通過理想ONE 淺談車身結構上的小知識

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為了避免誤解，我想在開頭告訴大家:本次會議內容以科普為主，Li ONE只是一個標志。同時，也要感謝李總在選題上的支持與配合。那么今天的小知識是什么呢？是的，就是車身。有的朋友可能會說:車身只是看碰撞結果。有什么好說的？對于車身設計來說，除了考慮安全性，空布局和外觀設計之外，如何兼顧各個方面將考驗工程師和設計師的水平，而不會引起大家注意的細節往往是決定他們車輛質量的關鍵。

今天的知識有點難，所以我會盡我所能用你能理解的語言和你簡單談談這個話題。當然，考慮到理解的方便，這里的一些結論只適用于大多數情況，不包括特殊情況或極端情況，所以不要太認真。今天主要解讀常見的承載式車身，非承載式車身的情況在某種程度上不符合今天的內容。

○ 30秒了解所有結論:

1.在平衡了成本、選材、安全結構設計和重量輕之后，理論上車身剛性越高越好。

2.除了選材，車身結構設計和制造連接工藝也很重要。

3.車身剛度對機動性、安全性和可靠性有決定性影響。

4.外罩對車身剛性影響不大，核心主要看白色的body。

5.不同的車身結構、不同的焊點和天窗可能會影響車身的剛性。

○很多人不知道車身剛性對操控性和安全性有決定性的影響。

首先從一個概念開始:什么是身體僵直？剛度，我們常說的剛度，在工程領域一般稱為剛度，即承受外力時抵抗彈性變形的能力，或者簡單理解為:車身不易變形。至于車身剛度，通常關注的兩個指標是車身扭轉剛度和車身彎曲剛度。前者主要評價車身的抗扭能力，而后者顧名思義就是抗彎變形能力，兩者通常結合在一起，稱為彎扭剛度。

先說對可操作性的影響。很多朋友可能認為汽車的操控性取決于汽車的懸架結構和調整水平。這個結論本身沒有問題。問題是這個結論的設定只有建立在車身高剛性的基礎上才能實現。

汽車在轉彎時，除了懸架的運動外，車身在受到外力時也會發生輕微的彎曲和扭曲。即使懸架參數得到充分驗證，懸架標定足夠優秀，車身發生彎曲和扭轉時也會出現意想不到的結果。自然，減少車身變形本身對車輛動態調整的影響是關鍵，而提高車身剛性只是為了保證底盤在理想工況下能夠得到實際效果。

○被動安全中的結構設計細節

除了在操控性上的幫助，車身的剛性也對被動安全有積極的貢獻。這很容易理解，但在談這部分知識之前，我們還是要談一些“誤解”。

面對正面碰撞，大多數車輛都會有一個“機頭”，即前發動機艙或前艙。在這個乘員艙外的車身區域，如何吸收和分散碰撞力是關鍵。如果將太硬的材料設置在前端，可能會導致碰撞的瞬時加速度過大，從而導致乘客在受到碰撞力時“撞擊”過多，但會增加受傷的風險。

需要注意的是，強度和剛度不是一回事。雖然大多數金屬材料都有一定的正相關性，但具體的發展需要根據材料和結構的特點來分析，相當復雜。除了材料的選擇，結構設計也是影響車身剛性的關鍵因素。

對于車身被動碰撞安全部分，接下來我們會有一些關于這個科普的結構設計的知識，包括之前“高熱”25%小重疊角碰撞的優化，以及不同位置如何從結構角度設計車身的知識點。

這次測試可以說是很多車企的“噩夢”。最早是從美國的IIHS開始的。據統計，正面碰撞發生時，當正面碰撞重疊角小于25%時，縱梁無法充分吸收能量，造成傷害的風險較高。后來，IIHS進行了這次測試，許多品牌的汽車在這里失去了立足之地。我國“中國保險研究”碰撞試驗也借鑒了這一試驗條件，發現很多車都存在這樣的被動安全隱患，引起高度關注。

此外，部分車企采用優化的碰撞力分散結構，減少對客廂的侵入。當發生小重疊角碰撞時，足夠高強度的斜梁可以使車身表現出明顯的側滑傾向，分散碰撞力。

綜上所述，在安全結構設計中，靠近客室的位置應盡可能采用高強度材料，通過優化結構來保證客室的整體性，而在機車的位置，則需要利用好機車空的車廂，在保證剛度的情況下進行合理有效的吸能結構設計。

○車身連接技術，不同的車身形式和天窗也與車身的剛性和強度有關。

除了選材和結構設計，影響車身剛性和強度的第三個方面是車身連接技術，包括焊接、鉚接、結構膠粘接等。

以前減震器塔頂為例。目前常見的結構有兩種:拼接式和集成式。前者通過焊接工藝與前發動機艙連接，后者與車身、輪拱等結構一體成型。別看這么小的差別。對于注重操控性的車輛來說，要獲得高剛性，尤其是要在減震器塔身頂部獲得更高的局部剛性，采用整體成型工藝尤為重要，即使是最好的焊接工藝也很難達到整體成型的效果。但與焊接式相比，一體化塔頂工藝要求更高，制造難度更大，因此相對成本也會增加很多。

不同的車身連接工藝也會影響車身的剛性，焊點的數量和結構膠的使用量也會影響一輛車的整體剛性性能，這也就解釋了為什么幾乎所有參加正式比賽的賽車都要進行補焊，目的是增加焊點，提高車身的剛性。

根據公開數據，我們知道豐田SUPRA（查成交價|參配|優惠政策）的車身扭轉剛度約為39000N·m/。咨詢了相關的車身工程師后，我們知道即使是同根同源，只有敞篷的設計會大大降低它的剛性。如果我們不為它做車身加強設計，很有可能剛度會降低50%。

因為天窗設計和滑軌布局會破壞原有的車頂結構，導致車頂橫梁缺失，無法與B柱形成環形結構，會直接降低車身整體剛度。例如，寶馬5系GT（查成交價|參配|優惠政策）配備天窗和5系GT不配備天窗的靜態扭轉剛度分別為27500N·m/和31500N·m/左右，相差約13%。

編輯評論:

小車身容量大。對于承載式車身，在保證外形和空的同時，車身對安全性和操控性的影響也非常明顯。高剛性車身不僅能帶來更好的結構基礎，也是一輛車在多方面達到理想性能指標的核心前提。然而，這也是我們買車時經常忽略的一個重要參數。