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标题: 越重就越稳？——谈谈汽车轻量化 [打印本页]

作者: SinoriaLee 时间: 2016-11-10 14:32
标题: 越重就越稳？——谈谈汽车轻量化
本帖最后由 SinoriaLee 于 2016-11-10 14:38 编辑
   在汽车圈，一直存在着两个星球的人群。一个星球的人叫“不重不舒服星人”，另一个星球的人叫“越轻越牛*星人”。这两个星球一直处于对立的状态，无数次的战争依旧没有能够化解之间的矛盾。
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   我不知道是不是很多车友在准备买车前，都会听所谓的“老司机”们说这样的话：“车越重越稳，太轻了会飘”，“轻的车铁皮都薄，不安全”，“XX车太轻了，肯定偷工减料”。如果你是一个汽车小白，听到“老司机”这一番专业术语加黑话，估计当场你就信了。好吧，今天就要在这里毁一毁童年，让你知道所谓的老司机，其实啥都不懂。
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   在全世界所有的汽车工程师脑海中都有一个坚定不移的信念，叫做“宁少10马力，不多一公斤”。可见在工程师的眼中，对于车重的控制都是相当考究的一件事。上世纪七八十年代，轿车的车重普遍达到了2吨之上，通过多年来材料技术和制造工艺的不断优化改进，现在大多数中型家用轿车都控制在了1.5吨左右。0.5吨意味着什么？意味着你的车上少坐了6个半成年男性！从动力上来说，这样的减重效果基本上和解开封印没什么区别了。而“老司机”口中的这些“缺点”，我们就逐一的在这里好好掰扯掰扯。
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“车越重越稳，太轻了会飘”
   讲实话，车重和飘真的没关系，一点都没有；甚至我可以说，车重对行驶稳定性有着负面的作用。所谓的“飘”，意指驾驶稳定性，在相对高速行驶时会感觉车辆难以控制。在做数学题的时候，有一种方法叫做参数极化处理，我们也沿用一下这个方法来解释汽车上的这个问题。我们经常可以见到那些满载的大货车发生侧翻，按照老司机的说法，这种十几吨甚至几十吨重的大货车行驶稳定性应该完爆所有车辆啊，可为什么他居然会侧翻？再说另一极端，F1的车重基本都控制在600kg左右，可是他们却是世界上跑的最快的车型，而且也没有任何人说F1开起来“飘”。
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   抬完了杠，我们开始讲科学。物理学上说，决定一个物体惯性的唯一因素就是质量。而在地球这个引力恒定的星球上，越重的物体质量就越大。那么也就是说，车太重，惯性就一定较大，要打破他的运动轨迹所需要的力就更大。这就导致车辆加速费油，刹车距离加长，转向推头等一系列不良后果。假象一下，如果我们的车辆以很快的速度通过一个凹陷路面的时候，由于车辆质量较大惯性较大，突然的凹陷会导致车辆像一颗炮弹一样短暂的飞越起来，如果这时候前方有障碍物需要躲避，而车轮无法接触地面无法做出转弯动作，那你就只能眼睁睁的装上去了。
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   行驶稳定性既然和车重无关，那和什么有关呢？答案之一是整车的底盘几何架构。底盘几何架构决定着整车的重心以及四个车轮的支撑力。当整车的重心越低，车辆所能左右摇摆的幅度就越小；而四个车轮的支撑力越足，在过弯时就能提供良好的支撑效果，减小车辆侧倾，平稳过弯。而还一个重要的因素就是下压力。Ok，我知道这时候“老司机”一定会跳出来说：重力不就是下压力的来源么！错！下压力的主要来源是整车的空气动力学结构。一辆空气动力学设计合理的车，在高速行驶时空气所提供的下压力可以轻松超越整车的重量。而这样的下压力不会给车辆带来惯性的困扰，车辆在保证紧贴地面的同时，依旧操控自如。
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“轻的车铁皮都薄，不安全”
   这个问题我只能呵呵呵了。“老司机”口中的铁皮，其实就是车表面的覆盖件了。这些覆盖件除了部分特殊部位有空气动力设计需求外，其他的所有覆盖件的作用就只有一个：好看。其实整车的覆盖件世界上没有任何一个厂商会整车覆盖金属的。金属的覆盖件造价高，效果差，维修贵。汽车厂家都会在一些无关紧要的部位选择使用塑料覆盖件，不但减轻了重量，而且提供了一定的行人保护功能。说实话，车外的这层“铁皮”除了能让你感觉到略微的质感提升之外没有任何作用。塑料材料的覆盖件不但轻，而且节省成本；还有重要的一点是，如果只是轻微的碰撞（比如停车的时候没估计好距离的轻微碰撞），由于塑料有良好的韧性轻微碰撞不会造成任何形变，如果是金属材料的话，那你就乖乖的等着做钣金吧。还要提一点，这些汽车外侧覆盖件在正真发生碰撞的时候，作用和一张纸没什么区别，所以拿安全来说事的“老司机”们，还是洗洗睡吧。

“XX车太轻了，肯定偷工减料”
   到底有没有偷工减料呢？那我明确的告诉你，有。但是偷工减料不是为了节约成本，而是为了减重和增加刚性。在多年前，钢材的冲压工艺还不那么成熟的时候，工程师们能想到的底盘减重办法只有更换材料。铸造铝代替铸造钢是唯一的办法（碳纤维就不谈了，价格太高，放在民用市场根本不现实）。然而铝也有一定的缺点，一是本身成本价格较高，二是后期维修费用也较高，这对于经济型轿车无非是非常不利的。直到冲压钢技术成熟，这个难题才终于被化解。冲压钢较铸造钢在某一特定方向上所能承受的力更强，同时由于冲压钢材的强度高于铸造钢材，所以在冲压钢材上设计师可以通过打孔的设计“偷”出很多不必要的钢材，科学的打孔技术不但能够减轻重量，还能提高钢材的强度。
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   无疑，从任何一个角度来说，车辆都是越轻越好，不然为什么即便是宾利劳斯莱斯这样的奢侈品牌都在不计成本的减轻车重。很多人会说，豪车是为了减重，私家车就是为了节约成本。其实这只是减重的方法不一样而已。法拉利为了减少50kg的一个全碳纤维车架的成本购买好几辆大众高尔夫，这样的成本放在高尔夫上肯定是不行的。所以，大家买车时大可不必为重量而担心，甚至可以说，车辆越重说明工程师越偷懒。
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作者: 映日荷花 时间: 2016-11-22 13:21

作者: mingzi9802 时间: 2016-11-25 09:09
支持楼主的说法，其实安全性和铁皮的厚薄也没关系，我们开的不是装甲车也不是碰碰车，没必要光集中在碰撞上，汽车安全是来综合考虑的

作者: 遇见你很高兴 时间: 2016-11-25 23:36

作者: SinoriaLee 时间: 2016-12-7 15:18

mingzi9802 发表于 2016-11-25 09:09
支持楼主的说法，其实安全性和铁皮的厚薄也没关系，我们开的不是装甲车也不是碰碰车，没必要光集中在碰撞上 ...

说得对

作者: 一起成功 时间: 2016-12-9 12:37
行家，真的很懂

作者: SinoriaLee 时间: 2016-12-12 11:17

一起成功发表于 2016-12-9 12:37
行家，真的很懂

谢谢支持

作者: 一起成功 时间: 2016-12-14 14:16
很多不懂这个就知道敲铁皮

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