专用车产品轻量化具体实现的方式及应用分析

兰宝利

摘 要：随着节能环保理念不断深入人心，轻量化在汽车领域中得到了大面积推广，是汽车践行节能减排理念的重要措施与必要手段。文章通过对专用车产品轻量化设计的重要性进行分析，对其具体实现方式和应用价值进行分析，以期为专用车产品轻量化的大面积推广提供一定参考。

关键词：专用车产品；轻量化；节能环保；实现方式

中图分类号：U462.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）18-0127-02

随着环境污染进一步加剧及石油等不可再生能源储备总量日益减少，践行节能环保理念已成为汽车制造行业亟待解决的问题，同时也是时代发展对汽车领域提出的新的要求。因此，节约燃油量、降低排气污染已成为汽车由设计、制造到应用的整个过程中的重要任务。而将汽车装备的整体质量予以减轻，实现车身和零部件轻量化，是汽车油耗降低、减少排气污染的重要措施。

1 汽车轻量化概述

汽车轻量化是在确保汽车安全性能与强度的基础上，将汽车整备质量尽可能降低，促使汽车动力性能及利用率大幅提高，降低燃料消耗量，同时减少排气污染的先进理念。随着节能与环保理念在全球范围内不断深入人心，汽车轻量化已成为全球范围内汽车产业发展的潮流。

2 专用车产品轻量化的意义

专用车辆在专业化作业与运输方面具有重要价值，尤其在物流业中极受欢迎，其可促使运输效率大幅提高，有效控制运输成本，促使车辆应用领域扩大。目前，我国已进至快速城市化建设进程中，专用车市场具有巨大潜力，而专用车辆的发展必将为国民经济创造巨大经济效益。在包括专用车辆在内的汽车运行过程中，需克服加速阻力、坡度阻力、空气阻力及滚动阻力等，当阻力增大时，汽车燃油消耗率就会大幅增加。

其中加速阻力、坡度阻力和滚动阻力是随着车辆总质量升高而增加，当汽车质量越大时，所遇阻力就越大，因此，降低汽车质量，减小汽车行驶中遇到的阻力，可有效降低行驶时车辆驱动力，从而减少燃油消耗量，促使燃油经济性大幅提高。

相关调查表明，当汽车质量降低100 kg时，其100 km油耗可降低30%甚至更多。另一方面，我国现阶段专用车辆生产取得了良好发展契机，同时也取得了较大成绩。专用车可分为市政类专用车、运输类专用车和工程类专用车等几类，国内专用车生产企业之间的竞争十分激烈。因此，在专用车生产过程中加强轻量化研究，并在制造中将轻量化理念予以有效实施，不仅是践行节能减排理念的必要措施，同时也是企业增强自身核心竞争力的关键环节。

3 专用车产品轻量化具体实现方式

3.1 在结构设计中对CAD、CAM等计算机技术加以合理

应用

专用车轻量化实现方法之一是对专用车结构进行轻质化、精简化与整体化设计。而利用CAD、CAM与CAE等计算机辅助技术，可实现车辆精确的布局设计与结构设计。CAD、CAM与CAE等技术在汽车设计与制造各环节中均可发挥重要作用，主要包括汽车设计检验、实体造型、零部件加工、车身三维设计及对整车疲劳与振动进行分析等内容。同时，利用计算机具有的仿真技术，可对实体车的破坏性碰撞试验与测试等予以有效替代，是汽车工业实现短周期、多种类、低成本、高质量产品制造的重要保证。利用计算机辅助技术展开设计，可在方案设计、建立模型、工程分析与评价设计方案等多方面实现车辆零部件间精简目的，便于对轻量化之后的车辆操作稳定性、行驶安全性能、刚度及强度等展开分析与评价，最终实现将汽车质量减轻的目的。

3.2 合理运用新型材料

随着新技术与新材料不断涌现，汽车产业在专用车产品制作中材料选择余地越来越大，其中新型复合材料是较为先进的制造材料。新型复合材料主要包括非金属与金属两种，非金属类包括炭纤维、玻璃纤维、陶瓷与塑料等复合材料，金属类包括钛合金、铝合金与镁合金等复合材料。在专用车产品制造中应用新型复合材料，是专用车轻量化的重要措施。如在新材料轻量化设计中，利用专用车的优质高强度钢板，可促使上装减轻20%重量，同时可对汽车的刚度与上装强度相应要求予以有效满足，促使油耗降低。在部分发达国家，多数粉粒物料与成品油都是利用铝合金罐车进行运输，相较于碳钢罐车而言，铝合金罐车成本相对较高，制作工艺也更为复杂，价格也更高，因此其应用还未得到推广。但是在我国城市化建设进程不断加深下，各运输公司购买力及人们环保意识均会大幅提高，因此铝合金罐车市场会得到有效推动，其在专用车产品生产领域中也必将得到进一步推广与应用。

3.3 有效应用液压机成型技术

液压机属于无切削加工成型设备，是利用液体压力对能量加以传递，完成诸多压力加工过程。液压机可完成零件一次成型过程，所制作的板材在刚度与强度上更具优势，可直接取代一些受力型材结构，对产品受力条件予以改善，降低产品质量，有效控制人工成本，从而实现良好经济效益。液压机可在大部分用到压力加压的工艺过程中应用，主要包括金属机械零件受压成形、金属薄板件冲压拉深成形技术及自由锻造等工艺。如在重型自卸车生产中，尤其是矿用自卸车中，传统方法利用型材搭拼焊接制作而成，现阶段这一生产过程开始朝着箱体冲压方向发展，以便降低生产过程中的劳动强度，降低上装的总体质量，从而大幅增强市场竞争力。

3.4 在产品制造上遵循专用化、差异化与多样化原则

在实现专用车产品轻量化过程中，车产品专用化、多样化与差异化是重要实现方法之一。为实现这一目的，专用车产品生产企业应与专用底盘设计相结合，对市场进行充分调研与细化，不断研发专用车产品。在研发产品中，可将一产品总体根据功能不同划分成若干小系统，之后对各小系统分别展开轻量化设计。如在混凝土搅拌车生产过程中，所用方法多为复杂性硬杆操作机构，在生产时需用两根5 m长的钢管。而在对设计方案进行更新后，生产时只需应用1根同样规格的钢管即可完成同样的操作。在壳体板材拼搭差异性焊接中，可在对实际应用工况进行充分考虑基础上，在罐体中长期磨损部位使用具有优良耐磨性、较高强度的材料，而在基本不受力或受力较小的局部结构中，可将板材厚度适当减小，或使用更轻质材料代替。目前，专用车产品生产竞争日益激烈，因此在生产中有效控制成本，对产品针对性与专业性予以重视，促使产品市场竞争力大幅提高是相关企业的共识。

4 专用车产品轻量化在现实中的应用价值

现阶段的专用车产品因为产品设计与制造等各方面技术因素限制，在结构设计上较为保守，产品总质量均较大。1978年美国统计结果显示，一辆总质量1 360 kg汽车总质量降低10%时，其燃油消耗会减少8.8%左右；当耗油量降低1L时，汽车排放的CO2将会降低2.45 kg。另外，按照每年专用车销售数量为10万辆计算，每年成功减重100 kg时，则每年可节约汽车生产用原材料如钢材等约1万t左右，可大幅降低专用车生产成本。由此可见，专用车产品轻量化的实现在现实中具有重要的节能环保价值。

参考文献：

[1] 佘高翔.基于拓扑优化和高强钢应用的雷达车车架轻量化设计研究[D].武汉：武汉理工大学，2010.

[2] 王其光.翼展车厢有限元分析与轻量化设计[D].烟台：烟台大学，2007.