汽车车身结构：承载类型分析

1.非承载式车身

货车（除微型货车外）与在货车的三类或二类底盘基础上改装成的大客车和专用汽车，以及大部分高级轿车（出于对舒适性的考虑）和SUV（包括越野车等）都装有单独的车架，此类车身通过多个悬置（橡胶垫）安装在车架上。当汽车在崎岖不平的路面上行驶时，车架产生的变形被橡胶垫的挠性所吸收，载荷主要由车架来承担，因此这种车身结构是不承载的。但实际上，由于车架并非绝对刚性，所以车身仍在一定程度上承受着由车架弯曲和扭转变形所引起的载荷。

车架是跨装在汽车前、后轴上的桥梁式结构，其结构形式可分为框式、脊梁式和综合式三大类。框式又可以分为边梁式和周边式。

边梁式车架（又称梯形车架）由纵梁和数根横梁组成，因为要将车架设置在地板下部，因此车身高度不易降低。边梁式车架被广泛应用在货车、大多数专用汽车和直接利用货车底盘改装的大客车，以及越野车、离地高度较大的SUV上。

周边式车架实际上是从边梁式车架派生出来的。相对于边梁式车架，它降低了地板高度，前、后两端的宽度收缩，中段加宽。前段宽度取决于前轮轮距和最大转向角，后端宽度取决于后轮轮距，中部宽度则取决于车身门槛梁的内侧宽度。前后狭窄段通过所谓的“缓冲臂”或“抗扭盒”与中段纵梁焊接相连，形成一种曲柄式结构，容许缓冲臂具有一定程度的弹性变形，因此可以吸收来自不平路面的冲击并降低车内噪声，还可以在汽车碰撞时吸收音5分能量。由于车架中段宽度接近于车身地板的宽度，从而提高了整车横向稳定性，并便于车身室内地板的布置。这种车架的缺点是结构复杂且成本较高，因此仅用在中高级轿车上。

脊梁式车架（见图2-1）主要由一根位于车身对称中心线上的较粗的纵向钢管和若干根横向悬伸托架构成，其特点是具有很大的抗扭刚度，结构上容许车轮有较大的跳动空间，便于装用独立悬架。但是此种车架制造工艺较复杂且维修不便，故应用不广泛。

图2-1 脊梁式车架

综合式车架（又称X形车架）综合了边梁式和脊梁式两种车架的特点（见图2-2），多用于轿车上。车架的前、后端均近似于边梁式车架，中间为一短脊梁管，前、后端便于分别安装发动机和后驱动桥。中部脊梁的宽度和高度较大，可以提高抗扭刚度。

图2-2 综合式车架

（1）非承载式车身结构的优点如下。

①除了轮胎与悬架系统对整车具有缓冲吸振作用外，车身与车架间的悬置还可以起到辅助缓冲，适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用。这既延长了车身的使用寿命，又提高了乘坐舒适性。

②底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。

③车架作为整车的基础，便于汽车上各总成和部件的安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途的车辆。

④发生撞车事故时，车架还可以对车身起到一定的保护作用。

（2）非承载式车身结构的缺点如下。

①由于设计计算时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，这会导致整车自重增加。(www.xing528.com)

②底盘和车身之间装有车架，使整车高度增大。

③车架是汽车上最大且质量最重的零件，因此必须具有大型的压力机以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。

2.承载式车身

（1）承载式轿车车身。承载式轿车车身（见图2-3）将车架的作用融入车身的结构中，因此又称整体式车身结构，它承担承载系统的全部功能。由于取消了车架，发动机和行驶系统的支点都在车身上。为了防止振动直接传入车身，通常将发动机和行驶系统通过副车架（或辅助横梁）与车身底架连接，如图2-4所示。副车架与车身底架纵梁之间设有橡胶垫，以减弱发动机和悬架的振动对车身的影响。采用副车架的另一个好处是，可以将动力总成和悬架等与副车架形成一个组装部件，这种模块化结构给生产和使用都带来方便。当采用副车架时，由于副车架能够分担一些载荷，使前纵梁变形减小，因此也有人称带有副车架的车身为半承载式车身。

图2-3 承载式轿车车身结构

图2-4 承载式车身的副车架

由于承载式车身是空间框架结构，可以充分利用车身承担载荷，因此具有整体刚度大、重量轻和整车高度低等优点；另外，其生产效率高，是现代轿车中常见的结构。但是承载式车身也有一些缺点。

①由于取消了车架，来自传动系统和悬架的振动和噪声将直接传给车身，而车厢本身又是易于形成空腔共鸣的共振箱，因此会恶化乘坐舒适性。

②改型较困难。

（2）承载式客车车身根据客车车身承载程度的不同，又可以将承载式客车车身分为半承载式和全承载式两种。

半承载式是指客车车身与车架刚性相连，车身部分承载的结构形式。非承载和半承载式车身都属于有车架车身结构。

全承载式客车（见图2-5）车身骨架及底架是由异形管制成的格栅式结构，没有单独的纵梁式车架，局部格栅上可有覆板。车身采用封闭环结构，使整个车身都可参与承载。由于没有车架，故可降低地板和整车高度。

图2-5 全承载式客车车身

全承载式客车车身具有众多优点，如：车身质量减轻，结构强度与刚度提高；简化了构件成形过程，提高了材料利用率；整车重心降低，高速行驶时稳定性好；加工不需要大型冲压设备，便于产品改型，易实现多品种、系列化生产。全承载式车身的另一大优势是被动安全性好，欧洲进行的客车被动安全测试结果显示，全承载式车身能够在汽车翻滚及相撞等恶劣情况下保证乘客的安全空间。