穩(wěn)定從何而來——汽車剛度設(shè)計(jì)

導(dǎo)言：

我們在此前的設(shè)計(jì)篇中曾介紹過汽車的車架設(shè)計(jì)，車架對汽車而言，就像人體的骨骼、建筑中的鋼筋，承擔(dān)著最基礎(chǔ)、也最核心的支撐作用。但骨骼會因骨質(zhì)疏松而變得脆弱，鋼筋也可能因?yàn)殇P蝕而強(qiáng)度下降，一旦結(jié)構(gòu)本身承受不住外力，形變就會被不斷放大，進(jìn)而影響整車的穩(wěn)定性與安全性。也正因?yàn)槿绱耍ＷC車架在長期受力和工況下依然具備足夠的剛度，成為整車工程設(shè)計(jì)中關(guān)重要的一環(huán)。

當(dāng) 人們坐進(jìn)一輛新車，手指先觸碰的是柔軟細(xì)膩的內(nèi)飾皮革，眼睛先看到的是炫酷流暢的中控大屏。發(fā)動機(jī)的聲浪、座椅的包裹感、過彎時(shí)的支撐性等等，這些“顯性”的體驗(yàn)構(gòu)成了我們對一輛車的初步印象。然而，在這些直接可感的品質(zhì)背后，有一項(xiàng)更為基礎(chǔ)、卻常被忽視的設(shè)計(jì)，默默決定了車輛行駛的高級感、安全性與耐久性，這就是汽車的剛度設(shè)計(jì)。

整體剛度和局部剛度

剛度在一臺車上代表什么？簡單來說，它代表了這臺車承受力的能力，其實(shí)代表的也是安全。近年來MPV車型市場爆發(fā)式增長，從高端家用MPV到豪華商務(wù)MPV，在它們的發(fā)布會和宣傳資料中，“超高強(qiáng)度鋼占比”、“潛艇級熱成型鋼”、“一體化壓鑄技術(shù)”等術(shù)語已成為必不可少的宣傳重點(diǎn)。汽車剛度通常分為整體剛度和局部剛度。

MPV車身剛度保障家庭出行安全

車評人在介紹駕駛感受時(shí)常提到的“整”，本質(zhì)上就與車身整體剛度密切相關(guān)。所謂的“整”，并不是某一個(gè)零部件表現(xiàn)突出，而是整套結(jié)構(gòu)在受力時(shí)能夠協(xié)同工作。具體到車身結(jié)構(gòu)上，首先是縱梁、橫梁和門檻梁形成的底架框架，它們決定了車身在加速和制動時(shí)是否會發(fā)生前后方向的彎曲；其次是A、B、C柱與車頂橫梁、側(cè)圍形成的“上車體結(jié)構(gòu)”，它們在過彎和單側(cè)受力時(shí)，承擔(dān)著抵抗扭轉(zhuǎn)變形的任務(wù)；再加上前后風(fēng)窗區(qū)域、地板通道等關(guān)鍵閉合結(jié)構(gòu)，共同構(gòu)成了完整的受力體系。

極氪009高強(qiáng)度鋼 2000 MPa，提升車身剛度

局部剛度就像人體的局部骨骼，例如膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)和脊柱這些關(guān)節(jié)連接點(diǎn)，雖然體積不大，卻承受著極大的應(yīng)力，并決定整體動作的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性。在汽車上，局部剛度主要體現(xiàn)在懸架安裝點(diǎn)、車門鉸鏈、ABC柱連接處、側(cè)滑門開口周邊以及地板通道的節(jié)點(diǎn)。這些地方承擔(dān)著集中載荷，當(dāng)車輛加速、制動、過彎或遭遇路面坑洼時(shí)，它們必須牢牢支撐，防止局部結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，否則整車的姿態(tài)和反饋就會出現(xiàn)偏差，駕駛感受會變得松散、拖沓，甚至出現(xiàn)異響。

彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度

除了MPV車型以外，越野車在宣傳中同樣會強(qiáng)調(diào)車身剛度，但它們往往會更細(xì)化到彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度兩個(gè)維度。彎曲剛度指的是車輛在縱向受力下保持底盤和車身形態(tài)穩(wěn)定的能力，而扭轉(zhuǎn)剛度則類似于人體軀干在扭轉(zhuǎn)動作時(shí)的穩(wěn)定性，它決定了車身在過彎或側(cè)坡受力時(shí)能否維持整體形態(tài)。例如，路虎衛(wèi)士在宣傳中提到車身最大抗扭剛度達(dá)到30000牛·米/度，也就是說，在車身一端受到扭矩作用時(shí)，車身整體能夠抵抗大約30000牛·米的扭轉(zhuǎn)力，可以有效抵抗扭轉(zhuǎn)變形。

車身扭轉(zhuǎn)剛度保證越野行駛中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

這樣的剛度指標(biāo)對于越野車尤為重要，當(dāng)車輛在陡坡或巖石路面爬升時(shí)，車身各結(jié)構(gòu)件可以均衡分配受力，懸架動作得以充分發(fā)揮，輪胎抓地力保持穩(wěn)定，從而確保整車不出現(xiàn)局部扭曲、結(jié)構(gòu)受損。實(shí)現(xiàn)這種剛度，就需要工程師在底盤縱梁和橫梁的截面上進(jìn)行優(yōu)化，另外還有底板通道加強(qiáng)肋的布置。此外，高強(qiáng)度鋼材、局部壓鑄件和焊接工藝也會被應(yīng)用到關(guān)鍵受力點(diǎn)，以保證在復(fù)雜工況下車身整體可以維持穩(wěn)定性。

結(jié)語

當(dāng)下次買車時(shí)，除了關(guān)注外觀設(shè)計(jì)、內(nèi)飾質(zhì)感和續(xù)航表現(xiàn)，也不妨留意一下汽車剛度。汽車剛度不是噱頭，它不僅影響日常駕乘的舒適性，更會在關(guān)鍵時(shí)刻保障全車人的安全。在這個(gè)顏值當(dāng)?shù)馈⑴渲貌粩鄡?nèi)卷的時(shí)代，如果廠家愿意在車身剛度上下足功夫，那么這輛車的可靠性也就值得信賴。

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