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1、车身结构的分类与特点,2,2. 车身结构分类的方式,受力的特点 应用的材料 用途,3,2.1 受力的特点,作用在车身上的力 车身的自重、装载人员或货物的重力及其惯 性力，还有空气阻力 汽车行驶时通过轮胎、悬架传来的力 发动机、底盘各总成工作时通过其支承传递的力,4,2.1 受力的特点,车身壳体按照受力情况可分为： 非承载式 半承载式 承载式 非承载式车身和承载式车身按照有无刚性车架划分 车架就是支承车身的基础构件，一般称为底盘大梁架,5,2.1 受力的特点,一、车架的功用 车架是汽车各总成的安装基体，它将发动机、底盘和车身等总成连成一个整体，即将各总成组成为一辆完整的汽车。 车架还承受汽车各总
2、成的质量和有效载荷，并承受汽车行驶时所产生的各种力和力矩，即车架要承受各种静载荷和动载荷，因此车架必须要有足够的强度和刚度,6,2.1 受力的特点,二、车架的分类 边梁式（梯形）车架 特点：边梁式车架由位于右左两侧的两根纵梁和若干横梁构成，横梁和纵梁一般由16Mn合金钢板冲压而成，两种者之间采用铆接或焊接连接。 优点：梯形车架的负载抗曲能力高，而车架先天造就平台造型，无论对营造车厢空间还是载货空间都有极其正面的作用 缺点：平面结构令它的非水平扭曲刚性相对于一体式车架来的低。,7,2.1 受力的特点,二、车架的分类 周边式车架 特点：尽量降低地板高度，这种车架前后两端纵梁收缩，中部纵梁加宽，前端
3、宽度取决于前轮最大转向角，后端宽度取决于后轮距，中部宽度取决于车身门槛梁的内壁宽,8,2.1 受力的特点,二、车架的分类 周边式车架优点： 车架的中部较平低，以降低汽车的重心，满足了高速轿车行驶稳定性和乘坐舒适的要求 车架前端做得较窄，以允许转向轮有较大的偏转角度 车架后端向上弯曲，保证了悬架变形时车轮的跳动空间 周边式车架缺点： 结构复杂成本高，中高级轿车上应用,9,2.1 受力的特点,二、车架的分类 中梁式（脊梁）车架 优点：重量轻，重心低，行驶稳定性好，其结构使车轮跳动空间比较大，便于采用独立悬架系统。车架刚度和强度较大，中梁还能对传动轴有防尘作用。 缺点：制造工艺复杂，精度要求高，使维
4、护保养不方便。另外横梁是悬臂梁，弯矩大，易在根部处损坏。,10,2.1 受力的特点,二、车架的分类 综合式（x形）车架 特点：车架前、后部是边梁式，而中部是中梁式，这种车架称为综合式车架（也称复合式车架） 优缺点：同时具有中梁式和边梁式车架的特点，可以提高扭转刚度,11,2.1 受力的特点,二、车架的分类 钢管式车架 钢管式车架就是用很多钢管焊接成一个框架，再将零部件装在这个框架上 由于对钢管车车架进行局部加强十分容易（只须加焊钢管），在质量相等的情况下，往往可以得到比承载式车架更强的刚度，这也是很多跑车厂仍乐于用它的原因,12,2.1 受力的特点,三、对车架的要求 有足够的强度 保证在各种复
5、杂受力的情况下车架不受破坏。要求有足够的疲劳强度，保证在汽车大修里程内，车架不致有严重的疲劳损伤。 有足够的弯曲刚度 保证汽车在各种复杂受力的使用条件下，固定在车架上的各总成不致因为车架的变形而早期损坏或失去正常的工作能力。载货汽车车架的最大弯曲挠度应小于10mm。,13,2.1 受力的特点,三、对车架的要求 有适当的扭转刚度 当汽车行驶于不平路面时，为了保证汽车对路面不平的适应性，提高汽车的平顺性和通过能力，要求车架具有合适的扭转刚度。通常要求车架两端的扭转刚度大些，而中间部分的扭转刚度适当小些。 尽量减轻质量 由于车架较重，对于钢板的消耗量相当大。因此，车架应按等强度的原则进行设计，以减轻
6、汽车的自重和降低材料消耗量。在保证强度的条件下，尽量减轻车架的质量。通常，要求车架的质量应小于整车整备质量的10%。,14,2.2 非承载式车身,定义： 有刚性车架（又称底盘大梁架）的车身 特点： 车身本体悬置于车架上，通过弹簧或橡胶垫作柔性连接。发动机、传动系的一部分装置固定在车架上，车架通过前后悬架装置与车轮联接 汽车车身仅承受本身的重力，它所装载的人和货物的重力及其在汽车行驶时所引起的惯性力和空气阻力,15,2.2 非承载式车身,优点： 由于车架介于车身和路面之间，由地面和发动机传来的振动、冲击和噪声，被车架的质量和弹性连接元件减缓和吸收一部分，因此具有平稳的乘坐性能，而且厢内噪音低 同
7、时整车纵向刚度大，车架保护乘员和车身抵抗迎面的撞击作用 车架和车身壳体分开制造，装配以车架为基准件，便于总装组织生产和改换车型 缺点： 整车质量大，整车高度大，门槛高，高速行驶稳定性较差 需要大型冲压设备和装焊胎具,16,2.2 非承载式车身,车身车前钣制件的特点: 非承载式轿车车身前部就较薄弱，其车前钣制件通常不是焊接在车身结构件上，而是由外部覆盖零件和内部钣件焊合而成的空间结构。（货车相同）,17,2.2 非承载式车身,非承载式载货车车身 绝大多数货车驾驶室都是非承载式的结构，驾驶室没有明显的骨架，由外部覆盖件和内部板件焊合成壳体，通过3点或4点弹性悬置与车架连接,18,2.2 非承载式车
8、身,非承载式载货车车身 大梁式车架的优点是钢梁提供很强的承载能力和抗扭刚度，而且结构简单，开发容易，生产工艺的要求也较低。致命的缺点是钢制大梁质量沉重，车架重量占去全车总重的相当部分 粗壮的大梁纵贯全车，影响整车的布局和空间利用率，大梁的厚度使安装在其上的坐厢和货厢的地台升高，使整车重心偏高 大梁式车架适用于要求有大载重量的货车、中大型客车，以及对车架刚度要求很高的车辆，如越野车,19,2.2 非承载式车身,非承载式客车车身 车身的汽车有底盘，车身悬置于底盘上，用弹性元件联接。底盘的振动通过弹性元件传到车身上，大部分振动被减弱或消除，发生碰撞时底盘能吸收大部分冲击力，在恶劣的道路环境行驶时对车
9、身起到保护作用，因此车厢变形小，平稳性和安全性较好。但这种非承载式车身比较笨重，质量大，汽车质心高，高速行驶稳定性较差，而且厢内噪音大。,20,2.3 承载式车身,特点： 汽车没有车架，只是加强了车头，侧围，车尾，底板等部位，车身和底架共同组成了车身本体的刚性空间结构。 整车以车身地板为发动机和底盘各总成的安装基础。在此种情况下，各种载荷全部由汽车车身承受。无独立车架，车身承担结构的全部载荷，车身负载通过悬架装置传给车轮。,21,2.3 承载式车身,典型的承载式车身 承载式车身的地钣有较完整(厚度也较大)的纵、横承力元件，其前部有两根断面尺寸较粗大的纵梁，它们往往与两侧的前挡泥钣和前面的散热器
10、固定框等焊接成刚性较好的空间构架，以便直接安装发动机和前悬架等部件并承受其工作载荷。,22,2.3 承载式车身,优点： 这种形式的车身具有较大的抗弯曲和抗扭转的刚度，质量小，汽车质心低，材料利用率较高 门槛低，车身室内可利用的空间大。装配简单，高速行驶稳定性较好 缺点： 由于道路负载会通过悬架装置直接传给车身本体，因此减振隔噪音的性能差 地板离地面很近有防腐要求，适应性差，变更车型困难，车身维修困难,23,2.3 承载式车身,全承载式客车车身骨架 底架是薄钢板冲压或用型钢焊制的纵、横格栅，以取代笨重的车架。所有车身壳体构件（包括蒙皮）都参与承载，互相牵连和协调，充分发挥材料的潜力，使车身质量最
11、小而强度和刚度最大。,24,2.4 半承载式车身,定义：介于承载式和非承载式之间的车身称为半承载式结构车身 特点： 在客车专用底盘上将车架用若干悬臂梁加宽并与车身侧壁刚性连接，使车身骨架也分担车架的一部分载荷，其中车架由两根前后直通的纵梁与若干横梁等组成 许多国产大、中型客车车身均采用这种结构形式,25,2.4 半承载式车身,整车重量难以减轻 车身地板高度受底盘的限制而难以降低 车架构件（如纵梁）的制造需要大型压力机及装焊、校验等一系列昂贵生产设备 底盘结构调整不易，改进成本高，开发周期长,26,2.4 半承载式车身,有副车架的车身 现代轿车承载式车身壳体前部都有副车架 在副车架上安装发动机、
12、传动系统、前悬架和前轮，组合成便于装配和维修的整体。副车架与承载式车身前部的下方用弹簧橡胶垫连接，以隔离振动和冲击，提高车身的舒适性,27,2.5 不同车型的承载形式,为了减小汽车的整车质量和节约材料，大多数中级、普通级、微型轿车采用承载式结构 高级轿车车身如果为了提高汽车的舒适性，减轻发动机及底盘各总成工作时传来的振动及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传给车身的冲击，则可采用非承载式结构 货车驾驶室只占汽车长度的小部分，不可能采用承载式结构。没有完整的封闭构架的开式车身(敞篷车)也很难采用承载式结构 长途客车、旅行车通常采用承载式或半承载式结构结构 公交车部分客车车身常采用非承载式结构,28,
13、2.6 车身结构按照材料分类,钢制车身：镀锌钢板、高强度钢板 轻金属车身：铝合金、镁合金 非金属车身：塑料、碳素纤维材料,29,2.6 车身结构按照材料分类,钢： 传统的车身材料多采用金属薄钢板。从20世纪70年代开始轿车车身钢板采用镀锌薄钢板，装配时镀锌面置于汽车内侧，提高车身耐蚀性能，非镀锌面置于汽车外侧，喷涂油漆。 随着汽车对耐腐蚀性能的要求不断提高，镀锌钢板不断增加镀锌层重量，还出现了双层镀锌钢板。 通常采用的镀锌钢板厚度从0530mm，其中车身覆盖件多用0608mm的镀锌钢板。,30,2.6 车身结构按照材料分类,高强度钢板 在低碳钢内加入适当的微量元素，经各种处理轧制而成，其抗拉强
14、度高达420N/mm2，是普通低碳钢板的23倍，深拉延性能极好，可轧制成很薄的钢板，是车身轻量化的重要材料。 车身钢板的90%使用现已大量生产的高强度钢板（包括高强度、超高强度和夹层减重钢板），可以在不增加成本的前提下实现车身降重25%（以4门轿车为参照），且静态扭转刚度提高80%，静态弯曲刚度提高52%。,31,2.6 车身结构按照材料分类,铝合金： 纯铝材料的性能不够理想所以都加入铁、铜、硅、镁等成分而制成合金，加入铁、硅等能提高材料的强度和硬度，加入铜、镁等能提高材料的工艺性能。 铝合金材料的最大优点是重量小，为了使铝零件达到钢铁零件同样的强度和刚度，就必须使零件加厚。铝合金材料的制造难
15、点是其焊接性能较差。,32,2.6 车身结构按照材料分类,镁合金的应用 镁的密度为1.8g/cm3，仅为钢材密度的35，铝材密度的66。此外它的比强度、比刚度高，阻尼性、导热性好，电磁屏蔽能力强，尺寸稳定性好，铸造成形、机加工性能良好，易回收利用等优点， 在航空工业和汽车工业中得到了广泛的应用 钛合金 钛的密度为4.5g/cm3,具有比强度高、高温强度高和耐腐蚀等优点。由于钛的价格昂贵，至今只见在赛车和个别豪华车上少量应用,33,2.6 车身结构按照材料分类,塑料： 与金属比较，塑料具有质量轻(密度为0.9-2.2gcm3，)、可吸振和减噪、易于成形着色、隔热和绝缘、耐腐蚀等许多优点 也有机械
16、强度低、耐热性低、低温脆性较大、尺寸稳定性差、易老化等缺点 大多以各种改性材料的形式制成。例如，纤维增强塑料与纯材料比较，其拉伸、压缩、弯曲强度提高，刚度和硬度增大，机械性能大大提高,34,2.6 车身结构按照材料分类,碳复合材料 碳素纤维材料的重量约是一般钢板的四分之一，而强度却能达到钢板的10倍，但是目前价格昂贵， 高强度纤维复合材料，特别是碳纤维复合材料（CFRP） 因其质量小，而且具有高强度、高刚性，有良好的耐蠕变与耐腐蚀性，因而是很有前途的汽车用轻量化材料。碳纤维复合材料在汽车上的应用，美国开展的最好。,35,2.6 车身结构按照材料分类,轻量化迭层钢板 在两层超薄钢板之间压入塑料的复合材料，表层钢板厚度为0.20.3mm，塑料层的厚度占总厚度的2565。与具有同样刚度的单层钢板相比，质量只有57。隔热防振性能良好，主要用于发动机罩、行李箱盖、车身底板等部件 泡沫合金板 泡沫合金板由粉末合金制成，其特点是密度小，仅为0.40.7gcm3，弹性好，当受力压缩变形后，可凭自身的弹性恢复原料形状。泡沫合金板种类繁多，除了泡沫铝合金板外
