[汽車之家 基礎(chǔ)知識(shí)] 為避免誤會(huì),,開頭先要和大家說一下:本次內(nèi)容重在科普,,理想ONE(參數(shù)|詢價(jià))僅作示意,,同時(shí)也要感謝理想汽車對于選題方面的支持與配合,。那么今天的小知識(shí)是什么呢?沒錯(cuò),,就是車身,。有朋友可能會(huì)說:車身不就是看看樣子看看碰撞成績嘛,這有什么可說的,?對于車身設(shè)計(jì)來說,,除了考慮到安全性、空間布局以及外觀設(shè)計(jì)之外,,如何做到各方面兼顧就很考驗(yàn)工程師與設(shè)計(jì)師的水平了,,而那些并不會(huì)引起大家注意的細(xì)節(jié),往往就是決定其車輛素質(zhì)的關(guān)鍵,。
今日知識(shí)略硬核,,我盡可能用大家看得懂的語言來和大家簡單聊聊這一話題,當(dāng)然考慮到方便理解,,這里面的部分結(jié)論僅適用于大多數(shù)情況,,特殊個(gè)例或者極端情況不包含在內(nèi),,別太較真,,并且今天我們主要針對常見的承載式車身進(jìn)行解讀,,非承載式車身情況在某種層面上不符合今天的內(nèi)容。
○ 30秒看懂所有結(jié)論:
1,、在平衡成本,、材料選擇、安全性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與輕量化之后,,理論上車身剛性越高越好,。
2、除了材料選擇,,車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造連接工藝也十分重要,。
3、車身剛性對于操控性,、安全性和可靠性有著決定性影響,。
4、外覆蓋件(如車門外鋼板,、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋外板等)對于車身剛性影響不大,,核心主要看白車身(Body in white,大白話簡單理解為車身骨架主體結(jié)構(gòu)),。
5,、不同車身結(jié)構(gòu)、不同焊點(diǎn)數(shù)與天窗都可能造影響車身剛性,。
○ 很多人不知道,,車身剛性對操控性和安全性有著決定性影響
首先來說一個(gè)概念:什么是車身剛性?我們常說的剛性在工程領(lǐng)域一般稱之為剛度,,也就是在受到外力時(shí)抵抗彈性變形的能力,,或者簡單理解為:車身容不容易發(fā)生變形。對于車身剛度來說,,一般經(jīng)常關(guān)注的兩個(gè)指標(biāo)分別是車身扭轉(zhuǎn)剛度與車身彎曲剛度,,前者主要評價(jià)車身抗扭轉(zhuǎn)能力,而后者顧名思義就是抗彎曲形變能力,,兩者通常會(huì)合并在一起說,,稱之為彎扭剛度。
首先我們來聊聊對于操控性的影響,�,?赡芎芏嗯笥褧�(huì)認(rèn)為,一臺(tái)車的操控性好壞,,看的是一臺(tái)車懸架結(jié)構(gòu)與調(diào)校水準(zhǔn),。這個(gè)結(jié)論本身是沒有問題的,問題是在于這一結(jié)論的設(shè)定,,是必須要建立在車身剛性高的基礎(chǔ)上才可以實(shí)現(xiàn),。
當(dāng)一臺(tái)車過彎的時(shí)候,,除了懸架的運(yùn)動(dòng)之外,車身在受到外力作用的時(shí)候也會(huì)發(fā)生微量彎扭,,即便懸架參數(shù)得到了充分驗(yàn)證,,懸架標(biāo)定足夠優(yōu)秀,在車身發(fā)生彎扭的時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)意想不到的結(jié)果,。自然而然地,,減小車身形變本身對于車輛動(dòng)態(tài)調(diào)校的影響就是關(guān)鍵,而提高車身剛性也正是為了保證底盤能夠獲得理想狀態(tài)下的實(shí)際結(jié)果,。
○ 在被動(dòng)安全性方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)
除了在操控性上的幫助之外,,車身剛性對于被動(dòng)安全性(或者直白點(diǎn)說是碰撞安全性)也有著一定正向幫助。這很好理解,,但在說這部分知識(shí)之前,,我們還是要說一些“誤區(qū)”。
像面對正面碰撞這樣的情況,,大多數(shù)車輛都會(huì)有個(gè)“鼻子”,,也就是前發(fā)動(dòng)機(jī)艙或者前備廂,在這段乘員艙以外的車身區(qū)域內(nèi),,如何吸收與分散掉碰撞力才是關(guān)鍵,,過“硬”的材料如果布局在最前端是有可能導(dǎo)致碰撞瞬時(shí)加速度過大,進(jìn)而造成乘客在受到碰撞力的時(shí)候“沖擊”太大,,反而會(huì)提高致傷風(fēng)險(xiǎn),。
需要注意的是,強(qiáng)度與剛度并不是一回事,,雖然對于大多數(shù)金屬材料而言存在一定正相關(guān)性,,但具體展開需要根據(jù)材料與結(jié)構(gòu)特性分析,比較復(fù)雜,。除了需要看材料選用之外,,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是影響車身剛性的關(guān)鍵原因。
車身對于被動(dòng)碰撞安全性的部分,,接下來我們將就此科普一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的小知識(shí),,這里面包含對于此前“熱度頗高”的25%小重疊角碰撞優(yōu)化,以及不同位置如何從結(jié)構(gòu)角度設(shè)計(jì)車身的知識(shí)點(diǎn),。
這項(xiàng)測試可以說是很多車企的“噩夢”,。最早是從美國IIHS開始,據(jù)統(tǒng)計(jì)在發(fā)生正面碰撞的時(shí)候,,當(dāng)正面碰撞重疊角小于25%時(shí),,縱梁不能起到充分吸能作用,引起很高的致傷風(fēng)險(xiǎn),而后IIHS就有了這項(xiàng)測試,,很多品牌車型折戟于此,,我國的“中保研”碰撞測試也借鑒了該測試條件,發(fā)現(xiàn)很多車型存在這樣的被動(dòng)安全隱患,,進(jìn)而引起較高關(guān)注。
除此之外,,還有部分車企采用優(yōu)化碰撞力分散結(jié)構(gòu),,減少乘員艙入侵。當(dāng)小重疊角碰撞發(fā)生時(shí),,通過強(qiáng)度夠高的斜梁讓車身呈現(xiàn)出較為明顯的側(cè)滑趨勢,,分散碰撞力。
總結(jié)起來就是,,在安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,,靠近乘員艙的位置要盡可能選用高強(qiáng)度材料,并通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)保證乘員艙完整性,,而在車頭位置則需要利用好車頭空間,,在剛性能夠保證的情況下,做出合理有效的吸能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),。
○ 車身連接工藝,、不同車身形式與天窗也關(guān)乎著車身剛性和強(qiáng)度
除了材料選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),對于車身剛性與強(qiáng)度有影響的第三方面便是車身連接工藝,,這其中包含焊接,、鉚接、結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)等,。
就拿前減振器塔頂來說,,目前常見的結(jié)構(gòu)有拼接式和一體式。前者通過焊接工藝連接在前發(fā)動(dòng)機(jī)艙中,,而后者則是與車身,、輪拱等結(jié)構(gòu)一體成型。別看就這么一點(diǎn)小區(qū)別,,對于注重操控性的車輛來說,,想要獲得高剛性,尤其是在減振器塔頂位置得到較高的局部剛性結(jié)果,,采用一體成型工藝就會(huì)顯得尤為重要,,即便再好的焊接工藝也難以達(dá)到一體成型的效果。不過與焊接式相比,,一體成型塔頂對于工藝要求也更高一些,,制造難度也要更大一些,所以相對的成本也會(huì)增加不少,。
不同的車身連接工藝同樣會(huì)影響車身剛性,,而焊點(diǎn)數(shù)量,、結(jié)構(gòu)膠使用量這些也同樣會(huì)影響一臺(tái)車的整體剛性表現(xiàn),這也就說明了為何參加正式比賽的賽車幾乎都要進(jìn)行補(bǔ)焊工作,,目的就是為了增加焊點(diǎn),,提高車身剛性。
通過公開數(shù)據(jù)我們得知,,豐田Supra的車身扭轉(zhuǎn)剛性大約為39000N·m/°,,在咨詢相關(guān)車身工程師之后,我們了解到即便它們師出同源,,僅僅是一個(gè)敞篷設(shè)計(jì)就會(huì)令其剛性大打折扣,,若不為其做車身補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的話,剛性“打五折”都是很有可能的事情,。
由于天窗設(shè)計(jì)與滑軌布局會(huì)破壞原有的車頂結(jié)構(gòu),,導(dǎo)致車頂橫梁缺失,無法與B柱形成環(huán)狀結(jié)構(gòu),,這就直接造成車身整體剛性的下降,。舉例數(shù)據(jù)來說:配備天窗的寶馬5系GT與無天窗的5系GT,其靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度分別為27500N·m/°與31500N·m/°,,相差約13%,。
編輯點(diǎn)評:
小車身大能耐,對于承載式車身來說,,在保證造型與空間的同時(shí),,車身對于安全性與操控性上的影響也是十分明顯的。高剛性車身不僅可以帶來更好的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),,也是一臺(tái)車在很多方面能做到理想性能指標(biāo)的核心前提,,然而它也是我們在購車時(shí)往往很容易忽略掉的重要參數(shù)。(文/圖 汽車之家 舒寧 鳴謝微博:Jsport微博 提供的部分?jǐn)?shù)據(jù)與技術(shù)咨詢)
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