汽车车身节能技术.ppt

第五章 汽车车身节能技术 车身造型的发展 车身造型设计的空气动力学 车身造型设计的发展趋势 第一节 车身造型一、车身造型的发展 二、车身造型设计的空气动力学概念1.汽车空气阻力系数 2.汽车阻力特性 空气阻力所消耗的功率与车速的三次方成正比，在车速高的时候，空气阻力将是主要的阻力。 1）汽车阻力分类 2）压差阻力与表面摩擦阻力 压差阻力和表面摩擦阻力的本质来自于气流的粘性。绕流作用在车身表面，产生了压力场和切应力场，如果当地的逆压梯度超过了一定的陡度，则造成气流从车身表面分离。当气流分离时，产生的压力分布与无粘流不同，随着产生的边界层厚度的增加，切应力减小，直至分离点减至零。对表面的压力和切应力进行积分可得到压差阻力和表面摩擦阻力，它们的总和就是包括诱导阻力在内的全部外部阻力。 3）诱导阻力 诱导阻力是伴随升力而产生的阻力成分： 式中: CL —诱导阻力系数； CDi—升力系数； λ—宽长比（总宽／总长）； β—修正系数。 3.降低空气阻力系数CD的措施 改善轿车前端形状 改善后窗倾角和车顶拱度 正确选择离地间隙 放置扰流板 优化发动机舱内流场 1）改善轿车前端形状。 2）改善后窗倾角和车顶拱度 3）正确选择离地间隙 4）放置扰流板 5）优化发动机舱内流场 冷却气流流经冷却系统的压力损失有: 冷却空气经过进气格栅的压力损失为△PG； 流向散热器过程中沿程摩擦阻力和涡流而造成的压力损失为△PE； 流过散热器压力损失为△PK； 流经风扇的压力升高△PV。 三、车身造型设计的发展趋势 车身造型进一步强调空气动力化。 发动机的布置形式。 设置前、后扰流板等气动力学附加装置，改善气流的流动状况。 车身乘员舱仍要处于前后轮之间，地板要尽量降低，以获得较大的室内空间及开阔的视野，保证乘员的舒适性和安全性。 优化车身细部外形，以减少车身表面的凹凸面和突起物。 第二节 车身结构轻量化一、车身轻量化技术概述 普通汽车自重质量每减轻100kg，可节油0.2~0.3L/100km，而轿车的质量每减轻100kg，可节油0.4~0.3L/100km；另外根据大量研究表明，当整车质量减轻10%时，汽车的燃油经济性可提高3.8%，加速时间减少8%，CO排放量减少4.5%，制动距离减少5%，轮胎寿命提高7%，转向力减小6%。车身是整个汽车零部件的载体，其重量约占整车的40%~60%。因此实现汽车车身轻量化是改善汽车经济性的有效方法。 汽车轻量化技术包括汽车结构的合理设计和轻量化材料的使用两大方面。在结构设计方面可以采用前轮驱动、高刚性结构、超轻悬架结构、部件薄壁化、中空化，小型化及复合化等来达到轻量化的目的。在用材方面可以通过材料替代或采用新材料来达到汽车轻量化的目的。目前主要是采用高强度钢材、铝镁合金，工程塑料和各种复合材料进行汽车轻量化设计。 二、车身结构轻量化的途径（一）车身结构轻量化设计1.变截面薄板及其在车身制造中的应用 用于车身制造的变截面薄板分为两种，一种是激光拼焊板（Tailor Welded Blanks，TWB），另一种是通过柔性轧制生产工艺得到的连续变截面板（Tailor Rolling Blanks，TRB）。 TWB是根据车身设计的强度和刚度要求，采用激光焊接技术把不同厚度、不同表面镀层甚至不同原材料的金属薄板焊接在一起，然后再进行冲压。TWB可以根据需要任意进行拼接，因而具有极大的灵活性，并且能按照等强度的概念优化设计一些原来是等厚度的车身零部件，把它们由原来的锻造加工转换为冲压加工，既提高加工效率，又节省加工能源。 TRB通过一种新的轧制工艺―柔性轧制技术而获得的连续变截面薄板。 TRB连续变化的截面提供了有利于后续成型加工的可能性。 3.TRB应用中尚需解决的问题 车身覆盖件压模具的设计 对于变截面薄板来说，原来基于等厚度板材所建立的力学本征模型、数值仿真模型及三维几何模型都不再完全适用了。需要花大力气重建这些模型，针对变截面薄板的具体变化特征来重新设计车身覆盖件冲压模具。 变截面薄板在冲压过程中的变形和材料流动性 变截面薄板的引入使车身覆盖件的冲压成型过程变得更为复杂，在同样的压边力和拉伸力条件下，板料各部位的变形不均匀，覆盖件的成型更难以控制。 板料回弹问题： 对于TRB来说，由于其本身结构的特殊性，即沿轧制方向连续变化的截面形状及由此引出的材料机械性能的非均一化，将会使工件回弹问题变得更为复杂。 （二