以輕量化為目標的汽車車身優化設計分析

王剛+++劉孝峰

摘 要：汽車的車身是車的外表，消費者根據車身的外觀進行選擇。一般情況下，對汽車的設計主要表現在汽車車身方面，因此對汽車車身的研究就相對多點。汽車車身在汽車上占有重要比例，僅車身質量就約占汽車總質量的五分之二。為了滿足消費者的需求，在對汽車車身進行優化設計的時候，應當從輕量化入手。文章通過對汽車車身優化設計進行分析，并達到車身輕量化的目的。

關鍵詞：輕量化；汽車車身；設計

隨著社會經濟的不斷發展，汽車行業在我國市場上出現了蒸蒸日上的趨勢。為了促進汽車行業更好的發展，應當對汽車車身的設計方案進行不斷優化。通過優化設計從而達到提升汽車車身性能的目的，而汽車車身的性能主要由兩個方面決定的，分別是整個車身結構的靜態和動態特性，因此提升汽車車身的性能的實質就是對其靜態和動態的特性進行分析并作出相應的輕量化設計方案。

1 汽車車身輕量化發展現狀

世界上第一輛汽車誕生于1886年，到目前為止已經經歷了一百多年的發展，汽車在現代社會中扮演著重要角色，成為人們生活中必不可缺的工具。隨著人們的生活水平不斷提高，對汽車的要求也愈來愈高，在滿足人們最基本的需求上逐漸增加汽車的安全性、舒適度、輕量化、信息化等方面的要求。而這些要求中，汽車車身的輕量化是最為重要的，從而達到環保的目的。在影響汽車耗油量的因素當中，汽車輕量化在該方面就顯得尤為突出，能夠大大降低燃油的消耗量。另外，汽車車身的輕量化讓駕駛者更便于操控汽車，并增加了操縱的穩定性，當發生碰撞的時候，汽車車身輕量化也保證了其安全性。

現代汽車對車身進行優化設計的時候應當著重考慮其輕量化。目前以輕量化為目標的汽車車身優化設計一般采用的是現代設計方案，或者是在保證汽車性能的條件下，對汽車大量使用輕質新型材料。這樣設計出來的汽車就能達到輕量化的目的，同時降低了能源消耗，提高安全性及環保性等。

2 在汽車車身實現輕量化的過程中存在的問題

在對汽車車身進行優化設計的時候應當遵循一定的原則，保證汽車具有節能減排、低碳環保的功效，盡可能讓汽車車身達到最大的輕量化。然而我國在以輕量化為目標的汽車車身優化設計過程中仍存在著一些技術方面的問題。其主要問題有以下幾個方面：第一，車身是一個比較復雜的部位，其內部有著各種各樣的材料，隨著汽車使用年限增加，車身內部的這些材料就會出現疲勞失效的情況，這直接影響汽車的靜態及動態特性，從而導致汽車的性能降低。國內對零件疲勞失效的準則并沒有進行明確統一；第二，國內在輕量化材料方面取得了飛躍性的進展，盡管汽車車身輕量化的理念已經提出有一段時間，但是輕量化材料在汽車車身上的使用情況仍處于試制階段，其主要原因是輕量化材料有優點和缺點，但是國內沒有相關的規范對其進行評估；第三，國內在汽車車身輕量化方面并沒有完整的理論體系，這就導致了汽車車身輕量化在國內實現的困難增加，我國應建立相關理論體系，并對通過研究進行不斷完善，理論體系不應只考慮汽車的工藝、性能等目標，還應使汽車的安全性、舒適度等進行提升；第四，在目前汽車市場上，汽車車身大多都是低碳鋼或高強度鋼，使用輕量化材料的汽車相對較少，這就導致在汽車車身輕量化優化設計的方案有很多缺漏。第五，在汽車設計方面，大多數汽車仍采用的是傳統設計方法，并沒有引進先進的汽車設計理念，這就導致新型輕量化材料沒有在汽車車身上應用的情況。

隨著環境問題的日益嚴峻，這將導致汽車行業發展的速度緩慢，因此節能環保理念在未來汽車行業方面越來越重要。因此應當加強汽車車身的輕量化設計，在汽車質量減輕的同時，提升汽車的安全性及環保性。

3 汽車車身輕量化方法

3.1 汽車零部件輕量化的方法

為了達到汽車車身輕量化的目的，應當從其根本著手，實現汽車零部件的輕量化將對汽車車身的輕量化有著非常大的幫助。實現汽車零部件輕量化的方法大致可以分為四個方面。第一，汽車產業應當加強對汽車零部件設計的創新，實現汽車輕量化與安全性的結合。并增加駕駛的舒適度，使新型汽車車身與傳統相比，更耐腐蝕，使用年限增加，在對汽車零部件設計創新的時候，也應當注意下生產時的成本問題，從而達到提高汽車零部件的設計水平的目標；第二，在對汽車零部件進行設計的時候，應當依據相關的準則，并對相關汽車零部件進行創新設計，在保持原本零部件性能不降低的情況下，盡可能將輕量化材料應用到汽車車身上，有的零部件相對較厚，這時候可以采用高強度的輕量化材料將其替代，從而在汽車零部件的材料方面達到汽車車身輕量化的目的；第三，在對汽車車身設計的時候，可以引進先進的制造工藝，從而最大程度上實現汽車車身輕量化。

3.2 基于設計的汽車輕量化方法

3.2.1 車身結構優化設計

通過一些相關資料來看，國外汽車行業的技術人員實現汽車車身輕量化主要是從開發技術方案及輕量化汽車結構形狀入手。國外技術人員結合設計概念與理論，對設計方案進行創新；在對汽車結構形狀進行設計的時候，有限考慮汽車內部空間結構，對其進行合理優化，使汽車內部的布局達到最佳狀態，這樣就能最大程度上減少汽車車身上的零部件，從而達到汽車車身輕量化的目的。

3.2.2 汽車實體結構布局設計

對汽車實體結構布局進行優化設計也能達到汽車車身有量化的目的。在進行汽車車身輕量化優化設計前，相關技術人員應先使用CAD軟件對汽車的結構布局進行設計，通過在計算機上采用該方法來模擬實體汽車，從而達到對整個車輛分析的目的，在對汽車進行分析的時候，應當將其零部件的安置情況以及材料種類進行選取，確保設計出來的成果達到輕量化的目標。除此以外，在以上環節結束后，還應使用CAE技術對車身的情況進行分析，確保輕量化材料在汽車上能夠達到各項指標。通過以上步驟來保證輕量化材料不會降低汽車性能的基礎上替代原零部件，并在汽車上能夠正常使用。

4 結束語

隨著社會的不斷發展，汽車在人們的生活中所占的地位也越來越重要，而汽車車身輕量化是未來汽車的發展趨勢，因此汽車企業應當加強汽車車輛輕量化的優化設計。文章通過對汽車車身輕量化發展的現狀進行了解，然后提出在這個發展過程中仍存在的一些問題，并對汽車車身輕量化優化設計進行分析。

參考文獻

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