白车身培训材料

第二部分白车身

１车身结构：　

１．１车身分类：　

一般来讲，比较明确而又合理的分类形式是从结构和设计观点出发，按车身承载型式来分。　

按承载型式的区别，可将车身分为：非承载式、半承载式和承载式三大类，其定义如下：　

１．　非承载式（有车架式）　

一般，货车（除微型货车）、大客车、专用汽车及大部分高级轿车上都装有单独的车架，车身上的载荷主要由车架来承担，但车身仍在一定程度上承受由车架弯曲和扭转变形所引起的载荷。　

２．　半承载式　

半承载式是一种过度型的结构，车身下部仍保留有车架，不过它的强度和刚度要低于非承载式的车架，一般将它称之为底架。它之所以被命名为半承载式是出于以下考虑：让车身也分担部分载荷，以此来减轻车架的自重力。这种结构型式主要体现在大客车上。　

３．　承载式（无车架式）　

承载式车身无车架，车身的强度和刚度通常主要由车身下部来予以保证，一般中低档轿车车身属于承载式车身。以Ｓ１１车身为例，如下图所示：　

其前端由两根前纵梁、前围板，轮罩形成一刚性较强的框架；车身中部、后部由左、

右侧围（包括顶梁、门槛梁、Ａ柱、Ｂ柱、Ｃ柱等）和地板、顶盖及后备门框等构成的盒形

结构　

随着立体交叉道路和高速公路的普及，轿车车速不断增高，在轿车轻量化的同时，还必

须从保护乘员人身安全的角度出发来仔细研究车身的结构设计。一般车身结构分为刚性结构

和弹性结构，如果在车身前部和后部均为弹性结构而中部为刚性结构的情况下，就能确保乘

员安全。所以，在车身开发的前期阶段，ＣＡＥ分析尤为重要。　

１．２车身结构：　

车身总体尺寸和形状以及承载的结构型式确定后，即可着手进行细致的结构分析与设

计。设计车体结构大致按以下步骤进行：　

１）　确定整个车体应由哪些主要的和次要的构件组成，使其成为一个连续的完整的受力

系统；确定主要杆件采取怎样的截面型式－闭式的或开式的。　

２）　确定如何构成这样的截面，截面与其他部件的配合关系，密封或外形的要求，壳体

上内外装饰板或压条的固定方法以及组成截面的各部分的制造方法及其装配方法等。　

３）　对各个截面的初步方案制定以后，可以绘制由一个截面过渡到另一个截面的草图，

杆件连接结构草图以及与此同时所形成的外覆盖件（壳体、蒙皮）草图。　

４）　将车体分成几个分总成，例如Ｓ１１可以分为四门两盖、底板、发动机舱、侧围、顶

盖、后围等；按分总成着手划分壳体进行分快，并在主要的大型冲压件间的接缝处划线和注

明连接型式，以便与制造部门进行商榷。　

５）　同时进行应力分析计算。　

６）　进行详细的主图板设计，并画出零件图。　

车身骨架设计应满足车身刚度和强度的要求。刚度不足，将会引起车身的门框、窗框、

发动机舱口及行李箱口的变形，车门卡死；低刚度必然伴有低的固有振动频率，易发生结构共振和声响，并削弱结构接头的连接强度；此外，还会影响安装在底架上底总成底相对位置。而强度不够则将引起构件出现裂纹和疲劳断裂。　

在进行上述具体设计前，首先要了解对车身结构设计的要求以及如何实现这些要求，在技术还是不太成熟时期可以借鉴别的车型上的积累的经验，下面以Ｓ１１为例分段介绍。　

一：杆件的设计：　

在设计车身时，都要认真考虑杆件的设置。骨架杆件可分为三类：　１）　功能所要求设置的，如门柱（Ａ、Ｂ、Ｃ）柱、窗柱、门槛、门框上横梁等、　２）　加强用的，如悬置处设置的加强板，门、盖铰链处的加强板，锁扣处的加

强板等。　

３）　为安装附件而设置的非承载件，如顶盖上为安装天窗而设置的框架等。　

显然，１）、２）类是车身的主要承载件，应有足够的刚度和强度，并构成一个连续完整的受力系统。　

Ｓ１１车身为承载式轿车车身，其骨架见下图（车门后面介绍），车体骨架结构分为车身下部总成１、侧围总成２及顶盖部分３等。　

如图Ｓ１１车身骨架图　

１－车身骨架下部总成 ２－侧围总成 ３－顶盖部分　

４－发动机舱总成 ５－前底板总成 ６－后底板总成 ７－后围板总成　

车体的纵向受力元件为前、后纵梁（在发动机舱及后底板总成里）、门槛（侧围总成及底板总成里）、侧围上部等，纵向受力元件是前挡板（发动机舱内）、前后底板横梁、顶盖横梁、后围板等。　

车身下部总成又可分为发动机舱、前、后底板、后围板等四块，其中发动机舱主要由前纵梁、前围板、轮罩等组成，这部分承受比较大的集中力，如发动机、散热器、发动机罩及前减震器的支撑反力等，而底板部分主要承受分散在底板上的力，如车体

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自身重力、乘客重力、车门重力等；以及承受油箱、备胎和行李的集中重力等，因此，车体结构中易出现载荷分配不均衡和刚度不适应载荷要求的情况，这将影响系统的总变形。　

现在的发展趋势是扩大车身光照部分的总面积，所以必然要减小腰线以上支柱的截面；考虑到提高空气动力性能的要求，前风窗支柱后倾角更大了；因此，为加强支柱，出来采用闭口截面外，在风窗支柱和车体前围侧板之间采用了上面与风挡柱连接，下面与侧板连接的加强板；此外，还必须通过仪表板支架和风窗上横梁加强左右支柱的横向连接，Ｓ１１正是这一点的体现。　

二：杆件截面形状与刚度的关系：　

薄壁杆件的截面形状对其截面特性有很大影响，与刚度有关的截面特性是弯曲惯性矩Ｉ，扭转惯性矩Ｊｋ等。　

薄壁杆件的截面形状可分为闭口和开口两类，他们的截面特性有较大差别。例如，对于闭口截面，扭转惯性矩Ｊｋ＝４Ａｓ×Ａｓ×ｔ／ｓ，式中Ａｓ为板料厚度中线所围成的面积、可见，中线周长ｓ一定，材料厚度ｔ一定，抗扭惯性Ｊｋ与Ａｓ的平方成正比，而截面形状无独立意义，所围面积大小则很重要。圆形截面对抗扭最有利。矩形截面中，正方形抗扭能力最高，当矩形两边之比ｈ／ｂ＞２式，扭转刚度明显下降。　

下表为材料面积Ａ相等（周边的长度ｓ和料厚ｔ均相等）而形状不同的截面特性的比较示例。表中分别表示对主惯性轴ｙ的抗弯惯性矩和抗弯断面系数，Ｗｋ为抗扭断面系数。　

截面形状　截面尺寸／ｃｍ　Ａ　Ｊｋ　Ｉｙ　Ｗｙ　Ｗｋ　

　ｈ＝１２．８　

ｂ＝４．８　

ｔ－０．４　

１　０．００４４　１　１　０．００４３　

　ｈ＝６．４　

ｂ＝４．８　

ｔ－０．４　

１　０．５９　０．６９　０．７３３　０．７６８　

　ｈ＝７．１３　

ｔ－０．４　

１　１　０．６９１　０．６５６　１　

注：表中各截面参数的数值是归一化后的数值，即分别以三种截面的最大值为１　

可见，在材料面积Ａ和壁厚ｔ保持不变的情况下，闭口截面的抗弯性能稍次于开口截面，但闭口截面的扭转惯性矩要比开口截面大多了。