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| 編輯推薦： |
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汽车轻量化要求在确保车身刚度、强度和安全性的基础上，最大限度减轻车身质量，以提升整车性能，降低能耗和用车成本。据研究数据显示，如果车辆重量能成功减少10%，其油耗可望降低6%至8%，同时排放也会降低约4%。车身结构的优化是当前国内外汽车轻量化研究的焦点，特别是针对新能源汽车而言，轻量化的需求更加迫切。针对电动汽车的研究显示，每减少100公斤的重量，其行驶里程便可增加约10%。在实现新能源汽车车身轻量化的过程中，可以采取多种策略。铝合金轻量化作为一条最重要的轻量化技术路线，在汽车上获得了越来越广泛的应用，尤其在乘用车上出现了全铝合金车辆结构、一体化铝合金压铸地板等标志性应用成果，但是，由于商用车结构原理与乘用车有很大差别，铝合金在商用车上的应用明显滞后。材料的变化必然导致结构设计和制造工艺的变化，因此，对全铝合金车辆结构必须开展系统创新。经过十多年的研究与实践，本书提出了一套较完整的全铝合金轻量化车辆结构解决方案——榫卯腔梁（TMBB）轻量化结构，该解决方案已应用于客车和观光车，在物流车等其他交通工具上也可借鉴应用。本书对该轻量化结构体系进行了全面介绍，书中内容适合从事铝合金轻量化结构设
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| 內容簡介： |
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本书内容源于作者团队十多年的研究与实践成果，书中提出的一套较完整的全铝合金轻量化车辆结构解决方案，已成功应用于客车和观光车，在物流车等其他交通工具上也可借鉴应用。本书对该轻量化结构体系进行了全面介绍，内容分为3部分：第１部分即第1章，介绍了铝合金车辆结构设计的核心问题、榫卯腔梁（TMBB）轻量化结构体系的总框架以及“五化”设计方法；第2部分包括第2-6章，系统阐述了TMBB的力学基础、轻量化分析方法以及基础结构的轻量化规律，研究对象包括型材、“榫卯 ”连接、基础框结构和基础腔结构；第3部分包括第7-11章，系统介绍了基于TMBB结构体系的铝合金车架结构、铝合金车身结构、铝合金硬点系统的创新设计，TMBB车辆结构的力学分析方法，以及整车开发与测试试验。本书适合从事铝合金轻量化结构设计和轻量化新能源商用车开发的工程技术人员阅读，也可作为车辆工程专业汽车轻量化技术的参考教材。
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| 關於作者： |
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宗志坚，研究生学历，博士学位，享受国务院颁发的政府特殊津贴，中山大学工学院教授/博导，华中科技大学机电学院教授/博导。长期从事先进制造、新能源汽车、汽车轻量化技术研究与产品开发，主持国家、省、市科技项目数十项，获省部级科技进步奖一等奖和二等奖，发表学术论文50多篇，获授权专利以及软件著作权登记50多件，主持编写过广东省、东莞市等新能源汽车产业发展研究报告或发展规划。近十年来系统提出榫卯腔梁铝合金轻量化车辆新结构原理及设计方法，并先后主持轻量化纯电动中巴、物流车、观光车等车型研发及成果转化。刘强，中山大学智能工程学院教授，博士生导师、副院长。中山大学教学名师，入选2022年高被引学者、广东省科技创新青年拔尖人才、中组部第23批博士服务团。担任中山大学-广汽研究院智慧交通与人工智能联合实验室主任、广东省轻量化电动汽车及零配件工程中心主任，获深圳市教育教学成果奖一等奖、中山大学研究生教育教学成果奖特等奖等。主要开展智能网联新能源汽车、交通安全和低空安全研究。主持科研项目30余项，发表学术论文105篇，其中JCR 一区论文48篇，第1或通信作者发表42篇，4篇入选ESI高被引论文。授权发明专利15项，参与制定市和行业标准4项，成果获得了良好的产业化应用。
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| 目錄：
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前言第1章 榫卯腔梁（TMBB）轻量化结构体系11.1 铝合金车辆结构设计的核心问题11.2 TMBB技术体系及产品体系概述21.2.1 TMBB技术体系21.2.2 TMBB产品体系31.3 TMBB结构41.4 TMBB“五化”设计方法61.4.1 榫卯化71.4.2 型材化91.4.3 框化111.4.4 腔化151.4.5 一体化17第2章 铝合金型材轻量化设计202.1 铝合金型材的力学计算202.1.1 纯弯剪计算模型212.1.2 截面纯扭转应力262.2 型材轻量化原理282.2.1 型材轻量化评价指标292.2.2 型材截面的轻量化规律及优化方法312.2.3 型材截面的加强及减弱效应352.3 “铝代钢”轻量化方法392.3.1 比较模型392.3.2 等尺寸条件下铝代钢的性能比较402.3.3 等重量条件下铝代钢的性能比较412.3.4 等刚度条件下铝代钢的性能比较422.3.5 等负荷条件下铝代钢的性能比较43第3章 榫卯结构几何原理463.1 榫卯结构几何原理463.1.1 榫卯结构的构造性定义463.1.2 榫卯结构的基本性质493.1.3 复合榫卯结构定义503.1.4 榫卯结构的运动学参数计算513.1.5 典型榫卯结构类型543.2 铝合金榫卯结构几何原理583.2.1 铝合金榫卯结构的基本构成583.2.2 铝合金榫卯结构的几何缺陷593.2.3 面向榫卯结构的铝合金型材截面拓扑规律603.2.4 常见的铝合金榫卯结构61第4章 榫卯结构力学原理634.1 榫卯结构静力学原理634.1.1 榫卯结构静力学分析方法634.1.2 榫卯面表面压应力分析654.1.3 榫头根部截面应力分析694.1.4 卯孔壁根部截面应力分析714.2 榫卯结构强度理论744.2.1 榫卯结构的失效及强度校核744.2.2 临界榫卯结构764.2.3 榫卯结构的失效顺序评估774.3 铝合金“榫卯 ”接头的连接性能研究794.3.1 典型接头连接性能的定性比较794.3.2 典型接头连接性能的仿真试验824.4 铝合金榫卯接头的试验研究884.4.1 铝合金榫卯接头样件制备884.4.2 铝合金榫卯接头弯曲试验设计894.4.3 铝合金榫卯接头弯曲力学性能89第5章 框结构的轻量化原理965.1 基础框结构的几何原理965.2 基础框结构的力学原理985.2.1 基础框的载荷985.2.2 骨架框的力学分析995.2.3 “骨架 单蒙皮”的力学分析1035.2.4 “骨架 双蒙皮”的力学分析1045.3 基础框结构的轻量化规律1055.3.1 面内剪切刚度的轻量化规律1065.3.2 面外弯曲刚度的轻量化规律1075.3.3 面外扭转刚度的轻量化规律1085.4 框加强结构的轻量化规律1095.4.1 框加强结构的轻量化分析模型1095.4.2 典型框加强结构1095.4.3 框加强结构的轻量化规律1115.5 骨架框的性能测试1145.5.1 试验样件设计1145.5.2 试验方案设计1155.5.3 试验结果与分析116第6章 腔结构的轻量化原理1206.1 腔结构的力学基础1206.2 腔结构的轻量化规律1296.2.1 基础腔的几何参数及性能指标1296.2.2 基础腔的轻量化规律1306.2.3 腔的失效规律1326.3 薄壁腔的表面局部加强1356.3.1 局部加强结构的几何定义1356.3.2 局部加强腔的仿真计算1356.3.3 局部加强机理分析1386.4 薄壁腔的腹板加强1436.4.1 理论分析1436.4.2 数字仿真1456.5 骨架蒙皮复合腔加强1466.5.1 理论分析1466.5.2 等效腔骨架1486.5.3 复合腔的性能分析149第7章 TMBB铝合金车架结构1527.1 二级踏步6m小巴TMBB铝合金车架1527.1.1 车架设计空间分析1527.1.2 车架的腔梁拓扑设计1547.1.3 型材化、榫卯化及一体化设计1577.1.4 隧道腔梁式二级踏步TMBB车架特点1607.2 一级踏步6m小巴TMBB铝合金车架1617.2.1 车架设计空间分析1617.2.2 车架的腔梁拓扑设计1627.2.3 “榫卯 ”设计1647.2.4 竹排腔梁式一级踏步TMBB车架特点1657.3 二级踏步8m中巴TMBB铝合金车架1667.3.1 车架设计空间分析1667.3.2 车架的腔梁拓扑设计1677.3.3 型材化及“榫卯 ”设计1687.4 一级踏步电动滑板铝合金TMBB车架1707.4.1 车架设计空间分析1707.4.2 车架的腔梁拓扑设计1717.4.3 结构详细设计1727.4.4 方格腔梁式TMBB车架特点174第8章 TMBB铝合金车身结构1758.1 非承载式TMBB铝合金厢货1768.1.1 厢货拓扑设计1768.1.2 TMBB车身结构设计1778.1.3 厢货结构特点1808.2 承载式TMBB铝合金客车车身1808.2.1 车身拓扑设计1808.2.2 TMBB侧片模块设计1848.2.3 TMBB车顶结构设计1878.2.4 TMBB前舱结构设计1898.2.5 模块装配设计1908.2.6 承载式TMBB客车车身结构特点1918.3 增强型承载式TMBB铝合金车身1928.3.1 车身拓扑设计1928.3.2 树杈仿生TMBB侧片模块设计1948.3.3 增强型TMBB客车车身结构特点195第9章 TMBB铝合金硬点系统1969.1 铝合金硬点系统设计原则及方法1969.2 板簧悬架铝合金硬点系统1979.2.1 包裹式板簧硬点系统1979.2.2 嵌入式板簧硬点系统1999.3 避震铝合金硬点系统2019.4 平衡杆铝合金硬点系统2029.5 方向机铝合金硬点系统2039.5.1 包裹式方向机硬点系统2039.5.2 嵌入式方向机硬点系统2049.6 麦弗逊式悬架铝合金硬点系统2069.6.1 下摆臂硬点系统2069.6.2 避震塔硬点2089.7 扭力杆悬架铝合金硬点系统2109.7.1 双摆臂硬点系统2109.7.2 斜拉杆硬点系统2109.7.3 扭力杆硬点系统2109.8 气弹悬架硬点系统214第10章 TMBB车辆结构的力学原理21610.1 TMBB车架静力学21610.1.1 车架纵向弯曲性能分析21610.1.2 车架横向弯曲性能分析22510.1.3 车架扭转性能分析22510.1.4 车架扭转刚度的有限元分析23010.2 TMBB车身模块静力学23210.2.1 TMBB侧片结构的力学分析23310.2.2 TMBB车顶模块的力学分析23910.3 TMBB整车静力学24110.3.1 车身载荷分析24110.3.2 整车横向剪切力学分析24110.3.3 整车纵向弯曲力学分析24410.3.4 整车纵向扭转力学分析24710.3.5 TMBB车身承载参与度分析24910.4 TMBB整车模态分析250第11章 TMBB整车性能测试25411.1 白车身力学试验25411.1.1 白车身弯曲试验25411.1.2 白车身扭转试验25711.2 整车侧翻试验26011.2.1 试验方案设计26011.2.2 试验结果分析26111.3 行驶可靠性试验26311.3.1 试验样车26311.3.2 客车的基本性能测试26311.3.3 客车的可靠性测试26411.4 整车小批示范26511.4.1 小型巴士26611.4.2 园区通勤车26711.4.3 新结构乘用车267参考文献 269
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汽车电动化对轻量化提出了更高的要求，也提供了重大机遇。铝合金轻量化作为一条最重要的轻量化技术路线，在汽车上获得了越来越广泛的应用，尤其在乘用车上出现了全铝合金车辆结构、一体化铝合金压铸地板等标志性应用成果，但是，由于商用车结构原理与乘用车有很大差别，铝合金在商用车上的应用明显滞后。材料的变化必然导致结构设计和制造工艺的变化，因此，对全铝合金车辆结构必须开展系统创新。经过十多年的研究与实践，本书提出了一套较完整的全铝合金轻量化车辆结构解决方案——榫卯腔梁（TMBB）轻量化结构，该解决方案已应用于客车和观光车，在物流车等其他交通工具上也可借鉴应用。本书对TMBB轻量化结构体系进行了全面介绍，内容分为3部分：第1部分即第1章，介绍了汽车轻量化的核心问题、TMBB轻量化结构体系的总框架以及“五化”设计方法；第2部分包括第2-6章，系统阐述了TMBB的力学基础、轻量化分析方法以及基础结构的轻量化规律，研究对象包括型材、“榫卯 ”连接、基础框结构和基础腔结构；第3部分包括第7-11章，系统介绍了基于TMBB结构原理的铝合金车架结构、铝合金车身结构、铝合金硬点结构的创新设计，TMBB车辆结构的力学分析方法，以及整车开发与测试试验。书中第4章和第5章的试验部分，以及第11章由刘强教授负责撰写，书中的有限元分析由刘华荣完成，结构建模及CAD图形由龙飞永、谢明智、付杰和鲁誉等完成，其余由宗志坚负责撰写和统稿。本书适合从事铝合金轻量化结构设计和轻量化新能源商用车开发的工程技术人员阅读，也可作为车辆工程专业汽车轻量化技术的参考教材。由于车辆结构的复杂性和重要性，迄今为止车辆结构设计技术的源头主要来自西方发达国家，因此，想要自主发明一种全新的轻量化车辆结构体系及设计方法，其难度和挑战可想而知。虽然TMBB轻量化结构已初步形成体系并表现出明显的轻量化优势，但对它的研究仍有待深入和完善，另外，书中也难免存在错漏，因此希望得到广大读者的批评指正，更希望与同行进行交流与合作。本书相关工作持续了十多年，按时间线，参与本书工作的有：中山大学原工学院及东莞中山大学研究院新能源汽车团队的熊会元、高群、刘强、谭晓军等教师，以及许铀、黄心深等研究生，南宁华数轻量化电动汽车设计院的龙飞永、陈炼、贤锦章、卢宇庭、冯炜、刘华荣、谢明智、梁佳宁、覃星云、宋尉等，武汉智能控制工业技术研究院的夏俊怡、于海兴、谢勇刚、胡力、陶艳、胡智毅等。感谢曾经和持续参与相关工作的所有人员的辛勤付出，在此，要特别致敬不久前去世的同事贤锦章，他是TMBB制造工艺的主要探索者和实践者。本书相关工作得到中山大学、广东省、东莞市、武汉市、南宁市及华中数控的大力支持，在此深表感谢。尤其要感谢以下诸多专家和领导们给予的鼓励及长期支持：中国工程院周济教授，中山大学许家瑞教授和余志教授，南南铝业董事长郑玉林教授，华中数控王群教授，武汉智能控制工业技术研究院周江副总经理，南宁华数肖刚董事长和马海晏总经理。宗志坚2025年5月25日
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