轎車白車身重量目標(biāo)設(shè)定及優(yōu)化方法介紹

路遙，吳強(qiáng)，洪練，劉峰（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

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轎車白車身重量目標(biāo)設(shè)定及優(yōu)化方法介紹

路遙，吳強(qiáng)，洪練，劉峰
（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

摘要：文章簡要介紹了轎車白車身重量目標(biāo)設(shè)定的常用方法：(1)投影面積對比法；(2)體積對比法；同時(shí)結(jié)合公司新車型重量目標(biāo)的設(shè)定及優(yōu)化進(jìn)行了詳細(xì)說明。

關(guān)鍵詞：白車身；重量目標(biāo)；投影面積對比法；體積對比法

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.05.004

CLC NO.: U463.82+1Document Code:AArticle ID: 1671-7988 (2016)05-55-02

引言

根據(jù)行業(yè)研究及實(shí)驗(yàn)表明：整車重量與燃油消耗量之間存在著正比關(guān)系，汽車整車重量降低10％，燃油效率可提高6％-8％；汽車整備質(zhì)量每減少100kg，百公里油耗可降低0.3-0.6升。 汽車約75％的油耗與整車質(zhì)量有關(guān)。汽車車身約占汽車總質(zhì)量的30％，空載情況下，約70％的油耗用在車身質(zhì)量上[1]。因此，在保證汽車安全性和其他基本性能的基礎(chǔ)上，一個(gè)較小的車身重量，可實(shí)現(xiàn)汽車行駛的節(jié)能環(huán)保要求。

車身設(shè)計(jì)初級階段怎樣科學(xué)合理的定義白車身重量是非常重要的，一方面，可以根據(jù)行業(yè)輕量化程度現(xiàn)狀，設(shè)定一個(gè)有競爭力的車身重量；另一方面，可以結(jié)合公司輕量化水平設(shè)計(jì)一個(gè)可實(shí)現(xiàn)的重量目標(biāo)。為此本文依據(jù)公司設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)例介紹白車身重量目標(biāo)設(shè)定常用的一般方法。

1、白車身重量目標(biāo)設(shè)定

據(jù)以往車型設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對于白車身（指已經(jīng)裝焊好但尚未噴漆的白皮車身，此處主要用來表示車身結(jié)構(gòu)件和覆蓋件的焊接總成，此外尚包括前、后板制件與車門，但不包括車身附屬設(shè)備及裝飾件等。）重量目標(biāo)估算的常用方法有：一：投影面積對比法；二：體積對比法；對于以上兩種方法要求選取車型、安全等級、整車尺寸相對設(shè)計(jì)車型基本相同的標(biāo)桿車。

1.1投影面積對比法

⑴單面投影法

式中：L——整車總長；W——整車總寬；M1——為新開發(fā)車型重量估算；M ——為標(biāo)桿車型重量；A1——為新開發(fā)車型投影面積； A——為標(biāo)桿車型投影面積；R——為標(biāo)桿車面密度；

⑵三面投影面積法

式中：L——整車總長；W——整車總寬；H——整車總高；M1——為新開發(fā)車型重量估算；M——為標(biāo)桿車型重量；A1——為新開發(fā)車型投影面積； A——為標(biāo)桿車型投影面積；R——為標(biāo)桿車面密度；

1.2體積對比法

式中：L——整車總長；W——整車總寬；H——整車總高；M1 ——為新開發(fā)車型重量估算；M ——為標(biāo)桿車型重量；

2、白車身重量目標(biāo)修正

相同級別的白車身重量差異主要體現(xiàn)在性能及輕量化差異上，通過上述兩種重量設(shè)定方法計(jì)算出白車身初步重量之后，需采集相關(guān)車型的重量信息，繪制各車型重量分布圖（如下圖1所示），初步判斷白車身輕量化程度，然后對重量值進(jìn)行修正，重量修正時(shí)需考慮性能及輕量化的因素，概括如下：

a、新開發(fā)車型的車身性能指標(biāo)與標(biāo)桿車型的差異，例如標(biāo)桿車碰撞性能為C-NCAP4星，而新開發(fā)車型目標(biāo)為C-NCAP5星，此時(shí)則需考慮因碰撞性能提升而增加的重量，為驗(yàn)證性能提升或下降造成的重量變化量，需對目前車型相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)加以驗(yàn)證；

b、考慮到新開發(fā)車型與標(biāo)桿車型在車身輕量化技術(shù)應(yīng)用方面的差異性，進(jìn)行重量修正時(shí)也需考慮，目前主要有車身高強(qiáng)度鋼、鋁合金應(yīng)用等指標(biāo)。

圖1　各車型重量分布圖

3、舉例

以公司某SUV車型A為例對其進(jìn)行重量設(shè)定，來探討具體應(yīng)用的步驟及優(yōu)化方法。車型A為滿足C-NCAP5星的中高級兩廂五座/七座城市型SUV，其標(biāo)桿車為車型I,滿足C-NCAP5星的中高級兩廂五座/七座城市型SUV。

現(xiàn)以標(biāo)桿車I作為車型A的重量設(shè)定參考車型，選用本公司常用的三面投影面積法對車型A白車身重量進(jìn)行初步估算，其估算值如表一所示。

表1　車型基本參數(shù)

分析其所處的輕量化水平(如表2/圖2所示)，使車型A在標(biāo)桿車I的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)較好的車身輕量化指標(biāo)。

重量面密度的提升，是在保證性能的前提下進(jìn)行車身減重。從表二圖2可以看出，車型A的輕量化水平略優(yōu)于標(biāo)桿車I的。結(jié)合國家節(jié)能環(huán)保的要求及標(biāo)桿企業(yè)提升的狀態(tài)，對車型A的輕量化水平進(jìn)一步優(yōu)化提升，為此對其重量面密度設(shè)定如下：

表2　相同車型重量參數(shù)

圖2　相關(guān)車型重量分布圖

表3　車型A重量面密度

由設(shè)定的重量面密度可反推出車型A重量設(shè)定范圍為：

表4　車型A重量參數(shù)

本公司目前對于重量目標(biāo)的優(yōu)化主要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，輕量化材料，輕量化成形工藝應(yīng)用三方面著手。其中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化主要為車身主結(jié)構(gòu)斷面、框架結(jié)構(gòu)、車身鉸接點(diǎn)等的剛度性能分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化。輕量化材料主要是高強(qiáng)鋼、鋁合金、工程塑料的應(yīng)用。輕量化成形工藝主要是熱成型、激光拼焊等先進(jìn)成形工藝的應(yīng)用[2]。

基于以上方面，綜合考慮車型A中輕量化方法應(yīng)用的多少來設(shè)定車身重量目標(biāo)。最終車型A設(shè)定為：白車身重量422.7kg，其中車體重量328kg、閉合件重量94.7kg。

4、結(jié)束語

本文介紹了公司白車身重量目標(biāo)設(shè)定的兩種方法。并結(jié)合公司實(shí)例，以常用的三面投影面積法對白車身重量進(jìn)行設(shè)定，詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)初階段重量目標(biāo)的設(shè)定及修正方法。該方法對同類型轎車初級階段重量目標(biāo)的設(shè)定有很好的借鑒參考作用。

參考文獻(xiàn)

[1]羅坤,陳超等.汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其實(shí)施途徑[J]科學(xué)與財(cái)富2015年第21期.

[2]吳衛(wèi)楓,唐程光等.車身輕量化過程方法介紹[J]汽車工藝與材料2015年第4期.

Of Car BIW Weight Target setting and optimizstion methods Presented

Lu Yao, Wu Jiang, Hong Lian, Liu Feng
( Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Abstract:This thesis simply present two common methods of setting the weight target of Car BIW. 1、Projected area comparison method; 2、volume comparison method.These methods will be particularly illustrated to set and optimize the weight target of our new car.

Keywords:BIW; the weight of Car BIW; Projected area comparison method; volume comparison method

中圖分類號：U463.82+1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編碼：1671-7988（2016）05-55-02

作者簡介：路遙，碩士，車體設(shè)計(jì)工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。