未来车身方案与结构：承载结构与传力路径及生产方法选择

如果汽车定位在一定的市场范围，就要计划生产量和销售价格。这不但对车身功能，而对车身材料选择有很大影响或有不同的结果。最佳的材料选择取决于很多因素，因为同样的材料不是每一种设计或每一种汽车在经济上是合算的。

在当今大批量生产汽车中优先采用钢材的板壳结构。无论在车身结构还是安装件都瞄准某些要求。对高生产量的结构是经济的，但较低的钢材成本则要面对高的设备投资。

其他的方案就是安全用铝制造的白车身，如铝质空间框架结构就是这种情况^[3]，它是由挤压成型的栅格框架结构组成的（6.1.2小节）。这种结构对小批量生产汽车特别经济。铝比钢较高的材料成本可从较少的设备投资中得到补偿（图6.2-5）。在新的车型中，由于轻型结构的要求，也可见到钢和铝的混合结构车身，如铝的车身前部结构与钢车身连接。

未来车身方案的引申在于将在承载结构范围的部件和功能集成，并与优化传力路径和选择相应的生产方法结合起来^[4]。

图6.2-5 铝质空间框架车身与钢质车身成本比较

在开发车身时发生的目标冲突一览表见表6.2-1。优化使用高效的材料不只是在经济层面上，而且在技术层面上有很大作用。首先要满足像成本、可用性、可变形性、可连接性等的一些基本准则。在车身方案中，刚度—强度—轻型结构之间的目标冲突是显而易见的。

表6.2-1 车身制造中的目标冲突(www.xing528.com)

承载构件抗凹坑（小坑）强度的轻型结构材料准则是。这样，通过提高材料的屈服强度可提高车身的抗凹坑强度。为达到在相同的抗凹坑强度时减薄板材厚度，必须要更高地提高板材的屈服强度。因为板材的屈服强度是线性变化的，但板材的厚度随抗凹坑强度呈平方至立方变化。因此，在汽车外皮上的钢的潜力要低于钢的结构件。

钢薄壳结构的抗凹坑强度仍然按轻型结构材料准则计算。它在很大程度取决于弹性模量E^[6]。因为所有钢的弹性模量E差不多是一样的，在使用高强度钢时不能期盼它对抗凹坑强度有多大改善。如果铝构件的重量达到与钢构件的重量一样，则铝有替代钢的大的潜力，因为按几何形状不同，铝板的厚度是钢板厚度的2～3倍。

采用铝锂合金可改善材料的力学性能与质量之比，这是由于E增加，密度ρ降低。

如果由于重量原因减薄车身前壁厚度，将不利于车内隔声。隔声措施（如辅助的隔声垫）大多要比增加车身前壁的板材厚度贵。

所用的车身材料要宜于修理，如将凹坑提起和展平、焊接等。在车身设计时就要考虑经济的修理。