浅谈新能源客车车身结构0001

浅谈新能源客车车身结构摘要：近年来，我国的现代化建设的发展迅速，在对新能源客车结构进行设计 时，应从新能源本身出发，将车身各部分的机构看作一个整体，形成一个闭合有 效的空间。这样的方式具有积极意义，不仅可以减少工作量，提高工作的效率， 还能有效提高车身结构方面的强度。根据车身结构方面的设计图来看待车身的骨 架，将其视作一个统一的整体，在设计时，注意应用力集中的问题，从而在整体 上增强车身的强度，改善车身的受力作用。关键词：新能源；客车；车身结构引言在环境保护要求日益提高、全球气候变暖、节能减排措施日趋严格的背景下，新能源汽 车的发展则是目前缓解能源、环境和气候问题较有效的方法之一。我国将新能源汽车发展作 为从汽车大国到汽车强国的必由之路，是应对气候变化，推动绿色发展的战略举措。1新能源客车车身材料分析与特性比较1.1材料分析车身材料选取时应符合车身设计、制造、装配和维护的要求，并应满足使用、安全和美 观的要求。目前市场上的大部分传统汽车都是钢结构，占整个汽车行业的80%。但随着科学 技术的发展，各种新型材料被广泛应用于车身，包括铝合金和碳纤维复合材料，其聚丙烯腈 基碳纤维新材料被认为是一种公认的碳纤维材料，已经在太空中被广泛使用。随着科学技术 的发展，材料成本逐渐下降，这些新材料将应用民用领域。1.2特性比较铝和镁、UM合金和塑料、高强度复合纤维材料是替代传统钢材的主要材料。其密度一 般是传统钢材料的3-7倍，这对车辆的轻量化设计有着重要意义，但对于密度和重量而言却 不足以起到决定性作用。拉伸强度方面，C维复合材料的拉伸强度远远优于其他材料，与钢 材料相比，碳纤维复合材料的质量为钢材料的一半，冲击能量吸收能力为钢材料的4-5倍。 框架和前部使用碳纤维复合材料保险杠框架呈现塔式塌缩柱，通过加工工艺和产品结构设计， 倒塌柱在前部碰撞中破碎成许多小块，在吸能效果的过程中能保证乘员的安全。在材料选取 时应根据车辆使用环境进行选取，如汽车车道的化学腐蚀和高盐度，高温、寒冷、雨水、下 雪的天气等，因此所需材料必须具有一定耐腐蚀性等性能。钢材的耐腐蚀性通常应进行特殊 的防腐处理，否则在不同的条件下很难保证其一致性和使用寿命。铝和镁合金具有优良的防 腐性，且具有与钢相同的一致性和使用寿命。2车身材料简单分类车身材料应符合车身设计，制造，装配和维护的要求。它还需要满足使用，安全和美观 的要求。目前市场上的大多数传统汽车都是钢结构，占整个汽车行业的80%。随着科学技术 的发展，各种新型材料已广泛应用于车身，包括铝合金和碳纤维复合材料。1915年，福特生 产出第一个钢体，铝合金和塑料零件，只有部分车，1980年，高强度钢板开始广泛应用于汽 车车身面板，从现在甚至在未来一段时间里，这种类型的原材料仍旧在投入使用中。中国科 学院长春应用化学研究所聚丙烯腈基碳纤维的发展”成立于1962年，开展了大量的基础研究。 这种新材料是一种公认的碳纤维材料，这种材料H已经在太空飞行中被广泛使用了好几年。 随着科学技术的发展，材料成本逐渐下降，并将在近期内在民用领域得到广泛应用。3优化措施分析3.1前围、后围的设计长期以来，在新能源的客车设计制造中，前围和后围的设计一直是设计的难点。之所以 如此，是因为前后围对于客车来说，是最为直接的体现，也能充分体现客车生产厂商的设计 风格和设计水平。大部分的客车外形基本类似，即长方形的盒子，最能体现客车实际效果的 便是前围和后围。在这两部分的设计中，包括的设计部位众多，如前后围蒙皮和风挡玻璃设 计、灯具、保险杠方面的设计等。为了提高设计的效果，需要使用三维软件从而使其曲线更 为流畅。前围和后围的设计也是客车制造的关键，由于造型不同，使得前围、后围的骨架结 构较为复杂，一般为二维曲线、三维曲线型实体弧杆件组合，还有大量的结构弧杆件等，这 些都使其成为客车制作中工艺最难的一个部分。从整车的总布置来说，要对车身的前后围设 计需要遵循五个步骤，分别为：理论外廓曲线方面的造型设计一对骨架曲线和实体方面的设 计一根据骨架和零部件的平面图进行设计一生产加工出骨架零部件方面的实物一一按照图纸 来连接和生成前后围骨架方面的实物。3.2客车侧围的设计侧围包括侧围的骨架、蒙皮、侧舱门等，本文由于篇幅所限，这里主要论述的是骨架和 蒙皮方面的设计。公共客车的结构各个部分应严格对齐，形成封闭环”结构。公路客车的乘 客门的数量一般为1个，此时的车长小于等于12米，此外，可对行李舱进行更多的设计， 为乘客储物提供方便。3.3客车地板骨架的设计在对旅游客车的地板骨架进行设计时，应采用通道式地板结构，这里的通道地面一般来 说要低于乘客座椅区域的地面。目前，在我国市场上地板骨架主要为整体式地板骨架”，地 板的骨架、车架融为了一体，是一种全承载式的结构，地板骨架对于车架而言，就是根据其 需要而生成的。地板骨架对于设计者来说难度不高，其关键点在于空间层次较多，仅仅是图 纸便会给人一种复杂难懂的感觉。3.4电池系统优化新能源客车的核心部件就是动力电池，对整车性能起着直接影响的作用，重量占到客车 的20%左右。对于新能源客车而言，安全性最重要，磷酸铁锂电池安全性能符合要求，其循 环寿命也是最好，广泛应用在新能源客车上，但是磷酸铁锂电池单体的比能量较低。数据显 示，2019年度新能源客车电池装机量中，磷酸铁锂电池占比为90.3%，在满足其安全性能的 前提下，提高动力电池能量密度，降低电池系统重量，将使新能源客车续航里程大大提高。 在结构设计方面对电池系统优化，在轻量化材料方面，采用高强度钢，镁、铝合金，纤维复 合材料，工程塑料等应用。在成型连接工艺方面，采用激光焊接、热压成型、液压成型、微 孔发泡注塑及材料打印等技术。3.5采用轻量化材料（1）高强度钢。高强度钢（HSS）是指屈服强度在210-550MPa之间、抗拉强度在270- 700MPa之间的钢材，而屈服强度超过550MPa的钢材则称为超高强度钢。高强度钢依然是 客车轻量化主要材料，近年来，钢材作为客车车身的主要材料，在满足刚度、强度及防腐能 力要求的基础上，通过多种改进技术，钢材的品质和性能大大提高。Q355B、Q700的矩形钢 管的应用，不但可以提高客车车身的强度和刚度，而且可以大大减少车身重量。（2）轻质 合金材料。通过对车身骨架、门、内饰等采用轻质合金材料，在实现车身轻量化、整车降重 方面，目前效果最为明显，渐成趋势的铝、镁合金材料的应用。铝、镁合金有优越的强度和 轻量化特性、防腐、环保等优异的特点。有数据表明，在车身机构机械性能得到满足的条件 下，车身骨架五大片采用铝合金材料，而底骨架为传统的钢结构材料，应用铝合金材料后， 整车可减重约560kg，凭借铝、镁合金材料优异特点，现已成为汽车减重的首选材料。（3） 复合材料。主要有玻璃纤维增强材料，碳纤维增强材料，具有重量轻，刚度，强度和耐腐蚀 好等优点，在仪表盘、前部保险杠，车身内饰件、侧围内饰衬板、地板及座椅等结构上应用 并取得显著效果。有实验表明，通过充分采用复合材料，可明显减少客车质量。结语随着科学技术和工业的快速发展以及关键技术的突破，除了引进几种典型材料外，还有 其他一些如陶瓷，金属粉末等，通过设计改进，结构创新，车身制造也可以是多样的。有必 要在车身重量轻的设计中开发更合理的轻型车身结构和部件。合适的材料可以在正确的位置 上使用，以最低的成本以最少的材料获得最佳的结构性能，这是经济可靠的。参考文献1 王宏雁，陈君毅.汽车车身轻量化结构与轻质材料M.北京：北京大学出版社，2009.2 鸣图.汽车轻量化材料应用研究的成功范例J.新材料产业，2006（11）： 19-22.3 杨忠敏.谈现代汽车的材料及其轻量化技术J.汽车研究与开发，2004（6）： 51-55.黄金陵汽车车身设计M.北京：机械工业出版社，2008