轎車白車身重量目標設定及優化方法介紹

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

?

轎車白車身重量目標設定及優化方法介紹

路遙，吳強，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設定的常用方法：(1)投影面積對比法；(2)體積對比法；同時結合公司新車型重量目標的設定及優化進行了詳細說明。

關鍵詞：白車身；重量目標；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

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

車身設計初級階段怎樣科學合理的定義白車身重量是非常重要的，一方面，可以根據行業輕量化程度現狀，設定一個有競爭力的車身重量；另一方面，可以結合公司輕量化水平設計一個可實現的重量目標。為此本文依據公司設計經驗，結合實例介紹白車身重量目標設定常用的一般方法。

1、白車身重量目標設定

據以往車型設計經驗，對于白車身（指已經裝焊好但尚未噴漆的白皮車身，此處主要用來表示車身結構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備及裝飾件等。）重量目標估算的常用方法有：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、整車尺寸相對設計車型基本相同的標桿車。

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——為新開發車型重量估算；M ——為標桿車型重量；A1——為新開發車型投影面積； A——為標桿車型投影面積；R——為標桿車面密度；

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——為新開發車型重量估算；M——為標桿車型重量；A1——為新開發車型投影面積； A——為標桿車型投影面積；R——為標桿車面密度；

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 ——為新開發車型重量估算；M ——為標桿車型重量；

2、白車身重量目標修正

相同級別的白車身重量差異主要體現在性能及輕量化差異上，通過上述兩種重量設定方法計算出白車身初步重量之后，需采集相關車型的重量信息，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，然后對重量值進行修正，重量修正時需考慮性能及輕量化的因素，概括如下：

a、新開發車型的車身性能指標與標桿車型的差異，例如標桿車碰撞性能為C-NCAP4星，而新開發車型目標為C-NCAP5星，此時則需考慮因碰撞性能提升而增加的重量，為驗證性能提升或下降造成的重量變化量，需對目前車型相關信息進行統計加以驗證；

b、考慮到新開發車型與標桿車型在車身輕量化技術應用方面的差異性，進行重量修正時也需考慮，目前主要有車身高強度鋼、鋁合金應用等指標。

圖1　各車型重量分布圖

3、舉例

以公司某SUV車型A為例對其進行重量設定，來探討具體應用的步驟及優化方法。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。

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

表1　車型基本參數

分析其所處的輕量化水平(如表2/圖2所示)，使車型A在標桿車I的基礎上進行優化，實現較好的車身輕量化指標。

重量面密度的提升，是在保證性能的前提下進行車身減重。從表二圖2可以看出，車型A的輕量化水平略優于標桿車I的。結合國家節能環保的要求及標桿企業提升的狀態，對車型A的輕量化水平進一步優化提升，為此對其重量面密度設定如下：

表2　相同車型重量參數

圖2　相關車型重量分布圖

表3　車型A重量面密度

由設定的重量面密度可反推出車型A重量設定范圍為：

表4　車型A重量參數

本公司目前對于重量目標的優化主要從結構設計優化，輕量化材料，輕量化成形工藝應用三方面著手。其中結構設計優化主要為車身主結構斷面、框架結構、車身鉸接點等的剛度性能分析及結構優化。輕量化材料主要是高強鋼、鋁合金、工程塑料的應用。輕量化成形工藝主要是熱成型、激光拼焊等先進成形工藝的應用[2]。

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

4、結束語

本文介紹了公司白車身重量目標設定的兩種方法。并結合公司實例，以常用的三面投影面積法對白車身重量進行設定，詳細介紹了設計初階段重量目標的設定及修正方法。該方法對同類型轎車初級階段重量目標的設定有很好的借鑒參考作用。

參考文獻

[1]羅坤,陳超等.汽車輕量化技術的發展現狀及其實施途徑[J]科學與財富2015年第21期.

[2]吳衛楓,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

文獻標識碼：A文章編碼：1671-7988（2016）05-55-02

作者簡介：路遙，碩士，車體設計工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。