汽车轻量化研究的展望.doc

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1、汽车轻量化研究的展望摘要：汽车轻量化发展30多年以来，无论是汽车设计手段还是新型材料的开发都有很大的发展。我国作为汽车生产大国也必然要走汽车轻量化道路。关键词：轻量化；汽车；国产1概述所谓汽车轻量化，指的是：“采用现代设计方法和有效手段对汽车产品进行优化设计，或使用新材料在确保汽车综合性能指标的前提下，尽可能的降低汽车自身重量，以达到减重、降耗、环保、安全的综合指标”[1]。汽车轻量化最早可以追溯到1985年，在汉诺威汽车交易会上，奥迪公司用一幅画像人们阐述了汽车轻量化这一概念。画中两位少女在不借助任何外力的帮助下轻松的举起了奥迪10

2、0的整个铝制车身。在那个年代，公众对汽车性能的要求（如油耗、排放、安全等）与今日相比大有不同，加之汽车工业生产技术水平有限，汽车的轻量化并没有太大的意义。但是，奥迪公司却用了这样一幅生动的画揭示出----轻量化必将成为下一个汽车生产时代的重要目标。2汽车轻量化的重要意义自2002年伊拉克战争以后，国际石油价格一直在快速上涨，而国内燃油价格也在持续攀升，民众对汽车省油的要求越来越高。据美国《油气杂志》报道，世界石油探明储量为1.26万亿桶（2004年数据），同年全球日消耗石油平均量8400万桶，照此推算，本世纪中期将出现第三次石油危机。

3、车用燃油是全球石油消耗的重要部分，全球汽车石油消耗量约每年90亿桶，占世界石油总产量的40%。为了应对可能的石油危机，在不降低汽车性能的前提下，降低汽车油耗具有重大意义。有关数据指出，“汽车整车质量降低10%，可提高燃油效率6%-8%；滚动阻力减少10%，可提高燃油效率3%；车辆机构传动效率提高10%，可提高燃油效率7%”[3]。因此，汽车轻量化对于整车质量降低，以至于提高燃油效率有十分重要的意义。在新能源发展状况还不明朗的形势下，轻量化一成为全世界汽车企业应对低油耗的最佳手段。此外，轻量化对于提高汽车的操控性、安全性、舒适性也有较大

4、影响，比如，车辆底盘质量降低后会减轻车辆行驶时的颠簸，整个车身会更加稳定，又如，轻量化材料可以吸收碰撞是产生的能量，从而提高车辆的碰撞安全性。在这个汽车技术突飞猛进的时代，汽车轻量化已经成为汽车产业的一项重要研究课题。3国内外发展状况自“轻量化”这一概念被提出后，经过将近三十年的发展，一些工业发达国家在汽车轻量化材料的开发和应用上已经取得了突破性的发展，形成了从材料开发，到产品设计制造，再到材料回收再利用的一套完整的产业化技术。在过去二十几年里，国外汽车重量下降了20%-26%，在未来十年内，轿车自身重量还会下降20%[4]。“目前全

5、球中型汽车平均质量约为1200kg-1400kg，汽车制造发达国家已确定目标在2015年将中型轿车整车质量将到1000kg以下”[4]。使用新型材料是目前汽车轻量化进程的最有效手段，新型轻量化材料，如铝合金、镁合金、工程塑料、高强度钢等，早已被国外先进汽车制造商大量应用在汽车的制造上。而我国汽车制造商在新型材料的使用上还比较落后，如表（3-1）。材料钢铁铝合金镁合金塑料其他材料中国65-705-10极少10-155-15国外制造商51-6051-600-118-224-18表3-1国内外新型材料在轿车上应用的对比（%）上世纪80年代重

6、庆汽车研究所开展了双相钢研究，一汽轿车和奇瑞汽车公司也开展了一系列的新型材料初步试验。在轻量化设计方面，由于CAD/CAE/CAM一体化技术产生于国外，所以国外汽车制造商很早就开始应用计算机辅助设计，而我国却起步很晚，目前我国已从主要依靠经验进行设计逐渐发展到利用现代设计方法进行设计和分析的阶段[1]，而且已经出现了一批拥有自主知识产权的汽车模具开发技术，如北京航空航天大学开发了CAD系统CAXA，并已经开展了乘用车轻量化技术的研究，利用有限元法和优化设计方法进行车辆的结构分析和结构设计，以减少车身骨架和发东西的质量。4汽车轻量化的手

7、段汽车轻量化发展到今天，已经有很多方法能够实现整车质量的减轻，可以概括为：优化汽车的结构、使用新型材料。4.1优化汽车的结构计算机辅助设计制造技术已经在当今的汽车制造工业起到了非常中国要的作用，它涵盖了汽车从设计到制造的每一个环节。运用这个技术可以实现对汽车总体结构的轻量化设计以及分析，对汽车车身实体结构进行精确设计和合理布局，还可以对车身板材厚度的变化进行分析，从而对整车的数据进行分析以及刚度、强度计算。通过这样的结构优化设计,能够减小车身骨架及车身钢板的质量,再对车身强度和刚度进行校核,以确保汽车在满足性能的前提下减轻自重。通过结

8、合参数反演技术、多目标全局优化等现代车身设计方法,研究汽车轻量化结构优化设计技术,包括多种轻量化材料的匹配、零部件的优化分块等。从结构上减少零部件数量,确保在汽车整车性能不变的前提下达到减轻自重的目的。利用计算机还可以进