Thinkpad W&F1 建模过程之10－－－车身设计方面的技术详解
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从事多年车身设计方面的工作，积累了一点经验和常识，也积累了一些这方面的资料，希望这篇文章能给各位一点启发。以下内容可以作为设计过程中的参考资料，希望对大家有点帮助。
 
 
 
钢筋铁骨—车身技术详解
当碰撞不可避免地发生时，我们求神拜佛是没有用的，只能依靠汽车的被动安全装置来保护自己。除了安全带、安全气囊等，车身结构才是最基础、最重要的。

    车身是怎么制造出来的

车身制造的第一道工序是冲压。防锈钢板首先被送上开卷落料机，被裁剪成车身零件所需要的形状和尺寸。所有这些待冲压件在上线之前，都必须在清洗机里清洗掉油污和灰尘，然后冲压成型，这样才能保证焊接的可靠性。
   冲压成型的零部件被送到焊装车间，以卡具定位后再用点焊机焊接成白车身，也就是没有喷漆的车身。一部中型车的白车身大约有三四千个焊点，一般都是利用机器人把车身的六大部件依次定位焊接成形，包括地板总成、左右侧围、顶盖、后搁板和仪表台上部。焊后的车体装上四个车门和发动机盖及后备箱盖，就变成了完整的白车身。
   在这里，钢板的防锈性能是一个关键因素，有些车的车架可以有十年防腐能力，而有的车用不了几年就会生锈脱漆，或者穿孔变形。这与钢板的质量有很大关系，而且关系到厂家的生产成本，消费者只能在长期的使用当中去验证。
汽车钢板应该多厚
    在很多人的概念当中，认为钢越厚越好，其实并非如此。特别是为了降低油耗和生产成本，在现代汽车设计当中，车身钢板正在向薄的方向发展。上世纪80年代，普通汽车的钢板大都在1毫米以上，90年代缩减为0.8-1毫米，而如今大多在0.6-0.8毫米。但通过改进车身的结构设计，在使用薄的钢板后，车身刚度以及在碰撞时的保护能力并没有下降。
    过去采用厚钢板还有一个目的是增加车身的自重，使驾驶平稳，而现在汽车多是通过降低重心来增加稳定性，显然后者更加合理。但很多豪华车及欧美车还是坚持大量采用0.8-1毫米厚钢板，目的是达到更高等级的防护能力。
    另外，在车身的不同地方，会根据作用的不同使用厚度和强度不同的钢板。例如前后翼子板、车顶盖、车头盖等一些不需要很大受力的部位使用薄钢板，而一些承受力较大的部位则使用较厚的高强度钢板，譬如前后防撞横梁、左右纵向边框等。
    车身安全在于结构设计
    正如上面所说，钢板厚度不能最终决定车身的安全性能，它更主要取决于车身结构、碰撞吸能技术、焊接工艺等多种因素。出于对车内乘员的安全考虑，从力学研究的角度出发，是不应该把碰撞的巨大能量转嫁于乘员身上的。所以车身设计应该做到的就是：该柔软的地方柔软，该刚硬的地方刚硬。也就是让车体的前部在碰撞时吸收大部分能量，而让坚固的驾驶舱尽量减少变形以避免乘员受到挤压，这就是对能量守恒定律的应用。
   安全性能高的车身，在前部设置有较空旷的碰撞变形区以及中强度的保险横杠。而像奔驰、宝马、沃尔沃这样的高档车，在固定保险横杠的两条纵梁里，内壁的钢板厚度是渐变的，越靠前越薄，越靠近驾驶舱越厚。这样在发生碰撞时，纵梁可以逐级线性变形，从而吸收大部分撞击能量。有的车型甚至不惜代价，将其设计成波纹管式，其实也是同样的道理。
另外，它们的发动机支脚也是采用铝合金材料，在发生碰撞后很容易断裂而下沉，保证其不会像炮弹一样冲入驾驶舱伤害乘客。包括转向柱以及刹车踏板等，在受到碰撞时要能及时断裂，这也是减少伤害的有效方法之一，否则它们容易对驾驶员的头、胸、腿等部位构成威胁。还有一些车在加强车身侧面防撞能力时，都会利用B柱的特殊设计，把能量分开导入车顶和车底可变形的钢制构架上，来缓解碰撞能量。但一些中级别以下的车，由于空间布局关系，很难做到这一点，多通过在两侧门夹层中间放置一两根非常坚固的防撞杆，来减轻侧门的变形程度。
    激光焊接精度高
    除了材料和结构设计会对车身安全产生影响之外，焊接工艺也是一个很重要的因素。现代汽车制造业普遍采用人工与机器焊接相配合的方法，人工主要焊接一些小的钣金件和机器不便操作的地方，而机器主要对车身大的钣金件、安全性要求比较高的地方进行焊接。
   大约10年前，德国汽车制造业开始使用激光焊接技术，就是利用偏光镜反射激光产生光束，使其集中在聚焦装置中，从而产生巨大能量的光线。如果工件靠近焦点，在几毫秒内就会熔化。相对于传统的焊接方法，这种工艺的优点是工件变形极小、焊缝的深度较广，而且不会因为传统的搭焊浪费原材料，强度也有所保证。实际上，激光焊接主要的优势还有一个，那就是加工的精度更高。因为在激光焊接中，光束焦点位置的控制最关键，只有焦点处于最佳位置范围内，才能获得最大的熔深和最好的焊缝形状，所以就要求夹具和零件的尺寸都要非常准确，从而生产出来的产品也会更加精密可靠。
    速度可以毁灭一切
   上面说了很多先进的技术，不过任何事情都是有限度的，如果车速过快，再安全的汽车也难以保全性命。在NCAP碰撞试验中，正面碰撞的速度也只有64公里／小时。而按照理论计算，速度增加一倍，汽车的能量会以平方的关系递增。也就是说，在128公里／小时的车速下，车辆的动能会增加至原来的4倍，如果在这种情况下还能够确保乘客的安全，那汽车的生产成本可就要增加N倍了。所以，即使是我们看好的欧洲车，也不要指望全速行驶发生碰撞时还能苟活。技术的进步只能降低事故发生的机率以及减小伤害的程度，而真正的安全还要靠自己来掌握。