外径27X3的钢管车制M22X1.5的内丝,旋合长度25能承受多大拉力?
1.首先M22X1.5的内螺纹的小径为20.38,要求钻孔直径为:20.5。27X3的钢管子,内径为21mm。故外径27X3
的钢管车制M22X1.5的内螺纹,会出现螺纹牙顶不全的现象。
2.M22X1.5的内螺纹,旋合长度25时,其螺纹面承受拉力的面积A1为:
A1=[(3.14*20.38*25/1.5)^2+25^2]*(22-20.38)/2=11066.8463*0.81=864.1455mm^2
危险截面积A2为:
A2=3.14*[(27/2)^2-(22/2)^2]=192.325mm^2
设管子的屈服点强度为480MPa(等于8.8级的螺钉)
故27X3的钢管子M22X1.5的内螺纹,旋合长度25时,其最大拉力F:
F=192.325*480=92316N
车架的主要原料及分别:
无论是摇篮式车架或双翼梁车架或是两者混合的新型车架,在用料上都可分成两大类:铝合金及钢管。
人人都爱的铝合金车架
铝材本身是比较软,韧度及强度亦较低,不适合作工程用金属。但铝材比较轻身,及高度抗氧化的防锈特性。因此,为改善铝材较差的强度,必须混入其他金属制成合金才能够作车架之材料,一般被称为飞机铝(飞机机身同样使用铝合金为材)。
铝合金之优点在于轻巧,高抗氧化能力,可塑性高,能于冷工(ColdWork)下塑型及加工,轻微变形车架容易拉回原状。但铝合金同样有其缺点。铝合金会有一种大部分金属的问题,便是金属疲劳。除此之外,因硬度较低,抗磨性不佳,部件较易磨损,不适合用于经常活动之部份。
因为铝合金硬度不足问题及金属疲劳特性,在铝合金车架某些部份上必须在表面加工(铝合金车架不平滑如磨沙般既表面便是其加工结果),令表面有WorkHarden之情况,因此提高表面之硬度及产生表面横向压力以防止车架出现裂痕。
铝合金车架多数以注模(DieCast)制造,存在模具成本。由于有工序上及模具之需要,因此,一般铝合金车架造价较高,所以需然铝合金车架比较轻,但一般不会应用在平价或低性能的车种中使用,以免提高售价或造成浪费。以前铝合金车架只会跑车身上出现,但近年在高性能的街车、专业的爬山车甚至乎是高性能绵羊都有采用铝合金车架。
Yamaha摩托车在制造第三代Delta-Box车架时,采用了一种名为ControledFillingAllyDie-castingTechnology铝合金计算机印模锻造技术制造。
该技术能制造更复杂的外型,并同时准确地控制车架的厚度,让受力支点厚一点。最重要是能有效减少气泡形成,利用计算机感应器控制模件内不同部份的吸力,让铝合金更准确和更快速地被注入模具内,令注模时间可以缩短了五倍之多。
所以温度控制更佳,令制成品的密度和刚性都得到改善,令新车架的横向刚性增强但重量却减轻。此外车架的焊接点也可以大幅减少。
普遍被人轻视的钢管车架
钢材同样是合金,主要由铁(Iron)做成,加入炭Carbon,铬Chromium,镍Nickel,钒Vanadium,磷Phosphorus,镁Manganese等等其他元素制成。
由于钢材由小型炭原子及大型铁原子所合成,所以钢材有一种名为Cottrelllocking的效果,使钢材没有一般金属存在的金属疲劳现象。
但有利必有弊,Cottrelllocking会导致金属难以冷工加工,所以钢材塑型多数会加热后才加工(Hotwork)。钢材Hotwork还有其他好处,如红热钢材快速冷却(Quenching)会使钢材有纤维性结构,令纲材更加坚韧。
钢材的抗氧化力亦算高,但不及铝合金,因此,此类车架一般都会有漆油保护,防止氧化。因硬度较高,抗磨性佳,除车身外,引擎及波子盘等经常转动的地方都会用上钢材。
钢管车架在外观上不及铝合金车架粗壮,也较为普遍,所以予人一种过时老土的感觉。其实钢管车架无论在硬度,韧度及强度都比较铝合金优异。
意大利摩托车之皇Ducati的作品,包括登上世界竞赛颁奖台的超级跑车和最新的型号,都是一直使用捆杆式圆管车架。
钢材缺点是材料本身十分之重,材料本身价钱比铝合金贵,不过因为刚性高,可减少用料,及车架工序简单,车架成本因此反比铝合金更便宜。
摩托车的钢管车架,一般都是使用已成形的钢管,经加热后再拉出所需形状,然后再利用烧焊方法制成最后的车架。相比起注模式的铝合金车架,制造钢管车架所需的工序比较简单,所需要的注模规模比较小型,不像生产铝合金车架需要有大型注模的昂贵模具。所以钢管车架,在平价及低性能车种中被普遍采用。
钢管的力学性能主要有:允许抗拉力、截面系数W(cm^3)、惯性半径(cm)、惯性矩I(cm^4)。
它随钢管的规格大小(直径、壁厚、长度)不同各力学性能大不相同,应查相应手册。现列出常用的的力学性能:
现只提供钢管的材料--15crmo,因此只能说是15crmo的材料机械性能:
力学性能主要有:允许抗拉力、截面系数W(cm^3)、惯性半径(cm)、惯性矩I(cm^4)。
但无缝钢管的种类很多,有石油裂化用无缝钢管、高压锅炉用无缝钢管、结构用无缝钢管、航空用结构钢厚壁无缝钢管、炮弹用无缝钢管……因其种类不同,规格大小(直径、壁厚、长度)不同、再加上其材质不同,各力学性能大不相同,应查相应手册。现列出常用的的力学性能:
2020年达喀尔拉力赛正在如火如荼的进行,本届比赛有两大看点:一是本届比赛迁往中东的沙特阿拉伯进行,陌生的地域环境会给车手带来更多挑战;二是前F1世界冠军、勒芒24小时耐力赛冠军阿隆索的加入。此外,今年依旧有不少中国车手参加汽车组与摩托车组的比赛。
在年轻车迷心中,达喀尔拉力赛是属于硬派越野的赛事,诸如三菱帕杰罗、奔驰G级、路虎揽胜、大众途锐、丰田海拉克斯等都取得过达喀尔拉力赛冠军,但实际在达喀尔的历史上,获得冠军的并非都是这类硬派越野车型。
法国小车在达喀尔上的风暴
1980年代至1990年代中期,是法国汽车品牌相对鼎盛的时期,雷诺、雪铁龙、标致活跃在世界各大顶级汽车赛事上。除了关注度相对较高的耐力赛和WRC,法国三大品牌在越野拉力方面也有显著成就,而且它们使用的都是最有特色的“法国小车”。
第一个在达喀尔拉力赛中取得胜利的法国品牌是雷诺,这家拥有国企和军工背景的企业,取得这项赛事的总冠军不足为奇,但他们取得冠军所使用的车型——雷诺20 Dakar,却是一台旅行车。
这台雷诺20 Dakar赛车基于民用版雷诺20改装,车辆底盘后半部从雷诺Trafic移植,前悬架、车身及部分内饰都保留了原厂设计。动力方面同样基于原厂系统升级,雷诺20 Dakar搭载一台1.6L 涡轮增压发动机,最大功率110马力,匹配5速手动变速箱,配备4驱系统。这台车最显著的特征是从车身上部引出的排气系统。就是这样一台看似简单的赛车,拿下了1982年的达喀尔拉力赛总冠军。
标致205 T16
标致405 T16
在此后的1987-1990年,这四届达喀尔拉力赛的冠军由标致205 T16和405 T16赛车包揽,其中标致205 T16赛车也是那些年WRC Group B中的劲旅。
之后四届达喀尔拉力赛冠军,依旧有法国厂商包揽,这次换成了雪铁龙ZX赛车。而这台赛车的原型,就是我们熟悉的富康。
跑车厂商也刷存在感
保时捷拿过最多的勒芒24小时耐力赛冠军,但如果我告诉你,保时捷也是达喀尔拉力赛的冠军,你会不会投诉我骗你们?事实确实如此,保时捷是1986年达喀尔拉力赛的冠军,且使用的赛车,是属于当时Hyper Car级别的959。
用现在的话说,保时捷959就是当时的神车,和法拉利F40不相上下,还曾保持过“世界最快量产车时速纪录”。而作为当时最先进的公路跑车,959诞生之初的目的却并非为此。
在80年代,保时捷是WRC的常客,但其并没有一款专门为拉力赛研发的赛车,参赛车型都是基于当时的公路车改装。为了赢下荣誉,保时捷决定专门研发一款赛车,投入到统治WRC Group B赛事中。
保时捷959 Rally Car经过了很长的研发周期,还参加了两届达喀尔拉力赛做验证,动力总成等经过了一系列升级修改,“顺带”在1986年包揽了达喀尔拉力赛的冠亚军。1987年,在保时捷959准备量产和进行WRC的赛事认证时,WRC宣布取消B组赛事,保时捷统治WRC Group B的计划也化为泡影。
如今的达喀尔拉力赛,已经很难看到当年这些基于量产车改造的赛车,更多的是钢管车架+套壳量产车车身形式的赛车。但即使技术进步,赛车变快,达喀尔拉力赛仍旧是和大自然的对抗。敢于参加这项赛事的车手和汽车品牌,始终配得上一份尊敬。
RIP PAULO GON?ALVES
向在2020年达喀尔拉力赛第七赛段遇难的摩托车手保罗·冈卡尔维斯致敬。
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