贺娜 陈瑞峰

摘 要：文章通过对白车身刚度计算方法的分析，并结合大量试验来研究约束方式和挡风玻璃对商用车白车身刚度的影响。通过试验数据的分析可知：约束方式对商用车白车身扭转刚度和弯曲刚度基本无影响，刚度偏差值在5%以内。挡风玻璃对商用车白车身扭转刚度贡献大，刚度提升幅度可高达111%;对商用车白车身弯曲刚度贡献小，刚度提升幅度在5%以内。文章所得出的结论在一定程度上能够指导白车身刚度试验和修正白车身设计。

关键字：商用车;白车身;扭转刚度;弯曲刚度

中图分类号：U463.8  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）12-88-03

Abstract： In this paper， through the analysis of body-in-white stiffness calculation method， the influence of restraint mode and windshield on the stiffness of commercial vehicle body-in-white is studied combining with a lot of experiments. Through the analysis of the test data， it is found that the restraint mode has no effect on the torsional stiffness and bending stiffness of commercial vehicle body-in-white， and the stiffness deviation is less than 5%. The windshield has a great contribution to the torsional stiffness of commercial vehicle body-in-white， and the increase of the stiffness can be as high as 111%： the contribution of the windshield to the bending stiffness of commercial vehicle body-in-white is small， and the increase of the stiffness is less than 5%. In this paper， the conclusions obtained can guide the test of the body-in-white stiffness and modify the design of the body-in-white to a certain extent.

Keywords： Commercial Vehicle; Body-In-White; Torsional Stiffness; Bending Stiffness

引言

汽車白车身刚度是整车设计的一个关键指标，指的是车辆在外力作用下抵抗变形的能力。它是影响汽车关键性能的重要因素（如NWH、安全性、舒适性等性能），在车身设计阶段对刚度进行分析是必不可少的[1-2]。白车身刚度不足会造成车辆在行驶过程中驾驶室门框、窗框等变形较大，严重时会导致玻璃破碎，车门卡死，各部件产生共振和噪声，影响车辆的安全性和舒适性[3]。随着汽车工业的发展和人们对舒适性等要求的不断提高，商用车白车身刚度越来越受到重视。白车身刚度的获取方式主要有两种：一种是通过CAE的方式获得，在驾驶室设计的早期对驾驶室设计进行指导修正;一种是通过台架试验的方式获得，在驾驶室设计的后期对驾驶室设计进行验证和修正。在实际的操作过程中，由于驾驶室工工艺、制造水平、材料等因素的影响，台架试验获得的刚度值能更准确的验证指导白车身设计。为了获得更加准确的白车身刚度值，对影响白车身刚度的因素进行分析研究十分必要，同时对指导白车身设计具有十分重要的意义。本文通过对白车身刚度计算方法的分析，并结合大量试验来研究约束方式和挡风玻璃对商用车白车身刚度的影响。

1 白车身刚度计算方法[4-5]

通常，白车身刚度评价的指标有扭转刚度和弯曲刚度。在白车身结构设计时，必须保证白车身具有一定的刚度，以保证其在工作载荷下的变形量不超过允许的范围。

1.1 白车身扭转刚度计算方法

白车身扭转刚度是指白车身在外部扭矩作用下抵抗变形的能力。对于商用车车身而言，在车身悬置位置处施加大小相等方向相反的载荷F时，车身结构处于扭转工況，车身产生扭转变形，相对扭转角示意图如图1所示，图中H1、H2分别为加载点B1、B2（即左右悬置安装点）在载荷方向上的位移，L为悬置左右间距离，θ为相对扭转角。

则扭转刚度的计算公式为：

备注：M——为加载扭矩，单位：Nm;

θ——为相对扭转角，单位：°;

从白车身扭转刚度计算公式可看出，影响扭转刚度的主要因素是相对扭角，进一步分析可发现影响扭转刚度的最终因素为加载点的变形量。对于同一台白车身而言，影响加载变形量的主要因素有约束方式和驾驶室本身的状态（是否安装挡风玻璃）。

1.2 白车身弯曲刚度计算方法

弯曲刚度是指白车身在外部弯曲作用下抵抗变形的能力。弯曲刚度是在白车身特定位置施加垂向载荷，并用载荷与由此产生的车身纵梁位移最大变化量比值来衡量。这里仅讨论在白车身主副座椅位置处施加垂直载荷的工况。

则弯曲刚度的计算公式是：

备注：F——为该工况载荷之和，单位：N;

Zmax——为车身纵梁Z向最大变形量，单位：mm