大客车车身结构轻量化分析

王胜

摘要：对于大客车车身结构轻量化设计要给予更多重视与关注，在实际轻量化设计中，工作人员对于各方面问题要进行全面分析与了解。可以通过材料轻量化以及工艺轻量化等措施，减轻大客车车身重量，使得大客车在行驶过程中能够达到节能减排效果。

关键词：大客车;车身结构;轻量化

在如今社会发展背景下，环保成为汽车产业发展中的重点与关键，尤其对于大客车来说，车身骨架在承受车辆行驶过程中全部载荷的同时，重量占据客车总重量的2/5左右，由此可以看出，大客车的车身结构轻量化对整体节能减排的影响。为了达到节能减排的目的，要实现大客车车身结构的轻量化发展，使得大客车在行驶过程中能够减少污染物的排放，在环境保护中将自身作用发挥出来。

1  材料轻量化

从目前大客车生产中可以看出，客车材料主要以钢铁材料为主，并且在整体材料中占据65%以上，钢铁材料密度相对较大，这也是大客车整车较为笨重的一个主要原因。在材料制造加工技术的不断发展背景下，使得钢铁材料在客车中的使用比例逐渐减少，同时，高强钢、铝镁合金材料以及碳纤维材料，在客车材料中得到更好应用。例如，蜀都客车与中铝集团合作研发的新能源客车，就是全铝车身。全铝车身的出现，相较于刚结构车身而言，12米客车能够减重500kg左右。而且此类轻型材料具备强度高、耐腐蚀性好等特点。基于此，在实际大客车的材料轻量化设计中，要对不同材料进行合理应用。具体几种材料的实际情况，如图一所示。

2  结构轻量化

尽管汽车材料轻量化的研究占据大多数，也使得客车轻量化设计得到一定进步与完善，但是轻型材料在具体使用中，会存在不少缺陷与问题，在此背景下，要加强结构轻量化设计。结构轻量化根据其形式与用途的不同，还可将其细化分类，比如，拓扑优化，拓扑优化是要确保材料布置的科学性与合理性;形貌优化，形貌优化要明确肋板位置与加强筋位置;自有尺寸优化，自有尺寸优化需要对壳单元厚度分布进行明确;尺寸优化，尺寸优化需要明确单元的宽尺寸与截面长;形状优化，形状优需要明确开发单元对象的有限元模型当中的几何形状;自由形状优化，自由形状优化需要明确研究区域内最为适合的形状。在最初汽车底盘零部件结构优化方式，以及发动机零部件结构优化方式相对较多[1]。在结构优化方式的不断完善与成熟过程中，也将此类方式应用在客车车身骨架的优化设计工作中。因此，对于此类方式要有正确认识与了解，这样才能确保车身骨架优化设计的合理性。

3  结构工艺轻量化

在如今的客车生产制造中，轻量化材料在其中得到广泛应用，这也使得结构优化方式在客车的轻量化设计中，能够逐渐成熟并完善，促使加工成型技术可以得到一定进步。经常使用的几种工艺类型有高清钢热成型技术、液压成型技术等，不同技术有着自身的优势与特点，因此，在具体的应用中，要结合实际情况展开[2]。比如，高强钢热成型技术优势主要体现在较强减重能力、高成型特点、高疲劳强度特点以及较强的碰撞吸能。液压成型技术特点主要表现在能够减少工序流程，实现对模具的转化，而且制件表面质量能够符合相应标准等。在将此类结构工艺技术应用在客车轻量化中，需要工作人员对于不同技术优势特点要有正确认识，从而将其更好应用在大客车的轻量化设计中。

4  大客车车身骨架轻量化设计重点

在大客车车身骨架轻量化设计中，要明确以下设计重点：

4.1  合理选择设计变量。

设计变量通常情况下主要是指，在设计开发阶段中需要优化的量，可以是构形状、结构厚度，也可以是梁的宽、高等，对于大客车底架优化而言，取得更多设计变量，就可以达到更好优化效果。但是在这一过程中存在一个问题，那就是工作量较大，而且计算工作的落实需要花费很长时间[3]。基于此，对于变量的选择要给予更多重视与关注，不仅要确保底架性能，同时还要减少其重量。在具体的选择中，要确保选用的部件，能够在底架结构总质量中占据较大比例，部件参数并不会对底架强度以及刚度等产生很大影响。在完成设计变量的选择之后，要明确初始设计方案，这样才能促使后续工作能够顺利进行。

4.2  明确约束条件。

在优化设计工作开展中，针对设计变量的具体取值范围要作出明确，对其进行约束，此类限定条件被称为约束条件。约束条件包含许多不同内容，比如，质量分数、體积、刚度等。对于此类约束条件相关工作人员能够有正确认识，这样才能确保客车设计与生产工作能够符合相应标准，实现车身结构的轻量化。

结束语：

综上所述，大客车车身结构轻量化要给予更多重视与关注，只有实现轻量化，才能确保大客车行业能够跟上时代发展步伐，实现对环境的保护。在轻量化设计中，对于设计重点要有明确认识，促使大客车轻量化设计的有效性可以得到保障。

参考文献：

[1]吴长风，那景新，秦国锋，卢琳兆，袁正，杨佳宙.基于子结构拓扑优化的大客车耐撞性改进[J].汽车工程，2019，41（08）：922-926+952.

[2]吴长风，那景新，杨佳宙，苏亮，卢琳兆.客车正面碰撞车身结构耐撞性分析与改进[J].客车技术与研究，2018，40（04）：4-7.

[3]颜文友.大客车车身结构强度及刚度的研究[J].科学技术创新，2018（17）：52-53.

（南京金龙客车制造有限公司，江苏 南京 210000）