浅谈承载式车身

　　浅谈承载式车身

　　艾买尔江•阿不地喀地尔

　　阿克苏公路管理局阿拉尔分局

　　摘 要：承载式车身是汽车底盘结构的一种，其车身负载通过悬架装置传给车轮。本文主要介绍了承载式车身的发展、特点及应用，使大家对这种车身结构有一个更全面的认识。

　　关键词：承载式车身；底盘；车架

　　汽车刚发明的时候，都是非承载式车身。那时汽车设计是从马车演变而来，底盘和车身(侧围、立柱、车顶等)是分开设计和安装的。先装好底盘、发动机、传动轴、车轮等，最后套上车身壳子。随着工业化进步，特别是计算机辅助设计出来以后。设计师都发现，如果把底盘和车身的刚性部件连接在一起设计，在同样的强度、刚度设计要求下，车身如果也担负起承载的功能，可以大大减轻车辆自重、简化结构和生产流程，逐渐演变成承载式车身。

　　1 车身结构简介

　　汽车车身结构应包括车身壳体、车前板制件、车门、车窗、车身外部装饰件和内部装饰件、车身附件以及通风、空气调节装置等等。

　　车身按照承载受力方式可分为非承载式、半承载式和承载式(或称全承载式)三种。

　　1.1 非承载式车身

　　非承载式车身结构是一种历史非常悠久的底盘形式，在早期几乎所有汽车都采用这种结构。一百多年以前，当时的汽车还是定制车的时代，人们买车时会先选择底盘，然后在底盘的基础上再去选择不同的车身制造商定制不同样式的车身。

　　非承载式车身的结构特点是车身通过橡胶软垫或弹簧与车架做柔性连接,不承受汽车载荷。

　　但是随着时代的发展，非承载式车身的缺点暴露出来，其中之一是重量大，车架本身就很重，而车身和车架又是两个独立的部件，所以整体重量就更大了，用的钢材多，成本也会相对较高。非承载式车身还有另外一个问题就是车辆重心比承载式更高。

　　1.2 半承载式车身

　　半承载式车身是用螺栓联接、铆接或焊接等方式将车身与车架作刚性连接。通常是将车身与车架上的悬臂梁(俗称牛腿)焊接或铆接。在这种情况下，车架仍是安装汽车各个总成和承受各种载荷的基体。但与非承载式车身相比，车身在一定程度上有助于加固车架并分担车架的载荷。

　　1.3 承载式车身（全承载式车身）

　　承载式车身没有刚性车架，只是加强了车头、侧围、车尾、底板等部位，发动机、前后悬架、传动系统的一部分等总成部件装配在车身上设计要求的位置。承载式车身除了其固有的乘载功能外，还要直接承受各种负荷力的作用。

　　由于全承载式车身结构是一个整体，这使得整车结构设计更加合理，受力点分布均匀，骨架更加牢固。这种车身经过精心的设计计算，使各构件承载时相互牵连和协调,充分发挥材料的最大潜能,使车身质量最小而强度、刚度最大。同时，在受到撞击时能将受力点分散到全身各处，保持车身的完整不扭曲，给乘客以更大的生存空间。承载式车身不论在安全性还是在稳定性方面都有很大的提高，但是产生的噪声和振动相对较大。

　　2 全承载式车身的发展历史

　　2.1 国外发展历史

　　国际上最先进的全承载式车身制造技术来自于德国，而德国的奔驰赛特拉公司是设计全承载式车身的第一家公司，最初设计起源于第二次世界大战之后，全承载式技术是德国凯斯鲍尔公司从上世纪50年代发明，通过严格试验，满足性能安全要求，就此逐渐发展起来。

　　从20世纪50年代凯斯鲍尔生产出第一辆全承载的汽车到现在，这种将航空技术与客车设计完美结合的技 术已经在世界上走过了整整半个世纪。

　　当今，欧洲城市客车使用全承载式车身结构已经很普遍。国外的SUV也几乎全部都是承载式结构，从便宜的CRV、RAV4、福特的翼虎,到贵的BMW的X5、VOLVO的XC90、保时捷卡宴和大众途锐,都是采用的承载式车身。全承载式车身已经风靡欧洲。

　　2.2 国内发展历史

　　在我国，全承载车身技术的应用，引发了国内客车制造业的一场技术变革。全承载式客车也逐渐被我国广大客户所认同。但真正将这种技术得到延伸和发扬的历史，要从1993年安凯引进凯斯鲍尔的技术开始算起。

　　过去，我国没有专门的客车底盘。20世纪80年代以前，卡车的底盘统治天下，客车的车身技术完全建立在原有卡车的底盘技术上，安全性得不到保障。80年代以后，这种现象开始逐渐得到改善。这一时期的客车技术开始得到发展和延伸。90年代初，我国的部分客车企业开始引进外来的技术，凯斯鲍尔、NEOPLAN、VOLVO等豪华客车技术正是在那个时候登陆我国，开始了海外客车技术与我国客车市场的合作。国内的绝大部分的轿车、SUV、MPV都采用了承载式车身。

　　3 全承载式车身具体结构

　　承载式车身的外壳、车顶和地板以及通常所说的A、B、C三根柱都是连接在一起的。在冲压阶段，钢板先被冲压成不同的形状，然后焊接成一个完整的车身。承载式车体是整个车身为一个结构。有两大部件，车身覆盖件和车身结构件。

　　3.1 车身覆盖件

　　所谓覆盖件就是覆盖在车身表面的部件，基本上我们从车外看到的部分都属于覆盖件，例如车门、车顶、翼子板等等，它们通常起到美观和遮风挡雨的作用，一般都用厚度不超过1毫米的钢板冲压而成。我们平时所说的某辆车钢板的薄厚就是指这些部位。实际上这些部位对于车身强度的影响很有限，所以我们已经不能从车身覆盖件的薄厚来判断一辆车的碰撞安全性了。

　　3.2 车身结构件

　　对车身结构件就是通常所说的“梁”。车身结构件隐藏在车身覆盖件之下，对车身起到支撑和抗冲击的作用，分布在车身各处的钢梁是车身结构件的一种。典型的车头处钢梁由钢板围成一个闭合断面结构，钢板的厚度和材质规格都要比车身覆盖件高很多，而且为了在碰撞时有效吸收撞击能量，这些钢梁还会将不同强度的钢材焊接在一起，形成有效的溃缩吸能区。还有一些钢梁不一定是闭合断面结构，它们在尽量轻量化的原则下被设计成各种不同形状以承受特定方向上的力。承载式车身最大优点莫过于重量轻，而且重心较低，车内空间利用率也比非承载式车身结构更高，所以在家用轿车领域已经取代了非承载式车身结构。但承载式车身的抗扭刚性和承载能力相对较弱，所以在越野车和载重货车领域还是非承载式车身的天下。

　　4 全承载式车身结构优点

　　与传统的车身结构不同，全承载车身结构的底架不是传统的冲压成型铆接车架式结构，而是由矩形管构成的格栅式结构。这种底架与前后围、侧围、车顶五大片组成全承载车身，车身采用封闭环结构。全承载车身的结构特点决定了它有着传统车身结构所不具备的优越性能。

　　（1）安全、质轻。全承载车身在钢件上高于普通汽车3-6倍的抗扭曲强度，且矩形钢管焊接而成的车身骨架受力均匀、强化了整车抗扭力，强度比一般车身提高很多；由于没有车架，整个车身参与载荷，上下部结构形成一个整体，在承受载荷时，车辆各个部分受力均匀，使整个车身壳体达到稳定平衡状态。整体而又牢固的车架，较低的整车重心提高了行车的稳定性。当整车发生意外碰撞时，全承载的车辆会将局部受力迅速分解到全身，不会发生底盘移位的致命事故，使车辆在行驶中能够很好地抵御外来撞击，增加车内乘客的生存空间。乘客的生命财产损失程度得以降到最低，车辆的安全系数大大提高。全承载式车身与半承载式车身相比，车身上能做到轻量化，由于全承载式车身可以建立其准确的有限元模型，通过有限元分析，优化组合成尽可能等强度的空间结构梁系，能够以比较准确的计算分析为指导，充分发挥材料的潜力，达到质量最轻而强度足够的优化目标。不仅降低生产商的制造成本，同时能减轻用户的使用成本。

　　（2）适用性强。可以极为方便地改变地板离地高度，适应不同车型要求。如高地板营运客车和低底板城市客车，各部件均可极为方便准确地安装在由型材构成的各个框架内。合理的结构，既保证高地板营运客车的超大行李舱，也能使低底板城市客车地板高度得到进一步降低。

　　（3）配置合理，加工工艺简单。在具有较大的抗扭刚度格栅式结构的底架上，配置发动机、前后桥等总成，可以保证各总成相对位置关系正常工作。在加工工艺上，不需要大型冲压设备，便于产品改型，容易实现多品种系列化生产。

　　（4）设计的准确性。在设计技术上，易于建立符合实际结构的有限元模型，利用计算机进行整车骨架的有限元分析，可获得较为精确的计算结果，从而合理布置结构框架。利用先进的试验手段和计算机模拟技术对多方位碰撞的安全性，翻车时顶盖的强度、刚度以及保证乘客生存空间的车身机构等进行研究，同时采用强度高、抗变形且质量小的新材料，以提高整车的抗碰撞能力。

　　5 结语

　　应该说，承载车身更适合轿车、小车，以及城市SUV这种混种车，比较轻、省油。而非承载车身适合大车、真正的越野车，卡车、军车、大巴等。当然，这些车子的立柱和车顶也要用一些梁进行加固，防止翻车造成大的伤害。

　　其实，不管承载还是非承载，关键是设计合理、可靠。好的承载车身也能用于小型越野车，差的非承载车身也容易导致车毁人亡。

　　参考文献

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