专用车轻量化设计：提升零件性能的关键途径与发展现状

分析了专用汽车轻量化设计的重要作用，重点介绍了当前车辆轻量化设计的主要发展过程。对专用车底盘横梁零件进行材料和结构的轻量化设计，提高零件的性能。

本文分析了专用汽车轻量化设计的重要作用，主要介绍了当前汽车轻量化的主要发展过程，对专用汽车底盘梁部件进行包括材料、结构在内的轻量化设计，从而提高专用汽车的性能。零件。

1、汽车轻量化技术途径及发展现状

1、汽车轻量化技术途径

一般来说，底盘部件属于安全部件，对部件的各方面都有严格的要求。底盘件是实现轻量化的主要途径之一，主要应用于结构优化设计、先进材料和新型制造工艺。机械方面，主要包括零件形状和尺寸优化等，以减轻重量。有两种类型的材料。一是用合金轻质合金材料替代钢铁材料。二是采用高强度钢板，通过减少材料厚度来实现减重。该工艺包括液压成形、热成形等工艺，以减轻零件的重量。

2、汽车轻量化技术发展现状

现阶段，受轻量化材料需求影响，轻量化材料在国内发生了较大变化。高性能车用钢板和铝合金在汽车工业中得到了广泛的应用和发展。例如，现在汽车变速箱壳体一般采用锻造铝合金制成。

2、轻量化底盘件

本文主要给出一些例子并进行分析，如下：

1. 副车架

副车架主要是与固定悬架系统、转向系统、发动机等结合的部件，对强度和刚度要求较高。副车架由热轧钢板冲压焊接而成。为了满足强度、刚度等性能要求，必须增加钢板的厚度。为了减轻副车架的重量，主机厂主要采用液压成型和铝合金材料来减轻副车架的重量。

液压成形是利用低碳钢焊接成钢管，通过模具使工件成形的塑性加工技术。在实现轻量化的基础上，减少零部件的使用数量，降低成本。这种方法在我国已被广泛应用。

铝合金材料本身具有很大的优势，具有密度高、成型性好、耐腐蚀性高等特点。铝合金副车架的成形工艺有多种，既有铸造铝合金，也有变形铝合金。

2. 前下摆臂

前下摆臂传统的成型工艺是钢板冲压焊接。常用的材料是高强度钢，厚度一般在3mm以上，材料强度为300MPA。轻量化前下摆臂如下：

在以往使用高强度钢材的基础上，选用更高强度的材料，材料屈服强度达到600MPA以上。为了零件结构的优化设计，在不改变材料厚度的情况下，将双片钢板冲压焊接改为单片冲压，可以减少零件的生产工序，降低零件的成本。

3、轻量化技术及应用

轻量化不仅仅意味着减轻汽车的重量，也不是为了所谓的轻量化而忽视安全性。轻量化是指在保证车辆良好的综合性能指标的基础上，运用现代设计方法和手段，对车辆结构进行优化设计，或者采用新材料、新工艺，最大限度地减轻车辆产品的重量，从而实现节能减排、确保安全综合绩效指标。因此，轻量化应该是新结构、新材料、新工艺的结合。

1、新结构

随着计算机技术的应用，结构分析不仅仅是简单的计算和验证，它为我们的结构开发提供了有利的数据支持。设计中，通过分析高强钢在汽车上的应用，可以找出强度不足的原因。 ，然后改进。

2.新材料

现阶段，采用轻质材料是实现轻量化目标的主要途径之一。主要分为两种情况。一是采用密度相对较低的材料，如铝合金、镁合金、塑料或各种复合材料；另一个规则是高强度材料，可以减少材料用量，减轻重量，比如高强度钢。

3、新技术

在设计和开发产品时，需要保证产品的结构性能满足要求，并尝试采用新的技术和结构来减轻产品的重量，实现轻量化。目前应用最广泛的技术有内部高压成形技术和热压成形技术。针对特定车型，在性能相同的情况下，对两种方法生产的副臂架的零件成本、模具成本和零件重量进行比较，发现采用管材的副臂架液压成形方法比冲压组件小2个零件。采用管材液压成形生产的分臂比冲压机便宜60%，零件成本降低20%，零件重量减轻30%。由此可见，新工艺的应用可以保证产品性能，实现轻量化管理。

4.研究方法和材料

1、底盘横梁实体模型及有限元仿真

通过CAE仿真技术对专用汽车底盘梁结构进行改进和优化，并对构件进行减薄、镂空处理。通过减小尺寸和合理的结构，达到整体轻量化的效果。最终通过轻量化结构设计与轻量化材料相结合，实现专用车整体轻量化效果。为了反映底盘横梁的实际特性并保证后续仿真分析的准确性，采用三维软件CATLA建立了底盘横梁1:1的模型。本文主要利用系统参数来建立模型。步骤如下：

1、光束尺寸参数设置；

2、梁图的绘制；

3、梁加工工作；

4、文件保存。

在软件中进行网格划分，选择六面体单元网络，有利于提高分析的精度和控制质量。读取软件中的数据文件进行有限元真实分析，并根据梁的实际情况设置正确的边界条件和材料类别，得出数据。

2.材料性能测试

在对零件进行结构轻量化设计模拟计算之前，必须对底盘零件的材料力学性能进行测试，为后续有限元分析提供材料力学性能参数。

(1)测试22MNB5板材热冲压成型的力学性能。

为了保证拉伸前样品的平行度和测试的准确性，需要用磨床进行磨削。加工后的样品厚度为2mm。使用非比例样本来拉伸样本。 22MNB5 弹力。

(2)底盘横梁采用Q345材质。样品处理方法与22MNB5相同。样品厚度为2mm。 Q345 的拉伸。

5. 结论

采用有限元仿真技术对零件进行分析，优化零件结构，提高零件性能，实现结构轻量化。同时，结合材料的轻量化，在提高承载能力的同时，可以实现底盘部件的轻量化。能力。因此，必须以高强钢为原材料，将轻量化材料与轻量化结构相结合，最终提高零件的性能，使轻量化效果更加明显。

- 结尾 -