新万博_万博出事了

周一至周五 | 9:00—22:00

作者菏:未知

  摘 要狠擞即:随着国家治超力度的加大架巩啦,为保持承运人收益鼓犬,商用车的轻量化设计变得尤为突出菇肃海。本文通过采集代表竞品整车和系统零部件重量帛,利用统计学方法设定整车和分系统的自重标杆顶派档,并设定分系统轻量化开发目标锑,以辩证的观点用加法来开展商用车轻量化开发工作勺敝,提高开发效率会噬肖,提升车辆竞争力蟹。
  关键词邓芬:商用车;加法;轻量化
  中图分类号梁剁:U462 文献标识码肯:A 文章编号沙肆捎:1005-2550(2018)05-0078-05
  Abstract脓夯险: As the governing overload was intensified遍刻, to keep the carrier returns竣瓣, the lightweight design of commercial vehicle is particularly prominent.Based on the dialectical point of view苯们, do conduct commercial vehicle lightweight development work by add驳磷菏, improve the efficiency of development犬, promote the competitiveness of the vehicle.
  Key Words挎佩廓: Commercial vehicle; Lightweigh; Add
  引言
  我国对车辆的超限超载治理力度逐步加大诫诚戳,在保证车辆GVW一定的条件下讳偷,降低车辆自重能提升车辆载质量段,可增加承运人收益铅发火,提高商用车运输效率碌嗡。车辆轻量化就成为提升商用车竞争力的一个重要手段硅厕吠,同时轻量化也是实现汽车节能减排的有效措施之一宽。
  对于车辆的轻量化甫芥,各车企大部分会结合车辆用途和试验手段对现有车辆进行减重设计绢俩氯,而做减法往往困难重重瘦斧罚,例如动力总成降重空间有限难度大擅、周期长递该贺,采用轻量化材料涉及成本上涨等嘶袖竿。如何在车辆开发前期科学的定义有竞争力的自重目标昆,从正向开发的角度对,将自重目标进行分解和达成盗极,减少设计变更的成本饰。下文进行相关方法的论述镁痴。
  1 整车轻量化目标设定
  在整车开发预研阶段提出有竞争力的自重目标项庙,具有一定难度握燃姑。除了需要充分研究应对市场的需求外酷肚,基于对竞品的研究散擂郊,掌握和预测主要竞品现在的表现以及未来轻量化水平湿诚赊,便是尤为有效的手段粕汉。
  正态分布是在工程领域非常重要的一种概率分布少,在统计学上有着重要的影响力赖。正态分布是具有两个参数的连续型随机变量的分布帽,第一个参数是服从正态分布的随机变量的均值工怂,第二个参数是随机变量的方差舍。遵从正态分布的随机变量的概率规律为取均值邻近的值的概率大介,而取离均值越远的值的概率越小花。
  正态分布主要有估计频数分布券病,制定参考范围的特点设。本文就利用这两个特点制定整车轻量化设计目标茸惰氏。
  计算各自重的概率密度些操探,绘制出正态分布曲线奋盖,见图2庞。同时叠加进10台样车自重在图形中的出现频率暴,根据正态分布理论汗,可以看出约67%的车型自重位于a-b之间邪搽贡,约30%的车型自重大于b杀芳仇,约3%的车型小于a光兽。据此可以初步定义a为该细分市场轻量化的目标值魄钉簇。
  2 系统轻量化目标设定
  为了有效的达成整车轻量化目标汗词,这里将整车进行结构离散怜,分解成独立的功能系统轰驼,减少系统间的干扰式浑。离散的方法是按整车构成结构树展开家茄督,进行层次分解辣店脆,见图3午奈。第一层为整车目标层变腑,第二层为大系统目标层弟收爱,第三层为子系统目标层阮媒。由于展开层次过于细化后悲涡,对工程设计的约束性过大粒,本文只展开到第三层矛酥岁,也根据设计需求做进一步的展开惩翻惦。
  本节使用第一节中同一细分市场在用的5款不同样车拆解后的零部件重量为例施聘,按图3层次做加法礁,获得第三层子系统层重量数据如拍弥,图4为动力总成子系统重量分布妊佛贬。这里引入两个数据概念铣泞。
  中位值马谎,是将一组数从小到大或者从大到小排练草,如果数组数为奇数琴峰缉,则取中间数字笨戏,如果数组数为偶数逻郸,则取中间两个数字的平均值娃骄。该值能消除统计上极值对数组序列平均值的影响蹈聊,更加实际的表征该组数据的平均水平店憨锹。
  标杆值猾,即最小值撇魏际,取该组数中最小的数据邯令。该值表征其在行业同一组块上自重最低很虾,轻量化水平最高钳。
  引入这两个概念的意义在于可以结合整车开发对轻量化特性的定位冷款,合理的制定轻量化自重目标公鹅,避免过度轻量化蹈,导致开发成本升高陡脾潦、可靠性降低联浮系、或者出现不适应目标市场使用的风险烈悉为。
  图4所示陈,样车3匹配发动机自重处于平均水平抗下爽,样车5匹配发动机属于标杆水平;样车4匹配变速箱自重标杆篱,其他样车匹配变速箱同位于平均水平附近;5台样车匹配的驱动桥自重相差不大亩矛涪,样车1匹配的驱动桥自重最低汐。通过此类对比可以推演到其他子系统描狈,这里不再赘述税。综合起来将整车自重目标合理的分解到系统做到有理有据跺,有的放矢位杏。
  通过自底向上逻蹈,可以得到上一层的自重分布悲窘委,以及与中位值邯彪、标杆值之间的差距焕须,如图5徒。快速定位各系统轻量化竞品分析方向难譬。
  将各个子系统自重的标杆值求和得到一个理想的整车轻量化自重标杆盆,如图5叛,该值低于上一节确定的整车自重目标玖垫定。作为标杆汉,这是合理的瞳哭陶,因为它是子系统重量标杆值的集合脱。只有当子系统重量全部达到或者超越标杆典措,才能使整车轻量化做到最优赦喊导,成为新的标杆违蒋救。
  最后浚,根据各子系统标杆值和合计整车自重标杆值的占比馈匈杉,可以得到一个优化的整车自重构成答铺施,见图6慰录。根据第一节确定好的整车自重进行子系统目标自重的分解尼,同时可结合组块标杆值和其轻量化技术发展败,制定最优的子系统分解目?死痔铡V亓空急却蟮淖酉低晨勺魑?重点开展轻量化的方向具化,再通过对竞品实物的进一步性能分析肪,样品拆解耙段,梳理其轻量化的技术路线洽办菜,包括布置结构罚秘,制造工艺和材料等锚帝,高效挖掘轻量化设计方案嘛芜。
  3 轻量化设计方法
  确定了各子系统的自重目标潞涕广,开展汽车轻量化的主要方法有如下几个方面艘:   3.1 结构优化设计
  结构优化设计主要是基于零件的结构力学性能和在整车上的轻量化约束条件对刑饱,通过如结构拓扑优化萄、几何形状优化凶、尺寸优化等适虫琳,主要可以通过计算机仿真软件开展设计优化冻。
  系统性开发和集成设计也是结构优化的一个方面汝。
  布置优化朗娄,见图7a跨茧。图示设计均为一种实现上车功能的踏步支架挂,这两种支架均与底盘蓄电池框侧边版连接玖,即跨距同为蓄电池框宽度识。右侧所示的踏步支架岔,从功能实现和布置的角度掀,进行了优化设计功,减小了两级上车踏步跨距氖,降低重量镀描。
  集成设计览,见图7b绒普侮。图示设计均为实现转向油罐的固定捶。左图单独为油罐支架设计了一个固定支架钉胳,右图将油罐固定支架与驾驶室后悬置一侧支架集成烹稍讳,右图中黑圈标注的位置即是实现转向油罐固定的功能支架等浅,用过一个小的折弯件即可实现功能仁鬼草,相对左图的独立支架需撩,大大降低了产品重量艰。
  3.2 轻量化材料的应用
  1)高强度钢
  目前汽车生产中使用的最多的是普通低碳钢板藉精抒。传统的钢种有低碳钢绷话抬、碳锰钢佳竿烂、低合金高强度钢等糜匈。低碳钢板具有很好的塑性加工性能糖瑟傻,强度和刚度也满足汽车车身的要求探。在1994年摄,世界主要钢板生产厂商组成了一个国际合作组织开始开发超轻钢汽车车身ULSAB(Ultra Light Steel Auto Body)项目鼓裂蒙。利用高强度钢特性灌夺摧,在厚度减薄的条件下堂鞠,保持汽车车身的机械性能毁般然,从而减轻汽车重量角般肚。ULSAB-AVC技术指出桑莱相,高??度钢的强度将是低碳钢的5倍疙阿豪,今后高强度钢在汽车上的用量将明显增加啤。高强度钢具有价格低膏父、经济性好;性能优越秃许、可保证零部件的机械性能;可利用现有汽车生产线绅,节约设备投资等优点塑。现在各国均在加速高强度钢蜡倒壳、超高强度钢在汽车车身碳检慌、车架剧、悬架蔚、转向等零部件上的应用患捣。
  2)铝镁合金
  铝比重轻拖、资源丰富省痉胺、成本低酣。具有塑性好党酱、比强度高缴、耐腐蚀性好抄排、韧性好晤户、加工成本低等优点防攘,每使用1kg的铝饥筋,可降低汽车重量2.25kg宪。目前应用有铝合金变速器壳体幌屁、铝合金轮辋咀、发动机铝制活塞等坎性。
  镁是目前工业应用材料中最轻的一种金属揭皆漂,密度为1.738g/cm3槐驳,比钢铁轻3/4馅,是铝的约2/3当菏,甚至比非金属的塑料还要轻1/5拈酒寺。镁可从海水啸、盐水及含镁的矿物中提瘸恕,资源丰富钮篡蜜。镁合金的比强度和比刚度高那。近几年墓惯,轿车上镁铸件的应用以每年20%的速度增长谜套。目前应用有座椅骨架墒党、方向盘街经、车轮嘲侮省、车门框架等虑。在商用车上也在逐步得到应用瓣。
  3)复合材料和塑料
  树脂基复合材料而是典型的轻质材料培,具有比刚度高斧穷、比强度大朵,材料性能可设计等优点景。以前主要应用于航天航空领域慷坎唐,目前由于汽车轻量化的要求日益凸显价仓,碳纤维复合材料惕、玻璃纤维复合材料等正在逐步的应用于汽车结构件中堕。
  塑料密度为1.0-2.2 g/cm3菇岛婪,仅为钢的13%-25%砷护磐,质量轻矮抽。其工艺制作成本低潜吵,易成型隧肝夕、涂色粳、修复倒,抗扭曲和变形性好饰舞铣。设计上造型自由度较大倪惮到,可以使多个部件合成一体完啦,增强功能醒氢,在提高功能和价值的前提下浅驾,降低制造成本感。便于废物回收和再循环使用炮。因此在汽车上得到了广泛应用泊。
  4)其他材料应用测实,如增强塑料此骇、孔隙材料等匹系酥。在车身内饰件摆、轻量化车厢上有所应用亥。
  3.3 先进制造技术
  先进的制造技术忻楞,如液压成型和挤出成型等工艺糯缺,激光拼焊抗港、胶焊等新的连接工艺抹皋。在车身轻量化方面有较多的应用汕秆。
  4 结论
  汽车轻量化是设计桃惶河、材料应用和先进制造成型技术的优势集成疙建,同时正向开发的理念在汽车设计领域不断强化的趋势下死劫趣,将正向开发体现在轻量化设计中肖逢,正确的定义轻量化目标蛊铜位,做好科学的目标分解海,显得尤为重要魔崎识,体现了一个企业技术水平的先进性碱譬戒,同时有效降低开发成本撑,提升商品竞争力放仁。
  本文提出的轻量化目标设计方法火瞬捕,将统计学原理予以科学的应用却穆,目标分解有理有据涤,目标的定义有竞品实物支撑毛,通过子系统重量的相加
  获得自重标杆与统计学整车竞争力自重相互印证嗜菠壬。本方法已经应用在本公司现阶段轻量化车型的特性定义中茫犯。同时将竞品整车自重与时间轴相结合继,对未来3-5年的整车轻量化目标也作出了预测和分解鳖缓敬,这对于动力总成的轻量化特性开发尤为重要涩。随着数据样本量的增加揣趟乐,对目标的制定和分解将会更加准确卫。
  参考文献欣:
  [1]沈恒范乖设抄,概率论和数理统计教程(第三版)靖,高等教育出版社烦秽姜,2002.
  [2]王超[1]痘铰傻,党晓丽[1].重型商用汽车轻量化研究[J].汽车实用技术伺构其,2014垒,0(8)范:4-6.
  [3]黄承林.商用车“重”与“轻”的辨证法[J].轻型汽车技术忻,2013独,(5)县:1-1.
  [4]叶爱凤[1].东风商用车轻量化开发[J].汽车工艺与材料率,2010哄,(2)彩:7-11.
  [5]冯美斌[1].我国商用车轻量化技术现状及发展动向[J].汽车工艺与材料乖骸够,2009且删,(2)点坟:6-9.