传统能源乘用车节能技术分析(下)

正(接上期)三、汽车轻量化节能技术汽车轻量化是实现汽车节能减排的重要途径,已经成为世界汽车发展的潮流。汽车行驶过程中必须克服多种阻力,包括滚动阻力、爬坡阻力、加速阻力和空气阻力。除了空气阻力外,其他阻力都与整车质量成正比。因此,降低汽车质量可有效降低油耗以及排放。试验结果表明,汽油乘用车每减重100kg,将节油0.3L,汽车质量每降低10%,可降低燃油消耗6%～8%,排放下降4%。同时,汽车轻量化还可以让车辆获得更好的动态响应,包括加速性能、操纵稳定性和制动性能。     

半挂车主要外购部件轻量化技术研究

半挂车行走机构轻量化能较大幅度降低半挂车的整备质量。现有半挂车车轴、悬挂和板簧等配件整备质量普遍偏重,对半挂车轻蠹化技术影响较大。通过理论研究和试验研究其结构设计、材料性能和零部件强度与寿命,形成轻量化研究的技术路线,可充分保证其轻量化后的安全性、可靠性和经济性。从研究和检验得出,三轴半挂车轻量化车轴和悬挂分别比市场上常用的产品能减重90kg和65kg,6副4片板簧比7片板簧合计减重120kg．采用单宽轮胎营代双胎能减重774．6kg,铝合金轮辋（均使用双轮胎）比钢轮辋减重550kg。整个行走机构轻量化后将减重1600kg。由此可见,研究半挂车主要外购部件轻量化技术具有重要的意义。     

基于DOE方法的新型特种挂车车架优化设计

以DOE方法对国内某新型特种挂车车架进行轻量化设计,针对此挂车特殊的行驶工况,在Hyperworks中对车架进行强度与模态分析。对特种连挂牵引工况应力不满足要求的现象利用试验设计分析车架各部分板厚对车架性能的影响,选择影响较大的板厚作为设计变量,通过哈默斯雷样本试验建立较高精度的响应面近似模型,以最小化质量为目标,各行驶工况许用应力为约束,基于自适应响应面优化算法对车架进行轻量化设计,最终减重0.27%,具有较好的轻量化效果。     

汽车工业中铝连接技术

用铝及铝合金制造汽车零部件具有明显的减重节能效果,以铝代替钢铁制造发动机可减重30%,汽车铝车轮可减重30%左右,铝制轿车车身更是比钢制品轻40%以上。汽车每使用1kg铝可降低自重2.25kg,减重效应高达125%,在汽车整个使用寿命周期内可减少废气排放20kg。一辆汽车若减重10%,可相对减少6%~8%的燃油消耗,燃油效率提高5.5%。汽车的轻量化除了降低油耗还有利于改善汽车在行驶、转向、加速、制动等多方面的性能。     

车身轻量化系数在重型载货汽车车身开发中的应用

介绍了重型载货汽车白车身轻量化系数的优化方法——提高白车身的静态扭转刚度和减轻白车身质量,并详细论述了二者的优化方法,即通过优化拓扑、车身局部结构和接提升了白车身静态扭转刚度,通过应用高强度钢板和降低顶盖外板料厚度实现了车身质量的减轻,最终使车身轻量化系数得到很大提升。     

某商用车驾驶室内饰件的轻量化设计

对某商用车驾驶室地毯和上、下卧铺3个主要内饰件进行轻量化设计:在不改变装饰性和不增加车内噪声的情况下,地毯减重3.42 kg;对卧铺骨架进行尺寸优化和拓扑优化,对卧铺铺板进行减重设计,在满足上、下卧铺设计要求和使用性能的条件下,共减重12.92 kg。通过实车试验证实了上述轻量化设计方案的可行性,同时车内噪声略有改善。     

重型载货汽车车架开裂分析与减重优化

国内自主研发的某重型载货汽车在行驶约2万km时车架多处部位出现开裂甚至断裂。为解决此问题并进行减重优化,建立了该重型载货汽车车架的详细有限元模型。通过静态刚度强度、模态分析发现,该车架结构设计存在缺陷。通过模态频率灵敏度分析和结构优化,解决了该车车架开裂问题并减重48.6 kg,优化效果显著。     

形变铝合金在客车车身上的应用

轻量化是实现汽车节能环保的途径之一。车辆每减重10%,可节油5%~8%;每使用1 kg铝,可使轿车寿命期减少20 kg尾气排放。材料轻量化是汽车轻量化技术中最直接有效的。随着汽车轻量化技术的发展,形变铝合金在汽车上的应用日益增大。本文通过对国内外铝合金客车的调查研究,阐述了目前铝合金客车的发展、车身结构方式、车身用铝合金材料牌号及其主要连接方法。     

热塑性复合材料在汽车车身结构件上的应用开发

以某中型车座椅横梁为研究对象,从选材设计、结构设计和工艺设计等方面全面介绍了热塑性复合材料座椅横梁的轻量化设计方案及制造技术;并通过零部件的性能检测和减重效果评价,验证了产品符合使用性能与设计要求,可有效替代原钣金结构,并在成本未显著提升的同时实现减重32%,可有效降低整车油耗,对满足国家油耗强制法规提供了有力支持。     

浅谈铝合金在(专用)挂车轻量化过程中的应用优势

铝合金在交通装备上的应用,欧美国家起步较早,其轻量化车辆中,铝合金应用程度很高.其大部分中重型卡车、挂车和专用挂车(下统称:(专用)挂车)的许多总成部件都可以用铝材料替代钢材,使得整车自质量控制处于较高水平.目前国内汽车零部件的铝合金化程度也在不断提高,但铝合金轻量化整车,尤其是(专用)挂车对铝合金材料的应用还处在起步阶段.(注:本文所称"(专用)挂车"是指挂车以及专用挂车(如罐式、厢式、仓栅式、自卸式等).) 随着国内市场对轻量化高端车辆需求的增加,许多(专用)挂车企业都展开了相应的研究开发.同时国家也在大力提倡"节能减排,环保绿色经济",这为铝合金在(专用)挂车上的发展应用提供了良好的环境.     

汽车铝车身关键制造技术研究

着眼于可持续发展,节能、环保成为世界汽车工业界亟待解决的两大问题。汽车每减重10%,油耗可降低6%~8%,排放降低4%,因此减轻汽车质量是节能和环保的最基本途径之一。车身质量占汽车总质量的40%左右,车身的轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的作用。铝合金是一种具备多种优良性能的轻质材料,因而成为汽车轻量化的首选材料。本文重点介绍了汽车车身用铝合金零件关键制造技术,包括铝合金汽车板材和管件液压成形工艺、板材温冲压成形技术、型材挤压成形和结构件铸造(铸铝)成形技术。     

基于结构和工艺的板簧支架轻量化设计

以某中重型载货汽车前钢板弹簧支架为例,从轻量化材料的应用、支架结构优化及制造工艺优化3个方面对板簧支架进行轻量化分析,提出了可行的轻量化方案,并与初始方案在质量、性能、工艺、成本等多方面进行了对比验证。结果表明,该支架产品质量降低了58.1%,安全系数提高了25%,工艺性能良好,提高了汽车的燃油经济性。     

微合金化高性能结构钢开发及其在半挂车车桥上的应用

为满足商用车的节能减排需求，车轴等重要底盘件正向高承载、长寿命和轻量化方向发展。以某13 t挂车车轴为目标，在传统LZ27Mn2钢种基础上开发出了新型微合金化结构钢。通过新材料开发、结构优化、热处理、表面喷丸，成功开发出新车轴产品。相比于原车轴，新车轴成功减重约13.2%。新车轴基体屈服强度≥800 MPa、抗拉强度≥860 MPa、延伸率≥18%、常温冲击功≥130 J、-20℃冲击功≥100 J。新车轴经测试满足刚度、强度（安全系数≥6.0）及疲劳寿命要求（120万次），满足产品相关技术要求。     

铝合金在挂车后下防护轻量化中的应用

为提高铝合金在挂车中的应用,同时实现后下防护的轻量化设计,文章对某挂车后下防护依据GB11567-2017对其进行安全性能分析。通过分析钢材后下防护数据结果,在此基础上开展铝合金后下防护的轻量化设计分析。分析结果表明:通过合理的结构优化,铝合金后下防护安全性能满足标准要求。     

纯电动汽车与传统汽车轻量化全生命周期多目标优化研究

汽车轻量化虽然能够有效降低使用阶段的能耗和排放,但如果把涵盖材料获取、材料加工、零部件加工制造、整车装配、使用和回收利用的全生命周期都考虑进去,轻量化并不一定节能减排,成本也可能增加。以往评价汽车产品的轻量化效果主要关注汽车的运行使用阶段,而未能从整个汽车生命周期的各个阶段予以综合考虑,也未进行汽车轻量化全生命周期多目标优化研究。针对此问题,本文中提出在轻量化设计阶段协同考虑轻量化后的全生命周期能耗、环境排放和成本变化,并进行轻量化全生命周期多目标优化研究,达到在轻量化的同时汽车全生命周期的能耗、环境排放减少和成本不增加的目标。选取某公司生产的传统汽油车和在此平台上开发的纯电动汽车作为实证研究对象,基于静态生命周期评价模型,选择钢质量减少比例、铝质量增加比例和镁质量增加比例作为设计变量,全生命周期能耗、温室效应(GWP)和生产成本作为3个目标。通过多目标优化,当纯电动汽车和传统汽油车钢质量分别减少6.44%和6.41%、铝质量均增加1%、镁质量分别增加0.44%和0.41%时,全生命周期能耗分别减少3.20%和3.21%,GWP分别减少2.84%和2.88%,生产成本不增加。     

重卡轻量化设计思路

文章对汽车轻量化研发理论依据进行了比较全面的阐述,阐明了重卡轻量化研究的意义。在与国外先进重卡的比较中,发现目前国内轻量化研发的局限性,提出了重卡轻量化的优化设计思路和具体方法。通过从轻型材料选用、先进的制造工艺、零部件结构的优化、合理的整车布局、模块化设计思想、功能集成技术等方面出发,结合设计实例和具体效果,目前轻量化车型均可达到8%～10%的减重效果。     

俄罗斯军用挂车发展现状

俄军挂车概况俄军目前拥有各类汽车近50万辆．拥有10吨以下的汽车约40万辆,主要车型有轮式运输车、挂车和半挂车、履带运输车等,主要用于运输、油料、卫生、给养、被装、道路及后勤维修。其中,挂车按生产厂家和装载质量可分为玛斯（MA3）系列、契姆萨普（ЧМЗАП）系列、斯马兹（CM3）等,分别由明斯克汽车厂、SDM技术股份有限公司和谢尔多布斯克汽车制造厂生产。     

液压绞盘式托载挂车汽车列车

用货车运输外彤尺寸夫、质量大的整机或专业化设备具有一定的局限性，为了提高汽车运输效率，降低运输成本，保证运载安全可靠、装卸方便，汽车列车得到了发展。目前，载货牵引车与特种挂车进行组合的汽车列车运输装置随处可见。当此种类型的汽车列车宅载运行时，若载货牵引车直接托拽特种挂车运行，司机操纵特种挂车的运动存在较火的困难，同时也加大了汽车运输耗油量。因此，有必要将特种挂车进行托载。     

基于客户需求的随车起重运输车底盘设计优化

随车起重运输车即装置有随车起重机,也有货箱,兼顾载货与专用功能。在载货汽车底盘上改装随车起重运输车时,底盘常常出现不能满足改装需求,必须进行二次改装的现象。终端客户在实际使用中也反馈出底盘存在一系列问题。本文总结车辆改装存在的问题,提出专用底盘设计优化方案。     

汽车用胶粘剂的轻量化技术研究

汽车轻量化技术发展日益呈现出多元化、混合化的趋势,而汽车胶粘剂是关联汽车结构设计、新材料应用和工艺优化的交叉连接技术,因此,胶粘剂研究和应用是汽车轻量化研究中的热点。通过研究降低胶体密度、提升胶品性能、优化涂胶区域和胶品功能集成轻量化技术,探讨了汽车用胶粘剂的轻量化设计理念、减重效果和性能收益,总结了汽车轻量化胶粘剂的应用机会、制约条件和未来发展方向。