浅谈轻量化设计

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。
法规
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
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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wk.baidu.com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。
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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。
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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%）
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车重与燃油消耗 的关系
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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。
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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。
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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
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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
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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。
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3、轻量化设计的步骤
轻量化目标
新材料及新工艺使用
结构优化
去除冗余结构 减少用户不必要的功能
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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
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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。
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功能减少或体积减少
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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
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车门结构优 化
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材料更换
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新工艺的使用
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五、商用车底盘所轻量化设计的案例 案例1：转向传动杆系结构优化
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
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
木胞壁结构
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
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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。
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。
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。
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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。
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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。
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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。
浅谈轻量化设计
底盘所转向室 王丽永
2013.9.10
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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 四、汽车轻量化设计原则及方法 五、商用车底盘系统轻量化设计案例 六、个人建议
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一、汽车发展趋势
节能
环保
安全
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。