客車車身輕量化技術的發展

晏浩洋

（成都樹德中學（光華校區）610091）

客車車身輕量化技術的發展

晏浩洋

（成都樹德中學（光華校區）610091）

客車車身輕量化是未來階段下客車的主要發展趨勢，在國內外，都投入了大量的資金來開展這一方面的研究，近年來，國內外關于車身輕量化技術的研究，都取得了一定的成效，在輕量化設計、材料優化、制造工藝匹配等方面的研究都越來越深入。本文主要針對客車車身輕量化技術的應用進行分析。

客車車身；輕量化技術；應用

隨著社會經濟飛速發展，城鎮化速度的加快，人口流動越來越頻繁，再加上近年來旅游業的繁榮，使得我國對于客車的需求量逐步加大，對客車制造業也提出了更高的要求。客戶需求的多元化，已不僅僅滿足于外觀漂亮、乘坐舒適、上下車方便，還要符合行駛快捷、配置合理、綠色環保的標準，對于特殊群體能夠提供必備的人文關懷，在這一背景下，更多的人性化設備被安裝在客車上。此外，現代這個能源緊缺的時代，生產低排放，低油耗的客車更成為社會發展的客觀需要。而發展客車車身輕量化技術則是解決這一問題的最有效手段之一。

客車車身輕量化是指通過優化結構設計和使用新型輕量化材料，在確保客車綜合性能的前提下，盡可能的降低客車的自身重量。這絕不是將客車簡單化、小型化，而是應保持客車應有的性能不受影響，有目的的減輕自身重量，保證客車行駛的舒適性、安全性，并適當降低生產成本。實現客車輕量化的途徑主要有優化客車結構設計和采用新型輕量化材料兩類。

1 優化客車結構設計

輕量化的結構設計是實現車身輕量化的主要措施，這些設計已經融入到了客車設計的前期工作中，并貫穿到客車設計和制造的各個環節，只有綜合考慮到各類問題，才能夠真正實現客車車身的輕量化設計和制造。

具體結構優化設計包括以下三個方面：在確保客車滿足應有性能前提下，減小車身骨架及車身鋼板的重量，從而減輕車身自重；在滿足結構的強度和剛度要求下，縮小零部件的尺寸，最大限度地減輕零部件的質量，實現結構的小型化和輕量化；通過運動結構方式的變化，比如把客車的發動機前置、前輪驅動、采用超輕懸架結構，或采取發動機后置、后輪驅動的方式，使結構更緊湊，車身局部變小，實現車身輕量化的目的。

目前，關于車輛的設計產生了一種新的設想，就是開發一種大型零部件整體加工技術，在客車車身成形方法和連接技術上不斷創新，從客車車身、底盤、動力傳動系統等進行模塊化設計優化，使客車從制造到使用各個環節都真正實現節能、環保，多目標全局優化客車結構設計，全面實現客車車身輕量化目的。

2 采用新型輕量化材料

客車不同于家用轎車，它的重量既包括車身骨架、發動機的重量還有各種懸架、扶桿、座椅等。其中車身內外的各種覆蓋件的重量又居首位。降低客車車身重量對降低發動機的功耗和減少客車自重具有雙重作用，這就要在車身制造材料方面尋找突破口。此外，數據顯示，車身輕量化系數的優化就是減輕車身質量和提高扭轉剛度。減輕車身質量，可以從結構設計、材料選用和制造工藝3環節的優化考慮，其中有效控制零件數量是控制車身質量的重要途徑；提高車身扭轉剛度，則可以通過車身加強件的增加或板材加厚、高強度板應用比例的提高、結構的斷面優化和車身接頭設計優化等方法實現。

輕量化的替代材料很多，各有各的優勢和缺點，鋁是目前最受歡迎的材料之一，它的密度只有鋼鐵的1/4，但其機械加工性能卻比鐵高四點五倍，而且耐腐蝕性、導熱性極好。并且鋁合金還具有易回收、強度高等特點。客車制造業運用最多的是鑄造鋁合金和形變鋁合金。發動機罩、行李箱罩、車門、翼子板等車身面板，保險杠、輪轂和汽車結構零件等都可運用鋁合金材料，這一技術已經比較成熟。但是要考慮成本問題，目前鋁價還比較高，鋁合金的運用要充分考慮成本的控制問題。鎂合金具有與鋁合金相似的性能，但是鎂的質量更輕，它們的質量比為1.8∶3，是現在為止重量最輕、最理想的金屬材料，是客車車身輕量化改造的首選材料。我國的鎂資源居世界首位，國內用得很少，尤其汽車行業用量極少，而那些工業發達的國家對鋁、鎂合金材料的開發與應用，已達到了產業化階段，因此我國這一技術的開發前景非常廣闊。

關于客車車身輕量化這一問題已經逐步受到重視，塑料及纖維復合材料在車身制造的應用上也日益增加。塑料零件、纖維復合材料在客車中應用范圍更為廣泛。而現在強度更高、沖擊性更好的結構件、功能件也在不斷出現。我國客車行業應用較多的復合材料是以手糊或者噴射工藝為主的玻璃鋼以及模壓的天然纖維增強塑料。環保的要求越來越高，汽車行業開始采用可降解可回收再利用的熱塑性塑料，以及對環境污染小的模壓成型熱固性塑料，這些材料質量輕、穩定性好，發展前景非常高。

此外，新型鋼板也是汽車車身輕量化設計的一個發展方向，目前，很多企業企業都開始致力于減輕汽車用鋼鐵材料重量，汽車用鋼開始朝著高強度的方向發展，研究顯示，在鋼板厚度減少0.05、0.10、0.15mm的情況下，車身自重可以減少6%、12%與18%。應用高強度鋼可以有效提升汽車的安全性，減小振動與噪音，提升燃油效率，降低了整車質量，不會增加成本，但是可以顯著提升汽車的駕駛性能與加速性。

3 結語

輕量化設計是當今汽車設計中的主題之一，采用該種設計理念可以提高車輛的動力性，符合節能環保的客觀要求。然而，輕量化結構是一雙刃劍，不僅對車輛強度和剛度將產生影響，也對結構壽命有影響，對于兩方面問題的協調是一項涉重要的課題。相信經過研究人員不懈努力，客車將在不遠的將來，以清潔、強大、輕量的嶄新的形象展現在世人面前。

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1004-7344（2016）30-0171-01

2016-10-7