斤斤计较 看重卡如何减自重实现轻量化

    汽车轻量化在国际上早就不是新课题了，乘用车如此，商用车也是如此。然而在中国，却由于超载的现实状况存在，长期以来重卡都以结实耐用为主要发展方向，轻量化技术长期得不到重视。随着治超限载和计重收费政策的严格实施，轻量化产品才逐渐受到用户和厂商的关注。用户买车前不再问“能拉多少吨”，而是“自重多少吨”。但是目前重卡用户对轻量化的认识，以及重卡厂商对轻量化的宣传，还仅仅是为了在限载的情况下减少车辆自重而多拉货物。这是个误区。轻量化设计不仅仅是为了节省材料、减轻自重，增加载质量；更重要的目的是降低能耗、减少排放、提高运营效率和行车的安全性。

    减轻车辆自重，主要有以下几方面的措施：

    1、采用变截面少片簧结构板簧

    钢板弹簧由于都是金属件，重量非常大，减轻板簧的重量，也是减轻整备质量的重要措施。变截面少片簧是由几片纵向方向上变截面的板簧组成的。变截面少片簧不但可以减轻重量，还可以通过减少板簧间的摩擦而提高驾乘的舒适性、延长使用寿命。另外采用橡胶悬挂或者空气悬挂也可以减轻悬挂系统的重量。

    2、采用单层车架大梁

    相比钢板弹簧，车架的重量更大，有效减轻车架重量，将会大大的减轻整车的整备质量。随着设计水平、制造工艺的提高，材料性能的提高，单层车架在标准载荷的工况下是完全可以胜任的。由于中国重卡严重的超载现象，所以在2008年以前，重卡使用单层大梁几乎是不可想象的。2008年以后，国产厂商才开始陆续推出其轻量化产品，车架采用单层大梁结构。

    3、使用复合材料

    驾驶室是采用复合材料最多的总成，尤其是外覆盖件：前面板、包角板、翼子板、保险杠，甚至顶盖，都使用了大量的复合材料。这样一方面有效的减轻了整车重量，另外一方面由于复合材料成形性好，造型结构上较金属冲压件可以更复杂、更加美观、尺寸更加精确。目前国产重卡仍偏好全钢结构的驾驶室结构，这主要和中国重卡的恶劣工作环境有关：重卡面临着太多的考验和伤害，复合材料受损后很难修复，提高了整车的维修保养成本。不过从近年来各重卡厂商推出的新产品来看，复合材料在整车所用材料中的比例逐渐提高，大量使用复合材料是必然的趋势。

    4、使用铝合金材料

    铝合金比钢材密度小，因此在一些复合材料无法替代的部位，可以使用铝合金材料，包括钣金件和铸造件。

    铝合金钣金件最有代表性的就是油箱，油箱采用铝合金材料，不但自重减轻，而且油箱内不易生锈，免除定期清洗的麻烦。车身也可以采用铝合金代替冷轧钢板。美国重卡为减轻自重，多采用铝合金制造车身，由于铝合金焊接性能较差，只能铆接，因此我们见到的美国长头重卡都是浑身的铆钉，非常彪悍。

    轮辋、发动机机体、变速器机体等，也可以大量采用铝合金铸造，可以在保证有足够强度、刚度的同时，最大限度的减轻重量。

    5、使用高强度钢材

    在其他材料无法替代、只能采用钢材的部位，使用高强度钢板，可以减薄钢板厚度，从而减轻重量。用来制造车身的冷轧钢板和制造车架的热轧钢板，均可以采用高强度钢材。欧美重卡，重卡使用的钢材几乎100％是高强钢。以前国产重卡采用高强度钢板的比例较少，最近几年逐渐广泛使用，甚至自卸车的车厢都开始使用高强度钢板，以提高厢体强度、减轻自重。

    6、使用拼焊板

    驾驶室由钢板冲压焊接而成，由于各部位的结构和受力情况不同，因此不同部位的钣金件也会采用不同牌号的钢板，一辆重卡的驾驶室可能采用几十种不同牌号、不同厚度的钢板。然而随着CAE技术的发展，经过模拟实验和分析，可以计算出同一个钣金件的不同部位的受力情况，为了减轻一些零件局部的不必要厚度，激光拼焊技术应运而生。激光拼焊技术是将经不同表面处理、不同钢种、不同厚度的两块或多块钢板通过激光焊接方法，自由组合成为一块钢板。这种钢板成为拼焊板。拼焊板目前在乘用车上应用较多，技术已经非常成熟，大众、通用、福特、丰田、本田，很多我们耳熟能详的汽车品牌都在他们的汽车产品中大量应用，但在商用车，尤其是重卡中使用不多。由于重卡对于自重更为敏感，因此拼焊板在重卡上的应用前景广泛。

    7、采用铸造件

    传统的冲焊结构零件，由于材料和制造工艺的限制，各部位只能是等厚度的，为了确保零件的整体强度和刚度，冲焊件往往都比较厚重。结构件可以通过有限元软件进行CAE分析，对结构进行优化，根据各部位的受力情况设计成复杂的变厚度、变截面的结构，在保证有足够强度的前提下最大限度的削减不必要的局部厚度，从而大大减轻零件重量。

    8、采用真空轮胎和超宽轮胎

    降低整车自重，轮胎也不能小看。采用真空胎和超宽轮胎也能在一定程度上降低自重。

    真空胎与传统轮胎相比，不但减少了内胎，轮辋的结构也相应减少了，整车全部换成真空胎，减轻的重量十分客观。另外真空胎行驶阻力小，能够在一定程度上降低油耗。

    重卡的驱动轮一般都用双轮胎，如果改为超宽单轮胎，不但能够减少轮胎数量，还能减少轮辋的数量，减重效果十分显著。另外超宽单轮胎的接地面积不比双轮胎小，除了能够降低自重外，还可以提高行驶稳定性、避免双轮胎的“吃胎”现象。

    9、整合零件功能、减少零件数量

    另外，整合零件功能、将多个零部件集成，实现零部件的多功能，减少零件数量，使结构更加紧凑，也可以在一定程度上减轻整车重量。如：将油箱和工作台踏板结合，将油箱与SCR的尿素罐结合等。

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