汽车车身结构

汽车车身结构汽车工程系耿铁军2012年8月汽车车身概述汽车车身是指安装在汽车底盘上各种特种箱形构件和覆盖件的总称。为驾驶员提供便利的工作环境；为乘客提供安全舒适的乘坐环境和活动场所；为运载的货物提供合适的运载空间和装卸条件；为发动机和底盘部件提供必要的覆盖、隔离和保护。美化环境、减少空气阻力、提高燃料经济性和行车安全

非承载式车身半承载式车身承载式车身车身下面有足够强度和刚度的独立车架，车身以弹性元件与车架相连非承载式车身车身由壳体与底架组合而成，大部分载荷几乎全部由车架所承受，车身壳体不承载或只在很小程序上承受由车底架弯曲或扭曲变形所引起的部分载荷。当车身发生较大损伤时，可以拆开分别修理和矫正。非承载式车身广泛用于客车及货车，有些高级轿车也采用这种形式的车身。非承载式车身的优点：

减振性能好：发动机和底盘各主要总成，直接装配在介于车身主体的车架上，能较好地吸收来自各方面的冲击与振动。

工艺简单：壳体与底架共同组成车身主体，它与底盘可以分开制造、装配，然后再组装到一起，总装工艺因此而简化。

易于改型：由于以车架作为车身的基础，易于按使用要求对车身进行改装、改型和改造。

安全性好：当汽车发生碰撞事故时，冲击能量的大部分由车架吸收，对车身主体能起一定的保护作用。非承载式车身非承载式车身的缺点

质量大：由于本身壳体不参与承载或很少承载，故要求车架应有足够的强度与刚度，从而导致整车质量增加。

承载面高：由于车架介于车身主体与底盘之间，给降低整车高度带来一定困难。

投入多：制造车架需要一定厚度的钢板，对冲压设备要求高而增加投资，焊接、检验及质量保证等作业也随之复杂化。非承载式车身工程材料的使用：非承载式车身承载式车身承载式车身又称为整体式车身，车身代替车架来承受全部载荷没有独立车架分散开来的承载力分别作用于各个车身构件上，使车身整体刚度和强度得到保证车身主体与车身底板采用组焊等方式制成整体刚性框架整个车身（底板、骨架、蒙皮、车顶等）均参与承载。承载式车身承载式车身的优点质量小：由于车身是由薄钢板冲压成型的构件组焊而成，因而具有质量小、刚性好、抗变扭能力强等优点。生产性好：车身采用容易成型的薄钢板冲压，并且采用点焊和多工位自动焊接等现代化生产方式，使车身组焊后的整体变形小，且生产效率高、质量保障性好。结构紧凑：由于没有独立的车架，使汽车整体高度、重心高度、承载面高度都有所降低，可利用空间也有条件相应增大。安全性好：由薄板冲压成型后组焊而成的车身，具有均匀承受载荷并加以扩散的功能。对冲击能量的吸收性好，汽车的安全性得到改善与提高。固有频率震动低，噪音小。承载式车身承载式车身的缺点底盘部件与车身结合部在汽车运动载荷的作用下，易发生疲劳损伤乘客室易受到来自汽车底盘的振动与噪声的影响。事故碰撞导致的汽车整体变形复杂，会直接影响到汽车的行驶性能。汽车碰撞钣金维修作业中复原参数时，须使用专门设备和特定的检查与测量手段。承载式车身固定的部件：车身地板、车顶和后侧围板等，被永久地焊接或粘接在车身上

铰接的部件：车门、发动机罩、活动车顶等，都是能摆动和敞开的

紧固的部件：各种紧固件，如螺栓、螺母、夹子等，与翼子板、挡泥板等部件连接在车身上，这些连接件也增加了汽车的强度。

粘接件：采用高强度的环氧树脂胶或特殊胶水使部件粘合到一起。半承载式车身车身与车架是用焊接、铆接或螺钉连接的，载荷主要由车架承受，车身也承受一部分。这种结构车身是为了避免非承载式车身相对于车架位移时发出的噪声而设计的。由于重量大，现在很少采用。半承载式车身维特拉在承载式车身结构的基础上使用了内置的梯形梁，大大提升了刚性和承载能力，使其整体刚性堪比非承载车身车型。半承载式车身维特拉在承载式车身结构的基础上使用了内置的梯形梁，大大提升了刚性和承载能力，使其整体刚性堪比非承载车身车型。轿车车身结构轿车车身的分类：三厢式轿车和两厢式轿车。三厢式轿车：是一种最为流行的有代表性的车型，车身为封闭、刚性结构，有两个或四个车窗，单排或双排座位，有两个或四个车门。由发动机室、乘客室、行李箱分段隔开形成相互独立的三段布置，故称之为三厢式轿车。两厢式轿车：后部形状按较大的内部空间设计，将乘客室与行李箱同一段布置，故称之为两厢式轿车。三厢式轿车两厢式轿车轿车车身壳体结构轿车车身壳体结构外板：覆盖件、非功能件、非受力件，厚度一般在0.6～0.8mm之间。内板和衬板：结构件、受力件。按其功能的强度、刚度等要求，厚度一般在0.7～2.8mm之间。轿车车身壳体结构外板越厚，其刚性越大，在低速碰撞时刚性车身不易变形，车辆损失小。高速碰撞时由于高刚性、车身前部不变形而导致整体挤压乘员舱，对车内乘员伤害较大。车身钢板太厚，也增加了自重和油耗。现代车身设计大量采用高强度钢板，降低钢板厚度，减轻车身重量。吸能车身在高速碰撞时能够有效的保护乘员安全，但在低速碰撞时车身前部易变性而造成车主的损失。车身钢板厚度要求主要车型外板厚度车厂车型车顶钢板车门外板厚度(mm)种类牌号厚度(mm)种类牌号广汽丰田凯美瑞0.75冷板软钢0.75镀锌板高强钢东风日产天籁0.75冷板软钢0.75镀锌板软钢广汽本田雅阁0.8冷板软钢0.8镀锌板高强钢北京奔驰JSC0.7冷板软钢0.7镀锌板高强钢北京奔驰-戴克C3000.75冷板软钢0.75镀锌板高强钢上海大众帕萨特0.8冷板软钢0.7镀锌板高强钢上海通用凯迪拉克0.7冷板软钢0.7镀锌板软钢神龙汽车凯旋0.8镀锌板软钢0.8镀锌板软钢长安福特福克斯0.65冷板软钢0.7镀锌板软钢车身主要焊接方式车身焊接的主要方式：电阻焊、激光焊、电弧焊、铝焊和混合气体保护焊等焊接方式。电阻焊的定义电阻焊是焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。电阻焊的特点电阻焊具有操作简单、加热时间短、变形与应力小、无需填充料、板合精度要求低、自动化程度高、焊接强度高等优点，尤其对于中厚板材的焊接，电阻焊具有极大优势，因此，在车身焊接中大量应用。

车身主要焊接方式激光焊接定义：焊接技术的一种，它是利用激光产生的热能融化金属材料然后融合在一起，冷却后重新生成晶粒把两边材料联接起来，主要用在汽车车身的外板的拼接和坯板焊接上。车身主要焊接方式（1）焊接质量高。由于激光焊缝窄，较小的高温区也使得工件热变形小。（2）无材料损耗和机械形变。激光焊接为非接触式焊接，无需对工件进行加压，无需使用电极，因此不会使工件表面产生热影响、伤痕或变形。（3）减少材料用量。顶盖与侧围车身的焊接，采用点焊，凸缘变形宽度需要16mm；采用激光焊接，只需要5mm。根据车身采用激光焊接长度，每辆车可节省几公斤到几十公斤不等的板材。（4）无振动或超声波和磁场等物理影响，车身的结合精度同样大大提升，同时也提高了车体的刚度。（5）可实现不同的材质、不同厚度的板材对接。（6）能长时间稳定工作，也没有电极污染和损耗，不会产生焊接粉尘或飞边等不良现象。激光焊接优点车身主要焊接方式激光焊接缺点对板件配合精度要求高；激光焊接熔接深度不够，不能焊接底盘和车架；因无焊材填充，加上材料的热蒸发，会导致焊缝比母材薄，即会导致该处应力集中；激光焊接设备成本较高，一次性投资较大。现在的激光技术对金属板件还是分子级的焊接，熔接深度不够，目前在车身制造的应用主要还是在薄板和外观件的焊接上。对于以中厚板为主的结构件，还是采用电阻焊。车身主要焊接方式受到纵向外力冲击，三级矩形弹簧逐级压缩，冲击能量最大程度得到衰减。激光焊接处应力集中产生断裂，使副车架带着发动机坠地，避免发动机冲入座舱。前纵梁前端需要把几种不同板厚材料进行拼接，采用了激光焊接，前纵梁壁厚逐级提高，形成三级矩形弹簧。车身主要焊接方式激光焊接对于车身外板的美观、节省板材、和提高外板刚度有着很好作用。要达到更高强度，还是需要采用的重叠结合面的方式，电阻焊效果比激光焊更好。车身主要焊接方式轿车车身的三段式结构通常整个车身壳体按强度等级分为三段图中A、B、C分别代表车身前部、中部及后部。车身设计时，使乘客室尽可能具有最大的刚度，而相对于乘客室的前、后室则应具有较大的韧性。当汽车发生正面碰撞或追尾等事故时，所产生的冲击能量可以在A段或C段得以迅速吸收保证中部乘客室B段有足够的活动范围与安全空间。轿车车身的吸能区汽车厂家在设计变形吸能区时，需要在车身上设计一些强度比较小的区域。在发生碰撞时这些区域会断裂或折叠，从而减小了碰撞作用力向乘客舱方向的传递。吸能区有几种形式：波纹区域（褶皱）、打孔区域、形状变化区域（厚度、角度）。在汽车上还有一些吸能部件，例如前、后保险杠，可以吸收轻微的碰撞力。保险杠和连接部位的强度要低于车身吸能区的强度，要求其必须先于车身变形。轿车车身的吸能区轿车车身的吸能区车身总体构成车身前部：一般为厢式结构，具有较强的刚性，用来安装布置发动机、前悬架、转向装置等部件。车身底部：将车身前部后侧、客厢和行李厢底板连接在一起的构件，车身底部要求具有较高的刚性，支撑乘车人和货物并连接后悬架和后轴，车身底部由数条横梁及两侧的纵梁，构成刚性较高的承载浅盘形地板。车身侧部：连接车身的底部、前部、后部和顶盖，并构成客厢的侧面。用前、中、后3根立柱和上下纵梁构成车门框，用以安装车门。由于车门面积大，车身侧面的刚性较弱。车身后部：由后侧板、后挡泥板、衬板、行李厢盖或背门形成行李厢舱。与车身前部相比，车身后部只有面板，而没有骨架部分，所以，其刚性比车身前部低得多。前车身1.车身前部一般为厢式结构，具有较强的刚性，用来安装布置发动机、前悬架、转向装置等部件。车身前部配有挡泥板、两侧挡泥围板、前侧梁、前横梁和散热器上支撑等刚性较高的骨架部分，这些部件组成长方形的发动机舱，在其外部覆盖有发动机罩、前挡泥板、平衡板、散热器隔栅等面板。当车体正面受外力冲击达到一定程度，发动机仓结构变形并吸收冲击能。前纵梁和前轮罩前端将逐级溃缩。前纵梁向下折弯，固定在前纵梁上的副车架将带着发动机向下坠落，避免发动机冲入座舱。前车身前车身前车身奇瑞G6前车身前车身前车身新雅阁前车身1.前保险杠：位于车辆的最前端，是车身外部装饰体，主要部件一般由非金属面罩与金属加强筋相连而成，起到装饰、防护作用，应用于所有车辆车身。前保险杠在车辆行驶过程中经常发生刮蹭、碰撞等情况，前保险杠外皮、支架、装饰条等零件比较容易受到损坏，这些部件损坏后一般直接更换新件；前保险杠外皮如果与车身同色，在更换后还需要进行喷烤漆处理。前车身前车身——前保险杠目前轿车的前后保险杠采用了塑料，人们称为塑料保险杠。由外板、缓冲材料和横梁三部分组成。外板和缓冲材料用塑料制成，横梁用厚度为1.5毫米左右的冷轧薄板冲压而成U形槽；外板和缓冲材料附着在横梁上，横梁与车架纵梁螺丝连接，可以随时拆卸下来。塑料保险杠使用的塑料，大体上使用聚酯系和聚丙烯系两种材料，采用注射成型法制成。国外还有一种称为聚碳酯系的塑料，渗进合金成分，采用合金注射成型的方法，加工出来的保险杠不但具有高强度的刚性，还具有可以焊接的优点，而且涂装性能好，在轿车上的用量越来越多。塑料保险杠具有强度、刚性和装饰性，从安全上看，汽车发生碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前后车体；从外观上看，可以很自然的与车体结合在一块，浑然成一体，具有很好的装饰性，成为装饰轿车外型的重要部件。前车身——前保险杠前车身——前保险杠前车身——前保险杠前车身——前保险杠前车身2.前翼子板：于汽车发动机罩侧下部，前轮上部，是重要车身装饰件，主要部件一般采用薄钢板冲压制造。普通轿车的前翼子板主要由前翼子板外板、前翼子板内板、翼子板衬板及翼子板防擦装饰条等组成，部分轿车还装有翼子板轮口装饰条。在车辆碰撞事故中，翼子板外板、内板等钣金件经常碰撞而发生变形，此时应视损坏程度采用钣金修复或更换新件，固定卡子、固定卡扣、固定螺柃在更换翼子板时应一同更换。前车身——前翼子板2.前翼子板：于汽车发动机罩侧下部，前轮上部，是重要车身装饰件，主要部件一般采用薄钢板冲压制造。在柔软的翼子板下，其实隐藏着坚强的翼子板加强板，不过买车时是看不到的。它支持起了引擎舱上部的结构，通常使用高张力钢制造，兼顾吸能变形和能量传导的作用。它与A柱下端和高强度的乘员舱前端相连接，但又比它们“软”一些，这就可以保证正面碰撞时撞击能量不直接传递到它们身上。前车身3.发动机罩：位于车辆前上部，是发动机舱的维护盖板轿车的发动机罩主要由发动机罩、发动机罩隔热垫、发动机罩铰链、发动机罩支撑杆、发动机罩锁、发动机罩锁开启拉索、发动机罩密封条等零件所组成。发动机罩多用高强度钢板冲压成网状骨架和蒙皮组焊而成，多数轿车还在夹层之间使用了耐热点焊胶，使之确保刚度并在其间形成良好的消声胶层。车身维修中应有针对性实施解体方案，不要轻易用火焰法修理，以免破坏夹胶的减振与隔音作用。前车身——发动机罩在发动机罩的组成零部件中、发动机罩锁拉线、发动机罩锁总成比较容易发生损坏，对于这些零件只要更换新件就可恢复原有功能；撑杆、密封条以及缓冲垫等一般不会损坏，而发动机罩一般也只是由于车辆发生碰撞等而变形，损坏不严重可采取钣金修复，一般不采取换件修复。前车身4.前围板：位于乘客室前部，通过前围板使发动机室与乘客室分开。前围板的两端与壳体前立柱和前纵梁组焊成一体，使整休刚性更好。由于前车身的后部构造还起横向加固壳体的作用，一般采用双重式结构。靠近发动机室一侧主要起辅助加强作用，靠近乘客一侧用高强度钢板冲压成型，并于两侧涂有沥青、毛毡、胶棉等绝缘材料，以求乘客室振动小、噪声低、热影响小。前车身前车身5.前纵梁：是前车身的主要强度件，直接焊接在车身下部。其上再焊接轮罩（有的前轮罩与前纵梁为一体式）。为了满足承载和对前悬架、转向系统等支撑力的受力要求并使载荷分布均匀，前纵梁前细后粗截面不等，同时截面变化也较为明显，能够提高汽车受冲撞时对冲击能量的吸收，尤其是断面A、B处，受冲击时将首先变形，以吸收能量。前车身前车身——前纵梁5.前纵梁：为了适当吸收车辆碰撞时的部分冲击能量，防止发动机侵入驾驶舱，前纵梁和后纵梁都设计成向上弯曲的挠曲状。纵梁上钻有许多不同直径的小孔，用于安装发动机总成及汽车附件。前车身——前横梁6.前横梁：在高张力钢板制造的车底结构上，同样有几条超高张力钢板制成的横梁。遇到侧面碰撞时，它们可以为车内乘员留下宝贵的生存空间，有了这样的空间侧面的SRS安全气帘才有存在的意义思铂锐前车身——前横梁7.

前轮罩：钢板冲压而成思铂锐8.

前悬挂固定座：钢板冲压而成中间车身中间车身设有车门、侧体门框、门槛及沿采用高强度钢制成的抗弯曲能力较高的箱型断面，中间车身侧体框架的中柱、边框、车顶边梁、侧体下边梁等结构件也采用封闭型断面结构。车顶、车底和立柱等构件，均以焊接方式组合在一起。中间车身的立柱起着支撑风窗和车顶的作用，一般下部做的粗大，上部的截面尺寸需要考虑驾驶视野而缩小。立柱包括前柱(A柱)、中柱(B柱)与后柱(C柱)三种。中间车身1.立柱、门槛板是构成车身侧框架的钣金结构件，是车身非常重要的支撑件，如轿车、吉普车等车型的侧框架一般由前、中、后门框及门槛、门楣等构成一个框架结构，用来固定车门、支撑顶篷、固附车身蒙皮等。中间车身2.地板是车辆用来承载乘客、货物的基础件，是车身非常重要的钣金件。车辆上几乎所有的组件都直接或间接地安装在地板上，如乘员座椅直接安装在地板上，仪表台通过仪表台框架间接安装在地板上。车辆发生变形损坏时地板基本上是采用钣金修复。中间车身3.车顶：车身车厢顶部的盖板，其上可能装备有天窗、换气窗或天线等，车顶主要由车顶板、车顶内衬、横梁(可能有前横梁、后横梁、加强肋等组成)，有的车型备有车顶行李架。在车顶的零件中，车顶内衬损坏一般采取换件的方式，其他金属零件一般采取钣金修复，只有在损坏非常严重而无法钣金修复时采取换件修复。中间车身——车顶电动式天窗一般由天窗框架、天窗玻璃、天窗遮阳板、天窗导轨、驱动电机等零件组成。天窗总成的零件一般不容易发生损坏，天窗玻璃、天窗导轨一般在车辆发生碰撞后才有可能发生损坏，驱动电机、控制装置可能发生机械故障损坏，这些零件损坏时一般采取更换新件即可恢复原有功能。中间车身5.车门是乘员上下的通道，其上装有门锁、玻璃、玻璃升降器等附属设施。车门框架是车门的主要钢架，铰链、玻璃、把手等部件安装在门框架上。车门外板是车门框架上的外面板，它可以用钢、铝、纤维玻璃或塑料制成。车门玻璃沿车门框架上玻璃导轨上、下移动，导轨是用低摩擦材料嵌入、粘接形成的V形槽。车门及附件主要包括车门板(车门外板和车门内板)、车门内饰板、车门密封条、车门铰链(一般包括车门上铰链、下铰链)、车门锁总成等零件组成。中间车身——车门中间车身——车门中间车身——车门整体式车门：拆装简单，只需卸下车门内饰板就可以进行工作。但车门内部结构复杂，相关的零部件较多，比如升降器、车门中控电机、门锁连动机构、线束等。在车门钣金维修时，空间狭小，很不利于工具的进入，操作时非常不方便。中间车身——车门分体式车门：分面板与内骨架是分离的，维修时需要拆卸门内饰板和内骨架。对钣金维修非常有利，有足够的空间可以利用。每次拆卸上框以后都要对其安装位置进行反复调整，以保证与其相邻部件位置的正确，否则会影响到车门开关的轻松程度和密封性能。中间车身——车门高尔夫乘用车的车门吸收了上述两种车门的优点，整体式升降器上安装了所有的附件，升降器和门锁等安装在一块高强度的铝合金板上，然后用螺栓固定在车门上，既提高车门的整体强度，又提高车门的密封性能，但拆装比较麻烦。中间车身——车门速腾乘用车的车门是在高尔夫乘用车车门的基础上又作了新的改进。在不拆卸车门内饰板的情况下，就可以把车门面板拆下，进行车门的钣金维修和更换零部件的工作后车身轿车后车身是用于放置物品的部分，可以说是中间车身侧体的延长部分。三厢式车的乘客室与行李箱是分开的；而两厢车的行李箱则与乘客室合二为一。后车身的主要载荷来自于汽车后悬挂，尤其是对于后轮驱动的车辆，驱动力通过车桥、悬挂直接作用于后车身上。为确保后车身的强度，车身重量由中间车身径直向后延伸，到相当于后桥部位形成拱形弯曲。当车身后部受到追尾碰撞时，还能瞬时吸收部分冲击能量，以其变形来实现对乘客室的有效保护。后车身后车身1.行李箱是装载物品的空间，是由行李箱组件与车身地板钣金件构成。位于轿车车身的后部，因此又俗称为后备箱。2.行李箱盖主要由行李箱盖板、行李箱盖衬板、行李箱铰链、行李箱支撑、行李箱密封条、锁总成等零件组成，部分轿车的行李箱盖还带有扰流板、车型品牌标识等。后车身3.后侧板是指后门框以后的遮盖后车轮及后侧车身的车身钣金件。一般其上有燃油箱门或天线等。后侧板主要包括后侧板外板、后侧板内板、后立柱、侧板内饰板及轮罩板等零件组成。后车身4.后保险杠：位于车辆车身的尾部，起到装饰、防护车辆后部零件的作用。后保险杠主要包括保险杠外皮、保险杠杠体、保险杠加强件、保险杠固定支架以及保险杠装饰条。部分中高级轿车的后保险杠中还备有后保险杠缓冲器，可以有效保护车辆的后部车身在中级以下碰撞时不发生变形。车身地板车身地板多为整体式结构，其各部分为钢板冲压成形后，利用焊接组保而成，结构牢固。它的具体形状决定于悬架装置、底盘传动系、驱动装置等。地板具有连接、承重、隔音防振的作用，对上部构件的刚性、工作性能有较大的影响。客车车身结构旅行客车：一种小型客车，座位数不超过17个。俗称“面包车”。旅行客车机动灵活，有较高的乘坐舒适性。城市客车：行驶于城市和城郊的大型客车，常见的一种为城市公共汽车。车厢中除设有座位外，还有供乘客站立和走动的较宽通道。有的城市公共汽车的车厢分上、下两层，上层全部设座位，下层有座位和站位。双层客车较单层客车的载客数多，但重心较高，行驶稳定性较差。长途客车：行驶于城市间或乡镇间公路线上的大型客车。车厢内全部设座位，有存放乘客随身行李的行李架或行李仓。游览客车：供游览、观光乘坐。座位间距较大，乘坐舒适，视野广阔，一般都有通风、取暖和制冷设备。客车车身结构按其车身本体的结构类型可分为薄壳式、骨架、复合式、单元式和嵌合式等几种。早期客车采用薄壳式结构，现在已经被淘汰。骨架式车身的骨架是由抗扭刚度较强的异型钢管焊接构成，刚度依赖于车身骨架，目前国内生产的大客车均属于此类结构。外部蒙皮用薄板焊接或铆接于骨架上，蒙皮不受力。这种结构可保证车身表面平整光顺、挺拔美观，侧窗可采用大尺寸，使视野良好，通透感强。缺点是改型困难．工艺装备投资大，焊接工艺技术要求较高。单元式结构是利用纵向构件将若干个长度为1．5m左右可以互换的环箍单元(由地板横梁、立柱、顶横梁等构成)连接起来的一种车身结构，每个单元体的两端用贯通的矩型材料封闭。客车车身结构基础性构件底架：车架与车厢底板龙骨架：车顶：蒙皮：基础性构件无行李仓的低地板公共汽车，采用大断面的矩型管材刚性底架.基础性构件带纵梁式底架基础性构件底架：车架与车厢底板龙骨架：车顶：蒙皮：桁架式底架基础性构件底架：车架与车厢底板龙骨架：车顶：蒙皮：沃尔沃底架基础性构件底架：车架与车厢底板龙骨架：车顶：蒙皮：安凯引进德国凯斯鲍尔技术：全承载车