汽车车身测量系统

学习情境5　汽车车身尺寸测量

学习目标

用测距尺测量车身尺寸并分析车身的变形情况。

用机械测量系统测量车身尺寸并分析车身的变形情况。

用电子测量系统测量车身尺寸并分析车身的变形情况。

5.1　车身测量的原理

5.1.1　车身测量的重要性

车身维修的主要任务是，维持或恢复车身的正常工作能力，延长使用寿命并使其处于良好的技术状态。同时，这也是高质量的车身维修所追求的目标。如果由于车身变形导致车身整体定位参数发生变化，对行驶性、稳定性、平顺性、安全性、使用性等都有至关重要的影响。所谓整体定位参数，是指那些对汽车发动机、底盘、车身主要构件的装配位置有着直接影响的基础数据，如：汽车的前轮定位、轴距误差和各总成的装配位置精度等。而这些可以定量测得的表征车身外观和性能的参数值，恰恰又是原厂技术文件中有明确规定的重要技术数据。

车身维修时对这些参数进行测量，一方面用于对车身技术状况的诊断，另一方面用于指导车身维修。因此，车身测量在车身维修中非常重要。车身维修中的测量，一般分为3个步骤：

①维修作业前的检测，旨在确认车身损伤状态和把握变形程度。

车身维修作业前的测量，为技术诊断提供了可靠的依据。它不仅有助于对变形作出正确的技术诊断，同时也为合理地制定维修方案提供了依据。其中，属于单一构件变形时，可以通过更换或修复构件来解决；属于关联部件变形时，可从变形较大的构件入手，逐一进行矫正和修复。对于车身的整体变形，则应以基础构件为基准，对整体定位参数值进行矫正和恢复性修理。

②维修作业过程中的检测，旨在对修复过程的质量进行有效的控制。

对车身的矫正或更换主要构件，都需要通过测量来保证其相关的形状尺寸精度和位置准确度；维修过程中不断测量车身定位参数值所处的状态，可以判定修复作业是否循序渐进地在质量控制之下。

③竣工后的检测，为验收和质量评估提供可靠的数据。

竣工后测量的主要任务是复核，以检验车身修竣后的技术状况参数是否符合标准或达到预定的修复目标。其中，有时还要包括对前轮定位角、轴距、侧滑等参数的检测。如果仅以目测为手段检验，车身维修的内在质量难以控制。只有用数据说话，才能满足车身维修的质量要求。

在整个修理过程中，不论是传统的车架式车身汽车还是整体式车身汽车，测量是非常重要的。必须对受伤部位上的所有主要加工控制点对照生产厂家说明书进行复查，否则就不可能将汽车修复得令人满意。为了做到这些，车身修理技师必须做到以下几点：

①准确地进行测量。

②多次测量。

③重新核实所有的测量结果。

在事故车修理发展过程中，有很多测量方法和技术，目前常用的主要有两种：

①可以测量怀疑其变形的控制点到某未变形的控制点尺寸数据，再与车身尺寸图上标注的两点尺寸进行比较以判断该点的变形情况。车身上大多数的控制点都是孔洞，而测量两点尺寸，是中心点到中心点的距离。如果所测的孔不是同一尺寸，它们通常也是同一类型的圆孔、方孔、椭圆孔等。

②可以测量汽车车身上的控制点三维尺寸与车身尺寸图上的三维标准数据进行比较，以判断该点的变形情况，从而判断车身变形情况。

5.1.2　车身尺寸图

正如上面所述，通过测量车身上特定的点并借助车身尺寸图，就可以完成精确的损伤诊断。车身尺寸图给出了各种车型的测量点和规范尺寸。必须根据所修的车型使用相应厂家和车型的尺寸图，利用图中的数据，就可以将损坏车辆的测量尺寸与正确的尺寸进行比较。

精确的损伤情况可用车身尺寸图相对车身上具体点的测量估测出来，这已成为一种被广泛应用的方法。车身尺寸图中的数值是以对角线测量法为基础得出的。图5.1为一典型整体式车身的尺寸图。可配合测量两孔中心距和控制点的三维数据的测量。要识读该图，首先要弄清车身的三维测量基准。

（1）基准面

汽车设计时，为了便于测量车身高度尺寸，而假想的一个平滑的平面，该平面称为基准面，如图5.2所示。该平面与车身中心水平面平行并与之有固定的距离。生产厂家测得的汽车高度尺寸都是以它为基准，它也是在维修检测过程中的主要参考平面。

因为基准面是一假想平面，所以与车身地板之间的距离可以增加或减小，以方便测量。如果测量中以设定的基准面安装测量仪器困难，可以调整基准面的高度，选取合适的安装位置，但要记住最后的测量结果应减去调整值。基准面在车身尺寸图上投影为基准线，如图5.1中所标注的。

（2）中心面

中心面是一个与基准面垂直并与汽车纵向中心线重合的平面，如图5.3所示。它也是一个假想的平面，在长度方向将车辆对称分开。车身所有宽度方向的横向尺寸都是以中心面为基准测得的。通俗地说，从中心面到车身右侧特定点的尺寸与中心面至车身左侧同一对称点的尺寸，应该是相同的。

图5.1　整体式车身的下部车身尺寸

注：1.各点之间尺寸均为实际尺寸。2.尺寸公差为±3 mm。3.除非另外注明，正视图上尺寸均为对称。4.孔的测量以下缘为准。

图5.2　基准面

中心面在车身尺寸图上投影为中心线，如图5.1中所标注的。

（3）零平面

为了正确分析车身的损伤程度，有必要将汽车看作一个方形结构并将其分成前、中、后3部分，如图5.4所示。分割3部分的基准面称为零平面。

图5.3　中心面

图5.4　零平面

汽车撞伤时往往影响很多部位，但车身中部被制造得很坚固，用来保护乘客，不会轻易地弯曲。通常把这部分作为测量基准来测量不同零部件的宽度和长度。在这个部分的边缘上定义了两个零平面，前面的零平面从地板部分到前横梁，后面的零平面从后门到后横梁。它可以用作检测车身沿长度方向的变形测量基准，车身上各道横梁与零平面的相对位置是衡量其相对于零平面有无变形的重要参数，是车身测量和矫正的主要部位。相对于零平面的检测，表示车身上所有结构是相互平行的。这里所指的平行与任何外界参照物（如地面）无关。零平面在车身尺寸图上投影为零平线，如图5.1中所标注的。

（4）基准点

汽车底板上的基准点是车身前部横梁、车颈横梁、后门横梁及后部横梁，如图5.5所示。它们一般与零平线重合，如图5.1中所标注的。

图5.5

1—前部横梁；2—车颈处横梁；3—后门处横梁；4—后部横梁

5.2　汽车车身测量系统

5.2.1　机械式车身测量系统

测量两孔中心距（也称测距法）可以直接获得定向位置点与点的距离，是最简单、实用的一种测量方法，它主要通过测距来体现车身构件之间的位置状态。

测距法所使用的量具是钢卷尺、专用测距尺等。钢卷尺测量简便、易行，但测量精度低、误差大，仅适用于那些对精度要求不高的场合。尤其是当测量点之间不在同一平面或其间有障碍时，就很难用钢卷尺测量两点间的直线距离。

由于测量的重要性，大量的测量装置正在不断地发展，并使得测量既迅速又精确。机械式车身测量系统大致可分为3种基本类型：量规测量系统、通用测量系统和专用测量系统。

量规测量系统有轨道式量规、中心量规和麦克弗森撑杆式中心量规等多种，它们既可以单独使用，也可互相配合使用。

（1）轨道式量规

轨道式量规一次只能测得一个尺寸，记录下每一个尺寸，并从另外两个控制点进行交叉检验，其中至少一个为对角线测定。修理汽车时，对关键控制点必须用轨道式量规反复测定并记录，以监测维修进度，防止过度拉伸。

在车身构造中，大多数的控制点实际上都为孔洞，而测量尺寸也是中心点至中心点的距离，如图5.6所示。如果所测的孔不是同一尺寸，它们通常也是同一类型的孔：圆孔、方孔、椭圆孔等。由此，要测出孔中心点间的距离，先要测得孔内缘间距，而后再测得孔外缘间距，如图5.7所示。然后将两次测量结果相加再除以2即可。

图5.6

图5.7

1）上部车身的尺寸测量

对照维修手册或厂家说明书，上部车身损伤可用轨道式量规或刻度尺来确定，如图5.8所示。下部车身的评估方法也基本相同。

2）前部车身的尺寸测量

在测量之前必须检验变形的程度。图5.9给出了典型的前部车身控制点，对照汽车厂家车身尺寸表就可对其进行检验。

检验汽车前端尺寸时，关键是选择的测量点必须符合手册中的要求。控制点的对称度是关键性参数，故每一尺寸应该对照另外的两个基准点进行检验，其中至少有一个基准点要进行对角线测量。通常，测量的尺寸越长，其精确度越高。例如，测量发动机室后部上端至下部前端发动机底座间的尺寸，就比测量同一断面内端的尺寸要精确、合理得多。因为它是在车身长度和高度方向上较大范围内的尺寸。从每一对控制尺寸交叉测得两个或多个数据，既保证了测量精度又能够帮助辨别损伤的范围及变形方向。

图5.8　车身上部尺寸测量示例（福特汽车公司供图）

1—安全带紧固螺栓；2—刮水器枢钮；3—撑杆支柱上的交叉件；4—发动机罩碰销；5—发动机罩减振孔；6—车颈部位；7—前翼板支架
（a）两个C柱之间的距离，是从锁扣安装区外缘测量的；（b）两个B柱之间的距离，是从两边上部铰链顶部的立柱边缘测量的；（c）两个A柱之间的距离，是从上部铰链顶部的立柱边缘测量的
注：（1）所有尺寸单位均为mm；（2）尺寸公差为±5 mm；（3）所有尺寸均为真实长度。

图5.9

图5.10

3）车身侧板的尺寸测量

车身侧板结构的任何损伤都可以通过车门开关时的不规则性来确定。找出车身变形所在位置，应把注意力放在漏水的可能性上。这样，必须进行精确的测量。车身侧板的测量主要使用导轨式量规，其测量点见图5.10所示。

利用车身的左右对称性运用对角线测量法可检测出车身的翘曲，如图5.11（a）所示。

在检测汽车两侧受损或扭转情况时，使用对角线测量法是不适当的，因为测量不出这两条对角线间的差异，如图5.11（b）所示。如果汽车左侧和右侧的变形相同，对角线长度相等，如图5.11（c）所示，此法更不宜使用，除非有规定的对角线尺寸标准。

图5.11

在图5.12中，测量比较左右边及对角线长度，若YZ＜zy，则表明左边发生折皱损伤。因此，若将测量边长与对角线测量方法结合起来，就可应用于左右边对称的部件测量。

4）后部车身的尺寸测量

后部车身的变形大致上可通过后备箱盖开关的不平衡性估测出来。为了确定损伤及漏水的可能性，有必要对图5.13中的测量点进行精确测量。后部地板上的皱折通常都归因于后部元件的扭弯，因此，测量后部车身的同时，也要测量汽车底部，这样，展平修复工作才能有效完成。

图5.12

图5.13

在使用轨道式量规时，要注意以下事项：

①汽车上固定点如螺栓、柱销孔的测量。

②点至点测量为两点间直线测量距离。

③量规臂应与汽车车身平行，这就可能要求量规臂上的指针要设置成不同长度。

④某些车身尺寸说明书上以臂长表示尺寸，有些则以点至点之间长度表示尺寸，而有的则两者都用。重要的一点是，修理技师必须使用与车身说明书一致的测量方法，否则就很容易发生错误。

⑤对损伤车辆车身说明书标注出的所有各点都要进行测量。损伤的总和通常以说明书上的尺寸规格减去实际测量结果即可确定。

（2）中心量规

中心量规（见图5.14）不能用来测量，但能够通过投影用肉眼看出车身结构是否准确。中心量规可安装在汽车的不同位置。量规（通常为3或4个）悬挂在汽车上，其横臂相对于量规所附着的车身结构都是平行的。将四个中心量规分别安置在汽车最前端、最后端、前轮的后部和后轮的前部，如图5.15所示。在作翘曲检查时，首先在两个无明显损伤的位置上悬挂好中心量规，然后再在有明显损伤的地方悬挂两个量规，如图5.16所示。最后查看悬挂在这两个位置上的量规，检验它们是否平行或存在着中心销间的错位。

图5.14

图5.15

所有的量规必须都在同一平面上。将四个量规全部悬挂好之后，观察它们的顶部以确定汽车的基准是否正确。如果四个量规的顶部在一条直线上，说明汽车在基准面上；如果它们不在同一条直线上，则说明汽车偏离了基准面，如图5.17所示。

图5.16

图5.17

（3）使用量规测量系统诊断车身损伤

1）扭转变形

扭转变形存在于整个汽车之中。当汽车一侧在前端或后端受到向上或向下的撞击后，就会沿着相反的方向（向下或向上）向另外一端移动，同时相反一侧则会出现完全相反的损伤。

只能在中心零平面处对扭转变形进行检验，否则，由于前部或后部的错位可能会得出不准确的检测结果。为检验汽车的扭转变形，必须悬挂两个基准量规，这两个基准量规也称之为2号量规（前部中心量规）和3号量规（后部中心量规）。2号量规应尽可能远地悬挂在中部前方、车颈的上方；3号量规应尽可能远地悬挂在中部的后方至后桥向上拱起的车架处。这样用2号量规结合3号量规就可进行观测了。如果这两个量规平行，说明汽车不存在扭转变形；如果它们不平行，则表明可能存在扭转变形。记住，真正的扭转变形是贯穿整个车身结构而存在的。为检验中部区段不水平状况的实际扭转变形，还应悬挂另外一个量规，这样，就要在汽车未受损部件上悬挂1号量规（前部量规）或4号量规（后部量规）。

进行检测时，这些量规要与最近的基准量规比较观测。1号量规要与2号量规比较，1号量规要与3号量规比较。如果前部量规（或后部量规）与最近的基准量规平行，扭转变形就不可能存在，但在中部区段可能会有不水平状况。当汽车发生了扭转变形时，量规会出现如图5.18所示的情形。

图5.18

图5.19

2）菱形变形

菱形变形是指梁或臂被向前（或向后）推向相反一侧时的情形，它常存在于传统车架式车身上。检测菱形变形的方法很简单，用轨道式量规，测量出钢梁或臂的前拐角至相反一侧后拐角之间的距离即可。在这里，精确的测量尺寸并不重要，因为只需最后简单地比较一下两对侧的测量结果即可。如果一侧对角线比另一侧长，表明存在菱形变形，如图5.19所示。

3）断裂损伤

断裂损伤的测量也需要使用轨道式量规。如果发现汽车任何部件及车架构件的尺寸比汽车厂家说明书上标准的尺寸短，则表明汽车可能有断裂损伤。在使用轨道式量规对产生断裂损伤的汽车进行测量时，首先要弄清楚厂家说明书上的结构图及各尺寸数据。将部件的标注尺寸减去实际测得的损伤后尺寸即为断裂损伤的总和，使用轨道式量规测量不同碰撞的正确测量方法，如图5.20所示。

图5.20

图5.21

4）上下弯曲

上下弯曲是指汽车车颈位置较正常变低时的情形。检测上下弯曲变形要用三个中心量规，一个安置在前部横梁上，另一个安置在车颈位置，第三个则安置在后门位置。如果这三个量规都是居中并且互相平行，但中间的量规低于其他两个量规（见图5.21），这就表明车颈上存在上下弯曲变形。

5）左右弯曲

左右弯曲是车辆的前部、中部或后部受到横向碰撞后引起车架或车身偏离中心面的变形状态，需用三个中心量规对其进行检测。对于前部受撞的汽车，将2号基准量规悬挂在车颈位置，3号基准量规悬挂在后门位置，1号观测量规悬挂于前部横梁上。如果1号量规与2，3号量规不在一条直线上，那么汽车前部就存在左右弯曲变形，如图5.22所示。

图5.22

图5.23

未遭受损伤的车架用车架量规测量的结果如图5.23所示，量规横臂互相平行（表明车架水平），观测对象都互相对中且成一条线。

（4）机械式通用测量系统

在大多数机械式通用测量系统中，机械指针都装附在精密的测量桥上，如图5.24所示。根据车辆厂家规定的水平和垂直规范，在测量桥上定位好测量系统的量针。

图5.24　通用测量系统零部件术语

机械式通用测量系统既可以测量整体式车身，又能够对传统的车架式车身进行测量。它的优越性体现在很容易进行调整，也极易读取示值。人们绕着汽车就可用肉眼检测所有的控制点，并确定出车身上每个控制点位置与测量系统上此控制点应在位置相比较的结果。如果汽车上的控制点位置与测量系统上正确的控制点位置不在同一水平线上，则说明汽车发生了变形。

在使用机械式通用测量系统时要注意：

①数据图上所选取的基准点是车辆最稳固，最不容易破坏的点。某些时候，车辆由于碰撞或其他事故，损坏了一处或几处基准点，此时我们需要选取其他的点作为车辆的基准点，待原基准点破坏部位被修复后，经测量无误后，再作为通用测量系统的基准点使用。

②由于车辆制作过程中存在的误差和车辆使用过程颠簸刮碰造成的误差，每一辆汽车的长度尺寸都会有略微的变化。通常，这个偏差值应带到长度测量操作中，例如：如果车辆长度方向上两基准点比数据单中的尺寸长4 mm，则其他测量点的长度尺寸都应增加4 mm；如果车辆宽度方向上两基准点比数据图中的尺寸宽2 mm，则中心线杆上垂直标尺固定器刻度尺寸每侧加宽1 mm。

③有一些极端的情况，中心线尺寸可能与数据图中的尺寸相差比较大。此时有必要在另一个位置安放第3根中心线杆来调整关于车辆正确中心线尺寸的长梯子的准确位置。

5.2.2　电子式车身测量系统

随着科技的发展，针对车身尺寸的测量不断涌现出各式各样的电子测量系统，它们的出现将使车辆的损伤鉴定和维修工作更加方便、准确。通常的电子测量系统将机械测量系统的测量指针变为电子测量头，通过传感装置将测量头测得的车身数据直接传输到电子计算机中，如图5.25所示。由于计算机中已经预先存储了各种车型的大量车身数据，所以利用计算机强大的计算能力对测得的数据进行分析和比对，经计算后直接得出车身的变形量，有的还可以给出修复的建议。因此，电子测量系统可以说是一种智能的车身测量系统，对于损伤鉴定人员和维修操作人员来讲都是十分得力的帮手。

图5.25

目前常用的电子测量系统主要有：超声波测量系统、机械臂测量系统、激光测量。

利用电子测量系统，进行关键控制点的三维数据测量，是较好的方法，比如根据国标，为保证汽车正确的转向及操纵驾驶性能，关键尺寸的配合公差不超过3 mm。目前只有电子测量系统才能将测量精度的误差控制在3 mm以内，而且电子测量系统自动调整基准平面的功能使得测量工作省时、省事。

习　题

1.车身测量在车身维修中有什么样的意义？

2.目前常用的测量工具有哪些？各用在什么场合，并比较它们的优缺点？

3.机械测量系统进行测量时，怎样才能定好测量基准？