲甲壳虫虫外形形的长长处，，使其其成为为同类类车中中之王王，““甲壳壳虫””也成成为该该车的的代名名词。。由于第第二次次世界界大战战的原原因，，甲壳壳虫型型汽车车直到到1949年才才真正正大批批量生生产，，并以以一种种车型型累计计生产产超过过二千千万辆辆的记记录畅畅销世世界各各地。。甲壳虫虫车身的的特点点1车车身造造型艺艺术2内内部装装饰3取取暖通通风4防防震隔隔音5密密封6照照明7座座椅设设计8人人体工工程车身技技术的的发展展特点点材料趋趋势金金属属--》非非金属属目前车车身使使用的的材料料金属低碳钢钢一一般轧轧成角角钢、、槽钢钢、工工字钢钢、钢钢管、、钢带带或钢钢板，，用于于制作作各种种建筑筑构件件、容容器、、箱体体、炉炉体和和农机机具等等。优优质低低碳钢钢轧成成薄板板，制制作汽汽车驾驾驶室室、发发动机机罩等等深冲冲制品品；还还轧成成棒材材，用用于制制作强强度要要求不不高的的机械械零件件。低低碳钢钢在使使用前前一般般不经经热处处理，，碳含含量在在0.15％以以上的的经渗渗碳或或氰化化处理理，用用于要要求表表层温温度高高、耐耐磨性性好的的轴、、轴套套、链链轮等等零件件。车身技技术的的发展展特点点低碳钢钢由于于强度度较低低，使使用受受到限限制。。适当当增加加碳钢钢中锰锰含量量，并并加入入微量量钒、、钛、、铌等等合金金元素素，可可大大大提高高钢的的强度度。若若降低低钢中中碳含含量并并加入入少量量铝、、少量量硼和和碳化化物形形成元元素，，则可可得到到超低低碳贝贝氏体体组够够其强强度很很高，，并保保持较较好的的塑性性和韧韧性。。车身技技术的的发展展特点点镀锌钢钢板电镀或或热镀镀一层层约5-12微微米的的金属属锌的的钢板板，有有防腐腐蚀的的作用用，在在建筑筑、家家电、、汽车车中应应用比比较广广泛。。镀锌板板的价价格仅仅比普普通钢钢板高高10%，，耐腐腐蚀能能力却却提高高了几几倍。。1937年年美国国建立立了第第一条条连续续热镀镀锌带带钢生生产线线，1942年年在美美国建建成了了第一一条连连续电电镀锌锌带钢钢生产产线，，从进进入工工业性性生产产至今今已有有160多多年的的生产产历史史。热镀锌锌产品品广泛泛用于于建筑筑、家家电、、车船船、容容器制制造业业、机机电业业等，，几乎乎涉及及到衣衣食住住行各各个领领域。。近年年来，，世界界镀锌锌钢板板需求求量不不断增增加，，产量量增长长也很很快，，在美美、日日等钢钢材生生产大大国，，热镀镀锌钢钢板在在钢材材中所所占比比例已已高达达13%-15%。。车身技技术的的发展展特点点镀锌钢钢板我国热热镀锌锌生产产发展展一直直处于于滞后后状态态。20世世纪50年年代到到60年代代陆续续建成成了13条条单张张钢板板熔剂剂法热热镀锌锌机组组，但但因产产量低低、成成本高高、质质量差差、污污染环环境、、经济济效益益差等等缺陷陷已先先后停停、转转产。。从20世世纪70年年代末末，我我国才才开始始建造造大型型宽带带热镀镀锌机机组。。车身技技术的的发展展特点点铝合金金纯铝的的密度度小（（ρ=2.7g/m3）），大大约是是铁的的1/3，熔熔点低低（660℃）），铝铝是面面心立立方结结构，，故具具有很很高的的塑性性，易易于加加工，，可制制成各各种型型材、、板材材。抗抗腐蚀蚀性能能好铝合金金是工工业中中应用用最广广泛的的一类类有色色金属属结构构材料料，在在航空空、航航天、、汽车车、机机械制制造、、船舶舶及化化学工工业中中已大大量应应用。。主要要合金金元素素有铜铜、硅硅、镁镁、锌锌、锰锰，次次要合合金元元素有有镍、、铁、、钛、、铬、、锂等等。铝合金金密度度低，，但强强度比比较高高，接接近或或超过过优质质钢，，塑性性好采用铝铝合金金代替替钢板板材料料的焊焊接，，结构构重量量可减减轻50%以上上。车身技技术的的发展展特点点非金属属塑料塑料的的主要要成分分是合合成树树脂。。树脂脂这一一名词词最初初是由由动植植物分分泌出出的脂脂质而而得名名，如如松香香、虫虫胶等等，目目前树树脂是是指尚尚未和和各种种添加加剂混混合的的高聚聚物。。树脂脂约占占塑料料总重重量的的40％～～100％％。车身技技术的的发展展特点点塑料的的优点点〈1〉〉耐耐化学学侵蚀蚀〈2〉〉具具光泽泽，部部份透透明或或半透透明〈3〉〉大大部分分为良良好绝绝缘体体〈4〉〉重重量轻轻且坚坚固〈5〉〉加加工容容易可可大量量生产产，价价格便便宜〈6〉〉用用途广广泛、、效用用多、、容易易着色色、部部分耐耐高温温车身技技术的的发展展特点点塑料-玻璃璃钢玻璃钢钢学名名玻璃璃纤维维增强强塑料料。它它是以以玻璃璃纤维维及其其制品品（玻玻璃布布、带带、毡毡、纱纱等））作为为增强强材料料，以以合成成树脂脂作基基体材材料的的一种种复合合材料料。相对密密度在在1.5~2.0之之间，，只有有碳钢钢的1/4~1/5，可可是拉拉伸强强度却却接近近，甚甚至超超过碳碳素钢钢，而而比强强度可可以与与高级级合金金钢相相比。。车身技技术的的发展展特点点橡胶-橡胶胶密封封件橡胶，，同塑塑料、、纤维维并称称为三三大合合成材材料，，是唯唯一具具有高高度伸伸缩性性与极极好弹弹性的的高分分子材材料。。橡胶的的最大大特征征首先先是弹弹性模模量非非常小小，而而伸长长率很很高。。其次次是它它具有有相当当好的的耐透透气性性以及及耐各各种化化学介介质和和电绝绝缘的的性能能。某某些特特种合合成橡橡胶更更具备备良好好的耐耐油性性及耐耐温性性，能能抵抗抗脂肪肪油、、润滑滑油、、液压压油、、燃料料油以以及溶溶剂油油的溶溶胀；；耐寒寒可低低到－－60℃至至－80℃℃，耐耐热可可高到到＋180℃至至＋350℃。。橡胶胶还耐耐各种种曲挠挠、弯弯曲变变形，，因为为滞后后损失失小。。橡胶胶的第第三个个特征征在于于它能能与多多种材材料进进行并并用、、共混混、复复合，，由此此进行行改性性，以以得到到良好好的综综合性性能。。车身技术的的发展特点点车身制造技技术车身技术的的发展特点点车身技术的的发展特点点车身技术的的发展特点点车身技术的的发展特点点车身技术的的发展特点点车身及其名名词术语一般来说，，车身包括括白车身及及其附件。。白车身：通通常系指已已经装焊好但尚未喷漆的白皮车身身（Bodyinwhite车身覆盖件件：指覆盖盖车身内部部结构的表表面板件，，车身结构构件则系支支撑覆盖件件的全部车车身结构零零件的总称称。车身焊(铆铆)接总成成：车身结构构件和覆盖盖件焊接在在一起，该该总成必须须保证车身身的强度和和刚度，它它可以划分分为地板、顶盖盖、前围板板、后围板板、侧围板板、门立柱柱和仪表板板等分总成成。1-3车身身的承载类类型和构造造按承载型式式之不同，，可将车身身分为非承承载式、半半承载式和和承载式三三大类.一、非承载载式(有车车架式)货车(除微微型货车外外)与在货货车的三类类或二类底底盘基础上上改装成的的大客车和和专用汽车车以及大部部分高级轿轿车(出于于对舒适性性的要求）），都装有有单独的车车架，此时时车身系通通过多个橡橡胶垫安装装在车架上上，当汽车车在崎岖不不平的路面面上行驶时时，车架产产生的变形形由橡胶垫垫的挠性所所吸收，载载荷主要由由车架来承承担，因此此，顾名思思义，这种种车身结构构应是不承承载的。非承载式也也称为有车车架式。分分为框式、脊梁梁式和综合合式等三大类。。框式又可可以划分为为边梁式和和周边式两两种。(一)框式式车架(二)脊梁梁式车架（（中梁式车车架）(三)综合合式车架非承载式车车身优点：1））最大优点点就是车身身强度高，，钢架能够够提供很强强的车身刚刚性，也有有利于提高高安全性，，对于载重重车和越野野车来说这这一点非常常重要。2）悬挂对对路面颠簸簸的反馈在在车内的感感觉要轻微微很多，这这是因为有有些车的车车身和底盘盘之间采用用降低振动动的方法连连接在一起起，所以在在走颠簸路路面时更平平稳舒适一一些。3））车身底盘盘分开装配配，有助于于简化工艺艺，也便于于改装的需需要。缺点：1））非承载式式车身比较较笨重，质质量大，2）汽车质质心高，高高速行驶稳稳定性较差差。3）车车架的加工工比较复杂杂，生产成成本较高。。二、半承载载式为了进一步步减轻汽车车的自重力力以及使车车身结构合合理化，在在大客车和和轿车上采采用无车架架的承载式式结构。承载式车身身的汽车没没有刚性车车架，只是是加强了车车头、侧围围、车尾、、底板等部部位，发动动机、前后后悬架、传传动系统的的一部分等等总成部件件装配在车车身上设计计要求的位位置，车身身负载通过过悬架装置置传给车轮轮。承载式式车身除了了其固有的的乘载功能能外，还要要直接承受受各种负荷荷力的作用用。根据大客车车车身上、、下受载程程度之不同同，又可以以将承载式式大客车车车身分为基基础承载式式和整体承承载式两种种。三、承载式式(无车架架式)(一)基础础承载式这种结构将将车身侧围围腰线以下下部分（包包活窗台梁梁以下到地地板的侧壁壁骨架和底底部结构)设计成车车身的主要要承载件，，顶盖则考考虑为非承承载件，因因此，窗柱柱截面可以以减细。这这种结构的的底部纵向向和横向构构件一般可可采用薄壁壁型钢或薄薄板来制造造，其高度度可达0.5m左右右，故可充充分利用车车身地板下下面的空间间来作为行行李舱，但但因底部结结构的裁面面高度较大大，导致车车身地板离离地距离太太高，因此此这种型式式的车身只只宜采用在在长途或旅旅游大客车车上。日本生产的的日野HINO,欧洲各各国流行的的大客车(如德国生生产的尼奥奥普兰Neoplan,法法国生产的的雷诺Renault等)均均可归属此此种类型。。(二)整体体承载式整个车身都都参与承载载，由于车车身的上、、下部结构构形成一个个统一的整整体，在承承学载荷时时，以强济济弱，可使使整个车身身壳体达到到稳定平衡衡状态。英国利兰(Ley-landl)公公司生产的的National与皇家虎虎王RoyalTigerDoyen、美美国通用汽汽车公司GMC生产产的RTS型等大客客车车身部部可归属此此种类型。。轿车承载式式车身承载式车身身的主要缺缺点1）由于取取消了车架架，来自传传动系和悬悬架的振动动和噪声将将直接传给给车身，而而车厢本身身又是易于于形成引起起空腔共鸣鸣的共振箱箱，因此会会大大恶化化乘坐舒适适性，为此此，必须采采用大量的的隔声防振振材料，从从而成本和和质量都会会有所增加加。2)改型较较困难。碰撞试验NCAPNCAP是是英文NewCarAssessmentProgram的缩写，，即新车碰撞撞测试。这是最能考考验汽车安安全性的测测试。这些些法规中公公认最为严严格的，是是欧盟实施施的EURO-NCAP测试试。测试包括正正面和侧面面碰撞两部部分，正面面碰撞速度度为64公公里/小时时，侧面碰碰撞速度为为50公里里/小时。。测试的成成绩通过由由五个星级级表示，星星级越高表表示该车的的碰撞安全全性能