式中，

L為白車身輕量化系數(shù)（簡稱輕量化系數(shù)），單位Kg/[N·m/(°) ·m²]；

m為白車身骨架重量，不含四門兩蓋，單位Kg；

Ct為白車身靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度，帶擋風(fēng)玻璃，單位N·m/(°)；

A為白車身腳印面積（四輪間的正投影面積），單位m²。

圖1

L_i=(L₂-L₁)/L₁

式中，

L_i為白車身輕量指數(shù)，無量綱；

L₁為輕量化設(shè)計前的車身輕量化系數(shù)，單位Kg/[N·m/(°) ·m²]；

L₂為輕量化設(shè)計后的車身輕量化系數(shù)，單位Kg/[N·m/(°) ·m²]；

在保證汽車安全、剛度、NVH等性能提升或者不降低的前提下，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化、合適的材料選用、合理的制造工藝等手段來達(dá)到整車重量降低，從而來達(dá)到節(jié)油和減排的工程過程，稱之為汽車輕量化。

EuroCarBody（簡稱ECB）歐洲汽車車身會議，每年10月份在德國舉行。ECB代表著全球汽車車身發(fā)展趨勢，近年來一直被譽為車身界的頂級峰會。我們可以從ECB大會的車型輕量化系數(shù)，側(cè)面看出車身發(fā)展的最新水平。

圖2

由于各年度參展車型的品牌與產(chǎn)品定位存在差異，所以車身輕量化系數(shù)變化趨勢并非逐年遞減，但總體的趨勢是下降的。

圖3

中國輕量化車身會議是由中國汽車工程學(xué)會和汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟主辦，旨在推動我國車身及輕量化技術(shù)的進步，并提供一個汽車行業(yè)車身交流的平臺。該會議可從一定程度上展示我國車身輕量化領(lǐng)域的最新技術(shù)成果和車型。

圖4

目前尚無公開資料論證車身輕量化系數(shù)的等級及水平高低，以下分類源自北汽。

圖5

白車身輕量化系數(shù)（Light Weight Index of BIW）的概念首先由寶馬公司提出，是目前被汽車行業(yè)普遍接受的一個評價白車身輕量化水平的指標(biāo)，數(shù)值越小，表示輕量化水平越高。

由計算公式可知，若要減小輕量化系數(shù)，可以通過降低白車身重量、提高扭轉(zhuǎn)剛度或增大腳印面積來實現(xiàn)。

m指的是白車身的重量，不包含前風(fēng)擋、四門兩蓋及副車架等，因為這些系統(tǒng)都是安裝在白車身結(jié)構(gòu)上，而車身的結(jié)構(gòu)性能主要是指白車身框架結(jié)構(gòu)的性能。

圖6

在保證性能的前提下，降低白車身重量，可以通過以下途徑來實現(xiàn)：

①提牌號降料厚

若需保證性能不變，在降低零件料厚的同時需提高材料強度。

圖7

②集成化設(shè)計

鋼板強度越高，其成形性能一般越差，尤其是強度超過1200MPa常規(guī)的冷沖幾乎無法實現(xiàn)稍復(fù)雜零件的成形，此時，可以采用熱沖壓成形技術(shù)。

目前，激光拼焊板熱成形、補丁板熱成形是較好的實現(xiàn)減少零件數(shù)量，降低重量的技術(shù)。

圖8

③合理設(shè)計減重孔

根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，可以在保證性能的前提下，合理的將零件中部掏空，做到所謂真正的輕量化。

圖9

④降短焊接邊

前期根據(jù)傳統(tǒng)點焊機的操作空間，將焊點搭接邊統(tǒng)一設(shè)計成15mm以上。隨著工藝水平的提升，或激光焊接等工藝的應(yīng)用，搭接邊可根據(jù)現(xiàn)有工藝做相應(yīng)縮短或調(diào)整。

此外，在無需焊接之處，可設(shè)計成交替的鋸齒狀搭接。

圖10

⑤合適的材料用在正確的位置

正如奧迪A8、寶馬新7系等車型的車身選材趨勢一樣，以鋼、鋁為主，碳纖等復(fù)合材料為輔的多材料混合車身，正在成為一種趨勢。

圖11 

Ct為白車身靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度，之所以把車身扭轉(zhuǎn)剛度設(shè)置成輕量化系數(shù)的重要指標(biāo)，而不是定義為內(nèi)飾系統(tǒng)或整車系統(tǒng)，這也是因為白車身是整車和內(nèi)飾等系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所有的部件最終都在這個基礎(chǔ)上安裝，白車身的扭轉(zhuǎn)剛度性能的好壞決定整車的性能。

圖12

①加厚

零件料厚對扭轉(zhuǎn)剛度的影響較大，可通過靈敏度分析等途徑，確定對扭轉(zhuǎn)剛度影響較大的零件，并適當(dāng)增加該部分零件的料厚，從而達(dá)到提高扭轉(zhuǎn)剛度的目的。

圖13

②增加環(huán)狀路徑，優(yōu)化接頭結(jié)構(gòu)

一般封閉的空腔、接頭具有較強的扭轉(zhuǎn)性能，在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計時，盡可能地將接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計成封閉結(jié)構(gòu)。（以下圖片引用知武漢上善和吉利）

圖14

如A柱內(nèi)板與A柱加強板形成一個閉合的空腔、B柱加強板與B柱內(nèi)板形成一個閉合的空腔，以上說的部位往往就是我們通常說的主斷面。

此處所述腳印面積，即車身的輪距與軸距所形成區(qū)域的正投影面積，它也是表征性能的重要參量。該參量中的前后輪距大小決定了車子的大小、乘用空間，因為前后輪距確定之后，車子的輪邊寬度也相應(yīng)的確定，車子的輪邊寬度與前后輪距之比應(yīng)符合黃金分割，即輪邊寬/前后輪軸距的比值接近0.618。可見，A實際上確定了車子的級別，即A級，B級，C級和D級等，這與車子的寬敞舒適度也密切相關(guān)。

有人做過這樣的統(tǒng)計，將2011-2015這五年的ECB會議參展車型按照軸距Z來分類統(tǒng)計其輕量化系數(shù)。分類標(biāo)準(zhǔn)為軸距Z≤2600、2600＜Z≤2700、2700＜Z≤2900、Z＞2900這四類，并在各個級別剔除一個最高值和一個最低值，同時剔除k-car和超跑等極致車型，得到如下的圖示結(jié)果。

圖15

從以上的統(tǒng)計結(jié)果可知，由于軸距的不同，輕量化系數(shù)分層次排布。簡單來看，對于A0級車，輕量化系數(shù)需達(dá)到2.9以下，A級車和B級車都要3.2以下，C級車則要2.2以下。

對于扭轉(zhuǎn)剛度，一般日常A級轎車扭轉(zhuǎn)剛度在18000N·m，B級轎車扭轉(zhuǎn)剛度在20000N·m左右。而從上面的統(tǒng)計結(jié)果看，普遍比這一目標(biāo)值要高，主要原因是高性能和SUV車型獲獎較多，拉高了這一數(shù)值。