1 车身结构：    1.1 车身分类：    一般来讲，比力明确而又合理的分类形式是从结构和设计不雅观点出发，    按车身承载型式来分，可将车身分为：非承载式、半承载式和承载式三大    类：    1. 非承载式（有车架式）    一般，货车（除微型货车）、大客车、专用汽车和大部分高级轿车上都    装有单独的车架，车身上的载荷主要由车架来承担，但车身仍在必然程度    上承受由车架弯曲和扭转变形所引起的载荷。    2. 半承载式    半承载式是一种过度型的结构，车身下部仍保留有车架，不外它的强    度和刚度要低于非承载式的车架，一般将它称之为底架。它之所以被命名    为半承载式是出于以下考虑：让车身也分担部分载荷，以此来减轻车架的    自重力。这种结构型式主要表现在大客车上。    3. 承载式（无车架式）    承载式车身无车架，车身的强度和刚度通常主要由车身下部来予以保    证，一般中低档轿车车身属于承载式车身。以 S11 车身为例，如下图所示：    （少图）    1 / 39    其前端由两根前纵梁、前围板，轮罩形成一刚性较强的框架；车身中    部、后部由左、右侧围（包罗顶梁、门槛梁、A 柱、B 柱、C 柱等）和地    板、顶盖和后备门框等构成的盒形结构    随着立体交叉道路和高速公路的普和，轿车车速不竭增高，在轿车轻    量化的同时，还必需从庇护乘员人身安全的角度出发来仔细研究车身的结    构设计。一般车身结构分为刚性结构和弹性结构，如果在车身前部和后部    均为弹性结构而中部为刚性结构的情况下，就能确保乘员安全。所以，在    车身开发的前期阶段，CAE 分析尤为重要。    1.2 车身结构：    车身总体尺寸和形状以和承载的结构型式确定后，即可着手进行细致    的结构分析与设计。设计车体结构大致按以下步骤进行：    1）    确定整个车体应由哪些主要的和次要的构件组成，使其成为一    2 / 39    个连续的完整的受力系统；确定主要杆件采取怎样的截面型式－闭式的或    开式的。    2）    确定如何构成这样的截面，截面与其他部件的配合关系，密封    或外形的要求，壳体上表里装饰板或压条的固定方法以和组成截面的各部    分的制造方法和其装配方法等。    3）    对各个截面的初步方案制定以后，可以绘制由一个截面过渡到    另一个截面的草图，杆件连接结构草图以和与此同时所形成的外覆盖件    （壳体、蒙皮）草图。    4）    将车体分成几个分总成，例如 S11 可以分为四门两盖、底板、    发动机舱、侧围、顶盖、后围等；按分总成着手划分壳体进行分快，并在    主要的大型冲压件间的接缝处划线和注明连接型式，以便与制造部门进行    商榷。    5）    6）    同时进行应力分析计算。    进行详细的主图板设计，并画出零件图。    车身骨架设计应满足车身刚度和强度的要求。刚度不足，将会引起车    身的门框、窗框、发动机舱口和行李箱口的变形，车门卡死；低刚度必然    伴有低的固有振动频率，易发生结构共振和声响，并削弱结构接头的连接    强度；此外，还会影响安装在底架上底总成底相对位置。而强度不够则将    引起构件出现裂纹和疲劳断裂。    在进行上述具体设计前，首先要了解对车身结构设计的要求以和如何    实现这些要求，在技术还是不太成熟时期可以借辨别的车型上的积累的经    验，下面以 S11 为例分段介绍。    3 / 39    一：杆件的设计：    在设计车身时，都要认真考虑杆件的设置。骨架杆件可分为三类：    1）    功能所要求设置的，如门柱（A、B、C）柱、窗柱、门槛、    门框上横梁等、    2）    加强用的，如悬置处设置的加强板，门、盖铰链处的加强板，    锁扣处的加强板等。    3）    为安装附件而设置的非承载件，如顶盖上为安装天窗而设置    的框架等。    显然，1）、2）类是车身的主要承载件，应有足够的刚度和强    度，并构成一个连续完整的受力系统。    S11 车身为承载式轿车车身，其骨架见下图（车门后面介绍），    车体骨架结构分为车身下部总成 1、侧围总成 2 和顶盖部分 3 等。    
   车体的纵向受力元件为前、后纵梁（在发动机舱和后底板总成里）、    门槛（侧围总成和底板总成里）、侧围上部等，纵向受力元件是前挡    板（发动机舱内）、前后底板横梁、顶盖横梁、后围板等。    车身下部总成又可分为发动机舱、前、后底板、后围板等四块，    其中发动机舱主要由前纵梁、前围板、轮罩等组成，这部分承受比力    大的集中力，如发动机、散热器、发动机罩和前减震器的支撑反力等，    而底板部分主要承受分散在底板上的力，如车体自身重力、乘客重力、    车门重力等；以和承受油箱、备胎和行李的集中重力等，因此，车体    结构中易出现载荷分配不均衡和刚度不适应载荷要求的情况，这将影    响系统的总变形。    现在的发展趋势是扩大车身光照部分的总面积，所以必然要减    小腰线以上支柱的截面；考虑到提高空气动力性能的要求，前风窗支    柱后倾角更大了；因此，为加强支柱，出来采用闭口截面外，在风窗    支柱和车体前围侧板之间采用了上面与风挡柱连接，下面与侧板连接    的加强板；此外，还必需通过仪表板支架和风窗上横梁加强摆布支柱    的横向连接，S11 正是这一点的表现。    二：杆件截面形状与刚度的关系：    薄壁杆件的截面形状对其截面特性有很大影响，与刚度有关的    5 / 39    截面特性是弯曲惯性矩 I，扭转惯性矩 Jk 等。    薄壁杆件的截面形状可分为闭口和开口两类，他们的截面特性    有较大不同。例如，对于闭口截面，扭转惯性矩 Jk＝4As×As×t/s，    式中 As 为板料厚度中线所围成的面积、可见，中线周长 s 必然，材    料厚度 t 必然，抗扭惯性 Jk 与 As 的平方成正比，而截面形状无独立    意义，所围面积大小则很重要。圆形截面对抗扭最有利。矩形截面中，    正方形抗扭能力最高，当矩形两边之比 h/b>2 式,扭转刚度明显下降。    下表为材料面积 A 相等（周边的长度 s 和料厚 t 均相等）而形    状不同的截面特性的比力示例。表中别离表示对主惯性轴 y 的抗弯惯    性矩和抗弯断面系数，Wk 为抗扭断面系数。    
   注:表中各截面参数的数值是归一化后的数值 ,即别离以三种截面    的最大值为 1    可见,在材料面积 A 和壁厚 t 保持不变的情况下,闭口截面的抗弯    性能稍次于开口截面，但闭口截面的扭转惯性矩要比开口截面大多    了。    因此，从提高整个车身和构件的扭转刚度出发，宜多采用闭口    截面，但是还需要考虑构件截面的其他因数，如结构功能、配合关系    以和制造工艺等等，因此，实际车身骨架构件的截面形状往往是比力    复杂的。    以 S11 侧围为例截面形式如下：    7 / 39    S11 为承载式轿车车身骨架截面示例；为了提高扭转刚度，几    乎都采用闭口截面。    当对车身骨架初步设计方案进行有限元分析后，可按照计算得    到的内力分布情况，适当调整构件的截面形状和尺寸。    三：骨架结构中的应力集中：    当受力杆件的截面发生突变时，就会由于刚度突变引起截面变    化处应力集中。在经常承受交应变应力的汽车车身上，应力集中可能    诱发进展性裂缝，导致疲劳损坏，甚至断裂。这是车身结构损坏的重    要原因之一。因此，在结构设计时要避免截面急剧变化，特别是要注    意加强板和接头的设计。    S11 就曾出现此类问题，如图所示为 S11 的后底板后横梁横臂    板，在应力集中区由于设计了过渡台阶面且翻边正好到台阶面处，导    致此处应力集中在路试过程中疲劳损坏直致断裂，    8 / 39    应力集中区    因此在后来的设计更改中更成下图，在应力集中于减缓台阶面    加长翻边距离且加宽件的截面宽度等等，避免产生应力集中使应力均    匀写，    在车身上又很多受有集中力需要使用加强板的部位，如固定车    门铰链的地方、悬挂把持踏板处等。但是应合理设计加强板的大小和    厚度。加强板太小，则不足以将集中载荷通过加强板分散到较大的面    积上；加强板太大，则会增加质量，一般加强板的厚度比加强件的板    料为厚，但厚度不宜相差悬殊，不然，不仅咱加强板边缘由于刚度突    变会引起集中而出现裂纹，并且对焊接强度也是不利的。如 S11 安    装前门铰链部分外板为    0.75mm    安装板为 0.9mm，加强板为    1.5mm    9 / 39    在设计车身时，承载杆件上需要开一些孔洞，以便安装各种导    线、管路和机构等。显然，由于这些孔洞将产生应力集中，应尽可能    将孔位选在应力较小的部位。此外，开一个大孔比开数个小孔应力集    中更严重。    在设计 S11 车身初期，犯了一个较为严重的错误，只是借辨别    的车的现有的经验，未对车身骨架设计方案进行有限元分析，所以有    部分车身件在路试过程中出现问题，如左悬置支架的断力，上面所说    的后底板后横梁横臂板断裂等。    所以在对车身骨架设计方案进行有限元分析后，能得到内力分    布情况，适当调整构件的截面形状和尺寸。    四：门、和盖的说明    2．    断面图：（可以在门、盖里说明）    重要性：车身断面图是车身设计人员不成缺少的必修课，从断面图可    以很清晰的反映车身各个部分的结构，件与件之间的搭接关系，怎样才能    准确的画出车身断面图（仔细的不雅观察车身结构和多练，熟能生巧），哪几    部分的断面图是重要的（四门两盖压合边，四门与侧围，两盖与顶盖、侧    围等等，其实车身各个部分的断面图都是很重要的），    3.    S11 冲压用材料    3.1 冲压材料的主要力学性能指标    （一） 屈服强度    屈服强度小，材料易于变形，当压缩变形时，不易起皱，对弯曲    变形，会弹性小，即贴模性和定型性好。    10 / 39    （二） 屈强比    屈强比越小，即材料易于塑性变形而不易拉裂。    （三） 伸长率    伸长率表示板料产生均匀变形的或不变的塑性能力，直接决定伸    长类变形中的冲压成型能力。伸长率是影响翻孔或扩孔成型性能    最主要的参数。    （四） 应变强化指数 n    n 值越高，表示钢材在成型加工过程中高变形区强度较高，变形    较易传播到领近的低变形区，从而应变分布较为均匀，减少局部    变形集中的现象。n 值对于拉胀成形尤为重要。    （五） 塑性应变比 r 值    由于冷轧钢板各方项性能不同，r 值代表钢板拉伸时，宽度标的目的    和厚度标的目的应变比值。R 越大，表示材料越不易在厚度标的目的发展    变形，深冲性能越好。    除了以上几种主要的力学性能，常见的还有杯突值（ IE）和烘烤硬化    值(BH)。杯突值用于评价板料的拉胀形能。杯突值越大，拉胀形能越好。    烘烤硬化值是指试样进行拉深后 170 温度下保持 20 分钟时屈服强度的上    升量，是烘烤硬化钢的主要性能之一。    3.2    S11 冲压件用的材料    （六） 深冲钢板,又称深冲级普通强度冷轧钢，包罗 ST12,ST13,ST14    （ST1405,ST14F,ST14HF）。    11 / 39    ST12 又称铝镇静钢，具有必然的强度和好的塑性。用于汽车水    箱外壳等一般成形加工。    ST13 和 ST14 又称特殊镇静钢，即非时效钢。这种钢与 ST12    比拟力，冲压成形后，零件表面不产生滑移线，即冲压件    表面质量较好。ST13 常用于汽车门窗等冲压成形的加工。    ST14 常用于汽车油箱等深冲压成形加工,ST1405 中 05    表 示 钢 的 表 面 质 量 较 好 ， 没 有 划 痕 等 缺 陷 ， 而    ST14(F/HF),F 表示复杂拉延级，HF 表示很复杂拉延级。    （七） 高强度钢板，又称深冲级含磷高强度超低碳镇静钢，包罗    B170P1 和 B210P1。    由于该钢板中加入磷，由于磷具有很强的强化能力，约是硅的 7    倍，锰的 10 倍，所以要获得同等强度，只需加入少量的磷即可，    同时还避免由于加入大量的硅与锰而带来塑性和延伸率的降低。    另一方面，该钢中的碳含量很低，提高了钢的塑性和延伸率。所    以该类钢具有良好的冲压性能和高的强度以和具有烘烤硬化性    能。    （八） 超深冲钢板，又称超深冲高强度超低碳 IF 钢，指 ST16,ST1605。    由于该钢中加入了强碳，氮化活物，固定了钢中的碳氮原子, 故    该钢又称无间隙原子钢。该钢具有非常好的冲压性能以和具有好    的烘烤硬化性能。    （九） 烘烤硬化板，又称超低碳烘烤硬化钢，指 B140H1,B180H1。    该钢在冷轧退火时，碳氮原子以间隙固溶存在，当预变形后高温    12 / 39    时效处理时，碳氮原子向位错处聚集钉扎，提高了材料的屈服强    度。故该类钢具有良好烘烤硬化性能。钢板在冲压成形前既有较    低的屈服强度，经拉深变形或冲压成形后，并进行涂漆烘烤，屈    服强度得到必然的提高，即抗凹性能得到提高。    （十） 酸洗钢板，包罗 SPHC,SPHE,SAPH370。    该类钢具有生产流程短，成本低，以和较高的强度和较好的延伸    率，用于制造汽车车架，车轮等零件。    公司允许材料,一下代用材料：    BLC 低屈服点冷连轧钢带    屈服点低，冲压可塑性区域广，形状不变性好。    BLD 抗时效性低屈服点冷连轧钢带    冲压性能较 BLC 更好，且不易产生滑移线。    BUSD BUFD 非时效性超深冲冷连轧钢带    优良的冲压成形性能，可减少冲压道次。    3    小加强板，摆布后安全带下支点加强板，前挡板横梁中    间加强板，前挡板横梁左加强板，前围上横梁左/右支    撑板，左/右底梁前支撑板，后门所安装板本体，副仪    表板后安装支架，后座椅安装板，摆布前悬控制臂座后    支架，前挡板安全板本体，仪表台左/右上安装支架 ，    暖风器左/右下安装支架 ，保险丝盒安装支架，侧围缓    冲器安装板，摆布后门玻璃前导轨连接板，高尾刹车灯    安装板，仪表板左/右下安装板支架，洗涤液罐前支架，    左/右后安全带下支点安装板，摆布后纵梁内加强板，    油箱前安装支架，发动罩支杆支架，左/右后纵梁外侧    支架，转向柱固定支架安装板，轮罩护板安装支架，排    气管不顾支架，摆布侧固定扶手加强板，前门玻璃后导    轨连接板，左/右后门玻璃前导轨连接板，后底板中间    横梁托板，摆布前纵梁后下底板加强板，手制动固定支    架，摆布前悬控制臂座前支架，电瓶前安装支架、电瓶    后安装支架、空滤器安装支架、雨刮器电机安装板本体、    摆布前门锁加强板、后背门缓冲器安装板、雨刮器电机    ST12    安装板、摆布前纵梁后下底板前支撑板、摆布前纵梁后    下底板后支撑板、悬置安装帽、摆布前下支板本体、左    右前门上铰链安装板、油箱前安装支架加强板、后纵梁    前下支板加强板、油箱右安装支架、前围上横梁左加强    板、摆布后门上铰链安装板、摆布翼子板安装支架、左    右 B 柱铰链安装板、摆布前纵梁后下板、摆布前座椅安    16 / 39    全带加强板、后底板中横梁安全带固定板、前围上横梁    右加强板、后端板本体、发动机悬置摆布支架、发动机    前围上横梁下盖板本体，后顶横梁加强板，摆布前门外    板窗框加强板，    中顶横梁，后顶横梁，摆布后流水槽上部本体，摆布后    门外板窗框加强板，后底板前横梁本体，后底板中横梁    本体，后底板后横梁本体，左/右后视镜外安装板，前    拖沟板本体，锁板安装板，水箱上横梁左/右加强板,左    右前门窗框后加强板，摆布前支撑板，左/右后视镜内    ST13    安装板，    左/右后门玻璃后导轨上安装板，仪表台横梁摆布安装    板，前挡板横梁，    摆布门锁加强板，冷却液罐安装支架，摆布后梁加强板    前部本体，转向机安装加强板，左/右前纵梁加强板 ，    散热器左/右安装支架 ，前横梁左/右安装板本体，后    拖钩安装板    -    ST14    05    摆布/翼子板，左/右后门外板，左/右前门外板，后背    门外板    17 / 39    前风挡横梁本体，后背门内板，后底板本体，前底板本    体，前后侧围内板后部本体，前座椅安装板，左/右后    HF    纵梁吊挂加强板，左/右后纵梁本体，前座椅后内支座，    左/右前轮罩内板，摆布前门铰链加强板，碳罐加强板，    左/右前纵梁后底加强板, 换挡手柄固定座(允许代用    ST12)    超深    冲钢    板    ST16    左/右侧围外板（ST1605）,发动机罩内板，左/右后门    内板，左/右前门内板，加油口盒，左/右尾灯安装板，    前后椅外支座，转向机左/右安装支架，    摆布 B 柱加强板    前顶横梁、前挡板本体、后门栏外板本体、摆布前轮罩    外板、摆布轮罩内板、摆布大灯内安装支架、摆布底梁    高强    度钢    板    B170P1    加强板候补本体、摆布前门内板窗框加强板、摆布后内    板窗框加强板、摆布 A 柱加强板本体、摆布 C 柱加强板、    摆布前轮罩外加强板、前座椅横梁本体、摆布前竖板本    体、水箱上横梁本体、摆布前纵梁本体 1、摆布前纵梁    本体 11    18 / 39    摆布 A 柱内板、摆布 A 柱加强板、摆布前底版连接板、    备胎安装支架本体、蒸发器安装支架、后门栏上内板本    体、水箱上横梁右下支架、摆布前轮罩后下支板、摆布    侧上梁内板加强板、排气管吊架、前挡板摆布外加强板、    前挡板摆布内支板、仪表板下安装支板、保险杠摆布安    装板支架、水箱上横梁左下支架、前挡板下加强板、前    底版后支板、仪表板固定座固定板、摆布大灯外安装板    B210P1    支架、摆布后座椅上支架、摆布安全带安装板、底梁支    撑板、摆布前轮罩前支板、摆布前轮罩后下支板、动力    转向液罐固定支架、摆布轮罩加强板、暖风气上安装支    架、摆布前大灯上安装支架、摆布C 柱加强板支架、左    右安全带上支点加强板、摆布尾灯室内支板、踏脚板上    安装支架、踏脚板下安装支架、前保险杠中支撑板、前    保险杠支撑板、前保险杠横梁加强板、前保险杠本体、    后底板后横梁横臂板、后底板后横梁直臂板