重型商用汽車輕量化研究

王 超，黨曉麗，鄭東利，李 鵬

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

重型商用汽車輕量化研究

王 超，黨曉麗，鄭東利，李 鵬

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

輕量化是汽車設(shè)計(jì)水平的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，而談起汽車輕量化，行業(yè)內(nèi)往往關(guān)注的是乘用車的輕量化技術(shù)，重型商用車的輕量化技術(shù)往往被忽視，本文就重型商用車輕量化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展空間及瓶頸做簡(jiǎn)要闡述。

重型商用車；輕量化；技術(shù)方向；應(yīng)用

CLC NO.:U462.2Document Code:BArticle ID:1671-7988(2014)08-04-03

1、汽車輕量化概念

當(dāng)波音747飛機(jī)以每小時(shí)240公里的速度降落時(shí)，落地的一剎那，每個(gè)飛機(jī)機(jī)輪都要承受17噸的沖擊力，而承受這個(gè)沖擊力的就是鍛造鋁合金輪。航空業(yè)的輕量化、高強(qiáng)度技術(shù)是汽車業(yè)發(fā)展極其有參考價(jià)值的技術(shù)趨勢(shì)，汽車輕量化是一個(gè)完整的概念，是指汽車在保持原有的行駛安全性、耐撞性、抗震性以及舒適性等性能不降低，且汽車本身造價(jià)不被提高的前提下，有目標(biāo)地減輕汽車自身的重量。汽車輕量化是設(shè)計(jì)、材料和先進(jìn)的加工成形技術(shù)的優(yōu)勢(shì)集成?？梢?jiàn)汽車輕量化實(shí)際上是汽車性能提高、重量降低、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、價(jià)格合理四方面相結(jié)合的一個(gè)系統(tǒng)工程。

2、重型商用汽車輕量化的意義和特殊含義

據(jù)歐洲鋁協(xié)的材料表明，汽車重量每降低100公斤，每百公里可節(jié)約0.6升燃油。若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%～8%；若滾動(dòng)阻力減少10%，燃油效率可提高3%；若車橋、變速器等裝置的傳動(dòng)效率提高10%，燃油效率可提高7%。因此，車身變輕對(duì)于整車的燃油經(jīng)濟(jì)性、車輛控制穩(wěn)定性、碰撞安全性都大有裨益。

不同于賽車、小型乘用車輕量化的主要意義在于降低燃油消耗率和改善汽車的動(dòng)力、操控性能，重型商用車輕量化的更直觀意義在于提高運(yùn)輸效率，從而達(dá)到提高燃油利用率、減少資源消耗的戰(zhàn)略意義。

3、重型商用汽車輕量化的技術(shù)方向研究

整車自重構(gòu)成：以總質(zhì)量25噸的常規(guī)6×4公路標(biāo)載牽引車為例，整車自重構(gòu)成如下：

可見(jiàn)：驅(qū)動(dòng)橋、車輪、駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架、車架、

前軸、變速器占到整車自重的90%，大總成的輕量化對(duì)于整車降自重可貢獻(xiàn)值更大。

輕量化措施：

a. 多個(gè)零件集成設(shè)計(jì)；

橫梁、推力桿支座集成設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)降重15%

b. 單個(gè)零件拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)；

利用CATIA、PRO/E、Hyperworks，ANSYS等有限元分析軟件對(duì)零部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和拓?fù)浞治鲞_(dá)到降低自重提高強(qiáng)度的目的。

可概括為：薄壁化、中空化、小型化、集成化

c. 輕質(zhì)材料應(yīng)用；

目前重型商用車最普及的輕質(zhì)材料是鋁合金，包括鑄鋁、鍛造鋁，另外比較流行的的輕質(zhì)材料包括陶瓷、塑料、碳纖維復(fù)合材料等。

d. 高強(qiáng)度鋼材應(yīng)用；

采用高強(qiáng)度鋼板是汽車輕量化材料的首選材質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)薄件進(jìn)行進(jìn)一步減薄同時(shí)不降低強(qiáng)度和剛度的目的，重卡主流的高強(qiáng)度鋼板包括，650L、700L等牌號(hào)鋼板。

e. 新加工工藝帶來(lái)的輕量化新思路：滾壓結(jié)構(gòu)大廂代替?zhèn)鹘y(tǒng)焊接結(jié)構(gòu)降低自重20%以上f. 新輕量化結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

國(guó)外新結(jié)構(gòu)輕量化措施必然會(huì)成為國(guó)內(nèi)重卡輕量化的必經(jīng)之路，僅僅是由于國(guó)內(nèi)復(fù)雜的道路環(huán)境和使用的不規(guī)范導(dǎo)致一些成熟的新結(jié)構(gòu)輕量化措施沒(méi)有得到普及應(yīng)用，在此列舉兩個(gè)國(guó)外已普及應(yīng)用的輕量化懸架結(jié)構(gòu)。

4、國(guó)內(nèi)重卡輕量化工作的瓶頸及前景

國(guó)內(nèi)重卡輕量化熱潮的風(fēng)向標(biāo)是計(jì)重收費(fèi)政策的實(shí)施，與國(guó)內(nèi)廠家為了解決計(jì)重收費(fèi)問(wèn)題而推出的輕量化卡車不同，國(guó)外商用車企業(yè)在推出輕量化卡車時(shí)，最主要的考慮因素就是降低尾氣排放，提高燃油利用率，提升整車的安全和穩(wěn)定性能為根本出發(fā)點(diǎn)。因此國(guó)內(nèi)重卡的輕量化存在著思路上的不合理性，同時(shí)也存在許多人鉆政策的空子非法改裝懸浮橋，使得懸浮橋在很多地方遭到封殺的例子，還有比如鍛造鋁合金、復(fù)合材料、碳纖維等輕量化材料高昂的成本，以及部分用戶非法超載等運(yùn)輸環(huán)境因素，這些都實(shí)際上制約著輕量化技術(shù)的應(yīng)用和普及。

對(duì)于國(guó)外的汽車制造商而言，降低汽車自重是減少燃油消耗、增強(qiáng)車輛安全性的一個(gè)重要手段。從發(fā)動(dòng)機(jī)的輕量化到車身相關(guān)部件的輕量化，歐美已經(jīng)走過(guò)了近40年的道路。隨著國(guó)家節(jié)能減排、甩掛運(yùn)輸?shù)壤谜叩牟粩鄬?shí)施、加大對(duì)城市環(huán)境的關(guān)注度，以及貨運(yùn)市場(chǎng)的不斷規(guī)范化，重卡輕量化技術(shù)依然是行業(yè)熱捧的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)也將是各大廠家的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。

Heavy commercial vehicle lightweight research

Wang Chao, Dang Xiaoli, Zheng Dongli, Li Peng
(Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710200)

Light is a key index of automobile design,And talked about the automobile lightweight,The industry is always the lightweight technology for passenger car,The lightweight technology of heavy commercial vehicles are often overlooked,This paper briefly expounds the present situation and development space and the bottleneck of heavy commercial vehicle Lightweight Technology.

Heavy commercial vehicle; lightweight; The technical direction; Apply

U462.2

B

1671-7988(2014)08-04-03

王超，就職于陜西重型汽車有限公司。