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1、第一讲 车身概论 随着国民经济的发展，汽车已一跃成为当前极为重要的交通运输。从全世界范围来看，目前还找不到一个无汽车的现代化社会的先例。因此，汽车工业在带动其它各行各业的发展中，已日益显示出其作为重要支柱产业的作用。 综观世界汽车工业沿革，可以看出，现代汽车是沿着“底盘”“发动机” “车身”逐步发展完善过来的。这个发展过程不以人们的主观意志为转移，而在很大程度上取决于当时的科学技术水平和物质生活条件。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以及车辆的更新换代等，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和一个分支。 建国以来，我国汽车工业从无到有、由小到
2、大有了很大发展，但长期以来徘徊在货车（主要是中型）的生产水平上，车身技术一直是我国汽车工业中的薄弱环节。国外轿车工业发达，由于对轿车车身要求很高，从而大大刺激了新技术和新设备的发展，由此可以全面带动其它各种车型车身技术的开发，日本轿车的发展对其汽车工业的促进起到了举足轻重和作用就是明显的例证。从这个意义上来看，为了快速振兴我国汽车工业，必须结合国情量力而行地重视轿车的发展，而轿车发展的关键主要就在车身技术上。 国内、外汽车生产的实践一再表明：整车生产能力的发展取决于车身的生产能力；汽车的更新换代在很大程度上也决定于车身；在基本车型达到饱合的情况下，只有依赖车身改型或改装才能打开销路。凡此等等都
3、足以说明，汽车工业发展到今天成为重要的支柱产业，而重中之重则非车身莫属。 由于，汽车使用功能的多样化，车身设计、结构和制造等均有其特点，其有关设备投资费用较高、技术难度也较大，所以，发达国家历来都极为重视车身技术的发展。一、车身的特点1、车身所涉及的面 虽然车身属于汽车上的三大总成之一，但是，除了只在整车总布置受制约于汽车上的其它总成而外，很多方面（如：外形、制图与结构设计计算方法、制造与装配工艺以及所采用的材料等）均与其它总成大相径庭。汽车车身是载运乘客或货物的活动建筑物，相当于一个临时住所或流动仓库，但却又受到质量或空间的限制，可以说是“麻雀虽小，肝胆具全”，从而带来了许多新的问题。其涉及
4、面之广早已远远超出一般机械产品的范畴，诸如：车身造型艺术、内部装饰、取暖通风、防振隔音、密封、照明、座椅设计、人体工程等方方面面；车身材料有逐渐扩大到非金属化的趋势；车身零部件的加工方法也是各式各样的（如：冷冲压、各种形式的焊接、喷漆、电镀、塑料成型等）。由此可见。汽车车身的设计与制造需要综合运用各种不同领域的知识以及集各种行业之大成。因此，可以毫不夸张地说，汽车车身技术的发展状况足以直接反映出一个国家的工业水平和完备程度。 综合起来看，由于汽车车身的独特性，它使得生产工艺、结构力学、人体工程、技术美学、用户心理、交通运输工程、企业管理乃至供销等各种彼此分类很大的学科，甚至很多非技术性领域的知
5、识紧密地结合在一起。2、车身造型 汽车已经发展成为一种普及的现代化的交通运输工具，它以其具有动感的造型特点加上装饰和色彩，既可以美化市容、点缀大自然环境，又能给人以美的享受和强烈的精神感染，它已成为人们喜闻乐见以及与人民日常生活息息相关，不可缺少并具有双重功能的工艺美术品。 世界各国汽车（特别是轿车）车身造型的流行式样在不断更新、变幻莫测，令人眼花缭乱、目不暇接，但如果加以仔细观察，总能找出其共同的基本趋势。车身造型的发展与车身的生产方式、使用要求以及时代特征等都有密切关系。例如，上一世纪未在马车摩托化的基础上诞生了汽车，在较长一段时间里，汽车的外形基本上沿袭马车（这时根本上就谈不上车身）。l
6、 本世纪20年代：由于机床制造业的发展，开始采用薄板冲压件焊接结构箱形车身（如图1-1所示）。l 进入30年代后：随着车速的增高，车身造型较注重于流线型，其外形近似于甲壳虫，给人以臃肿笨拙的感觉，车身上的过渡表面较多，覆盖件采用深拉延，冲压工艺差（如图1-2所示）。l 40年代初：由于第二次世界大战的影响，民用汽车的生产几乎停顿。l 50年代：美国以战胜国的优越地位，经济上迅速腾飞，因受到当时社会风气和时尚的影响，生产的轿车过分讲究豪华的内外装饰。车身造型失之矫揉造作，过于堆砌，给人以画蛇添足之感。为了改善空气动力稳定性，其车身尾部还装设有尾翅（如图1-3所示）。而欧洲大陆（以意大利和德国为代
7、表）生产的轿车则崇尚朴素简炼，车身上的棱线突出而形成浮雕式结构（如图1-4所示。）l 60年代以来： 随着冷冲压技术水平的提高以及各种新型材料（塑料和复合材料）的涌现，车身上去掉了多余的过渡表面，整个车身外形朝向简单化方向发展，车身覆盖件（如：顶盖、侧后翼、地板等）形成一较复杂的整体，整个车身的造型既体现流线型而又更趋简炼含蓄、挺拔大方（如图1-5所示）。l 70年代初以来：出现石油危机，突出了轻量化和节能问题，其后，具有低空气阻力的紧凑型轿车（Compact car）（如图1-6所示）就随之应运而问世。 图1-1 捷克斯洛伐克产太脱拉轿车（1923年） 图1-2 美国产克莱斯勒轿车 图1-3
8、 美国产旁蒂克轿车（1959年） 图1-4 意大利产阿尔法轿车（1958年） 图1-5 苏联产伏尔加轿车（1967年） 图1-6 法车产塔尔伯特马特拉轿车 除了上述轿车外，回顾世界各发达国家其它各种车型的车身造型演变过程，可以看出，过去各国在车身造型上均有其特点，即所谓的风格。同时也涌现出了不少当代知名汽车造型设计师，如：贝通、齐亚、平宁法里拉等。菲亚特汽车公司在70年代设计的一种典型的梯形造型的高级大客车（如图1-7所示），其线型继承了古罗马建筑的那种凝重、端庄和特点，即是使用现在的眼光来看，仍具有新意。 图1-7 70年代意大利菲亚特汽车公司生产的高级大客车 从多次的国际汽车博览会上也能看
9、出，各个国家所生产的汽车均具有不同的风格。3、车身材料 车身上所采用的材料品种很多，除金属和铝合金以外，还大量使用各种非金属材料，如：塑料、橡胶、复合材料、玻璃、油漆、纺织品和木材等。车身覆盖件所用的钢板约占汽车材料构成的50%，这就是车身上绝大部分零件的加工方法都采用先进的冷冲压加工的缘故。 目前微量合金化的低碳钢（含小于0.1%的Nb、Ti或V）由于晶粒细化至510m，屈服强度可增至450500MPa，钢的合金化（制成合金钢，以及热处理），可使钢的屈服强度提高到10001600MPa，有的甚至高达2000 MPa而仍能保持相当的韧性。高韧性的超高强度钢正在不断问世，因此，钢在强度上的潜力还
10、相当大，还有持进一步的挖掘。 必须指出，在进行车身设计或改进车身结构时，为了提高车身的寿命，往往偏重于片面追求强度这个因素，但是仅靠提高车身强度是远远不够的，汽车是在大自然的各种气候条件和复杂工况下运行的，长期的使用实践表明，锈蚀常常是降低车身使用寿命的主要因素，因此 ，金属材料的防锈具有极为重要的经济价质。试验表明，镀锌钢板具有良好的防锈蚀性能。目前，愈来愈多的厂家都已采用镀锌钢板。 以非金属材料代替部分金属材料，在金属材料中又以非铁（有色）金属取代部分钢铁，这看来已成为材料应用的总趋势。 表1-1为汽车材料构成百分比年份塑料铝合金高强度钢非高强度钢1978年5%3%8%59%1985年10
11、%8%10%49% 综上所述可见，从国外汽车车身用材的发展来看，为了轻量化以及提高安全性和舒适性，非金属材料的用量逐年有所增加。这些材料的制成品涉及轻工业和化学工业的很多部门，其品种、性能多样，制造方法也各异。 随着复合材料在汽车车身上日益广泛的应用，迫使人们不得不去深入掌握复合材料的力学性能，新的车身强度和刚度问题被提到日程上来了。目前这方面尚属空白，这样就必然要求从事化工、力学和汽车等各种不同学科的研究人员共同协作来攻克新的难关。二、车身及其名词术语 一般来说，车身包括白车身及其附件。1、白车身： 通常系指已经装焊好但尚未喷漆的白皮车身（Body in white），此处主要用来表达车身结
12、构件和覆盖件的焊接总成，此外尚包括：前、后板制作与车门，但不包括车身附属设备及装饰件等。 参照GB478084、 JB365384 、JB409985等标准。2、车身覆盖件：是指覆盖车身内部结构的表面板件。3、车身结构件是指支撑覆盖件的全部车身结构零件的总称。4、车身焊接总成车身结构件和覆盖件焊（或铆 一般指大客车车身）接在一起即成为车身焊（铆）接总成。该总成必须保证车身的强度和刚度，它可划分为：地板、顶盖、前围板、后围板、侧围板、门立柱和仪表板等分总成。5、车身前板制件 一般是指车头部分的零部件，包括：水箱框架、前脸、前翼子板、档泥板、发动机罩以及各种加强板、固定件等。 如图1-8和图1-9
13、所示分别为轿车白车身和货车平头驾驶室的结构分解图；图1-10所示为大客车车身骨架焊接总成。 图1-8 轿车白车身1- 发动机罩撑板 2- 水箱固定框架 3-前裙板 4- 前框架 5- 前翼子板6- 地板总成 7- 门槛 8- 前门 9- 后门 10- 车轮档泥板 11- 后翼子板12- 后圈板 13-行李舱盖 14-后立柱（“C”柱） 15- 后围上盖板 16-后窗台板17- 上边梁 18-顶盖 19- 中立柱（“B”柱） 20-前立柱（“A”柱） 21-前围侧板22-前围板 23-前围上盖板 24-前档泥板 25-发动机罩 26-门窗框 图1-9 货车平头驾驶室1- 顶盖 2-上边梁 3-后
14、围腰 4- 后围角板 5- 后框 6-前柱 7- 门槛 8- 车门9- 踏脚板 10- 地板 11- 地板横梁 12- 纵梁 13- 前围侧板 14- 前围板15- 仪表板 图1-10 大客车车身骨架1- 风窗框上横梁 2- 风窗立柱 3- 风窗框下横梁 4- 前围立柱 5- 前围搁梁6- 前围下横梁 7- 门立柱 8- 侧围立柱 9- 裙立柱 10- 侧围裙边梁11- 腰梁 12- 斜撑 13- 后围下横梁 14- 后围横梁 15-后围立柱 16、后窗框下横梁 17- 后窗立柱 18- 后窗框上横梁 19- 顶盖纵梁 20- 上边架 21- 侧窗上梁22- 顶盖上梁 23- 侧围搁梁三、车身的承载类型和构造 出于各种不同的目的和要求，汽车的种类很多，车身的形式各异。按承载的形式不同，可将车身分为：非承载式、
