淺談汽車輕量化技術(shù)

韓冬

【摘 要】隨著汽車技術(shù)的快速發(fā)展和人們對汽車使用要求的提高，人們發(fā)現(xiàn)了汽車輕量化技術(shù)帶來的好處，比如在燃油效率、摩擦阻力、汽車穩(wěn)定性方面表現(xiàn)得最佳。本文簡要地闡述了目前汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展水平。

【關(guān)鍵詞】汽車；輕量化；結(jié)構(gòu)設(shè)計；新型材料

據(jù)相關(guān)研究報告表明，如果汽車采用合理的輕量化技術(shù)，可以降低自身的重量、提高機(jī)械的傳動效率，這樣就可以提高燃油效率，降低摩擦。研究表明，汽車空載時，70%被消耗的燃油浪費(fèi)在自身重量上。由此可見，汽車輕量化技術(shù)對改變汽車的自重，提高燃油效率的影響非常重要。同時，輕型化材料還可以吸收沖擊的能量，提高了碰撞的安全性能。汽車輕量化技術(shù)儼然成為一個汽車發(fā)展的重要方向。汽車輕量化的內(nèi)涵是運(yùn)用現(xiàn)代的設(shè)計方法和有效手段對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，或者運(yùn)用新型材料，在能確保汽車綜合性能指標(biāo)情況下，降低汽車自重，提高燃油效率，保證安全性性能。但是，汽車輕量化不等同于小型化。不但要減輕自身重量，而且安全性、舒適性、燃油經(jīng)濟(jì)性要不低于原來的車型，并且在成本與價格上也不能有大的提高。現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)汽車輕量化主要有以下幾種途徑：

一、合理地設(shè)計結(jié)構(gòu)

在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)作為輕量化技術(shù)的基礎(chǔ)，有著重要作用，其涵蓋了設(shè)計、分析、制造各個環(huán)節(jié)。利用CAD/CAM/CAE技術(shù)，可以將對汽車總體進(jìn)行分析和優(yōu)化，并合理進(jìn)行汽車車身布局與結(jié)構(gòu)設(shè)計，對車的各個部件的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析，之后從數(shù)據(jù)庫中提取生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行剛度、強(qiáng)度計算和工程分析。同時也可以用該技術(shù)對汽車進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)分析，對輕量化汽車進(jìn)行碰撞、疲勞和振動等分析。通過對汽車各個系統(tǒng)和部件進(jìn)行分析、設(shè)計和制造，將其合理的輕量化，可以達(dá)到環(huán)保和節(jié)能。通過以上的方法，對車輛實(shí)行輕量化方法大概有以下三方面：（1）減小車結(jié)構(gòu)框架和自身鋼板的

重量，并對其進(jìn)行剛度校核和強(qiáng)度校核，在確保自身性能條件下盡可能輕；（2）通過改變汽車的整體尺寸，整體變小，來減輕重量；（3）改變運(yùn)動結(jié)構(gòu)的方式，使結(jié)構(gòu)整體變小，達(dá)到減輕重量的目的。

二、新型材料的使用

目前，高強(qiáng)度的輕型材料的開發(fā)備受重視，并且已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。（1）鎂鋁合金，其在200°C時加工性能良好，低于200°C時，其晶體結(jié)構(gòu)為六面體結(jié)構(gòu)，加工性能差，如果在室溫條件下進(jìn)行塑性加工，會造成材料全面開裂。鋁鎂合金質(zhì)量較鋁合金輕，并且在汽車與計算機(jī)領(lǐng)域有了較多的應(yīng)用。加上其自身加工性能好，質(zhì)量輕，并能軋制成鋼板，所以適用于做宇航設(shè)備和攜帶式電子設(shè)備的外殼。同時由于自身是金屬設(shè)備，能夠屏蔽泄露的電磁波。這種既質(zhì)量輕，又有屏蔽性能的材料如果能夠?qū)⑵湫阅芗右愿倪M(jìn)，日后應(yīng)用范圍會越來越廣。（2）復(fù)合材料與塑料。與具有相同性能的鋼比較，密度低，塑料與復(fù)合材料可以降低零件重量的35%左右，并且其強(qiáng)度甚至高于鋁材等，成本比較低。復(fù)合材料屬于纖維增強(qiáng)型材料，屬于塑料和增強(qiáng)型纖維合成的材料。通常用的是玻璃纖維和熱固性樹脂的復(fù)合材料。復(fù)合材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：密度低、耐腐蝕、設(shè)計靈活美觀、隔熱、隔電、耐沖擊等優(yōu)良性能。復(fù)合材料典型代表玻璃鋼，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到歐美、日系車中，尤其是商用車的領(lǐng)域。塑料屬于高分子有機(jī)物，其優(yōu)點(diǎn)為：密度小、耐腐蝕、隔音隔熱、防振、易于加工等特點(diǎn)，其觸感與外觀色澤均優(yōu)于金屬鋼板。塑料的應(yīng)用主要在汽車的內(nèi)飾上，比如汽車的儀表盤、副儀表盤、車門內(nèi)側(cè)、雜物箱蓋、扶手、車床、散熱器等。現(xiàn)在隨著塑料性能的提高，塑料逐步向功能件與結(jié)構(gòu)件方向發(fā)展。塑料也向汽車覆蓋件方向發(fā)展。（3）其他輕量型材料。精細(xì)陶瓷已經(jīng)成為第三大類材料，又稱高性能陶瓷、高技術(shù)陶瓷。其歷史僅有20年左右，但是具有高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕、耐磨損的力學(xué)性能和耐熱沖擊、耐氧化和蠕變的化學(xué)性能。精細(xì)陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷的根本區(qū)別在于可以從原料的選擇制備、后續(xù)的制造工藝方法實(shí)施嚴(yán)格控制，可以制造得到實(shí)際中需要的具有不同性能要求的陶瓷材料。作為輕量化材料，精細(xì)陶瓷已經(jīng)廣泛應(yīng)用到汽車零件上，不僅能使汽車輕量化，而且還能隔熱、耐腐蝕。還可用于制造耐高溫噴嘴，適合國防的需要。

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，輕量化技術(shù)也在不斷發(fā)展和成熟，可以進(jìn)行多材料混合結(jié)構(gòu)設(shè)計，最終達(dá)到零件與材料最佳的組合，這是汽車輕量化技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)。目前該技術(shù)在世界上還不是很成熟，未來的發(fā)展空間很大。

參 考 文 獻(xiàn)

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[4]許珞萍，李麟，邵光杰.轎車用金屬材料重點(diǎn)解析[J].熱處理.