总第１５８期　公　路　与　汽　运　Ｈｉｇｈｗａｙｓ　８Ｌ　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　１５　

某轻型客车白车身静刚度试验研究与分析　

席桂东　，朱学华　，何镇罡　

（１．南京汽车集团有限公司汽车工程研究院，江苏南京　２１００２８；２．南京林业大学，江苏南京　２１００３７）　

摘要：承载式车身几乎承载了车辆在使用过程中的各种载荷，因此在车身开发过程中，车身的　刚度特性具有举足轻重的地位。文中以某自主品牌轻型客车的承载式车身为例，介绍了通过试验　获得白车身静刚度的方法，并对获得的试验数据进行了分析，为今后的研发提供数据积累。　关键词：汽车；轻型客车；白车身；静刚度试验　中图分类号：Ｕ４６３．８２　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７１—２６６８（２０１３）０５—００１５—０４　

承载式车身几乎承载了车辆使用过程中的所有　

载荷，包括弯曲载荷和扭转载荷。在这些载荷的作　

用下，车身的刚度特性显得十分重要。如果车身刚　度不佳，将直接影响车辆的可靠性、安全性、ＮＶＨ　

（噪声、振动和声振粗糙度）性能等关键性能指标。　因此，在整车开发和后期改型设计过程中，通过试验　

的方法获取车身刚度特性是十分必要的。　

１　车身静刚度理论计算　

１．１扭转刚度　

客车车身为复杂的空间结构，不同部位的扭转　角有所不同，通常以形为统计目标。当左右载荷不　等时，将会使车身产生扭转变形，作为变形程度的　

值，通常扭转刚度ＧＪ—ＴＬ／Ｏ　，其中：Ｔ为扭力　（Ｎ）；Ｌ为轴距（ｍ）；０　为轴间相对扭转角（。）。　

一般白车身扭转刚度（ＧＪ）　和成品车的扭转刚　

度（ＧＪ）　的关系为（ＧＪ）　／（ＧＪ）ｂ一１．２～２．０。　

１．２弯曲刚度　

车身弯曲刚度可看作是车身在受到垂直力作用　

时车身纵向的张力，是表示其挠度程度的量，可由车　

身前后的变形量来衡量。对多处加载情况，通常用　

车身载荷ｗ与门槛或纵梁处的最大弯曲挠度ｚ的　比值来衡量弯曲刚度，即弯曲刚度Ｅ１＝ｗ／ｚ。　

一般白车身刚度（ＥＩ）　和成品车刚度（ＥＩ）。的　

关系为（ＥＤ　ｂ／（ＥＤ。一１．３～１．７。　

２　车身静刚度测试设备和方案　

２．１　车身静刚度测试设备及流程　测试设备包括弯曲扭转刚度试验台、位移传感　

器和支架、力加载机构、加载配重块、拉杆、力传感　

器、配制专用夹具及数据采集系统。车身静态刚度　测试基本流程如图１所示。　

图１　车身静刚度测试流程　

２．２车身静刚度测试方案　

试验样车状态为白车身，试验中车身约束方式　

应接近于整车实际装配状态。由于后悬架为钢板弹　簧加减振器结构，轻型客车白车身后部固定方式与　

轿车车身的固定方式不同，其夹具固定方式需要模　拟钢板弹簧的连接形式。　

２．２．１　车身扭转刚度测试方案　试验扭转刚度前悬架支撑点为左右减振器车身　

安装点，约束沿ｘ、ｙ、ｚ轴３个方向的平动自由度，　

前悬架通过刚性杆连接到加载梁上，刚性杆和加载　

梁全约束连接，并实现高度可调，约束前保险杠中点　

ｙ向平动；后悬架支撑点为左右模拟板簧的前后中　

心点，约束沿Ｘ、ｙ、ｚ轴３个方向的平动自由度及　

绕Ｘ、ｙ、ｚ轴的转动自由度，车身通过刚性杆连接　到承载梁上，刚性杆和承载梁全约束连接。车身安　

装完成后应水平。　

车身纵梁下方每间隔７００　ｍｍ布置位移传感　

器，传感器和车身接触面应为水平，位移传感器固定　

在钢构支架上，钢构支架与地面垂直，

并且测试过程　总第１５８期　公　路　与　汽　运　Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｌ７　

续表１　

５　０ｏｏ　４　０００　３　０００　２　ｏｏｏ　譬１　ｏｏｏ　。　

前后轴相对扭转角，（。）　

图６扭转刚度拟合曲线　

由图６得扭转刚度ＧＪ一（１７　２０６＋１７　０２９）／２—　１７　１１８（Ｎ・ｍ）／。。由表１和图６可看出：１）顺时　

针加载和逆时针加载时刚度拟合曲线截距都小于　

１００　Ｎ・ｍ，说明车身刚度试验台架、测试设备及车　

身约束方式比较合理；２）顺时针加载和逆时针加载　

时刚度拟合曲线基本重合，说明车身整体扭转刚度　

较为对称，侧拉门对车身整体扭转刚度影响不大。　

车身纵梁各排测点加载扭矩与扭转角计算结果　

见表２，纵梁各排测点扭转角见图７。　

表２

加载扭矩与各测点扭转角的对应关系　１８　公　Ｈｉｇｈｗａｙｓ　第５期　２０１３年９月　

￡　耄　

测点至前轴的距离／ｍｍ　

图７纵梁各排测点扭转角　

由表２和图７可看出：１）车身纵梁各排测点扭　

转角变化曲线比较平缓且光滑，说明车身整体刚度　

比较均匀，车身整体结构较为合理；２）４种载荷工　

况下，车身扭转角变化曲线基本等间隔分布，不同载　

２．５　ｇ　２．０　１．５　

０．０　一０．５　—１．０　荷工况下车身扭转刚度值基本相同。在许可的扭转　

力矩下，车身整体特性符合材料的力学理论。　

基于上述分析，可得出如下结论：该车身整体特　

性良好，车身不同截面扭转刚度分布均匀，整体线性　

度较好；车身扭转刚度值高于轻型客车最低１５　０００　

（Ｎ・ｍ）／。的要求。　

３．２车身弯曲刚度测试结果与分析　

车身弯曲刚度主要从以下方面进行分析：各测　

点在垂直方向上的位移变形量，并找出沿长度方向　

上位移变形最大值；车身两纵梁长度方向上的垂直　

挠度变化曲线。该车身各测点位移变形量见表３，　

各测点挠度变化曲线见图８。　

表３各测点位移变形量　

测点至前轴的距离Ｉｍｍ　

图８各测点挠度变化曲线　

左侧弯曲刚度　

Ｅ１一Ｗ／△Ｚ一９　８００／２．２１—４　４３４　Ｎ／ｒａｍ　

右侧弯曲刚度　

Ｅ１一Ｗ／△Ｚ一９　８００／２．３６—４　１５３　Ｎ／ｍｍ　式中：Ｗ为最大载荷；ＡＺ为纵梁在Ｚ方向上的最大　

变形。　

分析弯曲刚度数据可以得出以下结论：侧移门　

对车身弯曲刚度有一定影响，无侧移门一侧纵梁变　

形量较另外一侧纵梁变形量小，对应刚度值较大；整　

条纵梁位移变化曲线比较光滑，说明车身Ｚ向刚度　

较为线性，结构较为合理。　

４　结语　

该文以某自主品牌轻型客车白车身为例，叙述　方法，得到了最为接近真实值的结果，并对测试获得　

的数据进行了评估，可为白车身的优化设计提供依　

据，并为后续开发新产品提供数据积累。　

参考文献：　［１］邵建旺，彭为，靳晓雄，等．ＳＵＶ白车身静态刚度试验　研究ＥＪ］．汽车技术，２００９（４）．　［２］黄金陵．汽车车身设计［Ｍ］．北京：机械工业出版社，　２００７．　［３］张攀，雷刚，廖林清，等．某汽车白车身模态分析［Ｊ］．重　庆工学院学报，２００８，２２（３）．　［４］夏国林，李霞．轿车白车身优化设计研究［Ｊ］．汽车科　技，２００８（２）．　［５］陈志勇，史文库，沈志宏，等．轻型客车车身车架整体结　

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了自车身静刚度测试的约束方式、测点布置及试验　收稿日期：２０１３－－０５－－２７　．如　∞　运　Ａ　汽　．乩　与　Ａ　

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