为什么要请你关心“车壳”呢?技术流程

对于对网上讨论的关于为什么要请你关心“车壳”呢?技术流程和宝马原厂碳纤维轮毂盖这样的的热门话题,大家是怎么看呢,接下来小编为大家详细讲解


文字|啊啊呼


除了网络上广泛报道的车祸之外,汽车的钢板恐怕是最没有人关注的部分了。


大多数严肃的汽车公司都会在他们的媒体包中放置一些车身结构图,并经常在发布现场安装车身结构展示,但即使在许多从业者眼中,这些色缤纷且令人困惑的东西也是最多的享受。您得到的只是一次性付款。


低难度车


人们会感兴趣的是发动机的马力、油耗、电耗、车内大屏的大小、豪华配置的多少、舒适性的表现。一百年?一个一成不变的铁壳真的能影响这一切吗?


揭开真实的“外壳”


我们常说的所谓“白车身”是指经过喷漆和焊接但没有喷漆的整个车身结构,通俗地说就是大家理解的“车壳”或“车架”'。


一般来说,车身的范围必须从两个上下文维度来区分包括和不包括内饰件。车身覆盖件,即车门、前引擎盖、后挡板/行李箱盖、挡泥板等,通常不参与整个车辆的刚性。换句话说,它们实际上“只是一个空壳”。如果您的挡泥板保险杠被自行车压扁,实际上与您汽车的安全无关。


例如,车门与车身的连接实际上只是旋转轴和锁销的几个点,无法“帮助”车身因外力而振动变形。


奥迪A4,白色车身(含盖)


这是一个白色的A4机身,去掉了盖子。


与汽车内饰一样,覆盖件也受到车身振动和变形的影响。由于更换方便,且不影响车身结构原有设计,海外车型引进国内时有时会出现“以铝换钢”的现象。然而,由于包层基本上对刚度没有影响,因此这种变化造成的主要损害在于重量。


覆盖件占车身总重量的1/4至1/6,对于超轻型超级跑车来说甚至更少。一些运动性能车在门板、前后舱盖、车顶等处采用铝甚至碳纤维,而且由于覆盖件本身并不占据很大一部分重量,因此具有减轻实际重量、降低车身重量的效果。车身的重心。重力是有限的。雷克萨斯LC的碳纤维车顶仅将汽车重心降低了12毫米。


一般来说,除非特别强调,我们所说的白车身是一个狭义的概念,不包括它所涵盖的部分。


宝马M4CS碳纤维发动机盖


越艰难,就越安静?


拆掉车身盖板后,白车身的核心结构才是亮点。


刚性是车身最重要的性能指标之一,尤其是扭转刚度。这是最容易从主流渠道获得的车身性能数据,而在白车身上投入巨资的厂商尤其容易谈及刚性。蔚来汽车一直标榜高达44140Nm/的骄人数据,而麦格纳生产的北汽极狐则常标榜车身刚度高达55000Nm/。


所谓刚度是指车体抵抗外应力产生塑性变形的能力。车体发生1度扭转变形需要44140Nm/,即44140Nm的扭矩。显然,数字越高,机体抵抗变形的能力越强,在相同外力作用下变形越小。


车辆行驶时,道路冲击和机械作用不断对身体施加压力。从宏观上看,车身是一个坚固的钢笼,但从微观上看,车身几乎总是在发生一些变形。在极端情况下,例如赛道赛车或越野逃生,车身变形甚至可以放大为宏观效应。


例如,一些SUV制造商将汽车交叉轴驱动,测试两个车轮对角接触地面时车门是否可以正常打开和关闭。别笑。针对这种情况的SUV车型有很多。由于车身变形,车门可能无法打开,或者打开的车门可能无法再次关闭。这就是身体转变被放大和可视化的地方。


场地赛也是如此,极限驾驶时车身变形会导致前后悬架偏离原来的设置。因此,在高性能汽车或超级跑车的情况下,车身刚性也是重中之重,因此超级跑车中首选铝和碳纤维,主要原因是同时考虑到轻量化和车身刚性。


迈凯伦碳纤维硬壳式车身,前后车架均为铝制。


让我们回到不太极端的情况。


对于我们普通人来说,车身刚性对汽车的NVH性能影响很大,在日常情况下,这包括振动、噪声、安静度和舒适度。你在选车试驾时可能没有想到,舒适性这个大家最熟悉的维度,不仅影响发动机噪音、隔音措施、轮胎、风阻,还影响你的身体。


这是因为车体的刚度直接决定了车体的模态频率。所谓模态频率,粗浅的理解,就是车体的固有振动频率。我的老师在中学物理课上教我的是,所有物体都有一个固有频率,当外界激励频率接近这个固有频率时,就会发生共振,振动能量大大增加。有一次,一群士兵正在过一座桥,他们走着走着,桥就因共振而倒塌了。


刚度越高,模态频率越高。这很容易理解。东西越“硬”,变形的可能性就越小。共振必须达到的频率越高。在铺装道路上,路面的振动激励频率与车辆的行驶速度成正比,因此强调驾驶便利性和高速驾驶便利性,采用高模态、高刚性的白车身。必需的。


车辆行驶产生的噪声除了通俗易懂的风噪声、胎噪声、机器噪声外,还有一个重要的组成部分,称为结构噪声。如果您正在驾驶一辆特定的汽车,并注意到汽车每次达到一定速度时都会像振动器一样剧烈振动,这是由于共振导致的结构噪声明显增加。


如果车身刚度太低且模态频率太低,日常速度下的道路激励会驱动车身接近其固有频率,从而引起共振。越是新一代车型、越是顶级豪华车、越是注重舒适性,就越需要更强的刚性和更高的改装性,才能将车辆的共振引发速度推离法定限速可能的。这是可能的。好多了。


路虎全新一代路虎揽胜车身刚性较上一代提升50%,结构噪音降低24%。


为什么豪华、高档车常常“不知不觉地跑得更快”?为什么便宜的汽车在达到某个不太高的速度时常常会感到害怕?为什么同样性能的豪华车行驶性能却很差?强调高速巡航的“GT”型号之所以成为——的图腾,不仅仅是心理作用。


此外,汽车产生的异常噪音大部分是由内部零件之间的振动和摩擦引起的。因此,如果车身刚性更高,变形和振动更小,工程师就可以允许内部组件的间隙更小,在我们看来,这意味着“更好、更精细的技术”。这也是厂商尤其是豪华车企加大车身刚性的诱因之一。


无尽僵化的战争


“一分一分货”的原则普遍适用。横向比较表明,在同一时代,豪华车往往比廉价车具有更高的车身刚性。纵观表面平静的汽车车身制造业,百年来一直在实力交战。


目前主流中型车的刚度大多在20,000~35,000Nm/之间,好的白车身刚度可以接近40,000Nm/。奔驰S级、宝马7系、奥迪A8都超过40000Nm/,这是高端豪华车的境界。


Cayman/Boxster,敞篷车总是遭受僵硬的困扰


值得注意的是,根据体型的不同,硬度存在自然差异。比如我们之前的文章《为什么两厢轿车总是不受欢迎?》“掀背车、旅行车和SUV比轿车更难达到相同的车身刚度。由于敞篷车没有上层建筑,所以无论是软顶还是硬顶都只是一个“棚”,如果不参与刚性就更困难了。在技术和成本相同的条件下,刚性应该垫底。


那么你就明白为什么轿车长期以来代表着“最舒适”的汽车了。


纯电动汽车还有一个例外。电动汽车要求将电池组放置在车辆底部,由于电池组被钢壳严密保护,坚固的电池壳放置歪斜,磨擦了电动车车身的刚性。例如前面提到的蔚来和极虎,以低得多的价格轻松超越了S级/7系/A8的“4万台”标价。


将石油转化为电力使题更容易解释。宝马燃油版车身扭转刚度/,奥迪e-tron也达到了50,000Nm./。两者价格都比豪华车便宜很多,蔚来和吉虎做的生意不赔本。


所谓纯电动汽车是未来,“环保”是原因之一,但不是全部。然而,并非所有电动汽车都实现了“刚性红利”,有的甚至放弃了刚性优势,以换取节省材料成本。总体水平比较的结论总是需要在个体水平上进行详细分析。


蔚来ES8/ES6并非孤例。


结构的刚度由什么决定?横截面积、材料厚度和弹性模量就是这三个因素。


横截面积等于A柱的总宽度、密封件的总厚度和高度。这些“柱”越厚,对刚度的贡献就越大。不用说,材料厚度是一样的。从横截面积来看,2mm的钢板肯定比1mm的钢板硬。弹性模量由材料本身的性质决定。


弹性模量有一个有趣的特性。这几乎与材料的化学成分有关。汽车钢板往往强度不同,但要知道,无论是高强钢还是低强钢,其弹性模量几乎是相同的。也就是说,任何以“大量高强度钢材”作为“车身刚度良好”的直接原因的说法都是不正确的,可以忽略不计。


为了可视性,本田NSX采用了三维热弯和淬火,使A柱变得更薄一些。


提高刚度并不容易,这三个因素都不是“好”的。增大截面积?A柱、B柱、C柱与视角和盲点有关,门槛的高度和宽度导致进出车辆困难。由于它内置于汽车车身中,因此影响驾驶室和乘客室的空间。


您想增加材料厚度吗?继续使用钢材并使其更厚会增加车身重量,需要更强大的动力系统才能达到相同的性能,而更大的发动机和更重的车身相结合会增加油耗。想要减轻车辆重量和油耗?可以遮挡车内的先进设备或者降低隔音、减振措施。——题回归舒适性。


您想更换材料吗?这是正确的。钢可以用铝代替,铝可以用碳纤维代替。铝的弹性模量仅为钢的1/3,但其较低的重量/密度使其可以更厚以实现高刚性。然而,铝的价格是钢的几倍,碳纤维的价格则贵几十倍。混合钢和铝需要焊接以外的连接工艺,并且协调生产线的成本很高。


有句话说,一动牵一身子,有得必有失,但天下没有免费的午餐。


宝马i8,碳纤维不仅是价格也是最终的完美解决方案


车身之所以重要,是因为它决定或定义了汽车的固有特性。例如,刚度和形式决定了NVH的起点,即使可以采用各种隔音减振措施来提高最终的NVH性能,但总会在重量、成本、技术等方面进行投资或牺牲。


例如,车身的轻量化程度决定了车辆性能和能耗的基础,当然,轻量化的方法也多种多样,采用更高效的动力系统,但满足这些要求的白车身轻量化,要求是不放弃先进设备,采用更新、更复杂、更昂贵的技术。


所以我基本上会说,技术水平和车身的各种能力决定了车辆各个方面的可能范围——地板在哪里,天花板在哪里。这有点像本科文凭。这并不一定重要。如果你的本科学位不好,你还有机会进入研究生院。在社会上,最终还是要看实际能力,但从社会宏观角度来看,更高的学术起点总会带来更成功的研究。


身体是基础,但它只是基础;相反,身体是基础,但它是一切的基础。


事实上,消费者很难准确了解特定汽车的白车身性能,甚至汽车相关媒体也可能缺乏信息。例如,车身模态频率没有出现在任何汽车公司发布的公开信息中。幸运的是,车身刚性近年来开始受到关注,但这仅限于少数在车身上投入巨资、确保性能良好、愿意以此作为保证技术水平的手段的厂商。


但至少我们可以看到车身的重要作用和意义,它和我们平常谈论的其他方面一样重要。纵观目前的消费者认知和汽车媒体行业现状,“车壳”绝对是被低估的。不管怎样,影响不是直接的,它不容易解释,它不性感,它不具有爆炸性,所以最好忽略它。


当你意识到这一切时,你必须辩证地认识到,你不能把车身视为绝对重要。事实上,没有什么是“绝对重要的”。这和动力、传动、悬挂等没有什么区别。车身只是构成和定义汽车的子系统之一,最终我们想要的是一辆完整的汽车。


在战略和战术上都要小心。


宝马车有弹簧钢板吗?宝马汽车使用的车身材料主要包括高强度钢、铝合金、碳纤维等。其中,高强度钢是宝马车身结构的重要材料之一,而弹簧钢就是高强度钢的一种。因此,弹簧钢板可用于宝马车身。然而,确切的材料和使用位置可能会根据型号和生产年份而有所不同。


'11BMWX3的引擎盖和'15BMWX3的引擎盖有显着差异。


首先,在外观设计上,11款X3的引擎盖可以更加圆润、流线型,而宝马15款的引擎盖可以有更锐利、更有棱角的外观。


其次,在材料方面,11款X3发动机盖可以使用钢或铝合金等较老的材料,而宝马15款发动机盖可以使用碳纤维复合材料等轻质材料,以提高燃油效率和性能。此外,两个引擎盖可以具有不同的尺寸和结构,以适应模型的设计和工程要求。总体而言,2015款BMW引擎盖可以更加先进和创新,具有更好的性能和效率。


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