汽车结构设计中的车身结构件主要是车身结构中的梁和支柱,用来支撑车身覆盖件,并通过焊接而成车身空间骨架,使车身成为整体式壳体结构,其中轿车车身结构件包括车身前部结构件、客厢、车身后部结构件以及连接用结构件。轿车车身结构件是轿车各总成及乘员的承载体,为了保证各个总成安装运转可靠,乘员舒适安全,其强度和刚度应满足要求。
轿车车身的承载梁框架结构。车身覆盖件大多数是由薄板冲压而成的,且具有不同的曲面形状及大小尺寸。在车身空间骨架基础上,将车身覆盖件安装在车身骨架上,包覆梁、支柱,从而其成为一个完整的封闭体,为乘员以及各总成提供一个良好的空间环境。与其他类型的车车相比,轿车车身表面,其外形、加工工艺等都是最复杂的。正是通过覆盖件来轿车的外形,同时在一定程度上可以增强轿车车身的强度和刚度。
车身的骨架件和板件多用钢板冲压而成,车身专用钢板具有深拉延时不易产生裂纹的特点。根据车身不同的位置,一些要防止生锈的部位使用锌钢板,例如翼子板、 车顶盖等;一些承受应力较大的部位使用高强度钢板,例如散热器支承横梁、上边梁等。轿车车身结构中常用钢板的厚度为0.6~3毫米,大多数零件用材厚度是 0.8~1.0毫米。
在轿车车身构造中,有些重要零件的位置涉及到车辆的整体布置、安全及驾乘舒适性问题,例如立柱。
一般轿车车身有三个立柱,从前往后依次为前柱(A柱)、中柱(B柱)、后柱(C柱)。对于轿车而言,立柱除了支撑作用,也起到门框的作用。
汽车车身从整体上分为非承载式车身、半承载式车身承载式车身三种。
非承载式车身的汽车有刚性车架,又称底盘大梁架。车身本体悬置于车架上,用弹元件联接。车架的振动通过弹性元件传到车身上,大部分振动被减弱或消除,发生碰撞时车架能吸收大部分冲击力,在坏路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。但这种非承载式车身比较笨重,质量大,汽车质心高,高速行驶稳定性较差。
承载式车身的汽车没有刚性车架,只是加强了车头,侧围,车尾,底板等部位,车身和底架共同组成了车身本体的刚性空间结构。这种承载式车身除了其固有的乘载功能外,还要直接承受各种负荷。这种形式的车身具有较大的抗弯曲和抗扭转的刚度,质量小,高度低,汽车质心低,装配简单,高速行驶稳定性较好。但由于道路负载会通过悬架装置直接传给车身本体,因此噪音和振动较大。
还有一种介于非承载式车身和承载式车身之间的车身结构,被称为半承载式车身。它的车身本体与底架用焊接或螺栓刚性连接,加强了部分车身底架而起到一部分车架的作用。
非承载式车身和承载式车身都有优缺点,使用在不同用途的汽车上。一般而言,非承载式车身用在货车、客车和越野车上,承载式车身一般用在轿车上,现在一些客车也采用这种形式。
非承载式车身和承载式车身按照有无刚性车架划分,什么叫车架,是首先要弄清楚的问题。车架就是支承车身的基础构件,一般称为底盘大梁架。发动机、变速器、转向器及车身部分都固定其上,它除了承受静载荷外还要承受汽车行驶时产生的动载荷,因此车架必须要有足够的强度和刚度,以保证汽车在正常使用时受到各种应力下不会破坏和变形。