任务二 车身结构与材料

【知识目标】

（1）掌握车身的类型；（2）掌握车架式车身的零件组成；

（3）掌握整体式车身的零件组成；

（4）掌握车身板件的连接方式；

（5）掌握车身使用的材料。

【能力目标】

（1）能够正确分辨不同的车身类型；

（2）能够认识不同类型车身的零件；

（3）能够认识车身板件的连接方式；

（4）能够正确分辨车身板件使用的材料。

任务分析

熟悉车身结构和材料是对车身损伤进行分析的基础，车身修理人员必须充分了解车身结构，并了解汽车是如何设计和制造的。必须准确地识别所有损毁的部件及其所使用的材料，以及不同部位零部件在车身构造中所起的作用，并对它们的修理或更换做出恰当的选择。

相关知识与技能

一、车身类型

1.按用途不同的车身分类

汽车车身按用途不同可分为轿车车身、客车车身和货车车身。维修人员应认识其结构的本质，尽可能按照大同小异的原则划分出一些类型，了解其结构特点可以使修复的工艺更加合理，起到事半功倍的效果。

（1）轿车车身的类型

轿车车身如图1-11所示，分为四门车身、双门车身、双座车身、活顶车身、客货两用车身等多种。根据顶盖的结构又可分为移动式顶盖、折叠式顶盖、可拆式顶盖等。按照轿车车身尺寸可分为紧凑型轿车，又称为经济型轿车，车身属于最小级别；中高级轿车，具有中等的质量和外形尺寸；豪华轿车，是轿车中尺寸最大的。

（2）客车车身的类型

客车车身如图1-12所示，客车车身分为城市公共汽车车身、长途客车车身、旅游客车车身等。

（3）货车车身的类型

货车车身如图1-13所示。货车车身通常包括驾驶室和货箱两部分。货箱可以分为传统式货箱、封闭式货箱、自卸式货箱、专用车货箱以及特种车货箱等多种类型。

2.按受力情况不同的车身分类

汽车车身按受力情况不同可分为非承载式车身、半承载式车身和承载式车身。货车、客车和越野车多采用非承载式车身，现代轿车则大多采用承载式车身。半承载式车身应用很少。

（1）非承载式车身

非承载式车身具有完整的骨架（或构架），车身蒙皮固定在已装配好的骨架上。车身通过弹性元件与车架相连，车身不承受汽车载荷，因此也叫车架式车身，如图1-14所示。

（2）半承载式车身

半承载式车身只有部分骨架（如单独的立柱、拱形梁、加固件等），它们彼此直接相连或者借蒙皮板相连。车身与车架是刚性连接，车身承受汽车的一部分载荷，也称为半架式车身。

（3）承载式车身

它是利用各种蒙皮板连接时所形成的加强筋来代替骨架，全部载荷均由车身承受，底盘各部件可以直接与车身相连，所以就取消了车架，故也称为整体式车身，如图1-15所示。承载式车身具有更轻的质量、更大的刚度和更低的高度。

承载式车身的整个车身大部分是由冲压成不同形状的薄钢板件用电阻点焊连接成一个整体，其特点如下。

① 整体式车身的主要部件的连接是刚性的，车身易于形成紧密的结构，有助于在碰撞时保护车内乘员。

② 由于没有独立车架，质心低，行驶稳定性较好。

③ 整体式车身内部的空间更大，汽车可以小型化。

④ 结构紧凑，质量轻。

⑤ 整体式车身刚性较大，有助于向整个车身传递和分散冲击能量，使远离冲击点的一些部位也会有变形。

⑥ 当碰撞程度相同时，整体式车身的损坏要比车架式车身的损坏更为复杂，修复前要做彻底的损坏分析。

⑦ 车身一旦损坏变形，则需要采用特殊的（不会导致进一步损坏）程序来恢复原来的形状。

3.按被分隔的空间单元数量不同的车身分类

按被分隔的空间单元数量的不同车身可分为单厢车身、两厢车身和三厢车身，如图1-16所示。

（1）单厢车身

单厢车身是指整个车身只有一个单元空间，如客车只有乘客车厢，就是单厢车身。

（2）两厢车身

两厢车身是指整个车身有两个单元空间，如旅行轿车、越野车等。这种车身结构中有独立的发动机室和乘客室。

（3）三厢车身

三厢车身是指整个车身有三个单元空间，绝大多数的轿车都是三厢车身的，它们有独立的发动机室、乘客室和行李箱。

二、车架式车身结构

1.车架式车身组成

车架式车身由主车身和车架组成。车架是一个独立的部件，没有与车身外壳任何主要部件焊接在一起。车架是汽车的基础，车身和主要部件都固定在车架上，因此要求车架有足够的坚固度，在发生碰撞时能保持汽车其他部件的正常位置。

车身通常用螺栓固定在车架上，为了减少乘客室内的噪声和震动，车身与车架之间除放置特制橡胶垫块外，还安装了减震器，将震动减至最小，如图1-17所示。

2.车架的类型

车架式车身的车架有梯形车架、X形车架和框式车架三种类型，前两种在轿车车身上已不再使用，目前所使用的大多数车架都是框式车架。

框式车架的纵梁在其最大宽度处支撑着车身，在车身受到侧向冲击时可为乘客提供保护，在前车轮后面和后车轮前面的区域分段形成扭力箱结构，如图1-18所示。在正面碰撞中，分段区域可吸收大部分的能量。在侧向碰撞中，由于中心横梁靠近前面地板边侧构件，使乘坐室受到保护；同时因乘坐室地板低，从而质心降低、空间加大。在后尾碰撞中，后横梁向上弯曲，车架吸收冲击震动。由于关键区域有横梁加强，避免了车架过大的扭曲和弯曲。

3.车架式车身组成

（1）车架式的前车身

车架式的前车身由发动机罩、散热器支架、前翼子板和前挡泥板组成。发动机罩用螺栓安装，易于拆卸。散热器支架由上支架、下支架和左右支架焊接成一个单体。车架式车身的前翼子板不同于整体式车身的前翼子板，其上边内部和后端是点焊的，不仅增加了前翼子板的强度和刚性，并且与前挡泥板一起降低了传到乘坐室的震动和噪声，也有利于减小悬架及发动机在侧向冲击时受到的损伤。

（2）车架式主车身

乘坐室和行李箱焊接在一起构成主车身，它们由围板、地板、顶板等组成。围板由左右前车身立柱、内板、外板和盖板的侧板构成。传动轴凹槽纵贯地板中心。横梁与地板前部焊接在一起，并安装到车架上。当乘坐室受到侧向冲击碰撞时，可使乘坐室顶边梁、门和车身得到保护。地板的前后和左右边侧用压花工艺做成褶皱，增加地板的刚度，减少震动。

三、整体式车身结构

1.整体式车身类型

常见的整体式车身结构有三种基本类型：前置发动机后轮驱动（简称前置后驱，可用 FR 表示）、前置发动机前轮驱动（简称前置前驱，可用FF表示）和中置发动机后轮驱动（简称中置后驱，可用MR表示）。轿车的车身前置后驱和前置前驱的结构最普遍。

（1）前置后驱车身结构特点

车身被分成前车身、乘坐室（中车身）和后车身三个主要部分。发动机、传动装置、前悬架和操纵系统装在前车身，差速器和后悬架装在后车身。中车身的地板上焊接有纵梁和横梁，有很高的强度和刚性，可以保证汽车运行的需要，如图1-19所示。前置后驱车身的特点如下：

① 发动机、传动装置和差速器均匀分布在前、后轮之间，减轻了操纵系统的操纵力；

② 发动机纵向放置在前车身的副车架或支撑横梁上；

③ 发动机可单独地拆卸和安装，便于车身修理操作；

④ 传动轴安装在地板下的通道内，减少了乘坐室的内部空间；

⑤ 由于发动机传动系及后轮由前到后布置，因而汽车的震动和噪声源也分布到车身的前面和后面。

（2）前置前驱车身结构特点

发动机安装在车身的前面并由前轮驱动，由于没有传动轴，乘坐室的空间可以加大。同时发动机、传动轴、前悬架装置和操纵装置都设置在车身前部，车身前部部件承受载荷比较大，所以前置前驱的车身前部强度与前置后驱的有很大不同。前置前驱车身的特点如下：

① 变速器和差速器结合成一体，没有传动轴，车身质量显著减小；

② 因噪声和震动源多在车身的前部，汽车的总体噪声和震动减小；

③ 前悬架和前轮的负荷增加；

④ 车身的内部空间增大；

⑤ 油箱可设在车中心底部，使行李箱的面积增大，其内部也变得更加平整；

⑥ 由于发动机装在前面，碰撞时有向前惯性力，所以发动机的安装组件要相应加强。

（3）前置前驱与前置后驱车身结构的不同

前置后驱（FR）车身因为变速器纵向放置，并且有传动轴传递动力至后方，所以需要有较大的车底拱起空间。因此，只能提供较小的腿部活动空间。前置后驱（FF）车身一般适用于大中型具有较大车身的轿车上。地板的中心有传动轴通道，加强了地板的强度，它能阻止地板扭曲。此外，地板主纵梁和横梁位于前排座下面和后排座前面，从而强化了左侧和右侧的刚性，在侧面碰撞中可防止地板折曲，如图1-20所示。

2.结构件与覆盖件

现代轿车基本上都采用整体式车身结构，车身结构可分成若干个称为组件的小单元，它们本身又可分成更小的单元，称作部件或零件。车身组件按功能不同可分为结构件和覆盖件两大类。

（1）结构件

结构件主要用来承载重量、吸收或传递车身受到的外力或内力，所用材料以钢板为主，使用的钢板较厚，多为车身上的梁、柱等零件，如前纵梁、地板梁、车顶梁等，如图1-21所示。

（2）覆盖件

覆盖件顾名思义是指覆盖在车身表面的组件，单个组件的面积较大，所用材料较多，使用的钢板较薄，多为车身外部的蒙皮、罩板等，如发动机罩、保险杠蒙皮、风窗玻璃等，如图1-22所示。

3.整体式车身组成零件

（1）前车身的结构件

前车身结构件由前纵梁、前横梁、前围板、减震器支承、水箱支架、前罩板等构成，如图1-23所示。

① 前纵梁：在车身前部底下延伸的箱形截面梁，通常是承载车身上最坚固的部件。

② 前横梁：连接左右前纵梁前部，作为水箱的下支撑。

③ 前围板：是围绕着车轮和轮胎的内板，防止路面的瓦砾进入乘坐室；常用螺栓接或焊接在前纵梁和前罩板上。

④ 减震器支承：是装配在被加强的车身部分，用以支撑悬架系统的上部分，螺旋弹簧、减震器安装在支承内，它们通常构成了前围板内部的一部分。

⑤ 水箱支架：安装在前纵梁和前围板侧上，用以支撑冷却系统的散热器以及相关部分。

⑥ 前罩板：是车身前段后部的车身部件，在前风窗的正前方，它包括顶罩板和侧罩板。

（2）前车身的覆盖件

前部车身覆盖件有发动机罩、前翼子板、保险杠总成等，这些部件用螺栓、螺母和铰链固定，其他的部件都焊接在一起，以减轻车身质量，增加车身强度。

① 发动机罩包括外板、内板和加强梁，如图1-24所示。内板和外板的四周以摺边连接取代焊接。为了确保发动机罩铰链和发动机罩锁支架的刚性和强度，将加强梁点焊于内板上，将密封胶涂抹于内板和外板的某些间隙当中，以确保外板有足够的张力。发动机罩的铰链用螺栓连接在机罩和前罩板上，使机罩可以打开。

② 前翼子板。从前车门一直延伸至前保险杠，它盖住了前悬架部分和内围板。通常是用螺栓固定在车身上面的。

③ 保险杠总成。保险杠总成由塑料蒙皮、保险杠横梁、吸能器等零件组成，用螺栓连接到前纵梁上，吸收小的撞击。

（3）中部车身的结构件

中部车身结构件包括中部地板、支柱、车顶纵梁和车顶横梁等。

① 中部地板主要由地板、地板下加强梁、地板横梁和地板纵梁等构成，如图1-25所示。

② 支柱是汽车车身上用以支撑车顶板的梁，并为打开车门提供方便，它们必须非常坚固，以便在发生严重碰撞或翻车事故时保护乘客的安全，如图1-26所示。

a.前柱。向上延伸到挡风窗的末端，必须足够坚固以保护乘客。它也叫作 A 支柱，是从车顶向下延伸到车身主干上的箱形钢梁。

b.中柱。是车顶的支撑件，在四门汽车上位于前门和后门之间，也叫 B 支柱。它增强了车顶的强度，并且为后门铰链提供了安装位置。

c.后柱。从后侧围板向上延伸用以支撑车顶的后部和后窗玻璃，也叫 C 支柱，它们的形状随车身的形式而变化。

（4）中部车身的覆盖件

中部车身覆盖件包括车顶、车门、车窗玻璃以及相关部分。

① 车顶：是安装到乘坐室上面的多块板件，通常是焊接在支柱上；同时靠车顶横梁支撑。

② 车门包括外板、内板、加强梁、侧防撞钢梁和门框。其中内板、加强梁和侧防撞钢梁以点焊结合在一起，而内板和外板通常是以摺边连接。车门的形式大致分为窗框车门、冲压成型车门和无窗框车门三种，如图1-27所示。

（5）后部车身的结构件

后部车身的结构件有后围板、后地板和后纵梁等。后围板是一个大的侧面车身部分，它从侧门向后一直延伸到后保险杠，是焊接在上面并形成后部车身结构的重要部分。后翼子板不同于前翼子板，它跟后柱外板、车顶纵梁外板和后部的下围板制成一体，后翼子板属于后围板的一部分。

后围板内侧临近后柱部位的是后减震器支承，它跟后轮弧内外板和车身后地板连接，如图1-28所示。

后纵梁从后排座下边延伸到接近后桥，并上弯延伸到后桥。当燃油箱固定于地板下面时（悬浮式），后地板纵梁后半部具有强韧而不易弯曲的特性，通过在弯角区域（向上弯曲）折损变形，吸收后端碰撞时的能量，并可保护燃油箱，如图1-29所示。另外，后地板纵梁后段和后地板纵梁是分开的，以方便维修车身时更换作业。

（6）整体式后部车身的覆盖件

后部车身的覆盖件由行李箱盖、后保险杠以及相关部件组成。它常常需要从汽车上拆下来以便修理尾部的碰撞损伤，如图1-30所示。

四、车身板件的连接

汽车车身是由若干零件制成组件，各个组件再组成完整的车身结构。车身上的零件之间以及组件之间连接在一起的方法有两大类：可拆卸连接方法和不可拆卸连接方法。

1.车身可拆卸连接方法

可拆卸连接方法有螺纹连接、卡扣连接、铰链连接等几种，该种连接方法多用于车身覆盖件的连接上。

（1）螺纹连接

车身部件的螺纹连接方式主要用于覆盖件与车身的连接，比如前翼子板、前后保险杠蒙皮、轮罩等。各种不同的螺纹连接方式如图1-31所示。

（2）卡扣连接

卡扣连接用来安装室内装饰件、装饰条，外部装饰件、线路等，各种不同类型的卡扣如图1-32所示。

（3）铰链连接

铰链连接用来连接车门、发动机罩、行李箱盖等需要经常开关的部件。图1-33所示为宝马轿车车门铰链。

2.不可拆卸连接方式

不可拆卸连接方式包括摺边连接、铆钉连接、黏接连接、焊接连接等。该种连接方式多用于车身结构件上，或者覆盖件单个组件的零件之间的连接。

（1）摺边连接

摺边连接用来连接车门内外板、发动机罩内外板、行李箱盖内外板等，如图1-34所示。

（2）冲压铆接

冲压铆接用来连接车身上不同材料（当使用其他方式不能有效连接时），或者用来连接铝、镁或塑料车身等。当车身组件从铝合金件到钢件过渡时，此处的连接就需要通过冲压铆接的方式实现，如图1-35所示。

（3）黏接连接

黏接连接主要用于车身需要密封的板件，一些车身面积大的面板、铝车身板件、塑料车身件等。黏接一般不单独使用，而是配合螺栓、铆接、电阻点焊、摺边连接等方式一起进行，如图1-36所示。

（4）焊接连接

焊接连接是对需要连接的金属板件加热，使它们共同熔化，最后结合在一起的方式。焊接可以分为压焊、熔焊、钎焊。

五、汽车车身常用材料

随着科技的不断进步，现代轿车车身使用的材料越来越多样化，科技含量越来越高，对车身维修人员的素质要求也越来越高。一般来说，车身使用的材料主要有钢板、铝合金、塑料、碳纤维等，随着车身材料技术的不断发展，新型材料会不断应用到车身上，对维修人员提出了更高的要求。

1.白车身

白车身是指车身骨架及其覆盖件，是未经任何修饰的车身框架。选择白车身材料时，首先要满足刚度、耐碰撞和抗震动方面的功能要求。要提高舒适性和被动安全性通常情况下需要提高车辆重量，但是这一点与行驶动力性所要求的高刚度、低重量有矛盾，因此要求所设计的车身具有较高的被动安全性、较好的静态和动态刚度值、较低的重心、均衡的车桥负荷分布和较小的质量。此外还要考虑车身的使用寿命和噪声特性。白车身功能要求如表1-1所示，为实现轻型车身结构而采取的不同措施，如表1-2所示。

2.车身用钢板的类型

车身结构中有热轧钢板和冷轧钢板两种类型的钢板。

（1）热轧钢板

热轧钢板是在800℃以上的高温下轧制的，它的厚度一般在1.6～8 mm，用于制造汽车上要求强度高的零部件，如车身、横梁、车架、车身内部钢板、底盘零件、底盘大梁等。

（2）冷轧钢板

冷轧钢板是由热轧钢板经过酸洗后冷轧变薄，并经过退火处理得到的，一般厚度为0.4～1.4 mm。冷轧钢的表面质量好，具有良好的可压缩性和焊接性能，大多数整体式车身都采用冷轧钢板制成。在悬架周围、车身底部容易腐蚀的地方，采用经过表面处理的冷轧钢板作为防锈钢板。

3.高强度钢板

高强度钢泛指强度高于低碳钢的各种类型的钢材。整体式车身通常比车架式车身小，车身的前部要求能够承受比过去大得多的载荷，并能够更好地吸收碰撞能量，高强度钢正好可以解决这两方面的问题。由于对白车身越来越多的要求可以通过使用高强度钢板来满足，许多汽车制造厂都采用强度好、质量轻的高强度钢来制造现代车身大部分的板件。其中，外部覆盖件一般采用低碳钢或强度比较低的高强度钢制造，但是车身的结构件都采用高强度钢或超高强度钢来制造，如图1-37所示。

（1）高强度钢板的特性

① 有足够的强度。例如，挡泥板，它不仅具有挡泥的作用，同时还要能够承受悬架的一部分载荷，并支撑横向安装的发动机、蓄电池、点火装置和减震器。

② 质量轻，可以减少燃料消耗。

③ 有很好的塑性。高强度钢可以设计成抗弯截面，能吸收碰撞能量并减少传递到乘坐室内的损害。

④ 对高强度钢，加热却受到严格的限制，或者根本就不能加热，否则会造成板件内部结构的损害。

（2）对高强度钢板的维修要求

超高强度钢不同寻常的高强度是由于在加工过程中产生的特殊细化的晶粒形成的。修理中的重新加热将会破坏这种独特的结构，而使钢的强度降低到一般低碳钢的水平。此外，这些钢材非常坚硬，一般修理厂的设备无法在常温下对它们进行校正。因此，受损坏的超高强度钢零部件不可修复，必须更换。安装新的零部件时，应采用气体保护焊的塞焊方式或大功率电阻点焊机来焊接，切不可使用能产生大量热量的焊接方式焊接。

为了避免汽车结构性能明显降低，在修理时对高强度钢的加热温度一般不可超过370℃～480℃，或按生产厂规定的温度加热；同时加热时间不可超过3分钟。因此对高强度、低合金钢进行焊接时，要采用气体保护焊或电阻点焊，不允许采用氧乙炔和电弧焊焊接。

4.铝合金在车身结构中的应用

车身中的铝合金，依照他们在车身中功能的要求，可分为铸造件、冲压件、压铸件三种。车身板件大部分使用压铸件。压铸件用来制造能够承载大载荷的部件，明显减轻质量但同时还具有高的强度。这些板件外型是复杂的几何形状，通常是用真空压铸的方式生产，使它具有高强度，同时，还具有高的延展性，良好的焊接性能，较高的塑性，保证它在碰撞时有很高的安全性。这些压铸件的铝合金类型是铝硅、铝镁系列铝合金，合金中主要合金元素是镁、硅，有的加入铜。

冲压件有非常高的强度，它们能够加强车身的强度和刚性，使车身能够在剧烈的碰撞中保持结构完整。

（1）铝合金的优点

① 经济性。虽然它的强度、刚性不如传统的钢铁车身，但它大大减轻了车身质量，重要的是减少燃油消耗，改善车辆的操纵性。铝的比重大约是钢铁的1/3，在车身制造中铝的应用可以使车辆减小20%～30%的质量，从而可以减少10%的燃油消耗，这意味着每百千米大约节省0.5 L燃油。

② 环保性。铝车身的环保性能优于钢铁车身，不仅可以减少燃油的消耗，重要是减少在生产制造过程中污染物的排放。因为99%的铝可以被循环利用，在一定程度上补偿了从铝矿石冶炼铝产生的成本和高消耗。

③ 防腐蚀性。铝暴露在空气中会很快在表面形成一层致密的氧化物，这层氧化物是三氧化二铝，可以使金属铝和空气隔绝开来，防止氧气进一步腐蚀金属铝。正是这种可以迅速形成铝氧化物以抵抗外部氧化腐蚀的性能，使它成为一种优良的防腐性能材料。铝金属外层的氧化铝具有高熔点的特性，这层氧化物的熔点高达2 050℃，在焊接操作时需要去除这层氧化物。如果不去除这层氧化物，焊缝会存在气孔和杂质等缺陷。

④ 可加工性。铝有良好的塑性和刚性，一定厚度的板材可以制造整车和部分板件。铝材的一致性要比钢材好，它能够很好地通过冲压或挤压加工成形。

⑤ 安全性。铝材具有高的能量吸收性能，使它成为一种制造车身变形区的理想材料，以增加车身的被动安全性。

正是由于铝合金所具有的这些优异性能被人们所看中，在车身生产中才被大量应用。

（2）铝合金件维修要求

维修铝合金件时，要用木制、铝或塑料锤等专用的工具，受到钢微粒污染的工具应进行彻底清洁，否则会产生严重的表面腐蚀，如图1-38所示。

5.车身用塑料件

塑料在汽车上的应用发展很快，从最初的内饰件和小机件，发展到可替代金属制造各种机械配件和车身板件，如图1-39所示。用塑料替代金属，既可获得汽车轻量化的效果，又可改善汽车的某些性能，如耐磨、防腐、避震、减小噪声等。随着汽车工业的发展，塑料的应用越来越受到重视。汽车常用塑料的种类及应用如表1-3所示。