轻量化设计在轻型商用车车架上的应用

轻量化设计在轻型商用车车架上的应用

摘要:目前由于经济社会的进步和改革发展对于汽车节能减排的要求也在逐

步提高，所以汽车轻量化是实现其节能减排的重要途径之一，也成为了目前世界

发展的潮流趋势之一。本文希望能够通过汽车量化设计中的主要技术实施内容来

进行更好的技术措施选取利用相关的分析软件，希望能够对其轻型商用车的车架

进行建模处理，通过整体车架的疲劳寿命来进行数据的分析，并且保证在数据的

采集过程中以及试验验证的过程中准确性和合理性。

关键词:轻量化，轻型商用车，有限元分析，车架

引言:对于目前世界的汽车发展过程中，应用汽车轻量化这一设计理念是非常关

键的一项内容，其轻量化主要采取的措施就是材料和部件结构设计方面的轻量化，保证各部件在使用过程中能够应用先进的成型技术。在轻型商用车中，车架的主

体功能是能够起到对各部分的总成连接，并且能够起到支撑的作用，同时也能够

保证在车轮传递过冲击力是保证期车架的稳定性和抗扭性。本文将通过对其有限

源的研究方法来进行设计和分析，希望能够减轻车架的重量。

1.

汽车轻量化的主要含义

汽车轻量化就是为了能够更好的保证在汽车行驶过程中以及应用过程中的强度以

及稳定性，保证降低在汽车装配过程中的整体质量，并且能够更好的对综合动力

性能进行提高，降低其燃烧能源的损耗率，减少尾气的污染气体排放量。在汽车

轻量化中应用技术的采取目的是为了能够保证其材料的轻量化，并且对其相关部

位的零件结构设计能够更好的进行结合，保证各零件部位采取先进的工艺艺术，

从而更好的保证汽车轻量化的基本内容。

2.

主要采取的技术手段

2.1、轻量化的材料技术

在目前汽车轻量化中，整体结构的性能，材质选用的是较为轻质和优异的材料，

包括了高强度的钢，镁合金，塑性材料，铝合金以及新型的复合性材料等内容。在应用强度较高的钢时能够保证其屈服比较低，并且能够更好的对其应变分布特征进行把控以及应变硬化特征也是能够保证的。另外，在进行高强度钢材以及普通钢材的对比过程中，能够发现高强度高中的力学性能是更加均匀的，并且回弹量的波动也是非常小的，在发生碰撞过程中能够更好的应对以及具有更高的疲劳寿命，所以在汽车应用过程中使用高强度的钢是具有很大潜力的。在汽车应用过程中应用到较多的材料大多是铝合金材料或者是镁合金材料，对于铝合金材料来说具有较低的密度，在其加工过程，机械加工性能也会比钢铁较高。然而，镁合金是更轻的金属材料，能够在塑造过程中具有很好的可塑性和可加工性。总的来说，在应用设计轻型材料的选择过程中对它们的抗腐蚀能力以及抗屈服力等综合内容都进行了更好的比较。

2.3、轻量化结构优化设计技术

随着相关软件在应用过程中的不断进步和成熟，对于结构优化来说也是为了能够更好保证汽车轻量化的有效途径之一。在面对现代化的结构设计时，我们需要建立数学的优化算法以及结构分析和计算机技术。这样才能够更好的对其设计目标进行不断的努力，通过专门的结构优化设计软件来实施优化设计内容。这样能够在更加具有明确的基础性对其优化的准则进行很好的把控，所以在进行优化过程中我们必须要在利好结构优化的问题数学模型，这样才能够利用相关的数学变量来进行准确的表达。

2.4、轻量化先进工艺技术

对于轻量化先进工艺技术的选择主要包括了先进制造的工艺技术以及先进连接的工艺技术。在轻量化设计过程中，对结构优化的技术以及材料都采用的是与材料成型方法以及连接技术解密相关的内容，他们能够相互作用以及相互帮衬。对于材料来说，它的成型办法主要是进行压铸，锻造，液压成型或者高强度钢板热冲压成型等综合性质的内容。另外再进行汽车的连接过程中，我们一般需要是焊接技术可以包括点焊，电弧焊，激光焊等内容。

三、举例某轻型商用车车架轻量化的内容

3.1、车架的结构特征

在本文的研究过程中，我们采用的轻型商用车车架是边梁式的车架，主体结构是由纵梁，横梁以及支架而进行组装。

3.2、车架轻量化的方案

我们在进行车架轻量化方案的选取过程中，需要对其结构来进行优化设计，也要对其材料进行轻量化使用的研究和分析针对这两点内容来对整体车架进行优化和改造。我们可以通过对材料的选取，减轻纵梁和横梁重量，并且利用相关的算法来对车架的总成进行疲劳耐久的计算分析和研究。

3.3、有限元模型的建立以及方案说明

我们在进行软件的处理和使用过程中，必须要对车下的总成以及自身进行网格化的划分，这样才能够对其材料以及连接方式进行更好的定义，保证在后续分析和实验过程中数据的准确性。

第一步，我们需要对于车架进行弯曲疲劳性能的计算。通过对于车架台架的试验和加载方式来进行边界条件的选取，这样能够更好的避免其过度约束的问题。在疲劳加载过程中，我们需要对荷载进行合理的控制，保证在加载过程中是符合设计标准以及设计理念的。

第二步，我们需要针对车架扭转来进行疲劳性能的计算。在进行车架扭转疲劳性能计算时，需要对其左右前轮的中心点进行处理以及约束。保证其边界条件和荷载的施加都在我们可控的范围之内以及可研究内容之内。

3.4、车架有限元计算结果分析

在进行有限元计算结果分析过程中，车架的弯曲疲劳计算结果能够得到最大疲劳的损伤值是0.94，焊接的最大疲劳损伤值为0.15。在车架的扭转疲劳计算结果分析中，能够很好的看出整体疲劳损伤值均是小于1的，能够满足于车架总成的疲劳寿命标准。

结束语:总体来说，在进行汽车轻量化的技术分析和相关措施的采取过程中，我们需要对其轻量化设计改造进行合理的对比以及利用实验来进行验证。利用相关有限元分析软件对其车架进行建模处理，在进行受力完成之后，对其疲劳寿命进

行数据的模拟和分析。经过一系列的实验数据对比，才能够更加有效的验证。车架进行轻量化设计时的合理性以及准确性，这样对后续进行的设计工作具有更好的指导意义。

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