汽车底盘配件(汽车底盘零件有哪些零件)2021-07-22 11: 31。汽车材料网

【汽车材料网】无论车辆搭载的是电动发动机还是内燃机(ICE)，其设计中都会有很多因素影响燃油效率和续航里程。效率损失有多种形式，但通常受空空气动力学、滚动阻力、摩擦损失、重量等因素影响。空空气动力学可能是控制燃油效率的最大杠杆，但它受到车辆功能及其设计美学的限制。滚动阻力主要与车轮的冲击力有关，车轮的耐久性和牵引力必须平衡。摩擦力与发动机的功能有关。车辆重量是车身和系统加上乘客、货物和牵引力的推荐有效载荷的总和。本文的重点是通过设计和材料选择的结合来优化重量。

重量和范围。

为了考虑重量对电动汽车效率和续航里程的影响，最好比较ICE汽车和电动汽车的结构。为了进行比较，将考虑维修质量。

在ICE车辆中，普通车的重量分布通常如下[1]:车身结构(25%)、动力系统(25%)、底盘和悬架(21%)、内饰(14%)、开闭件(8%)、玻璃、电和流体(7%)。结合车身和封口，金属板约占车辆重量的三分之一。对于四门福特Fusion，整体整备重量约为3600磅(1633千克)。

与此同时，在电动汽车中，重量分布发生了变化。例如，对于整备质量为4600磅(2087千克)的特斯拉Model S[2]，重量分配如下:节省电池(29%)；电机、动力传动系统、制动器和悬架(23%)、车架(17%)、内饰(14%)、关闭部件(4%)、电子设备(4%)和其他部件(9%)。

汽车工程师经常指出“电动汽车给车辆增加了1000磅的重量”，这一点可以通过刚才讨论的福特Fusion和特斯拉ModelS的对比来说明。通常，电池组是增加重量的罪魁祸首。例如，特斯拉Model S电池组重约1323磅(600公斤)。在另一项对比中，拟议中的RivianEV皮卡估计比底特律三大皮卡(福特F-150、雪佛兰Silverado和道奇Ram)的平均重量重800磅(363公斤)。

Lux Research已经创建了一个模型，将EV续航里程与车辆质量和电池大小进行比较[3]。电动汽车的续航里程可以通过降低车辆质量或通过提高电池效率来减小其尺寸来延长。当然，这些选择涉及很多成本因素，因为电动汽车需要变得负担得起才能被客户广泛接受。Lux预测，“未来十年，电池组的能量密度将提高15%左右。这种增加的能量密度可以用于通过保持电池尺寸不变来扩大车辆的续航里程，或者通过减小电池组的尺寸来降低成本。”他们还预测，到2030年，电动汽车减重的成本价值约为5美元/公斤，与今天的内燃机大致相当。

解决解决减肥问题

当讨论到车辆的轻量化时，人们不禁会对做出许多决策所涉及的各种因素感到好奇。车辆是否需要轻量化？如果是这样，减轻车辆某些方面重量的最有价值的方法在哪里，或者像美国人所说的“物有所值”？

车辆中的某些系统，如发动机、电池组或电机，无法或难以更换。这些系统是由原始设备制造商设计的，被认为是“物超所值”或被汽车制造商锁定的系统。供应商仍然可以为这些领域推荐优化的材料，但这将是一个困难的销售。

然而，在考虑车辆的其余部分时，材料选择的决策矩阵提供了更多的选择。多年来，整车零部件展示了大量轻量化解决方案——从玻璃到聚碳酸酯车窗(重量减轻40%)；从钢到挤压铝梁；把一个保险杠换成另一个，等等。轻量化的改进越来越成熟。

底盘和悬架。

在底盘、悬架和制动系统中，有许多部件需要考虑进行轻量化优化。在每个系统中，在重量和成本方面有许多选择。

一般来说，钢比较重，成本最低。然而，假设材料总是比钢轻，铝行业不应该自满。福特F-150转向铝车身结构后，钢铁行业在材料和加工方面进行了大量创新。如今，汽车制造商可以买到强度约为1500-2000兆帕的可成型超高强度钢。比如五月花咨询公司预测，钢铁行业很快就能提供悬架臂为一体式冲压件，从而进一步减轻重量，降低成本。对于原始设备制造商来说，这种竞争模式为开发盈利汽车提供了更好的选择。然而，对于材料供应商来说，这迫使他们为了生存而创新。

随着材料制造商的不断全面创新，原始设备制造商在所有可用选项中进行选择是一项挑战。对于悬架部件，汽车制造商有多种生产前控制臂和下控制臂的选择，包括锻造铝、铸铝和焊接钢[4]。还有冲压钢和球墨铸铁的选择，为OEM提供总共五种选择——仅适用于下控制臂。

锻件常见于ICE和EV车辆，通常用于转向节、控制臂和连杆的悬架系统。当被问及为什么铝制锻件是前端EV悬架的好选择时，Anchor Harvey Components公司销售经理Kerry Kubatzke评论说，EV需要长的控制臂，配有坚固的端部配件，锻件可以设计得很坚固，非常适合设计刚性部件。一个很好的例子是新的福特野马Mach-E电动汽车，它使用了一个长锻铝下控制臂(图1)。

1.2021款福特野马Mach-E铝合金前下控制臂。

由于各种原因，锻件在电动汽车市场的使用可能会增加。首先，车辆比较重。其次，电动车运动套装需要更高的性能(比如特斯拉Model S的滑稽模式)。最后，EV的重心向后向下移动，会给悬架部件带来更大的负荷。锻造通过展示设计和包装的效率来解决这些问题。

制动系统

在轻量化方面，汽车厂商首先着眼于容易实现的目标，即容易更换的螺栓固定件，因为它们需要的集成较少。车辆的整个车身中有许多这样的部件。较重的部件包括副车架和悬架臂，而较小的部件包括制动器和制动卡钳。

制动卡钳是簧下质量(包括悬架、车轮等与其直接相连的部件)，通常具有较高的数值。当有人声称每克都很重要时，首先要问的是他们为制动钳选择了什么材料？福特探险者在车头选择了铸铝卡钳，而雪佛兰开拓者则选择了铸铁卡钳。它们的区别是前轴上的重量是2900克。

然而，五月花咨询公司最近的一项市场调查发现，市场上大多数制动卡钳仍然是由铁制成的。这就提出了一个问题，为什么汽车制造商似乎不认为这些额外的克数很重要？汽车厂商还能在哪里减掉2.9 kg，需要付出多大的努力和投入？五月花正在继续调查铸铁和铝的铸造和加工成本，以便更好地了解原始设备制造商对更重制动卡钳的偏好。

电动汽车材料选择比较

大多数汽车采用集成结构，内置于车身中，而不是皮卡等大型车辆中非常流行的车身框架结构。没有车架纵梁，较大的底盘子系统包括子车架，称为发动机支架或K型车架。可用于副车架的材料包括铝挤压件、铸铝角挤压件、铝或镁铸件或钢焊接件。电动汽车混合了这些选项。例如，特斯拉ModelS有一个铝副车架，这是一个混合材料的副车架，因为它是由挤压零件和拐角处的铸件连接而成的[5]。

以下是两种不同EV车型(2019年特斯拉Model3和2021年新款福特野马Mach-E)上使用的副车架对比(图2)。Model3使用24千克(53磅)的焊接钢副车架。钢结构设计的优点是包装紧凑、成本低，缺点是重量增加、耐腐蚀性低。一方面，后副车架采用焊接钢并不奇怪，因为公司转向了Model3上的大部分钢车身(在全铝车身远离ModelS之后)。另一方面，在ModelY上，特斯拉采用了不同的方法，将车辆地板结构中的许多钢制冲压件转换为单个大型铝铸件，这被称为“大型铸件”。

图2。后副车架系统对比-2019款特斯拉Model 3系统由焊接钢制成，重量为24千克(53磅)，而2021款福特Mustang Mach-E系统由空铝铸件制成，重量为18千克(40磅)。

同时，福特Mach-E前后采用空心形铸铝副车架(后车架仅重18 kg，约40斤)。这使车辆重量减轻了约12公斤，估计为25%。中空铝副车架在低压铸造机上采用大砂芯制造空。基准测试和设计公司Munro & Associates对福特在设计新Mache-E副车架部件方面的工程专业知识表示了热情[6]。

另一个比较可以与大众的新电动汽车车型ID.4进行。Munro & Associates分析了车辆系统，指出钢在结构和悬架部件中占主导地位[7]。副车架为焊接钢，前悬架采用麦弗逊式支柱设计，配有钢制下控制臂和铸铝转向节。在后部，副车架和下控制臂连杆由钢制成。还有两个锻造铝上控制臂和一个铸铝后转向节。

看刹车卡钳。大多数是铁做的。然而，在电动汽车中，情况正好相反，大部分都是铝制的。五月花研究的所有特斯拉车型都使用铝制卡钳。同时，Mach-E的前部有一个大的铝制卡钳，后部有一个小的铁卡钳。有趣的是，Mach-E的后灰铁刹车盘非常薄，而不是像特斯拉Model3卡钳那样厚实通风。使用薄而坚固的设计，而不是厚的通风设计，尽管与铝制版本相比，铁卡钳的使用增加了一些重量，接近5公斤。这就提出了一个问题，为什么这两款车的重量如此接近，以至于它们选择了尺寸截然不同的后刹车？也许福特是对的，因为后EV刹车需要更低的性能，所以可以采用更薄的设计。大众ID.4的证据可以证明这一理论，它遵循类似的方法，使用鼓式制动器。

轻量化的未来(轻量化的未来)

直观来说，车辆重量越轻，单位能量行驶的时间就越长。因此，总是强调效率，但当然也有一些限制，例如可用的预算、用于安装轻型组件的包装空空间以及用于提供可靠且价格有竞争力的零件的可用供应链。

在分析中，特斯拉3有一个焊接钢副车架，与大众ID.4非常相似，因此没有选择很多减轻重量的选择，例如空铝铸件或基于挤压的设计。这是因为成本、包装、碰撞性能还是车辆动力学？是不是因为Model 3会在很多大洲生产，钢材更容易采购？

不过特斯拉3的前部确实选择了铝制卡钳，重量减轻了近3 kg。是需要降低前轮端的簧下重量，还是需要降低车重平衡？在参考研究中，大多数ICE车辆使用球墨铸铁制动卡钳，而大多数电动汽车使用铸铝。有人说减肥的溢价乘数是5美元/公斤。Lux Research认为，这将是2030年的目标，因此减肥的价值可能不会改变。

达克研究所把悬挂和刹车部件称为“钟摆部件”，意思是材料会根据做决定的人来来回回地变化。在20世纪90年代末，底特律一家原始设备制造商的制动卡钳几乎都是铝制的，现在大部分都是铁制的。也许控制臂、转向节、副车架也是如此？可以想象，每次总工程师和车辆团队面临满足重量、成本、续航里程和性能目标的挑战时，都会有激烈的争论。我们能做的就是不断创新！

参考

下一篇：瑞香花室内养好还是室外养好 瑞香花怎样养花开旺盛
上一篇：大梅沙游艇会（深圳湾游艇会价目表）