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車架應(yīng)該選擇什么材料

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2011-07-07   瀏覽次數(shù):41
 

對于摩托車車架來說,通常由鋁、鋼或者合金焊接制作而成,碳素纖維僅僅用于一些特別昂貴或者定制車架。隨著摩托車技術(shù)的發(fā)展,車架材質(zhì)也不斷改進,結(jié)構(gòu)越來越輕巧。目前,CFRP(碳素纖維增強塑料)已漸漸地成為賽車車架的主流。在不久的將來,合金也可能成為車架主要材料,不過車架材料和車架制作方法有很大關(guān)聯(lián)。

對于越野自行車(山地車)來說,已從鋼管逐步演變到鋁、鈦、碳纖維(即CFRP)。摩托車雖然有實驗性的鈦合金和碳素纖維增強塑料車架,但到目前為止,在材料的應(yīng)用上還遠遠落后于自行車和山地車。

鋁是迄今為止最好的山地車車架材料,嚴格地說,在懸掛出現(xiàn)前,鈦因輕巧耐用和所具有的固有彈性(可以吸收山地長途行駛中產(chǎn)生的震動)而成為最好的車架材料,而鋼則是僅次于鈦的車架材料,其價格相對比較便宜,且具有和鈦一樣的固有彈性。如維護適當(dāng)?shù)脑?,其使用壽命會很長。

隨著車架懸掛的出現(xiàn),鈦和鋼本身固有彈性所具有的優(yōu)勢蕩然無存。懸掛所用的襯套和連接結(jié)構(gòu)只能使用最小的側(cè)力來作用,否則會引起車架的彎曲變形。如果希望懸掛效果完美,車架的剛性必須很好。也許你覺得增強車架剛性非常容易,給車架多加點材料就行了,這對鋁制車架來說,多加材料是很好的方法;而對鋼車架來說,增加材料會使其非常沉重;對鈦車架來說,增加材料產(chǎn)生的效果比鋁車架要差,不過比鋼車架稍好。通常增強車架剛性需要很多艱辛的工作,而且車架不可能無限制地輕。

對于越野車來說,其可以選用上述任一種材料,整車的所有功率需要傳輸?shù)芥湕l上,這需要車架具有很好的剛性,而且整車需要保持較輕的重量,鋁便成為越野車最常用的車架材料,它很少會彎曲變形,但如果重量過輕的話,車架容易產(chǎn)生裂縫,這也表明多數(shù)鋁車架最終會失效,而且車架重量越輕,失效得越快。鋁的這種特性非常令人討厭,當(dāng)然,堅毅的越野賽車手們不會因此而感到憂慮,對他們來說,不僅希望知道到底什么樣的車架材料最好,而且他們也不想長久使用同一輛舊山地車。

對于整天進行猛烈行駛的駕駛者來說有許多選擇,在經(jīng)濟條件允許且不擔(dān)心維修的情況下,可以選擇使用具有懸掛結(jié)構(gòu)的鋁車架,但即使配置一個懸掛座墊桿,當(dāng)你站在腳蹬上行駛時,仍然很易被弄傷,。當(dāng)然碳素纖維材料車架剛性很好且重量很輕,也可選擇使用。鋼則是長途賽車的最佳選擇,憑其具有的固有彈性,較長的使用壽命和低廉的價格,使其在所有材料里脫穎而出。

對于跨越式行駛用車架來說,強度則是一切,顯然碳素纖維很難讓人放心。由于重量并不是需要考慮的關(guān)鍵因素,因此也不必選用昂貴的鈦材料。在鋼和鋁中,鋼被更多地選用。在所有大公司成立后的3年左右時間內(nèi),其用于產(chǎn)品制作的材料都是鋼,相比其它材料來說,鋼也更易于組裝到一起。

對于摩托車來說,以往鋁制車架從懸抱車架開始,到雙管車架成為主流,并一躍成為越野車車架的主流,鋁制車架首選量產(chǎn)的是日本的鈴木RG250。一直拘泥于延續(xù)懸抱車架的鈴木GSX-R75也最終演變成雙管車架。鋁制車架不同于具有較高強度和韌性的鋼管車架,在韌性和回復(fù)性方面表現(xiàn)銷差,但在重量和彈性上有較大的優(yōu)越性,故成為高性能越野車的基本型式。

鋁制車的制作方法是將鋁板材料壓制成型,或?qū)嗝嬷瞥蓤A形、角狀或目字形,總之都是采取以彎曲管狀物的方式來制作車架。當(dāng)然,像本田的SPADA250鑄造車架 也無可厚非,其形狀也非常地單純。但像鳥籠一樣用許多小口徑管構(gòu)成的復(fù)雜設(shè)計已經(jīng)不流行了。

杜卡迪L型雙缸仍持續(xù)致力于圓形切面的鋼管車架,并一直保持了摩托車的高性能。杜卡迪916絕美的鋼梁車架證明了鐵合金在現(xiàn)代仍是最先進的科技,具有輕量和高韌性的優(yōu)點。

鋼管車架中的多半是大斷面脊背車架以及雙懸抱車架。意大利BIMOTA(比莫塔)的DBONE輕量車架正是最佳代表作,車架本身的單體重量只有5kg,但它被撞扁的機率也隨之提高了許多,即在摔車或沖擊時,車架變形或彎曲的情況會比較嚴重,所以設(shè)計者必須具備有將傷害減到最低限度的能力。

鋼、鋁、鈦等金屬車架都是將壓裝成形的各部分材料熔接而組成的,最新的潮流更傾向于將支撐座位、擋泥板等次要零件用螺栓來組合,將車架的主體和副體分開來。如果主車架用鋁制,而副車架用鋼制,兩者是無法直接焊接的。在主車架為鋁或鋼而副車架采用FRP或CFRP的無大梁式結(jié)構(gòu)(以座位蓋或側(cè)蓋來作為強度支撐面)的時候,也有采用螺栓來支撐的方式。當(dāng)然在不能相互焊接的金屬類組合或金屬和塑膠的組合上,也可以采用接合的方式。

如果摩托車的車架采用CFRP材料,又會是怎樣的情形呢?所謂碳素纖維增強塑料是指將碳纖維與塑膠混合,車架就按照其要制作的形狀將碳纖維加入塑膠糊中凝固。如此制作出來的量產(chǎn)車架,如果不是形狀單純的圓形斷面管,就很難辦了,就像量產(chǎn)釣魚桿或自行車,在有角度處用金屬把手來結(jié)合,以增大強度,但這種方法無法實行規(guī)?;a(chǎn)。

據(jù)報道,對自行車來說,用力踩腳踏的時候,車架的柔軟度非常重要,而材質(zhì)的柔軟度排序依次為:鋼材最好,其次是碳素纖維增強塑料、鈦,最后是鋁。而鈦和碳素纖維增強塑料一直以來因具有較好的彈性而得到廣泛地應(yīng)用。鋁在柔軟度方面確實有待加強,直到現(xiàn)在,仍采用在雙管鋁制車架內(nèi)側(cè)開洞或堵塞等方法來改善柔軟度。在道路賽車世界里,追求高速行駛所作的努力一直沒有停止過,例如對一邊硬踩著剎車,一邊進入彎道的賽車手來說,就用車頭周圍及擺動旋軸等補強手法來彌補。如此一來,與其追求車架采用哪一種材質(zhì),倒不如深入研究采用哪一種材質(zhì)補強最適合。




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