小编在很多关于汽车升级的文章都有写过关于车架强化的话题。但每一次说到这个话题,都总会有某些车友跳出来说,我只是在市区使用,并不是用来玩的,因此根本就没有车架强化的需要。这句话看起来并没有什么毛病,但小编可以很负责任地说,这其实是对车架强化存在的一个误区。要说车架强化,它的起源确实是赛车上的防滚架,毕竟小编也说过无数次,防滚架的作用除了保护车手的安全之外,另外一个作用便是增加车架的刚性。
图:一体式车架是通过几何结构来承受由各处传来的应力,因此它要求设计车架的工程师,对几何力学有很深的造诣,因为是这些结构可以说是牵一发而动全身。
图:虽然车厂方面为车架的不同部位都使用了不同强度的钢材,但这仅仅只是让这单独的部位强度更高,实际上车架的刚性还是由几何结构来确定。
这里需要给大家说明一点的是,赛车上用防滚架的强化与我们常规车辆的强化,在概念和目的上是完全不同的。高组别赛车上的防滚架以焊接形式直接焊死在车架上,概念上就是让防滚架成为车架的一部分,而作用就是让赛车的车架变成空间管阵式车架,通过空间管阵式车架的几何机构把车架的刚性大幅度的提升,从而让车辆的操控更加直接和凌厉。
图:赛车上的防滚架有两种,专业组别由FIA认证的防滚架一般是通过焊接方式来安装于车架上。
图:这种防滚架虽然表面上是保护车手,但实际上以硬连接方式固定于车架,已经令其与车架融为一体,也意味着这些赛车已经不是使用一体式车架,而是变成了空间管阵式车架了。
然而我们民用车上,虽然说把车架刚性提升后,车辆的操控也会有一定的提升,但实际上这并不是我们强化车架的目的。我们之所以需要进行车架强化,最重要的目的是为了让车架更加耐用。为什么这样说呢?这就要从车架开始说起了。车架是受力的部件,所有由路面、惯性、乃至发动机运转时产生的力,全都需要由车架来承受。现代汽车,最为常用的车架便是一体式车架(承载式车身)。这种车架并没有大梁,是直接使用钢板把整个驾驶室、发动机舱等的构件冲压好,然后通过焊接及黏合的形式结合在一起。
图:通过这张图可以看得更加清楚,塔顶上下都由防滚架钢管加固,意味着它的受力已经完全由防滚架取代。
非承载式(大梁)车架结构,由于拥有其核心的大梁,其刚性足以让其很好地承受各种力,但一体式车架不同,首先一体式车架并没有大梁,它只能依靠设计师需要通过几何力学,设计出一个具有足够刚性的空间框架,来承受这些力,但即使设计得再好,一体式车架仍然会存在着刚性不足的问题。而这刚性不足最直观的表现是车架的弯曲、扭曲等变形。弯曲指的是纵向的变形也就是Y轴的变形,而扭曲则是横向X轴的变形,弯曲有可能来自于冲击等,而扭曲则多是转向时惯性等。
图:安装车架强化与防滚架的目的是不同的,安装车架强化后受力的依然是原来的塔顶,例如这支顶吧,它只是为了让塔顶不会出现变形,从而保护车架,减少或阻止金属疲劳。
因此,车厂在研发一些性能车型的时候,不仅会通过材料,更会通过加入一些额外的强化结构杆来让车架刚性提升,而我们所做的车架强化,其实更像是后者。只是我们更多的是以车架耐用度作为根本目的,而所谓的耐用度,说到底就是为了让车架减少或延迟其金属疲劳的出现。金属疲劳是指金属零件在多次弯曲舒展(循环应变)下,超过了某个程度之后,金属会永久性的变形或者断裂的情况。正如前面所说,车架设计得再好,仍然会有变形的情况出现,例如塔顶、翼子板、车身中央通道、防火墙等部位。先说避震塔顶吧,在行驶过程之中,从地面出来的弹跳、震动以及在转向时,来自横向的惯性力等,都需要由避震来承受,而避震在吸收这些力量时,同时也会把力传递至塔顶。然而,塔顶的周边由于缺少支撑,在受力时塔顶会向内形变,在金属没有出现疲劳的情况下,当车辆回正塔顶也会恢复。
如此形变、恢复的过程正是前面所说的循环应变,在这种情况下,时间长了塔顶就会出现永久变形。而当车架出现了变形之后,原本设计好的空间架构也会出现失衡的状态,这种状态是不会回复的,只会慢慢严重恶化。当车架变形得严重时,也会伴随着其他数据出现紊乱,例如车辆的推进角之类,这会让车辆在行驶方面变得越来越难开,甚至严重地说,这台车已经废了。所以,不要认为升级就一定是玩车、改车什么的,民用车的升级,应该与日常使用相关联,而车架强化,正是更好地保护车架的举措。