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对于保时捷911(997)车身结构的简单分析

2023-02-16 10:56 作者:臭臭的酸菜鱼  | 我要投稿

随着车身结构分析课程的不断深入,我也想以Porsche 911(997.1)为例子,对Porsche 997的车身结构进行一个较为简单的分析。(虽然是997.1的911,但是997.2的车身结构与之几乎没有任何区别,所以就相当于对整个997代911进行了车身结构分析)

我认为既然提到对车身结构的组成以及特点的分析就应该从白车身,车身结构件,车身覆盖件来入手。看似是三个方面,其实实则上是两个方面,因为车身结构件与车身覆盖件这两者共同组成了白车身,所以我们只分析车身结构件和车身覆盖件就行了。当然白车身还有一种定义就是车身结构件与车身覆盖件的焊接总成。再补充一点,车身结构件也叫做车身本体,车身覆盖件也就是四门两盖。

接下来是我对下面这张图的一些分析:

Porsche 911(997.1)的车身本体结构图© Porsche

首先在下方的第一张图表示的是2005 Porsche 911(997.1)的车身结构图。这张图下方的四种颜色分别代表的是:灰色(Mild Steel)---低碳钢,也叫做软钢;粉红色(Tallored Blanks)---激光拼焊板;橙色(High Strenth Steel)高强度钢;以及绿色(Ultra High Strenth Steel)超高强度钢。

一.车身结构件
1.在这一代911上值得注意的一点就是Coupe(硬顶版)与Cabriolet(敞篷版)的车身结构其实是非常相似的,即便敞篷版车型少了一个车顶。那是因为这一代911是优先开发的敞篷版,而之前的911都是先开发的硬顶版,这就带来了一个问题,因为敞篷版的车身强度与刚度与硬顶版的车型是完全不同的,比如说B柱,所以说设计敞篷版车型的时候就要去车身的一些地方“返工”,费时费力,又费精力,既增加了研发和生产成本,又降低了生产效率,最后可能设计出来的车身还没有优先开发敞篷车型的效果好。还有一点就是这代911的车身结构是在它上一代车型996的基础上进行开发的,所以997的车身结构与996相比是相似的,但即便如此,997与996相比仍有80%的更新。
2.这是典型的跑车结构车身,从1963年Porsche 911诞生以来就是这种结构,只不过车身结构越来越现代化。911的车身其实并不大,与那些中置引擎布局的跑车以及GT跑车相比算小的了,轴距也只有2350mm。所以我认为它在侧面碰撞时的受力面会与其它车型有所不同。
3.还有非常重要的一个地方就是911独特的发动机后置布局。有别于传统的发动机前置,油箱后置的布局形式,911的油箱是在前备箱后部,前桥上方的,这与发动机前置的车型车身结构是刚好相反的,但是我认为油箱在前部更应该去注意油箱安全的问题,所以我也注意到了油箱前方也多加了一块高强度钢与两纵梁相连接,加以保护,同时也加强了车身刚度。6速手动或5速Tiptronic自动变速器以及后期的7档PDK双离合变速箱也安装在后方,所以中央通道后部有巨大的隆起。
4.采用自身吸能式保险杠。自964开始911全面采用自身吸能式保险杠。
5.车身以软钢为主体,大面积采用高强度钢,特别是车身地板部分。开篇我们也提到997的研发是敞篷版先行,因为敞篷版少了车顶,立柱等部分,缺少的那部分强度和刚度就要在底盘,A柱等其它部分去弥补。
6.前,后纵梁采用激光焊接工艺与乘员舱相连,车身刚度得到提升,使车身整体性更强,当然也可以进一步降低车身重量。
7.车顶纵梁采用超高强度钢,以保证其有良好的翻滚性能,特别是超高强度钢在车顶与A柱连接处还往前延伸了一段,在车身较为脆弱的部分进行了加强;车顶强度够了,无框车门的使用就变得更理所应当。车顶,车门,前围板以及连接两B柱的横梁都采用了高强度钢将"笼形"结构的强度进一步加强。敞篷版车型A柱有超高强度钢的进一步加持,并与车身防滚架搭配使用在车辆发生翻滚时共同保护乘员头部。
8.如果你仔细观察不难发现,硬顶版与敞篷版在B柱的设计也有一些差别(严格意义上来说敞篷车是没有B柱的),差别在于硬顶版后翼子板内的高强度钢并没有与B柱根部的超高强度钢相连,而敞篷版两者之间是相互连接的。我认为导致这种差别的原因是很明显的,硬顶版是有车顶的,前面也有提到,当911受到侧面碰撞时受力面积会与其它车型有所不同,同时我们也可以发现车身侧面是有足够多高强度钢的使用的,所以车身强度能够保证,于是就可以省掉部分材料;而敞篷版没有了车顶的连接只有加大高强度钢的使用来保证车身有足够的强度,同时还要保证其车身有足够强的扭转刚度,保证车尾有较强的循迹性。因为对于911而言,操控性是极其重要的。

9.悬架塔顶与窗框之间有连杆连接,加强了车身前部刚度,从而提升车头部分的灵敏性和操控性。

10.车身在遭受外力碰撞时有合理的能量引导路径,能够将车身受到碰撞时的能量分解到车身的各个部分,从车头贯穿至车尾。

11.超高强度钢紧密围绕着乘员舱,形成了一种框架结构,进一步提升乘员舱部分的强度和安全性。

二.车身覆盖件

1.前翼子板采用高强度钢,并留有头灯安装孔位,911车灯的安装是极其方便的。

2.铝制前备箱盖。往上像GT3 RS,GT2 RS四门两盖都为铝制,可进一步降低车重,在碰撞时增强溃缩能力,充分吸能。
(写到最后可能思路有点断了,所以就先简单的分析一下,后期有机会再进行补充)


防滚架© Porsche
车门斜向拉杆© Porsche
© Porsche
© Porsche
© Porsche


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