浅谈轻量设计.ppt

底盘所转向室 王丽永 2013.9.10 目 录 一、汽车发展趋势 二、汽车整车节能技术 三、汽车轻量化设计的意义 五、商用车底盘系统轻量化设计案例 四、汽车轻量化设计原则及方法 六、个人建议 一、汽车发展趋势 20世纪70年代两次石油危机促成发展节能汽车。美国国会1975年通过能源政策和保护议案，要求汽车制造商生产和销售符合燃油经济性指标的车辆。 为应对全球变暖，1997年京都议定书，限制CO2 排放，对汽车排放环保提出更高要求。 科技以人为本，汽车安全性，可靠性一直是汽车发展永恒的主题。 安全性、燃油经济性、排放、噪音、回收方面的法规要求。 降低能耗，减少排放、提高安全性 二、汽车整车节能技术 为了达到节能减排的目标，需要运用多种节能技术，其中轻量化设计是在工程实际中最为容易实现的。通过轻量化技术的运用实现经济效益的最大化。 三、汽车轻量化设计的意义 1、汽车轻量化设计与整车性能之间关系 注：此统计数据来源于通用小轿车统计 节能减排与整车自重息息相关，而且也影响整车其他性能。 2、车重与能耗之间的关系 决定油耗的因素： 空气阻力（对油耗的贡献约25%）与整本质量无关。而大约油耗的75%与汽车的整备质量有关（滚动阻力对油耗的贡献约为35%，加速阻力和爬坡阻力对油耗的贡献值约为45%） 车重与燃油消耗 的关系 四、汽车轻量化设计原则及方法 1、自然界的轻量化 自然界中资源有限，必须做到材料节省，自然界中常见的胞状结果，三明治结构及管结构去除了承受载荷最小的部分，起到轻量化、节约资源的作用。 木胞壁结构 除合适的结构外，轻量化结构还要求尽可能轻的基本组件。 木胞壁是一种天然的纤维复合物，其密度低及力学性能值较广，易压弯。 通过层级堆积，使得弯曲载荷及压力载荷下的力学性能达到提高 自然界的轻量化中，通过适当的材料添加使局部的应力能够发布均匀，调整力学性能。如树杈间的圆角。 自然界轻量化体现为结构最优化，材质轻量化及力学性能最优化 2、轻量化设计的基本思想 在不降低性能的前提下，通过结构的优化，先进的工艺及轻质的材料应用，同时兼顾性能，质量及成本三大因素，达到最优轻量化目的，实现经济效益最大化。 3、轻量化设计的步骤 轻量化设计四部曲 减少用户不必要的功能 去除冗余结构 结构优化 新材料及新工艺使用 以整车重量为管控目标，制定分解轻量化目标，基于成本及工艺考虑，采用轻量化设计四部曲的方法，对整车材料选择，结构优化及工艺实施进行全方位的考虑实施。 4、轻量化设计方法 面积和厚度减少 通过CAE分析，优化设计，减少多余的面积和厚度是取得轻量化设计的主要手段。 功能减少或体积减少 形状和截面更改 底盘支架拓扑优化 转向节臂结构优化 座椅框架优化设计 车门结构优化 材料更换 新工艺的使用 五、商用车底盘所轻量化设计的案例 结构优化设计 通过系统结构设计优化，将转向传动杆系设计为单拉杆形式，取消中间过渡臂及支架，降重15Kg,降低成本250元/台 案例1：转向传动杆系结构优化 案例2：转向器支架结构形式设计 结构形式改变 采用管梁式结构的转向器支架，相对于采用框架式支架可降重约2Kg,成本下降约为20元/台。 案例3：支架精铸件设计 将材料由QT500提升为ZGD650,在不影响可靠性前提下壁厚减薄，并去除应力很小的部位的材料，降低样件重量，一般重量减少15%-40%左右，但是成本有所增加。 案例4：采用新技术新结构（橡胶悬架使用） 牵引车上采用橡胶悬架相对于板簧悬架可减重约300Kg，成本相对增加约3000元/台 案例5：取消功能轻量化设计（VT取消二桥减震器及支架） 通过取消二桥减震器及支架，减重约20Kg，成本降低为150元/台 六、个人建议 1、设计人员必须培养起轻量化设计的理念，轻量化设计不仅仅是减少重量更重要的是设计的最优化，更合理化，也是实现设计经济效益最大化。每一个细节都需要在设计中不断的苛求，才能做到设计最合理化，最优化。 细节决定成败，在整车中，一些很不起眼的细节对轻量化及成本的贡献也是不可忽视，比如线束布置，管路布置，布置中必须合理，多余的管路折弯，多余的线束长度都应该被优化。 2、整车开发需确定轻量化目标，作为设计的一个输入。各个系统进行系统目标分解。轻量化设计的过程中必须建立量化目标，尽量在成本不增加的情况下实现轻量化优化。在设计中在平台战略上通过材料的选择及结构的优化结合，合理地在成本及重量上需找到平衡点。 3、建立轻量化设计小组，平时进行轻量化设计技术研究，车型开发中统筹整车轻量化开发。 *