专用汽车轻量化设计|汽车轻量化设计

时间：2019-04-11 03:30:02　来源：雅意学习网本文已影响人

　　中国重汽集团柳州运力专用汽车有限公司，广西柳州 545112　　摘要随着汽车工业在国内的蓬勃发展，导致环境压力加剧和能源日趋紧张等这些问题日益突出，这将成为汽车工业可持续发展的绊脚石。而汽车的轻量化对节能减排起着至关重要的作用，汽车质量的减轻主要归功于镁合金塑料和铝合金以及高强度金钢等新材料用量的增加。本文结合轻量化材料的发展及现状探讨了我国专用汽车轻量化的设计思路和建议。
　　关键词专用汽车；轻量化；设计；新材料
　　中图分类号U46 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）70-0150-02
　　1 汽车轻量化的时代背景和意义
　　汽车轻量化是在保证汽车的性能和品质不受影响反而可以提高的情况下来尽可能的降低汽车产品的重量，并结合合理的轻质材料和设计结构来提高低振动和低噪声以及高输出功率等。
　　然而，车用燃油是石油消耗最大的一部分。目前，全世界汽车石油的消耗量可以达到每年92亿桶，约占世界总石油产量的45%。所以，为了尽可能的节约能源而且在不降低汽车使用量的情况下，实现降低汽车的油耗量是具有很大的意义的。
　　汽车在人们实际生活中的地位和世界经济领域中的地位毋庸置疑，随着不可再生资源的日益紧张和社会文明度的提高现在面临的最大挑战就是，减少尾气污染和减少材料的应用。
　　2 专用汽车轻量化的主要措施
　　专用汽车的设计过程是在载货汽车的专用底盘或者汽车底盘上装置专用的车厢。优美的造型以及新颖的设计观念和舒适度是吸引客户的重要方式。在对汽车发动机和底盘变化不大的如今专用汽车的造型是争取市场的关键之一。汽车的发动机功率主要消耗在克服汽车行驶的阻力上，目前国内外专用汽车的轻质材料主要有：塑料、高强度钢、镁、符合材料以及铝等。
　　3 专用汽车轻量化结构设计和优化
　　汽车消费者希望汽车的功能和作用能够继续完善，同时，为了满足消费者的需求汽车的重量有明显的轻量化趋势。
　　通过优化材料设计而降低车体的重量的工艺方法主要有两点：1）使用高强度材料降低钢板厚度的规格；2）以低密度材料代替钢铁材料，比如使用塑料和低密度的铝等。另外，利用这些技术实施模拟代替实车进行实验，对使用轻量化的车身进行碰撞和振动的分析。
　　（1）现代计算机的应用在汽车的生产上起到了重要的作用，大大地缩短了汽车开发的周期，还提高了汽车轻量化的制作水平和效率。如我公司生产的铝合金半挂运油车（如图1），它的重量要比同等车型的钢质车身轻55%。另外，越来越多的铝制轮框和全铝发动机出现在各种车型上面，并且逐步替代传统的钢质零部件。
　　（2）塑料在专用汽车轻量化设计中的应用也非常广泛，它能同时满足降低车身成本和重量这两方面的需求，它的技术也比较成熟。它的特点是，耐腐蚀、成本低、装饰效果好、强度高、易加工和吸收冲击能量等众多优点。不仅这些，还对整车的安全性以及外观和舒适程度都有利。2001年世界汽车平均塑料用量达到了115kg，约占汽车总量的8%~12%，并且这一数量还在不断增加。塑料广泛的应用在汽车的内外装饰方面，而今后重点开发的是功能件和结构件以及外装件的高性能塑料；
　　（3）铝镁合金是目前应用领域最轻的金属材料，无论是刚度还是强度都比较高。铝镁合金的减重效果比铝合金更加明显，而且还具有尺寸稳定性高和减震性好等特点，使汽车的应用有美好的前景。目前，欧美轿车上铝镁合金的平均用量约为40kg/辆，而且还在迅速的发展中。但是，铝镁合金的缺点就是成本高，而且再生产、制造的工艺都不如铝合金。同时国内铝镁合金的研究基础比较薄弱，相关的一些标准和牌号都有待提高；
　　（4）在汽车轻量化材料中，用高强度钢替代原使用材料，可以适当的较小零件的尺寸。目前，全球广泛应用和提高弹簧钢以及高合金钢和不锈钢的强度和刚度来作为汽车轻量化的措施。
　　（5）有机材料和复合材料：近年来，功能型有机和复合材料的迅猛发展，在很多强度不高的场合并且是合理的选用情况下，它已经成为钢板替代的主要材料，并且在汽车配件比例中呈逐年上升的趋势。但是它也存在缺点，如：可靠性差、生产效率低以及不能无损伤等等。目前，复合材料在汽车上的运用比例还很低，范围很小，随着生产工艺和性能的不断提高，应用前景还是很广阔的。
　　4 结论
　　专用汽车轻量化对降低排放、汽车节油以及性能都有改善。能源战略规划以及汽车工业健康发展方面都具有重要的意义[4]，专用汽车轻量化是现代汽车技术的发展方向，也是新世纪实现汽车进一步轻量化的重要技术措施。
　　参考文献
　　[1]田浩彬，林建平，刘瑞同.汽车车身轻量化及其相关成形技术综述[J].汽车工程，2005，27(3)：381：384.
　　[2]叶平，沈建平，王光耀.汽车轻量化用高强度钢现状及其发展趋势[J].机械工程材料，2006，30(3)：4-7.
　　[3]钟新农.汽车轻量化与高强度钢板的成形性分析[J].机电产品开发与创新，2006，l9(3)：40-41.
　　[4]李善坡，隋允康.响应面方法在二维连续体形状优化中的应用[J].力学与实践，2006，28(2)：44-47.

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