车架是汽车零部件的装配基体,可认为是汽车的骨架,它将汽车各个系统联结在一起,并承受来自各方的力。
我们知道,汽车由马车装上动力发展而来,早期的汽车与马车最大的区别在于动力装置,而底盘及车身都沿用了马车的结构,当然其中的车架也不例外。早期汽车的车架基本采用纵梁(边梁)加横梁组成的长方形框架结构,作为汽车的重要受力部件,钢铁是其主要材料。在随后的很长一段时间内,这种边梁式车架广泛运用在各类汽车上,包括大卡车和大客车。
虽然边梁式车架有着结构简单,刚度高的优点,但还是有人要玩创新。上世纪30年代,以传动轴管为核心的脊骨式车架开始出现在小部分车型上。后来,在一些赛车和跑车上,为提高整车的刚性并降低重量,用钢管制成的笼式车架开始流行。直至今日,这种车架仍然在一些赛车和定制车型上应用。
车架和车身分别制造,然后再通过螺栓装在一起,表面上看起来似乎很合理,但事实上人们很快发现,车架与底盘系统结合得很好,成了铁哥们,而对乘用车来说非常重要的车舱(车身)反而成了外人。汽车没有车身也可以开,负责包裹乘员的沉重车身成了汽车的一大负担。另外,这种“拼装式”的汽车缺乏整体性,不利于提高操控性能。
既然这样,何不将车架与车身融为一体呢?将车架的概念弱化,加强车身骨架的强度,用来承担车架的功能。这种将车架吞并融合的车身我们就称之为承载式车身。这种结构一方面降低了整车重量;另一方面提高了汽车的整体性;更重要的是高强度的车身框架更好地保护了乘员安全。需要指出的是,这个车身与车架的结合体虽然习惯性地被称之为“车身”,但从功能上来看,我们也可以认为它是一个笼式车架。
对大部分乘用车而言,车架与车身融合的结构,在可预见的未来是不会有大的改变的。而变化将集中在所用的材料上,也就是运用新材料来降低重量。目前,很多中高档汽车已经大量运用铝合金、镁合金等轻质合金来制造车身框架;未来,运用这些材料的车型会越来越广泛。同时,在一些对重量非常敏感的电动车及跑车上,更强、更轻的复合材料也已经开始大量运用。随着材料技术和制造技术的不断进步,更多的高性能复合材料必将运用到更多的车型上,到那时,整个车身框架也许不需要粘接,更不需要焊接,而是通过3D打印机“打印”出来!
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