汽車車身結構和維修技術解析(二)

◆文/江蘇 張湘衡 高月鵬

(接上期)

4.車身后部框架結構及防碰撞特性

對于后碰撞，其理想的碰撞特性與前部相似，一般后部碰撞相對速度較低。由于行李廂和后部車身縱梁等可構成一個吸能結構，并且有較大的壓縮空間，所以車身后部吸能設置比車身前部更容易。吸能能力主要與構件的截面形狀、尺寸大小和板料厚度的選擇等有關，但要注意后懸架支承處(后輪罩)局部剛性的加強。

(1)汽車后部行李廂的吸能結構

汽車車身的后部，乘員座位離后端部較遠，汽車車身后部的吸能結構主要在汽車車身的底部。如圖9所示，將汽車車身安放備胎的底部制成各種經沖壓出來的長形凹面，一般稱為肋。此結構可提高這些部位的剛度，在汽車受后面碰撞時，這些部位也能吸收大量的沖擊能量，沖擊力不會傳至乘員室內，確保乘員不受傷害，也保證了靠近行李廂部位的油箱不會受到直接碰撞。

(2)汽車油箱防碰撞設置

汽車油箱是在碰撞中最危險的汽車附件，為了安全，汽車的油箱一般都安放在汽車后部(在行李廂結構的前部)。一般汽車后面碰撞的概率很小，碰撞的沖擊能量經后部的吸能結構吸收，能傳導到油箱已經很小，靠近油箱的翼子板內板是由加強板組合焊接而成，如圖10所示。在碰撞中要能防止對油箱、油路受到結構變形擠壓而使燃油泄漏，引起火災。

(3)車身后部碰撞力傳遞

汽車車身后面碰撞中，撞擊力向車前方傳遞的路徑主要有兩條：第一條由后保險杠，經后縱梁傳遞至門檻梁；第二條由后車輪后部結構，經后車輪傳遞至門檻梁。由于車輪胎參與碰撞后，它與其前面剛度較大的門檻梁接觸，導致對撞擊的抵抗明顯增加，所以碰撞吸能區通常被布置在后輪后部。

5.車身其他防碰撞設置

(1)提高車頂的支撐剛度，減小乘員室的變形量

在汽車滾翻事故中，汽車頂部結構可能發生嚴重變形，如圖11所示，為三種典型的變形形式。這樣的變形會造成乘員生存空間的喪失，并進而引起嚴重的乘員傷害。(2)汽車滾翻后車門不能打開

汽車在滾翻過程中，車門不能打開，碰撞后可以不使用工具打開車門。為了達到這樣的目標，車身框架結構都設置了加強構件，構成車身整體框架結構，車門設置防碰撞桿也是為了這個目標。整體式車身的框架結構更有利于這些安全結構的設置，所以現代汽車一般都采用整體式車身結構。

(3)與抗撞性相關的車身結構特點

汽車車身框架結構中還有許多設置以提高乘員室安全性能。例如，車身框架結構中，薄壁梁構件(或稱盒子形結構)相交匯的部位稱為接頭，它的強度和剛度特性對車身框架結構的剛度有較大的影響。因此，車身框架結構都采用一些加強構件來增加接頭強度。除此之外，車身結構中還存在大量的扁盒子形箱型結構。例如，車門內加強板與車門覆蓋件、發動機蓋結構、行李廂蓋結構、車身頂部結構、翼子板的復合結構(有的汽車翼子板只單層覆蓋件)等。

研究表明，車身結構的抗撞特性主要是由薄壁梁形結構和接頭組成的框架結構決定的，它們在碰撞過程中吸收大部分的碰撞能量。車身的框架結構，以及每個構件的形狀、結構和構件的金屬材料的特性和厚度等都是經過精心選擇和實驗，所以維修人員在修復過程中，要想達到恢復汽車原車功能，就應盡量保持車身這些構件形狀、幾何尺寸和金屬材料的特性。特別是整體式車身的各部構件是一個整體結構，比如用木板制成水桶一樣，如果將其中一塊木板換成一塊短板，就失去原來水桶的盛水容量，降低水桶的原來功能。所以維修人員應充分理解汽車車身設置理念，了解汽車車身技術文件的有關內容，才能取得較好的修復效果。

(4)車身構件的剛度要求

車身抗撞性的核心內容就是合理組織車身框架結構各部分的剛度。因此，可以將車身框架結構抗撞性歸納為車身框架結構的剛度組織。車身框架結構剛度對汽車的平順性、操縱性、耐久性和被動安全性等很多重要性能都有影響。因此，進行車身修復時，應當綜合考慮車身構件的剛度要求，任何有可能降低車身剛度的修復工藝都是不好的。

汽車車身框架結構的剛度組織是從各種碰撞形式中乘員保護的角度出發，考慮到車身結構的特點，合理布置車身的框架主要結構(如主要車身構件結構和接頭結構)，并合理設置它們的剛度。汽車車身框架結構剛度組織主要包括以下內容。

①合理組織框架結構的吸能，即將吸能要求合理地分解為各個構件的吸能形式。考慮到車身框架結構的特點，車身前、后、側圍的部位各構件的吸能能力是不一樣的，因此，在進行車身修復時，要能夠正確分析這些構件的強度并能辨別其是否用來吸收沖擊能量。需要掌握這些構件是主要吸能構件，還是次要吸能構件以及具有何種材料特性，千萬不能因錯誤操作而使構件喪失原有功能。維修人員不能將主、次吸能構件做出不正確的修復方法，那就如在木桶修理時換上一塊短板，必然會降低原來的功能。

②合理組織碰撞沖擊力的傳遞，汽車受碰撞后，希望按一定傳遞路徑來分散沖擊能量。這部分工作主要應以滿足如下要求：一是減小乘員室的變形或對乘員室的侵入；二是為吸能結構提供牢固、穩定的支撐，保證吸能構件吸能能力的實現；三是使承載能力強的構件分擔較多的載荷，承載能力弱的部件分擔少量的載荷；四是使盡可能多的結構部件參與載荷的傳遞，以提高材料的使用效率。以上這些方面的內容，維修人員應充分熟悉，并在修復過程中保持這些構件的功能。

③乘員室上部和底部橫向結構在側面碰撞中有重要作用。乘員室橫向結構對側圍結構起到了支撐的作用，起主要作用的是橫向的梁結構，如車頂橫梁、前后風窗下橫梁、儀表板安裝橫梁和地板橫梁等。從車身結構抗側性要求的角度，應當提高它們的剛度并防止在受到軸向載荷時發生彎曲失穩。乘員室主要橫向梁結構的布置情況，如圖12所示。

(5)車身框架結構中的剛性要求

車身框架結構的構件剛性可以減小乘員室的變形，保證乘員的生存空間。為了保證車身構件具有一定的剛度，主要體現在構件的結構和接頭結構上，車門受到側向撞擊后，其向車內運動的趨勢使中柱受到向車內彎曲變形。因此，對車身中柱設置加強結構，主要構件的彎曲剛度和中柱上、下接頭的剛度。

例如，如圖13所示，為汽車車身中柱結構圖，在中柱的結構中安裝有箱形加強結構。如圖中A-A、B-B所示，在中柱抗碰撞的較弱部位，即中柱腰線部位采用加強板來提高剛度，并在中柱上、下接頭都采用了加強板來提高中柱的整體剛度。

(6)對主要構件剛度要求

汽車車身在整體結構中有一些主要構件，為了保證這些構件有一定的剛度而采用一些特殊結構。例如，汽車車門通過設置抗側撞梁，可以將車門受到的載荷分散給兩側立柱，減小車門受撞擊區域的變形。車門中抗側撞梁的布置，如圖14所示。在修復過程中，也要注意應當對抗側撞梁出現受彎失穩進行修復。車門與門框連接結構，如圖15所示。車身側圍通過對車門鉸鏈和門鎖的結構，使車門抗側撞性能與車身整體結構結合為一體，有利于將車門所受的撞擊力有效地傳給兩側的車身立柱。(未完待續)