这样的车身结构安全吗？谈谈汽车车身设计的硬点要求和安全防护

来源：今日头条——汽车设计工匠

对于汽车设计而言，汽车结构形式分类又是多样的，而汽车车身按承载型式进行分类，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、 汽车设计非承载式（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，汽车车身设计上的载荷主要由车架来承担，但车身结构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、汽车设计半承载式

汽车设计半承载式是一种过度型的结构，车身下部仍保留有车架，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，以此来减轻车身车架的自重力。这种汽车设计结构型式主要体现在大客车上。

3、承载式（无车架式）

对汽车设计承载式而言它的车身通常是无车架，车身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。以车身为例，如下图所示：

车身结构

其前端由两根前汽车纵梁、汽车前围板，轮罩形成一刚性较强的框架；汽车车身中部、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，在轿车车身轻量化的同时，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。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：

汽车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。

车身结构

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。

汽车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，并削弱结构接头的连接度；此外，还会影响安装在底架上底总成底相对位置。

而车身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，下面分段介绍。

一：杆件的设计：

在汽车设计车身时，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）类是车身的结构形式，应有足够的刚度和强度，并构成一个连续完整的受力系统。

汽车车身结构

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

车身结构

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，还必须通过汽车仪表板支架和风窗上横梁加强左右支柱的横向连接，正是这一点的体现。