1、.,淺談輕量化設(shè)計,底盤所轉(zhuǎn)向室 王麗永 2013.9.10,.,目 錄,一、汽車發(fā)展趨勢,二、汽車整車節(jié)能技術(shù),三、汽車輕量化設(shè)計的意義,五、商用車底盤系統(tǒng)輕量化設(shè)計案例,四、汽車輕量化設(shè)計原則及方法,六、個人建議,.,一、汽車發(fā)展趨勢,節(jié)能,環(huán)保,安全,法規(guī),20世紀70年代兩次石油危機促成發(fā)展節(jié)能汽車。美國國會1975年通過能源政策和保護議案，要求汽車制造商生產(chǎn)和銷售符合燃油經(jīng)濟性指標的車輛。,為應(yīng)對全球變暖，1997年京都議定書，限制CO2 排放，對汽車排放環(huán)保提出更高要求。,科技以人為本，汽車安全性，可靠性一直是汽車發(fā)展永恒的主題。,安全性、燃油經(jīng)濟性、排放、噪音、回收方面的法規(guī)要求

2、。,降低能耗，減少排放、提高安全性,.,二、汽車整車節(jié)能技術(shù),為了達到節(jié)能減排的目標，需要運用多種節(jié)能技術(shù)，其中輕量化設(shè)計是在工程實際中最為容易實現(xiàn)的。通過輕量化技術(shù)的運用實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。,.,三、汽車輕量化設(shè)計的意義,1、汽車輕量化設(shè)計與整車性能之間關(guān)系,注：此統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于通用小轎車統(tǒng)計,節(jié)能減排與整車自重息息相關(guān)，而且也影響整車其他性能。,.,2、車重與能耗之間的關(guān)系,決定油耗的因素：,空氣阻力（對油耗的貢獻約25%）與整本質(zhì)量無關(guān)。而大約油耗的75%與汽車的整備質(zhì)量有關(guān)（滾動阻力對油耗的貢獻約為35%，加速阻力和爬坡阻力對油耗的貢獻值約為45%）,.,車重與燃油消耗 的關(guān)系,.,

3、.,四、汽車輕量化設(shè)計原則及方法,1、自然界的輕量化,自然界中資源有限，必須做到材料節(jié)省，自然界中常見的胞狀結(jié)果，三明治結(jié)構(gòu)及管結(jié)構(gòu)去除了承受載荷最小的部分，起到輕量化、節(jié)約資源的作用。,.,木胞壁結(jié)構(gòu),除合適的結(jié)構(gòu)外，輕量化結(jié)構(gòu)還要求盡可能輕的基本組件。 木胞壁是一種天然的纖維復(fù)合物，其密度低及力學(xué)性能值較廣，易壓彎。 通過層級堆積，使得彎曲載荷及壓力載荷下的力學(xué)性能達到提高,自然界的輕量化中，通過適當?shù)牟牧咸砑邮咕植康膽?yīng)力能夠發(fā)布均勻，調(diào)整力學(xué)性能。如樹杈間的圓角。,自然界輕量化體現(xiàn)為結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，材質(zhì)輕量化及力學(xué)性能最優(yōu)化,.,2、輕量化設(shè)計的基本思想,在不降低性能的前提下，通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

4、，先進的工藝及輕質(zhì)的材料應(yīng)用，同時兼顧性能，質(zhì)量及成本三大因素，達到最優(yōu)輕量化目的，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。,.,3、輕量化設(shè)計的步驟,輕量化設(shè)計四部曲,減少用戶不必要的功能,去除冗余結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)優(yōu)化,新材料及新工藝使用,輕量化目標,以整車重量為管控目標，制定分解輕量化目標，基于成本及工藝考慮，采用輕量化設(shè)計四部曲的方法，對整車材料選擇，結(jié)構(gòu)優(yōu)化及工藝實施進行全方位的考慮實施。,.,4、輕量化設(shè)計方法,.,面積和厚度減少,通過CAE分析，優(yōu)化設(shè)計，減少多余的面積和厚度是取得輕量化設(shè)計的主要手段。,.,功能減少或體積減少,.,形狀和截面更改,底盤支架拓撲優(yōu)化,轉(zhuǎn)向節(jié)臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化,座椅框架優(yōu)化設(shè)計,.,車

5、門結(jié)構(gòu)優(yōu)化,.,材料更換,.,新工藝的使用,.,五、商用車底盤所輕量化設(shè)計的案例,結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，將轉(zhuǎn)向傳動桿系設(shè)計為單拉桿形式，取消中間過渡臂及支架，降重15Kg,降低成本250元/臺,案例1：轉(zhuǎn)向傳動桿系結(jié)構(gòu)優(yōu)化,案例2：轉(zhuǎn)向器支架結(jié)構(gòu)形式設(shè)計,結(jié)構(gòu)形式改變,采用管梁式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器支架，相對于采用框架式支架可降重約2Kg,成本下降約為20元/臺。,.,案例3：支架精鑄件設(shè)計,將材料由QT500提升為ZGD650,在不影響可靠性前提下壁厚減薄，并去除應(yīng)力很小的部位的材料，降低樣件重量，一般重量減少15%-40%左右，但是成本有所增加。,.,案例4：采用新技術(shù)新結(jié)構(gòu)（橡膠懸

6、架使用）,牽引車上采用橡膠懸架相對于板簧懸架可減重約300Kg，成本相對增加約3000元/臺,.,案例5：取消功能輕量化設(shè)計（VT取消二橋減震器及支架）,通過取消二橋減震器及支架，減重約20Kg，成本降低為150元/臺,.,六、個人建議,1、設(shè)計人員必須培養(yǎng)起輕量化設(shè)計的理念，輕量化設(shè)計不僅僅是減少重量更重要的是設(shè)計的最優(yōu)化，更合理化，也是實現(xiàn)設(shè)計經(jīng)濟效益最大化。每一個細節(jié)都需要在設(shè)計中不斷的苛求，才能做到設(shè)計最合理化，最優(yōu)化。,細節(jié)決定成敗，在整車中，一些很不起眼的細節(jié)對輕量化及成本的貢獻也是不可忽視，比如線束布置，管路布置，布置中必須合理，多余的管路折彎，多余的線束長度都應(yīng)該被優(yōu)化。,.,2、整車開發(fā)需確定輕量化目標，作為設(shè)計的一個輸入。各個系統(tǒng)進行系統(tǒng)目標分解。輕量化設(shè)計的過程中必須建立量化目標，盡量在成本不增加的情況下實現(xiàn)輕量化優(yōu)化。在設(shè)計中