ZK6119客车车身轻量化设计研究

发布时间：2020-05-09 14:19

【摘要】：随着国内外工业技术的进步,客车车身结构轻量化方法也在不断发展。通过相关文献资料研究发现,客车车身结构轻量化方法主要分为三个方面:1)新材料的合理使用,主要为强度/密度比值高的材料;2)采用新的制造工艺;3)符合力学性能的车身结构合理设计。其中新材料和新工艺已在客车上逐步应用,并且在客车车身轻量化实现中起到越来越显著的作用,而通过车身结构合理设计来减轻重量是实现车身轻量化的根本方法。本文从新材料的应用、轻量化结构应用以及结构的合理设计三个方面对ZK6119车型客车车身结构进行了研究,并且实现了它的轻量化目标。本文在对客车轻量化背景以及国内外轻量化技术研究概况进行总结的基础上,对大客车车身的轻量化进行了分析,首先,从新材料的应用和制造工艺方面对车身的轻量化进行了探讨,并且对轻量化材料的应用效果进行对比分析;其次,从轻量化结构应用角度介绍了几个典型的轻量化结构,并说明其应用效果和推广价值;最后,应用有限元分析法从结构优化角度提出了客车车身结构的轻量化改进方案。经过对车身结构进行基本性能分析,轻量化车身结构骨架布局更加合理,基本不存在高应力杆件,刚度性能与原始车身结构保持在同一水平,强度与开口变形性能得到了较大提升。同时,对中门结构进行改进,提高了中门的刚度,减小了中门的变形。此外,对一些强度、刚度影响较小且余量较大的构件进行了轻量化改进。在确保整车强度和刚度满足相关要求的前提下,车身重量降低了345.84kg。
【图文】：

轻量化设计,材料使用,成形技术,技术难点

图 2.1 汽车的轻量化设计材料使用比例综合来看，高强度钢应用的技术难点在于它的成形技术比较特殊。十多年以前，高强度钢成形的主要问题是与范性应变相关的缩颈与开裂问题，使零件的应变程度低于临界应变值是当时的控制要点。而十多年后的今天，高强度钢成形的主要问题是跟弹性应力、应力释放相关的零件的尺寸精度和模压回弹等问题。高强度钢成形过程中的主要问题为：（1）变形过程中出现加工硬化，屈服强度提高；（2）由于零件厚度减小，零件的形状稳定性较差；（3）缺少该类材料的补偿回弹的模具设计和实际应用经验。为了解决这些问题，对高强度钢零件模具的设计和选材极为关键。表 2.3 给出了高强度钢的力学性能。在模具设计过程中，要特别注意三个关注和两个突出。三个关注是，关注模具表面粗糙度，保证零件的表面质量；关注模具表面硬化，防止磨损；

角铁,结构截面,侧窗,上横梁

图 3.1 客车风道角铁与侧窗上横梁结构截面发设计时，应用了功能整合的方法，创新性地提出将风道角铁为一体的结构，，达到轻量化的目的。为了实现结构的通用化型的同类位置要求，进行了不同车型的对比分析，最终确定风道固定要求的截面，如图 3.2 所示为新开发的功能整合结截面的型材相对于原来的 L 形角铁加矩形管的结构，每米长每米长度可以降低焊接工时 10 分钟。经初步测算，此种截面吨以上，钢材供应商对此截面型材开发给予了实质性的支持求提供了样件进行试装，试装件经过整车可靠性试验，未出能整合的结构得以成功应用和推广。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.822

【参考文献】