劉梅梅 常訓(xùn)

摘 要：經(jīng)調(diào)研卡車(chē)貨運(yùn)量占全部貨物運(yùn)輸量90%以上，近年來(lái)從國(guó)家層面及地方層面實(shí)施的各種強(qiáng)制法規(guī)治理超載，導(dǎo)致卡車(chē)市場(chǎng)環(huán)境發(fā)生重大變化。因此在保證車(chē)輛的強(qiáng)度、剛度和安全性能的前提下，盡可能地降低車(chē)輛的整備質(zhì)量即輕量化具有重要意義。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明若汽車(chē)自重每降低100kg，那么行駛100km就可以節(jié)約0.3L至0.6L的燃油?？ㄜ?chē)自重約占汽車(chē)總質(zhì)量的20%，空載情況下，約70%的油耗作用在自重上。因此卡車(chē)輕量化是提高其動(dòng)力性、減少燃料消耗、降低排放、最現(xiàn)實(shí)而又最有效的技術(shù)措施，文章主要介紹汽車(chē)行業(yè)輕量化的措施和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：重型卡車(chē);市場(chǎng)趨勢(shì);節(jié)能減排;輕量化;降油耗

中圖分類(lèi)號(hào)：U461.99? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）15-260-03

Abstract： According to the survey， truck transport accounted for more than 90% of the total cargo transport volume. In recent years， various mandatory laws and regulations have been implemented at the national and local levels to control overload， leading to significant changes in the truck market environment. Therefore， on the premise of ensuring the strength， stiffness and safety performance of the vehicle， it is of great significance to reduce the vehicle's kerb weight as much as possible， namely， the lightweight. Test data show that for every 100kg reduction in a vehicle's kerb weight， a 100km drive saves 0.3L to 0.6l of fuel. The kerb weight of the truck accounts for about 20% of the total mass of the vehicle. In the case of no load， about 70% of the fuel consumption is due to the kerb weight. Therefore， the lightweight truck is the most realistic and effective technical measure to improve its power performance， reduce fuel consumption and reduce emissions. This paper mainly introduces the lightweight measures and the future development trend of the automobile industry.

Keywords： Heavy Truck; Market Trends; Energy Conservation And Emission Reduction; Lightweight; Reduced Fuel Consumption

CLC NO.： U461.99? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）15-260-03

前言

隨著社會(huì)生產(chǎn)效率的日益加快，物流運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展迅猛，急劇升高的商用車(chē)保有量對(duì)道路資源、環(huán)境保護(hù)等造成較大壓力。為解決車(chē)輛超載造成安全事故、排放超標(biāo)等問(wèn)題，近年來(lái)國(guó)內(nèi)陸續(xù)出臺(tái)嚴(yán)格的法規(guī)政策，限制車(chē)輛載重。在這種背景下，汽車(chē)輕量化是提升運(yùn)輸效率，降低車(chē)輛燃油消耗及排放的重要措施。

重型卡車(chē)輕量化是一個(gè)系統(tǒng)性工程，結(jié)構(gòu)方面包括發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、車(chē)橋、車(chē)輪等多個(gè)主要總成，技術(shù)途徑包括輕量化材料、工藝等。車(chē)輛各總車(chē)零部件應(yīng)用多種技術(shù)途徑實(shí)現(xiàn)整車(chē)降自重，同時(shí)結(jié)合CAE分析、仿真模擬及樣車(chē)實(shí)驗(yàn)等多種措施驗(yàn)證車(chē)輛承載能力及可靠性，保障重卡產(chǎn)品輕量化同時(shí)，不降低整車(chē)性能。

從各卡車(chē)廠商推出的新產(chǎn)品來(lái)看，復(fù)合材料及輕質(zhì)合金材料在整車(chē)所用材料中的比例逐漸提高，大量使用復(fù)合材料及輕質(zhì)合金材料是必然的趨勢(shì)。在實(shí)現(xiàn)輕量化的設(shè)計(jì)途徑上，優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)及新材料的應(yīng)用成為選車(chē)的主要的因素，即使整車(chē)售價(jià)稍高，自重輕的卡車(chē)也會(huì)成為客戶的首選，因?yàn)樽灾剌p的卡車(chē)不僅拉得多跑得快還省油，所以更受歡迎。

1 政策法規(guī)對(duì)汽車(chē)輕量化的推動(dòng)

2016年以來(lái)，新版GB1589、921治超、燃油消耗量限值等新政落地，隨著國(guó)家治超法規(guī)要求地日益嚴(yán)格，超限超載車(chē)型在市面上地生存空間也是逐漸地被壓縮，卡車(chē)自重的輕量化也就成為了行業(yè)發(fā)展地一種新趨勢(shì)。

2 卡車(chē)輕量化的路徑

國(guó)家重大戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進(jìn)，“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略及《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》等政策發(fā)布，明確了商用車(chē)在節(jié)能、環(huán)保、智能互聯(lián)等方面的技術(shù)路線，重卡的發(fā)展進(jìn)程中，排放法規(guī)、CO2限制、綜合成本、生產(chǎn)效率是驅(qū)動(dòng)商用汽車(chē)技術(shù)升級(jí)的主要因素：

2.1 高強(qiáng)度金屬材料應(yīng)用

隨著設(shè)計(jì)水平提升、加工制造工藝的提高及材料性能的提高，單層車(chē)架采用變截面高強(qiáng)度金屬材料（屈服強(qiáng)度500MPa級(jí)高強(qiáng)度與傳統(tǒng)材料16MnL相比，屈服強(qiáng)度提高43%，疲勞強(qiáng)度提高44%;使車(chē)架減重約300kg左右。采用屈服強(qiáng)度700MPa級(jí)超高強(qiáng)度鋼板，縱梁減重達(dá)23%）在標(biāo)準(zhǔn)載荷的工況下是完全可以勝任的。

2.2 復(fù)合材料應(yīng)用

駕駛室是采用復(fù)合材料最多的總成，尤其是外覆蓋件。這樣一方面有效減輕了整車(chē)重量，另外一方面由于復(fù)合材料成形性好，造型結(jié)構(gòu)上較金屬?zèng)_壓件可以更復(fù)雜、更加美觀、尺寸更加精確。目前國(guó)產(chǎn)重卡仍偏好全鋼結(jié)構(gòu)的駕駛室結(jié)構(gòu)，這主要和中國(guó)重卡的惡劣工作環(huán)境有關(guān)，重卡面臨著太多的考驗(yàn)和傷害，復(fù)合材料受損后很難修復(fù)，提高了整車(chē)的維修保養(yǎng)成本。不過(guò)從近年來(lái)各重卡廠商推出的新產(chǎn)品來(lái)看，復(fù)合材料在整車(chē)所用材料中的比例逐漸提高，大量使用復(fù)合材料是必然的趨勢(shì)。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家將汽車(chē)使用復(fù)合材料量，作為衡量汽車(chē)設(shè)計(jì)和制造水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志。如德國(guó)，復(fù)合材料的用量占汽車(chē)整體材料的15%。

2.3 鋁合金材料應(yīng)用

鋁合金比鋼材密度小，且耐用。油箱采用鋁合金材料，不但自重減輕，而且油箱內(nèi)不易生銹，免除定期清洗的麻煩。多種材料多種組合，合適的材料用在合適的部位。車(chē)身也可以采用鋁合金代替冷軋鋼板。

在一些復(fù)合材料無(wú)法替代的部位，使用鋁合金材料，包括鈑金件和鑄造件。油箱采用鋁合金材料，不但自重減輕，而且油箱內(nèi)不易生銹，免除定期清洗的麻煩。車(chē)身也可以采用鋁合金代替冷軋鋼板。輪輞、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、變速器機(jī)體等，都可以大量采用鋁合金鑄造，在保證有足夠強(qiáng)度、剛度的同時(shí)，最大限度的減輕重量。

2.4 使用高強(qiáng)度鋼材

鋼板彈簧由于都是金屬件，重量非常大，減輕板簧的重量，也是減輕整備質(zhì)量的重要措施。變截面少片簧是由幾片縱向方向上變截面的板簧組成的。變截面少片簧不但可以減輕重量，還可以通過(guò)減少板簧間的摩擦而提高駕乘的舒適性、延長(zhǎng)使用壽命。

使用高強(qiáng)度鋼材可以減薄鋼板厚度，提高廂體強(qiáng)度、減輕自重。在制造工藝條件不變的條件下，采用屈服強(qiáng)度700MPa級(jí)熱軋鋼板代替?zhèn)鹘y(tǒng)400MPa級(jí)的熱軋鋼板，實(shí)現(xiàn)減重20%以上。

2.5 新型鑄造工藝

傳統(tǒng)的沖焊結(jié)構(gòu)零件，由于材料和制造工藝的限制，各部位只能是等厚度的，為了確保零件的整體強(qiáng)度和剛度，沖焊件往往都比較厚重，結(jié)構(gòu)件可以通過(guò)有限元軟件進(jìn)行CAE分析，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)各部位的受力情況設(shè)計(jì)成復(fù)雜的變厚度、變截面的結(jié)構(gòu)，在保證有足夠強(qiáng)度的前提下最大限度的削減不必要的局部厚度，從而大大減輕零件重量。重型卡車(chē)變速器殼體，通過(guò)應(yīng)用壓鑄鋁材料和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降重可達(dá)40%以上。

3 結(jié)論

汽車(chē)輕量化是一個(gè)由車(chē)輛結(jié)構(gòu)與技術(shù)途徑相結(jié)合的矩陣式工程項(xiàng)目，結(jié)構(gòu)方面涉及汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、車(chē)身、電氣設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)路徑包含新材料、新技術(shù)及新工藝的應(yīng)用。通過(guò)有效的項(xiàng)目管理，精準(zhǔn)的模擬分析，充分的實(shí)驗(yàn)論證保障車(chē)輛降低自重的同時(shí)，承載能力、舒適性、可靠性等關(guān)鍵指標(biāo)不降低。

目前我國(guó)商用車(chē)領(lǐng)域在關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的工作開(kāi)展的不夠，新型輕質(zhì)材料的應(yīng)用方面也剛剛起步，尤其在輕量化新工藝的研發(fā)方面和國(guó)外同行的差距更大。汽車(chē)零部件的輕量化可直接降低能源消耗、減少生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境污染。同時(shí)是提高整車(chē)的動(dòng)力性，燃油經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜建華，等.淺析國(guó)內(nèi)重卡技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù)，2017，1.

[2] 李振華，劉勇.智能化是未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)分析[J].科技論壇， 2012.