浅谈汽车轻量化的途径

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1、A:研究生课程考核试卷科目:教师:车用高强钢郑江姓名：彭靖宇专业：车辆工程学号:20163413008上课时间:2017年3月考生成绩:类别:至N017年4卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语:阅卷教师（签名）重庆大学研究生院制浅谈汽车轻量化的途径摘要汽车轻量化是实现节能减排的重要措施Z—，对汽车工业的可持续发展具有重要意义。目前国内外汽车轻量化的研究方法有三个：一是对汽车进行轻量化的设计和分析，二是通过材料替代或者采用新材料来使汽车轻量化，三是采用先进的制造工艺。木文就这三个最重要的轻量化途径进行展开，归纳总结出一些具体的轻量化方法。关键词：轻量化；车身结构优化设

2、计；高强钢；液压成型；激光焊接目录1绪论42轻量化的设计和分析52.1车身结构优化设计52.2CAD/CAE/CAM的应用52.3车身结构的合理设计方法53采用先进的制造工艺63.1热冲压技术63.2激光拼焊工艺73.3液压成型技术73.4白冲钏接技术84采用材料替代或采用新材料94.1高强钢94.2镁铝合金104.3钛合金124.4塑料和碳纤维12参考文献141绪论为满足较高的安全标准及乘坐的舒适性就必须增加轿车的质量，但轿车的质量又极大地影响着轿车的油耗及尾气的排放量。与此同时，由于汽车产量与保有量的不断增加加剧了能源、环境、安全等方面的问题。为此，欧盟设定了一

3、项当今全球最严格的汽车排放控制目标，即从2020年1月1H起，欧盟范围内所销售95%新车的二氧化碳平均排放水平必须由目前的130g/km减少到95g/km以下。我国也将于2018年1月1H起全面实施更加严格的国V排放标准。在当前形势下，实现汽车产业的可持续发展，必须发展节能、减排方面的新技术来减少汽车的能源消耗以及所产生的环境污染。研究表明，汽车轻量化是降低能耗，减少排放最有效的措施之一。汽车质量每减少100kg,可节省燃油0.3〜0.5L/C100km),减少CO?排放8〜11g/(100km),加速性能提升8%〜10%,制动距离缩短2〜7m。此外，汽车轻量化述有

4、利于改善汽车的动力性、制动性和操作稳定性。目前国内外汽车轻量化的研究方法有3个：一是对汽车进行轻量化的设计和分析，二是通过材料替代或者采用新材料来使汽车轻量化，三是采用先进的制造工艺，使用新材料加工而成的轻量化结构用材来达到汽车轻量化的目的。2轻量化的设计和分析2.1车身结构优化设计实现快速有效的车身刚度、强度和疲劳强度分析方法，结合参数反演技术、多吕标优化和不确定性优化等现代车身设计方法，研发车身基本特性参数匹配及优化的关键技术，为车身结构优化设计提供有力支持。车辆轻量化结构设计技术包括多种轻量化材料的匹配、零部件的优化分块及结构设计，部分车型在结构件上也采用了辘

5、压成形，差厚板等工艺技术，可减少零部件数量，减少工序，减轻质量，降低成本，在保证汽车整体性能不受影响的前提下，达到轻量化的H的图2.1雷诺汽车釆用的差厚板设计2.2CAD/CAE/CAM的应用在现代汽车工业中，CAD/CAE/CAM一体化技术起着非常重要的作用,涵盖了汽车设计和制造的各个环节，运用这些技术可以实现轻量化设计和制造。利用CAD/CAE/CAM一体化技术，可以准确实现车身实体结构设计和布局设计，对各构件的开头配置，板材厚度的变化进行分析，并可从数据库中提取由系统直接生成的有关该车的相关数据，进行工程分析及刚度、强度计算。对于轻质材料零部件，还可以做进一步

6、分析和运动干涉分析，使轻量化材料能够满足车身设计的各项要求。通过开发汽车车身、底盘、动力传动系统等大型零部件整体加工技术，以及相关的模块化设计和制造技术，使节能型汽车从制造到使用的各个环节都真正实现节能环保。2.3车身结构的合理设计方法车身实体结构设计对车身轻量化起着关键性的作用，可以通过优化结构、差厚板等方式实现轻量化的日的。结构合理设计的具体方法有：1）通过结构优化设计，减小车身骨架，减轻车身钢板质量，优化车身强度和刚度的校核，确保汽车在满足性能要求下减轻自重；2）通过结构的小型化，实现汽车轻量化。主要功能部件在使用性能不变的情况下，缩小尺寸；3）通过运动结构方

7、式的变化实现汽车轻量化。如采用轿车发动机前置、前轮驱动和超轻悬架结构等，使结构更紧凑；或采取发动机后置、后轮驱动，使整车的局部变小，实现轻量化的目标。4）使部件薄壁化、中空化，小型化及复合化达到轻量化目的。主要途径就是在结构上采用“以空代实”，即对于承受以弯曲或扭转载荷为主的构件，采用空心结构取代实心结构,这样既可以减轻重量，节约材料，又可以充分利用材料的强度和刚度。3采用先进的制造工艺先进的制造工艺也是汽车轻量化的乂一助力，热冲压、激光拼焊、液压成形、半固态金属铸造、喷射铸造和不同种类材料的焊接、粘接与钏接技术等技术是汽车轻量化常用的方法。3.1热冲压技术热冲