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驱动桥轻量化开发与验证
2020-10-27 20:36:52· 来源：ATC汽车底盘 作者：金庆生
车桥轻量化意义及现状1. 车桥轻量化的意义车桥属于簧下质量中大质量部件，车桥轻量化对整车轻量化的贡献意义更为重大，可大 大提高整车的舒适性和操控性。车桥运
车桥轻量化意义及现状
1. 车桥轻量化的意义
- 车桥属于簧下质量中大质量部件，车桥轻量化对整车轻量化的贡献意义更为重大，可大 大提高整车的舒适性和操控性。
- 车桥运动零件的轻量化可有效提高传动效率，降低油耗。
- 车桥轻量化可提高整车的有效载重量。
2. 车桥现状
中国重型商用车桥比欧洲主流商用车桥重量重10%~15%。例如，国内载重40 吨的6*4 自卸车驱动桥重量为1.9 吨，国外同等车型驱动桥只有1.7 吨。
- 疲劳寿命较短，可靠性不高。
- 传动效率低，燃油经济性低。
- 噪声大，舒适性差。
1．重型商用车桥企业从原来的不太关注轻量化，到把轻量化作为产品开发的 一个重要指标，多数企业制定了轻量化 开发流程，建立了汽车轻量化的技术体系。
2．重型商用车桥汽车轻量化设计能力和水平不断提高，已经把拓扑优化、多 目标优化等现代结构优化设计方法应用 于车桥产品的设计开发，优化了车桥结构，取得了良好的减重效果。
车桥轻量化主要措施
1. 结构优化
开发车桥整体加工技术和相关的模块化设计和制造 技术，研究常用零部件模块化设计数据库及模块化 方案，建立模块化设计知识库和专家系统。
单个零件通过CAE、CATIA、ANSYS 等有限元分析软件对零部件进行优化设计，出去零部件的冗余部分， 使零件薄壁化、中空化、小型化。
现状：以单纯结构改进为主，局部 （零部件）优化为主。
中长期：形成CAD设计、CAE虚拟 测试、制造及测试的轻量化 结构设计和分析链。
未来：形成概念设计优化、CAD设计、CAE虚拟测试、制造及测试的 轻量化结构设计和分析链。
2. 先进新材料的应用 。
高强度钢板仍旧是汽车行业最主要的轻量化材料。
汽车用钢主要分为两类，一类是合金结构钢，主要用于悬架系统的主要构件，包括非调质钢、弹簧钢、齿轮钢等；另一类是高强度钢，主要用于桥壳等冲压零件上，某车桥厂在桥壳上采用490MPa高强 度钢代替460MPa级材料，降低桥壳壁厚，重量减轻10%。
铝、镁合金。目前，整车制造中所运用的材料，仍以钢铁为主，但是铝、镁合金 等轻质材料的应用正在逐渐增加，并在原本使用钢铁材料的汽车零部件上发挥减重作 用。如重型商用车桥的轮毂使用铝铸件代替铁铸件、端盖使用铝铸件代替冲压钢板，可使重量减轻30%~40%。 塑料和复合材料 ABS 支座等，与钢件比较可实现减重40%~50%。轮边减速驱 动桥的复合材料止推垫片等, 与钢件比较可实现减重40%~50%。
3. 先进制造工艺的应用
高强度钢冷冲压桥壳技术取代传统的热冲压成型技术。内高压成型技术取代传统的拼焊技术，提高强度和质量的同时降低了能源消耗，可实 现减重10%~15%。管坯机械胀形桥壳有90%以上的材料利用率。
铸造桥壳由ZG25Mn 、ZG45向ZG40Cr和 ZG370发展
冲焊桥壳由510MPa向 590MPa发展
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轻量化实践中的三个认识
1. 先期介入EVI的发展成熟
与材料供应商EVI团队的紧密合作，使车桥产品轻量化事半功倍。
（1）EVI的着眼点是：材料供应商，可以为客户做什么？
（2）提供从设计到量产全过程的技术支持
（3）EVI的目标是：实现材料供应商与用户在技术和商务的共赢。
2.轻量化设计的重要性
在商用车桥正向开发过程中，将轻量化嵌入到全流程开发，可快速有效提升轻量化水平。
轻量化目标
新材料及新工艺应用
结构优化
去除冗余结构
减少不必要的功能
3.辩证发展看待轻量化的成本
轻量化目的是提高产品性能，需要相当的成本投入。随着轻量化相关设备、技术的发展，其成本将下降到合理区间。随着轻量化应用产品规模的壮大及供应商的竞争，其成本也将迅速降低。
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