汽车底盘轻量化的出路

2020-7-1 11:05 51 0 来自: 网络
简介
【汽车轻量化在线】目前国内外在车身轻量化的研究越来越多,也越来越深入,但是对于底盘轻量化的研究确实很少。但是底盘的轻量化对整车的性能起着举足轻重的作用,影响操作稳定性和舒适性。未来对于汽车的油耗法规越 ...

【汽车轻量化在线】目前国内外在车身轻量化的研究越来越多,也越来越深入,但是对于底盘轻量化的研究确实很少。但是底盘的轻量化对整车的性能起着举足轻重的作用,影响操作稳定性和舒适性。未来对于汽车的油耗法规越来越严格,所以我们应该花大力气研究底盘的轻量化。只有车身和底盘都进行了轻量化设计才能达到整车的最大轻量化,所以我们必须引起重视。对于上一部分所说的轻量化思路照样可以用于底盘的轻量化并且大有可为。以下将举些例子说明:

(1)高强度钢的运用

底盘的零件因为要直接承受地面的冲击所以某些零件的应力会大些,所以必须得同过增加材料来降低应力。比如某微型车摆臂支撑杆,制动时候受的应力比较大。我们要是使用普通材料必须要用Ф30mm的杆才能保证其应力达到250Mpa以下达到材料许用的安全范围,但是重量达到2.33kg.如果我们采用高强度钢我们可以使用Ф20mm的杆应力可以达到408Mpa,重量减少到1.21kg。这可以看出高强度钢对底盘零件的减重效果是相当明显的。


(2)高强度弹簧钢的运用

高强度弹簧钢在弹簧设计中大有可为,众所周知底盘悬挂中的弹簧即是安全件又是性能件。我们需要它既要满足刚度要求又要满足耐久要求。但是刚度和耐久又是一个矛盾体。我们有了高强度弹簧钢后就可以很好的解决了这个问题。例如某微车后悬弹簧,我们按照传统材料设计,需要设计的圈数是5.75圈簧丝直径Ф15.4mm才能达到要求的刚度,但是其重量为2.66kg,如果采用高强度弹簧钢我们弹簧的圈数可以做到4.5圈,簧丝直径Ф14.3mm就可以达到所要求的刚度并且应力也符合高强度弹簧刚度材料许用极限,其重量为1.8kg。高强度钢材料弹簧不仅耐久,刚度都满足要求,质量比传统弹簧轻了0.86kg,弹簧的圈数少了质量轻了对整车的舒适性更好了。

(3)对底盘零件采用先进的工艺技术。

采用先进的工艺技术可以减少应力集中,可以减少材料浪费。比如某车扭转梁原来采用的是普通的冲压成型。零件为了满足耐久要求必须使用大量的钢材,使得零件质量比较大,重量达到了25kg。但是如果我们采用管材的液压成型技术,我们可以使得零件在满足设计要求的情况下重量仅为21kg。


(4)对汽车轻量化结构优化设计研究

一个优秀的结构设计也可以大大降低零件重量。一个优秀的产品工程师,他能够在设计产品的时候能够不浪费材料,使得材料用在需要它的地方,也就是好钢用在刀刃上。结构的变截面就是一个最好的例子。比如某车的钢板弹簧,我们使用传统的等厚钢板它的片数为6片重量为24.5kg,它之所以这么重就是因为很多材料是多余的,它类似于一个悬臂梁的形式其实端部的材料可以少些中间部分的材料需要多些。我们使用了变截面的钢板弹簧后片数为3片重量可以达到17.4kg。而且这两副板簧的强度刚度几乎不变。钢板弹簧片数减少了,重量降低了,可以减少板簧的板间摩擦和整车的簧下质量。这对整车的舒适性是非常有好处的。

变截面

(5)充分运用CAE优化技术用于底盘结构设计中来

利用CAE优化技术可以改变过去依靠经验进行结构设计的落后办法。运用CAE技术用于结构设计可以更快,更好,更直观的知道零件传力路径知道那些地方需要加强,哪些地方需要减重这样才能设计出更好的产品。以下列举某车型的副车架设计运用拓扑优化技术,可以在不增加零件重量的情况下显著提高副车架模态。

优化前模态(196.8Hz)优化后模态(224.96Hz)

(6) 加大镁铝合金在底盘零部件中的使用范围

铝合金的密度是铁的1/3,在保证零件刚度强度的情况下我们可以大量的使用镁铝合金。这样可以大大降低零件的质量。比如某车转向节我们使用镁铝合金在保证刚度强度的情况下使得质量从原来的4.5kg减少为2.5kg

当今世界,环境的日益恶化成为摆在人类面前的重大难题,保护环境、减少有害物排放是全世界的共同目标,汽车作为能源消耗,资源消耗及排放的大户,降耗,减排,降重成为技术发展的重中之重。所以轻量化技术在今后很长一段时间内,将作为我们结构设计最根本的技术。我们要必须牢牢掌握新材料的运用技术,新工艺技术,先进的CAE技术,及对零件受力路径的充分了解,这样才能设计出节能环保一流汽车。


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