12、汽车空气动力学扰流板与转向机制的发展

汽车空气动力学扰流板与转向机制的发展

在汽车和航空航天领域，轻量化、高刚度结构的需求日益增长。同时，汽车转向机制也经历了漫长的发展历程，从简单到复杂，不断满足着车辆行驶的各种需求。本文将介绍一种可折叠连杆的制造技术以及汽车常见转向机制的发展历史。

可折叠连杆制造技术

为了制造轻量化、高刚度的连杆，研究人员开发了一种将类似折纸折叠的柔性区域嵌入刚性碳纤维复合材料的技术。具体有两种复合铺层工艺：
- 工艺一：基于几何形状实现刚度
- 原理 ：使用折痕图案折叠U型梁运动链，通过几何形状来实现连杆的刚度。
- 优点 ：仅使用四层碳纤维布来形成连杆和关节，材料使用效率高；镜像双褶折叠形成了面外加强几何形状，占用空间相对较小。
- 缺点 ：镜像双褶需要大量的折叠，难以构建无缺陷的关节；众多镜像双褶图案的缺陷积累会导致最终连杆出现整体不精确的问题，如不期望的变形、突出的纤维束和不期望的硅胶扩散。
- 工艺二：基于材料实现刚度
- 原理 ：通过添加更多的碳纤维布层，固化更刚性的碳纤维板来实现连杆的刚度。
- 优点 ：折叠次数和占用空间最小。
- 缺点 ：碳纤维布的使用量几乎翻倍，并且在铺层过程中涉及许多较小的切口。

研究人员选择了第二种方法来制造主动空气动力学扰流板模型。该扰流板的运动机制如下：
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