漫談車身結構的進化演變史

要聊到轎車車身，我們往往第一個想到的是車身的造型設計，但是車身造型往往是沒有定式的，從50年代至今出現了各種流線型的造型。在這些不同風格的演變中，轎車造型逐漸由馬車型轉變為子彈頭型，而現在呈現出的則是一種更加多元化的造型風格。

車身藝術並不只限於造型藝術，人們往往會過分關注於造型設計，往往會忽視另一重點——結構藝術。作為一名白車身工程師，今天我就來扒一扒車身藝術下那些理性的結構藝術。

不斷改進的過去

1886年，德國科學家卡爾·本茨獲得了以汽油機為動力的三輪車的專利，車身沿用了三輪馬車傳統的木製結構，多數人認為這就是世界上第一輛汽車。早期的轎車車身沿用了馬車車身結構，整個車身以木材為主，這個大家應該都知道。

由於受到動力和續航能力的限制，為了減輕車重，在相當長一段時間內，木製結構車身仍然存在。比如說經典木製車身——Standard公司在1929年製造的Fulham系列車型。在汽車還是定製車的時代，老式的傳統木製車身像是一種非承載式結構，承載能力很差，這帶來的一個致命缺點是結構強度很低，碰撞安全性很差，而且木製車身還很容易引起車體的燃燒。

為了提高車身結構強度以及安全性，當時的科學家和工程師們做了很多努力，其中一大改進就是對鋼材的運用逐漸增多了。第一個具有很強承載能力的鋼結構車身就是創造了汽車神話的福特T型車，準確來說，它是福特公司在1925年生產的新結構車型，而此後福特汽車就不再使用木板，改用鐵皮來製造車架。

儘管在這之前有過鋼結構車身，但是當時的轎車還只是富人的玩具，福特流水線的出現和這條流水線下的產物——福特T型車，徹底改變了這種局面，使轎車產量得到了空前巨大的提高，轎車得以真正走向普通民眾，自此，轎車車身才真正意義上進入了鋼結構時代。

隨著新車身結構的誕生，車身的連接技術也發生了改變，木製車架的螺紋連接和鉚釘連接逐漸被焊接所取代。而焊接帶來的好處不僅僅是連接強度增大、安全性提高，還大大提高了車身的密封性能，減輕了車重，降低了車內噪音，獲得了更好的行駛舒適性。

由於車身技術的發展，非承載式車身重量大、重心高、空間利用率低、舒適性差的缺點被逐漸暴露出來，這導致了轎車車身結構的另一大改變：非承載式結構轉變為承載式結構。

這種承載式車身結構是由文森卓·蘭西亞於1925年發明的，他憑藉自己的創造力和工廠的製造能力，完成了由鋼板衝壓成型的金屬結構件和大型覆蓋件組成的承載式車身結構，這種結構的一大特點是將車身和車架合二為一，車身的承載能力和強度都得到了很大的提高。轎車承載式結構車身也一直沿用至今，並得到了不斷的完善和發展。

與環境和能源鬥爭的現代

過去的一個發展大概聊完了，再來說說現在。提到現代車身結構的特點，就不得不說安全車身和輕量化車身。安全車身的設計是為了當車輛發生碰撞時，將撞擊力分散，從而保證乘員艙不發生變型，最大限度的保證車內乘員的安全。會著重加固乘客艙部分，削弱轎車頭部和尾部的強度，這是因為在正面碰撞中，車身前後部分變形程度越大，吸收的碰撞能量也就越多，傳到乘員室中的撞擊力也就變小了，減輕或避免乘員因乘員室變形受到擠壓，降低乘員受傷的風險。

近些年由於能源和環境危機等問題，汽車輕量化越來越受到重視，而車身輕量化則是其中重要的一部分。現階段來說，主要針對的是結構和其材料的優化和改進。比如說運用於奧迪A8轎車中的，由奧迪汽車公司和Alcoa鋁業公司聯合開發的全鋁空間框架車身，這種框架車身由擠壓成型的中空構件組成，每個元件都是承載的實體，在拐角和焊接處則採用壓鑄件結點連接。這種全新的車身結構使得車身重量降低了約40%，但車身強度和剛度反而增加了。

此外，由於鋁材的吸能性好，在碰撞中的安全性有明顯的優勢，汽車前部的變形區在碰撞時會產生皺摺，能吸收大量的衝擊力，從而保護了後面的乘坐區。同時又由於車身質量的減輕，在碰撞時產生的動能也會減小，也能相應降低衝擊力。

對於車身結構材料的輕量化則是更多地使用鋁合金、輕質高強度鋼、碳纖維以及複合材料。這些材料給車身帶來了更輕的重量，更高的結構強度以及更低的油耗。近年來，這類車型也逐漸增多起來，比如說捷豹XF、凱迪拉克CT6等等，都是採用的全鋁車身結構。

一切皆有可能的未來

那麼肯定有人會問，轎車車身結構的未來在哪裡？這裡並不能下一個明確的結論，單從發展前景和各廠家的投入程度來說，短期內是對材料和結構的改進，比如說將塑料、鋁合金、碳纖維及複合材料等更多地應用於車身結構中，上文中提高的鋁合金框架結構車身就是廠家比較青睞的一種。

長遠來說，未來是新材料+定製車身結構並行的時代。比如說採用一體成型全塑車身，將化學更多地參與到機械行業中，摒棄傳統的衝壓、焊接、塗裝、總裝四大工藝，利用耐火度高的強化塑料並輔以強化結構直接完成車身的製作，縮短車身製造周期，並根據客戶要求製造相應結構的車身，而不是像現在僅僅只是在車身顏色和配件上小打小鬧。

AL頻道小結

我們可以看到的是，汽車車身結構的發展歷史簡直就是人類與自身和自然搏鬥的歷史，更輕、更強、更合理的車身結構被人類不斷地設計出來，而且這種改變仍在不斷進行著。至於未來的車身結構會變成怎麼樣，我也不敢下定論。我們看到一些新玩法了，丹麥ECOmove品牌旗下的QBEAK電動車，車體採用高強度塑料打造、並搭配全景玻璃車頂，而且車頂和塑料車身可以輕鬆進行更換，你覺得可還行？

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