無(wú)論是新能源汽車(chē)還是以往傳統(tǒng)的燃油汽車(chē)，都需要穩(wěn)定的汽車(chē)底盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)性能的穩(wěn)定性，同時(shí)，汽車(chē)底盤(pán)也是汽車(chē)最重要的組成部分，直接決定著汽車(chē)的整體運(yùn)行性能。

　　

　　一旦新能源汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)不夠完善，那么汽車(chē)底盤(pán)放置的電池將極有可能會(huì)受到外界因素的影響，甚至威脅到人們的生命安全。

　　

　　在汽車(chē)底盤(pán)上使用材料，最顯而易見(jiàn)的好處是，減重。即使是添加了玻璃纖維，PA6零件仍然可以比鋁合金輕20%到30%左右，低車(chē)重可以帶來(lái)更好的能耗表現(xiàn)。而且對(duì)于下擺臂等部件而言，減輕的是簧下質(zhì)量，可以大幅提升行駛性能，使車(chē)身更為平穩(wěn)，操縱也更為靈敏。

　　

　　汽車(chē)底盤(pán)的組成

　　

　　底盤(pán)是汽車(chē)除輪胎之外最接近地面的重要部件，也是整臺(tái)車(chē)提供剛性與承載性的機(jī)構(gòu)。

　　

　　底盤(pán)的作用是支承、安裝汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)及其各部件、總成，形成汽車(chē)的整體造型，并接受發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使汽車(chē)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，保證正常行駛。

　　

　　底盤(pán)由以下四部分組成：

　　

　　傳動(dòng)系統(tǒng)

　　

　　包括離合器、變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋等。

　　

　　

　　

　　行駛系統(tǒng)

　　

　　包括車(chē)架、車(chē)橋、車(chē)輪和懸架等。

　　

　　

　　

　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

　　

　　包括方向盤(pán)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、橫拉桿和直拉桿等。

　　

　　

　　

　　制動(dòng)系統(tǒng)

　　

　　供能、控制、傳動(dòng)裝置和制動(dòng)器等。

　　

　　

　　

　　無(wú)論是新能源汽車(chē)還是以往傳統(tǒng)的燃油汽車(chē)，都需要穩(wěn)定的汽車(chē)底盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)性能的穩(wěn)定性，同時(shí)，汽車(chē)底盤(pán)也是汽車(chē)最重要的組成部分，直接決定著汽車(chē)的整體運(yùn)行性能。

　　

　　新能源汽車(chē)的汽車(chē)結(jié)構(gòu)主要是由穩(wěn)定的底盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的承載，因此，在對(duì)新能源汽車(chē)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要注重對(duì)汽車(chē)底盤(pán)的設(shè)計(jì)，保證新能源汽車(chē)底盤(pán)能夠很好的將電池進(jìn)行承載放置，同時(shí)還要考慮到新能源汽車(chē)底盤(pán)電池放置的安全性，將電池可能受到的外界影響因素統(tǒng)統(tǒng)考慮到，盡可能的避免新能源汽車(chē)電池受到外界不確定因素的影響。

　　

　　選材方案：PA6+GF50

　　

　　使用于汽車(chē)底盤(pán)件上的塑料，以尼龍PA（聚酰胺）為主。尼龍品種多，分為PA6、PA66、PA11、PA12、PA610、PA612、PA1010、PA46等型號(hào)，但主要產(chǎn)量集中在PA6、PA66這兩種型號(hào)上，占了尼龍總產(chǎn)量的90%。

　　

　　PA66具備高強(qiáng)度性、抗高溫阻力、化學(xué)阻力、高硬度和抗磨損性能等優(yōu)勢(shì)在較高溫度下也能保持較強(qiáng)的強(qiáng)度和剛度；PA66機(jī)械強(qiáng)度較高，耐應(yīng)力開(kāi)裂性好，是耐磨性最好的尼龍；PA66自潤(rùn)滑性?xún)?yōu)良，僅次于聚四氟乙烯和聚甲醛；PA66熱性也較好，屬自熄性材料，但吸水性大，因而尺寸穩(wěn)定性差。

　　

　　然而，PA66樹(shù)脂和化合物的成本飆升，而依賴(lài)PA66產(chǎn)品的制造商，無(wú)論付出何種代價(jià)，都難以滿足他們的供應(yīng)需求。PA66的需求將很快超過(guò)供應(yīng)10萬(wàn)噸左右，一些PA66消費(fèi)者將被迫考慮另一種選擇。

　　

　　PA6在剛度和強(qiáng)度上與PA66相當(dāng)，是一種很好的材料，在替代PA66的項(xiàng)目上面應(yīng)該是最有潛力可以挖掘，也是最有可能的方案。

　　

　　

　　

　　PA6具有非常高的強(qiáng)度和剛性，而且非常耐磨，還可以承受-40℃的低溫，以及100℃高溫并阻燃，不易腐蝕、不會(huì)生銹。使用于底盤(pán)上時(shí)，PA6往往還會(huì)添加玻璃纖維，使其性能得到進(jìn)一步強(qiáng)化，最高添加比例是50%。

　　

　　在基本性能上面來(lái)看，其實(shí)區(qū)別最大的就是熔點(diǎn)。但以長(zhǎng)期熱性能看，PA6并不比PA66差。

　　

　　在150度和170度，PA66在后段的性能衰減更快，以最終5000小時(shí)的測(cè)試結(jié)果看，PA6可以保持和PA66接近的性能。

　　

　　

　　

　　在耐疲勞性能上，PA6往往表現(xiàn)出比PA66更好的表現(xiàn)。以PA6 50%GF為例，其疲勞壽命可以達(dá)到PA66 50%GF的1.5-2倍。

　　

　　這主要是因?yàn)橐韵聝牲c(diǎn)：

　　

　　PA6 50%GF比PA66 50%GF具有更好的韌性和更高的延伸率；

　　

　　有利于將應(yīng)力峰值分散在更大的面積上而降低了應(yīng)力水平。

　　

　　

　　

　　PA6+GF50復(fù)合材料，兼顧了強(qiáng)度和韌性，這恰恰是懸架控制臂所需要的，并且它還耐腐蝕，從材料上講，它有著更長(zhǎng)的壽命。

　　

　　在汽車(chē)底盤(pán)上使用塑料，最顯而易見(jiàn)的好處是，減重。即使是添加了玻璃纖維，PA6零件仍然可以比鋁合金輕20%到30%左右，低車(chē)重可以帶來(lái)更好的能耗表現(xiàn)。而且對(duì)于下擺臂等部件而言，減輕的是簧下質(zhì)量，可以大幅提升行駛性能，使車(chē)身更為平穩(wěn)，操縱也更為靈敏。

　　

　　而且塑料的特性不同于金屬，它不會(huì)傳遞共振，有利于減少惱人的異響、改善NVH；它的抗疲勞能力也更強(qiáng)，在結(jié)構(gòu)即將崩壞時(shí)，征兆也比金屬疲勞更明顯，更易發(fā)現(xiàn)；它還具有一定的自修復(fù)能力，輕微變形可以依靠彈性復(fù)原。

　　

　　

　　

　　

　　

　　PA6+GF50在汽車(chē)底盤(pán)上的應(yīng)用實(shí)例

　　

　　Model 3的前懸上控制臂

　　

　　Model 3的前懸上控制臂，采用的便是單層沖壓鋼板+內(nèi)部填充樹(shù)脂，優(yōu)點(diǎn)是相比于鈑金拼焊方案能減重30%。

　　

　　

　　

　　這種結(jié)構(gòu)應(yīng)該是用高強(qiáng)鋼外包覆+“PA6+GF50”為主的復(fù)合材料，來(lái)自韓國(guó)日進(jìn)和巴斯夫聯(lián)合開(kāi)發(fā)。

　　

　　

 

　　

　　從實(shí)物圖能明顯看出，靠下一側(cè)采用了工程塑料，但在固定軸處還是傳統(tǒng)的鋼材。

　　

　　

　　理想下擺臂的復(fù)合材料采用的是巴斯夫的專(zhuān)利技術(shù)，基材為PA6，加入50%的GF，和特斯拉為同一供應(yīng)商。其下控制臂重量?jī)H為約3.2kg，和鋁合金下控制臂重量相當(dāng)。

　　

　　

　　理想One的前懸因?yàn)槭莻鹘y(tǒng)且常見(jiàn)的麥弗遜結(jié)構(gòu)，因此并沒(méi)有上控制臂。

　　

　　從下圖可以看出PA6+GF50復(fù)合材料在熱脹冷縮方面的性能，膨脹量介于鋁合金和鋼之間，收縮量小于鋁合金，可以說(shuō)很穩(wěn)定，受溫度影響很小。

　　

　　

　　

　　強(qiáng)度和壽命如何呢

　　

　　據(jù)理想官方披露，產(chǎn)品強(qiáng)度上，PA6+GF50復(fù)合材料側(cè)向屈曲可以做到 100KN以上，約相當(dāng)于7倍的理想One的滿載前軸載荷，同等邊界下的鋁擺臂約在70kN左右。

　　

　　據(jù)說(shuō)這個(gè)擺臂內(nèi)部加強(qiáng)筋是通過(guò)巴斯夫?qū)Ｓ肅AE工具Ultrasim開(kāi)發(fā)，可以按照設(shè)計(jì)需求強(qiáng)化任意點(diǎn)結(jié)構(gòu)，完全無(wú)死角，這是金屬材料工藝無(wú)法做到的。

　　

　　

　　

　　耐久上暫無(wú)明確對(duì)比，但理想方面表示，進(jìn)行了多輪的臺(tái)架和路試驗(yàn)證，可以實(shí)現(xiàn)整車(chē)全生命周期。對(duì)于材料本身，其熱變形系數(shù)接近于鋼材質(zhì)，在 120℃環(huán)境下，存放 11 年其機(jī)械性能基本沒(méi)有什么損失；低溫下（-30℃）材料本身抗拉強(qiáng)度會(huì)提升45%。