重卡轻量化技术研究浅析

汽车轻量化 ——对于重卡最主要两个意义： 提高运输效率+降低燃油消耗
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2 政策、法规对商用车轻量化的影响
政策、法规的变化 2016年，随着国家标准GB1589的新版发布，国内的重卡市场发生了很大的变化，其对 各类车型的总重限制，直接影响到了市场运营状况以及主机厂的产品开发模式。
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铝合金工作走台
1 0.8 0.6 0.4 0.2
0 等刚度
钢 铝合金
等强度
结构强度相同的情况下，铝合金与钢制件的 重量对比关系；
以6X4牵引车为例，仅通过使用铝合金轮毂，整车即可降重220kg， 若累加其它系统的铝合金降重项目，整车可实现约800Kg的降重。
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2 新材料、新工艺
高分子材料的应用Байду номын сангаас
第二章 轻量化工作思路
• 轻量化设计手段 • 轻量化工作管理思路
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1 轻量化设计手段
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。
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2 轻量化工作管理思路
①梳理优化称重标准体系，建立重量核算基准 ②确定目标车型&建立轻量化目标 ③整车现状梳理，同时建立BOM理论重量数据库，IT实现系统更新 ④目标分解/拆解对标/新材料新工艺/供应商技术交流/外部培训 ⑤各系统提供方案及工作计划 ⑥项目汇总，形成整车分阶段轻量化结果，实时更新滚动管理
重卡轻量化技术研究浅析
福田戴姆勒技术中心 2018年8月20日
目录
第一章 汽车轻量化意义 第二章 轻量化工作开展思路 第三章 BFDA重卡轻量化技术研究及运用
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第一章 汽车轻量化意义
• 汽车轻量化作用和意义 • 政策、法规对重卡行业轻量化的影响
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1 汽车轻量化作用和意义
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1 汽车轻量化作用和意义
以长途牵引车为例： 轻量化优势：重量降低200公斤，给客
户带来额外价值，提高产品竞争力 ， 可获得额外的200公斤载重量，每天按 800公里的行驶里程，满载率60%，一 年运行按照300天计算，运费按照目前 的市场价0.6元/吨/公里计算，那么，每 年可以给客户增加收入为： 0.20*800*60%*0.6*300=17280RMB； 5年多赚约8万元。
紧固件降重-减少紧固件数量
通过头部和尾部打凹槽及头部形状的改变，整车可降重约7Kg；
多螺栓被连接件结构优化，来减少系统 螺栓使用数量；
利用计算分析手段，通过挂接零件安装螺栓来实现车架与辅 板的连接强度，从而减少车架自身螺栓数量，实现降重。
通过优化整车紧固件数量，整车可降重约50Kg；
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以6X4牵引车整体护罩为例，整车可降重约10.18kg
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2 新材料、新工艺
铝合金的应用
铝合金材料在强度、加工、重量以及防腐性能方面都有很多的优势，在汽车行业内已经得到广泛 应用，成为一种高端、轻量化及抗腐蚀的代表性材料。在一定范围内用来替换钢制结构件，可以 有效降低整车重量。
在北美市场上钢圈有65% 是铝制轮毂
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第三章 BFDA重卡轻量化技术研究及运用
• 结构优化 • 新材料、新工艺 • 功能集成优化 • 匹配优化 • 总结
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1 结构优化
前桥镂空 结合CAE设计分析，对富余材料进行优化，达到材料高效利用。
单桥重量约降15kg
轮辋降重 通过轮辋结构及风孔结构优化，实现降重
研究表明，约75％的油耗与整车的重量有关，降低汽车重量就可有效
降低油耗及排放；对商用车的研究亦表明，汽车重量每减少1000kg，油 耗可降低6％～7％。
安全
提高运输效率，符合我国可持续发展要求： 汽车轻量化符合国家节能减排战略和中长期科技发展规划的要求； 我国原油对外依存度为60% 。
新能源汽车的发展需求 符合节能环保的长期可持续发展。
降低排放的有效途径：
世界汽车工业的发展临着三大问题
世界铝业协会数据：汽车自重每减少10%，排放降低5%-6%；
欧盟将实现CO2排放控制目标的基础确定为汽车的小型化和轻量化；
美国“新一代汽车共同开发计划”（PNGV）将汽车轻量化列为汽车 节能减排三大技术措施之一。
整车经济性提高的重要方法：
环保 节能
原状态46.6kg
现状态41.6kg
即将37kg
整车可降重约55Kg；
将来32kg BFDA | 12
1 结构优化
板簧结构优化
采用高性能原材料，保证承载同时结构优化，减少板簧片数实现降重
4+3状态
3片状态
5片状态
3+2状态 重量-15kg
2片状态 重量-30kg 以6X4牵引车为例，整车重量约降60kg
4片状态 重量-32kg
车轮护罩 通过造型优化，调整金属连接件结构，减少连接件数量进行产品轻量化。
整车重量约降27.26kg
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1 结构优化
紧固件降重-螺栓结构优化
通过现代力学分析，采用非标准件设计，改变螺栓本身的结构，在力学性能不变的情况下，最大限度的减少重量；
通过头部厚度减小，整车可降重约7Kg；
横梁
原垫板
产品名称 垫板
挡泥板支架 衬套
前下防护
新垫板
原材料 QT450 Q345 双金属 DL510
原衬套
新衬套
原支架
新支架
前下防护横梁更改 为复合材料
新材料
原材料密度 g/cm³
新材料密度 g/cm³
减重率
减重Kg
MC尼龙
7.85
1.3
（65-85）%
4
玻纤增强复合材料
8.4
1.15
2 新材料、新工艺
高强度球铁的应用
VS
原重120Kg
材料ZG310-5703 屈服强度310，抗拉强度570
现重80Kg
材料QT800-5 屈服强度500，抗拉强度800
6X4牵引车，整车重量约降80kg
内高压成型的应用
通过内高压成型技术，减少钢管壁厚，增加压型，提升结构强度，结合铸铝底座，实现轻量化。
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3 轻量化工作管理思路
轻量化设计带来的好处固然是有 很多，但是在我们车型的设计过程中， 如果盲目的追求轻量化，也将给车辆 带来功性能设计风险和故障隐患，所 以我们对每一项的轻量化设计都要有 严格的流程管控。
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