各种车架结构

1、 前言：首先声明，这篇讲述车架结构的文章并非什么学术性的文章， 只是以笔者所知转为文 字，让各位读者了解目前小汽车的根本构造， 毕竟无敌网涉足的是汽车改装， 各位看官只需 了解到车架大致的结构便可以了。 一辆汽车的灵魂是什么？相信许多读者会不加思考的便会答复是引擎， 不错，作为消费 者，在考虑购置汽车时首先想到的也是引擎， 它的排气量是多少， 它的功率是多少等等。但 实际上，汽车除了引擎系统及其传动系统外， 悬挂形式、车架结构往往会被忽略。 笔者觉得， 一辆汽车的好坏，除了其动力系统外，车架才是重点要挑选的，它直接关系到整辆车的行驶 状态控制、耐用性、动力输出效率等。在我们充分地了解了引擎等相

2、关局部的知识后， 对于 其各个系统的载体，车架的知识也是时候划入我们的视野了。 如果说引擎是汽车的灵魂，那车架必然就是发肤。 画此主题相关图片如下： 车厂设计车架时，会使用不同的颜色去代表单独的构件或者各个局部 所受的力，从图中可以发现一个一体化车架是由众多的冲压件构成的。 汽车创造于 18861886 年，最初的形式只是来自当时的房式马车的结构， 也就是最古老的一种 车架设计，经过百余年的开展，特别是第二次世界大战后，车架设计技术发生了翻天复地的 开展，现代汽车也逐渐变得越来越理智了。 二十一世纪的今天， 市场上能被我们认识的车架 结构，主要分为四个大类：最被广泛使用的是一体化式车架结构，英

3、文为 Monocoque,Monocoque,目前 市场上绝大局部的车型都采用此种结构； 第二种那么是最为古老的一种，俗称的阵式车架结构， 英文为 Ladder Chassis,Ladder Chassis,也可以称为梯阵式车架，目前所有的硬派越野车和局部的 SUVSUV 仍使用此种结构设 计；第三种是已经非常罕见的骨干式车架，英文为 Backbone Chassis,Backbone Chassis,曾经在历史名车栏目 中介绍过的 T TOYOTA 2000GTOYOTA 2000GT 便是这次结构；最后一种便是空间管阵式车架，英文为 Space Frame,Space Frame,传统意义

4、上的空间管阵式车架因为其制作过程特殊，所以只能生存于那些贵价的超 级跑车上，而随着科技的开展， 局部量产车也开始尝试进行变通而采用， 毕竟其优秀的力学 结构是其他结构很难取代的。 困此主题相关图片如下： F50F50 设计时的设计图，它采用碳纤维一体化车架设计，是最为顶级的车架设计概念。 虽然看似简单地将地球上的民用小车所使用的车架结构分为四个大类， 但实际上远不是 那么简单，四种大类的下面有些又各自分出了一些衍生结构，以下，我们便一一进行简述。 一阵式车架 阵式车架由来以久， 也不是汽车所特有的结构， 它应该源自人类历史古老的马车， 后来 才被应用到这种现代交通工具上的。 无敌网没有怎么介绍

5、过那些硬派的越野车， 例如旧款的 PajeroPajero、陆地巡洋舰一类车型改装，所以没有一些图片可以进行说明，但是简单地形容，阵 式车架结构，最大的特点就是其底盘可以与乘客座舱可以完全别离的，例如旧款的 PajeroPajero V31V31 之类，阵式车架上被放置了引擎、变速箱、悬挂系统、行走系统等最为主要的系统，而 驾驶舱和前方的引擎舱那么是一个独立的个体，驾驶舱与车架间由八颗螺丝作固定，必要时, 松开这些螺丝，便可以实现别离，而且没有了驾驶舱，单靠车架仍可行驶。 最大的特点，所以在车架的根底上，外观可以完全不受限制的随意变更。 除了某些越野车外，房车已经很少使用阵式车架了，而少数族类

6、中较为知名的 镜蛇。 眼镜蛇的典型阵式车架结构。 血 I I 此主题相关图片如下： 货车或者客车都仍在使用这种结构方式。 回此主题相关图片如下：这就是阵式车架 目前民用车市场上， AC Cobra AC Cobra 作为一种古老的、传统的车架机构，开展至今仍有其存在的空间。 阵式车架设计相对简单，对于各种行驶时的应力处理较为合理， 而且一个成熟的车架可 以应用于多款车型上， 毕竟其外壳如同人的衣服一样是随时可以更换的。 最重要的是，阵式 车架的某些性能很好，例如前后配重、横向扭力、 菱形扭力的处理虽然比空间管阵式差，但 优于一体化车架形式，所以时至今天仍为许多车型所采用特别是那些对行驶路面要求

7、不高的 越野车和 SUVSUV等。 拒此主题相关图片如下： 二骨干式车架 骨干式车架可以说已经成为了历史， 现今几乎所有大型的汽车制造厂商已经停止使用这 种车架设计。骨干式车架的创造者是 Lotus Lotus 莲花车厂的创办人哥连卓文 Colin CColin Chapman hapman , 当时，其创造这种车架动机很简单， 就是要降低生产本钱，所以其设计相当简单， 一个长长 的中管，连接前引擎、变速箱和后驱动轮局部，也是一种典型的 FRFR 布局形式。其实说白了， 骨干式车架的概 念是来自阵式车架的， 或者也可以称为廉价版的阵式车架。 但是，虽然廉价， 可以令整车本钱下降，但其缺点却非常

8、突出，以今天的平安观念考量，骨干式车架两边是空 的，没有任何防护，对于侧面撞击都是致命的。另外，其中轴设计要求高，对于车架系统所 必须承受的几大力学，如垂直弯曲、纵向扭力、横向扭力、菱形扭曲等载荷根本很难应付， 所以骨干式车架注定是要被淘汰的。而从创造到结束，根本都只有英国外乡的车型使用过， 如 LotusLotus、TVRTVR 等，而丰田的 2000GT2000GT 也是使用如此设计。 丰田的 2000GT2000GT 的车架设计概念便是来自哥连卓文设计的骨干式车架。 画此主题相关图片如下： 剔除掉所有部件后的骨干式车架，可以看到其结构确实非常简单，只是平安性强差人意。 园此主题相关图片如

9、下: 典型的骨干式车架，对于正侧面撞击毫无防守之力，根本不可能通过今天的侧撞测试。 目此主题相关图片如下： 之前介绍了两种最为根底和简单的车架机构， 本文那么介绍较为复杂的一体化车架和空间管阵 式车架。 三一体化式车架 1 1、传统式一体化车架 将两种没有分支结构的车架形式介绍完后， 剩余的两种形式都有众多的分支结构。 首先 是一体化车架设计，英文称作 MonocoqueMonocoque。传统意义上的一体化车架，就是将主车架、承载 梁、外壳等等看作一个整体，各局部通过焊接将之接合。如果从字面上解释一体化设计会较 为复杂，但站在车厂的角度上， 一体化设计的出现，可以令车辆的生产速度获得前所未有

10、的 提高，虽然对于生产车架各局部所需要的加工机器的本钱巨大， 但是生产效率的提高、自动 化设备的广泛应用，令单件部件的制作本钱降低，所以某些车厂可以年产百万辆， 如果换了 其他机构，是根本不可能实现的。 RXRX- -8 8 的车架设计，属于较为传统的一体化布局。 通此主题相关图片如下： FORDFORD 的 MustandMustand 也是传统式一体化布局，可以看到，承载梁、叶子 板等等，都是车架的其中一局部，通过焊接将各个构件接合在一起 画此主题相关图片如下： 虽然目前几乎所有的量产车型都采用一体化车架设计， 但其也有诸多缺点， 例如重量和金属 材料的消耗量都是不可防止的， 但因为其拥有

11、不错的抗撞击能力、 有效使用空间大等诸多有 点，此设计还是被保存下来， 目前更多的汽车厂家在不遗余力地探索基于此次设计下的有效 解决方法，从而也引申出多种一体化形式。 JaguarJaguar 的全铝合金一体化车架，一改正去全部使用钢板的时代，铝合金能 有效解决了锈蚀、重量等问题，但要提高刚性，那么需要更高明的力学设计。 血 I I 此主题相关图片如下： 2 2、轻量化高刚性一体化车架( ULSAB Monocoque )ULSAB Monocoque ) 首先需要说明，该车架形式属于一体化车架的一个分支， 而且属于少数族类， 其整个生 产过程与传统的一体化车架一样， 只是在各局部构件上的制作

12、上有所不同， 大家都知道轮圈 的分类中，有铸造轮圈和锻造轮圈， 而锻造也分为低压锻造和高压锻造两种， 高压锻造刚性 高，而低压锻造那么在刚性和韧性之间找平衡点。 轻量化高刚性一体化车架其实与普通一体化 车架的区别就如同此种区别。 轻量化高刚性一体化车架的生产过程中， 所有车架内的部件都 是依靠高压成型的，而普通的一体化车架那么多为冲压成型， 两者的区别就在于成品内部的分 子排列上，高压成型的分子结构细密、均匀， 而冲压成型那么会出现并不均匀的应力分布，令 焊接后整车刚性缺乏的缺点。 从 E46E46 时代开始，BMWBMW 的三系便开始使用这种名为轻量化高刚性一体化车架设计，因为材 料加 工工

13、艺提高，令原来某些细节上的补强可以被取消， 从而到达更佳的整体刚性和轻量化诉求。 画此主题相关图片如下： ULSABULSAB 的概念是有保时捷提出，并使用，而时至今天，这种比相同设计下的一体化车架要 轻一半，刚性提高一半的设计， 只有被少数车型的几个车型所使用， 本钱相对较高是其没有 被广泛使用的其中一个重要原因。 3 3、碳纤维一体式车架 看到碳纤维一词，无敌网的读者相信都心里有数了， 能用上这些车架结构的绝非普通车 型。不错，这种结构绝对上少数民族中的贵族。碳纤维一体化车架最早出现在赛车上， 当然 也是那项每年烧掉数十亿美元的一级方程式赛车， 而在街车上，最早的，真正能被称为碳纤 维一体

14、化车架的车型是 19931993 年出售的 Mclaren F1,Mclaren F1,该车的风头被其宝马的 627627 匹 V12V12 引擎和 破纪录的 360360公里极速所抢去，从车架设计角度上看，这台车同样是世界之最，最早使用全 碳纤维一体化设计的车架，从下面这张仅能找到的图片上，就可知道 F1F1 是何等的奢华，无 论引擎、悬挂还是三名成员都被包裹在那个碳纤维车壳里， 无论整体刚性还是重量， 普通的 汽车均难望其背。 麦拿伦 F1F1 之后，便是 19951995 年的法拉利 F50F50 和 ENZOENZO，两者的设计均来自一 级方程式，当然也就名正言顺地用上这种碳纤维一体化

15、设计， 不过与之前的麦拿伦 F1F1 不同, F50F50 和 ENZOENZO 更贴近一级方程式，碳纤维局部只有乘客座舱及前方的悬挂支撑梁，前方那么由 引擎和变速箱完全充当作车架的后部结构。想想这三台车在车坛的地位，不是贵族吗？ 麦拿伦 F1F1 的全碳纤维一体化车架 I I 此主题相关图片如下: 法拉利 F50F50 车 I I 此主题相关图片如下: .UP- r F50F50 的俯视图，尾部只有引擎和变速箱充当车架的后部结构一体化概念只实现在成员舱和车 I I 此主题相关图片如下: 后悬挂系统及引擎周边全部安放在引擎和变速箱上。 园此主题相关图片如下： 碳纤维一体化车架的设计在许多介绍中

16、并不止这区区的三台车民用街车 ，有的连同 959959、 288GT0288GT0 甚至 F40F40 等也划归此项，不过笔者不敢苟同，既然作为一个独立的设计形式， 8080 年 代的那些只是某局部实现了碳纤维化， 相比之下没有上述的三台来得彻底和统一。 所以介绍 碳纤维一体化车架还是只有三个主角。 19871987 年的 F40,F40,只是在乘客座舱等局部实现了碳纤维化，而其他机件仍 构筑在空间管阵车架上，所以不能将之划入 碳纤维一体化车架范畴。 拒此主题相关图片如下： 4 4、盆式铝合金一体化车架 这种车架只有一个车厂在设计制作， 那就是 LotusLotus 莲花车厂，当然也包括了购置

17、其车架成品 的 OPELOPEL。此款车架最先被应用在 LotusLotus 的 EliseElise 上，同时也让 EliseElise 成为了经典，一台最具 操控性能、最具赛车化特性的街道超级跑车， 之所以能被划入超跑序列，最大的原因并不是 其只有百来匹的输出，而是其优异的车架设计。盆式铝合金是一个全新的概念， 其所有局部 均采用铝合金制作，然后各局部通过胶水环氧树脂粘合在一起，成为一个整体，从而诞 生了盆式铝合金一体化车架的概念。 这就是莲花车厂委托丹麦铝窗公司制作的盆式铝合金一体化车架，整个车 架的重量只有 6565 公斤，但抗扭性能超人，也是 EliseElise 受欢送的主要原因之

18、一。 拒此主题相关图片如下： 数量不多的钏钉加上特殊的环氧树脂胶水，成为了整个车架 的连接方式。不过其通过撞击试验，证明胶水同样很平安。 拒此主题相关图片如下： 四空间管阵式车架 1 1、传统空间管阵式车架 空间管阵式车架是目前众多规模化生产的车架形式里， 整体刚性最好的一种。 传统意义上的 空间管阵式车架设计， 概念同样来自碳纤维一体化之前的一级方程式赛车， 在碳纤维仍未被 发现前，大局部的方程式赛车都会使用这种结构。 之后随着房车赛事和一些超级跑车的赛事 开始兴起，这种只在高处不胜寒的车架结构慢慢被人们认识。 不过，其结构导致了其虽然属 于批量生产的结构，但相比一体化车架可以大批量机械化生

19、产， 空间管阵式仍只能进行劳动 密集型加工，例如法拉利已经算是产量最高的超级跑车厂和空间管阵式的忠实拥护者， 但是 在铝合金管阵车架被应用前，其年产量也就三千台上下，后来由美国铝材加工铝合金空间管 阵车架后，产量才得以提高， 不过年产量还是不超过 50005000 辆，同样使用该设计的其他超级跑 车厂，其产量那么更少。 最为典型的空间管阵式车架结构，其采用的管材多为高拉力钢管， 也就是铭钳钢管。而结构形式那么千变万 化，没有特定的要求。 拒此主题相关图片如下： 车架前部完成承载了悬挂、转向、电子系统、成员舱等。 园此主题相关图片如下： 空间管阵式车架的后部结构，承载了引擎、变速箱、悬挂等关键部

20、件。 血 I I 此主题相关图片如下： 应该这样说，正是因为这种车架的随意性很大， 所以开发者可以很有着重点地考虑车架的承 载问题和平安等问题， 既可以设计上的不断优化令整车刚性大幅提升， 也可以将整体重量降 到最低，所以即使整体体积巨大的超级跑车， 比相同尺寸的房车等要轻上许多便是其优势所 在，而且，更重要的是，它可以轻易承受那些讲求极致动力性能的引擎， 所以其各种特殊便 成了超级跑车们的最爱。 2 2、铝合金空间管阵结构 传统式的空间管阵式车架虽然在性能上无所挑剔， 但是其管材是通过焊接完成的，而且 管阵机构的随意性很大，对于大量生产根本就是大方夜谭。 所以有不少的汽车厂家开始考虑 如何将

21、这种如此优秀的车架设计形式进行大量生产， 其中，最早获得成功的是奥迪 AUDI AUDI 和本田HONDA HONDA ,两个车厂几乎同时推出了各自的铝合金空间管阵结构，前者将之应用 在其顶级的大型房车 A8A8 和小型房车 A2A2 上，而后者那么令 NSXNSX 成为全球第一台铝合金车架的 超级跑车。 现实中的 AUDI A8AUDI A8 车架。 拒此主题相关图片如下： 厂房公布的三维图片， A8A8 的空间管阵其实结合了一体化和管阵式各自的优点。 拒此主题相关图片如下： AUDI A2AUDI A2 的铝合金管阵式车架结构同样简单，车架并 没有如一体化车架般，其车架就是整车的骨干所在。

22、 回此主题相关图片如下： NSXNSX 的设计同样精妙，对于有多年赛车经验的 HONDAHONDA 要设计这样的车架并无太大的困难。 画此主题相关图片如下： 目前，除了 AUDIAUDI 和 HONDAHONDA 夕卜，已经有许多超级跑车或者其他量产车型采用这种铝合金 空间管阵式车架，例如最知名的有法拉利的 F360F360 和 F430F430 等等，不过需要注意的是，铝合金 虽然重量轻，硬度也得到有效的解决方法， 但是其容易氧化和可燃等特性确实是许多车厂值 得考量的。 文章至此，目前市场上能被见到的车架设计形式已粗略地进行了介绍。 文章没有出现太 多的专业数据和词汇， 毕竟在无敌网上的读者