轿车车身壳体结构

时间：2023-10-02 百科知识版权反馈

【摘要】：前置前驱轿车结构如图1－10所示。而车身中部的乘员室及其周围，一般要比前、后车身坚固且有良好的整体性。前纵梁是前车身的主要承载件，形状随车型而异。前保险杠外皮如果与车身同色，在更换后还需要进行喷烤漆处理。由于前车身的后部构造还起横向加固壳体的作用，故一般采用双重式结构。地板是车辆用来承载乘员、货物的基础件，是车身非常重要的钣金件。车辆发生变形损坏时地板基本上是采用钣金修复。

整体式车身结构有三种基本类型，即前置发动机前轮驱动型 (简称前置前驱，可用FF表示)、前置发动机后轮驱动型 (简称前置后驱，可用FR表示) 和中置发动机后轮驱动型(简称中置后驱，可用MR表示)。

(一) 前置前驱的车身壳体

无论是哪种结构形式的车身壳体，其车身基本都由三部分组成，即前车身、中车身(乘员室) 和后车身，如图1－9所示。发动机、传动装置、前悬架、操控系统、差速器等都装在前车身上：中车身的地板上焊接有纵梁和横梁，有很高的强度和刚性，以保证乘员安全：后车身除了后悬架几乎没有机械装置，所以后车身质量较前车身小很多。前置前驱轿车结构如图1－10所示。

图1－9 承载式车身钣金件结构

前置前驱车身有以下特点:

(1) 变速器和差速器结合成一体，没有传动轴，车身质量明显减小。

图1－10 前置前驱轿车结构

(2) 因噪声和振动源多在车身的前部，汽车的总体噪声和振动要小得多。

(3) 前悬架和前轮的负荷增加。

(4) 车身的内部空间增大。

(5) 油箱可设置在车身中心底部，使行李厢的容积增大，其内部也变得更加平整。

(6) 由于发动机装在前面，碰撞时又有向前的惯性力，所以发动机的安装组件要相应加强。

通常整个车身壳体强度等级分为三段，如图1－11所示，图中A、 B、 C分别代表车身前部、中部及后部。车身设计时，使乘员室尽可能具有最大的刚度，而相对于乘员室的前、后室则应具有较大的韧性。当汽车发生正面碰撞或追尾等事故时，所产生的冲击能量可以在A段或C段得以迅速吸收，前车身或后车身局部首先变形成A′或C′，来保证中部乘员室B段有足够的活动范围与安全空间。

图1－11 车身吸能结构

这种有意预留在车身前、后的 “薄弱环节” 起着良好吸收冲击能量的作用。而车身中部的乘员室及其周围，一般要比前、后车身坚固且有良好的整体性。这样，当冲撞事故发生时，预计的局部变形反倒能为乘员留有一定的生存空间。故维修作业中应当绝对避免对于类似A、 C段擅自施行加固作业。

轿车车身壳体通常也分为三段，即由前车身、中间车身和后车身三大部分及相关构件组成。

1. 前车身

前置前驱的前车身壳体由翼子板、散热器上下支架、散热器侧支架、前横梁、前纵梁、前挡泥板和用薄钢板冲压成的前围板等构成，如图1－12所示。前置前驱和前置后驱的汽车前悬架几乎相同，都采用麦弗逊式独立悬架。前车身的精度对前轮定位有直接影响，所以完成前车身的修理以后，一定要检查前轮的定位。

图1－12 前车身结构

前纵梁是前车身的主要承载件，形状随车型而异。多数轿车的前纵梁有意设计成折曲形状，如图1－13所示。这些折曲部位称为预应力区，当车辆发生碰撞时，这些预应力区首先变形，以吸收碰撞时的冲击能量，减小碰撞力对乘员的影响。

图1－13 前纵梁结构

1) 前保险杠

前保险杠位于车辆的最前端，是车身外部装饰件，主要部件一般由非金属面罩与金属加强筋相连而成，起到装饰、防护作用，应用于所有车辆车身。典型前保险杠结构如图1－14所示。前保险杠在车辆行驶过程中经常发生剐蹭、碰撞等情况，前保险外皮、支架、装饰条等零件比较容易碰到而损坏，这些部件损坏后一般直接更换新件；前保险杠杠体一般优先考虑钣金修复，而不采取换件操作。前保险杠外皮如果与车身同色，在更换后还需要进行喷烤漆处理。

2) 前翼子板

前翼子板位于汽车发动机罩侧下部、前轮上部，是重要的车身装饰件，主要部件一般采用薄钢板冲压制造，如图1－15所示。

图1－14 典型前保险杠结构

普通轿车的前翼子板主要由前翼子板外板、前翼子板内板、翼子板衬板及翼子板防擦装饰条等组成，部分轿车还装有翼子板轮口装饰条。

在车辆碰撞事故中，翼子板外板、内板等钣金件经常因碰撞而发生变形，此时应视损坏程度采用钣金修复或更换新件，固定卡子、固定卡扣、固定螺栓在更换翼子板时应一同更换。

3) 发动机罩

发动机罩位于车辆前上部，是发动机舱的维护盖板，如图1－15所示。

轿车的发动机罩主要由发动机罩板、发动机罩隔热垫、发动机罩铰链、发动机罩支撑杆、发动机罩锁、发动机罩锁开启拉索、发动机罩密封条等零件所组成。发动机罩多用高强度钢板冲压成网状骨架和蒙皮组焊而成，多数轿车还在夹层之间使用了耐热点焊胶，使之确保刚度并在其间形成良好的消声胶层。车身维修中应有针对性实施解体方案，不要轻易用火焰法修理，以免破坏夹胶的减振与隔声作用。在发动机罩的组成零部件中，发动机罩锁开启拉索、发动机罩锁总成比较容易发生损坏，对于这些零件只要更换新件就可恢复原有功能：支撑杆、密封条以及缓冲垫等一般不会损坏，而发动机罩一般也只是由于车辆发生碰撞等而变形，损坏不严重可采取钣金修复，一般不采取换件修复。

图1－15 车身翼子板和发动机罩

4) 前围板

前围板位于乘员室前部，通过前围板使发动机室与乘员室分开。前围板的两端与壳体前立柱和前纵梁组焊成一体，使整体刚性更好。由于前车身的后部构造还起横向加固壳体的作用，故一般采用双重式结构。靠近发动机室一侧主要起辅助加强作用，靠近乘员室一侧用高强度钢板冲压成型，并于两侧涂沥青、毛毡、胶棉等绝缘材料，以求乘员室振动小、噪声低、热影响小。

5) 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1－16所示。为了满足承载和对前悬架、转向系统等支撑力的受力要求并使载荷分布均匀，前纵梁前细后粗截面不等，同时截面变化也较为明显，能够提高汽车受冲撞时对冲击能量的吸收，尤其是断面A、 B处，受冲击时将首先变形，以吸收能量。纵梁上钻有许多不同直径的小孔，用于安装发动机总成及汽车附件。

图1－16 车身前纵梁连接结构

(a) 前纵梁与轮罩的连接：(b) 纵梁断面的变化

前纵梁通常安装保险杠，如图1－16所示。前纵梁通过连接板和加强板与挡泥板和减振器支座焊接在一起，与前围板下边缘有焊点，后部延伸至驾驶员座椅安装横梁处并与其焊接在一起。

2. 中间车身

中间车身设有车门、侧体门框、门槛及沿周采用高强度钢制成的抗弯曲能力较高的箱型断面，中间车身侧体框架的中柱、边框、车顶边梁、侧体下边梁等结构件也采用封闭型断面结构。车顶、车底和立柱等构件，均以焊接方式组合在一起。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，如图1－17所示。

1) 立柱、门槛板、地板

立柱、门槛板是构成车身侧框架的钣金结构件，是车身非常重要的支撑件，如轿车、吉普车等车型的侧框架一般由前、中、后门框及门槛、门楣等构成一个框架结构，用来固定车门、支撑顶篷、固附车身蒙皮等。图1－18所示为立柱、门槛板、地板的位置及车身加强件示意图。

图1－17 车身中部结构

地板是车辆用来承载乘员、货物的基础件，是车身非常重要的钣金件。车辆上几乎所有的组件都直接或间接安装在地板上，如乘员座椅直接安装在地板上，仪表台通过仪表框架间接安装在地板上。车辆发生变形损坏时地板基本上是采用钣金修复。

2) 车顶

车顶是指车身车厢顶部的盖板，其上可能装设有天窗、换气窗或天线等，如图1－19所示。

图1－18 车身中部钣金件强度示意图

图1－19 车身车顶结构

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。在车顶的零件中，若车顶内衬损坏，一般采取换件的方式，其他金属零件一般采取钣金修复，只有在损坏非常严重而无法钣金修复时才采取换件修复。

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。天窗总成的零件一般不容易发生损坏，天窗玻璃、天窗导轨一般在车辆发生碰撞后才有可能发生损坏，驱动电机、控制装置可能发生机械故障损坏，这些零件损坏时一般采取更换新件即可恢复原有功能。

3) 车门

车门是乘员上下车的通道，其上还装有门锁、玻璃、玻璃升降器等附属设施。车门框架是车门的主要钢架，铰链、玻璃、把手等部件安装在车门框架上。车门外板是车门框架上的外面板，它可以用钢、铝、纤维玻璃或塑料制成。车门玻璃沿车门框架上的玻璃导轨上下移动，导轨是用低摩擦材料嵌入、粘接形成的V形槽。

车门及其附件主要包括车门板 (车门外板和车门内板)、车门内饰板、车门密封条、车门铰链 (一般包括车门上铰链、下铰链)、车门锁总成等零件，如图1－20所示。

图1－20 车门结构

车门总成的零件中，车门板 (车门外板、车门内板) 在损坏不严重的情况下一般采取钣金修复。其他零件 (如门锁、拉手、玻璃升降器等) 属于易损件，在损坏时只要更换新件即可。

3. 后车身

轿车后车身是用于放置物品的部分，可以说是中间车身侧体的延长部分。三厢式车的乘员室与行李厢是分开的，如图1－21 (a) 所示：而两厢车的行李厢则与乘员室合二为一，如图1－21 (b) 所示。典型车身后部结构如图1－22所示。

图1－21 车身后部结构

后车身的主要载荷来自于汽车后悬挂，尤其是对于后轮驱动的车辆，驱动力通过车桥、悬挂直接作用于后车身上。为确保后车身的强度，车身质量由中间车身径直向后延伸，到相当于后桥部位再形成拱形弯曲。这样既保证了后车身的刚度，又不至于使后桥与车身发生干涉。而且，当车身后部受到追尾碰撞时，还能瞬时吸收部分冲击能量，以其变形来实现对乘员室的有效保护。

图1－22 典型车身后部结构

(a) 三厢式轿车后车身：(b) 两厢式轿车后车身

1) 行李厢和行李厢盖

行李厢是装载物品的空间，是由行李厢组件与车身地板钣金件构成的。行李厢基本位于轿车车身的后部，因此又俗称为后备厢。行李厢盖位置如图1－23所示。轿车的行李厢盖主要由行李厢盖板、行李厢盖衬板、行李厢铰链、行李厢支撑、行李厢密封条、锁总成等零件组成，部分轿车的行李厢盖还带有扰流板、车型品牌标识等。在行李厢盖的组成零件中，除了行李厢盖板损坏可以进行钣金修复外，其他零件损坏采取更换新件的方式。

2) 后侧板

后侧板是指后门框以后的遮盖后车轮及后侧车身的钣金件，如图1－24所示。

图1－23 车身行李厢结构

图1－24 车身后侧板

一般其上有燃油箱门或天线等。后侧板主要包括后侧板外板、后侧板内板、后柱、侧板内饰板及轮罩板等零件。

3) 后保险杠

后保险杠是指位于车辆车身的尾部，起到装饰、防护车辆后部零件的作用。后保险杠主要包括保险杠外皮、保险杠杠体、保险杠加强件、保险杠固定支架以及保险杠装饰条等。典型后保险杠结构如图1－25所示。部分中高级轿车的后保险杠中还装有后保险杠缓冲器，可以有效保护车辆的后部车身在中级以下碰撞时不发生变形。

在轿车后保险杠的组成零件中，除了保险杠外皮损坏时一般采取更换新件的方式外，其他钣金件都可先考虑钣金修复，除非损坏较为严重时才进行更换新件。

图1－25 典型后保险杠结构

4. 车身底部结构

1) 车身底部前段

车身底部前段由前纵梁和前横梁组成。由于要安装发动机、悬架等部件，并影响其车轮定位，这些构件都用高强度钢制成箱形结构，如图1－26所示。

图1－26 车身底部结构

2) 车身底部中段

车身底部中段主要由中地板、地板横梁和地板纵梁等构成，如图1－26所示。地板中部的拱起既可以满足车身底盘机械部件的布局需要，又可以极大地提高地板的强度，阻止地板的扭曲。此外，地板主纵梁和横梁位于前排座椅下面和后排座椅前面，从而强化了中部车身左右两侧的刚性，在侧面碰撞中可以防止地板扭曲。

3) 车身底部后段

车身底部后段主要由后纵梁、后地板横梁、后地板及行李厢底板等构成，如图1－26所示。后纵梁从后排座椅下方延伸至后桥，并上弯延伸到后桥。此弯曲构成像前纵梁一样，可以吸收后段碰撞时的能量，并保护油箱。另外，后地板纵梁后段和后地板纵梁是分开的，以便维修车身时的更换作业。

(二) 车身的撞击效应

1. 冲击吸收结构

承载式车身 (整体式车身) 具有碰撞缓冲式结构，它可以通过车身结构变形吸收碰撞冲击能量。前后厢均为碰撞缓冲式结构，另外中间厢 (客厢) 采用刚性结构，可以将能量分散至前后厢，从而吸收冲击能量并保护驾驶员和乘员。撞击过程中，应力集中随车组变形而产生。例如，在折弯一块金属板前，首先在弯折部位开一个孔，金属板弯折时，应力将集中于宽度减小的部位，开孔处易于折弯，如图1－27所示。

图1－27 有孔金属板弯折的应力示意

实际承载式车身 (整体式车身) 的前纵梁上带有缩小的断面，前轮罩的上部构件上带有拐弯和孔，因此可通过底盘结构的变形分散碰撞应力，如图1－28所示。

图1－28 碰撞缓冲应力示意

撞击能量不会在通过最大刚性部分时造成弯曲，而是使较弱的部位产生变形，直至能量被耗尽，如图1－28所示。

碰撞力 (外力) 由三个变量组成: 输入点、角度和幅度。车辆在受到碰撞时，碰撞的方向和幅度可以分为两个或三个变量。当规定的力F1，以角度α作用于输入点O时，对一辆实际的车而言，F1分为水平力F2和F3以及垂直力F4，如图1－29所示。

①F2:向后推动前轮罩。

②F3:向中间推动隔板上框架。

③F4:向下推动隔板。

图1－29 撞击力的分散示意

2. 碰撞角度和破坏

按照撞击力方向不同，碰撞可以分为两种类型，一种是指向车辆重心的向心力型碰撞，另一种是背离车辆重心的切向力型碰撞。

1) 向心力型碰撞