理想的前下臂其实是塑料的，特斯拉也在用？

文/田

最近，很多人在微博上讨论李的下臂整形。有人认为这是单纯的搭配，为了节约成本，忽略了车主的安全；但是，也有人认为没必要大惊小怪。这是一种特殊的复合材料，与普通塑料不相上下，成本高于金属材料。

这两种说法有不同的原因，但笔者认为后者可能更为理性。

可能很多白人不明白什么是“下臂”。这么说吧，我们平时说的断轴其实就是下臂骨折。下摆臂连接悬架和轮胎，是车身的主要支撑机构。当然，前下臂也承担了转向功能，双重压力下更容易断裂。

常见的摆臂材质是双层冲压钢板，好一点的车型会用铸造铝合金，有些跑车和豪华车甚至会用锻造铝合金。

至于把这么重要的组成材料换成塑料，听起来确实有点吓人。能否支撑起近两吨重的理想车体？寿命有多长？

其实这些问题早就有工程师替你考虑了。

首先我们要明白，这个塑料不是普通塑料，是混合的？控制？Arm，简单来说就是金属复合控制臂，是从韩国进口的。

摆臂被复合材料包裹在高强度钢材中，如同韧带附骨，既增加了整体强度，又弥补了金属韧性的不足。

复合材料的主要成分是PA6(尼龙)+GF50%(玻璃纤维)。

玩过RC车模的人都知道，尼龙有很多优点，强度高，韧性好，耐腐蚀，易加工，质轻，自润滑。

但尼龙的缺点也很明显，刚度略低于金属，抗拉强度和抗弯强度也会随着温度的升高和吸水率的增加而降低，同时在低温下易脆。

因此，工程师添加了玻璃纤维材料来改善PA6的性能。玻璃纤维太少不能起到增强作用，玻璃纤维太多加工时流动性差，材料变脆。

下臂的理想复合材料采用巴斯夫专利技术，以PA6为基材，添加50% GF。从下图可以看出它在热胀冷缩方面的表现。膨胀量介于铝合金和钢之间，收缩量小于铝合金。可以说非常稳定，受温度影响很小。

实力和生命呢？我从理想官方得到了一些数据。

从产品强度来说，复合材料的侧向屈曲能否实现？100KN以上，约为李one全前轴载荷的7倍，同边界下的铝制摆臂约为70kN。

据说这种摆臂的内肋是巴斯夫CAE工具Ultrasim开发的，可以按照设计要求加强任意一点的结构，完全没有死角，这是金属材料技术做不到的。

耐久性方面没有明确对比，但理想方面是经过多轮台架和路试验证，可以实现整车全生命周期。对于材料本身而言，其热变形系数与钢接近。120℃储存？11?其机械性能基本上没有损失；低温(-30℃)下材料本身的抗拉强度会提高吗？45%。

事实上，在量产车上使用塑料摆臂并不是一个理想的开始。特斯拉已经从Model？x转模特？3.塑料前上叉臂一直在用。这么多年没听说铝合金摆臂因为强度问题断了。

克尔维特C5-C7跑车的钢板弹簧也是复合材料的，用了20多年。最新的呢？沃尔沃？Xc90/s90等。，所以基本不用担心材料稳定性，抗老化，适应环境的能力。

甚至可以寻找周边信息，比如飞机机翼材料。空客A380的中央翼盒采用复合材料。后来，B787和A350飞机甚至在主翼结构中使用了碳纤维复合材料，这也可以归为塑料。

那么使用复合下臂有什么好处呢？

首先是减轻簧下重量。汽车设计上一直有一句话叫“一公斤是簧下，十公斤是簧上”。也就是说，簧下质量减少一公斤的效果相当于簧上质量减少十公斤。当然可能有些夸张，但还是说明了减轻簧下重量的重要性。

尼龙与铝合金的密度比为1.2: 2.7。即使尼龙用得多了，重量还是比传统金属材料轻。较小的簧下重量可以使汽车悬架反应更加迅速，有利于提高车辆的动力性能。

同时，从下图可以看出，与铝合金相比，复合材料可以缩短减振时间2-3倍，有利于提高车辆舒适性。

其次，复合材料下臂球销力矩较低(传统上为5~10Nm，复合材料可以降低到？0.5~4Nm)，可以降低悬架的内摩擦，为驾驶者提供更轻盈的手感。

另外下臂与转向球头一体成型，包裹性更好，不易脱出。唯一要考虑的就是它的维护成本。一旦球头损坏，可能需要连同摆臂一起更换。

最后还有一个好处就是耐腐蚀，可以很好的避免传统电泳钢摆臂因沙砾冲击而造成的漆膜损坏问题。厂家提供了一张2万公里路试的李ONE下臂照片。看起来有点脏，几乎没有磨损。

至于成本，复合塑料的成本真的会比金属材料低吗？

其实一点都不便宜。按照市场价格，钢板6元/公斤左右，铝合金14元/公斤，PA6 20元/公斤，PA6+GF50 50元/公斤。

当然也有人说复合材料的加工成本比金属低。另外，复合材料密度低，重量轻，所以材料成本也低。目前没有明确的数据显示谁的成本更高，但理想情况下，复合材料下臂的成本高于目前的钢冲压和普通铝合金铸造，但仍比锻造铝合金铸造便宜。

最后，你可能想问，既然复合材料有这么多优点，为什么不在豪华车上使用，比如劳斯莱斯？他们根本不用考虑成本。

你知道什么是金属质感吗？毕竟再高档的塑料也是塑料，尤其是和普通塑料完全不一样的时候...

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