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实践先锋——长安汽车轻量化纪事

导读: 北汽与吉利汽车对于汽车轻量化的研究我们已经有所了解,作为中国四大汽车OEM之一的长安汽车,其汽车轻量化是怎样的水平呢。今天我们一起来看看。

北汽与吉利汽车对于汽车轻量化的研究我们已经有所了解,作为中国四大汽车OEM之一的长安汽车,其汽车轻量化是怎样的水平呢。今天我们一起来看看。

技术规划

1

轻量化目标

如图1,长安汽车前期规划的减重目标为到2020年比基础车型整备质量降低100kg。前期规划,通过轻质合金减重35%、塑料车身应用减重20%、结构优化减重30%以及热成形等新工艺的应用减重15%。

图1

图片来源于长安研究总院先期技术研究所

长安汽车近十年所销售的20款车型的整备质量变化情况如下图2所示。从车型的更新迭代来看,新车型的整备质量并没有随着时间呈减小的趋势。

图2

数据源自网络由纽北统计

2

技术路径

近年来,长安汽车就业内汽车轻量化的技术路径做出各种尝试,具体包括结构优化设计方面,铝镁合金、碳纤维等轻质材料方面,热冲压成形、辊压成形等先进工艺方面等,如图3所示。

图3

图片来源于长安-刘波

通过成立相关的项目组,并以轻量化流程为保障机制,指导汽车轻量化的具体工作。同时,运用轻量化评价参数来对具体项目进行轻量化的目标确认。长安轻量化开展思路如图4所示。

图4

图片来源于长安研究总院先期技术研究所

3

研究与应用重点

长安汽车轻量化的研究与应用重点,主要有以下几个方案:结构优化拓扑、镁合金CCB、镁合金轮毂、铝合金前防撞梁、铝合金机盖、铝合金前摆臂、塑料前端模块FEM、热成形新技术、高强钢辊压等。

图5

图片来源于长安研究总院先期技术研究所

结构优化方面

图6

图片来源于长安研究总院先期技术研究所

长安C204车型的结构优化时,将车身模型分为左侧围、右侧围发动机舱、地板、置物板、顶盖6个部分,如图6所示。

1

总体思路

车身结构优化的总体思路为:传力路径优化→梁系结构搭建→关键接头、断面优选→局部优化(梁系位置、几何尺寸、优化起筋),KO-SC阶段以较小的重量代价寻找较优的梁系架构方案,达成性能目标;SC-OD阶段,尺寸、厚度等参数的精益化设计优化,寻找结构-性能-重量的最佳平衡点。

图7

图片来源于长安-邱忠财

采用参数化设计优化思路,遵循两步优化法,第一使性能达标并可控,第二精确控制性能与重量目标。长安汽车采用的车身参数化设计优化的具体过程如图8所示。

图8

图片来源于长安-邱忠财

2

设计流程

以重量为优化目标的整车结构优化,分为正向流程与逆向流程,如图9所示。

图9

图片来源于长安-刘波

3

结果展示

结合经验及科学的优化算法,使拓扑、梁系及细节方案都具有较高的性重比、性价比及轻量化水平。某轿车采用多目标优化手段,共定义了50几个几何形状与梁系位置边梁,47个材料厚度变量,通过优化设计,最终,整车减重12kg,模态、弯扭刚度性能均提升。如图10所示。

图10

图片来源于长安-邱忠财

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