# 車身篇 #

Vol.01

車身基礎(chǔ)介紹

大家都知道，改車應(yīng)該先強(qiáng)化操控方面的性能，輪胎、避震、防傾桿等部件是很多車友的首選改裝項(xiàng)目。

所有的這些部件，都是安裝在車身上的，有些時(shí)候，車身會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)彎特性和安全性等方面產(chǎn)生決定性的影響。

然而，車身可能是我們最容易忽視的部件了，即使已經(jīng)做完賽道化的車輛，也有些可以改進(jìn)的地方。

在這個(gè)系列文章里，我們請(qǐng)到了自身車身工程師大飛哥來給我們講講車身方面的知識(shí)。

希望能讓各位車手、玩家和車隊(duì)更全面的認(rèn)識(shí)車身的重要性。

其中包括了車身基礎(chǔ)知識(shí)、輕量化方案、防滾架設(shè)計(jì)施工、焊接工藝、損毀評(píng)估修復(fù)等多個(gè)方面，還有獨(dú)家的GK5車身分析。

—— 蟹爪朝天

Hello，大家好，首先做個(gè)簡(jiǎn)單的自我介紹，我是本次車身系列文的作者大飛，從小就是個(gè)汽車迷，喜歡收藏各式各樣的車模，沒事兒的時(shí)候還會(huì)約幾個(gè)好友去山里跑一跑。就算在心情低落的時(shí)候，聽到陣陣的轟鳴和引擎的嘶吼，心中頓時(shí)充滿了力量。

大學(xué)畢業(yè)后在OEM從事車身方面的工作，參與過多款車型的正向設(shè)計(jì)與研發(fā)工作，車型涵蓋 Sedan、Hatchback、MPV、SUV、Limousine、Heavyduty truck，品牌涉及國(guó)產(chǎn)自主到一線豪華，一晃十余載。

對(duì)于汽車或多或少有一些自己的想法，現(xiàn)在就我自身的一點(diǎn)點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合OEM的原始設(shè)計(jì)，和大家分享一些車身方面的那些事兒，不做泛泛的設(shè)計(jì)原則講解，只說一些和改裝有關(guān)的事情，說一些能讓你提高0.001秒的事兒。

車身，是你入眼的第一道門檻，一臺(tái)車的三格（性格，品格，風(fēng)格），讓你清楚的知道，它是否為你所想；除了車身的造型，它還是一個(gè)平臺(tái)，承載著眾多零部件安裝、匹配、調(diào)教等工作的基礎(chǔ)平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)可以配合完成你任何折騰的欲望，滿足你對(duì)車身 NVH、舒適性、安全性以及操控性等相關(guān)的各種需求。

車身焊接

首先讓我們來看看車身的焊接邏輯。

只有了解了這個(gè)邏輯之后，才能更清楚車身在各個(gè)板塊之間的連接關(guān)系，了解整車力的傳導(dǎo)和收縮，你才能再看到前杠的泡沫填充和機(jī)蓋折彎翹起以及潰縮的前端時(shí)，能用設(shè)計(jì)邏輯去理解和評(píng)價(jià)它的優(yōu)勢(shì)和弊端。

在看完焊接邏輯后，下面我們聊一聊車身到底是用什么方式將3500多個(gè)零件（根據(jù)車型會(huì)有不同）組合在一起的，組合完整的白車身到底又是怎么達(dá)成車身各項(xiàng)性能指標(biāo)的。

性能指標(biāo)的達(dá)標(biāo)

目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)的白車身還是以鋼材為主體材料，通過沖壓制作成具有一定強(qiáng)度、搭接、密封和裝配等功能的小零件，然后經(jīng)過4500多個(gè)焊點(diǎn)（國(guó)產(chǎn)車焊點(diǎn)總數(shù)在3800左右）將零件按照邏輯焊接在一起。

其中還會(huì)有激光焊、激光釬焊、Robscan（另一種激光焊）、MIG焊（燒焊或保護(hù)焊）、壓鉚、自沖鉚、流鉆鉚（不同形式的鉚接）。

根據(jù)性能和材料的特性應(yīng)用在不同的模塊中，穿插在焊接中的還有整車將近180米的涂膠（整車涂膠總長(zhǎng)度）來保證車身的NVH（密封性）減少共振，提高車身強(qiáng)度和剛度。

說到這里還是想和大家說一說這兩個(gè)詞，在目前的汽車行業(yè)中，強(qiáng)度和剛度始終貫穿于車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，是評(píng)價(jià)一臺(tái)車可靠性、耐久性、車身性能，以及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)車身特性的重要參數(shù)。

強(qiáng)度是車身抵抗塑性變形的能力，剛度是車身在抵抗彈性變形的難易程度。

簡(jiǎn)單來說就像駕駛一臺(tái)賽車在急剎轉(zhuǎn)彎時(shí)，車身應(yīng)該給你什么反饋，是給你足夠的支撐穩(wěn)定急剎，還是泄彎柔剎彈出*。我想這絕對(duì)可以讓你的車子先于對(duì)手若干個(gè)0.001秒吧。

柔剎彈出*：進(jìn)彎時(shí)車身的變形會(huì)吸收一部分能量，弱化推頭趨勢(shì)。

請(qǐng)給你賽車的車身多一些的關(guān)注，它值得。

車身的剛度絕對(duì)是一個(gè)值得深究的領(lǐng)域，但目前國(guó)內(nèi)對(duì)此領(lǐng)域還是處于薄弱的水平，各個(gè)車型還是在對(duì)標(biāo)車型和試驗(yàn)下獲取數(shù)值進(jìn)行各自的目標(biāo)值設(shè)定。

通常的方法還是利用CAE輔助分析和臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比。在分析軟件中建立有限元模型，設(shè)定工況，施加扭轉(zhuǎn)載荷，確定扭轉(zhuǎn)角度，最終算得一臺(tái)車身在某種工況下的扭轉(zhuǎn)剛度。

公式如下，如果感興趣可以試試：K(N.m/rad)=T(扭矩)/θ(扭轉(zhuǎn)角度)。

對(duì)于理論知識(shí)，網(wǎng)上會(huì)有更專業(yè)的講解，但下面的數(shù)值，不一定是你在網(wǎng)上可以找到的。

靜態(tài)車身扭轉(zhuǎn)剛度設(shè)計(jì)值

• A 級(jí)車型：白車身扭轉(zhuǎn)剛度目標(biāo)值約為≥10000N.m/rad 

• B 級(jí)車型：白車身扭轉(zhuǎn)剛度目標(biāo)值約為 10000~13000N.m/rad 

• C 級(jí)車型含 SUV：白車身扭轉(zhuǎn)剛度目標(biāo)值約為≥13000N.m/rad

• D 級(jí)或更高：白車身扭轉(zhuǎn)剛度目標(biāo)值約為>13000~無(wú)上限N.m/rad （上限值根據(jù)車型目標(biāo)） 

如果說車身剛度太過沉悶的話，那么車身強(qiáng)度更像是個(gè)直男，選用的材料會(huì)更直接影響到性能，設(shè)計(jì)師還會(huì)通過材料特性對(duì)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其更具經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性；我們看幾張圖片來了解一下車身材料是如何分布的 ——

通過這些圖片我們可以看出，哪些位置是所謂的重要位置，也是我們?cè)诟难b一臺(tái)賽車時(shí)，需要更多關(guān)注的位置。

但對(duì)于賽車的車身來說，可能更需要付出多的時(shí)間去思考合適的方法，去滿足每個(gè)級(jí)別的賽事對(duì)車身的各項(xiàng)要求，更要考慮賽事場(chǎng)地的不同，來調(diào)整車身對(duì)應(yīng)的強(qiáng)化和減重方案，具體的減重方案后期會(huì)進(jìn)行詳細(xì)講解。

對(duì)于碰撞的解決

在賽場(chǎng)上最常見的事故多是撞車、翻滾、多圈翻滾。然而見過這么多的場(chǎng)景， 我們的賽車手始終都可能優(yōu)雅的走出破爛的賽車，這就要?dú)w功于車身對(duì)車手的保護(hù)。賽車的車身是經(jīng)過特殊方案處理的。

我們先來看看普通量產(chǎn)車身對(duì)碰撞這件事是怎么說的呢？這要分為三個(gè)級(jí)別，逐步發(fā)生。

• 首先，車身結(jié)構(gòu)按照既定路徑以可控的方式變形，吸收沖擊能量，使得乘坐和駕駛空間不被侵入。

• 然后，車身通過犧牲駕駛室以外的結(jié)構(gòu)部件，使其潰縮，彈起等來減小力和沖擊速度對(duì)乘員和駕駛員的傳遞。

• 最后，內(nèi)部部件通過變形和破碎來吸收乘員對(duì)其的沖擊，來減輕碰撞甚至二次碰撞。

我們來看一下力是如何通過車身進(jìn)行傳遞的 ——

如果對(duì)力學(xué)有一些了解的朋友會(huì)明白，力是具有可傳性原理的。

作用于剛性體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，并不改變?cè)摿?duì)剛體的作用。也就是可以簡(jiǎn)單的理解當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)，無(wú)論是正碰、側(cè)碰還是追尾，首先力源有了。

圖片來源：www.c-ncap.org

北京現(xiàn)代菲斯塔——可變形移動(dòng)壁障側(cè)面碰撞試驗(yàn)（2019-4-10）

當(dāng)力作用在車身上，這時(shí)車身的剛度和強(qiáng)度開始起作用，不僅對(duì)外力進(jìn)行抵抗和吸收，還會(huì)將剩下的力傳遞。

傳遞的主要方向會(huì)平行發(fā)生，這也就是說力會(huì)沿著既定的車身骨架發(fā)生傳遞，這就是車身框架（上下邊梁、前后橫、縱加強(qiáng)梁、A、B、C 柱）所起到的作用。在這個(gè)過程中，又不得不提到另一個(gè)原理，力線平移原理*。

力線平移原理*：作用在剛體的力可以平移到該剛體的任一點(diǎn)，讓作用力在傳遞過駕駛艙的過程中進(jìn)行釋放和衰減，這個(gè)傳遞的過程也是對(duì)車身內(nèi)乘員的保護(hù)。

這是典型的力學(xué)原理，在配合車身各個(gè)部位復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料的應(yīng)用，才使得車身在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)更具保護(hù)性，也是汽車法規(guī)所存在的意義。

其目的都是保護(hù)駕駛員和乘員的安全，當(dāng)然控制合理的車身剛度和強(qiáng)度，也是對(duì)其他車輛和行人的保護(hù)，所以對(duì)車身的研究是一個(gè)需要長(zhǎng)期堅(jiān)持要做的事情。

圖片來源：www.c-ncap.org

上汽通用新君威（20T精英型）——正面40％重疊可變形壁障碰撞試驗(yàn)（2019-4-04）

通過以上對(duì)材料分布和受力軌跡的學(xué)習(xí)，可以讓大家更直觀的感受到完整車身的狀態(tài)，并且更清楚的了解骨架是如何在危險(xiǎn)情況下進(jìn)行作用力的保護(hù)。然而材料是不是盲目的選用高強(qiáng)度就是好呢，如何能讓車子在提現(xiàn)最大輕量化的時(shí)候兼具剛度性能呢，和你的賽車又有什么樣的聯(lián)系呢？ 

Audi R8 的車身結(jié)構(gòu)又有什么不同呢？下篇給你答案。

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