第三章 汽車車身結(jié)構(gòu)

1、第三章 汽車車身結(jié)構(gòu)第一節(jié) 汽車車身的分類一、汽車車身結(jié)構(gòu)類型二、轎車車身的分類第二節(jié) 車架式車身結(jié)構(gòu)一、車架式車身概述二、車架類型三、車架式前車身四、車架式主車身第三節(jié) 整體式車身結(jié)構(gòu)一、整體式車身的特點二、整體式車身類型教學目的：充分了解汽車是如何設(shè)計與制造的、準確識別所有損毀部件、熟知各部件在車身構(gòu)造中所起作用，從而對其修理或更換做出恰當選擇。第一節(jié) 汽車車身分類汽車車身主要有整體式車身和車架式車身兩類車架式車身：60多年的歷史，現(xiàn)已被整體式車身取代，目前車架式車身主要應車型0.5t和0.75t貨車、越野車及大多數(shù)大型貨車上。整體式車身：其設(shè)計理念與車架式車身完全不同，因此，其需要新的裝

2、配技術(shù)、新的材料、完全不同的碰撞修理方法。一、汽車車身結(jié)構(gòu)類型1、按用途分類：（1）客車車身：轎車車身、大客車車身（2）貨車車身2、按車身殼體的結(jié)構(gòu)形式分類：（1）車架式車身：車架是一個獨立的部分。車身及發(fā)動機、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、懸架等各種裝置都固定在車架上。（2）整體式車身：整體式車身沒有獨立的車架，由沖壓成不同形狀的板件焊接成一個整體，車門、發(fā)動機等部件用螺栓連接到車上，也成為無架式車身。20世紀80年代以后，轎車基本上采用整體式車身結(jié)構(gòu)，加之各種新技術(shù)的應用，使轎車整體性能達到了新的水平。由于車身結(jié)構(gòu)不同，在受到碰撞產(chǎn)生變形或損毀時，其鈑金修復的模式也不相同。一般說，對有車架式車身，宜將車架與殼

3、體拆開分別進行修復。對車架的修復主要是按技術(shù)要求恢復其幾何位置，從而恢復汽車的動力性能；對殼體的修復主要是恢復其空間幾何形狀，更換受損件等傳統(tǒng)鈑金操作。將上述兩部分試裝調(diào)整后，重新進行表面裝飾。對于整體式車身的修復要求則高得多，要同時考慮車身各部分相對幾何位置滿足汽車動力性能要求和車廂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀要求兩部分。通常只能在專門的牽引臺架上采用液壓牽引方法，對整體車身進行校正。3、按車身的受力情況分類按車身受力情況分類，是借用了飛機機身設(shè)計的概念。飛機設(shè)計把機身視為一個雞蛋殼應力薄殼結(jié)構(gòu)。載荷有機身承受，但作用力不集中于一點，而是分散到機身的各個部位。汽車車身并非完全的應力薄殼結(jié)構(gòu)，但其受力特點與

4、機身一致，故稱為承載式車身。車架式車身在和主要由車架承受，故稱為非承載式車身。（1）非承載式車身。車身安裝在車架上，其間襯有多個橡膠墊，載荷主要由車架承受，策劃神不承受大的載荷。（2）承載式車身。這種車身結(jié)構(gòu)沒有獨立的車架，發(fā)動機和底盤總成安裝在車身上，全部載荷由車身承受。承載式車身質(zhì)量輕、剛度大。二、轎車車身的分類1、按轎車車身尺寸分類（1）緊湊型轎車：又稱經(jīng)濟型轎車，車身屬于最小級別，4缸一下小型發(fā)動機、質(zhì)量小、燃油經(jīng)濟性高。（2）中高級轎車：通常采用4缸、6缸、8缸發(fā)動機，中等質(zhì)量和外形尺寸。一般采用整體式車身結(jié)構(gòu)。（3）豪華轎車：轎車中最大尺寸，質(zhì)量較大，通常采用V8發(fā)動機，車身有整體

5、式也由車架式的，燃油經(jīng)濟性較差。2、按轎車車身結(jié)構(gòu)分類（1）普通轎車。（2）硬頂轎車：金屬頂蓋，通常無門柱或中立柱（即B柱）（3）敞篷車。（4）掀背式轎車。（5）旅行車（6）多功能車（SUV）（7）廂式車：全尺寸廂式車通常采用全周邊式車架和前置后驅(qū)；微型廂式車通常采用這題是車身結(jié)構(gòu)和前置前驅(qū)。（8）客貨兩用車（皮卡）：通常采用非承載式車身，發(fā)動機前置后驅(qū)的形式，也有四輪驅(qū)動。車身的形式雖有不同，但其強度與剛度卻與車身結(jié)構(gòu)的關(guān)系極大。第二節(jié) 車架式車身結(jié)構(gòu)一、車架式車身概述圖3-9為車架式車身典型結(jié)構(gòu)。車架是車架式車身基礎(chǔ)，它是一個高強度構(gòu)架，車身和汽車上所有主要零部件都固定安裝在車架上。車架必

6、須有足夠的強度承受汽車運行時的各種荷載，甚至在發(fā)生碰撞時，仍能保持汽車其它部件的正常位置。圖3-9 車架式車身車身車架 車身通常用螺栓固定在車架上。為了減少乘坐室內(nèi)震動和噪聲，車身與車架之間除放置特制橡膠墊塊外，某些高級汽車車身與車架之間還安裝有減震器，可將汽車高速行駛時傳至車身的震動減至最小。修理此類汽車時，應當小心，以免損壞減震裝置。圖3-142為車身與車架組裝的示意圖，圖中黑圈點所在位置即是橡膠座墊。二、車架類型車架式車身的車架常見的由梯形車架、X型車架和框式車架三種1、梯形車架梯形車架包含兩個縱梁與一些橫梁相連接（圖3-10）。梯形車架的強度好，在一些貨車上仍能看待。在一些小型車上還使

7、用如圖3-11所示的梯形車架。但由于它的舒適性差，現(xiàn)在轎車上已不適用。2、X型車架（脊梁式車架）X型車架（圖3-12）中間窄，剛性好，能較好的承受扭曲變形。由于這種車架側(cè)面保護性不強，從20世紀60年代后期起已不再使用。3、框式車架框式車架在其最大寬度處支撐著車身，在車身受到側(cè)面沖擊時可為乘員提供保護。在前車門后面和后車門前面的區(qū)域形成扭力箱結(jié)構(gòu)（圖3-13）。在正面碰撞中，分段區(qū)域可吸收大部分的能量。在側(cè)面碰撞中，由于中心橫梁靠近前面地板邊側(cè)構(gòu)件，使乘坐室受到保護；同時因乘坐室地板低，從而質(zhì)心降低、空間加大。在后尾碰撞中，由后橫梁和上彎車架吸收沖擊振動。由于關(guān)鍵區(qū)域有橫梁加強，避免了車架過大

8、的扭曲和彎曲。目前所使用的大多數(shù)車架都是框式車架。圖3-13 具有扭力箱的框式車架三、車架式前車身車架式的前車身由散熱器支架、前翼子板和前擋泥板等組成（圖3-14）。由于用螺栓安裝，易于分解。散熱器支架由上支架、下支架和左右支架焊接而成。車架式車身的前翼子板不同于整體式車身的前翼子板，其上端內(nèi)部和后端是點焊的，不僅增加了翼子板的強度和剛性，并且與前擋泥板一起降低了傳到乘坐室的振動和噪音，也有利于減小懸架及發(fā)動機在側(cè)向沖擊時受到的損傷。四、車架式的主車身乘坐室與行李艙焊接在一起構(gòu)成主車身，他們由圍板、地板。車頂板和后蓋板等組成（圖3-15）。圍板由車身左右前立柱、內(nèi)板、外板和蓋板側(cè)外板等構(gòu)成。傳

9、動軸槽縱貫地板中間。橫梁與地板前部焊接在一起，并安裝在車架上。當乘坐室受到側(cè)向沖擊碰撞時，中部寬的車架縱梁可使乘坐室得到保護。地板的四周邊緣用壓花工藝做成褶皺，增加了底板的剛度，減少了震動。第三節(jié) 整車式車身的結(jié)構(gòu)在20世紀80年代以前，曾經(jīng)使用過半架式車身。而近幾年生產(chǎn)的小型、中型甚至還有些大型的新型轎車，大部分采用整體式車身結(jié)構(gòu)。圖3-16為整體式車身典型結(jié)構(gòu)一、整體式車身的特點由圖3-16克可知，整體式車身由于整個車身與車架合成一體，他沒有單獨的車架，所以整體式也叫無架式。整個車身是由沖壓成不同形狀的薄鋼板件用電阻點焊連接成一個整體。其特點有:(1)整體式車身的主要部件是焊接在一起的，車

10、身易于形成緊密的結(jié)構(gòu)，有助于在碰撞時保護車內(nèi)乘員（2）由于沒有獨立車架，車身緊挨地面，質(zhì)心低，行駛穩(wěn)定性較好。（3）整體式車身內(nèi)部的空間大汽車可以小型化。（4）結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕。（5）整體式車身剛性較大，有助于向整個車身傳遞和分散沖擊能量，使源力沖擊點的一些部位也會有變形（6）當碰撞形式相同時，整體式車身的損壞要比車架式車身的損壞更為復雜，修復前要做徹底的損壞分析（7）車身一旦損壞變形，則需要采用特殊的（不會導致進一步損壞）程序來恢復原來的形狀。整體式車身的檢查中容易忽略碰撞點的一些不明想的損壞，而且這些損壞在以后的會引起操縱系統(tǒng)或動力系統(tǒng)的故障。整體式車身前部結(jié)構(gòu)比車架式車身復雜的多，車身前

11、部不僅裝有前懸架構(gòu)件和操縱聯(lián)動裝置，而且裝有發(fā)動機、傳動裝置等。車身前部板件承受的載荷大，要求前部車身的剛性要好。二、整體式車身的類型現(xiàn)在的整體式車身結(jié)構(gòu)有三種基本類型：前置發(fā)動機后輪驅(qū)動（簡稱前置后驅(qū)，可用FR表示）；前置發(fā)動機前輪驅(qū)動（簡稱前置前驅(qū)，可用FF表示）和中置發(fā)動機后輪驅(qū)動（簡稱中置后驅(qū)，可用MR表示）。（一）前置發(fā)動機后輪驅(qū)動（FR）的車身1、前置后驅(qū)車身的特點前置后驅(qū)（FR）的車身（圖3-17）被分成三個主要部分：前車身，中車身（乘坐室）和后車身。發(fā)動機、傳動裝置、前懸架和操縱系統(tǒng)裝在前車身，差速器和后懸架裝在后車身。中車身的地板上焊接有縱梁和橫梁，有很高的輕度和剛度，可以保

12、證汽車運行的需要。前置后驅(qū)汽車的特點如下：（1）發(fā)動機、傳動裝置和差速器均勻分布在前、后輪之間，減輕了操縱系統(tǒng)的操縱力。（2）發(fā)動機縱向放置在前車身的副車架或支撐梁上。（3）發(fā)動機可單獨拆卸和安裝，便于車身的修理操作。（4）傳動軸安裝在地板下的通道內(nèi)，減少了乘坐室的內(nèi)部空間。（5）由于發(fā)動機傳動系及后輪由前到后布置，因而汽車的振動和噪聲源也分布在汽車的前面和后面。2、前置后驅(qū)的前車身前置后驅(qū)的前車身由前橫梁、前懸架橫梁，散熱器支架。前擋泥板、前圍板、前圍上蓋板及前縱梁等組成（圖3-18）。由于發(fā)動機、懸架和轉(zhuǎn)向裝置都安裝在前擋泥板和前縱梁上，且前車身的強度和精度影響前輪的定位和傳到乘坐時的振動

13、和噪聲，因此要求前車身制造精度并具有較高的強度。車身外覆蓋件，如發(fā)動機罩、前翼子板、前圍板等是用螺栓、螺母和鉸鏈固定，其他的部件都焊接在一起，以減輕車身質(zhì)量，增加車身強度。3、前置后驅(qū)的側(cè)面車身前置后驅(qū)的側(cè)面車身結(jié)構(gòu)如圖3-19所示，前立柱、中立柱、門檻版、車頂縱梁等部件都采用三層板設(shè)計，同時應用了大量的高強度鋼，以防止來自前方、后方和側(cè)面的碰撞引起中部車身變形。車身立柱、門檻版、車頂縱梁、車頂板和地板等共同形成乘坐室。在行駛中這些板件把從車底部傳來的載荷傳遞到汽車的上部部件，并組織車聲向左右側(cè)彎曲。車身立柱也作為門的支架，在汽車翻倒時能保持乘坐室的完整性。車身的側(cè)面由于車門其強度被消弱，因而

14、其立柱等用內(nèi)外板件來加強，形成一個堅固的箱型結(jié)構(gòu)。4、前置后驅(qū)的底部車身底部車身主要由前后縱梁、地板主縱梁、地板及橫梁等構(gòu)成（圖3-20）。前縱梁形同車架的框架。隨著懸架和車身底部結(jié)構(gòu)的大小和形狀的不同這些部件的形狀和基本布局會有變化。（1）底部車身前段。底部車身前段由前縱梁、前橫梁構(gòu)成。由于要安裝發(fā)動機、懸架等部件，并影響前車輪的定位，這些都建都用高強度鋼支撐箱形截面。前縱梁均為上彎式，在板件上都有加工的預應力區(qū)，在碰撞時這些構(gòu)件將會彎曲并吸收沖擊能量，在正面碰撞時可以郵箱的保護乘坐室。圖3-21表示了前置后驅(qū)底部車身不同的前段結(jié)構(gòu)。（2）底部車身中段。底部車身中段主要由地板、地板橫梁和地板

15、主縱梁等構(gòu)成（圖3-22）。前置后驅(qū)車身因為變速器的縱向放置，并且有傳動軸傳遞動力至后方，所以需要較大的車底拱起空間。因此乘坐室內(nèi)只能提供較小的腿部活動空間（圖3-23）。前置后驅(qū)車型一般適用于較大車身的轎車上。地板中間拱起為傳動軸通道，地板拱起加強了地板的強度，他能阻止地板扭曲。此外，地板主縱梁位于前后排座下面地板的兩側(cè)，從而加強了左側(cè)和右側(cè)的剛性，在側(cè)面碰撞中可防止地板扭曲。（3）底部車身后段。底部車身后段主要由后縱梁、后地板橫梁、中央地板及行李艙地板等構(gòu)成（圖3-24）。后縱梁從后排座下邊到接近后橋處并上彎延伸到后橋。此彎曲結(jié)構(gòu)像前縱梁一樣，可以吸收后部碰撞時的能量。另外后縱梁后段和后縱

16、梁是分開的，以便修理車身時更換作業(yè)。當燃油箱固定于地板下面時（懸浮式）（圖3-25）后縱梁后半部具有堅韌而不彎曲的特性，不過在彎曲區(qū)域（向上彎曲）設(shè)計成容易發(fā)生折損變形，當發(fā)生后部碰撞時可以保護燃油箱。5、前置后驅(qū)的后車身前置后驅(qū)的后車身有轎車形式（圖3-26）和旅行車形式（圖3-27）兩種類型，前者行李艙和乘坐室分離；后者乘坐室和行李艙不分開。在轎車中，后圍上蓋板和后座軟墊托架連接在后側(cè)板和后地板上，可防止車身扭曲。旅行車沒有單獨的后車身，采用加大頂蓋內(nèi)側(cè)板及后窗下部框架，將頂蓋內(nèi)側(cè)板延伸至后側(cè)板等措施來加強車身的剛度。6、車門車門包括外板、內(nèi)板、加強梁（桿）和門框。其中內(nèi)板、加強梁和防撞梁

17、以點焊結(jié)合在一起，而內(nèi)板和外板通常是以折邊連接。另外，車門窗框通常是由點焊和銅焊結(jié)合而成，車門的形式大致分為：窗框車門、沖壓成行車門和無窗框車門三種（圖3-28）7、發(fā)動機罩發(fā)動機罩包括外板、內(nèi)板和加強梁等（圖3-29）。內(nèi)板和外板的四周以折邊連接取代焊接。為了確保發(fā)動機罩鉸鏈和發(fā)動機罩鎖支架的剛性和強度，將加強梁電焊在內(nèi)板上，將密封膠涂抹在內(nèi)板和外板的某些間隙當中，以確保外板有足夠的張力。8、行李箱蓋：加工工藝等與發(fā)動機蓋類似（二）前置發(fā)動機前輪驅(qū)動（FF）的車身1、前置前驅(qū)車身的特點前置前驅(qū)（FF）的發(fā)動機安裝在車身的前面并由前輪驅(qū)動，車身結(jié)構(gòu)與圖3-17的類似。由于沒有傳動軸，乘坐室的空

18、間可以加大。同時發(fā)動機、變速驅(qū)動橋、前懸架和操縱機構(gòu)都設(shè)置在車身前部，車身前部部件承受載荷比較大，所以前置前驅(qū)的車身前部強度和前置后驅(qū)的有很大不同。其特點有：（1）變速器與差速器結(jié)合成一體，沒有傳動軸，車身質(zhì)量顯著減小。（2）因噪聲和振動源多在車身的前部，汽車的總體噪聲和振動減少。（3）前懸架和前輪的負荷增大。（4）車身的內(nèi)部空間增大。（5）燃油箱可設(shè)在車地板下面，使行李廂的面積增大，其內(nèi)部也變得更加平整。（6）由于發(fā)動機裝在前面，碰撞時有向前慣性力，所以發(fā)動機的安裝組件要相應加強。前置前驅(qū)的發(fā)動機可以縱向放置，也可以橫向放置，當縱向放置是發(fā)動機職稱如圖3-31所示，發(fā)動機由連接左右前縱梁的前懸架橫梁支撐。這種發(fā)動機的放置與后輪驅(qū)動發(fā)動