棉花糖牌宝马教程八—底盘加固x-brace

mianhuatang · 发表于 2008-10-25 04:21:00

最近比较忙，下次可能会跳票一次，而且这几次的教程会相对简单一些。。。一辆好车的最基本要素是有一个非常坚固的底盘，只有在任何条件下，特别是激烈的弯道驾驶中不变形的底盘才能保证车辆的精确操控。一般来说，普通车有2中基本结构，monocoque和body-on-frame。前者也称作unibody，简单来说就车身就是受力结构。这种结构基本上所有的轿车都采用，优点是重量轻，结构坚固，受力性能好，一次协振低，但是缺点是载重能力小。Body-on-frame一般用在载重汽车，大型SUV上（本田，宝马的那些都不算是真正的suv，最多算运动型suv，只有美式的ford, chevy, jeep才算），优点是结构简单，制造容易，缺点是没有crumple zone（吸能塌陷区）。第三种结构一般很难见到，称作tubular frame。基本上就是一个焊接好的笼子。这种底盘优点是重量非常轻，结构非常坚固，但是制造非常不容易，任何的缺陷都可能导致车辆解体。人们在车辆静态和动态动力学的研究上发现，目前最好的结构是monocoque底盘+防滚笼。由于防滚笼起到了部分tubular frame的作用，如果钢管能够战略性的链接到车体上容易变形的受力点上，monocoque的底盘可以发挥重量轻的优势，tubular frame又可以承受非常大的load，最佳的底盘组合就产生了，这就是为什么纯种的赛车上都采用了这种结构（一级方程式赛车受制于规则限制，只能使用炭纤维monocoque）。当然这是说起来容易做起来难的工作，选择什么尺寸的钢管，使用MIG还是TIG焊接工艺，连接点的选择，笼子的设计都是非常难得一件事情。防滚笼的设计并不是拍脑袋就可以想出来的，很多时候经验不够的改装车主只知道三角形是最能承受力量而不变形的，所以在设计制造防滚笼的时候，在所有的地方都加了三角形结构。的确，这样的车架是非常坚固的，但是改装车是一个系统工程，如果过分加多结构组件会增加重量，反而降低车辆的总体性能。感谢电脑科技的发展，现在我们有比以前先进的多得多的工具来模拟车辆的静态，动态受力平衡。在这里值得一提的是有限元分析软件Ansys。如果没有Ansys，我的笼子是完全不可能控制在85磅一下的，根据我的粗燥计算，如果要达到同样的刚性，使用全部三角形结构要大约150磅的钢管。仔细看后轮的shock的pick-up点，并没有采用全钢梁加固，而是和subframe整合在一起，达到了最佳重量/受力变形比。这里贴一个以前和一个加拿大教授合作的受力变形的ansys分析。这个是算吸能塌陷的优化的，使用了更少的钢梁（减少40磅），达到更强的弯折系数和本征谐振，同时成员区的变形也达到最小。这里牵扯到太多的结构力学的东西，就不展开了。有兴趣的可以看 Structual Engineering这本书的第10和12章http://www.amazon.com/Structural-Engineering-Handbook-Edwin-Gaylord/dp/0070237247

	改进前	改进后
减轻重量	N/A	103.4lb
扭曲强度	6000Nm/degree	5996Nm/degree
弯折强度	7500N/mm	7799N/mm
一次谐振	25Hz	28.4Hz
最大减速度	100G's	34G's
减持系数	700	50.3

估计有人已经听烦了，下面来说说普通人可以做的改装。很多人都知道要加strut brace（貌似国内人成为顶巴？），但是说句实话，在理论计算里，前面的strut brace是没有任何用处的（当然了，有钱人可以那它作为是外形改装），即使有用的也不是铝合金的，而必须是铁的，而且必须是一提的。某知名大厂的strut brace，非常怀疑它的作用。铝合金受力形变系数只有铁的几分之一。这才是有用（如果有用的话）strut brace。From mason engineering. 可以看我的Ansys分析和我造的笼子，激烈过弯时，在哪里根本就没有很大的结构变形。反倒是在发动机的底部，会有相当量的形变，所以最好的解决办法是使用X-brace。X-brace的另外一个好处是能保护wet sump的机油盘，特别是在降低过底盘的车辆上尤其有用。具体安装非常简单，买来xbrace，拆除原厂的废物，钻孔，安装膨胀螺丝，拧紧螺丝到50磅/尺。搞定