学习任务一
汽车的发展与分类

汽车车身（automotive body）是驾乘人员的工作或乘坐场所，同时也是用来装载货物的部件。随着新技术的发展、新工艺的规范及新材料的应用，现代汽车正向安全、节油、舒适、耐用等方向发展。

汽车车身结构随车型的不同而有所差异，但总体上又很接近。在进行汽车车身维修前，必须充分了解所维修汽车的车身分类与其结构特点，才能进行合理的维修。

一、车身的发展

世界上第一辆汽车是由德国人卡尔·本茨（Carl Benz）于1885年10月研制成功的，它奠定了后世汽车设计的基调。本茨于1886年1月29日向德国专利局申请汽车发明的专利，同年的11月2日专利局正式批准发布。因此，1886年1月29日被公认为是世界汽车的诞生日，本茨的专利证书也成为世界上第一张汽车专利证书，如图2-1-1所示。

该车为三轮汽车，采用一台二冲程单缸的汽油机。此车具有现代汽车的一些基本特点，如火花点火、水冷循环、钢管车架、钢板弹簧悬架、后轮驱动、前轮转向和制动手把等，如图2-1-2所示。1886年，戈特里布·戴姆勒（Gottlieb Daimler）在斯图加特市的巴特坎施塔特区制造了世界上第一辆“无马之车”。该车是在买来的一辆四轮“美国马车”上装用了他们制造的发动机，世界上第一辆汽油机驱动的四轮汽车就此诞生，如图2-1-3所示。

由于19世纪末到20世纪初期，汽车设计师把主要精力都用在了汽车的机械工程学的发展和革新上，所以汽车车身的发展受到了限制。直到20世纪前半期，汽车的基本构造已经全部发明出来后，汽车设计者们才开始着手从汽车外部造型上进行改进，并相继引入了空气动力学、流体力学、人体工程学以及工业造型设计（工业美学）等概念，力求让汽车能够从外形上满足各种年龄、各种阶层，甚至各种文化背景的人的不同需求，使汽车成为真正的科学与艺术相结合的最佳表现形象，最终达到最完善的境界。而研究设计汽车车身的主要作用是保护驾驶人的安全以及构成良好的空气力学环境。

我国古代早有“轿车”一词，是指用骡马拉的轿子。当西方汽车大量进入中国时，正是封闭式方形汽车在西方流行之时。那时汽车的形状与我国古代的“轿车”相似，并与“轿车”一样让人感到荣耀，于是人们就将当时的汽车称为轿车。最早出现的汽车，其车身造型基本上沿用了马车的形式，因此称为“无马的马车”。其英文名Sedan就是指欧洲贵族乘用的一种豪华马车，不仅装饰讲究，而且是封闭式的，可防风、雨和灰尘，并提高了安全度。18世纪这种车传到美国后，也只有纽约、费城等少数大城市中的富人才有资格享用。

1908年福特（Ford）推出T型车时，车身由原来的敞开式改为封闭式，其舒适性、安全性都有很大提高。福特将他的“封闭式汽车”（Closedcar）称为Sedan。著名的福特T型车是马车型汽车的佼佼者，如图2-1-4所示。

其后，美国福特汽车公司在1915年生产出一种不同于马车型的汽车，其外形特点很像一只大箱子，并装有车门和车窗，人们称这类车为“箱型汽车”，如图2-1-5所示。自此，箱型汽车确立了以后汽车的基本车身造型，其车身覆盖件开始采用薄钢板冲压成形。

20世纪20年代，由于金属材料和冶炼、成形、焊接等方面技术的进步，汽车车身出现了承载式车身结构的设计思想，即用薄壁结构制成硬壳式金属整体式车身。汽车车身由以敞篷为主转变为以封闭的箱式车身为主。随着工业技术的进一步发展，承载式车身得以大力发展，车身由钢板冲压成形的金属结构件和覆盖件组成，这种金属结构的车身一直沿用到现在。

20世纪50～70年代是轿车车身发展的黄金时期，承载式车身得到广泛的应用，并出现了“车身力学”这一新概念，为汽车车身设计开发研究建立了较为完整的框架。很多新型材料用于车身，诸如复合材料、铝合金材料以及工程塑料等。车身内装饰已广泛采用人造材料，车身外表涂料则采用具有弹性和高度光泽的合成涂料。随着现代高速公路的发展，车身空气动力学实验逐渐成为汽车车身设计的必要程序，汽车车身的安全性和人体防护问题也提上了议事日程。

20世纪80年代以后，汽车车身各支撑技术更深入、更系统。在车身材料方面，就金属材料而言，应用于汽车车身的高韧性的超高强度钢正在不断被研发，并且大量采用了防腐蚀性高的合金钢。大量的非金属材料也已广泛应用于汽车车身，其所占整个车身材料的比例也逐年增加，出现了碳纤维车身和全塑料复合车身等。相关的加工工艺方法（如冷冲压、特种材料成形加工、各种形式的焊接、喷漆、电镀、塑料成型等）也日新月异，且不断完善。汽车主动安全性和被动安全性的实验、计算机仿真、汽车车身虚拟造型与图形显示、空气动力学试验与计算模拟、车身电子化设施与装备及汽车车身刚度、强度等领域都有长足的进步，技术的发展与应用使现代汽车车身在各方面发生了飞跃。

二、车身结构的分类

1.汽车车身分类

1）轿车车身（car body）：轿车车身分为四门车身、双门车身、双座车身、可移动车顶车身和客货两用车身等多种。根据顶盖的结构又可分为移动式顶盖、折叠式顶盖和可拆卸式顶盖等。如图2-1-6所示。

2）客车车身（coach body）：客车车身分为城市公共汽车车身、长途汽车车身和旅游客车车身等。如图2-1-7所示。

3）载货车车身（truck body）：载货车车身通常包括驾驶室和货厢两部分。而货厢往往可以分为传统式货厢、封闭式货厢、自卸式货厢、专用车车厢，以及特种车货厢等多种。如图2-1-8所示。

2.按车身结构分类

（1）承载式车身结构 承载式车身又称为整体式车身，其构想源于飞机的设计。在前、后轴之间没有连接作用的车架，车身是承担全部荷载的刚性壳体，直接承受从地面传来的力和动力系统传来的力。

承载式车身虽然没有独立的车架，但由于车身主体与类似于车架功能的车身底板（包括前后纵梁）采用点焊、保护焊、激光焊等组焊方式制成整体刚性框架，使整个车身（底板、骨架、内外蒙皮、车顶等）都参与承载，如图2-1-9所示。当车身整体或局部承受适度荷载时，壳体不易发生永久变形，即刚性结合角在正常荷载作用下一般不会永久性变形，而且这个由构件组成的刚性壳体，在承受荷载时会“牵一发而动全身”，依作用力与反作用力的平稳法则，“以强济弱”地自动调节，使整个壳体在极限荷载内始终处于稳定平衡状态。这种结构在力学上称之为“应力壳体结构”。

承载式车身的优点：

1）质量小。它不像制作车架那样要使用厚钢板冲压件，而是采用容易成形的薄钢板冲压件。

2）生产性好。用薄钢板冲压成的各种结构件，在流水生产线上采用点焊工艺和多工位自动焊接等自动化生产方式，使生产效率明显提高，质量保障性好。

3）结构紧凑。由于没有独立的车架，汽车整体高度、重心高度、承载面高度都有所降低，可利用空间也有条件相应增大。

4）安全性好。由薄板冲压成形组焊而成的车身，具有均匀承受荷载并加以扩散的功能，对冲击能量的吸收性好。尽管当汽车发生碰撞事故时的局部变形较大，但对乘客室的影响却小得多，汽车的安全保障性得到改善与提高。承载式车身能够实现车身整体合理的强度等级设计理念（又称为车身刚度匹配）。所谓的车身强度等级设计，是指在汽车车身设计时，有意将中部区域（乘客区）刚度和韧性设计为比前后区域大，这样在前后碰撞时，车身前、后部易变形（尺寸缩短）而吸收撞击能量，从而对中部区域产生一定的保护作用。

承载式车身的缺点：

1）底盘部件与车身结合部位在汽车运动荷载的冲击下，极易发生疲劳损坏。

2）乘客室容易受到来自汽车底盘的振动与噪声的影响。

3）由事故所导致的整体变形较为复杂，且车身整体定位参数的变化，会直接影响汽车的行驶性能。车身维修作业中对整体参数复原时，不仅难度大，而且必须使用专用设备和特定的检查与测量手段。

（2）非承载式车身结构 非承载式车身又称为架式车身，如图2-1-10所示。这种形式的车身典型特点是车身下面设计有足够强度和刚度的独立车架，车身通过弹性元件紧固于车架上，施加于汽车上的力基本上都由车架来承受，车身壳体不承载或只在很小程度上承受由于底架弯曲或扭曲变形所引起的部分荷载。当车身发生较大损伤时，可以拆开分别修理和校正。由于荷载主要由车架承受，所以这种车身的支柱一般较细，风窗玻璃也较大。相当一部分类型的客车、载货汽车及少数轿车采用这种类型的车身。

非承载式车身的优点：

1）减振性好。介于车身与汽车行驶系之间的车架，可以较好地吸收或缓和来自路面的冲击，降低噪声和减少振动，从而提高乘坐舒适性。

2）组织工艺简单。底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，可简化装配工艺，便于组织专业化生产线。

3）易于改型。由于车架作为整车的装配基础，这样就便于汽车上各总成和部件的安装，同时也容易改变车型和改装成其他车辆。

4）安全性好。发生碰撞事故时，车架可以对车身起到一定的保护作用，从而保护乘客。

非承载式车身的缺点：

1）整车质量大。由于车架的质量较大，所以整车的质量较大。

2）承载面高。由于底盘和车身之间装有车架使整个高度增加。

3）由于车架的构件截面尺寸较大，生产厂必须具备大型的压、夹工具及检验设备等一系列较为昂贵且复杂的制造设备。

3.按车身被分隔的空间单元分类

1）单厢车身：整个车身只有1个单元空间，比如客车只有乘客车厢，这就是单厢车身。

2）两厢车身：整个车身有2个单元空间，比如旅行车、越野车等。这种车身结构中有独立的发动机舱和乘客室，如图2-1-11所示。

3）三厢车身：整个车身有3个单元空间，绝大多数轿车都是三厢车身，它们有独立的发动机舱、乘客室和行李舱，如图2-1-11所示。

4.按车身材料分类

1）钢制车身（steel body）：钢制车身是由钢板冲压成的钣金件通过多种焊接方法组装成的，这种车身是目前轿车车身的主流。以前轿车车身材料全部使用优质碳素钢板，近年来高强度低合金钢板所占的比例逐渐增加。

2）轻金属车身（light-metal body）：目前采用最多的轻金属是铝合金，批量生产的轿车目前只有个别部件采用铝合金，全部采用铝合金的轿车车身技术目前尚不成熟。

3）塑料车身（plastic body）：全塑料车身目前还很少，而且所谓塑料车身，一般都指用塑料制造车身覆盖件。它是以钢制骨架为基础，用螺栓把塑料覆盖件紧固其上而成。

4）混合式车身（composite body）：混合式车身是指由多种材料组合而成的车身。

5.按轿车车身尺寸分类

1）紧凑型轿车（compact car）：又称为经济型小排量轿车，车身属于最小级别，通常采用4缸以下的小型发动机，质量较小，燃油经济性高。

2）中高级轿车（intermediate car）：通常采用4缸、6缸、8缸发动机，具有中等的质量和外形尺寸，一般采用整体式车身结构。

3）豪华轿车（limousine）：轿车中尺寸最大的。因为它尺寸比较大，所以质量比较大，通常采用高性能的V8发动机。豪华轿车采用整体式车身或车架式车身结构，其燃油经济性差。

6.按轿车车身结构分类

1）普通轿车（ordinary car）：这种车一般有前座和后座，适合4人或5人乘坐，并可分为2门和4门轿车。

2）硬顶轿车（hardtop car）：这种车有前座和后座，金属顶盖，通常以没有立柱或中立柱为特征，它也可以分为2门和4门轿车，如图2-1-12所示。

3）敞篷车（open car）：敞篷车分为硬顶敞篷车和软顶敞篷车两种。多数敞篷车采用塑料或帆布顶篷作为其软顶，它可以升起或落下。类似硬顶轿车，敞篷车没有门柱，根据需要可以制造成有或者没有后窗，如图2-1-13所示。

4）掀背式轿车（hatchback）：这种汽车分为3门和5门形式，车尾部有行李舱，行李舱盖向上开启，如图2-1-14所示。

5）旅行车（wagon）：这种车分为3门和5门形式。顶部向后延伸至全车长。车后部有宽敞的行李舱，尾门是行李舱的入口，如图2-1-15所示。

6）多功能车（sport-utility vehicle，SUV）：这种车通常采用四轮驱动，离地间隙比一般轿车高，常归类于越野车一类，可在雪地和泥泞路面顺利行驶，如图2-1-16所示。

7）厢式车（van）：这种车的厢形车身宽大，因而内部空间较大。全尺寸厢式车通常采用全周边式车架和前置发动机后轮驱动的形式。微型厢式车体型较小，通常采用整体式车身结构和前置发动机前轮驱动的形式，如图2-1-17所示。

8）客货两用车（pick-up truck）：这种车通常称为皮卡，它的驾驶室和车架通常是独立的。大多数客货两用车采用前置后驱的形式，有些采用四轮驱动，如图2-1-18所示。