汽車(chē)車(chē)身外殼絕大部分是金屬材料,鋼板、碳纖維、鋁、強(qiáng)化塑料等,不同用途的汽車(chē)外殼、不同部位的材料不同。一般是鋼板,奧迪高檔車(chē)是鋁,賽車(chē)是碳纖維,悍馬H2的引擎蓋是強(qiáng)化塑料的。早期的轎車(chē)車(chē)身沿用了馬車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu),整個(gè)車(chē)身以木材料為主。1912年由愛(ài)德華·巴特首次制成了全金屬的車(chē)身,1925年文森卓·蘭西亞發(fā)明了承載式車(chē)身,車(chē)身由鋼板沖壓成型的金屬結(jié)構(gòu)件和大型覆蓋件組成,這種金屬結(jié)構(gòu)的車(chē)身一直沿用至今,得到不斷的完善和發(fā)展。
從20世紀(jì)70年代開(kāi)始轎車(chē)車(chē)身鋼板采用鍍鋅薄鋼板。鍍鋅薄鋼板廣泛應(yīng)用在汽車(chē)上,這是因?yàn)樗辛己玫目垢g能力。早年人們?cè)谠囼?yàn)中發(fā)現(xiàn),將鐵和鋅放入鹽水中,二者無(wú)任何導(dǎo)線(xiàn)聯(lián)結(jié)時(shí),鐵和鋅都會(huì)生銹,鐵生紅銹,鋅生“白銹”;若在二者間用導(dǎo)線(xiàn)聯(lián)結(jié)起來(lái),則鐵不會(huì)生銹而鋅生“白銹”,這樣鋅就保護(hù)了鐵,這種現(xiàn)象叫犧牲陽(yáng)極保護(hù)。工程師正是將這種現(xiàn)象運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中,生產(chǎn)了鍍鋅鋼板。 經(jīng)研究,在鍍鋅量350克/平方米(單面)時(shí),鍍鋅鋼板在屋外的壽命(生紅銹),田園地帶約為15一18年,工業(yè)地帶大約3一5年,這比普通鋼板長(zhǎng)幾倍甚至十幾倍。
在現(xiàn)代,汽車(chē)生產(chǎn)中,使用得最多的還是普通低碳鋼板。低碳鋼板具有很好的塑性加工性能,強(qiáng)度和剛度也能滿(mǎn)足汽車(chē)車(chē)身的要求,同時(shí)能滿(mǎn)足車(chē)身拼焊的要求,因此在汽車(chē)車(chē)身上應(yīng)用很廣。為了滿(mǎn)足汽車(chē)制造業(yè)追求輕量化的要求,鋼鐵企業(yè)推出高強(qiáng)度汽車(chē)鋼材系列鋼板。這種高強(qiáng)度鋼板是在低碳鋼板的基礎(chǔ)上采用強(qiáng)化方法得到的,抗拉強(qiáng)度得到大幅增強(qiáng)。利用高強(qiáng)度特性,可以在厚度減薄的情況下依然保持汽車(chē)車(chē)身的機(jī)械性能要求,從而減輕了汽車(chē)重量。例如BH鋼板是在低強(qiáng)度的條件下,經(jīng)過(guò)沖壓成形之后,進(jìn)行烤漆加工熱處理,以提高其抗拉強(qiáng)度。對(duì)比之下,以往生產(chǎn)的強(qiáng)度在440MPa的鋼板,在采用這種加工技術(shù)以后強(qiáng)度可增加到500MPa。原來(lái)用厚度1毫米鋼板做側(cè)面板,用高強(qiáng)度鋼板只需厚度0.8毫米。采用高強(qiáng)度鋼板還可以有效地提高汽車(chē)車(chē)身的抗沖擊性能,防止在行駛中由于路面的砂石飛濺碰撞產(chǎn)生凹痕,延長(zhǎng)了汽車(chē)的使用壽命。
車(chē)用高強(qiáng)度鋼板應(yīng)具有高強(qiáng)度和延塑性好的特點(diǎn)。目前高強(qiáng)度鋼有BH鋼(烤漆硬化鋼板)、雙相DP鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼(TRIP)、微合金M鋼、高強(qiáng)度無(wú)間隙固熔IF鋼等。它們一般用于需高強(qiáng)度、高抗碰撞吸收能、成形要求嚴(yán)格的零件,例如輪圈、加強(qiáng)構(gòu)件、保險(xiǎn)杠、防撞杠,隨著性能及成型技術(shù)的進(jìn)步,高強(qiáng)度鋼板被用于汽車(chē)的內(nèi)外板件,例如車(chē)頂板、車(chē)門(mén)內(nèi)外板、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、行李艙蓋等上?,F(xiàn)在許多中高檔轎車(chē)都采用高強(qiáng)度鋼板。
近年來(lái)在中高檔汽車(chē)上越來(lái)越多使用了鋁或塑料等非鋼鐵材料做車(chē)身部件,例如奧迪A2全鋁制車(chē)身,日產(chǎn)SUV“奇駿”用塑料做前翼子板,更多的乘用車(chē)保險(xiǎn)杠用塑料制成。
許多人認(rèn)為,車(chē)身安全不安全,重要是車(chē)身牢固不牢固,鋼板厚度越厚,也就越安全。但現(xiàn)代的轎車(chē)設(shè)計(jì)恰恰不是這樣考慮,設(shè)計(jì)者從力學(xué)研究的角度出發(fā),該柔軟的地方就柔軟,該剛硬的地方就剛硬,根據(jù)不同的受力狀況,讓部分車(chē)體在碰撞時(shí)起到吸能分散的作用,盡量減弱沖擊力。已達(dá)到最大限度的保護(hù)駕駛員及成員的目的。
車(chē)身殼體結(jié)構(gòu)按照受力情況可分為承載式(或稱(chēng)全承載式)、非承載式和半承載式三種形式。
承載式車(chē)身的特點(diǎn)是汽車(chē)無(wú)車(chē)架,車(chē)身就作為發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)各總成的安裝基礎(chǔ)。在此情況下,上述各種機(jī)件的載荷以及裝載的載荷全部由汽車(chē)車(chē)身承受,故稱(chēng)承載式。
非承載式車(chē)身汽車(chē)的特點(diǎn)是有完整的車(chē)架,車(chē)身與車(chē)架作柔性連接。在此情況下,安裝在車(chē)架上的車(chē)身對(duì)車(chē)架的加固作用不大,汽車(chē)車(chē)身僅承受本身的重力,它所裝載人和物的重力及其在汽車(chē)行駛時(shí)所產(chǎn)生的慣性力和空氣阻力等,將全部傳給車(chē)架。而發(fā)動(dòng)機(jī)及底盤(pán)各部件重力,這些部件工作時(shí)通過(guò)其支架傳來(lái)的力,以及汽車(chē)行駛時(shí)由路面通過(guò)懸架傳來(lái)的力(最后一項(xiàng)對(duì)車(chē)架或車(chē)身構(gòu)件的影響最大),則直接由車(chē)架承受。
半承載式車(chē)身的特點(diǎn)是車(chē)身與車(chē)架用螺釘連接、鉚接或焊接等方法剛性連接在一起。在此情況下,汽車(chē)車(chē)身除了承受自身和裝載負(fù)荷外,還在一定程度上有助于加固車(chē)架,分擔(dān)車(chē)架的部分載荷。