各種車架結(jié)構(gòu)

1、 前言：首先聲明，這篇講述車架結(jié)構(gòu)的文章并非什么學(xué)術(shù)性的文章， 只是以筆者所知轉(zhuǎn)為文 字，讓各位讀者了解目前小汽車的根本構(gòu)造， 畢竟無(wú)敵網(wǎng)涉足的是汽車改裝， 各位看官只需 了解到車架大致的結(jié)構(gòu)便可以了。 一輛汽車的靈魂是什么？相信許多讀者會(huì)不加思考的便會(huì)答復(fù)是引擎， 不錯(cuò)，作為消費(fèi) 者，在考慮購(gòu)置汽車時(shí)首先想到的也是引擎， 它的排氣量是多少， 它的功率是多少等等。但 實(shí)際上，汽車除了引擎系統(tǒng)及其傳動(dòng)系統(tǒng)外， 懸掛形式、車架結(jié)構(gòu)往往會(huì)被忽略。 筆者覺(jué)得， 一輛汽車的好壞，除了其動(dòng)力系統(tǒng)外，車架才是重點(diǎn)要挑選的，它直接關(guān)系到整輛車的行駛 狀態(tài)控制、耐用性、動(dòng)力輸出效率等。在我們充分地了解了引擎等相

2、關(guān)局部的知識(shí)后， 對(duì)于 其各個(gè)系統(tǒng)的載體，車架的知識(shí)也是時(shí)候劃入我們的視野了。 如果說(shuō)引擎是汽車的靈魂，那車架必然就是發(fā)膚。 畫此主題相關(guān)圖片如下： 車廠設(shè)計(jì)車架時(shí)，會(huì)使用不同的顏色去代表單獨(dú)的構(gòu)件或者各個(gè)局部 所受的力，從圖中可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)一體化車架是由眾多的沖壓件構(gòu)成的。 汽車創(chuàng)造于 18861886 年，最初的形式只是來(lái)自當(dāng)時(shí)的房式馬車的結(jié)構(gòu)， 也就是最古老的一種 車架設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)百余年的開(kāi)展，特別是第二次世界大戰(zhàn)后，車架設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)生了翻天復(fù)地的 開(kāi)展，現(xiàn)代汽車也逐漸變得越來(lái)越理智了。 二十一世紀(jì)的今天， 市場(chǎng)上能被我們認(rèn)識(shí)的車架 結(jié)構(gòu)，主要分為四個(gè)大類：最被廣泛使用的是一體化式車架結(jié)構(gòu)，英

3、文為 Monocoque,Monocoque,目前 市場(chǎng)上絕大局部的車型都采用此種結(jié)構(gòu)； 第二種那么是最為古老的一種，俗稱的陣式車架結(jié)構(gòu)， 英文為 Ladder Chassis,Ladder Chassis,也可以稱為梯陣式車架，目前所有的硬派越野車和局部的 SUVSUV 仍使用此種結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)；第三種是已經(jīng)非常罕見(jiàn)的骨干式車架，英文為 Backbone Chassis,Backbone Chassis,曾經(jīng)在歷史名車欄目 中介紹過(guò)的 T TOYOTA 2000GTOYOTA 2000GT 便是這次結(jié)構(gòu)；最后一種便是空間管陣式車架，英文為 Space Frame,Space Frame,傳統(tǒng)意義

4、上的空間管陣式車架因?yàn)槠渲谱鬟^(guò)程特殊，所以只能生存于那些貴價(jià)的超 級(jí)跑車上，而隨著科技的開(kāi)展， 局部量產(chǎn)車也開(kāi)始嘗試進(jìn)行變通而采用， 畢竟其優(yōu)秀的力學(xué) 結(jié)構(gòu)是其他結(jié)構(gòu)很難取代的。 困此主題相關(guān)圖片如下： F50F50 設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)圖，它采用碳纖維一體化車架設(shè)計(jì)，是最為頂級(jí)的車架設(shè)計(jì)概念。 雖然看似簡(jiǎn)單地將地球上的民用小車所使用的車架結(jié)構(gòu)分為四個(gè)大類， 但實(shí)際上遠(yuǎn)不是 那么簡(jiǎn)單，四種大類的下面有些又各自分出了一些衍生結(jié)構(gòu)，以下，我們便一一進(jìn)行簡(jiǎn)述。 一陣式車架 陣式車架由來(lái)以久， 也不是汽車所特有的結(jié)構(gòu)， 它應(yīng)該源自人類歷史古老的馬車， 后來(lái) 才被應(yīng)用到這種現(xiàn)代交通工具上的。 無(wú)敵網(wǎng)沒(méi)有怎么介紹

5、過(guò)那些硬派的越野車， 例如舊款的 PajeroPajero、陸地巡洋艦一類車型改裝，所以沒(méi)有一些圖片可以進(jìn)行說(shuō)明，但是簡(jiǎn)單地形容，陣 式車架結(jié)構(gòu)，最大的特點(diǎn)就是其底盤可以與乘客座艙可以完全別離的，例如舊款的 PajeroPajero V31V31 之類，陣式車架上被放置了引擎、變速箱、懸掛系統(tǒng)、行走系統(tǒng)等最為主要的系統(tǒng)，而 駕駛艙和前方的引擎艙那么是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，駕駛艙與車架間由八顆螺絲作固定，必要時(shí), 松開(kāi)這些螺絲，便可以實(shí)現(xiàn)別離，而且沒(méi)有了駕駛艙，單靠車架仍可行駛。 最大的特點(diǎn)，所以在車架的根底上，外觀可以完全不受限制的隨意變更。 除了某些越野車外，房車已經(jīng)很少使用陣式車架了，而少數(shù)族類

6、中較為知名的 鏡蛇。 眼鏡蛇的典型陣式車架結(jié)構(gòu)。 血 I I 此主題相關(guān)圖片如下： 貨車或者客車都仍在使用這種結(jié)構(gòu)方式。 回此主題相關(guān)圖片如下：這就是陣式車架 目前民用車市場(chǎng)上， AC Cobra AC Cobra 作為一種古老的、傳統(tǒng)的車架機(jī)構(gòu)，開(kāi)展至今仍有其存在的空間。 陣式車架設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)于各種行駛時(shí)的應(yīng)力處理較為合理， 而且一個(gè)成熟的車架可 以應(yīng)用于多款車型上， 畢竟其外殼如同人的衣服一樣是隨時(shí)可以更換的。 最重要的是，陣式 車架的某些性能很好，例如前后配重、橫向扭力、 菱形扭力的處理雖然比空間管陣式差，但 優(yōu)于一體化車架形式，所以時(shí)至今天仍為許多車型所采用特別是那些對(duì)行駛路面要求

7、不高的 越野車和 SUVSUV等。 拒此主題相關(guān)圖片如下： 二骨干式車架 骨干式車架可以說(shuō)已經(jīng)成為了歷史， 現(xiàn)今幾乎所有大型的汽車制造廠商已經(jīng)停止使用這 種車架設(shè)計(jì)。骨干式車架的創(chuàng)造者是 Lotus Lotus 蓮花車廠的創(chuàng)辦人哥連卓文 Colin CColin Chapman hapman , 當(dāng)時(shí)，其創(chuàng)造這種車架動(dòng)機(jī)很簡(jiǎn)單， 就是要降低生產(chǎn)本錢，所以其設(shè)計(jì)相當(dāng)簡(jiǎn)單， 一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng) 的中管，連接前引擎、變速箱和后驅(qū)動(dòng)輪局部，也是一種典型的 FRFR 布局形式。其實(shí)說(shuō)白了， 骨干式車架的概 念是來(lái)自陣式車架的， 或者也可以稱為廉價(jià)版的陣式車架。 但是，雖然廉價(jià)， 可以令整車本錢下降，但其缺點(diǎn)卻非常

8、突出，以今天的平安觀念考量，骨干式車架兩邊是空 的，沒(méi)有任何防護(hù)，對(duì)于側(cè)面撞擊都是致命的。另外，其中軸設(shè)計(jì)要求高，對(duì)于車架系統(tǒng)所 必須承受的幾大力學(xué)，如垂直彎曲、縱向扭力、橫向扭力、菱形扭曲等載荷根本很難應(yīng)付， 所以骨干式車架注定是要被淘汰的。而從創(chuàng)造到結(jié)束，根本都只有英國(guó)外鄉(xiāng)的車型使用過(guò)， 如 LotusLotus、TVRTVR 等，而豐田的 2000GT2000GT 也是使用如此設(shè)計(jì)。 豐田的 2000GT2000GT 的車架設(shè)計(jì)概念便是來(lái)自哥連卓文設(shè)計(jì)的骨干式車架。 畫此主題相關(guān)圖片如下： 剔除掉所有部件后的骨干式車架，可以看到其結(jié)構(gòu)確實(shí)非常簡(jiǎn)單，只是平安性強(qiáng)差人意。 園此主題相關(guān)圖片如

9、下: 典型的骨干式車架，對(duì)于正側(cè)面撞擊毫無(wú)防守之力，根本不可能通過(guò)今天的側(cè)撞測(cè)試。 目此主題相關(guān)圖片如下： 之前介紹了兩種最為根底和簡(jiǎn)單的車架機(jī)構(gòu)， 本文那么介紹較為復(fù)雜的一體化車架和空間管陣 式車架。 三一體化式車架 1 1、傳統(tǒng)式一體化車架 將兩種沒(méi)有分支結(jié)構(gòu)的車架形式介紹完后， 剩余的兩種形式都有眾多的分支結(jié)構(gòu)。 首先 是一體化車架設(shè)計(jì)，英文稱作 MonocoqueMonocoque。傳統(tǒng)意義上的一體化車架，就是將主車架、承載 梁、外殼等等看作一個(gè)整體，各局部通過(guò)焊接將之接合。如果從字面上解釋一體化設(shè)計(jì)會(huì)較 為復(fù)雜，但站在車廠的角度上， 一體化設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，可以令車輛的生產(chǎn)速度獲得前所未有

10、的 提高，雖然對(duì)于生產(chǎn)車架各局部所需要的加工機(jī)器的本錢巨大， 但是生產(chǎn)效率的提高、自動(dòng) 化設(shè)備的廣泛應(yīng)用，令單件部件的制作本錢降低，所以某些車廠可以年產(chǎn)百萬(wàn)輛， 如果換了 其他機(jī)構(gòu)，是根本不可能實(shí)現(xiàn)的。 RXRX- -8 8 的車架設(shè)計(jì)，屬于較為傳統(tǒng)的一體化布局。 通此主題相關(guān)圖片如下： FORDFORD 的 MustandMustand 也是傳統(tǒng)式一體化布局，可以看到，承載梁、葉子 板等等，都是車架的其中一局部，通過(guò)焊接將各個(gè)構(gòu)件接合在一起 畫此主題相關(guān)圖片如下： 雖然目前幾乎所有的量產(chǎn)車型都采用一體化車架設(shè)計(jì)， 但其也有諸多缺點(diǎn)， 例如重量和金屬 材料的消耗量都是不可防止的， 但因?yàn)槠鋼碛?/p>

11、不錯(cuò)的抗撞擊能力、 有效使用空間大等諸多有 點(diǎn)，此設(shè)計(jì)還是被保存下來(lái)， 目前更多的汽車廠家在不遺余力地探索基于此次設(shè)計(jì)下的有效 解決方法，從而也引申出多種一體化形式。 JaguarJaguar 的全鋁合金一體化車架，一改正去全部使用鋼板的時(shí)代，鋁合金能 有效解決了銹蝕、重量等問(wèn)題，但要提高剛性，那么需要更高明的力學(xué)設(shè)計(jì)。 血 I I 此主題相關(guān)圖片如下： 2 2、輕量化高剛性一體化車架( ULSAB Monocoque )ULSAB Monocoque ) 首先需要說(shuō)明，該車架形式屬于一體化車架的一個(gè)分支， 而且屬于少數(shù)族類， 其整個(gè)生 產(chǎn)過(guò)程與傳統(tǒng)的一體化車架一樣， 只是在各局部構(gòu)件上的制作

12、上有所不同， 大家都知道輪圈 的分類中，有鑄造輪圈和鍛造輪圈， 而鍛造也分為低壓鍛造和高壓鍛造兩種， 高壓鍛造剛性 高，而低壓鍛造那么在剛性和韌性之間找平衡點(diǎn)。 輕量化高剛性一體化車架其實(shí)與普通一體化 車架的區(qū)別就如同此種區(qū)別。 輕量化高剛性一體化車架的生產(chǎn)過(guò)程中， 所有車架內(nèi)的部件都 是依靠高壓成型的，而普通的一體化車架那么多為沖壓成型， 兩者的區(qū)別就在于成品內(nèi)部的分 子排列上，高壓成型的分子結(jié)構(gòu)細(xì)密、均勻， 而沖壓成型那么會(huì)出現(xiàn)并不均勻的應(yīng)力分布，令 焊接后整車剛性缺乏的缺點(diǎn)。 從 E46E46 時(shí)代開(kāi)始，BMWBMW 的三系便開(kāi)始使用這種名為輕量化高剛性一體化車架設(shè)計(jì)，因?yàn)椴?料加 工工

13、藝提高，令原來(lái)某些細(xì)節(jié)上的補(bǔ)強(qiáng)可以被取消， 從而到達(dá)更佳的整體剛性和輕量化訴求。 畫此主題相關(guān)圖片如下： ULSABULSAB 的概念是有保時(shí)捷提出，并使用，而時(shí)至今天，這種比相同設(shè)計(jì)下的一體化車架要 輕一半，剛性提高一半的設(shè)計(jì)， 只有被少數(shù)車型的幾個(gè)車型所使用， 本錢相對(duì)較高是其沒(méi)有 被廣泛使用的其中一個(gè)重要原因。 3 3、碳纖維一體式車架 看到碳纖維一詞，無(wú)敵網(wǎng)的讀者相信都心里有數(shù)了， 能用上這些車架結(jié)構(gòu)的絕非普通車 型。不錯(cuò)，這種結(jié)構(gòu)絕對(duì)上少數(shù)民族中的貴族。碳纖維一體化車架最早出現(xiàn)在賽車上， 當(dāng)然 也是那項(xiàng)每年燒掉數(shù)十億美元的一級(jí)方程式賽車， 而在街車上，最早的，真正能被稱為碳纖 維一體

14、化車架的車型是 19931993 年出售的 Mclaren F1,Mclaren F1,該車的風(fēng)頭被其寶馬的 627627 匹 V12V12 引擎和 破紀(jì)錄的 360360公里極速所搶去，從車架設(shè)計(jì)角度上看，這臺(tái)車同樣是世界之最，最早使用全 碳纖維一體化設(shè)計(jì)的車架，從下面這張僅能找到的圖片上，就可知道 F1F1 是何等的奢華，無(wú) 論引擎、懸掛還是三名成員都被包裹在那個(gè)碳纖維車殼里， 無(wú)論整體剛性還是重量， 普通的 汽車均難望其背。 麥拿倫 F1F1 之后，便是 19951995 年的法拉利 F50F50 和 ENZOENZO，兩者的設(shè)計(jì)均來(lái)自一 級(jí)方程式，當(dāng)然也就名正言順地用上這種碳纖維一體化

15、設(shè)計(jì)， 不過(guò)與之前的麥拿倫 F1F1 不同, F50F50 和 ENZOENZO 更貼近一級(jí)方程式，碳纖維局部只有乘客座艙及前方的懸掛支撐梁，前方那么由 引擎和變速箱完全充當(dāng)作車架的后部結(jié)構(gòu)。想想這三臺(tái)車在車壇的地位，不是貴族嗎？ 麥拿倫 F1F1 的全碳纖維一體化車架 I I 此主題相關(guān)圖片如下: 法拉利 F50F50 車 I I 此主題相關(guān)圖片如下: .UP- r F50F50 的俯視圖，尾部只有引擎和變速箱充當(dāng)車架的后部結(jié)構(gòu)一體化概念只實(shí)現(xiàn)在成員艙和車 I I 此主題相關(guān)圖片如下: 后懸掛系統(tǒng)及引擎周邊全部安放在引擎和變速箱上。 園此主題相關(guān)圖片如下： 碳纖維一體化車架的設(shè)計(jì)在許多介紹中

16、并不止這區(qū)區(qū)的三臺(tái)車民用街車 ，有的連同 959959、 288GT0288GT0 甚至 F40F40 等也劃歸此項(xiàng)，不過(guò)筆者不敢茍同，既然作為一個(gè)獨(dú)立的設(shè)計(jì)形式， 8080 年 代的那些只是某局部實(shí)現(xiàn)了碳纖維化， 相比之下沒(méi)有上述的三臺(tái)來(lái)得徹底和統(tǒng)一。 所以介紹 碳纖維一體化車架還是只有三個(gè)主角。 19871987 年的 F40,F40,只是在乘客座艙等局部實(shí)現(xiàn)了碳纖維化，而其他機(jī)件仍 構(gòu)筑在空間管陣車架上，所以不能將之劃入 碳纖維一體化車架范疇。 拒此主題相關(guān)圖片如下： 4 4、盆式鋁合金一體化車架 這種車架只有一個(gè)車廠在設(shè)計(jì)制作， 那就是 LotusLotus 蓮花車廠，當(dāng)然也包括了購(gòu)置

17、其車架成品 的 OPELOPEL。此款車架最先被應(yīng)用在 LotusLotus 的 EliseElise 上，同時(shí)也讓 EliseElise 成為了經(jīng)典，一臺(tái)最具 操控性能、最具賽車化特性的街道超級(jí)跑車， 之所以能被劃入超跑序列，最大的原因并不是 其只有百來(lái)匹的輸出，而是其優(yōu)異的車架設(shè)計(jì)。盆式鋁合金是一個(gè)全新的概念， 其所有局部 均采用鋁合金制作，然后各局部通過(guò)膠水環(huán)氧樹脂粘合在一起，成為一個(gè)整體，從而誕 生了盆式鋁合金一體化車架的概念。 這就是蓮花車廠委托丹麥鋁窗公司制作的盆式鋁合金一體化車架，整個(gè)車 架的重量只有 6565 公斤，但抗扭性能超人，也是 EliseElise 受歡送的主要原因之

18、一。 拒此主題相關(guān)圖片如下： 數(shù)量不多的釧釘加上特殊的環(huán)氧樹脂膠水，成為了整個(gè)車架 的連接方式。不過(guò)其通過(guò)撞擊試驗(yàn)，證明膠水同樣很平安。 拒此主題相關(guān)圖片如下： 四空間管陣式車架 1 1、傳統(tǒng)空間管陣式車架 空間管陣式車架是目前眾多規(guī)?；a(chǎn)的車架形式里， 整體剛性最好的一種。 傳統(tǒng)意義上的 空間管陣式車架設(shè)計(jì)， 概念同樣來(lái)自碳纖維一體化之前的一級(jí)方程式賽車， 在碳纖維仍未被 發(fā)現(xiàn)前，大局部的方程式賽車都會(huì)使用這種結(jié)構(gòu)。 之后隨著房車賽事和一些超級(jí)跑車的賽事 開(kāi)始興起，這種只在高處不勝寒的車架結(jié)構(gòu)慢慢被人們認(rèn)識(shí)。 不過(guò)，其結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了其雖然屬 于批量生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)，但相比一體化車架可以大批量機(jī)械化生

19、產(chǎn)， 空間管陣式仍只能進(jìn)行勞動(dòng) 密集型加工，例如法拉利已經(jīng)算是產(chǎn)量最高的超級(jí)跑車廠和空間管陣式的忠實(shí)擁護(hù)者， 但是 在鋁合金管陣車架被應(yīng)用前，其年產(chǎn)量也就三千臺(tái)上下，后來(lái)由美國(guó)鋁材加工鋁合金空間管 陣車架后，產(chǎn)量才得以提高， 不過(guò)年產(chǎn)量還是不超過(guò) 50005000 輛，同樣使用該設(shè)計(jì)的其他超級(jí)跑 車廠，其產(chǎn)量那么更少。 最為典型的空間管陣式車架結(jié)構(gòu)，其采用的管材多為高拉力鋼管， 也就是銘鉗鋼管。而結(jié)構(gòu)形式那么千變?nèi)f 化，沒(méi)有特定的要求。 拒此主題相關(guān)圖片如下： 車架前部完成承載了懸掛、轉(zhuǎn)向、電子系統(tǒng)、成員艙等。 園此主題相關(guān)圖片如下： 空間管陣式車架的后部結(jié)構(gòu)，承載了引擎、變速箱、懸掛等關(guān)鍵部

20、件。 血 I I 此主題相關(guān)圖片如下： 應(yīng)該這樣說(shuō)，正是因?yàn)檫@種車架的隨意性很大， 所以開(kāi)發(fā)者可以很有著重點(diǎn)地考慮車架的承 載問(wèn)題和平安等問(wèn)題， 既可以設(shè)計(jì)上的不斷優(yōu)化令整車剛性大幅提升， 也可以將整體重量降 到最低，所以即使整體體積巨大的超級(jí)跑車， 比相同尺寸的房車等要輕上許多便是其優(yōu)勢(shì)所 在，而且，更重要的是，它可以輕易承受那些講求極致動(dòng)力性能的引擎， 所以其各種特殊便 成了超級(jí)跑車們的最愛(ài)。 2 2、鋁合金空間管陣結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)式的空間管陣式車架雖然在性能上無(wú)所挑剔， 但是其管材是通過(guò)焊接完成的，而且 管陣機(jī)構(gòu)的隨意性很大，對(duì)于大量生產(chǎn)根本就是大方夜譚。 所以有不少的汽車廠家開(kāi)始考慮 如何將

21、這種如此優(yōu)秀的車架設(shè)計(jì)形式進(jìn)行大量生產(chǎn)， 其中，最早獲得成功的是奧迪 AUDI AUDI 和本田HONDA HONDA ,兩個(gè)車廠幾乎同時(shí)推出了各自的鋁合金空間管陣結(jié)構(gòu)，前者將之應(yīng)用 在其頂級(jí)的大型房車 A8A8 和小型房車 A2A2 上，而后者那么令 NSXNSX 成為全球第一臺(tái)鋁合金車架的 超級(jí)跑車。 現(xiàn)實(shí)中的 AUDI A8AUDI A8 車架。 拒此主題相關(guān)圖片如下： 廠房公布的三維圖片， A8A8 的空間管陣其實(shí)結(jié)合了一體化和管陣式各自的優(yōu)點(diǎn)。 拒此主題相關(guān)圖片如下： AUDI A2AUDI A2 的鋁合金管陣式車架結(jié)構(gòu)同樣簡(jiǎn)單，車架并 沒(méi)有如一體化車架般，其車架就是整車的骨干所在。

22、 回此主題相關(guān)圖片如下： NSXNSX 的設(shè)計(jì)同樣精妙，對(duì)于有多年賽車經(jīng)驗(yàn)的 HONDAHONDA 要設(shè)計(jì)這樣的車架并無(wú)太大的困難。 畫此主題相關(guān)圖片如下： 目前，除了 AUDIAUDI 和 HONDAHONDA 夕卜，已經(jīng)有許多超級(jí)跑車或者其他量產(chǎn)車型采用這種鋁合金 空間管陣式車架，例如最知名的有法拉利的 F360F360 和 F430F430 等等，不過(guò)需要注意的是，鋁合金 雖然重量輕，硬度也得到有效的解決方法， 但是其容易氧化和可燃等特性確實(shí)是許多車廠值 得考量的。 文章至此，目前市場(chǎng)上能被見(jiàn)到的車架設(shè)計(jì)形式已粗略地進(jìn)行了介紹。 文章沒(méi)有出現(xiàn)太 多的專業(yè)數(shù)據(jù)和詞匯， 畢竟在無(wú)敵網(wǎng)上的讀者