汽车车身轻量化结构与轻质材料.ppt

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1、汽车车身轻量化结构与轻质材料同济大学汽车学院王宏雁陈君毅编著绪论车身用轻质材料轻质车身结构的成型工艺轻质车身结构的连接工艺应用多种材料的轻质车身设计第1章第2章第3章第4章第5章第6章车门的轻量化设计示例第一章绪论全世界汽车工业界已清楚地认识到，节省资源和减少对环境的污染是汽车可持续发展迫切需要解决的两大问题。要使汽车更省油、更环保，目前一个可行的重要措施就是汽车轻量化，广泛和更多地使用轻质材料。洁净化安全化轻量化舒适化信息化汽车设计和制造的五大方向1.1汽车轻量化的紧迫性节能的需求车重与行驶阻力的关系车重与定速燃料效率的关系W——汽

2、车重量μ0——滚动阻力系数θ——斜率a——加速度β——等价旋转重量比λ——空气阻力系数A——迎风面积V——车速1.1汽车轻量化的紧迫性1.21.31.41.5轻量化有助于减小行驶阻力轻量化有助于降低油耗1.1汽车轻量化的紧迫性美国的排放法规欧洲的排放法规日本的排放法规我国的排放法规环保的需求1.1汽车轻量化的紧迫性1.21.31.41.5日益严格的排放法规要求车辆自重降低1.1汽车轻量化的紧迫性1.1汽车轻量化的紧迫性1.21.31.41.5节省资源减少污染提高发动机效率；改进汽车造型以降低风阻系数；改进汽车轮胎；改进结构和材料方法可

3、行在保证动力性和安全性的前提下实现轻量化1.2汽车轻量化研究的方法高强度钢铝合金塑料镁合金复合材料密度小，强度大，吸能性好密度小，耐腐性能好密度、强度人为可控，吸能性更好可使板厚减薄，强度刚度增加密度更小，强度大，吸能性好1.31.41.51.11.2汽车轻量化研究的方法新材料的应用1.2汽车轻量化研究的方法1.31.41.51.11.2汽车轻量化研究的方法结构优化设计板壳厚度梁截面平面惯性矩对汽车零部件的精简和整体化、集成化尺寸优化应力分布均匀化减小质量延长寿命形状优化向承受高负荷的部位储存材料将承受低负荷的部位去除材料1.2汽车轻

4、量化研究的方法1.31.41.51.11.2汽车轻量化研究的方法革新工艺液压成型工艺激光焊接工艺定制板材技术金属板固态成型技术真空压铸成型技术无孔压铸成型技术与轻质结构设计要求相符的创新制造工艺革新工艺拓宽汽车轻量化的可能性1.3车身零件的轻量化对整车轻量化的贡献1.21.3车身轻量化对整车轻量化的贡献1.41.51.1质量占整车的４0～６０％安全性、舒适性要求高结构复杂材料众多车身的轻量化对于整车轻量化举足轻重形状复杂美观、防腐要求高制造成本占整车的１５～３0％铝合金发动机气缸、离合器壳体大众甲壳虫1.4车身结构轻量化设计发展1.2

5、1.31.4车身结构轻量化设计发展1.51.1玻璃增强纤维复合材料车身外壳克莱斯勒CCV复合材料概念车平均油耗实际为2.99L/100km，轿车自重800kg世界上第一辆批产低油耗轿车大众3升车Lupo全铝空间框架车身(ASF)，世界上第一种大批量生产的全铝车身轿车奥迪A21.4车身结构轻量化设计发展1.21.31.4车身结构轻量化设计发展1.51.1以全铝结构件为基础，使用钛，镁和碳纤维等贵重材料福特P2000广泛应用轻质材料，自重750kgEcobasic“3L”镁合金和复合材料的车身框架，自重700公斤丰田ES3铝质车身法拉利3

6、60Modena/Spider1.4车身结构轻量化设计发展全铝车身的豪华型轿车捷豹XJ81.21.31.4车身结构轻量化设计发展1.51.1全铝车身的高级跑车法拉利612-Scaglietti资源丰富，体系完善；我国汽车用铝与国际水平差距较大；使用潜力大。1.5我国汽车的轻量化现状1.高强度钢2.铝合金镁合金的时代已经到来；我国是镁资源大国；目前国内用量很少。3.镁合金已经起步，逐年上升；多元化发展；品种较少，与国外差距大。1.21.31.41.11.5我国汽车轻量化现状4.复合材料与国际先进水平差距大；可生产低级别的双相钢；冷轧超高

7、强度钢可生产一部分；先进的高强度钢板在研发阶段。绪论车身用轻质材料轻质车身结构的成型工艺轻质车身结构的连接工艺应用多种材料的轻质车身设计第1章第2章第3章第4章第5章第6章车门的轻量化设计示例第二章车身用轻质材料由于不断推广使用各种性能优异的轻质材料，汽车轻量化成绩显著。高强度钢比例稳步攀升，复合材料比例也呈上升态势，而全塑车身的出现也显出了复合材料在未来汽车工业中的巨大潜力。除此以外，铝合金、镁合金、高强度钢、钛合金等轻质材料也越来越多地应用于汽车。2.1高强度钢汽车用高强度钢板的开发进程1975198019851990199520

8、002.1.1高强度钢的发展历史2.1高强度钢2.22.32.4高强钢的应用越来越广，我国在这方面起步较晚2.1高强度钢北美轿车高强度钢的应用趋势价格低，经济性好；性能优越，能保证大零件的刚性；利用现有的汽车生产线，节约