2.2.1 承載式車身結(jié)構(gòu)和副車架

車身可分為承載式和非承載式兩類。非承載式車身都有單獨的車架，車架是連接前后軸的橋梁式結(jié)構(gòu)，類似梯形。底盤和動力總成直接安裝在車架上，主要承擔(dān)來自地面的載荷。車身通過多個彈性件安裝在車架上，彈性件可以吸收振動和噪聲，提高了車身壽命和行駛平順性。車架是整車的核心，便于各總成部件以及車身的安裝。另外，撞車時，車架可以對車身提供保護作用（圖2.6）。但由于這種結(jié)構(gòu)在車身和底盤之間裝有車架，從而會增加整車高度，而且為了保證有足夠的強度和剛度，車架變成車上最重的部件，增加了整車重量，需要大型制造設(shè)備，成本也比較高。因此，非承載式車身結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于大中型貨車、大客車、高級轎車和越野型SUV。近年來，隨著電動車的興起，將電池模組直接集成到底盤結(jié)構(gòu)的CTC架構(gòu)（Cell to Chassis）因其提供的諸多優(yōu)勢重新引起關(guān)注。實際上可以看成非承載式車身的進一步發(fā)展。

承載式車身結(jié)構(gòu)試圖取消車架，將車架的承載功能融入車身結(jié)構(gòu)中，直接將發(fā)動機和底盤與車身連接，但這勢必將發(fā)動機和路面的振動、噪聲直接傳遞到車身（圖2.7）。為此，在下車體與底盤之間引入了前后獨立的副車架。為了增加強度并降低重量，副車架通常做成封閉斷面結(jié)構(gòu)。副車架可在承載最集中的前后軸部位分擔(dān)一部分載荷，使車身縱梁變形減小，因此，帶有副車架的車身結(jié)構(gòu)又稱為“半承載式車身”。車身中間部位仍然直接承受各種外力引起的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形。副車架和車身縱梁之間可以通過橡膠襯套連接或者螺栓硬連接。采用橡膠襯套連接可以降低發(fā)動機和路面的振動對車身的影響，但襯套的變形會降低承載式結(jié)構(gòu)的整體剛度，影響操縱性能。硬連接可以有效增加整體剛度，有助于改善操縱響應(yīng)，當(dāng)然平順性和NVH性能會受到負面影響。副車架可以將動力總成、懸架、轉(zhuǎn)向系形成一個組裝部件，這種模塊化結(jié)構(gòu)給生產(chǎn)帶來方便。承載式車身是空間框架結(jié)構(gòu)，充分利用了車身結(jié)構(gòu)承擔(dān)載荷，因此其整體剛度大、重量輕、整車高度低、生產(chǎn)效率高，是乘用車上最常用的結(jié)構(gòu)。承載式與非承載式結(jié)構(gòu)相比，減輕了重量，易于充分利用車內(nèi)空間，成本低。當(dāng)然，發(fā)生事故導(dǎo)致車身損壞時，承載式結(jié)構(gòu)的修復(fù)更為困難。

圖2.6 非承載式車身和車架

圖2.7 承載式車身

乘用車車身結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，圖2.8試圖簡要描述與發(fā)動機和底盤承載直接相關(guān)的車身骨架部分。車身骨架主要由縱梁、橫梁和立柱焊接成一個空間框架結(jié)構(gòu)，起主要承載作用，因此必須滿足一定的強度和剛度要求。車身覆蓋件是覆蓋在車身骨架上，體現(xiàn)汽車外形的板型件，對車身的強度和剛度有一定貢獻。

車身結(jié)構(gòu)件或車身骨架是車身的核心結(jié)構(gòu)，其中車身縱梁一般是車身最主要的骨架部件。帶有副車架結(jié)構(gòu)的汽車，因副車架需承受懸架桿件傳遞來的所有輪胎側(cè)向力、縱向力、部分垂向力和回正力矩、側(cè)翻力矩等，所以必須安裝在前縱梁較為堅固的部位（圖2.9）。

圖2.8 乘用車承載式車身結(jié)構(gòu)與車身骨架的關(guān)系

圖2.9 車身縱梁和副車架

懸架的阻尼力、彈簧力和緩沖限位塊力通常直接作用到車身上，最大彈簧和減振器動態(tài)力一般在千牛級，而限位塊最大的動態(tài)力通常在萬牛級。圖2.10為承受減振器力的車身塔座部位結(jié)構(gòu)圖。有些動力總成懸置的抗扭襯套也直接連接到下車體上，因此，車身必須有足夠的局部強度和剛度。車身上通常采用加強梁以提高車身的局部強度和剛度，加強梁是下車體的一部分，不可拆卸。

圖2.10 車身塔座部位結(jié)構(gòu)

車身的強度決定了發(fā)生碰撞時是否容易損壞，而車身的剛度一般與駕駛操作時車身受力后的彈性變形有關(guān)。理論上，剛性車身結(jié)構(gòu)可以達到最佳的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性?？梢韵胍姡靡徽麎K金屬挖出所需的乘坐空間得到的車身結(jié)構(gòu)應(yīng)該是最理想的情況。車身剛度高的車輛，在轉(zhuǎn)向操作時其優(yōu)勢可以充分發(fā)揮出來。車身剛度太低，容易產(chǎn)生各種噪聲和振動問題，甚至?xí)绊懙妆P調(diào)校的有效性。除了運用有限元分析技術(shù)在設(shè)計階段降低車身重量的同時優(yōu)化剛度之外，還可以通過在懸架的關(guān)鍵安裝部位增加支承桿的方式加強局部剛度。