輕量化車身性能目標的研究和應用

王叢，湯湧，麻桂艷

（華晨汽車工程研究院質量項目管理室，遼寧 沈陽 110141）

前言

汽車輕量化是近幾年行業內最重要的設計方向，各大主機廠在推出換代產品時，都會對整車重量有嚴格的限制要求，而車身重量又在整車重量占有相當大的比重，因此在車身的重量目標限制下，就要求白車身的開發既要滿足各項性能目標又要滿足輕量化的設計理念，所以對車身的性能目標定義的準確性和實用性就有了更高的要求。

1 性能目標定義流程

依據項目車型的主時間計劃，在項目立項后，針對項目定義的主要市場競品車型，開展競品分析，然后綜合競品分析結果和性能庫中的性能值定義初版的車身性能目標，再后對初版性能目標進行評審及驗證，最后確定終版性能目標值，詳見圖1。

圖1 性能目標定義流程圖

2 車身性能庫

針對車身的主要性能項，通過收集和整理，建立相應的競品車型的車身性能庫，性能庫中應包含如下信息：車型狀態信息（如品牌、車型、上市時間、尺寸、軸距、輪距等）、重量、扭轉剛度、一階整體扭轉模態、一階整體彎曲模態[1]等。車身性能庫的建立是一項長期的積累工作，庫中的樣本車型越多越具有行業普遍性，因此需要長期堅持樣本車型數據的積累。

3 扭轉剛度目標的定義

車身的扭轉剛度是衡量車身性能的一項重要指標，對整車的操控性能和 NVH性能都有較大的影響[2]。在整體汽車行業內車身扭轉剛度的試驗測試方法基本一致，因此車身的扭轉剛度值具有較好的橫向對比性。但在橫向對比之前需要確認試驗時的車身自然狀態（如試驗車身是否包含風擋玻璃、前后副車架、前防撞橫梁、儀表板橫梁等），只有試驗車身自然狀態一致的情況下，才可進行結果的對比。

在進行扭轉剛度目標定義時，首先對性能庫中對應的車型數據進行篩選，篩選條件為車型相同（如 SUV、兩廂車、三廂車、MPV、是否承載式車身結構等[3]），然后基于篩選結果繪制扭轉剛度性能曲線圖，如圖2所示。

圖2 扭轉剛度性能曲線圖

在圖2中，橫坐標為軸距，縱坐標為扭轉剛度值，圖中的每個數據點代表一臺競品車的試驗結果，依據這些競品樣本可以粗略的繪制一條趨勢線，這條趨勢線代表在行業內車身扭轉剛度與軸距的一個平均水平，再依據我們要定義的車型軸距與趨勢線的交點對應的扭轉剛度值就可以做為初版的扭轉剛度目標，最后依據車型的市場定位（如是否有高于市場競品的操控性和NVH要求），對此目標值進行二次修正，這時就可以確定該車型的車身扭轉剛度性能的初版目標值。

4 整體彎、扭模態目標的定義

車身的一階整體彎、扭轉模態，是衡量車身NVH性能的一項重要指標。通常基于NVH部門定義的模態分布圖所要求的區間，車身設計人員盡可能的提高一階整體彎、扭轉模態結果，力求得到一個最好的NVH效果，其定義方法基本同扭轉剛度目標的定義方法一致，首先對性能庫中對應的車型數據據進行篩選， 同樣要求試驗車身的自然狀態一致。然后基于篩選結果繪制一階整體彎、扭模態性能曲線圖，如圖 3、圖4所示。

圖3 扭轉模態性能曲線圖

圖4 彎曲模態性能曲線圖

在圖3和圖4中，橫坐標為軸距，縱坐標為扭轉、彎曲模態值，圖中的每個數據點代表一臺競品車的試驗結果，依據這些競品樣本可以粗略的繪制一條趨勢線，這條趨勢線代表在行業內車身扭轉剛度與軸距的一個平均水平，再依據我們要定義的車型軸距與趨勢線的交點對應的扭轉剛度值就可以作為初版的扭轉剛度目標，最后依據車型的市場定位（如是否有高于市場競品的操控性和NVH要求），對此目標值進行二次修正，這時就可以確定該車型的車身扭轉、彎曲模態性能的初版目標值。

5 結論

通過以上所述車身主要性能目標的分析方法，可以在項目前期快速的擬定車身的主要性能目標，再依據中后期 CAE的分析驗證，對性能目標進行修正，極大的提高了性能目標定義的準確性和實用性。