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车身偏转究竟对车辆的性能有什么影响?

什么是身体偏转?刚度的官方定义是材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。其表达式为作用在预制构件上的内力与预制构件相应变形的比值。那么车身挠度究竟对车辆的性能有什么影响呢?

在挠度的定义中,我们看到了一个术语,叫做“弹性变形”。弹性变形是可恢复变形,不可恢复变形是塑性变形。例如,如果我们用一定的力拉动弹簧汽车安全车身结构性能,所施加的力与其变形量成正比,满足虎克定律F=KX。这个 K 是偏转。如果这个时候放开春天,春天就会变回来。现在,这是可逆变形;如果仍然强行拉动弹簧超出其极限,即使松开也不会发生变化,即发生了塑性变形。

所以车身的挠度就是车身抵抗可恢复变形的能力。可以恢复!

什么可以决定身体的偏转?

刚度可分为静挠度和动刚度,其中静挠度包括弯曲刚度和扭转挠度。当车辆在行驶过程中左右轮的载荷方向不一致时,车身会发生扭曲变形。比如下图——

车辆行驶在斜坡上,或如图所示的横轴桥面,左右两侧的负载不同,甚至还有一个车轮悬空。那么车身必然会出现重心偏转和扭转变形的问题。 当扭转偏转较小时,扭转变形会变大,导致车辆在行驶过程中各部件之间发生摩擦碰撞,造成漏油。

同时,车内的乘员都是坐着的,发动机上有座椅支撑。同样由于重心的偏转,乘员和座椅会通过与发动机的连接点并施加内力,这就是弯曲刚度的含义。

一般来说,对于:

带前挡风玻璃的经济型卡车,白色车身的扭转挠度约为700~900 kN.m/rad;抗弯刚度范围:8000~12000N/mm;

带前挡风玻璃的中高档货车,白车身扭转挠度约为900~1300 kN.m/rad;抗弯刚度范围:10000~16000N/mm;

对于带前挡风玻璃的SUV,白色车身的扭转挠度约为1000~1300 kN.m/rad;弯曲刚度范围:8000~14000N/mm。

下图中的A和b为各部件的弯曲和扭转挠度对整车弯曲和扭转挠度的影响之比。可见,白车身对车辆偏转的影响最大。

车身结构、材料和工艺是影响车身偏转的主要因素。我们通常使用CAE分析来估计车身结构的车辆挠度、局部挠度等,然后通过某种方式对结构进行优化,以达到减小挠度的效果。例如,“日”字形的轮组偏转一定要好“口”字形。这是通过结构优化减少挠度的最简单方法。

另外,也可以采用一些先进的材料如碳纤维、高强钢等或先进的技术来增加挠度。我们经常可以看到在车上改装了防滚架。防滚架的作用不仅是保证赛车手的人身安全,还可以加强车身的刚性。

车身偏转究竟对车辆的性能有什么影响?

首先会影响NVH的性能,NVH拆解说明——Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(粗糙度)。首先,让我们谈谈动态刚度。动态偏转的概念比较复杂。它用于判断结构抵抗预定动态扰动的能力。也就是说,它可以判断共振——当外力的频率与结构的固有频率相近时,就可能发生共振,此时结构变形最大。

虽然共振的危害离我们并不遥远汽车安全车身结构性能,但熟悉的士兵过桥故事就是一个很好的例子。每个物体都有自己固有的频率,它只与系统的固有特性(如质量、形状、材料等)有关。当外力的频率与代码的频率相同时,就会发生共振,就像我们内心深处必须有某种东西一样。触发点同样会让我们兴奋。对于人来说,触发点可能是一个人、一个物体或一个句子,而对于物体来说,它是外力的频率。

与静态偏转的可爱相比,动态偏转是不稳定的,它会随着频率的变化而变化,其中响应频率的幅值是最关键的参数,幅值与动态偏转成反比。车身动态偏转不足,响应频率幅值低,容易形成共振,影响NVH。

其次,会影响车辆的碰撞。汽车碰撞可分为正面碰撞、侧面碰撞和碰撞。车身挠度越大,在发生碰撞时抵抗变​​形的能力就越强。为了在碰撞中保护和减少乘员受到的伤害,需要对汽车的车身结构进行调整,一般包括在前门安装加强装置,比如改装后门的防撞杆以及A柱和B柱的加固(如下图)。车门在侧面碰撞中也起着极其重要的作用。如果车门采用工字钢,可以防止车门在碰撞时侵入机舱并伤害乘客。

第三,会影响车辆的转向稳定性。良好的车身刚性是汽车操纵稳定性的基础,但并不能直接提高操纵稳定性。但另一方面,如果车身刚性差,则会在很大程度上降低汽车的操纵稳定性。

举个反例,满分100分,某车的悬挂系统经过工程师调校,得到了95分的高分,但此时车身的刚性只达到了70分那么最终的稳定性得分可能只有85分,因为在极端状态下,由于车身的刚性,车辆无法承受更大的压力,极有可能出现转向问题或者弯道中的走线不会达到预期。案例。

从车身的角度来说,要选择优秀的白车身,尤其是对操控稳定性要求比较好的优秀白车身(其实轻量化也是评价车身是否优秀的重要指标) ,这时候你要打开机舱盖,找到下图中红色的东西——

这个稳定杆的作用是降低车轮减震器安装点的动态刚度。这种稳定杆结构一般出现在局部运动的车型上。比如下图是BMW 530Li领先的发动机舱图--

两个黑色的管子是用来增加车身刚性的稳定器。这是所有 BMW 5 系列的标准设备。从这点上也说明了保时捷对操控稳定性的高要求。

第四,对车身结构耐久性的影响。白车身的自然失效模式主要是疲劳失效。当机体挠度不足时,机体在外力作用下容易发生扭转和弯曲变形。反复负荷后,身体的薄弱环节容易产生疲劳损伤。

例如,由于路面不平引起的车辆颠簸、振动、发动机本身的振动等,使车身反复变形,但随着车辆使用寿命的降低,车身底板或车身个别部位变形或裂缝如下图所示为全身变形,车门下陷,车门缝隙过大,车门关不严。

说了这么多,车低了怎么选刚性好呢?普通车友直观感受车身刚性的一个简单方法就是将厢式货车斜停在斜坡上,看看受到的影响。在力的作用下,汽车能否正常开启和关闭四个车门和后备箱。对于车身刚性较好的车型,即使重心偏斜,车门和后备箱也能正常开闭。

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