客車車身輕量化技術(shù)的發(fā)展

晏浩洋

（成都樹德中學(xué)（光華校區(qū)）610091）

客車車身輕量化技術(shù)的發(fā)展

晏浩洋

（成都樹德中學(xué)（光華校區(qū)）610091）

客車車身輕量化是未來階段下客車的主要發(fā)展趨勢，在國內(nèi)外，都投入了大量的資金來開展這一方面的研究，近年來，國內(nèi)外關(guān)于車身輕量化技術(shù)的研究，都取得了一定的成效，在輕量化設(shè)計(jì)、材料優(yōu)化、制造工藝匹配等方面的研究都越來越深入。本文主要針對(duì)客車車身輕量化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

客車車身；輕量化技術(shù)；應(yīng)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城鎮(zhèn)化速度的加快，人口流動(dòng)越來越頻繁，再加上近年來旅游業(yè)的繁榮，使得我國對(duì)于客車的需求量逐步加大，對(duì)客車制造業(yè)也提出了更高的要求?？蛻粜枨蟮亩嘣巡粌H僅滿足于外觀漂亮、乘坐舒適、上下車方便，還要符合行駛快捷、配置合理、綠色環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于特殊群體能夠提供必備的人文關(guān)懷，在這一背景下，更多的人性化設(shè)備被安裝在客車上。此外，現(xiàn)代這個(gè)能源緊缺的時(shí)代，生產(chǎn)低排放，低油耗的客車更成為社會(huì)發(fā)展的客觀需要。而發(fā)展客車車身輕量化技術(shù)則是解決這一問題的最有效手段之一。

客車車身輕量化是指通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用新型輕量化材料，在確保客車綜合性能的前提下，盡可能的降低客車的自身重量。這絕不是將客車簡單化、小型化，而是應(yīng)保持客車應(yīng)有的性能不受影響，有目的的減輕自身重量，保證客車行駛的舒適性、安全性，并適當(dāng)降低生產(chǎn)成本。實(shí)現(xiàn)客車輕量化的途徑主要有優(yōu)化客車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和采用新型輕量化材料兩類。

1 優(yōu)化客車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

輕量化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)車身輕量化的主要措施，這些設(shè)計(jì)已經(jīng)融入到了客車設(shè)計(jì)的前期工作中，并貫穿到客車設(shè)計(jì)和制造的各個(gè)環(huán)節(jié)，只有綜合考慮到各類問題，才能夠真正實(shí)現(xiàn)客車車身的輕量化設(shè)計(jì)和制造。

具體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括以下三個(gè)方面：在確保客車滿足應(yīng)有性能前提下，減小車身骨架及車身鋼板的重量，從而減輕車身自重；在滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度要求下，縮小零部件的尺寸，最大限度地減輕零部件的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的小型化和輕量化；通過運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方式的變化，比如把客車的發(fā)動(dòng)機(jī)前置、前輪驅(qū)動(dòng)、采用超輕懸架結(jié)構(gòu)，或采取發(fā)動(dòng)機(jī)后置、后輪驅(qū)動(dòng)的方式，使結(jié)構(gòu)更緊湊，車身局部變小，實(shí)現(xiàn)車身輕量化的目的。

目前，關(guān)于車輛的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了一種新的設(shè)想，就是開發(fā)一種大型零部件整體加工技術(shù)，在客車車身成形方法和連接技術(shù)上不斷創(chuàng)新，從客車車身、底盤、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)等進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)優(yōu)化，使客車從制造到使用各個(gè)環(huán)節(jié)都真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保，多目標(biāo)全局優(yōu)化客車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，全面實(shí)現(xiàn)客車車身輕量化目的。

2 采用新型輕量化材料

客車不同于家用轎車，它的重量既包括車身骨架、發(fā)動(dòng)機(jī)的重量還有各種懸架、扶桿、座椅等。其中車身內(nèi)外的各種覆蓋件的重量又居首位。降低客車車身重量對(duì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功耗和減少客車自重具有雙重作用，這就要在車身制造材料方面尋找突破口。此外，數(shù)據(jù)顯示，車身輕量化系數(shù)的優(yōu)化就是減輕車身質(zhì)量和提高扭轉(zhuǎn)剛度。減輕車身質(zhì)量，可以從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用和制造工藝3環(huán)節(jié)的優(yōu)化考慮，其中有效控制零件數(shù)量是控制車身質(zhì)量的重要途徑；提高車身扭轉(zhuǎn)剛度，則可以通過車身加強(qiáng)件的增加或板材加厚、高強(qiáng)度板應(yīng)用比例的提高、結(jié)構(gòu)的斷面優(yōu)化和車身接頭設(shè)計(jì)優(yōu)化等方法實(shí)現(xiàn)。

輕量化的替代材料很多，各有各的優(yōu)勢和缺點(diǎn)，鋁是目前最受歡迎的材料之一，它的密度只有鋼鐵的1/4，但其機(jī)械加工性能卻比鐵高四點(diǎn)五倍，而且耐腐蝕性、導(dǎo)熱性極好。并且鋁合金還具有易回收、強(qiáng)度高等特點(diǎn)?？蛙囍圃鞓I(yè)運(yùn)用最多的是鑄造鋁合金和形變鋁合金。發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱罩、車門、翼子板等車身面板，保險(xiǎn)杠、輪轂和汽車結(jié)構(gòu)零件等都可運(yùn)用鋁合金材料，這一技術(shù)已經(jīng)比較成熟。但是要考慮成本問題，目前鋁價(jià)還比較高，鋁合金的運(yùn)用要充分考慮成本的控制問題。鎂合金具有與鋁合金相似的性能，但是鎂的質(zhì)量更輕，它們的質(zhì)量比為1.8∶3，是現(xiàn)在為止重量最輕、最理想的金屬材料，是客車車身輕量化改造的首選材料。我國的鎂資源居世界首位，國內(nèi)用得很少，尤其汽車行業(yè)用量極少，而那些工業(yè)發(fā)達(dá)的國家對(duì)鋁、鎂合金材料的開發(fā)與應(yīng)用，已達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化階段，因此我國這一技術(shù)的開發(fā)前景非常廣闊。

關(guān)于客車車身輕量化這一問題已經(jīng)逐步受到重視，塑料及纖維復(fù)合材料在車身制造的應(yīng)用上也日益增加。塑料零件、纖維復(fù)合材料在客車中應(yīng)用范圍更為廣泛。而現(xiàn)在強(qiáng)度更高、沖擊性更好的結(jié)構(gòu)件、功能件也在不斷出現(xiàn)。我國客車行業(yè)應(yīng)用較多的復(fù)合材料是以手糊或者噴射工藝為主的玻璃鋼以及模壓的天然纖維增強(qiáng)塑料。環(huán)保的要求越來越高，汽車行業(yè)開始采用可降解可回收再利用的熱塑性塑料，以及對(duì)環(huán)境污染小的模壓成型熱固性塑料，這些材料質(zhì)量輕、穩(wěn)定性好，發(fā)展前景非常高。

此外，新型鋼板也是汽車車身輕量化設(shè)計(jì)的一個(gè)發(fā)展方向，目前，很多企業(yè)企業(yè)都開始致力于減輕汽車用鋼鐵材料重量，汽車用鋼開始朝著高強(qiáng)度的方向發(fā)展，研究顯示，在鋼板厚度減少0.05、0.10、0.15mm的情況下，車身自重可以減少6%、12%與18%。應(yīng)用高強(qiáng)度鋼可以有效提升汽車的安全性，減小振動(dòng)與噪音，提升燃油效率，降低了整車質(zhì)量，不會(huì)增加成本，但是可以顯著提升汽車的駕駛性能與加速性。

3 結(jié)語

輕量化設(shè)計(jì)是當(dāng)今汽車設(shè)計(jì)中的主題之一，采用該種設(shè)計(jì)理念可以提高車輛的動(dòng)力性，符合節(jié)能環(huán)保的客觀要求。然而，輕量化結(jié)構(gòu)是一雙刃劍，不僅對(duì)車輛強(qiáng)度和剛度將產(chǎn)生影響，也對(duì)結(jié)構(gòu)壽命有影響，對(duì)于兩方面問題的協(xié)調(diào)是一項(xiàng)涉重要的課題。相信經(jīng)過研究人員不懈努力，客車將在不遠(yuǎn)的將來，以清潔、強(qiáng)大、輕量的嶄新的形象展現(xiàn)在世人面前。

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