【图文】汽车车身结构及材料汇总

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　　相比铝合金和碳纤维车架材料，钢质车身结构在汽车制造中被广泛采用，并且通过优化焊点，减少冲压件数量，使用激光焊接等技术增强了结构强度。现代汽车的钢质结构普遍采用多种强度融合的"不等厚钢材"，在车架的纵梁和前后承力区域都采用了结构更好、更轻的热成型淬火钢材，并使用了冷轧，铆接，冷连接等工艺，确保了轻量化和结构强度的需求。在经过车身电泳磷化工艺，以及空腔注蜡工艺后防锈穿能力也达到和车辆相同的使用寿命。钢车身在事故碰撞后，修复率远高于复合材质的铝合金和碳纤维。随着材料和工艺的进步，也可以和铝合金融合使用，进一步减轻结构重量。
　　
　　

　　碳纤维一直是汽车材料结构象牙塔的顶端，这种结构一般多见于超级跑车，还有一些新能源汽车，比如宝马i3的碳纤维框架结构。碳纤维称为碳化纤维，泛指一些以碳纤维编织或多层复合而成的材料。因为它又轻又坚硬，所以它的用途很广泛。碳纤维在汽车领域的应用率先从赛车开始，近年来在民用汽车中得到了广泛的引用。
　　

　　一般碳纤维的密度为1750 kg/立方米，如此低的密度让其更是广泛被使用于大型飞机，例如空中客车的A350与A380，波音787均利用碳纤维复合材料来减轻耗油量。另外大型风力发电机的叶片，赛车、高端自行车的车身均为碳纤维复合材料需求量增加的重要因素。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa也高于钢。但碳纤维材料也只是沿纤维轴方向表现出很高的强度，其耐冲击性却较差，容易损伤，所以在制造成为结构组件时，往往利用其耐拉质轻的优势而避免去做承受侧面冲击的部分。
　　

　　
　　

　　1995年德国奥迪公司首先开始批量生产铝制车身。全铝车身可减轻车身重量，对环保大有益处。介于铝合金车架的成本，这一技术目前普遍运用于高端车型。
　　比较著名的有奥迪的ASF铝合金空间框架，全新的路虎揽胜以及捷豹XJ都采用这种结构。由于汽车制造大量采用铝合金使汽车总质量减轻，从而降低了燃油的消耗；由于油耗低、质量轻、汽车的废气排放就少，污染程度就下降，"节省重量和减少二氧化碳排放量相当"。各家厂商都把采用铝制车身作为其推动绿色设计的一部分。同时轻量化的架构有助于提升车辆的动态驾驶表现。
　　

　　奥迪的ASF车身骨架由铝质的挤压型材和压铸零件构成。比如应用于车顶和车身侧翼的铝板都是互相咬合连接的。就像一副骨架中的每块骨头一样。量产车的车身材料采用了质量更轻的高强度铝材，这也显示出这项技术的高度灵活性与包容性。从生态学的角度上考虑，铝质轻量化车身材料与钢相比属于绿色环保材料。铝在初级生产阶段虽然会有较高的能源消耗，但它的重量优势却可以在车辆使用过程中弥补这一劣势。在汽车寿命结束后，铝质汽车零件基本上都可回收，回收再生所需要能源少，并且铝可以多次循环再生，对其性能来讲没有多大变化。
　　因为铝自身的特性，目前全铝车身还存在着一些问题。如铝比钢软导致车身强度下降、成型性还需继续改善、尺寸精度不容易掌握、撞击变性后修复困难等。
　　
　　

　　宝马i系列车型采用了"Life Drive"模块架构，它由"Life"和"Drive"两个独立的模块组成，"Life"代表乘员舱部分，采用超轻量化并且高强度的CFRP碳纤维复合材料构成，而"Drive"则将悬架、蓄电池组、驱动系统和碰撞防护结构纳入整个模块中。仔细看就会发现，这种结构的理念其实与传统的非承载车身相似，不过高强度的复合碳纤维乘员舱是那些传统非承载车身的车厢所望尘莫及的。
　　

　　模块化的制造理念LifeDrive结构，乘员舱与底盘部分的拼合，就像拼积木一样简单，这必将为今后车辆的改装、维修、功能扩展等等带来一场革命；结构的第二大亮点便是采用全碳纤维车身，这标志着碳纤维材料将能够满足批量生产的要求。过去碳纤维复合材料的在受制于工艺和成本，无法大规模的普及和应用，但是现在这已经不再是问题。大众、奔驰、PSA等集团也已经加入碳纤维材料开发的阵营当中。
　　
　　

　　在乘用车领域，越来越多的越野车随着技术可材料的发展，都放弃了非承载式车架。但还有部分车型，包括奔驰G级、丰田普拉多等车型仍是这个阵营的坚守着。非承载式车身是指车架承载着整个车体，发动机、悬挂和车身都安装在车架上，车架上有用于固定车身的螺孔以及固定弹簧的基座的一种底盘形式。因而非承载式车身又称底盘大梁架。
　　非承载式车身是一种历史非常悠久的底盘形式，在早期几乎所有汽车都采用这种结构。在较差的路况行驶时对车身起到保护作用，因此车厢变形小，平稳性和安全性好，而且厢内噪音低。但非承载式车身的缺点同样比较明显，其比较笨重，质量大，汽车质心高，高速行驶稳定性较差。非承载式车身在高速行驶稳定性以及操控方面相比承载式车型，提供的驾驶乐趣也比较有限。
　　承载式车身是汽车底盘结构的一种，其车身负载通过悬架装置传给车轮。承载式车身具有质量小、高度低，装配容易，高速行驶稳定性好等优点，目前大部分轿车采用这种车身结构。
　　

　　半承载式车身是一种介于非承载式车身和承载式车身之间的车身结构。它拥有独立完整的车架，车身本体与底架用焊接或螺栓刚性连接，加强部分车身底架起到承受载荷的作用。
　　

　　

chenfeitmac

谢谢 学习了 很有用。

blueye90

怎么没有客车的？

j.lee

blueye90 发表于 16-3-2015 09:24
怎么没有客车的？

客车用的肯定是非承载式结构啊

chenbaohu

谢谢楼猪分享

wmskobe

学习一下！

wuyechixin

热成型技术+1500MPA钢板+激光切割！！

fangqiwan

学习了，楼主辛苦！

sheepriver

感谢楼楼分享！问个问题哈，B柱内板和加强板是用焊接的方式连接在一起的吗

fangqiwan

又学习了一遍，感觉还是不错。

wantzhen

谢谢楼主分享，材料很好哦。

fangzengxing

学习了~~，谢谢楼主

汽车底盘设计者

感谢楼主的分享，，，

三木哥

感谢楼主分享！