路遥，吴强，洪练，刘峰（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）



轿车白车身重量目标设定及优化方法介绍

路遥，吴强，洪练，刘峰
（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

摘要：文章简要介绍了轿车白车身重量目标设定的常用方法：(1)投影面积对比法；(2)体积对比法；同时结合公司新车型重量目标的设定及优化进行了详细说明。

关键词：白车身；重量目标；投影面积对比法；体积对比法

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.05.004

CLC NO.: U463.82+1Document Code:AArticle ID: 1671-7988 (2016)05-55-02

引言

根据行业研究及实验表明：整车重量与燃油消耗量之间存在着正比关系，汽车整车重量降低10％，燃油效率可提高6％-8％；汽车整备质量每减少100kg，百公里油耗可降低0.3-0.6升。 汽车约75％的油耗与整车质量有关。汽车车身约占汽车总质量的30％，空载情况下，约70％的油耗用在车身质量上[1]。因此，在保证汽车安全性和其他基本性能的基础上，一个较小的车身重量，可实现汽车行驶的节能环保要求。

车身设计初级阶段怎样科学合理的定义白车身重量是非常重要的，一方面，可以根据行业轻量化程度现状，设定一个有竞争力的车身重量；另一方面，可以结合公司轻量化水平设计一个可实现的重量目标。为此本文依据公司设计经验，结合实例介绍白车身重量目标设定常用的一般方法。

1、白车身重量目标设定

据以往车型设计经验，对于白车身（指已经装焊好但尚未喷漆的白皮车身，此处主要用来表示车身结构件和覆盖件的焊接总成，此外尚包括前、后板制件与车门，但不包括车身附属设备及装饰件等。）重量目标估算的常用方法有：一：投影面积对比法；二：体积对比法；对于以上两种方法要求选取车型、安全等级、整车尺寸相对设计车型基本相同的标杆车。

1.1投影面积对比法

⑴单面投影法

式中：L——整车总长；W——整车总宽；M1——为新开发车型重量估算；M ——为标杆车型重量；A1——为新开发车型投影面积； A——为标杆车型投影面积；R——为标杆车面密度；

⑵三面投影面积法

式中：L——整车总长；W——整车总宽；H——整车总高；M1——为新开发车型重量估算；M——为标杆车型重量；A1——为新开发车型投影面积； A——为标杆车型投影面积；R——为标杆车面密度；

1.2体积对比法

式中：L——整车总长；W——整车总宽；H——整车总高；M1 ——为新开发车型重量估算；M ——为标杆车型重量；

2、白车身重量目标修正

相同级别的白车身重量差异主要体现在性能及轻量化差异上，通过上述两种重量设定方法计算出白车身初步重量之后，需采集相关车型的重量信息，绘制各车型重量分布图（如下图1所示），初步判断白车身轻量化程度，然后对重量值进行修正，重量修正时需考虑性能及轻量化的因素，概括如下：

a、新开发车型的车身性能指标与标杆车型的差异，例如标杆车碰撞性能为C-NCAP4星，而新开发车型目标为C-NCAP5星，此时则需考虑因碰撞性能提升而增加的重量，为验证性能提升或下降造成的重量变化量，需对目前车型相关信息进行统计加以验证；

b、考虑到新开发车型与标杆车型在车身轻量化技术应用方面的差异性，进行重量修正时也需考虑，目前主要有车身高强度钢、铝合金应用等指标。

图1　各车型重量分布图

3、举例

以公司某SUV车型A为例对其进行重量设定，来探讨具体应用的步骤及优化方法。车型A为满足C-NCAP5星的中高级两厢五座/七座城市型SUV，其标杆车为车型I,满足C-NCAP5星的中高级两厢五座/七座城市型SUV。

现以标杆车I作为车型A的重量设定参考车型，选用本公司常用的三面投影面积法对车型A白车身重量进行初步估算，其估算值如表一所示。

表1　车型基本参数

分析其所处的轻量化水平(如表2/图2所示)，使车型A在标杆车I的基础上进行优化，实现较好的车身轻量化指标。

重量面密度的提升，是在保证性能的前提下进行车身减重。从表二图2可以看出，车型A的轻量化水平略优于标杆车I的。结合国家节能环保的要求及标杆企业提升的状态，对车型A的轻量化水平进一步优化提升，为此对其重量面密度设定如下：

表2　相同车型重量参数

图2　相关车型重量分布图

表3　车型A重量面密度

由设定的重量面密度可反推出车型A重量设定范围为：

表4　车型A重量参数

本公司目前对于重量目标的优化主要从结构设计优化，轻量化材料，轻量化成形工艺应用三方面着手。其中结构设计优化主要为车身主结构断面、框架结构、车身铰接点等的刚度性能分析及结构优化。轻量化材料主要是高强钢、铝合金、工程塑料的应用。轻量化成形工艺主要是热成型、激光拼焊等先进成形工艺的应用[2]。

基于以上方面，综合考虑车型A中轻量化方法应用的多少来设定车身重量目标。最终车型A设定为：白车身重量422.7kg，其中车体重量328kg、闭合件重量94.7kg。

4、结束语

本文介绍了公司白车身重量目标设定的两种方法。并结合公司实例，以常用的三面投影面积法对白车身重量进行设定，详细介绍了设计初阶段重量目标的设定及修正方法。该方法对同类型轿车初级阶段重量目标的设定有很好的借鉴参考作用。

参考文献

[1]罗坤,陈超等.汽车轻量化技术的发展现状及其实施途径[J]科学与财富2015年第21期.

[2]吴卫枫,唐程光等.车身轻量化过程方法介绍[J]汽车工艺与材料2015年第4期.

Of Car BIW Weight Target setting and optimizstion methods Presented

Lu Yao, Wu Jiang, Hong Lian, Liu Feng
( Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Abstract:This thesis simply present two common methods of setting the weight target of Car BIW. 1、Projected area comparison method; 2、volume comparison method.These methods will be particularly illustrated to set and optimize the weight target of our new car.

Keywords:BIW; the weight of Car BIW; Projected area comparison method; volume comparison method

中图分类号：U463.82+1

文献标识码：A文章编码：1671-7988（2016）05-55-02

作者简介：路遥，硕士，车体设计工程师，就职于安徽江淮汽车股份有限公司。