第八章 车体结构分析,车 身 结 构,车身结构包括：车身壳体、车前板制件、车门、车窗、车身外部装饰件和内部覆饰件、座椅以及通风、暖气、空调装置等在货车和专用汽车上还包括货箱和其他装备 车身壳体按照受力情况可分为非承载式、半承载式和承载式(或称全承载式)三种轿车车身结构,白车身由覆盖件、梁或支柱以及结构加强件组成,车身前部结构设计结构,是敞开的发动机舱，承受比较大的集中力，主要由前纵梁支撑，并尽可能吸收纵向碰撞能量轿车车身结构,车身中部结构设计结构,是乘坐舱，结构强度要求很高，主要起到承受侧面撞击力，保护乘员生存空间的作用是行李箱舱，主要承受燃油箱、备胎和行李的重力后纵梁承担和吸收纵向撞击载荷轻质车身结构设计的新观点： “将合适的材料应用于合适的部位” 一、车身的总体组成 1、车身本体（白车身）：车身本体是指车身结构件及覆盖件的焊接总成，并包括前翼子板、车门、发动机罩和行李舱盖在内的未涂漆的车身，形成车身的封闭刚性结构 2、外装件：外装件是指车身外部具有对车身起保护或装饰作用的部件，以及具有独立功能的车外附件 3、内装件： 内装件是指车身室内对人体起保护作用或起装饰作用的部件，以及具有独立功能的车内附件。
4、电气附件：主要包括：刮雨器、洗涤器、空调装置、收放机、仪表、开关、前灯、尾灯和各种指示照明灯等二、车身本体构件的特点,轿车车身本体的组成构件大体可分为三类：覆盖件、梁和支柱及结构加强件结构设计中应分别注意它们的设计特点、要求及对车身结构的影响 1、覆盖件 车身覆盖件是指车身中包覆梁、支柱等的构件，具有较大空间曲面形状的表面和车内板件 功用：封闭车身、体现车身外观造型及增大结构强度和刚度等包括： 车门、发动机罩、前翼子板、行李箱盖板2-2车身结构,覆盖车身骨架的表面板件总成,,2、梁和支柱 车身结构中的梁和支柱，又称车身结构件，它是车身承载能力的基础 3、结构加强件：主要用于加强板件的刚度，提高各构件的连接强度二、 轿车车身本体结构,轿车车身本体主要由车身前部、前围、地板、侧围、顶盖和车身后部各部分组成车身壳体结构,承载式车身的地板有较完整(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板和前面的散热器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 与此相反，非承载式轿车的车身前部就较薄弱，其车前钣制件通常不是焊接在车身壳体上，而是用螺钉相互连接起来并安装在车架上。
车身结构特点,优点：,缺点：,提高车身寿命；提高舒适性； 提高安全性；便于协作生产不利于轻量化；不利于上下车； 制造、装配技术需提高适用于大、中型，批量小的车型,适用于中、小型批量大的车型,,优点：,缺点：,减重量、降成本；有效空间增大； 上下车方便；装配问题减少影响舒适性；影响车身强度； 改变车身制造变形车困难一定程度上改善乘坐舒适性,,优点：隔振、隔音、轻量、底板较低、空间利用率高轿车车身结构,车身结构的革新所带来的好处不言而喻，但整体式车身结构给汽车设计与制造带来的却是整个设计理念、制造方法和消费方式的巨大变革模块化车身结构,轿车车身壳体结构 轿车普遍采用承载式车身结构，图1-4所示为承载式车身上典型零部件图1-4 承载式车身结构,车 身 壳 体,车身壳体是一切车身部件的安装基础，通常是指纵、横梁和支柱等主要承力元件以及与它们相连接的钣件共同组成的空间结构 轿车车身壳体主要有发动机盖、前围板、翼子板、行李箱盖、车顶盖发动机盖(又称发动机罩)是最醒目的车身构件，对发动机盖的主要要求是隔热隔音、自身质量轻、刚性强通常整个车身壳体按强度等级分为三段，如图l-5所示，图中A、B、C分别代表车身前部、中部及后部。
图1-5 车身壳体刚度分级受损变形情况,发动机罩,发动机罩是车身上覆盖发动机舱的盖板为了便于接近发动机，发动机罩是可开启的，它可向后翻转、向前翻转或向侧翻转翻转方向取决于罩盖尺寸的大小与发动机接近的方便性发动机罩要求隔热隔音，自身质量轻、刚性强 结构上一般有外板和内板，中间夹以隔热材料货车的发动机罩有时与驾驶室底板合为一体，开启时连同驾驶室一起上翻翼 子 板,翼子板是遮盖车轮的车身外板，因旧式车身该部件形状及位置似鸟翼而得名 按照安装位置又分为前翼子板和后翼子板，前翼子板安装在前轮处，因此必须要保证前轮转动及跳动时的最大极限空间，因此设计者会根据选定的轮胎型号尺寸用“车轮跳动图”来验证翼子板的设计尺寸后翼子板无车轮转动碰擦的问题，但出于空气动力学的考虑，后翼予板略显拱形弧线向外凸出 现在有些轿车翼子板已与车身本体成为一个整体，一气呵成但也有轿车的翼予板是独立，尤其是前翼子板图1-7 前翼子板与发动机罩,顶 盖,对于轿车车身的总体刚度而言，顶盖不是很重要的部件，这也是允许在车顶盖上开设天窗的理由 从设计角度来讲，重要的是它如何与前、后窗框及与支柱交界点平顺过渡，以求得最好的视觉感和最小的空气阻力。
为了安全，特别是为了防止翻车事故情况下的严重伤亡，要求顶盖有一定强度与刚度一般在顶盖下增加一定数量的加强梁车顶是指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，如图1-10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），有的车型还备有车顶行李架 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图1-10 车顶示意图,行 李 箱,行李厢是乘客放置随身携带小件行李的场所前置发动机的车身、行李厢布置于车后部，而后置发动机车身则反之 行李厢要求防尘、防潮、隔热，以保护存于其中的物品行李厢盖要求有良好的刚性，一般有内衬板，内衬板上有加强筋 行李厢内要布置占最少空间的存放备用轮胎的位置，并应加以简便的紧固，以防止行驶时松动图1-13 行李箱盖位置示意图,前 围 板,前围板是指发动机舱与车厢之间的隔板，它和地板、前立柱联接，安装在前围上盖板之下 前围板上有许多孔口，作为操纵用的拉线、拉杆、管路和电线束通过之用，还要配合踏板、方问机柱等机件安装位置 为防止发动机舱旱的废气、高温、噪声窜入车厢，前围扳上要有密封措施和隔热装置在发生意外事故时，它应具有足够的强度和刚度。
对比车身其它部件而言，前围板装配最重要的工艺技术是密封和隔热，它的优劣往往反映了车辆运行的质量前围板：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 前纵梁：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）等构件，如图1-8所示图1-8 前纵梁,车 窗,车窗的基本功能是保证视野和采光为了保证安全，所有车窗都要求安装安全玻璃，前风客窗装夹层玻璃，侧窗装钢化玻璃，旨在一但发生撞车事故，车窗玻璃不会飞落碎片伤入 玻璃固定方式有直接粘接式与橡胶密封固定式 玻璃可升降的车门窗要充分注意玻璃升降导轨的密封与防振性近代后窗玻璃都装有电热丝，可以除霜，以保证后视野的清晰挡 泥 板,挡泥板亦称车轮内挡板，和翼子板一样，要求保持车轮运动的极限空间后轮挡泥板是后底板的一部分 前挡泥板在发动机舱内的部分有时为排除舱内废气而开通气孔，并在其上部经常安置发动机附件或蓄电池等装置，所以要求有一定的强度和刚度支 柱,轿车车身侧围一般有：三根支柱前柱、中柱和后柱 前柱支承顶盖、安装风窗玻璃与前门密合，前柱上部常因玻璃曲面的形状而形成扭曲断面或不等断面 中柱支承顶盖或固定后门，顺开式后门的铰链安装在中柱上。
后柱支承顶盖，逆开式后门的铰链安装在后柱上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 立柱/门槛板/地板： 图1-9所示为立柱/门槛板/地板位置及车身加强件示意图图1-9 立柱/门槛板位置及车身加强件示意图,三、车体前部构件的设计,,1、非承载式车身结构 结构设计中应考虑的技术问题： 车前钣金件应能有效地吸收撞击能量，提高碰撞时的安全性 车身前部结构应具有 一定的刚性，以减小钣 金件的振动和噪声2、承载式车身的前部结构 承载式车身的前部结构具有较强的刚度和强度 车身前部结构两侧的纵向承载单元由前翼子板支架、挡泥板、悬架支座、前纵梁、轮罩等构件焊接组成 已广泛使用防腐蚀性能好的表面处理钢板（镀锌钢板）另外，从轻量化的角度出发，高强度钢板也较普遍地使用在承载构件上结构特点,（1）车身底部边纵梁与侧围融为一体，既提高刚度又不占用车内使用空间2）为保护乘员安全，重要部位设置柱状结构，如：三环梁、六立柱结构，提高整车强度和刚度结构设计中考虑的问题： a、前部结构与发动机等总成的支承方式有着密切的关系； b、从前方撞击安全性着眼，车身前部结构，特别是承载的梁结构，应在没有大的应力集中的情况下与车身主体连接。
采用两种形式来实现，一种是前纵梁大面积地过渡到前围板和地板梁上；另一种则通过挡泥板来连接 c、在同发动机罩周边的配合处，应设计流水槽 d、为保证撞车时对乘员的保护，前部应有分段变形的吸能特性,,,前纵梁与地板梁的过渡连接,,二、前围结构,轿车车身前围是分隔车身前部与座舱的结构总成 一般由前围上盖板、前围板、前围侧板和转向柱支架梁等构件组成 车身前围对保证车身的扭转刚度、改善座舱舒适环境和提高撞车时的安全性等起着重要的作用1、前围结构的功能要求 确保车身扭转刚度； 提高撞车安全性，并控制座舱前壁和转向柱在撞车后的向后位移量 构成发动机舱和座舱之间的隔壁，应具有良好的密封、隔振和隔音效果； 设置外部空气吸入口和通风道 安装雨刮器等附件2、结构特点 1）前围上盖板 前围上盖板一般由上盖板外板、上盖板内板以及加强板等构件焊接而成，通常采用具有很大的扭转刚度的箱型断面结构,开口断面,闭口断面,根据轿车前风窗下沿的造型特点，前围上盖板可分为吸气口可见和隐蔽的两种布置型式有利于适应汽车空气动力特性的要求,,设计考虑的问题： A、前围上盖板的结构设计应确保车身的扭转刚度； B、结构上应设置流水槽，使得流入或吸人的雨水能沿流水槽排出； C、利用前围上盖板的封闭断面，合理设计空气的导入风道； D、根据前风窗玻璃的安装方式，设计安装玻璃的支承止口，并保证装配的精度要求。
2）前围板 前围板的上部和下部分别与前围上盖板和地板连接，两侧边则与前围侧板或车身侧围的前支柱连接 前围板主要起到隔音、隔振和隔热等作用，因此前围板多采用夹层减振钢板，并在前围内壁上采用具有隔音、隔热和减振作用的石棉垫、隔音板等提高前围板的刚度是减小振动及噪音的有效措施通常采用以下方法： 前围板下部采用约45°角的斜壁设计； 前围板上冲出安装各种装置的凸台或凹台，并设计加强筋等 对于小型轿车，将前围板的两侧冲压成前轮罩的一部分,三、车身地板结构,车身地板结构是车身的支承部分无论是非承载式车身还是承载式车身，车身的地板结构都应提供足够的强度和刚度 因此，除地板构件外，在结构上设置加强梁、连接梁等承载构件是必要的 轿车车身地板结构主要由地板、地板梁、支架、地板通道、门槛、连接板、座椅支架等构件组成 按设计要求，地板一般分为前地板、中部地板、后部地板承载式车身的地板结构,,,通常将地板梁结构和车身前纵梁、前横梁作为一个整体结构来进行设计，形成底部框架梁结构底部梁框架结构的设计特点及要求： 多采用封闭断面的抗扭箱型梁 各个梁构件采用不同厚度的钢板材料，断面形状根据布置设计、结构连接关系和强度要求而定。
整个梁结构的设计应保证撞车时座舱的完整性：发生正碰时，前部吸收80％的能量，侧碰时，主要由门槛梁和地板横梁承受碰撞力底部前纵梁和后纵梁与地板结构的连接，一般采用叉型梁设计原理，将力流分成许多分支传递是。