车辆与动力工程南方农机2016.1299新能源汽车车身轻量化设计方法研究安治文1 ，周明涛2（1.广东科技学院，广东 东莞 523083；2.芜湖佳景科技有限公司，安徽 芜湖 241002）摘 要：车身是新能源汽车直观的外在表现形式，同时也是汽车设计中占重要地位的研究对象。
在新能源汽车中，车身的质量约占整车总重量的35%左右，因此通过设计使车身轻量化,可以提高车辆的动力性和经济性。
本文通过对车身材料方面进行选择及设计，以此来达到轻量化的目的。
关键词：新能源汽车；车身；轻量化中图分类号：U462.2文献标志码：A文章编号：1672-3872（2016）12-099-02随着环境的逐渐恶化，新能源汽车正逐步成为汽车领域的前沿方向和发展热点。
各国汽车企业在新能源汽车的设计研发中提出了各自不同的方案和主张。
然而由于车身过重的原因，导致了新能源汽车特别是纯电动汽车在续航里程和动力性方面不尽如意。
因此考虑和解决车身轻量化问题成为了新能源汽车设计的重中之重。
1 新能源汽车车身轻量化设计的材料选择1.1 高强度钢是占主导地位的轻量化材料尽管轻金属材料、塑料、复合材料等近年来在汽车上的应用不断扩大，但高强度钢以其在成本、安全、制造工艺等方面的优势，依然是首选的轻量化材料。
以某自主品牌车身为例，其车身冲压件高强度钢的应用比例为46.5%，车体（不含四门两盖）高强度钢的应用比例为43%，主要使用了如下高强度钢：180BH、220BH、P180、P230、ST280、340LA、590R、TRIP600、TRIP800、590Y 、780Y 、SS400、SAPH440、980Y（进口）等。
目前各种材料在汽车制造中的百分比。
钢铁材料约占汽车重量的60%。
但是，高强度钢应用的技术难点在于成形技术。
高强度钢成形的主要问题是与范性应变相关的缩颈与开裂问题，控制要点是使零件的应变程度低于临界应变[1]。
而目前高强度钢成形的主要问题，则是与弹性应力及应力释放相关的零件尺寸精度和回弹问题。
具体来讲，先进高强度钢（AHSS）成形过程中的主要问题为：1）变形过程中出现加工硬化，屈服强度提高，流变应力较大；2）由于零件厚度减小，因而不易保持形状；3）缺少补偿回弹的模具设计经验。
1.2 铝合金铝材料的很多特点使其适宜于在新能源汽车上应用：相对于使用钢铁材料，在新能源轿车上使用铝合金主要有三方面优势：1）可减轻整车重量，从而带来提高有效载荷、降低燃油消耗、提高制动性能、降低整车重心提高安全性、降低对路桥的损坏、提高轮胎寿命等效果；2）可减少防腐维护费用，因为不再需要喷涂载货平板或载货厢，板料有切痕和刮伤时也不致生锈，易于清洗并保持美观；3）可设计额外的美观装饰，如设计光亮的装饰件、保险杠、油罐、踏板等。
轧制铝合金板用于商用车上的不同用途时，产品类型及主要性能要求也有所不同。
1.3 复合材料复合材料即纤维增强塑料，是一种增强纤维和塑料复合而成的材料。
常用的是玻璃纤维和热固性树脂的复合材料。
增强用的纤维除玻璃外，还有高级的碳纤维、合成纤维。
复合材料作为汽车材料具有很多优点：密度小、设计灵活美观、易设计成整体结构、耐腐蚀、隔热隔电、耐冲击、抗振等[2]。
目前玻璃钢复合材料的应用非常广泛，尤其在欧美车系中。
其中尤以SMC和GMT的应用最为广泛。
2 轻量化设计评价2.1 车身总量车身总量是轻量化的评价参量。
宝马公司提出了轻量化系数的概念，作为评价车辆轻量化的参量，其定义为：（1）其中，L为轻量化系数；MGer为白车身重量（不包括车门和覆盖件）；Ct为车身（包括玻璃）的静扭刚度，也可取该值的2/3，此时必须保证装好的挡风玻璃上的载荷可以承受，因为高表面拉应力会引起挡风玻璃损坏；A为轮距与轴距相乘的面积。
由于新能源汽车轻量化的重点是车身、覆盖件和悬挂系统，当从不同角度评价一个产品的轻量化水平时，Ct的取值应不同。
当侧重以车辆的NVH性能评价轻量化参量时，Ct值取一阶弯曲或扭转的固有频率值；当侧重以轻量化的覆盖件评价轻量化参量时，Ct值取抗凹性指标值；当侧重以轻量化的悬架系统评价轻量化参量时，Ct值取弹簧的刚度和疲劳寿命[3]。
2.2 性能满足各类碰撞法规车身的动态刚度、静态刚度及其他特性与车辆的被动安全密切相关，是优化车身抗冲击能力并满足各类碰撞法规的基础。
发生正面或者侧面碰撞后，车身自身要能吸收足够的能量，同时能尽量使驾驶员和乘客能够打开车门。
通过对车辆进行动态及静态实验了解车身在典型的载荷力作用下车身的弯曲变形是否（下转第144页）——————————————作者简介： 安治文（1985-），男，湖南永州人，讲师，研究方向：汽车方向。
机电教育创新南方农机2016.12144一步加强校企合作的最有效的形式。
最后，学校和企业共同建立实训基地。
高职院校机械制造专业可以根据对口企业的生产规模以及生产车间的实际情况在学校内部建立相应的实训基地，并由企业管理人员和本专业教师共同管理，制定科学、合理的教学大纲、教学计划和教学日历等文件，从而达到学校与企业联手育人，实现共同发展的目的。
2.2 以实训基地为平台，实施“工学结合”教学模式首先，高职院校机械制造专业应当加资金的投入力度，进一步改善机械制造专业的教学设施以及实训基地，为培养高素质的技能型人才奠定基础。
与此同时，还应当加强人力资源的投入，目前，机械制造专业的学生数量日益增多，但教师人数却维持不变，这需要高职院校增加该专业教师的人数。
其次，针对企业的某一产品，开展“工学结合”教学模式。
依照机械制造专业人才培养方案，高职院校可以进一步优化教学和实训等人才培养环节，在专业条件具备的情况下，实现理论结合实践的教学模式，尽可能的使学生能够进行模拟仿真训练，达到模拟工厂、车间以及工艺操作的教学。
最后，以企业来料加工的产品为平台，实现“工学结合”教学模式。
笔者认为，机械制造企业可以将某一部分产品放在学校进行加工，这样就可以实现“课堂与训练的有机结合”。
在具体的产品生产过程中，教师对学生进行全面指导，充分发挥员工的榜样作用，帮助学生将理论知识融合到具体的实践岗位当中来。
2.3 加强双师型教师队伍的建设，建立师资基础高职院校的相关部门应当同企业进行通力合作，遵循理论水平与实践能力相结合的原则，着重注意对教师实践能力培养，建设双师型教师队伍。
目前，我国绝大多数高职院校机械制造专业的教师都是从学校刚刚毕业后就进入到职业院校进行教学活动的人员，由于没有接触过生产实践活动，导致教师的实践能力不强，对于课堂教学活动中存在的实践问题难以解决，也不能实现结合实践进行教学，因此，必须进一步提高教师的实践能力，提升教学质量。
双师型教师队伍的建立离不开企业和学校对教师的培养。
笔者认为，高职院校可以定期或不定期的对机械制造专业的教师进行培训，并聘请企业高管和一线生产者与教师进行座谈。
除此之外，高职院校还应当积极鼓励教师进入企业生产一线进行实践。
2.4 组建“双导”管理队伍，实现齐抓共管与以往的“老三段”教学模式不同，“工学结合”教学模式应当着重关注在以学生为中心的学生心理疏导工作，尤其是那些顶岗实习的学生。
顶岗实习的学生每日都要完成“学生”和“工人”这二者之间的转化，这对于学生来说是非常困难的，除此之外，学生的心理上会很容易出现波动，这样学生的思想工作做就很难做好。
为了帮助学生尽快适应这一角色，实现二者的变化，笔者认为，高职院校机械制造专业的教师应当采取有效措施，进一步加强企业在学生管理队伍中的比重，实现教师同企业管理者之间的沟通和交流，建立班导师，以此来实现学校和企业对学生的共同管理和教育。
这对于进一步加强学生的管理，提高学生的综合素质来说具有非常重要的意义。
3 结束语“工学结合”这种全新的教学模式在高职院校机械制造专业的应用可以进一步提高学生的实践能力，提升高职院校的教学水平和就业率，并为企业选拔更多的人才。
因此必须对该种教学模式给予高度的重视，通过与企业单位进行沟通和交流的方式，拉近校企之间的距离，以适应社会的发展，促进我国职业教育的可持续发展。
参考文献：[1] 危春燕.职业教育机械制造专业“工学结合”模式的实践研究[J].中华少年，2015(28)：190-191.[2] 刘思锶.论高职院校校企合作工学结合人才培养模式的完善[D].福州：福建师范大学,2013.[3] 陈艳艳.高职机械类专业工学结合教学模式的实践与思考[J].黄河水利职业技术学院学报，2016，28(2)：71-74.（收稿日期：2016-11-5）（上接第99页）符合要求。
3 结论新能源汽车车身的结构设计是为了尽量减轻车身质量并保证必要的性能指标。
减重是新能源汽车节能减排的需要；通过材料设计选择来优化结构是要使车身符合其他方面的性能要求而不至于因为减重出现问题。
综合运用多种方法可以在结构优化的过程中使得各方面性能平衡，可以使新能源汽车的性能得到提升，达到较高的设计要求，对节能减排做出贡献。
参考文献：[1] 王文伟，孙逢春，林程.电动客车车身结构分析[C].北京：全国博士生学术论坛论文集，2005：172-177.[2] 刘文杰，邓建军.TEG 6128SHEV 串联式混合动力城市客车总体设计[J].客车技术与研究，2009，32(1)：15-16+25.[3] 羊军，汪侃磊.上汽自主品牌汽车车身轻量化现状及展望[J].汽车工艺与材料，2011(1)：6-10.（收稿日期：2016-10-19）。