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汽车造型设计知识讲座--汽车车架

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-07-07   浏览次数:14
前面曾说过承载式车架的设计开发和生产工艺都复杂,只适宜大批量生产。但是对于少量生产的轿车又如何呢?虽然可以采用共用平台策略,但所谓的“共用平台”能共用的只是悬架、传动系统等底盘部件,承载式的车架由于必须与车身形状吻合,对于不同的车身造型是不能共用车架的。于是钢管式(又称“框条式”)车架便应运而生。

顾名思义,钢管式车架就是用很多钢管焊接成一个框架,再将零部件装在这个框架上。它的生产工艺简单,很适合小规模的工作坊作业,50-70年代英国有很多小规模的车厂生产各式各样的汽车,都是用自行开发制造的钢管车架,是钢管车架的全盛时期。

时至今日仍采用钢管车架的都是一些产量较少的跑车厂,如LAMBORGHINI和TVR,原因是可以省去冲压设备的巨大投资。由于对钢管车车架进行局部加强十分容易(只须加焊钢管),在质量相等的情况下,往往可以得到比承载式车架更强的刚度,这也是很多跑车厂仍乐于用它的原因。(图F是LAMBORGHINI DIABLO的钢管骨架,装上覆盖件后成为图G)

铝合金车架

奥迪A8的车架是用铝合金做的,但那是冲压成型的结构,只是材料不同了,仍属于承载式车架。这里说的铝合金车架是另一种类型,将铝合金条梁焊接、铆接或贴合在一起组成一个框架,可以理解为钢管车架的变种,只是铝合金是方梁状而非管状。铝合金车架最大优点是轻(相同刚度的情况下)。但是成本高,不宜大量生产,而且铝合金本身的特性决定了其承载能力受限制,暂时只有少数车厂运用在小型的量产跑车上,如莲花ELISE和雷诺SPIDER(图H)。

碳纤维车架

亦即是开头所提到的“特殊材料一体成型式车架”。制造方法是用碳纤维浇铸成一体化的底板、坐舱和引擎舱结构,再装上机械零件和车身复盖件。碳纤维车架的刚度极高,重量比其它任何车架都要轻,重心也可以造得很低。

但是制造成本是它的致命伤,因此目前都只用于不计成本的赛车和极少数量产车上。碳纤维车架在80年代首先出现一级方程式赛车上,然后延伸到C组赛车和90年代的GT赛车,至今仅有的两部采用碳纤维车架的量产车是94年的MCLAREN F1和95年的FERRARI F50。(图I:法拉利F50一体成型的碳纤维地台连坐舱就是它的车架)

碳纤维的刚度不仅有利于操控,对提高安全性也有很大的作用。典型例子是在95年,宝马的总裁驾驶一部MCLAREN F1(街道版)满载3人在德国的公路上以280公里时速失控,冲出公路后再翻滚无数圈后才停车,车上3人居然只受了轻伤。当时全车外壳尽毁,但车架和坐舱仍保持完好的形状,如非碳纤维车架肯定是招架不住的。这也是一级方程式赛车至今沿用它的原因之一。

“副车架”

最后要补充“副车架”的概念,这是常常在车书中出现的新名词。副车架并非完整的车架,只是支承前后车桥、悬架的支架,使车桥、悬架通过它再与“正车架”相连,习惯上称为“副架”。副架的作用是阻隔振动和噪声,减少其直接进入车厢,所以大多出现在豪华的轿车和越野车上,有些汽车还为引擎装上副架。

未来发展

大梁式和承载式车架是占绝大多数的主流车架形式,但它们都分别有着显著的缺点,即笨重和刚度不足。于是近年出现了融合这两者优点和车架设计方案,图中所示是三菱PAJERO IO的独创车架,在承载式结构的车厢底部增加了独立的钢框架(图J中的蓝色部分),可以认为是简化的大梁结构,从而在保证刚度的同时,重量和重心又比大梁式结构大为下降。另一个例子是本田S2000,由于对性能要求很高,而敞篷车身的刚度不足,于是在承载式车架的底部加焊了类似大型横梁的补强结构,从而增强了刚度。今后这种“杂交”车架的形式肯定会更层出不穷




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