大客車車身結(jié)構(gòu)輕量化分析

王勝

摘要：對于大客車車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計要給予更多重視與關(guān)注，在實際輕量化設(shè)計中，工作人員對于各方面問題要進(jìn)行全面分析與了解。可以通過材料輕量化以及工藝輕量化等措施，減輕大客車車身重量，使得大客車在行駛過程中能夠達(dá)到節(jié)能減排效果。

關(guān)鍵詞：大客車;車身結(jié)構(gòu);輕量化

在如今社會發(fā)展背景下，環(huán)保成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的重點與關(guān)鍵，尤其對于大客車來說，車身骨架在承受車輛行駛過程中全部載荷的同時，重量占據(jù)客車總重量的2/5左右，由此可以看出，大客車的車身結(jié)構(gòu)輕量化對整體節(jié)能減排的影響。為了達(dá)到節(jié)能減排的目的，要實現(xiàn)大客車車身結(jié)構(gòu)的輕量化發(fā)展，使得大客車在行駛過程中能夠減少污染物的排放，在環(huán)境保護(hù)中將自身作用發(fā)揮出來。

1? 材料輕量化

從目前大客車生產(chǎn)中可以看出，客車材料主要以鋼鐵材料為主，并且在整體材料中占據(jù)65%以上，鋼鐵材料密度相對較大，這也是大客車整車較為笨重的一個主要原因。在材料制造加工技術(shù)的不斷發(fā)展背景下，使得鋼鐵材料在客車中的使用比例逐漸減少，同時，高強(qiáng)鋼、鋁鎂合金材料以及碳纖維材料，在客車材料中得到更好應(yīng)用。例如，蜀都客車與中鋁集團(tuán)合作研發(fā)的新能源客車，就是全鋁車身。全鋁車身的出現(xiàn)，相較于剛結(jié)構(gòu)車身而言，12米客車能夠減重500kg左右。而且此類輕型材料具備強(qiáng)度高、耐腐蝕性好等特點?；诖?，在實際大客車的材料輕量化設(shè)計中，要對不同材料進(jìn)行合理應(yīng)用。具體幾種材料的實際情況，如圖一所示。

2? 結(jié)構(gòu)輕量化

盡管汽車材料輕量化的研究占據(jù)大多數(shù)，也使得客車輕量化設(shè)計得到一定進(jìn)步與完善，但是輕型材料在具體使用中，會存在不少缺陷與問題，在此背景下，要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計。結(jié)構(gòu)輕量化根據(jù)其形式與用途的不同，還可將其細(xì)化分類，比如，拓?fù)鋬?yōu)化，拓?fù)鋬?yōu)化是要確保材料布置的科學(xué)性與合理性;形貌優(yōu)化，形貌優(yōu)化要明確肋板位置與加強(qiáng)筋位置;自有尺寸優(yōu)化，自有尺寸優(yōu)化需要對殼單元厚度分布進(jìn)行明確;尺寸優(yōu)化，尺寸優(yōu)化需要明確單元的寬尺寸與截面長;形狀優(yōu)化，形狀優(yōu)需要明確開發(fā)單元對象的有限元模型當(dāng)中的幾何形狀;自由形狀優(yōu)化，自由形狀優(yōu)化需要明確研究區(qū)域內(nèi)最為適合的形狀。在最初汽車底盤零部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式，以及發(fā)動機(jī)零部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式相對較多[1]。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式的不斷完善與成熟過程中，也將此類方式應(yīng)用在客車車身骨架的優(yōu)化設(shè)計工作中。因此，對于此類方式要有正確認(rèn)識與了解，這樣才能確保車身骨架優(yōu)化設(shè)計的合理性。

3? 結(jié)構(gòu)工藝輕量化

在如今的客車生產(chǎn)制造中，輕量化材料在其中得到廣泛應(yīng)用，這也使得結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式在客車的輕量化設(shè)計中，能夠逐漸成熟并完善，促使加工成型技術(shù)可以得到一定進(jìn)步。經(jīng)常使用的幾種工藝類型有高清鋼熱成型技術(shù)、液壓成型技術(shù)等，不同技術(shù)有著自身的優(yōu)勢與特點，因此，在具體的應(yīng)用中，要結(jié)合實際情況展開[2]。比如，高強(qiáng)鋼熱成型技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在較強(qiáng)減重能力、高成型特點、高疲勞強(qiáng)度特點以及較強(qiáng)的碰撞吸能。液壓成型技術(shù)特點主要表現(xiàn)在能夠減少工序流程，實現(xiàn)對模具的轉(zhuǎn)化，而且制件表面質(zhì)量能夠符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)等。在將此類結(jié)構(gòu)工藝技術(shù)應(yīng)用在客車輕量化中，需要工作人員對于不同技術(shù)優(yōu)勢特點要有正確認(rèn)識，從而將其更好應(yīng)用在大客車的輕量化設(shè)計中。

4? 大客車車身骨架輕量化設(shè)計重點

在大客車車身骨架輕量化設(shè)計中，要明確以下設(shè)計重點：

4.1? 合理選擇設(shè)計變量。

設(shè)計變量通常情況下主要是指，在設(shè)計開發(fā)階段中需要優(yōu)化的量，可以是構(gòu)形狀、結(jié)構(gòu)厚度，也可以是梁的寬、高等，對于大客車底架優(yōu)化而言，取得更多設(shè)計變量，就可以達(dá)到更好優(yōu)化效果。但是在這一過程中存在一個問題，那就是工作量較大，而且計算工作的落實需要花費很長時間[3]?；诖耍瑢τ谧兞康倪x擇要給予更多重視與關(guān)注，不僅要確保底架性能，同時還要減少其重量。在具體的選擇中，要確保選用的部件，能夠在底架結(jié)構(gòu)總質(zhì)量中占據(jù)較大比例，部件參數(shù)并不會對底架強(qiáng)度以及剛度等產(chǎn)生很大影響。在完成設(shè)計變量的選擇之后，要明確初始設(shè)計方案，這樣才能促使后續(xù)工作能夠順利進(jìn)行。

4.2? 明確約束條件。

在優(yōu)化設(shè)計工作開展中，針對設(shè)計變量的具體取值范圍要作出明確，對其進(jìn)行約束，此類限定條件被稱為約束條件。約束條件包含許多不同內(nèi)容，比如，質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積、剛度等。對于此類約束條件相關(guān)工作人員能夠有正確認(rèn)識，這樣才能確?？蛙囋O(shè)計與生產(chǎn)工作能夠符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)的輕量化。

結(jié)束語：

綜上所述，大客車車身結(jié)構(gòu)輕量化要給予更多重視與關(guān)注，只有實現(xiàn)輕量化，才能確保大客車行業(yè)能夠跟上時代發(fā)展步伐，實現(xiàn)對環(huán)境的保護(hù)。在輕量化設(shè)計中，對于設(shè)計重點要有明確認(rèn)識，促使大客車輕量化設(shè)計的有效性可以得到保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳長風(fēng)，那景新，秦國鋒，盧琳兆，袁正，楊佳宙.基于子結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的大客車耐撞性改進(jìn)[J].汽車工程，2019，41（08）：922-926+952.

[2]吳長風(fēng)，那景新，楊佳宙，蘇亮，盧琳兆.客車正面碰撞車身結(jié)構(gòu)耐撞性分析與改進(jìn)[J].客車技術(shù)與研究，2018，40（04）：4-7.

[3]顏文友.大客車車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度的研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（17）：52-53.

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