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汽車造型設(shè)計--汽車車架

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2011-07-07   瀏覽次數(shù):18
也稱作整體式或單體式車架。針對大梁式車架質(zhì)量重、體積大、重心高的問題,承載式車架的意念是用金屬制成堅固的車身,再將發(fā)動機、懸架等機械零件直接安裝在車身上。這個車身承受所有的載荷,充當(dāng)車架,所以準(zhǔn)確稱呼應(yīng)為“無車架結(jié)構(gòu)的承載式車身”(采用大梁車架的汽車車身則稱為“非承載式車身”)。

承載式車架由鋼(較先進(jìn)的是鋁)經(jīng)沖壓、焊接而成,對設(shè)計和生產(chǎn)工藝的要求都很高,這也是中國目前的車身設(shè)計開發(fā)難以突破的大難點。成型的車架是個帶有坐艙、
發(fā)動機艙和底板的骨架,我們所能看到的光滑的汽車車身則是嵌在骨架上的覆蓋件。

承載式車車架是目前轎車的主流,因為這種結(jié)構(gòu)將車架和車身二合為一,重量輕,可利用空間大,重心低,而且沖壓成型的制造方式十分適合現(xiàn)代化的大批量生產(chǎn)。但是除了開發(fā)制造難度高外,剛度(尤其是抗扭剛度)不足也是承載式車身的一大缺陷。

這問題在日常用車上還不明顯,但對于大馬力、大扭力的高性能跑車,要求有很高的車架剛度,普通承載式車身就顯得剛度不足。因此近年的高性能汽車,除了馬力不斷提升外,各車廠也不斷致力于提高車身的剛度,目前主要采取的辦法是優(yōu)化車架的幾何形狀和采用局部增粗或補焊以加強抗扭能力。

由于承載式車架將全車所有部件,包括懸架、車身和乘員連成一體,具有很好的操控反應(yīng)(正式學(xué)名是“操作響應(yīng)性”),而且傳遞的震動、噪音都較少,這是大梁式車架不可比擬的。因此不僅是轎車,就連一些針對良好道路環(huán)境設(shè)計的越野車也有棄大梁車架而改用承載式車身的趨勢,這就是所謂的“城市化越野車”。另外針對大梁式車架地臺高的弊病。

近年還出現(xiàn)了采用承載式車身的大型客車(稱為“無大梁車身”或“無陣車身”),由于取消了大梁,旅游大巴可以在車底騰出巨大且左右貫通的行李空間,用于市區(qū)的公共汽車則可以將地臺降至與人行道等高以便于上下車(要配合特殊的低置車橋)。低地臺是客車的一個重要發(fā)展方向(圖E)。

鋼管式車架

前面曾說過承載式車架的設(shè)計開發(fā)和生產(chǎn)工藝都復(fù)雜,只適宜大批量生產(chǎn)。但是對于少量生產(chǎn)的轎車又如何呢?雖然可以采用共用平臺策略,但所謂的“共用平臺”能共用的只是懸架、傳動系統(tǒng)等底盤部件,承載式的車架由于必須與車身形狀吻合,對于不同的車身造型是不能共用車架的。于是鋼管式(又稱“框條式”)車架便應(yīng)運而生。

顧名思義,鋼管式車架就是用很多鋼管焊接成一個框架,再將零部件裝在這個框架上。它的生產(chǎn)工藝簡單,很適合小規(guī)模的工作坊作業(yè),50-70年代英國有很多小規(guī)模的車廠生產(chǎn)各式各樣的汽車,都是用自行開發(fā)制造的鋼管車架,是鋼管車架的全盛時期。

時至今日仍采用鋼管車架的都是一些產(chǎn)量較少的跑車廠,如LAMBORGHINI和TVR,原因是可以省去沖壓設(shè)備的巨大投資。由于對鋼管車車架進(jìn)行局部加強十分容易(只須加焊鋼管),在質(zhì)量相等的情況下,往往可以得到比承載式車架更強的剛度,這也是很多跑車廠仍樂于用它的原因。(圖F是LAMBORGHINI DIABLO的鋼管骨架,裝上覆蓋件后成為圖G)

鋁合金車架

奧迪A8的車架是用鋁合金做的,但那是沖壓成型的結(jié)構(gòu),只是材料不同了,仍屬于承載式車架。這里說的鋁合金車架是另一種類型,將鋁合金條梁焊接、鉚接或貼合在一起組成一個框架,可以理解為鋼管車架的變種,只是鋁合金是方梁狀而非管狀。鋁合金車架最大優(yōu)點是輕(相同剛度的情況下)。但是成本高,不宜大量生產(chǎn),而且鋁合金本身的特性決定了其承載能力受限制,暫時只有少數(shù)車廠運用在小型的量產(chǎn)跑車上,如蓮花ELISE和雷諾SPIDER(圖H)。

碳纖維車架

亦即是開頭所提到的“特殊材料一體成型式車架”。制造方法是用碳纖維澆鑄成一體化的底板、坐艙和引擎艙結(jié)構(gòu),再裝上機械零件和車身復(fù)蓋件。碳纖維車架的剛度極高,重量比其它任何車架都要輕,重心也可以造得很低。

但是制造成本是它的致命傷,因此目前都只用于不計成本的賽車和極少數(shù)量產(chǎn)車上。碳纖維車架在80年代首先出現(xiàn)一級方程式賽車上,然后延伸到C組賽車和90年代的GT賽車,至今僅有的兩部采用碳纖維車架的量產(chǎn)車是94年的MCLAREN F1和95年的FERRARI F50。(圖I:法拉利F50一體成型的碳纖維地臺連坐艙就是它的車架)

碳纖維的剛度不僅有利于操控,對提高安全性也有很大的作用。典型例子是在95年,寶馬的總裁駕駛一部MCLAREN F1(街道版)滿載3人在德國的公路上以280公里時速失控,沖出公路后再翻滾無數(shù)圈后才停車,車上3人居然只受了輕傷。當(dāng)時全車外殼盡毀,但車架和坐艙仍保持完好的形狀,如非碳纖維車架肯定是招架不住的。這也是一級方程式賽車至今沿用它的原因之一。

“副車架”




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