现代汽车新技术：汽车吸能车身

承载式车身是指不具有独自承受外力能力的底盘结构，各个零件仅由车身支撑，也就意味着整个车身作为一体结构，没有独立支撑性的大梁设计，悬挂直接安装在车身上，车身的负载通过悬挂装置传给车轮。这样的承载结构质量轻，车辆稳定性会更高，一般在轿车上应用较多。

1.承载式车身组成

承载式车身的结构组成如图9－24所示，通常由前、中、后三个部分组成，且三部分的刚度不同，中部乘客室刚度最大，前部发动机室、后备厢具有较大韧性。

以前置发动机前轮驱动轿车为例，车身前端为刚性较强的框架，由两根前纵梁、前围板、两侧挡泥板、前围内侧板等构成；中部是由左右侧围(包括车门上框、门槛梁和前、中、后立柱等)和地板、顶盖、前围板、前风窗框、行李舱围板、后窗框等构成的盒形结构；后端则由与后纵梁相焊接的行李舱地板及后轮内、外轮罩构成。

图9－24　承载式车身的结构组成(www.xing528.com)

1—散热器框架；2—前围板；3—前风窗框下横梁；4—前风窗框上横梁；5—顶盖；6—后风窗框上横梁；7—上边梁；8—后窗台板；9—后围板；10—后立柱(C柱)；11—后翼板；12—后轮罩；13—后纵梁；14—地板后横梁；15—后地板；16—门槛；17—中立柱(B柱)；18—前立柱(A柱)；19—前地板；20—前座椅横梁；21—地板通道；22—前挡泥板加强撑；23—前挡泥板；24—前纵梁；25—副车架；26—前横梁。

2.承载式车身的吸能原理

车身结构的主要吸能构件如图9－25所示，承载式车身发生低速碰撞时，泡沫缓冲梁和吸能盒是主要的吸能构件；中、高速正面碰撞和偏置碰撞时，保险杠加强梁，上、下前纵梁和副车架是主要的吸能构件；侧面碰撞时，下门槛、柱以及车门防撞梁是主要的吸能构件；倾翻时，车顶边梁、A柱和C柱是主要的吸能构件。在正面碰撞过程中，前纵梁的吸能比占总吸收能量的50%～70%，在偏置碰撞中占总吸收能量的30%～50%。车身结构的吸能是一种能量耗散过程，是以金属薄壁结构的轴向压溃和横向弯曲为主要破坏模式进行的，其中前纵梁的吸能占据了相当大的比重。因此，想要提高车身结构耐撞性能，对金属薄壁结构吸能性能以及压、弯组合型的纵梁的研究就显得十分必要。薄壁结构的吸能性能除与结构的材料属性有关外，还与结构的截面形状、壁厚、外在构型等几何参数密切相关。因此对薄壁结构的耐撞性进行优化已经成为车身安全性和轻量化设计的重要环节。

图9－25　车身结构的主要吸能构件

1—保险杠加强梁；2—上纵梁；3—A柱；4—车顶边梁；5—C柱；6—B柱；7—下门槛；8—前纵梁；9—吸能盒；10—泡沫缓冲梁。