大客車車身結構輕量化分析

王勝

摘要：對于大客車車身結構輕量化設計要給予更多重視與關注，在實際輕量化設計中，工作人員對于各方面問題要進行全面分析與了解。可以通過材料輕量化以及工藝輕量化等措施，減輕大客車車身重量，使得大客車在行駛過程中能夠達到節能減排效果。

關鍵詞：大客車;車身結構;輕量化

在如今社會發展背景下，環保成為汽車產業發展中的重點與關鍵，尤其對于大客車來說，車身骨架在承受車輛行駛過程中全部載荷的同時，重量占據客車總重量的2/5左右，由此可以看出，大客車的車身結構輕量化對整體節能減排的影響。為了達到節能減排的目的，要實現大客車車身結構的輕量化發展，使得大客車在行駛過程中能夠減少污染物的排放，在環境保護中將自身作用發揮出來。

1? 材料輕量化

從目前大客車生產中可以看出，客車材料主要以鋼鐵材料為主，并且在整體材料中占據65%以上，鋼鐵材料密度相對較大，這也是大客車整車較為笨重的一個主要原因。在材料制造加工技術的不斷發展背景下，使得鋼鐵材料在客車中的使用比例逐漸減少，同時，高強鋼、鋁鎂合金材料以及碳纖維材料，在客車材料中得到更好應用。例如，蜀都客車與中鋁集團合作研發的新能源客車，就是全鋁車身。全鋁車身的出現，相較于剛結構車身而言，12米客車能夠減重500kg左右。而且此類輕型材料具備強度高、耐腐蝕性好等特點?；诖?，在實際大客車的材料輕量化設計中，要對不同材料進行合理應用。具體幾種材料的實際情況，如圖一所示。

2? 結構輕量化

盡管汽車材料輕量化的研究占據大多數，也使得客車輕量化設計得到一定進步與完善，但是輕型材料在具體使用中，會存在不少缺陷與問題，在此背景下，要加強結構輕量化設計。結構輕量化根據其形式與用途的不同，還可將其細化分類，比如，拓撲優化，拓撲優化是要確保材料布置的科學性與合理性;形貌優化，形貌優化要明確肋板位置與加強筋位置;自有尺寸優化，自有尺寸優化需要對殼單元厚度分布進行明確;尺寸優化，尺寸優化需要明確單元的寬尺寸與截面長;形狀優化，形狀優需要明確開發單元對象的有限元模型當中的幾何形狀;自由形狀優化，自由形狀優化需要明確研究區域內最為適合的形狀。在最初汽車底盤零部件結構優化方式，以及發動機零部件結構優化方式相對較多[1]。在結構優化方式的不斷完善與成熟過程中，也將此類方式應用在客車車身骨架的優化設計工作中。因此，對于此類方式要有正確認識與了解，這樣才能確保車身骨架優化設計的合理性。

3? 結構工藝輕量化

在如今的客車生產制造中，輕量化材料在其中得到廣泛應用，這也使得結構優化方式在客車的輕量化設計中，能夠逐漸成熟并完善，促使加工成型技術可以得到一定進步。經常使用的幾種工藝類型有高清鋼熱成型技術、液壓成型技術等，不同技術有著自身的優勢與特點，因此，在具體的應用中，要結合實際情況展開[2]。比如，高強鋼熱成型技術優勢主要體現在較強減重能力、高成型特點、高疲勞強度特點以及較強的碰撞吸能。液壓成型技術特點主要表現在能夠減少工序流程，實現對模具的轉化，而且制件表面質量能夠符合相應標準等。在將此類結構工藝技術應用在客車輕量化中，需要工作人員對于不同技術優勢特點要有正確認識，從而將其更好應用在大客車的輕量化設計中。

4? 大客車車身骨架輕量化設計重點

在大客車車身骨架輕量化設計中，要明確以下設計重點：

4.1? 合理選擇設計變量。

設計變量通常情況下主要是指，在設計開發階段中需要優化的量，可以是構形狀、結構厚度，也可以是梁的寬、高等，對于大客車底架優化而言，取得更多設計變量，就可以達到更好優化效果。但是在這一過程中存在一個問題，那就是工作量較大，而且計算工作的落實需要花費很長時間[3]。基于此，對于變量的選擇要給予更多重視與關注，不僅要確保底架性能，同時還要減少其重量。在具體的選擇中，要確保選用的部件，能夠在底架結構總質量中占據較大比例，部件參數并不會對底架強度以及剛度等產生很大影響。在完成設計變量的選擇之后，要明確初始設計方案，這樣才能促使后續工作能夠順利進行。

4.2? 明確約束條件。

在優化設計工作開展中，針對設計變量的具體取值范圍要作出明確，對其進行約束，此類限定條件被稱為約束條件。約束條件包含許多不同內容，比如，質量分數、體積、剛度等。對于此類約束條件相關工作人員能夠有正確認識，這樣才能確?？蛙囋O計與生產工作能夠符合相應標準，實現車身結構的輕量化。

結束語：

綜上所述，大客車車身結構輕量化要給予更多重視與關注，只有實現輕量化，才能確保大客車行業能夠跟上時代發展步伐，實現對環境的保護。在輕量化設計中，對于設計重點要有明確認識，促使大客車輕量化設計的有效性可以得到保障。

參考文獻：

[1]吳長風，那景新，秦國鋒，盧琳兆，袁正，楊佳宙.基于子結構拓撲優化的大客車耐撞性改進[J].汽車工程，2019，41（08）：922-926+952.

[2]吳長風，那景新，楊佳宙，蘇亮，盧琳兆.客車正面碰撞車身結構耐撞性分析與改進[J].客車技術與研究，2018，40（04）：4-7.

[3]顏文友.大客車車身結構強度及剛度的研究[J].科學技術創新，2018（17）：52-53.

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