- 乘用車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與輕量化
- 中國汽車工程學(xué)會(huì) 汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟組編
- 2222字
- 2020-10-15 17:51:09
1.3 車身結(jié)構(gòu)簡介
白車身(Body in White,BIW)指車身結(jié)構(gòu)件及覆蓋件的總成,包括翼子板、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、行李艙蓋和車門,但不包括附件及裝飾件的未涂漆的車身。
車體,通常行業(yè)所定義的車體是指白車身中去除發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、行李艙蓋、車門之后所剩余的部分。
注意:由于車體在整個(gè)車身中占主導(dǎo)部分,且是車身性能的關(guān)鍵部分,本書所述的車身主要是指白車身去除開閉件。
1.3.1 傳統(tǒng)燃油車身的結(jié)構(gòu)
車身部件根據(jù)其受力情況可以分為覆蓋件和結(jié)構(gòu)件。
(1)覆蓋件 指包覆骨架的表面部件,其主要起外觀裝飾作用,在車輛使用過程中承力較小。主要部件有側(cè)圍外板、翼子板、頂蓋等,如圖1-13所示。

圖1-13 車身覆蓋件示意圖
(2)結(jié)構(gòu)件 指車身去除覆蓋件的剩余部分部件,其主要作用為承載其他部件,保證碰撞性能、NVH性能、耐久疲勞等性能達(dá)成的作用,承受各種載荷,如圖1-14所示。

圖1-14 車身結(jié)構(gòu)件示意圖
車身按照物理空間可以分為發(fā)動(dòng)機(jī)艙、前圍、地板、側(cè)圍、頂蓋、后圍以及翼子板七大總成。
(1)發(fā)動(dòng)機(jī)艙 發(fā)動(dòng)機(jī)艙,行業(yè)通常簡稱發(fā)艙,主要由以下部件組成:左右前縱梁總成、扭矩盒總成、左右前邊梁總成、左右前輪包總成、左右前減振器安裝板以及各安裝支架,一般呈左右對(duì)稱狀,如圖1-15所示。發(fā)動(dòng)機(jī)艙主要作用為發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件提供安裝空間及保護(hù),提供輪胎及懸架系統(tǒng)安裝空間及保護(hù),抵抗正面碰撞及吸收碰撞能量。

圖1-15 發(fā)動(dòng)機(jī)艙主要結(jié)構(gòu)
(2)前圍 前圍總成主要由以下部件組成:通風(fēng)蓋板總成、前圍板、前圍側(cè)板和轉(zhuǎn)向柱支架等部件。前圍總成的主要作用為:分隔發(fā)動(dòng)機(jī)艙與駕駛室;提供儀表臺(tái)、汽車三踏板等部件安裝空間;阻斷發(fā)動(dòng)機(jī)艙噪聲和熱量,改善駕乘環(huán)境;輔助抵抗正面碰撞。前圍總成主要結(jié)構(gòu)如圖1-16所示。

圖1-16 前圍總成主要結(jié)構(gòu)
(3)地板 地板總成結(jié)構(gòu)主要由以下部件組成:前地板、中地板、后地板、地板縱橫梁、后縱梁、門檻內(nèi)板、中央通道、中地板橫梁、后地板橫梁、備胎支架等。轎車與SUV一般在后地板存在較大的差異。地板總成主要作用:提供座椅、后懸架等底盤部件的安裝空間;保證NVH性能、改善駕乘環(huán)境;抵抗正面、側(cè)面碰撞。地板總成主要結(jié)構(gòu)如圖1-17所示。
提示 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,車身的地板應(yīng)提供足夠的強(qiáng)度和剛度,保證車身的承載能力和NVH性能及相關(guān)的碰撞性能。另外,地板主要位于車身底部,容易受到腐蝕,因此還需考慮其密封和防腐要求。

圖1-17 地板總成結(jié)構(gòu)
(4)側(cè)圍 側(cè)圍總成位于車身兩側(cè),主要由以下部件組成:側(cè)圍外板、A柱、B柱、C柱、后輪包及加強(qiáng)板。側(cè)圍主要作用是支撐頂蓋,連接車身前、后部分部件,固定前、后風(fēng)窗玻璃,并是安裝車門以及保證車身側(cè)面碰撞安全性的承載框架,保證NVH性能、改善舒適環(huán)境,抵抗正面、側(cè)面碰撞。側(cè)圍總成(以轎車為例)主要結(jié)構(gòu)如圖1-18所示。

圖1-18 側(cè)圍總成主要結(jié)構(gòu)
提示 轎車與SUV車型差異主要體現(xiàn)在側(cè)圍后部,由于造型及結(jié)構(gòu)原因,轎車側(cè)圍后部更為傾斜,SUV側(cè)圍后部因?yàn)槲查T安裝及強(qiáng)度需求,會(huì)進(jìn)行D柱結(jié)構(gòu)強(qiáng)化設(shè)計(jì)。
(5)頂蓋 頂蓋總成位于車身頂部,由頂蓋及橫梁組成。頂蓋作用:頂橫梁與車身左、右側(cè)圍焊接,形成支承并固定前、后風(fēng)窗玻璃的結(jié)構(gòu);同時(shí)提供天窗安裝空間,增加車身扭轉(zhuǎn)剛度。頂蓋總成主要結(jié)構(gòu)如圖1-19所示。

圖1-19 頂蓋總成主要結(jié)構(gòu)
(6)后圍 后圍總成位于車身后部,一般轎車與SUV的后圍存在比較大的差異,轎車比SUV多擱物板總成。轎車后圍主要由擱物板總成、后風(fēng)窗上沿板、后圍內(nèi)板、后圍外板、后圍連接板組成;SUV后圍主要由后圍內(nèi)板、后圍外板、后圍連接板組成。后圍總成作用:形成行李艙,安裝其他附件;后部碰撞時(shí)吸收碰撞能量;增加車身扭轉(zhuǎn)剛度。后圍總成主要結(jié)構(gòu)如圖1-20所示。

圖1-20 后圍總成主要結(jié)構(gòu)
(7)翼子板 翼子板總成位于車體前部兩側(cè),一般通過螺栓固定在車身上。主要由左右翼子板組成,部分車型根據(jù)剛度需要會(huì)增加前部增強(qiáng)支架。翼子板主要作用:車身前部兩側(cè)裝飾功能。翼子板總成主要結(jié)構(gòu)如圖1-21所示。

圖1-21 翼子板總成主要結(jié)構(gòu)
1.3.2 新能源(純電)車的車身結(jié)構(gòu)
新能源(純電)汽車的車身和傳統(tǒng)燃油車的車身類似,由動(dòng)力艙、前圍、地板、側(cè)圍、頂蓋、后圍以及翼子板七大部分組成,其與傳統(tǒng)燃油車不同的部分主要在下車體動(dòng)力艙和地板部分。除了一些安裝支架(如懸置安裝支架等)有所不同,發(fā)動(dòng)機(jī)艙部分主體結(jié)構(gòu)基本相同,傳統(tǒng)車身發(fā)動(dòng)機(jī)艙主要用來安裝發(fā)動(dòng)機(jī),新能源車動(dòng)力艙主要用來安裝電機(jī)、減速器、電機(jī)控制器、充電器等。
新能源(純電)車由于車身地板下部需要布置電池,其地板下部結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)燃油車結(jié)構(gòu)存在較大的差異。目前主要有兩種結(jié)構(gòu),一種為傳統(tǒng)鋼制平臺(tái)地板,最大化地與燃油車通用平臺(tái),以日產(chǎn)聆風(fēng)(Leaf)、江淮iEV系列為代表;另一種為純電動(dòng)車型專有平臺(tái),完全以電動(dòng)為核心區(qū)進(jìn)行布置,包括底盤系統(tǒng),以特斯拉、蔚來ES8為代表。下面以傳統(tǒng)鋼制平臺(tái)地板為例進(jìn)行說明,圖1-22展示了傳統(tǒng)燃油車下車體框架與新能源車下車體框架的差別。

圖1-22 傳統(tǒng)燃油車與新能源車下車體框架的差異
傳統(tǒng)燃油車下車體一般采用雙縱梁結(jié)構(gòu)布置,即發(fā)艙后縱梁、地板中縱梁。新能源車下車體由于電池結(jié)構(gòu)限制,取消了地板中縱梁,發(fā)艙后縱梁向地板外側(cè)移動(dòng),與門檻內(nèi)板搭接形成雙門檻形式。圖1-23灰色部分為傳統(tǒng)燃油車的地板及縱梁布置,紅色部分為新能源車下車體結(jié)構(gòu),其在門檻部位形成“雙門檻”結(jié)構(gòu)。

圖1-23 傳統(tǒng)燃油車與新能源車下車體斷面
對(duì)于特斯拉式的純電動(dòng)車型專有平臺(tái),其下車體采用純平式設(shè)計(jì),以最大化地布置電池,地板下部僅有左、右門檻,沒有設(shè)計(jì)縱橫梁,在地板上部設(shè)計(jì)5根左、右橫梁連接車身,起到抵抗碰撞作用。圖1-24展示了此結(jié)構(gòu)。

圖1-24 特斯拉式純電動(dòng)車型專有平臺(tái)下車體結(jié)構(gòu)
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