白车身及车身骨架结构设计要求

白车身及车身骨架结构设计要求

白车身总体结构

1.1 概述

白车身通常指已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身(Body in white)，即由各种各样的骨架件和板件通过焊接拼装而成的轿车车身。本章内容主要针对车身骨架进行描述，不包括车身覆盖件。

1.1.1 车身作用

主要是为驾驶员提供便利的工作条件，为乘员提供安全、舒适的乘坐环境，隔绝振动和噪声，不受外界恶劣气候的影响。车身应保证汽车具有合理的外部形状，在汽车行驶时能有效地引导周围的气流，以减少空气阻力和燃料消耗；此外，车身还应有助于提高汽车行驶稳定性和改善发动机的冷却条件，并保证车身内部良好的通风。同时车身也是一件精致的艺术品，给人以美感享受，反映现代风貌、民族传统以及独特的企业形象。

1.1.2 车身类型

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。

1.1.

2.1 非承载式

非承载式车身的特点是车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接，如图1-1；在此种情况下，安装在车架上的车身对车架的加固作用不大，汽车车身仅承载本身的重力、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与空气阻力；而车架则承受发动机及底盘各部件的重力；这些部件工作时，一直承受着支架传递的力以及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传递来的力(最后一项对车架或车身影响最大)；这种结构型式一般用在货车、专用汽车及部分高级轿车上。

图1-1 非承载式车身

1.1.

2.2 半承载式

半承载式车身的特点是车身与车架或用用螺钉连接，或用铆接、焊接等方法刚性地连接,如图1-2。在此种情况下，汽车车身除了承受上述各项载荷外，还在一定程度上有助于加固车架，分担车架的部分载荷。半承载式是一种过渡型的结构，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。

图1-2 半承载式车身

1.1.

2.3 承载式

承载式车身的特点是没有车架，车身就作为发动机和底盘各总成

的安装基础，车身的强度和刚度通常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1-3所示。

图1-3 承载式车身

为了减小汽车的整车重量和节约材料，大多数中级、普通级、微型轿车和部分客车车身常采用承载式结构。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。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。

承载式车身的地板有较完整(厚度也较大)的纵、横承力部件，其前部有两根断面尺寸较粗的纵梁，它们往往与两侧的前挡泥板和前面的散热器固定支架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，其车前钣金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。

1.2 车身骨架的结构分块

车身骨架主要由车身前部总成、前围总成、侧围总成、地板总成、顶盖总成和后围板总成组成，如图1－4。

1、前部结构

2、前围总成

3、侧围总成

4、地板总成

5、顶盖总成

6、后围板总成

图1-4 车身骨架

1.2.1前部结构

承载式车身的前部结构，其主要功能是支撑发动机、驱动装置、悬架和散热器等，并承受各种载荷作用。车身前部结构的横向承载单元主要由前大灯框架、水箱横梁等焊接组成；两侧的纵向承载单元主要由前纵梁、轮罩、前翼子板支架等焊接组成。

1.2.2 前围总成

轿车车身前围是分隔车身前部与座舱的结构总成，支承并安装前风挡玻璃、雨刮器、仪表板横梁、转向柱、脚踏板和空调等。一般由前围上盖板、前围板、转向柱支架等组成。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碰撞安全性等起着重要作用。1.2.3 侧围总成

侧围是形成轿车左右侧壁，是组成座舱的重要结构总成，它是支撑顶盖，连接车身前后部分的侧面构件，是固定前风窗玻璃，并用来安装侧门，保证车身侧面撞击安全性的承载框架，应具有较大的抗弯、抗扭刚性和强度；其主要由侧围外板、A柱、B柱、C柱及加强板等焊接组成。

1.2.4底板总成

车身底板是车身的支承部分，应提供足够的强度和刚度，从而保证车身的承载能力。现代轿车为满足造型和视野等要求，广泛采用细窗柱、大面积玻璃和薄车顶等结构型式，由此

加大了车身底部结构部分的承载分量，以致车身设计上对车身底板结构的承载能力要求更高。加上底板结构的防振、隔音和防腐蚀性能的要求，以及车身室内居住性的不断改善对底板布置的影响，使得合理设计底板结构成为车身结构设计的重要内容。

轿车车身底板结构主要由前底板、后底板、中通道、门槛、连接板、座椅支架等构件组成，见图1-5。底板总成的关键部件是门槛梁和分置在其间的横梁。横梁可以起到防止底板折叠的作用。一般侧向要预留200～300mm的空间，供侧向的皱折变形之用。为了提高门槛抗弯强度，应尽量加大其断面尺寸。此外，也可以在门槛梁内增设衬板结构。

图1-5 地板总成结构

1.2.5顶盖总成

顶盖由顶盖前、后横梁支承，并焊接在其上，从而使其刚度和强度得到增加，如图1-6。现代轿车设计中，从扩大视野和上下车方便性考虑，已广泛采用薄车顶、四周小圆角过渡的顶部结构型式，既保证了顶盖的刚性，又减小了振动噪声。

1.2.6 后围板总成

后围板总成即为行李箱盖下方连接左右翼子板的部分，一般包括上、下连接板、后围加强板、锁销加强板等，并安装后保险杠。

图1-6顶盖总成结构

1.3 现代汽车车身骨架的主要构成部件

前纵梁

前纵梁为轿车车身前部承载的主要结构，主要承担来自前悬架系统、发动机悬置(有的车不需要)的工作载荷，同时它也是前碰的主要吸能结构，所以，它担负着重要的安全功能。

前围板

前围板是指发动机舱与车厢之间的隔板，它与地板、前立柱连接，并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、管路和线束通过之用；另外，其还要满足脚踏板、转向柱等机件的安装要求。

为防止发动机舱里的废气、高温、噪声窜入车厢，前围板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整体的质量。

前围上盖板