汽車底盤輕量化設計
關注創建者：匿名 創建時間：2021-12-13
汽車底盤輕量化設計的視頻教程
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底盤系統
包含了懸架、制動、轉向等子系統，在傳統意義上它影響著整車的舒適性、安全性與操控性，而對于新能源汽車而言，它的影響更加深遠。
新能源汽車的底盤設計有兩種途徑，一種是由傳統底盤改制設計，盡可能地沿用原有設計，根據需要進行部分的改制工作，開發難度小、開發成本低、開發周期短，并且能夠與傳統車共用平臺，并在很大程度上沿用傳統車的成熟零部件。
但是考慮到公用性等，在開發設計的過程中受到的限制較多，總布置的難度較大，模塊集成化較低等缺點。
另外一種是新能源專有平臺開發，沒有燃油車公用等眾多限制，新能源專有底盤的設計可以更優化、集成度更高、性能更卓越，因此專有平臺已經成為新能源汽車底盤設計的新趨勢。
新能源汽車的底盤系統需要適應于車載能源的多樣性、適用于高度集成的系統模塊，同時不限制汽車內部空間與外部造型的設計。
底盤零件新材料、新工藝和穩定性的總體要求
輕量化和新材料
汽車底盤在未來的發展方向之一便是汽車輕量化， 對于輕質合金材料和高強度鋼的需求量在未來將會大大增加；底盤上對于鋁合金的運用也會越來越多；鎂合金的需求量也呈增長的態勢。但是，也要不斷研究一些新型設計來滿足汽車零部件重量輕的需求。
底盤輕量化
新能源汽車電池的重量占全車總重量的30%，其他的是車身和配件，因此，為了提升新能源汽車的性能與能源效率要使底盤輕量化。在設計過程中，要積極采用先進的技術和材料，不斷改進和完善結構。一般情況下，可以改變尺寸、形狀或選擇空心結構來降低零件質量。同時，要盡量選擇鋁合金和鎂合金來代替鋼質材料，這樣可以降低質量，也可以引進熱成形等新型方法降低零件質量。
對TRIP鋼材料的應用
雖然TRIP鋼材料現階段在小型汽車中的應用并不多見，尤其是在底盤設計中，更是不會使用TRIP鋼材料。
展開 1.底盤懸架概述
底盤懸架是彈性連接車輪和承載系統的裝置，其作用不僅有衰減振動、傳遞載荷，還有緩和沖擊，另外，對處于行駛狀態的汽車而言，底盤懸架往往可用來調節車身位置，避免安全事故出現。
現將其核心功能概括如下：①向車架傳遞車輪受路面作用所產生應力，如支承力、制動力、驅動力和側向反力，當然，上述應力帶來的力矩同樣經由底盤懸架向車架進行傳遞，這點易被忽視；②緩沖并吸收不平路面給行駛中汽車帶來的沖擊、振動，為車載貨物的安全性提供保證，乘坐體驗也會得到一定程度優化；③確保車輪和車身的關系始終滿足動態幾何特征，具體來說，就是車輪按照特定規律跳動，車身自然可以按照預期軌跡運動。現有汽車的底盤懸架，以非獨立懸架較為常見，該懸架主要分為兩部分，由穩定桿、減振器等部件組成的前懸架以及由緩沖塊、平衡軸等部件構成的后懸架，其中，后懸架結構以平衡結構為主。
2.輕量化設計探究
2.1 優化策略
要想使底盤懸梁達到輕量化設計所提出的要求，有關人員應著重考慮結構、工藝及材料的優化，以下將逐一對其進行介紹，希望能夠給人以啟發。
2.1.1 結構優化
對于底盤懸架而言，結構優化既能夠實現輕量化設計目標，又可使零件質量與成本處于平衡狀態。在計算機技術滲透到各行各業的當下，利用計算機對結構進行仿真設計和優化成為大勢所趨。隨著尺寸優化及形狀優化手段被引入，汽車業可在成本維持不變的前提下，盡量降低結構質量。經由CAE 確定材料密度分布優化方向，得出符合扭力梁主體需求的方案，通過對尺寸加以優化，掌握結構、管梁厚度的最佳參數，可使汽車質量顯著降低，這也是輕量化設計被提出的初衷。
展開 操控與制動是汽車的基本功能。即便如此，相應的技術還在不斷地發展過程中。底盤技術未來所面臨的挑戰是電動化與輕量化。
排放、輔助駕駛和自動駕駛的準備是汽車工業目前所面臨的主題。但是底盤技術依然是汽車生產商開發的重點，尤其是制動和操控相關的技術。汽車工程師一直在持續努力，將最新的輕量化技術應用于底盤開發中。
采埃夫集團乘用車底盤技術主管克萊因認為，對于底盤來說，輕量化是一個真正的機會。采用新材料來替代傳統的鋼材，從而實現材料的替代。新材料包括了熱塑性塑料、熱固性聚合物、長纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料、碳纖維增強塑料等等，另外，還有鋁與各種高強鋼，以及基于這些材料的混合構造、三明治構造等等。
對于復雜性更好的理解
德國最新出版的《底盤技術手冊》中寫道：“通過底盤件的進一步開發，汽車生產企業與供應商對于底盤件之間復雜的相互作用有了更好更深的理解。在過去的二十年里，汽車底盤的質量和性能都得到了極大的提升。功能日益強大的開發工具、材料和制造方法都為此做出了貢獻，使得汽車底盤技術開發達到了一個機械智能化的高水準。”
汽車底盤技術所面臨的一個挑戰是要借助于功能強勁的計算機和程序所支撐的虛擬開發過程，以便于在開發過程中，充分利用對于底盤系統及其內在關系的全面理解和知識。此外，還需要加強和人體學、信息學等多方面知識領域的深入合作，以進一步改善客戶體驗。
德國最新出版的《底盤技術手冊》中，針對電動出行對于底盤技術的影響也進行了充分的討論。
“電動出行將會對整個傳動系統產生革命性的影響，尤其是電動車。電動車無須變速，或者只需要一級最多二級變速。發動機和傳動系統可以緊湊的構造放置于車的后部，這樣一來，傳動系統得到明顯簡化，空間得到更好地利用。”
展開 摘 要：為達到汽車輪轂輕量化目的，在汽車輪轂的概念設計階段對汽車輪轂進行結構尋優。用拓撲優化技術作為概念設計的方法，建立基于變密度拓撲優化方法的汽車輪轂概念設計數學模型；利用ProE三維建模軟件建立某汽車輪轂的三維模型和概念幾何模型；使用Hypermesh前處理軟件建立某汽車輪轂的概念設計有限元模型，然后引用折中規劃法解決多工況問題，在Optistruct結構優化軟件中建立汽車輪轂的優化模型和優化參數；利用拓撲優化技術在hyperworks軟件OSSmooth模塊構建了3種輪轂的創新型拓撲結構，分別將3種不同的拓撲結構導入CAD軟件進行二次設計，對二次設計后的新型輪轂進行有限元分析。結果表明：在滿足材料許用應力的前提下，7輻輪轂相比8輻、9輻以及原輪轂更滿足要求，質量比原輪轂減小12.2%。
關鍵詞：概念設計；汽車輪轂；拓撲優化；輕量化
0 引言
節能減排已成為汽車工業發展的主要方向，汽車輕量化是實現汽車節能減排的最佳途徑，合理的結構設計是汽車輕量化的有效手段。汽車輪轂是汽車的重要部件，在行駛過程中，汽車與地面之間的力和力矩都是由輪轂承受和傳遞，輪轂直接影響汽車的整體行駛穩定性、安全性、可靠性、平順性、牽引性以及外觀形狀，對汽車的整體能源消耗和輪胎壽命有很大影響。我國汽車結構輕量化技術發展迅速，國內很多學者根據有限元仿真技術對汽車現有結構進行了優化，雖然達到了較好效果，但忽略了結構的概念設計階段。
概念設計作為機械產品重要的前期設計階段，很大程度上決定了客戶對產品的功能要求。相對于中后期的結構優化，早期的設計成本更低，設計自由度更高。通過概念設計階段科學的分析計算，建立較為理想的設計模型，減少了設計中后期因為改進需要進行的大量反復修改，既縮短了周期又降低了成本[1-3]。
展開 全面部署仿真 App 后，腐蝕工程師可以為設計人員提供更詳實的理論依據，并明確指出腐蝕產生的位置和原因。
“我們的下一階段目標是讓 ALTec 成員能夠在仿真 App 中選擇汽車的裝配位置，這款專業的預測工具可以幫助他們更加準確地表征模型中的電解質。COMSOL Server 開啟了近乎無限的可能性，卓越的靈活性使其能夠輕松適應客戶的具體需求。”Gallant 評論道。
在輕量化設計中獨占鰲頭
多物理場仿真和仿真 App 降低了在設計進程中選擇合適材料和幾何結構的難度，為推動鋁材料在新型輕量化設計中的應用提供了有力的支持。加拿大國家研究院的研究團隊及其行業合作伙伴將不懈地致力于鋁合金制造業的技術革新，推進鋁合金在汽車輕量化設計中的應用，進而為整個汽車行業的發展做出貢獻。
來源：COMSOL
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今日16:00，Ansys官方『Ansys 結構輕量化優化設計解決方案及案例分析』介紹Ansys Mechanical拓撲優化仿真解決方案，以及輕量化結構設計的工程案例分析，感興趣的下滑預約學習??
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講師：
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仿真+AI技術為快消包裝行業賦能提速、降本增效、推動可持續發展。
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輕量化設計不僅關乎成本削減，更在于放大環保影響力。每減少一克材料，都能節省樹脂用量、減少廢棄物產生，且隨著貨架上數百萬件產品的規模化效應，成效將十分顯著。而 PhysicsAI 讓我們能夠以前所未有的速度實現這些成果。
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AUTO TECH China 2026 第十三屆廣州國際汽車輕量化技術及車用材料展覽會
The 13th International Automotive Materials and Lightweight Technology Expo
AUTO TECH China 第十三屆國際汽車輕量化技術及車用材料展覽會是關于各種先進汽車材料及汽車輕量化的解決方案，如金屬材料
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為推動產品輕量化設計與人工智能技術在工程設計、仿真與制造領域的深度融合，全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽組委會聯合 澳汰爾工程軟件（上海）有限公司 Altair 舉辦“第五屆輕量化設計與AI 應用教師培訓及競賽”。
培訓亮點
本次培訓聚焦兩大前沿方向：
輕量化設計： 掌握 Altair Inspire
在一項聯合創新項目中，德國鐵路（Deutsche Bahn）、SLM Solutions公司聯合海克斯康對貨運列車鉸鏈的傳統設計進行了優化，并借助增材制造技術實現了重新開發。得益于海克斯康旗下的MSC Apex仿真平臺生成式設計帶來的重量優化成果，這些部件能夠通過3D打印實現更具成本效益的生產。
面臨挑戰
貨運列車等設備資產壽命長達數十年，導致備件難以長期儲備。設備故障時，備件采購成為運營商的嚴峻挑戰
<p class="ql-align-right"><strong>本文作者：Royston Jones</strong></p><p class="ql-align-right"><strong>Altair 產品設計首席技術官&汽車行業高級副總裁</strong></p><p><br></p><p>長期以來，汽車產品的設計與制造方式基本保持不變。這是一個緩慢、耗時的過程，以試錯法和物理原型為特征
汽車材料展︱2025 廣州國際汽車輕量化技術及車用材料展覽會
Asia's Leading Exhibition for Automotive Lightweight Technologies and Auto Materials !
AUTO TECH 廣州國際汽車輕量化技術及車用材料展是關于各種先進汽車材料及汽車輕量化的解決方案，如汽車輕量化金屬與非金屬材料、輕量化部件、設計、
展會簡稱：中國汽車輕量化展|北京輕量化技術展|北京輕量化材料展|北京交通輕量化展|北京輕量化裝備展
★ 展會基本信息：
展會時間：2025年02月21日--02月24日（展覽四天）
展覽地點：北京·中國國際展覽中心（順義新館）
招展單位：上海梵翡會展有公司
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★ 展會概況：
當今世界正經歷百年未有之大變局
