汽车车身分析及主要功能介绍

2024年3月16日发(作者：乌尼莫克越野房车)

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内燃机与配件

TheCarBodyAnalysisandtheMainFunctionIntroduction

汽车车身分析及主要功能介绍

赵力学曰黄东梅曰侍代军

（燕京理工学院，廊坊065201）

摘要院在整个汽车产品中，汽车的车身和外形是最直观的部分，同时也是整个汽车产品中最重要的部分。每一个汽车产品都需要

一个好的车身和外形来提高它的竞争力。本文介绍了汽车车身常用材料、工艺以及车身的主要功能。

Abstract:Thecar\'sbodyandshaarneedsagood

ticledescribesthecommonmaterials,processesandthemainfunctionsofthecar

body.

关键词院车身；常用材料；主要功能

Keywords:carbody；commonlyusedmaterial；themainfunction

0引言

汽车在我们的生活中起着非常重要的作用，它不仅是

一种交通运输工具，还给人们带来了非常多的精神享受。

汽车不仅可以运载客人，它还是一件艺术品，需要满足社

会对艺术的要求，它的价值在于它的内在和外在给人们带

来的视觉上的冲击和享受。所以它的外观艺术之美，会影

响到汽车本身受欢迎与否，也成了汽车设计是否成功的重

要因素之一了。汽车的车身和外形涉及到的知识面非常

广，不仅涉及到艺术的发展，还涉及到一些科学方面的知

识：人机工程学、空气动力学、材料力学等。研究汽车外形

及车身主要是为了满足人们在汽车外形及车身上的心理

需求，使产品达到科学境界与艺术境界的高度一致，满足

人们物质和精神的双重需要。

1汽车车身的概念及构成

汽车的车身就是可以直接为乘车人遮风挡雨又可以

载货载物，也指车辆本身。汽车的车身为乘车人提供了一

个非常舒适温馨的环境，汽车车身有效阻挡外界所带来的

干扰、噪声、尘土以及汽车废气带来的外界非常差的天气

的影响，并确保运行过程中人身安全以及运送货物的完好

无损。汽车车身的很多结构都可以保障乘车人的安全及运

送货物的完整。

汽车的车身主要包括有发动机舱、发动机舱盖后备箱

后备箱盖、车窗、车门座椅等。而车身的造型也有非常多

种，比如说最常见的是流线型。而我们也根据汽车的构造，

分为两厢车、两厢半、三厢车等。汽车的车身外观造型直接

影响了人们对它的感觉。

汽车的车身和外型应该能够保证汽车在行驶的过程

中满足空气动力学的原理，减少行驶过程中空气阻力对汽

车行驶的影响。也应该做到车身和外型可以更好地吸引人

们的注意力。同时也可以增加汽车的使用年限，减少燃油

的消耗，减少环境的污染。除此以外，汽车车身外形还应当

实现汽车的运行平稳，对发动机的冷却也有一定的帮助，

同时也应该满足汽车内部的环境及通风，让乘客舒适。

2车身分类及结构特点

车身分类主要有两大类：承载式车身、非承载式车身

2.1承载式车身这种车身虽然对车身的前部还有侧

面以及汽车底盘进行了加强，但是汽车的架子很容易变形，

缺乏强度和刚性。承载式车身的汽车质量非常小，车身也比

较低，安装比较方便，但是，缺乏一些稳定性还有安全性能。

结构特点：承载式车身主要是将汽车的悬架，还有发

动机等一些结构直接安装在汽车的车身上。大部分材料采

用的是一种薄板。但是这种材料和结构会降低汽车车身的

刚度。为了保证车身的刚度还有强度，安装了副车架，也有

的把汽车车架安装在汽车的车身上。

2.2非承载式的车身它的强度和刚度都比较好。在

非承载式车身上发动机还有车身等一些其他的部件都是

通过悬架装置来固定到汽车上。所以它的强度和刚度都非

常好，而且非承载式的车身具有车架。非承载式车身就比

较适用于底盘比较高的车上，比如说越野车。

结构特点：非承载式车身的材料一般选用非常厚的钢

板，这种材料使非承载式的车身刚度和强度都非常的好。

举例来说：图1和图2。

图1三菱帕杰罗劲畅非承载式车身

图2全新胜达车载式车身

通过观察两个汽车的底盘结构，便一目了然这两种车

InternalCombustionEngine&Parts

身结构，三菱帕杰罗劲畅底盘有两根大梁明显为非承载式

车身，全新胜达为承载式车身。

一般的轿车都采用的是承载式车身。但是为了降低汽

车的重量，降低车身的重心，提高汽车的安全性能。所以将

一些汽车的系统安装在了汽车车身上。承载式车身底盘空

间比相同车身尺寸的非承载式车身空间大很多。而非承载

车身，有两个大梁支撑着，车身与大梁连接起来成为一辆

完整的车。虽然结构相对稳定承载力也非常的高，但增加

了整车的重量。相同车身尺寸的情况下，劲畅车身明显比

全新胜达车身空间利用率小很多。三菱帕杰罗劲畅的踏板

最小距离地面的距离是215mm，车身大梁的存在让我们

感觉到中心在我们的脚下。

3

3.1

车身材料与工艺

车身材料

很多人认为，汽车的安全取决于车身的材料，车身材

料越厚，它的安全性能就越好。其实并不是这样，如果从设

计者的角度专业看来，现代轿车并不是材料越厚，安全性

越好，其实该薄的地方就薄，该厚的地方就厚，这不仅不会

影响汽车的安全性也对降低车身重量实现汽车轻量化有

非常大的帮助。薄厚不同撞击时受力情况也不相同。可以

分散撞击时的受力情况，可以增加驾驶员的安全性。在实

现汽车轻量化的同时还不降低汽车的安全系数，此时车身

的结构就显得至关重要。汽车的车身和外形大部分材料采

用的是金属。

3.1.1镀锌薄钢板

低碳钢的表层镀上锌可以减少腐蚀性。低碳钢镀锌的

方法主要有两种，一种是含锌量比较高的通过加热在低碳

钢的表面镀上一层锌。另外一种是采用酸性溶液来镀锌，

这种镀锌方法锌的含量比较少。镀锌钢板可以提高低碳钢

的使用寿命。

3.1.2普通低碳钢板

一般普通碳素钢的含碳量在0.38%左右，而低碳钢的

含碳量一般在0.25%左右。低碳钢对于其他元素的含量要

求并不高。而优质碳素钢无论是碳含量还是一些其他元素

的要求都比较高，它的性能也要稍微要求高一些。

在现代汽车的生产中，普通低碳钢是最常用的一种

钢。普通低碳钢的性能良好，它的强度和刚度也非常的好。

满足了汽车的各种要求。所以这种低碳钢在汽车的生产中

被人们广泛的应用。

3.1.3高强度钢板

为了减轻车身重量，高强度钢板得到了各个汽车生产

企业的认可，所以非常多的钢铁企业推出了高强钢，但是

因为高强钢的技术国内尚未达到，所以高强钢大多用于中

高档轿车的一些配件上。比如说，车门发动机舱，行李舱

等。高碳钢既有很强的防撞击的能力，同时也减轻了车身

的重量，它是在低碳钢的基础之上强化工艺而得到的高强

度钢。它的强度和刚度都得到了非常好的提升，虽然变薄

但是它的强度没有变。同时也为车身的轻量化做出了贡

献。高强钢也延长了车身的使用年限。

3.2汽车工艺

在汽车工艺方面一般有冲压工艺，吸塑工艺，浮法玻

璃工艺和焊装工艺。

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3.2.1冲压工艺

其实整个车身在没有涂料之前就是一堆钢。它是由各

部件焊接而成。汽车上的每一个部件都是经过机床的加工

形成。机床加工中有一种技术叫做冲压。通过冲压这些钢

材再根据模具可以形成我们想要的形状。

3.2.2吸塑工艺

汽车中所用到的塑料都是通过加热将塑料变软之后，

再根据模具冷却之后形成我们想要的形状。比如车灯、装

饰还有仪表盘都需要的是塑料材料。

图3吸塑模型

3.2.3浮法玻璃工艺

浮法玻璃工艺生产过程主要是根据物体的重力和表

面张力作用让玻璃液平铺开，形成平整的玻璃层，再经过

一些火还有一些其他的方法来形成我们的浮法玻璃产品。

所以浮法玻璃表面比较光滑，平整度也非常好，非常透明，

这无疑是做汽车车窗最好的选择。

3.2.4焊装工艺

汽车车身进行冲压的部件在冲压完成之后进行加热

还要加一些压力，让它和车身连接到一起。

汽车的车身的工艺看似简单，其实是一个非常复杂的

过程，它会经过很多的焊接和铆接，还有一些其他的连接

方式结合而成。现在汽车生产制造中，最为人们接受熟知

的方法就是焊接。

4车身的主要功能

车身可以为我们遮风挡雨，在运行过程中，车身的环

境就相当于我们生活中所处的环境，会阻挡一些路上的废

气、噪音。我们汽车生产企业也应该保证，车身颜色的协

调，让人们能够用美的眼光来欣赏它。在车身的生产过程

中也应该考虑到空气阻力的影响。

我们在买车的时候，最先观察到的应该是车身，还有

发动机盖，发动机盖的作用主要是保护我们的发动机正常

的工作。而为了减少车身的重量也应该在发动机盖上减少

相应的质量。但又能在受到撞击的时候保护好我们的发动

机，让发动机正常地工作。在夏天的时候阻挡外部的热量，

让发动机更好地工作。所以发动机盖的材料显得尤为重

要。动机盖在制造的过程中，一定要加一些隔热的材料才

能起到阻挡外部热量的作用。发动机舱盖在加工过程中需

要有一些强度和刚度来阻挡外界撞击。

有一些中高档的轿车会设有天窗。车顶盖是保证天窗

开设的关键。在设计者设计过程中，为了保证节省燃油的

消耗，汽车的天窗也要保证符合空气动力学的原理给汽车

以最小的空气阻力。而在开天窗时，不至于由于外界的震

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内燃机与配件

基于某型机游星齿轮轴承失效分析及可靠性改进

胡培俊

（中国航发哈尔滨东安发动机有限公司，哈尔滨150066）

摘要院本文主要针对近年来某型机发生的故障，总结出游星齿轮轴承的失效形式，通过进行保持架应力分析、中间齿轮轴和滚子

受力分以及中间齿轮轴金相分析，对轴承失效影响因素进行了综合分析，提出了网状碳化物形态和分布是影响轴承失效的主要原因。

又从网状碳化物的形成原因以及轴承滚道与滚子硬度匹配性改进出发，对游星齿轮轴承组件进行了一系列的优化改进，彻底解决了

游星齿轮轴承失效问题，大大提高了某型机工作的可靠性。

关键词院游星齿轮轴承；碳化物；失效

0引言

某型机减速器为封闭差动游星传动机构，其中间齿轮

轴承组件为双排滚子轴承，从95年至今共发生失效故障

15起，另有7台发现于失效初期。失效原因比较复杂，具

有多方面性与多层次性。既存在自身设计上的不足，受结

构特点限制，又有加工水平、冷热工艺能力的不足，也有质

量意识缺乏，外场使用维护不当而引起。发生失效时发动

机工作时间均小于1000小时，严重影响某型机的使用可

靠性，因此，对游星齿轮轴承组件进行失效分析及相应改

进非常重要。本文通过分析游星齿轮轴承保持架、中间齿

轮轴、滚子的受力情况以及中间齿轮轴的晶相组织，确定

了游星齿轮轴承的失效原因。

1游星齿轮轴承失效形式

发动机工作时，主动齿轮和内齿圈将发动机一部分功

率传递给游星齿轮，这部分传给游星齿轮的力通过双排滚

子传到齿轮轴上，推动游星架旋转。游星齿轮轴承主要失效

现象为飞机飞行时滑油压力降低，发动机主滑油滤内有金

属末，分解检查后发现减速器、滑油泵内有大量金属屑，从

损伤程度上分为三种失效形式：淤滚子剥落、保持架轻微损

伤、中间齿轮轴剥落；于滚子剥落、保持架折断、中间齿轮轴

剥落；盂滚子轻微剥落、保持架及中间齿轮轴未损伤。

其它零件表面呈灰黑色，出现不同程度的磨损。减速

器中间齿轮轴承组件失效曾引发自动顺桨单台发动机空

中停车，严重影响飞行安全。

2游星齿轮轴承失效分析

为分析游星齿轮轴承失效的原因，需要从受力分析着

手，并结合中间齿轮轴的金相分析结果。

2.1保持架应力分析

保持架的作用是保持滚子的间隔，在滚子的拖动下自

转并在游星架上公转，受滚子推动力、自身和滚子的离心力

作用，滑动摩擦力很小。保持架不同程度断爪而造成的大量

金属屑，是游星齿轮轴承失效的主要特征，所以首先对保持

架进行受力计算与分析。保持架分两种工况进行计算：只考

虑承受保持架自转和保持架绕游星架中心公转的离心力；

在极限情况下，滚子的公转和自转离心力没有作用在外跑

道上而“悬浮”时，滚子的离心力则作用在保持架上。通过

ANSYS11.0对保持架进行有限元计算分析，如图1所示。

a保持架受自身离心力时应力分布

图1保持架应力分布图

b保持架受滚子离心力和自身离心力时应力分布图

动或者是噪声而影响乘客和驾驶员的心情。所以在天窗设

计过程中也会设计一些隔声绝热的材料。

汽车行李箱的材料和发动机舱盖的大致相同。行李箱

既要保证空间的大小，也要考虑存放物品的安全性。所以

要对行李箱盖进行一定的加固和加强。

车身的翼子板是因为它的形状，特别像鸟的翅膀，所

以起名为翼子板，翼子板作用主要是遮盖汽车的轮胎还有

车身。翼子板主要分为前翼子、后翼子板两种，前翼子板安

装在前轮胎上，负责保护前轮，后翼子板主要安装在汽车

后轮保护后轮胎。