轻量化设计在轻型商用车车架上的应用

轻量化材料在车辆结构中的应用在当今的汽车工业中，轻量化已经成为了一个至关重要的发展趋势。

随着环保要求的日益严格和能源消耗的关注增加，车辆制造商们不断寻求新的方法来减轻车辆的重量，以提高燃油效率、降低排放，并增强车辆的性能和安全性。

轻量化材料的应用在这一过程中发挥了关键作用。

首先，让我们来了解一下为什么车辆轻量化如此重要。

减轻车辆的重量可以带来多方面的好处。

其一，它能显著提高燃油经济性。

一辆较轻的车在行驶过程中需要克服的阻力较小，从而消耗更少的燃油。

这对于消费者来说意味着更低的使用成本，对于整个社会来说则有助于减少能源消耗和温室气体排放。

其二，轻量化有助于提升车辆的性能。

更轻的车身能够让车辆加速更快、操控更灵活，制动距离也更短。

其三，在安全性方面，虽然直观上可能认为较重的车辆更安全，但实际上，通过合理的设计和使用高强度的轻量化材料，车辆可以在碰撞时更好地吸收和分散能量，从而为乘客提供更可靠的保护。

那么，哪些轻量化材料在车辆结构中得到了应用呢？铝合金是其中的一个重要代表。

铝合金具有低密度、高强度和良好的耐腐蚀性等优点。

在车辆制造中，铝合金可以用于车身框架、发动机缸体、轮毂等部件。

与传统的钢铁材料相比，铝合金能够在保证强度的同时大幅减轻重量。

例如，一些高端车型的车身采用了全铝结构，相比传统钢结构车身可以减重数百公斤。

碳纤维增强复合材料（CFRP）也是近年来备受关注的轻量化材料。

碳纤维具有极高的强度和刚度，同时重量极轻。

然而，由于其成本较高，目前主要应用于一些高性能跑车和豪华车型中。

CFRP 可以用于制造车身面板、传动轴、甚至整个车架等部件。

尽管成本是限制其广泛应用的一个因素，但随着技术的不断进步和生产规模的扩大，碳纤维材料的成本有望逐渐降低，从而使其在更广泛的车型中得到应用。

镁合金也是一种具有潜力的轻量化材料。

它的密度比铝合金还要低，具有良好的减震性能和可加工性。

在车辆结构中，镁合金可以用于仪表盘支架、座椅框架等部件。

车身结构轻量化的研究与应用第一章：引言随着汽车行业的迅速发展和全球能源危机的严重，汽车轻量化成为汽车制造业最重要的发展趋势之一。

车身结构轻量化可以减少车辆的总质量，提高燃油经济性，降低废气排放，同时还可以提高车辆的性能和安全性。

因此，汽车轻量化已成为汽车制造业的一个热门话题。

第二章：车身结构轻量化的形式车身结构轻量化存在多种形式。

其中，最为常见的包括钢材的应用、高强度钢的应用、铝材的应用、碳纤维复合材料的应用、镁合金的应用等。

这些不同的车身结构轻量化方式，各有其优缺点，需要根据车辆具体使用情况和设计要求进行综合考虑。

2.1 钢材的应用钢材是汽车制造中最常见的原材料之一，主要由低碳钢、中碳钢、高强度钢、耐磨钢和不锈钢等组成。

由于钢材具有高强度、耐磨、抗腐蚀等优点，因此在车身结构中得到广泛应用。

目前，一些轻型汽车已采用高强度钢制造，以达到轻量化的目的。

2.2 高强度钢的应用高强度钢在车身结构轻量化中作为一种重要的材料，可以用来代替传统的低碳钢。

高强度钢的强度、韧性和抗冲击性在汽车碰撞测试中具有超强的表现，可以大大提高车辆对撞击和侧翻等事故的安全性。

2.3 铝材的应用铝材是一种轻质、高强度、抗腐蚀的材料，可以用来替代一些重量较大的钢材。

铝材的优点在于其相对较轻的重量，可以减少车辆的自重，并提高车辆的燃油经济性，但是铝材的成本较高，应用范围受到限制。

2.4 碳纤维复合材料的应用碳纤维复合材料具有高强度、高刚性、低密度等优点，因此在汽车制造中被广泛应用。

相对于钢材和铝材，碳纤维复合材料更轻、更坚固，并且可以大大改善车辆的悬挂和刹车系统的性能。

但是，由于其成本较高，目前碳纤维复合材料的应用范围较窄。

2.5 镁合金的应用镁合金具有强度高、比重轻、塑性好、耐腐蚀性好等优点，较适宜应用于车身结构中。

镁合金的应用可以大大减轻车身的重量，提高车辆的燃油经济性。

与此同时，由于镁合金在加工过程中易于开裂等缺陷，需要进一步改进。

轻量化设计在汽车工业中的应用与发展近年来，随着环保理念的普及，汽车工业的轻量化设计越来越受到重视。

轻量化设计是指通过使用更轻、更强、更耐用的材料，或者减少汽车的重量，以提高汽车的燃油效率、降低排放和提升性能。

本文将探讨轻量化设计在汽车工业中的应用和发展。

一、轻量化材料的应用作为提高汽车燃油效率和降低排放的重要手段，轻量化材料在汽车工业中得到了广泛应用。

目前，常见的轻量化材料包括铝、镁、碳纤维、塑料等。

其中，铝合金是汽车轻量化中最广泛应用的材料之一，它的比强度和比刚度较高，具有良好的成形性、可焊性和可加工性，同时具备较高的抗腐蚀性和回收利用性，非常适合用于汽车车身和发动机等部件的制造。

另外，由于铝合金的密度远远小于钢铁，因此使用铝材料可以明显降低了车身重量，提高了燃油经济性。

除了铝材料，碳纤维也是汽车轻量化中备受瞩目的材料之一。

碳纤维具有高强度、高模量、低密度、良好的耐腐蚀性等优良性能，相对于传统材料，可以减轻汽车的重量，提高汽车的性能，也可以降低车辆的燃料消耗和排放。

此外，镁合金也是常见的轻量化材料之一，它的密度比铝还要小，但抗拉强度比铝高50%左右，可以极大地降低车身的重量。

二、轻量化设计的应用汽车工业的轻量化设计不仅仅是针对材料的选择，还涉及到汽车整车架构、零部件设计等。

轻量化设计能够在保证汽车安全性和性能的同事，降低车身重量，提高燃油经济性和降低排放。

下面我们将关注具体的轻量化设计应用。

首先，作为车身结构设计的一个重要方面，刚度分析是了解结构刚性大小、优化车身构造、减少结构重量、提高汽车性能的必要手段。

利用有限元分析法对于车身模型进行刚性分析，可以较好地模拟真实的工况载荷，通过有限元模型的优化，可以有效地削减车身结构重量、降低燃油消耗并保证足够的安全系数。

另外，在电动汽车领域，首批推出的电动汽车往往会借鉴传统内燃机车辆结构，甚至有一些车型是将电机单独作为一部分独立的、不能承受载荷的组件来设计。

可 以通 以 及 交 通 安 全 的挑 战 和威 胁 也 日益 显 著 ，节 能 、 环 被 忽 视 。前 者适 用 于性 能 已经满 足 的前 提下 ，
后者常见 于新产品开发 中， 保、 安全已成为当今世界汽车工业发展的主题 。据国 过削减材料达到轻量化 ； 际铝业协会 （ Ｉ Ａ Ｉ ） 调查研究表 明， 汽车每减轻 １ ０ ％， 燃 现有结构性能不达标 ，在不增加零件重量 的前提下 油消耗可降低 ６ ％～ ８ ％， 排放降低 ４ ％． 而且 ， 汽车质量 提 高零件 性 能 。
以及 拓 扑 优 化 等 三 大 结构 优 化 分析 手段 ， 并 结合 公 司 实 际 案例 进 行 说 明 轻 量 化技 术 应 用取 得 的 巨大 经济 效益 。
关键词 ： 轻量化 ； 尺 寸优化 ； 形貌优化 ； 拓扑优化 中图分类号 ： Ｕ ４ ６ ３ ． ８ ２ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ － ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ９ － ０ １ ５ １ 一 Ｏ ４
《 装备制造技术） ） ２ ｏ １ ５ 年第 ９ 期
轻量化技术在 商用车车身 开发 中的应 用
陈 崇山
（ 东 风柳 州汽 车 有 限公 司技 术 中心 ， 广西 柳 州 ５ ４ ５ ０ ０ ５ ）
摘 要： 轻量化在 商用 车领域运 用得越 来越普遍 。 介绍 了轻量化技 术的双重含 义及作 用。 重 点阐述 了尺寸优化 ， 形貌优化
也可 以是系统 、 零件 的， 包括强 作 为最 重 要 的 交通 运 输 工 具 之 一 ，商 用 车 在 经 性能可 以是整车 的 ，
济领 域 以及 人 类 日常 生 活 中发 挥 着 越 来越 重 要 的作 度 、 刚度 、 频 率 特 性 等 等 。从 另 一 个 角 度 ， 同等 重 量 用 。 随着 全 球 汽 车保 有 量 的迅 速 增 长 ， 对能源 、 环 境 下 ， 性能最优 ， 则是另一种轻量化 ， 这 种 轻 量 化 往 往

提高了燃油经济性。
案例三
某货车制造商采用高强度钢板制 造货箱和车门等部件，提高了货 物的承载能力和安全性，减少了
车辆自重和油耗。
05
商用车轻量化和高强度钢板
的发展趋势和挑战
发展趋势
持续减重
随着环保要求的提高和燃油经济性的需求，商用车轻量化已成为 行业发展趋势，高强度钢板的应用将进一步降低整车重量。
案例二
某客车制造商通过优化车身结构和采 用先进的轻量化材料，如碳纤维增强 塑料，实现了车身减重，提高了车辆 的行驶性能和能效。
高强度钢板应用案例
案例一
某重型卡车制造商采用高强度钢 板制造车架和底盘部件，提高了 车辆的承载能力和安全性，减少
了车辆自重和油耗。
案例二
某客车制造商采用高强度钢板制 造车身结构，提高了车身的刚度 和抗碰撞性能，减少了车身重量，
商用车轻量化和高强 度钢板的应用
• 引言 • 商用车轻量化技术 • 高强度钢板的应用 • 商用车轻量化和高强度钢板的应
用案例 • 商用车轻量化和高强度钢板的发
展趋势和挑战
目录
01
引言
背景介绍
商用车作为物流运输的重要工具，其能耗和排放对环境产生 较大影响。随着环保意识的提高，轻量化和高强度钢板的应 用逐渐成为商用车发展的重要趋势。
工程塑料
工程塑料具有质量轻、耐腐蚀 、隔音隔热等特点，可应用于 商用车内饰、底盘等部件。
钛合金和镁合金
钛合金和镁合金具有高强度和 低密度的特点，主要用于高端
商用车和特种车辆。
轻量化设计技术
结构优化设计
通过计算机仿真技术和有限 元分析方法，对商用车主要 部件进行结构优化设计，减 少冗余部分，降低质量。
不断优化和创新，为商用车轻量化提供更多可能性。

车辆轻量化技术在车辆工程中的研究与应用近年来，随着社会的发展和人们对环境保护意识的提升，汽车工业也在不断追求更高效、更环保的发展方向。

而在车辆工程领域中，车辆轻量化技术的研究和应用成为了一个重要的发展方向。

车辆轻量化技术指的是在保持车辆结构强度和安全性能的前提下，尽可能减小车辆总重量的一系列技术手段和方法。

它对于减少燃料消耗和尾气排放、提升车辆性能和操控性具有重要意义。

首先，车辆轻量化技术可以显著降低车辆的燃料消耗和减少尾气排放。

根据统计数据，每减少100公斤的车重，相当于每百公里节省燃料约0.3到0.6升。

在面对日益严苛的汽车排放标准时，轻量化技术可以有效降低车辆的燃料消耗，减少二氧化碳、氮氧化物等有害气体的排放，对改善空气质量和缓解气候变化具有积极作用。

其次，车辆轻量化技术可以提升车辆的性能与操控性。

减轻车辆重量可以降低车辆的惯性质量，使车辆更加灵活、敏捷，并提高驾驶操控的舒适性和安全性。

此外，轻量化技术还能够减少车辆的制动距离和提升加速性能，使驾驶者获得更好的行车体验。

车辆轻量化技术的研究和应用主要从车身结构、材料选择和动力系统等方面展开。

在车身结构方面，采用先进的设计和制造工艺，如高强度钢材、铝合金、碳纤维等材料组合，可以减少车身重量，提高整车的综合性能。

在材料选择方面，新型的轻量化材料在汽车工业中得到了广泛的应用，例如用于减轻车身重量的高强度钢材、铝合金和复合材料，以及用于减轻发动机质量的铝合金和镁合金等。

在动力系统方面，采用先进的发动机技术和混合动力系统，可以提高燃烧效率，减少燃料消耗，从而降低整车的重量。

除了以上提到的方面，车辆轻量化技术的研究和应用还涉及到其他一系列的领域。

例如，采用智能轻量化设计和制造技术，可以优化车辆的结构和材料使用，实现更加精确的重量控制。

此外，采用仿生学设计和材料组合技术，可以进一步提高车辆的轻量化效果和性能表现。

值得注意的是，车辆轻量化技术的研究和应用具有一定的挑战和限制。

轻量化材料在商用车驾驶室上的应用近年来，为应对全球气候变暖和能源危机，节能减排已然成为汽车技术发展的重大课题。

有资料显示，汽车质量每减少100kg，每百公里可节约约0.6L燃油。

为此，实现汽车轻量化有着重要意义。

目前，实现汽车轻量化涉及到汽车多方面技术。

选择使用轻量化材料是现在整车轻量化的重要途径。

新实施的《营运货车安全技术条件》，其中关于驾驶室结构强度法规的要求，使得商用车驾驶室轻量化面临新的挑战，本文就现阶段轻量化材料在商用车驾驶室上的应用以及面临的挑战进行了介绍，以为满足更高要求的轻量化驾驶室设计提供思路。

标签：轻量化材料;商用车;驾驶室汽车工业体现了国家的制造业水平，其发展也影响着我国能否从制造大国向制造强国的迈进。

我国自20世纪80年代以来，对于汽车轻量化的研究已经达到了新的高度，其中关于轻量化材料在商用车驾驶室中的应用也取得了长足的进步。

关于商用车驾驶室的轻量化设计，应当满足驾驶室的安全性能放在首位，进而借助优化结构、应用新材料新技术等方法来实现自身重量减少，其中新材料中的轻量化材料的开发应用是当前可操作性最强的研究方向之一。

在商用车驾驶室中使用的轻量化材料主要有高强度钢板、轻型合金材料、工程塑料以及复合材料等四大类。

1.高强度钢板的应用目前，钢板依然是商用车驾驶室的主要用材，因此高强度钢板在商用车驾驶室中的应用是可以有效实现轻量化。

高强度钢板，屈服强度较高，抗凹陷性强，且降低料厚不会影响整体强度。

因此，根据以上特性，在中低端是汽车的轻量化处理中，在保证安全性的前提下，通过可以直接通过降低料厚来实现轻量化。

另外，利用高强度钢板的抗凹陷性能可以用来制作驾驶室的易碰撞部位，提高碰撞安全性。

在国内，作为代表使用高强度钢板的是一汽集团。

该集团采用抗拉强度为340MPa高强度钢板代替普通钢板生产的解放CA1092型载货汽车驾驶室，零件涉及车门、地板和后围等41种零部件，其中18种零件使用BIF340含磷钢板替换DC04钢板，23种零部件使用BH340烘烤硬化钢板替换DC03钢板，高强度钢板用量达到228kg，驾驶室减重约21kg，东风天龙D310驾驶室高强度钢板用量86.3kg，涉及零件160件，占到总重量的30%。

汽车制造中的轻量化技术研究与应用随着环保意识的不断提高，汽车制造中的轻量化技术已经成为了一个备受关注的领域。

相比于传统的汽车制造方式，轻量化技术可以有效地降低车辆的重量，从而减少燃料消耗和排放量，为环保事业贡献力量。

本文将就汽车制造中的轻量化技术研究和应用进行深入探究。

一、轻量化技术的背景与发展轻量化技术是一种在保持汽车结构强度和安全性的前提下，尽可能地减轻汽车的自重的技术手段。

这种技术注重减少车身、发动机和其他部件的重量，以此来提高汽车的燃油经济性和各项性能。

可谓是一种非常具有前瞻性的技术。

随着21世纪初全球经济形势和环境问题的日益严峻，轻量化技术开始成为汽车制造领域的重头戏。

目前，轻量化技术已经成为当今汽车制造的发展趋势。

我们可以看到，越来越多的汽车厂商和零部件制造商都开始将轻量化技术应用到实际生产中，并在此过程中取得了许多值得称道的成果。

二、轻量化技术的应用1. 车身轻量化技术车身是汽车最重要的部分之一，也是最容易造成风阻的部分。

轻量化技术在车身设计中的应用主要包括：骨架轻量化、材料轻量化、三角控制臂的轻量化等。

其中材料轻量化是比较常见的一种技术，其主要是通过采用轻量化材料来减轻车身重量，如高强度钢、镁合金、铝合金等。

这些材料都具有重量轻、强度高、疲劳性能好等特点，能够大大降低汽车的自重，提高燃油经济性。

2. 发动机轻量化技术发动机是汽车的“心脏”，也是最重要的部件之一。

轻量化技术在发动机设计中的应用主要包括：发动机结构轻量化、材料轻量化、节能减排等。

发动机的结构轻量化主要是通过采用优化设计和高强度材料，来实现发动机重量的降低，从而提高其性能和能效。

3. 车轮轻量化技术汽车的车轮是承载车辆行驶和保证车辆稳定性的关键部件。

轻量化技术在车轮设计中的应用主要包括：材料轻量化、结构设计优化等。

材料轻量化主要是采用新型轮辋材料，如镁合金、铝合金等，可以大大减轻车轮自重，提高车辆的燃油经济性。

三、轻量化技术带来的好处轻量化技术在汽车制造中的应用，可以带来以下的好处：1. 降低燃油消耗。

要 载荷包 括驾驶 室 、底盘 、发动机 和货物 的重力 ，
底 盘车架 是轻型 载货汽 车 的主要 承载 部件 ，主 主要形式 为前 宽后 窄的变宽 结构 ，其 中车架 长度 为
５ ７ ２ ２ ｍｍ，前端 宽８ ２ ０ ｍｍ，后端宽 ７ ４ ０ ｍｍ。 以罔１ 纵梁 截面尺 寸 、纵 梁厚度 、横 梁布置 、车架 宽度 等 以及 汽车在 行驶 过程 中受 到 的力 矩 和力 …。底盘 车 所示 车架为 基础进 行车架结 构优化 设计 ，主要改变
架 强度 直接关 系到整 车 的安 全性 能和使用 寿命 。 因 此 ，在 进行 车架设计 时 ．应 首先保证 车架 静刚 度 、
提下 对结构 进行轻量化优化设计 。
结构 参数 。同时 ，随着 以宝钢 为代表 的 国内钢厂 对 代 替Ｂ ５ １ ０ Ｌ ） 是 此次车架 轻量化优 化设计 的基础 。结
静强度 、动 刚度 和动强度 ，在保证 整车 安全性 的前 高强结 构用钢 的开发 和推 广 ，提 升材料等 级（ Ｂ ７ ５ ０ Ｌ
本文根 据 已有经验 和市场 反馈提 出了某轻 型载 构优化设 计方案如 图２ 、图３ 所示 （ 方案 一与方案二结
货汽 车底盘 车架轻 量化优 化方 案 ，建立 车架有 限元 构 相 同 ，方 案 ｊ与方 案四结构 相 同 ．仅改 变 了纵 梁 分析模 型 ，通过模 态分 析 、刚 度分析 和多工况 车架
４ ． ５ ５ ． ０ ４ ． ５
图４ 后钢板弹簧结构示意图
ｎ ｔ ｌ 构 Ｂ ７ ５ ０ Ｌ ￣ ［ Ｉ 普通纳 构钢Ｂ ５ １ ０ Ｌ Ｊ 学性能埘 比如
２ Ｊ ｉ Ｊ ￣ ： ｚ ｊ
表２ 高强结构钢Ｂ ７ ５ ０ Ｌ ￣ Ｉ １ 普通结构钢Ｂ ５ １ ０ １ 力学性能对 比

2010年全年汽车 产量1800万辆 ，汽车保有量8000万辆
从2000年以后中国汽车工业发展进入了快车道。
中国汽车工业发展简况
汽车产量的增长情况
1000 900 800
Output of auto(*10 units)
700 600 500 400 300 200 100 0 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
2
个共性技术平台。
四种轿车产品 减轻自重8-10% 油耗降低6%以上 NCAP碰撞（安全性）达到4星级以上 商用车产品 减重10%以上 质量利用系数达到1.5以上 建立共性技术平台： 技术规范 产品开发数据库
远期 1. 全面提升我国汽车工业的 综合实力 2. 为汽车工业节能减排总目 标的实现做出贡献 3. 带动材料、装备等相关工 业的发展
中国汽车工程研究院
一、中国汽车工业发展简况
产量的增长情况
从53年建立一汽到2009年中国汽车工业走过了56年里程 1953年—1992年100万辆 1993年—2000年200万辆 2001年—2002年326万辆 2003年—445万辆，轿车高达45.4%，比例亦较合理 2005 年—570万辆，居全世界第四。 2006年—728万辆,销量居世界第二,产量居世界第三 2007年接近900万辆,如果在加农用车150-180万辆,产销均居世界第二.汽车保 有量,超过4000万辆,汽车工业已成为名符其实的支柱产业. 2008年汽车产量为938万辆，汽车保有量接近5100万辆 2009年全年产量1360万辆
热处理高强度钢板在车架上的应用1200mpa辊压整形热处理车架轻量化仓栅半挂车轻量化案例2车厢轻量化车厢开发序号原用材料现用材料减重效果4854q235dl700约200kg5862q235dl700约250kgq235dl700约300kg高强度钢自卸车车厢减重方案及效果成形性成形性回弹回弹模具磨损寿命模具磨损寿命设备吨位设备吨位焊接性能焊接性能疲劳性能疲劳性能刚性变化刚性变化高强减重应注意的问题高强减重应注意的问题项目项目普通仓栅半挂车普通仓栅半挂车配置普通钢配置普通钢轻型仓栅半挂车轻型仓栅半挂车配置高强度钢配置高强度钢普通仓栅半普通仓栅半挂车重量挂车重量轻型仓栅半轻型仓栅半挂车重量挂车重量可降低自可降低自重重1416mm1416mm88mm88mm700mpa700mpa级级8762kg8762kg4701kg4701kg4061kg4061kg腹板腹板8mm8mm5mm5mm700mpa700mpa级级7585kg7585kg4681kg4681kg2904kg2904kg地板地板3mm3mm15mm15mm1200mpa1200mpa级级6936kg6936kg3468kg3468kg3468kg3468kg1616轻型槽钢轻型槽钢3mm3mm折弯件折弯件700mpa700mpa级级3273kg3273kg1496kg1496kg1777kg1777kg立柱立柱立柱外罩立柱外罩4mm4mm带带内封板宽度内封板宽度180180立柱外罩立柱外罩3mm3mm无无内封板宽度内封板宽度120120700mpa700mpa级级2520kg2520kg1413kg1413kg1107kg1107kg合计合计29076kg29076kg15759kg15759kg13317kg13317kg减重458案例2仓栅半挂车轻量化中国汽车工程研究院九商用车轻量化和高强度钢热轧板的应用我国现阶段商用汽车8吨及以上大梁大都采用510mpa级大梁钢板制造如p510lb510lm510lw510lz510l钢板等

时，要做好结构 ＣＡＥ分析及拓扑优化 的设 计。 这可 以保 证在 预期厚 度不 变 的前 提下减 少 重
汽车轻量化 是伴随着可持续发展理念诞生
在结构设 计上追求汽车轻量化常 出现 的问 量 ，实现轻量化。
的 ，对于资源节约和环境保护具有重要的意义 。
题是 ，无法事先确认汽车零件 的具体使用寿命 ，
ＦｏＲＵＭ ｌ论 坛
ｉ置 时代汽车 ＷＷＷ．ｃｎａｕｔｏｆｉｍｅ ｃｏｒｎ
浅析轻 型商用车底盘轻量化的研究与应用
王小军 东风神 字车辆 有限公 司 湖北省十堰 市 ４４２０００
摘 要 ：汽车轻量化是 当前汽车制造行业竞相追求的 目标 ，其一方面可以有效降低油耗、减少车主的开支，另一方面也可以 使汽车的灵活性舒迄陛有较大的提升。从实际应用来看，底盘的轻量化是 实现汽车轻量化的有效途径。我 国当前对 于汽车底盘轻量化的研究可以分为三点：结构设计、轻量化材料、新工艺使 用。本文便以轻型商用车底盘轻量化的 研究与应用为主题 ，提 出了实现汽车底盔：轻量化的方法，以期为今后轻型商用车底盘 轻量化的研 究提供一些参考。
２ 结构设 计优 化
在汽车制造 中，高强度钢是一种应 用较早 车领域的新技术 ，如空气悬架 、橡胶悬架等也
汽 车结构设计的优劣直接影 响着轻量 化的 的轻量化材质 ，多用于前下摆 臂的生 产。当应 可以有效降低汽车的重量 ，实现 汽车轻 量化 。
效果 。当前 ，结构轻量化是通过 降重手 段实现 用在轻量化制造时 ，一般采用单 片钢板冲压成 ５ 结语 的，所 以在 电子计算机进行结构轻量化模拟之 形 ，并 且使 用如 ＦＢ７８０等强 度更 高 的材料 。
３．３ 高性能球墨铸铁
同时 ，其还可以降低汽车企业的生产成本 、提

商用车零部件轻量化及功能化创新技术开发商用车零部件轻量化及功能化创新技术的发展一直是汽车行业的重要课题。

随着社会的发展和环保意识的增强，商用车企业迫切需要开发更轻量、更节能的零部件，以提高车辆的性能和减少能源消耗。

在商用车零部件轻量化方面，创新技术的应用是关键。

首先，材料的选择是重要的一环。

商用车零部件常使用的材料如钢铁、铝合金等，而通过研发新型的轻量材料，如碳纤维复合材料，可以实现零部件的轻量化。

这种材料具有高强度、高刚度的特点，能够减轻车辆的自重，并提高车辆的操控性和燃油经济性。

在商用车零部件的设计和制造过程中，需要采用先进的工艺和技术。

例如，采用先进的成型工艺，如压铸、注塑等，可以实现复杂形状的零部件制造，并减少材料的浪费。

同时，通过精确的计算和模拟，可以优化零部件的结构，使其在满足强度要求的同时，尽可能减少材料的使用量。

商用车零部件的功能化创新也是重要的发展方向。

商用车零部件的功能化创新可以使车辆在不同环境和工况下更加适应。

例如，商用车的发动机系统可以通过增加智能控制模块，实现自适应调节和优化燃烧效果，从而提高燃油利用率和减少排放。

商用车的悬挂系统可以通过采用可调节的阻尼器和空气悬挂系统，提供更好的悬挂效果和乘坐舒适性。

商用车的安全系统可以通过引入先进的传感器和控制算法，提供更精准和可靠的安全保护。

商用车零部件轻量化及功能化创新技术的发展对于提升商用车的性能和减少能源消耗具有重要意义。

通过材料的选择、工艺的应用和功能的创新，可以实现商用车零部件的轻量化和功能化，从而推动商用车行业的可持续发展。

商用车企业应积极投入研发，并与相关领域的科研机构和合作伙伴进行合作，共同推动商用车零部件技术的创新与进步。

21410.16638/ki.1671-7988.2018.21.072某商用车车架轻量化设计王超，苗永，康孝峰，樊于朝，冶金鑫（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）摘 要：论文基于用户对重卡轻量化的需求，介绍了一种在不影响安全性能情况下的轻量化悬架的设计分析优选方法，确保轻量化悬架在自重轻的情况下满足使用强度满足要求。

关键词：重卡；轻量化车架中图分类号：U462.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2018)21-214-04A commercial vehicle frame lightweight designWang Chao, Miao Yong, Kang Xiaofeng, Fan Yuchao, Ye Jinxin( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Shaanxi Xi'an 710200 )Abstract: Based on the user's demand for light weight, this paper introduces a method of design analysis and optimization for light weight suspension without affecting the overall performance, so as to ensure that the strength of one suspension can meet the requirements in the case of light weight. Keywords: heavy-duty truck; LightweightframeCLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)21-214-04引言对于商用重型卡车，车架是汽车的载体，承载着动力系统、驾驶室、传动系统、转向系统、上装载货物等。

0 前言
对于载货汽车，尤其是厢式货车，货柜质量约占整车整备质 量的 25%，所以货柜轻量化设计在整车轻量化设计中占有重要 地位。本文将以厢式货车为研究对象，从轻量化材料应用为方向， 研究轻量化材料及不同轻量化材料组合用于厢式货车货柜开发的 可行性以及减重效果 [1]。
1 货柜轻量化材料及其性能介绍
HolyPan 板材是一种具有独到创新性的三明治复合板材，广 泛应用于多种行业，包括物流快递厢体、移动建筑、房车、包装 等领域。该产品采用蜂巢仿生学原理 ：芯材为 PP 蜂窝，面材采用 玻璃纤维增强的聚丙烯板加固，在降低板材质量的同时又兼顾良 好的力学性能。此板材具有质量轻、强度高、防水防潮、耐候性强、 食品级应用、抗化学侵蚀性强以及循环再利用等特点。
表 1 复合板货柜的材料构成 复合板货柜 复合蜂窝板 复合蜂窝板 复合蜂窝板 复合蜂窝板
复合蜂窝板 / 竹胶板 / 钢板 Q235 /
铆接 / 螺接
厚度 /mm 25.0 25.0 25.0 25.0
3.0 花纹钢
3.0
质货柜可减轻 240 kg。 对按照上述材料构成制作的货柜样箱进行如下 2 项实车搭载
3 结论
本文从结构设计、材料选用方面对轻型载货汽车货柜进行轻 量化研究，分别以 HolyPan 板材、铁铝结构、全铝结构为例，介 绍货厢的轻量化材料应用及设计。以同一尺寸的货柜为研究对象， 相比传统铁质货柜，HolyPan 货柜减重比为 26.5%，铁铝货柜 减重比为 22.5%，全铝货柜减重比为 34%，减重效果明显，达 到货厢轻量化的目的。
验证。 （1）在试车场完成强化坏路及山路专项耐久 [3]。 （2）提供搭载样箱的整车给物流企业试用并跟踪使用情况。 该 结 构 的货 柜 通 过 上 述 实 车 验 证已 具备 量 产能力，由于

黄甜芳（东风商用车技术中心，湖北 武汉 430056）摘要：各大汽车厂商和研发机构在对汽车发动机和变速器等主要部件进行改进和开发，以达到降低油耗、提高使用效率的同时，汽车的轻量化研究也在有条不紊地进行中。

车辆轻量化设计有利于提升燃油利用率、动力输出，降低行驶阻力。

目前货车车架拥有整车近10％左右质量，这使得它被作为首要轻量化对象。

然而车架作为货车重要承载部件，上端承受自身及货物重量，下端承受地面各种冲击力及扭矩，在对其开展轻量化时，需确保车架拥有可靠使用性能。

基于此，详细阐述了某4×2车载泵车架轻量化设计的过程，归纳提炼出实用型车架轻量化方法，旨在为车架轻量化设计提供参考。

关键词：车架；轻量化；有限元4×2 Lightweight Design of Vehicle Pump FrameHuang Tianfang（Dongfeng Commercial Vehicle Techonical Center, Wuhan 430056, China）Abstract: Major automobile manufacturers and R&D institutions are improving and developing the main components of automobiles, such as engines and transmissions, in order to reduce fuel consumption and improve usage efficiency. At the same time, lightweight research on automobiles is also being carried out orderly. Lightweight design of vehicles is beneficial for improving fuel efficiency, increasing power output, and reducing driving resistance. Therefore, lightweight design is of great significance. At present, the truck frame has a mass of nearly 10% of the entire vehicle, which makes it the primary lightweight object� However, as an important load-bearing component of trucks, the frame bears the weight of itself and goods at the upper end, and various impact forces and torques from the ground at the lower end� It is necessary to balance the reliable performance and the lightweight of the frame� This article elaborates in detail on the lightweight design process of a certain 4×2 vehicle pump frame, aiming to providing inspiration for the lightweight design of the frame�Key Words: Frame; Lightweight; Finite elements作者简介：黄甜芳（1991-），女，硕士，毕业于北京邮电大学机械工程专业，东风商用车技术中心工程师，研究方向：车架设计及整车DMU。

轻化设计在汽车零部件中的应用在当今汽车工业的发展中，轻化设计已成为一个至关重要的趋势。

随着环保要求的日益严格以及消费者对燃油经济性和车辆性能的不断追求，汽车零部件的轻化设计显得尤为关键。

这不仅有助于降低车辆的整体重量，提高燃油效率，减少尾气排放，还能增强车辆的操控性能和安全性。

轻化设计在汽车零部件中的应用涵盖了多个方面，从车身结构到发动机部件，从底盘组件到内饰材料，无一不体现着轻化设计的理念和技术。

首先，在车身结构方面，高强度钢、铝合金以及碳纤维增强复合材料等轻质材料的应用越来越广泛。

高强度钢具有出色的强度和韧性，在保证车身强度的同时能够减轻重量。

铝合金则具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，常用于制造车门、引擎盖和车身框架等部件。

而碳纤维增强复合材料凭借其极高的强度重量比，在高端汽车中被用于制造车身面板和结构件，如车顶、行李箱盖等。

这些材料的应用使得车身在保持坚固和安全的前提下，大大减轻了自身的重量。

发动机是汽车的核心部件之一，其零部件的轻化设计对于提高车辆性能和燃油经济性具有重要意义。

例如，采用铝合金制造发动机缸体和缸盖，相比传统的铸铁材料，可以显著降低发动机的重量。

此外，通过优化发动机的结构设计，如减少不必要的零部件、采用空心曲轴和轻量化的连杆等，也能够有效减轻发动机的重量，提高其运转效率。

底盘组件的轻化设计同样不可忽视。

铝合金轮毂的使用不仅减轻了车轮的重量，还能降低车辆的簧下质量，提升悬挂系统的响应速度和操控性能。

轻质的制动卡钳和制动盘能够减少制动系统的惯性，提高制动效果。

在悬架系统中，使用空心的稳定杆和轻量化的控制臂等部件，也有助于减轻底盘的重量，改善车辆的行驶稳定性和舒适性。

汽车内饰也是轻化设计的一个重要领域。

采用轻质的塑料、纤维织物和合成皮革等材料替代传统的厚重内饰材料，可以减轻车内的重量。

同时，优化内饰的结构设计，减少不必要的装饰和零部件，也能为车辆的轻化做出贡献。

在轻化设计的过程中，先进的制造工艺也发挥着重要作用。

浅析轻型商用车底盘轻量化的研究与应用摘要：近年来近年来环境污染越来越严重，由于轻型商用车行业发展越来越迅速，我国环境问题日益突出由于轻型商用车行业发展越来越迅速，我国环境问题日益突出，轻量化问题已越来越被世人所关注，本文阐述了当前国内轻量化发展现状及瓶颈问题，结构、材料以及工艺是当前实现轻量化的主要方式。

我们会向先进国家及企业进行学习，坚持不懈，不断去超越自我，为民族轻型商用车工业发展贡献一份力量。

关键词：轻型商用车；底盘；轻量化；应用引言近年来，我国科技发展迅速，轻型商用车已遍布大街小巷，轻型商用车中轻量化也的到了广泛地应用，在提高操控性的同时还能有出色的节油表现。

轻型商用车的油耗主要取决于发动机的排量和轻型商用车的总质量，在保持轻型商用车整体品质、性能和造价不变甚至优化的前提下，降低轻型商用车自身重量可以提高输出功率、降低噪声、提升操控性、可靠性，提高车速、降低油耗、减少废气排放量、提升安全性。

有研究数字显示，若轻型商用车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%．8%；若滚动阻力减少10%，燃油效率可提高3%；若轻型商用车、变速器等装置的传动效率提高10%，燃油效率可提高7%。

轻型商用车车身约占轻型商用车总质量的30%，空载情况下，约70%的油耗用在车身质量上。

因此，车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。

一、轻型商用车结构设计优化轻型商用车结构设计的优劣直接影响着轻量化的效果。

当前，结构轻量化是通过降重手段实现的，所以在电子计算机进行结构轻量化模拟之时，要做好结构CAE分析及拓扑优化的设计。

在结构设计上追求轻型商用车轻量化常出现的问题是，无法事先确认轻型商用车零件的具体使用寿命，这表现为某些零件在轻型商用车整体寿命达到前就出现损坏。

科研人员通过实际考察及大量研究发现，造成这种状况的原因在于轻型商用车设计结构的不合理。

某些设计为了追求轻型商用车的牢固性及耐用性而刻意加强设计中的厚度，或者在强度不足的情况下增加零部件的重量，这两种情况都会导致结构设计上的不平衡，无法达到零件的最佳使用效果。