汽车轻量化技术分析
汽车轻量化的发展及前景分析
汽车轻量化的发展及前景分析1 引言研究发现,汽车的重量与汽车的CO2等排放量成正比,而且汽车的重量还与燃油消耗率成正比,因此,随着国家能源战略和节能减排技术在未来一段时间越来越重要,对新开发的新型汽车开展广泛深入的轻量化技术研究显得非常迫切。
2 当今汽车存在的问题2.1 燃油问题技术的飚速发展促使人类对燃油的需求,当今燃油问题已经成为世界关注的焦点之一,如何合理高效的利用现有的能源成为各界人士大力发展的目标,据了解我国油气资源的需求将与日俱增。
预测到2010年,2020年石油需求量将分别达到3亿吨、3.8亿吨,天然气需求量也将分别达到1200亿立方米、2000亿立方米。
如果同期我国油气资源得不到重大的发现,国内石油生产能力只能保持在1.8亿~2亿吨之间,缺口分别为1亿-1.2亿吨、1.8亿-2亿吨:国内天然气生产能力大约为1000亿立方米、1500亿-1600亿立方米,缺口分别为200亿立方米、400亿-500亿立方米。
可以预测,2010年国内石油、天然气产量对需求的保障程度分别为57%、83%左右;2020年为50%、78%左右。
2020年到本世纪中叶,供需缺口还将继续加大。
这对需要燃油来运转的汽车来说,无疑不是更大的挑战,这就促使对汽车有更高的要求既要汽车能够良好的运转又要更节油。
2.2 环境问题环境污染对人类的生活环境产生了不良的影响,甚至危害人类的身体健康,由于汽车尾气是引起环境污染的主要污染源之一,近年来各国都在环保上做出了相应的政策,不过各国都提出了汽车轻量化并进行相应的研究,各自都提出自己的一套理论体系,不过我认为车身轻量化设计需要综合考虑安全、耐久等性能的平衡,通过结构设计、材料选择及制造工艺优化三方面来实施。
2.3 时代问题以前消费者对于豪华车的认识,除了大气的外观、精致的内饰和各种奢华的配置外,排量的大小也是很多人衡量一款车够不够豪华的特征。
不过,随着这几年节能减排理念的推广、国际油价飞涨以及各种税费的限制,大排量车型已经不如以前那么受欢迎了,越来越多的人对汽车的认可观念也发生了变化,进而也促进了汽车轻量化的发展。
汽车轻量化设计的技术路线分析
使用基于新材料加工 技术 而成的轻量化结构用材 ,
如连续 挤压变截 面型材 、 激光 焊接板材 等 , 可以达 到 也 轻 量化 目的。其 中, 激光加工技术 , 如激光焊接 、 精细烧 蚀 、 接快 速成 型 、 直 激光 涂敷 、 光辅 助切 削加 工 等手 激 段, 也是实现汽 车轻量化 的重要途径口l O 。
命, 从而减少耗材 , 重量 。 降低
另外 , 在汽车 电子 电气所 占比重越来越 多的发展趋 势下 , 以通 过功能优 化 , 可 采取 不同的方 式来实 现同一 功能 , 电子化 取代机械 功能 的实现 , 而减少机 械零 以 从
如, 钢板 弹 簧支架 、 向机 支架 , 然 布置 的空 间很 接 转 虽 近, 但却是多个零件 。 在轻量化设计 的理念下 , 从布置上 考 虑应把 多个 支架集 成化成 一个零 件 ;再通 过各 种优 化 ,使这个 集成化 零件 的重 量大大低 于分开 布置 的多个
1 零部件 的等应 力设计 . 2
^^
() a 优化前的零件 () b 优化后的零件 图 1 优化前后 的零部件外形对 比
1 工艺手段辅 以结构优化 . 3 在各种工 艺手段的支撑下 , 化设计 与制造工艺 轻量
越来越 紧密 。
等应力设计 相对应 于等厚 度设计 , 出于整体安全 系 数需要 的等厚度设计 必然会浪费材料和增加重量 。 采用
2 %, 0 相应 地可 以减小 纵梁 和横梁 的截 面尺寸 , 减小 壁
作者简 介 : 刘
2 替代 以轻质材料 。在乘用车上 , ) 以铝材替代 钢材
已经试 验和应用得 比较多嘲; 在大客车上 , 以铝材 来制造 侧舱 门 , 国内也开始应用 , 占有较大 的比例 , 以使车 并 可
汽车轻量化专题分析报告
汽车轻量化专题分析报告汽车轻量化是指通过改变汽车结构、材料和工艺等方式减轻汽车整车重量的技术手段。
汽车轻量化是现代汽车制造业的一个重要趋势和发展方向,其目的是提高汽车的燃油经济性、减少尾气排放、增加汽车的动力性能和安全性能等。
本文将从轻量化的原因、方法、优势和挑战等方面进行分析。
汽车轻量化的原因主要有两个方面。
首先,汽车行业面临着严格的环境和能源政策要求,汽车排放和燃油经济性成为了制约汽车发展的重要因素。
减轻汽车的整车重量可以减少能源消耗,降低尾气排放,符合环保要求。
其次,轻量化可以提升汽车的动力性能和安全性能。
减轻车重可以提高汽车的加速性能和制动性能,同时减少车辆的惯性负荷,提升操控性能的同时也能降低事故风险。
实现汽车轻量化的方法主要包括三方面。
首先是采用轻质材料。
如铝合金、镁合金、高强度钢等材料具有高强度和较低的密度,可以减轻汽车结构的质量。
其次是改变汽车设计和结构。
工程师通过优化设计,减少不必要的零部件和结构,降低整车的重量。
再次是采用新的工艺技术。
例如,采用先进的焊接、铆接、胶合和粘接等技术可以实现车身结构的减重。
同时,采用模块化和基于模块化的设计和制造方式可以减少材料和能源的消耗。
汽车轻量化带来的优势是显而易见的。
首先,轻量化可以提高汽车的燃油经济性,降低运行成本。
由于车辆的质量减轻,可以减少发动机的负荷和油耗。
其次,轻量化可以提升汽车的动力性能和加速能力,提高车辆的操控性能。
轻型化结构降低了车辆的惯性负荷,使得车辆更加敏捷和灵活。
此外,轻量化还可以减少车辆的制动距离和提升制动性能,提高车辆的安全性能。
最后,轻量化可以降低车辆的尾气排放,改善环境质量,符合节能环保的要求。
然而,汽车轻量化也面临一些挑战。
首先是材料成本的问题。
轻型材料的成本相对较高,这将增加汽车的制造成本。
其次是汽车结构和设计的复杂性问题。
轻型化结构设计需要考虑结构强度、可靠性和安全性等方面的问题,增加了工程师们的设计难度。
汽车轻量化技术的发展现状及其实施途
汽车轻量化技术的发展现状及其实施途汽车轻量化技术是汽车工业发展的重要方向之一、随着环保意识的提高和国家对汽车轻量化的要求,汽车制造商和技术研发机构一直在不断努力,开发和应用轻量化技术。
目前,汽车轻量化技术已经取得了一些重要的进展,并且在实施中展示了广泛的应用前景。
首先,材料轻量化技术是实现汽车轻量化的重要手段之一、汽车零部件材料的选择和设计对汽车整体重量具有重要影响。
目前,汽车轻量化的常用材料主要包括铝合金、镁合金、高强度钢、碳纤维等。
这些材料具有较高的强度和较低的密度,能够在保证安全性的前提下减轻汽车的自重。
同时,新型复合材料的研发也为汽车轻量化提供了更多的可能性。
其次,设计优化是实施汽车轻量化的另一个重要途径。
汽车的结构设计对整车的轻量化起着关键作用。
通过改进车身结构、优化零部件布局、减少连接件数量等方式,可以降低汽车整体重量。
同时,先进的计算机辅助设计和仿真技术的应用,也为汽车设计提供了更准确的数据和更全面的分析手段。
此外,先进制造技术的应用也为汽车轻量化提供了技术支持。
例如,自动化生产线和机器人技术的应用,可以提高生产效率,减少废品率,降低成本,从而推动汽车轻量化的实施。
同时,三维打印技术的发展也为汽车零部件制造提供了新的思路和方法。
当前,汽车轻量化技术已经在实践中取得了一些显著的成果。
许多车辆制造商已经开始采用轻量化材料,如铝合金和高强度钢,来制造车身和其他零部件。
例如,宝马采用了碳纤维复合材料来制造i3和i8等汽车,大大减轻了整车重量。
福特采用了高强度钢和铝合金来制造F-150等车型,减轻车身重量并提高燃油经济性。
此外,一些新兴车企也在积极研发和应用轻量化技术,以提升产品竞争力。
汽车轻量化技术的实施具有重要的经济和环境效益。
首先,汽车轻量化可以显著减少燃料消耗和尾气排放,提高汽车的燃油经济性和环保性能。
这可以降低车主的油费支出,减少对环境的污染。
其次,汽车轻量化可以提高汽车的操控性能和舒适性,增加驾乘者的驾驶乐趣和出行体验。
汽车轻量化的技术与方法
汽车轻量化的技术与方法汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。
实现汽车轻量化的途径有三条:一是通过整车优化结构设计;二是优化材料设计,即用低密度材料代替钢铁材料的应用;三是轻量化制造,即通过先进的轻量化制造技术的应用,实现轻量化设计和轻量化材料。
1.结构轻量化车身结构轻量化也就是结构优化设计,即通过采用先进的优化设计方法和技术手段,在满足车身强度、刚度、模态、碰撞安全性等诸多方面的性能要求,以及相关的法律法规标准的前提下,通过优化车身结构参数,提高材料的利用率,去除零部件冗余部分,同时又使部件薄壁化、中空化、小型化、复合化以减轻重量,实现轻量化。
(1) CAD/CAE在汽车结构设计上的应用轻量化的手段之一就是对汽车总体结构进行分析和优化,实现对汽车零部件的精简、整体化和轻质化。
利用CAD、CAE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和刚度、强度计算。
对于采用轻质材料的零部件,还可以进行布局进一步分析和运动干涉分析等,使轻量化材料能够满足车身设计的各项要求。
(2)结构小型化目的是在不增加成本的情况下,维持车身功能与抗击安全性的同时减轻汽车重量。
采用轻量化技术可以减少车身重的25%。
2.材料轻量化(1)轻金属在汽车上的应用铝、镁、钛合金材料是所有现用金属材料中密度较低的轻金属材料,因而成为汽车减轻自重,提高节能性和环保性的首选材料。
铝合金:自70年代开始,汽车用铝量不断增加。
作为一种轻质材料,铝合金正日益受到汽车制造企业的青睐。
目前,全世界耗铝量的12%~15%以上用于汽车工业。
有些发达国家已超过25%。
镁合金:镁是极重要的有色金属,它比铝轻,能够很好地与其他金属构成高强度的合金。
钛合金:钛合金将是替代钢铁的轻量化和高性能的材料,是最具有潜力的汽车用材料。
车身轻量化技术对汽车性能的影响
车身轻量化技术对汽车性能的影响随着汽车工业的不断发展壮大,车身轻量化技术成为了当前汽车设计和制造领域的热点之一。
车身轻量化不仅仅意味着减少整车重量,更是为汽车性能的提升创造了更多的可能性。
本文将探讨车身轻量化技术对汽车性能的影响,并分析其在节能环保、行驶稳定性、安全性和操控性方面的具体影响。
1. 节能环保车身轻量化技术对汽车节能环保具有显著的影响。
减轻整车重量意味着减少了能源消耗,对于传统内燃机驱动的汽车而言,轻量化可以降低燃油的消耗,减少二氧化碳排放量。
同时,轻量化还可以提升电动汽车的纯电续航里程,延长电池使用寿命。
通过采用轻量化材料和结构设计,减少汽车行驶阻力,还可以提升汽车的整体动力性能,进一步提高能源利用效率。
2. 行驶稳定性车身轻量化技术对汽车的行驶稳定性有着重要的影响。
轻量化降低了车身的质量和惯性,使得汽车在转向、刹车和加速等操作时更为敏捷。
此外,降低车身重量可以降低车辆重心,降低重心高度提高了汽车的抗侧倾性能,有效减少了车辆在高速行驶和急转弯时的侧倾倾斜。
这些优化在提升行驶稳定性的同时,也提高了驾乘人员的乘坐舒适性和安全性。
3. 安全性车身轻量化技术在汽车安全性方面的影响也不可忽视。
车辆轻量化减少了提供保护的材料质量,因此需要在设计和制造过程中采用更多的安全设计和材料。
这包括使用高强度钢材、碳纤维增强塑料等轻量高强材料,以及合理设计车身结构、加强撞击缓冲区等措施,以保证在碰撞事故中乘员的安全。
车身轻量化技术的引入需要进行全面的安全评估和测试,确保在减轻车身重量的同时,不牺牲车辆整体的抗撞击性能。
4. 操控性车身轻量化技术对汽车操控性能的影响主要体现在提升车辆的灵活性和操纵性上。
轻量化减少了车身质量和惯性,使得汽车在操控时更为敏感,响应更为迅速。
这使得驾驶员更容易掌握车辆的动态特性,提高了驾驶的精准性和驾驶乐趣。
轻量化还可以改善车辆的平衡性和转向性能,使得车辆在弯道行驶时更加稳定,提高了驾驶员的驾驶体验和驾驶安全。
汽车轻量化技术研究及市场前景分析
汽车轻量化技术研究及市场前景分析随着环保标准的日益严格,轻量化技术成为汽车工业的焦点之一。
汽车轻量化是指在不降低汽车性能和安全性的前提下,采用先进的材料和制造工艺,降低汽车重量,从而提高燃油经济性和降低尾气排放。
本文将探讨汽车轻量化技术的应用和市场前景。
一、汽车轻量化技术的应用1.材料轻量化首先,汽车轻量化技术的最主要形式就是材料轻量化。
目前,汽车中使用的材料主要分为三类:钢、铝和复合材料。
钢是汽车最常用的材料,但是钢的密度较大,难以轻量化。
相比之下,铝的密度较低,重量轻,但强度相对较低,用量大会增加成本。
因此,复合材料成为了汽车轻量化的重要选择。
复合材料由几种材料组合而成,常见的有碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料。
复合材料具有强度高、重量轻、不易腐蚀等优点,尤其在高速列车、太空飞行器等领域有广泛应用,而随着技术的进步和成本的下降,其在汽车领域的应用也越来越广泛。
2.制造工艺轻量化其次,制造工艺轻量化也是汽车轻量化技术的重要方向之一。
提高汽车的动力性和燃油经济性,不仅要靠材料轻量化实现,还需要提高汽车的整体设计水平,包括优化车身结构、改进车辆动力系统和降低摩擦阻力等。
比如高档豪华汽车采用了自适应空气悬挂,通过调整车身高度和减小车轮滑行阻力等手段,节约燃油,延长发动机寿命,并提高了车辆通过性和平顺性。
同时,汽车轻量化工艺还包括采用模块化设计、使用先进焊接技术和锻造技术等,保证汽车同时具备较好的安全性、性能和舒适性,为驾乘者带来更好的使用体验。
二、汽车轻量化技术的市场前景分析1. 国内汽车轻量化市场前景广阔。
当前,在绿色发展、低碳经济等背景下,我国政府出台了一系列的环保、节能、减排政策,鼓励企业积极开展节能减排技术研究和应用。
与此同时,由于技术和成本的限制,国内汽车轻量化技术的应用存在一定差距,但是国内企业正在通过技术创新和合作等方式不断弥合差距,并在国际领先汽车厂商的推动下逐步向轻量化技术应用前沿发展。
特斯拉Model3整车轻量化技术分析
轻量化是汽车领域的发展趋势,新能源汽车的轻量化不仅可以提升车辆动力性,降低行驶能耗,增加续航里程,还可以降低客户使用成本,轻量化的效果及意义可见一斑。
Model3是电动汽车的行业标杆,其在轻量化上有何建树?是否值得借鉴?国内轻量化水平与国外还有多大差距?这一期我们就来深入探讨一番。
1.Model3轻量化水平表1Model3车型基本信息车型尺寸(mm)4694×1850×1443轴距(mm)2875前轮距(mm)1580后轮距(mm)1580车身脚印面积(m²) 4.54注:脚印面积,(前轮距+后轮距)/2╳轴距,m2;图1 model 3车型示意图参照行业标准,从三个方面对Model3的轻量化水平进行分析。
(1)白车身轻量化系数(2)整车名义密度(3)整车轻量化指数(1)白车身轻量化系数白车身轻量化系数是业内用来评价白车身轻量化水平的系数,系数越小白车身轻量化水平越高。
它是综合了车身尺寸、重量和性能三方表现获得的数据。
对比ECB近7年的主流三厢轿车,可以发现主流车型白车身轻量化系数基本在3以下,而Model 3白车身轻量化系数远超其它车型,高达 4.5,处于不利位置,主要是白车身重量偏高而扭转刚度偏低的原因。
图 2 Model 3与竞品车白车身重量对比图图 3 Model 3与竞品车白车身轻量化系数对标散点图那整车轻量化指标又是什么样一个数据?(2)整车名义密度名义密度是整备质量与名义体积之比,名义密度小的车辆轻量化水平越高。
式中:D——名义密度;M——整备质量;V——名义体积;其中名义体积计算如下式:V=[(B×H)]+[(L-B) ×0.5×H] ×W 式中:H——车身高度;B——轴距;W——车身宽度;L——车身长度;Model 3对比Model S整备质量下降了约300kg,从名义密度上看Model 3的整车轻量化处于中等水平,虽然有所改善,但优势并不明显。
汽车轻量化主要技术路线分析
汽车轻量化主要技术路线分析一、关系营销的主要目标关系营销更为关注的是维系现有顾客,丧失老主顾无异于失去市场、失去利润的来源。
关系营销的重要性就在于争取新顾客的成本大大高于保持老顾客的成本。
有的企业推行“零顾客叛离”计划,目标是让顾客没有离去的机会。
这就要求及时掌握顾客的信息,随时与顾客保持联系,并追踪顾客动态。
因此,仅仅维持较高的顾客满意度和忠诚度还不够,必须分析顾客产生满意感和忠诚度的根本原因。
由于对企业行为绩效的感知和理解不同,表示满意的顾客,原因可能不同,只有找出顾客满意的真实原因,才能有针对性地采取措施来维系顾客。
满意的顾客会对产品、品牌乃至公司保持忠诚,忠诚的顾客会重复购买某一产品或服务,不为其他品牌所动摇,不仅会重复购买已买过的产品,而且会购买企业的其他产品。
同时顾客的口头宣传,有助于树立企业的良好形象。
此外,满意的顾客还会高度参与和介入企业的营销活动过程,为企业提供广泛的信息、意见和建议。
二、竞争者识别每个企业都要根据内部和外部条件确定自身的业务范围并随着实力的增加而扩大业务范围。
企业在确定业务范围时都自觉或不自觉地受一定导向支配。
企业的每项业务包括四个方面的因素:要服务的顾客群;要迎合的顾客需求;满足这些需求的技术;运用这些技术生产出的产品。
企业确定自身业务范围时着眼点不同,业务范围导向就不同,竞争者识别和竞争战略也随之不同。
L产品导向与竞争者识别产品导向指企业业务范围限定为经营某种定型产品,在不从事或很少从事产品更新的前提下设法寻找和扩大该产品的市场。
对照确定业务范围的四方面因素可知,产品导向指企业的产品和技术都是既定的,而购买这种产品的顾客群体和所要迎合的顾客需求却是未定的,有待于寻找和发掘。
在产品导向下,企业业务范围扩大指市场扩大,即顾客增多和所迎合顾客的需求增多,而不是指产品种类或花色品种增多。
实行产品导向的企业仅仅把生产同一品种或规格产品的企业视为竞争对手。
产品导向的适用条件是:市场的产品供不应求,现有产品不愁销路;企业实力薄弱,无力从事产品更新。
汽车轻量化技术发展趋势分析
汽车轻量化技术发展趋势分析随着人们对环保节能意识的日益增强,汽车轻量化技术成为了汽车行业的一个热门话题。
轻量化是指在维持汽车性能和功能不变的情况下,通过减少汽车整车重量来提高汽车燃油效率和降低二氧化碳排放。
本文将分析汽车轻量化技术的发展趋势。
一、汽车轻量化技术发展历程随着汽车工业的快速发展,汽车的质量和性能得到了显著提升。
然而随之而来的问题是汽车的重量不断增加,导致燃油消耗和污染排放等问题日益严重。
为了解决这些问题,汽车轻量化技术不断得到发展和应用。
最早的轻量化技术是采用轻量材料,如铝合金、镁合金等材料进行研发和应用,使汽车的整车重量得以降低。
然而,这些材料的成本较高,价格不菲,限制了轻量化技术的推广。
随后,汽车轻量化技术进入了一个新的阶段,采用先进的制造工艺技术,如板材冲压、焊接、铆钉连接等技术,使汽车结构变得更加精细化、复杂化,并能够实现零件的精细现代化加工。
这种轻量化技术的优势是能够减少汽车零部件的重量和成本,提高整车的燃油经济性。
目前,汽车工业已经进入了第三个轻量化技术阶段。
这个阶段的轻量化技术主要采用先进的复合材料,如碳纤维、玻璃纤维等材料,这些材料具有优异的强度和刚度,且重量轻,是未来汽车结构材料的发展方向。
二、汽车轻量化技术的现状目前汽车轻量化技术在汽车行业中已经得到了广泛的应用。
在轿车领域,一些高端汽车品牌已经开始采用混合材料,同时在汽车的发动机、变速器、底盘、悬挂等方面进行了轻量化设计。
在商用车领域,一些重型卡车也开始采用轻量化技术,以减少整车的重量和燃油消耗。
汽车企业已掌握了精密制造工艺、材料设计、CAE 分析等多项核心技术,已经实现了在汽车性能不变的情况下,汽车自重的大量减轻。
三、汽车轻量化技术的发展趋势未来,汽车轻量化技术将朝着以下几个方向发展:1. 混材设计。
将不同种类的材料同车身密集连接,以实现富有弹性的配置,发挥各种材料的优点,提升整车的性能。
2. 引入复合材料。
随着复合材料的不断发展,未来汽车的很多零部件都将采用复合材料。
电动汽车的轻量化技术研究
目录页
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1. 电动汽车轻量化技术概述 2. 材料选择与优化 3. 结构设计与优化 4. 制造工艺与技术 5. 轻量化对性能的影响 6. 轻量化对成本的影响 7. 国内外研究进展 8. 未来发展趋势
电动汽车的轻量化技术研究
电动汽车轻量化技术概述
电动汽车轻量化技术概述
▪ 模块化设计
1.模块化设计是电动汽车轻量化技术的重要手段,通过模块化设计可以将车辆的各个部分拆分 成独立的模块,便于生产和维护。 2.模块化设计可以提高车辆的生产效率和质量,同时也可以降低车辆的重量和成本。 3.模块化设计需要考虑模块的连接方式、接口设计等因素,以保证模块的稳定性和可靠性。
结构设计与优化
轻量化材料的优化
1.材料的组合:通过将不同的材料组合在一起,可以实现轻量化和性能的优化。例如,将铝合金和 碳纤维复合材料组合在一起,可以实现轻量化和强度的优化。 2.材料的加工:通过优化材料的加工工艺,可以提高材料的性能和降低制造成本。例如,通过热处 理和表面处理,可以提高铝合金和镁合金的性能。 3.材料的回收:通过优化材料的回收工艺,可以实现材料的循环利用,降低环境污染。例如,通过 化学回收和物理回收,可以回收和再利用铝合金和镁合金。
电动汽车的轻量化技术研究
国内外研究进展
国内外研究进展
▪ 国内研究进展
1.国内电动汽车轻量化技术研究起步较晚,但近年来发展迅速 ,已取得一些重要成果。 2.国内研究主要集中在材料、结构和工艺等方面,如高强度钢 、铝合金、镁合金等轻质材料的应用,以及车身结构优化、制 造工艺改进等。 3.国内企业如比亚迪、特斯拉等在电动汽车轻量化技术方面投 入大量研发资源,取得了一定的市场优势。
新能源汽车轻量化的关键技术
新能源汽车轻量化的关键技术随着环境保护意识的增强和能源资源的日益紧缺,新能源汽车已成为汽车行业的热门发展方向。
在新能源汽车的研发和生产中,轻量化技术被视为关键技术之一。
轻量化可以有效降低汽车整体重量,提高能源利用效率,减少污染排放,增加续航里程,同时也有利于提高汽车的性能和安全性。
新能源汽车轻量化技术的研究和应用具有十分重要的意义。
本文将重点介绍新能源汽车轻量化的关键技术。
1. 轻量化材料的应用轻量化材料是实现新能源汽车轻量化的基础。
目前,常用的轻量化材料主要包括铝合金、镁合金、碳纤维复合材料、高强度钢和塑料等。
铝合金具有良好的强度和耐蚀性,适合用于制造车身结构和发动机部件;镁合金具有良好的加工性和塑性,可用于制造轻量化零部件;碳纤维复合材料具有极高的比强度和比刚度,广泛应用于车身和底盘等部件;高强度钢可用于制造车身冲击构件和安全结构;塑料材料则可以减少汽车自重,提高燃油经济性。
在新能源汽车的设计和制造中,合理选用各种轻量化材料是实现汽车轻量化的重要途径。
2. 结构设计优化结构设计优化是实现汽车轻量化的关键技术之一。
通过对汽车结构进行优化设计,可以减少材料消耗,提高结构强度和刚度,实现轻量化和性能提升的综合目标。
在新能源汽车的结构设计中,通常采用拼接结构、空间网格结构和复合结构等技术来减轻汽车自重。
还可以通过有限元分析、多目标优化和结构拓扑优化等方法,实现轻量化设计的精细化和智能化。
采用点胶连接技术可以减少焊接材料的使用,提高车身连接强度,有效降低汽车重量;采用混合材料设计可以在保证结构强度的同时减轻汽车重量,提高能源利用效率。
3. 动力系统集成新能源汽车的动力系统集成是实现轻量化的重要途径。
传统的汽车动力系统通常由发动机、变速器、传动轴和驱动桥等多个组成部件组成,结构复杂且重量较大。
而新能源汽车的动力系统通常由电机、电池、控制器和传动系统构成,结构相对简单且重量较轻。
在新能源汽车的设计和制造过程中,可以通过优化动力系统的布局和集成,减少组成部件的数量和重量,实现整车轻量化。
汽车轻量化技术方案及应用实例
汽车轻量化技术方案及应用实例一、汽车轻量化分析轻量化技术应用给汽车带来的最大优点就是油耗的降低,并且汽车轻量化对于环保,节能,减排,可持续发展也发挥着重大效用。
一般情况下,汽车车身的重量约占总重量的30%,没有承载人或物的情况下,大概70%的油耗是因为汽车自身的质量,由此可得到结论,车身的轻量化会减少油耗,提高整车的燃料经济性。
目前轻量化技术的主要思路是:在兼顾产品性能和成本的前提下,采用轻质材料、新成型工艺并配合结构上的优化,尽可能地降低汽车产品自身重量,以达到减重、降耗、环保、安全的综合指标。
二、新材料技术1、金属材料。
(1)高强度钢。
高强钢具有强度高、质量轻、成本低等特点,而普通钢是通过减薄零件来减轻质量的,它是汽车轻量化中保证碰撞安全的最主要材料,可以说高强钢的用量直接决定了汽车轻量化的水平。
另一方面,它与轻质合金、非金属材料和复合材料相比,制造成型过程相对容易,具有经济性好的优势。
(2)铝合金的密度小(2.7g/cm3左右),仅为钢的1/3,具有良好的工艺性、防腐性、减振性、可焊性以及易回收等特点,是一种非常优良的轻量化材料。
典型的铝合金零件一次减重(传统结构件铝替钢后的减重)效果可达30%~40%,二次减重(车身重量减轻后,制动系统与悬架等零部件因负载降低而设计的减重)则可进一步提高到50%,用作结构材料替换钢铁能够带来非常显著的减重效果。
(3)镁合金。
镁的密度仅为铝的2/3,是所有结构材料中最轻的金属,具有比强度和比刚度高、容易成型加工、抗震性好等优点。
采用镁合金制造汽车零件能在应用铝合金的基础上再减轻15%〜20%,轻量化效果十分可观,但成本偏高于铝合金和钢。
2、非金属材料。
(1)塑料是重要的非金属轻量化材料,具有比重小、成本低、易于加工、耐蚀性好等特点,在汽车行业中的应用前景被看好。
(2)树脂基复合材料根据增强体和基体材料不同分为多种类型增强基复合材料,如玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、生物纤维增强复合材料等。
新能源汽车轻量化技术路线和应用策略
新能源汽车轻量化技术路线和应用策略随着全球能源和环境问题的日益严重,新能源汽车作为替代传统燃油车的关键技术方向备受关注。
轻量化技术是推动新能源汽车发展的重要方向之一。
轻量化技术不仅可以提高新能源汽车的能源利用效率,减少能源消耗和排放,还能改善汽车性能和驾驶体验。
本文将分析新能源汽车轻量化技术路线和应用策略,探讨其在新能源汽车领域的发展前景。
1. 新能源汽车轻量化技术路线新能源汽车轻量化技术路线的主要方向包括材料轻量化和结构轻量化两大方面。
(1)材料轻量化在新能源汽车材料轻量化方面,一方面是通过开发新的轻质材料,如碳纤维复合材料、镁合金、铝合金等,来替代传统的钢铁材料;另一方面是通过改良材料的加工工艺和组织结构,提高轻质材料的强度和韧性,以满足车身结构对强度、刚度和安全性的要求。
碳纤维复合材料具有重量轻、强度高、刚度大的特点,因此被广泛应用于新能源汽车车身、车门、前围等零部件的制造中。
镁合金和铝合金在新能源汽车上也有着广泛的应用,尤其是在车身、底盘和动力系统的部件上,因为它们具有重量轻、导热性好、耐腐蚀等优点。
设计优化是通过有限元分析等计算方法,对汽车的结构进行合理设计,减少结构冗余,提高材料利用率,从而达到减轻汽车重量的目的。
结构整合则是通过在设计阶段考虑多种功能要求,将原来由多个部件组成的结构优化为由少数几个部件组成,以减少汽车重量。
组合材料的应用是指利用不同材料的特性,对汽车结构进行合理组合,以达到轻量化和增强结构强度的效果。
在新能源汽车的车身结构轻量化方面,主要采用了多种材料轻量化的方案,如碳纤维复合材料的应用、高强度钢的使用和铝合金的应用等。
碳纤维复合材料的应用已经成为新能源汽车轻量化技术的主流之一,其在车身结构中的应用可以减轻车身重量,提高强度和刚度。
高强度钢的使用可以在保证车身安全性的减轻车身重量。
而铝合金的应用则可以在一定程度上满足车身轻量化的要求,因为铝合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,同时也具有良好的可塑性和加工性。
汽车轻量化材料成型工艺分析
汽车轻量化材料成型工艺分析汽车轻量化是现代汽车工业发展的重要趋势之一,它能够显著提高汽车的燃油效率、降低排放、提升操控性能和安全性。
轻量化材料的应用和成型工艺是实现汽车轻量化的关键。
本文将探讨汽车轻量化材料的种类、成型工艺及其在汽车制造中的应用。
一、汽车轻量化材料的种类汽车轻量化材料主要包括高强度钢、铝合金、镁合金、复合材料等。
这些材料具有密度低、强度高、耐腐蚀性好等特点,是实现汽车轻量化的理想选择。
1.1 高强度钢高强度钢是汽车轻量化中应用最广泛的材料之一。
它通过优化合金成分和热处理工艺,实现了强度和韧性的双重提升。
高强度钢在汽车车身、底盘等关键部位的应用,可以有效降低整车重量,同时保持良好的安全性能。
1.2 铝合金铝合金以其低密度、高比强度和良好的铸造性能,成为汽车轻量化的另一重要材料。
铝合金可以通过铸造、锻造、挤压等工艺成型,广泛应用于汽车的发动机、变速箱、车身结构件等部件。
1.3 镁合金镁合金是所有结构材料中密度最低的金属,其密度仅为铝的2/3,钢的1/4。
镁合金的强度和刚度较高,且具有良好的阻尼性能和电磁屏蔽性能,适用于汽车的仪表板、座椅框架、轮毂等部件。
1.4 复合材料复合材料是由两种或两种以上不同材料组合而成的新型材料,具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点。
在汽车领域,常用的复合材料包括碳纤维增强塑料(CFRP)、玻璃纤维增强塑料(GFRP)等。
这些材料在汽车的车身、内饰、底盘等部位的应用,可以显著降低汽车的重量。
二、汽车轻量化材料的成型工艺汽车轻量化材料的成型工艺是实现材料性能的关键环节,不同的材料和应用场景需要采用不同的成型工艺。
2.1 铸造工艺铸造是将熔融金属倒入模具中,待其冷却凝固后形成所需形状的工艺。
对于铝合金和镁合金等材料,铸造工艺可以实现复杂形状的成型,且成本相对较低。
常见的铸造工艺包括砂型铸造、金属型铸造、低压铸造等。
2.2 锻造工艺锻造是通过施加外力使金属形成所需形状的工艺,它能够提高材料的密实度和强度。
新能源汽车轻量化的关键技术
新能源汽车轻量化的关键技术随着世界对环境保护和气候变化的关注日益增强,新能源汽车作为替代传统燃油车的重要选择,逐渐成为汽车行业的热点发展方向。
而轻量化技术作为新能源汽车发展的重要方向之一,对于提高汽车能效、延长续航里程、减少能源消耗和减轻环境负担具有重要的意义。
本文将重点介绍新能源汽车轻量化的关键技术,包括材料轻量化、结构轻量化、设计轻量化和制造轻量化。
一、材料轻量化材料轻量化是实现新能源汽车轻量化的基础。
目前,新能源汽车轻量化所使用的主要材料包括高强度钢、铝合金、碳纤维复合材料和镁合金等。
高强度钢具有优良的可塑性和成形性能,可以减少汽车车身的重量并提高车身刚度,从而提高汽车的安全性能。
铝合金的密度较低,具有良好的成形性能和热处理性能,可以有效降低车身重量。
碳纤维复合材料具有高强度、高模量、轻质、抗腐蚀等优点,被广泛应用于车身、车门、车顶等部件的制造中。
镁合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好等特点,在减少汽车重量的同时提高了车辆的燃油经济性和减排效果。
二、结构轻量化结构轻量化是新能源汽车轻量化的重要手段,主要包括车身结构轻量化、悬挂系统轻量化和动力总成轻量化。
在车身结构轻量化方面,通过采用高强度材料和优化设计,可以在保证车身刚度和安全性的前提下大幅减轻车身重量。
悬挂系统轻量化主要通过轻量化设计和材料选用,提高悬挂系统的强度和刚度,并将其重量降至最低。
动力总成轻量化包括减少发动机重量、优化变速器结构、轻量化电动驱动系统等,从根本上降低整车的自重。
三、设计轻量化设计轻量化是新能源汽车轻量化的关键环节,需要结合材料、结构、工艺等方面进行全面优化。
优化设计可以通过采用先进的设计软件和仿真工具,对零部件及整车系统进行轻量化设计分析,以最小的质量实现最好的性能。
比如通过优化零部件的形状和结构,减少浪费材料、提高结构强度等手段来实现轻量化目标,进而提高能效和延长续航里程。
四、制造轻量化制造轻量化是实现新能源汽车轻量化的重要途径,主要包括材料加工技术的改进、焊接、拼装和铆接工艺的优化等。
汽车轻量化技术的研究与进展
汽车轻量化技术的研究与进展一、本文概述随着全球环境问题的日益严重,节能减排、绿色出行已成为全人类的共识。
汽车作为现代社会的主要交通工具,其轻量化技术的研发与应用对于节能减排、提高能源利用效率、改善车辆性能等方面具有重要意义。
本文旨在探讨汽车轻量化技术的研究现状与发展趋势,分析轻量化材料、设计优化、制造工艺等方面的最新进展,以期为推动汽车轻量化技术的发展提供有益的参考。
本文将对汽车轻量化技术的概念进行界定,明确其研究范围与重点。
接着,从轻量化材料、设计优化、制造工艺等方面入手,系统梳理国内外在该领域的研究成果与经验。
在此基础上,结合当前汽车轻量化技术的发展趋势,对未来研究方向进行展望,以期为推动汽车轻量化技术的持续创新与发展提供有益的启示。
本文的研究不仅有助于加深对汽车轻量化技术的理解与认识,还为汽车行业的绿色可持续发展提供了有益的技术支持。
本文的研究也有助于推动相关领域的科技进步,促进全球范围内节能减排目标的实现。
二、轻量化材料的研究与应用随着全球环保意识的增强和能源危机的日益严峻,汽车轻量化已成为汽车工业发展的重要趋势。
轻量化材料的研究与应用是实现这一目标的关键。
轻量化材料主要包括高强度钢、铝合金、镁合金、塑料及复合材料等。
高强度钢以其优良的力学性能和相对较低的成本,在汽车制造中得到了广泛应用。
通过优化钢材成分、改进热处理工艺和微观结构设计,高强度钢不仅具有更高的强度,而且具有更好的塑性和韧性,能够满足汽车结构件对材料性能的要求。
铝合金以其低密度、高比强度、良好的加工性能和耐腐蚀性等特点,在汽车轻量化中发挥着重要作用。
尤其是铝合金铸件和锻件,因其结构紧凑、重量轻,被广泛应用于发动机、底盘和车身等部件的制造中。
镁合金作为一种轻质、高强度的金属材料,在汽车轻量化领域也备受关注。
镁合金具有良好的电磁屏蔽性能、高的阻尼性能和低的热膨胀系数,特别适用于制造汽车仪表板、座椅框架等部件。
然而,镁合金的耐腐蚀性较差,限制了其在汽车领域的应用。
中国汽车轻量化技术发展战略及路径 -回复
我国汽车轻量化技术发展战略及路径随着全球经济的快速发展,汽车行业作为国民经济的重要支柱产业之一,正面临着越来越严峻的挑战。
其中,汽车轻量化技术的研发和应用成为了当前汽车行业发展的热点之一。
本文将围绕我国汽车轻量化技术发展的战略和路径展开讨论。
一、我国汽车轻量化技术的现状1. 目前,我国汽车轻量化技术的发展仍处于起步阶段,与国际先进水平相比存在一定的差距。
2. 在材料方面,虽然国内外各大汽车制造商纷纷在轻量化材料领域进行研发,但我国汽车轻量化材料的应用率仍较低。
3. 在设计方面,国内企业在汽车轻量化设计理念上与国际先进水平还存在一定的差距。
二、我国汽车轻量化技术发展战略的分析1. 加大科研力度。
政府要加大对汽车轻量化技术研发的支持力度,鼓励企业加大科研投入。
2. 提高国内企业的自主创新能力。
要推动国内汽车制造企业加强自主创新能力,提高核心技术的研发能力,培育一批具有国际竞争力的民族汽车轻量化技术企业。
3. 加强国际合作。
国内汽车制造企业要加强与国际先进汽车企业的合作,引进国外的先进轻量化技术和设备。
三、我国汽车轻量化技术发展的路径探讨1. 推动轻量化材料的应用。
加大对轻量化材料在汽车制造中的推广和应用,提高汽车整车重量的比例。
2. 加强新能源汽车轻量化技术的研究。
新能源汽车是未来汽车发展的趋势,加强对新能源汽车轻量化技术的研究,将会为行业带来新的发展机遇。
3. 加强汽车设计与制造的一体化。
在汽车设计和制造过程中,要加强一体化的设计理念,提高汽车的整体性能。
在总体上,我国汽车轻量化技术的发展战略应当以提高汽车整车的性能和降低燃料消耗和排放为目标,采取科研创新和与国际合作相结合的发展路径。
四、我国汽车轻量化技术发展所面临的挑战分析1. 技术研发难度大。
在轻量化材料和设计方面,国内汽车制造企业与国际先进水平还存在一定差距。
2. 技术成本高。
当前轻量化技术的研发和应用成本仍然较高,需要政府和企业加大资金投入。
汽车轻量化发展分析
汽车轻量化发展分析随着环保意识的不断增强以及汽车工业技术的不断发展,汽车轻量化已成为汽车行业不可忽视的一个重要方向。
轻量化不仅可以有效降低汽车的能耗和排放,还能提高汽车的性能和安全性,因此被越来越多的汽车制造商采用。
汽车轻量化技术主要包括材料轻量化、结构设计轻量化和生产工艺轻量化。
其中,材料轻量化是汽车轻量化的核心,主要通过采用高强度钢材、铝合金、塑料、复合材料等轻量材料替代传统重量更大的材料,从根本上降低汽车整车重量。
结构设计轻量化则是通过优化整车结构设计,减少不必要的部件和连接件,提高材料的利用率,从而实现轻量化目的。
而生产工艺轻量化则是在制造过程中采用更加环保、高效的生产工艺,减少资源的浪费,提高生产效率。
随着汽车轻量化技术的不断发展,越来越多的汽车制造商已开始批量应用相关技术。
例如,通用汽车利用高强度钢材和铝合金材料制造了新款卡车,整车重量比传统卡车减轻400磅以上,同时能有效降低油耗和排放;福特汽车通过采用先进的举重工程技术和高强度钢材,以及轻量化的零件和组件,成功实现了F-150卡车的轻量化,提高了燃油经济性和出色的工程性能;特斯拉则选择采用轻量化铝合金材料搭建电动车车身,使得其整车重量显著降低,能提高续航里程和车辆动力性能。
总结来说,汽车轻量化已成为汽车行业的一个重要趋势,可以有效降低能耗和排放,提高汽车性能和安全性。
未来,随着材料、工艺和技术的不断创新和进步,汽车轻量化技术必将得到广泛应用,为汽车产业带来更为广阔的发展空间。
随着汽车轻量化发展的逐步深入,其影响不仅局限于汽车行业,同时还涉及到整个社会和环保领域。
在社会层面上,通过推广汽车轻量化技术可以促进汽车工业结构调整和优化升级,提高国家产业核心竞争力,同时还能增加就业机会,为经济发展注入新的动力。
在环保领域,汽车轻量化技术也具有重要的意义。
作为大气污染的主要产生源之一,传统汽车行业的高耗能、高排放对环境造成了极大的压力。
而汽车轻量化技术可以有效降低汽车排放和能耗,进一步减轻环境负担,推动环保事业的发展。
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汽车轻量化技术分析一、汽车轻量化技术发展的背景及意义:现阶段,汽车工业的发展面临着三大严峻问题:即油耗、环保和安全,轻量化、环保回收及节约能源已成为全球汽车工业的发展趋势。
针对此类问题,各国纷纷开始重视能源和环保议题制定了相应的法规,并提出了有效的改进措施。
轻量化技术通过降低自身质量从而达到降低油耗、减少排放的目的。
有关研究数据表明,若汽车整车质量降低10%,燃油效率可提高6%-8%,;若滚动阻力减少10%,燃油效率可提高3%;若车桥、变速器等机构的传动效率提高10% ,燃油效率可提高7%。
此外,车辆每减重100kg,CO2排放量可减少约5g/km。
由此可见,伴随轻量化而来的突出优点就是油耗显著降低,汽车轻量化对于节约能源、减少废气排放、实现我国汽车工业可持续发展十分重要。
汽车车身约占汽车总质量的30%,空载情况下,约70%的油耗用在车身质量上,因此车身的轻量化对减轻汽车自重,提高整车燃料经济性至关重要。
同时,轻量化还将在一定程度上带来车辆操控稳定性和一定意义上碰撞安全性的提升。
车辆行驶时颠簸会因底盘重量减轻而减轻,整个车身会更加稳定,轻量化材料对冲撞能量的吸收,又可以有效提高碰撞安全性。
正是出于对减少能源消耗、减少污染物排放等目的,汽车轻量化技术一直以来成为科研、汽车生产制造等重点探索方向。
无论是对于传统动力汽车,还是新能源汽车,轻量化所带来的经济效益和社会效益都相当可观。
目前,在汽车轻量化领域,正呈现技术、工艺和材料等多方发力局面。
二、汽车轻量化的含义:汽车轻量化是在满足汽车使用要求、安全性和成本控制要求的条件下,将结构轻量化设计技术与多种轻量化材料、轻量化制造技术集成应用实现的产品减重。
以上是世界汽车产业对汽车轻量化的普遍共识与认识。
但在实现汽车轻量化的同时,一个非常重要的前提是:不能以牺牲车辆安全性和NVH(噪音、振动、平顺性)为代价,汽车轻量化必须在预定整车减重目标、整车成本控制目标、安全性目标和NVH 控制水平的全面约束下进行。
汽车轻量化并不是简单地以缩小汽车的体积或者减轻汽车的质量来衡量。
汽车的安全性、稳定性、舒适性和耐撞性等与汽车的质量有直接关系,所以,还需要考虑其经济合理性,毕竟车属于商品,要让消费者接受它的价格。
(1)对于已有的功能可满足要求的汽车,轻量化的设计是降低重量而保持原功能不变,其轻量化的效果是直接的减重;(2)现有功能尚不能全部满足要求或需要提升的汽车,轻量化设计是完善功能而保持质量不变;(3)既要提高改进性能,同时也使汽车减重。
正因如此,汽车轻量化设计实际上是功能改进,质量降低,结构优化和合理价格的结合。
三、汽车轻量化技术的发展历史与现状:汽车结构的创新化设计和特殊材料的使用是汽车轻量化技术的重要组成部分。
如果汽车车身结构设计合理,不仅可以减少材料的使用量,还能达到轻量化的目的。
要想实现汽车轻量化,车身材料是非常重要的。
相关研究表明,汽车轻量化技术主要可以分为以下四个方面:①轻量化材料:实现汽车轻量化必须集成利用多种新材料和相关应用技术。
目前,汽车轻量化材料使用的主要是高强度钢,其次是铝镁合金、复合材料及塑料。
其中,高强材料主要用于降低钢板厚度,保证汽车结构和安全性能;低密度材料主要用于非结构件替换和减轻汽车质量。
1)高强钢是轻量化的关键材料,它的大量使用既实现了整车轻量化,又保证了汽车的安全性和可靠性,因此,高强钢使用面广且量大。
1994年,为提高钢铁材料相比其它材料在车身上应用的竞争地位,国际钢铁协会组织世界18个国家35家钢铁公司并委托Porche公司,持巨资开展了超轻质钢车ULSAB(Ultralight Steel Auto Body)项目。
开发出的超轻质钢车身质量为203kg,比同级别轿车车身质量平均减轻25%,与此同时车身扭转刚度提高了80%,弯曲刚度提高52%,车身第一阶固有频率上升到60Hz,并且完全满足碰撞安全性法规要求。
1997 年开始,又开展了超轻钢汽车附件ULSAC(Ultralight Steel Auto Closures)项目。
通过将车门结构改用无框架形式,同时车门外板和车门管件均采用高强度钢制造,在满足所有结构性能要求的前提下减轻车门质量36%,而制造成本仅为133美元。
2)铝合金是轻质材料,具有良好的抗腐蚀性,应用前景良好。
近年来,铝材在汽车上应用量增加很快,主要是板材、挤压材、铸铝及锻铝,在车身结构、空间框架、外覆盖件和车轮等处均有大量应用。
HONDA 公司1989年面市的NSX是一体式的铝车身结(单体构造车身),车身在融入轻量化设计理念之后,重量仅1270 公斤。
采用此种结构的还有美洲豹新款“XJ”型轿车和福特公司的AIV轿车,AIV汽车总共使用铝台金270kg,比传统钢制汽车减轻200kg。
综合ASF与单体构造车身结构的优点,本田公司开发了Insight复合结构全铝车身,最大限度的发挥铝合金的优势。
与铝合金单壳体车身(NSX车)相比,Insight铝复合车身所用的零件少15%,焊点少24%。
此外,与三门钢车身Civic车相比,白车身的质量减小47%而扭转刚度提高38%,弯曲刚度提高13%,同时具有很好的碰撞安全性。
通用汽车公司开发的五座轿车Precept使用铝合金制造车身。
车身使用了49kg 铝挤压型材、64kg铝合金板及32kg铝压铸件,与传统钢结构车身相比,Precept的车身质量减轻45%。
3)镁合金是比铝更轻的材料,其体积质量仅为1.8 kg/m3,轻量化效果更明显。
起初是用于壳体类、气缸盖罩盖和方向盘骨架等件,现在已经扩展到座椅骨架、车门、车顶、仪表盘骨架和支架类零件。
20世纪90年代,奔驰公司首先在SLRoadster中采用了镁合金座椅,使车重明显减轻。
4)塑料及纤维复合材料在汽车工业的应用也日趋增加,汽车上应用塑料件已达数百个。
在重型卡车上塑料和复合材料的应用已超过150 kg,由普通的塑料到高强度复合材料均有应用。
其中尤以SMC 和GMT的应用最为广泛。
5)金属基复合材料是20 世纪60 年代发展的新材料,80 年代之后进展很快。
汽车工业应用的MMC 主要是纤维增强及颗料增强铝基复合材料。
应用于发动机与刹车系统零部件。
发动机零件有缸套、活塞、连杆、活塞销、摇臂和气门挺柱。
在刹车系统应用于刹车盘和刹车毂。
复合材料在整车车身上有一些应用,如通用公司的Johnson等研制成功一款复合材料白车身,在满足包括静刚度、耐久性、碰撞安全性等结构性能要求前提下,比传统钢车身质量减轻了60%。
1994年,克莱斯勒推出了复合材料概念车CCV(Composite Concept Vehicle),在节省加工时间约70%的同时,CCV质量减轻20~50%。
新型的奔驰S 级车上总共使用了180kg塑料及复合材料,其中有36kg的车身外零部件。
②优化设计:随着汽车工业设计水平的不断提高,很多汽车开始采用超轻悬架结构、高刚性结构来减轻其质量,常采用优化并排焊点、加强筋、减重孔等方式来达到轻量化目的;1)结构构建:汽车的优化设计主要针对车身与关键零部件总成2 个方面。
优化设计中可以:1>优化车身的空间结构,满足各种工作载荷;2>减小或减少车身多余的尺寸、零件数量和零部件厚度;3>优化零部件形貌,减少不必要的结构或用于增强的加强件数目。
2)材料选择:优化设计的核心是通过对汽车产品的合理设计,在满足整车使用性和经济性各项要求的情况下,选择并使用适当的轻量化材料,需要利用设计者的经验和CAE 技术。
前者的实质是轻量化数据库建设,设计者的经验可以通过积累获得转化,成为轻量化数据库专家系统的一环。
同时,从设计的静动力学分析,到关重件生产工艺模拟,再到整车性能研究,CAE 技术的利用可以给出材料选择的合理预判。
3)工艺预置:汽车结构复杂,它的工艺实现对整车能否达到轻量化目标有着至关重要的影响。
汽车业的发展,使高强钢、铝镁合金和复合材料不断推出,也对应用工艺提出了新要求。
如:界别越高的高强钢,在成形性上要求越高,热成形技术是个好办法;有的部件如轿车的副车架,形状复杂且生产困难,液压成形能提供一个解决途径。
而通过CAE 技术可以分析出这些工艺的可行性和路径。
4)试验仿真:一切车辆的好坏,免不了试验的验证。
在轻量化的发展中,国外的汽车检测法规甚至已经用CAE 分析替代部分试验测试,其结果得到各界确认而成为标准要求。
对汽车轻量化影响最大的几项总体和零部件的试验包括:白车身弯扭试验、白车身NVH 试验、白车碰撞试验及保险杠碰撞试验等,都可以通过CAE 技术得到良好的仿真结果。
③制造工艺:成形方法和联接技术不断创新,如柔性化板材辊轧、剪拼焊接工艺技术、薄壁制造技术等,大大减轻了整车的重量。
1)热成形技术的应用:既要轻量化又要提高汽车性能的一个手段就是采用高强度的轻量化材料。
其优点有:通过快速冷却淬火,热成形后制件强度得到大幅提高;成形性优良;降低压机吨位;尺寸精度较高;零件表面硬度、抗凹性和刚度好。
目前,乘用车达到Uncap 碰撞4 星和5 星级水平的车型,在主要的安全件中(A,B,C3 柱和保险杠防撞梁、门防撞杆及保险杠防冲柱等)普遍采用了抗拉强度为1 500 MPa,屈服强度为1 200 MPa的马氏体钢,如此高的强度之所以能够实现,在于热成形钢材与工艺技术的发展,。
材料的加工成形性与屈服强度和延伸率有密切关系,而材料的断裂应变和屈服强度与材料的温度有密切关系。
在900 ℃时,热成形钢屈服强度下降至150 MPa,断裂应变达到50%以上,具有良好成形性和可加工性,在热成形之后,随之进行冷却淬火达到高的强度,并固定了热成形状态下的零件形状。
2)液压成形技术的应用:液压(内高压)成形是指采用液态物质作为施力介质,使坯料在施力介质作用下,贴合凸模或凹模面成形。
它是一种柔性成形技术,可以为一些形状复杂、强度高和成形性差的材料提供理想成形工艺。
液压成形分为板材液压成形和管材液压成形,在汽车工业中,应用较多的是管材内高压成形。
与冲压焊接件相比,管材液压成形的优点是:1>节约材料;2>减少后续工作量;3>由于焊接减少,可提高构件的强度与刚度;4>与冲焊件相比,材料利用率为95%~98%;5>降低生产成本和模具费用达30%。
3)激光拼焊板技术的应用:由于激光焊接技术的特殊性,焊接速度快,热影响区小,因此,激光拼焊板材的成形性良好。
激光拼焊板技术将不同厚度、不同强度或不同表面处理状态的板材通过激光拼焊集成一个大的板坯进行冲制,这样可使模具的数量和后续生产工序减少,从而降低了生产成本,并提高了零部件的质量,优化了零件结构,充分发挥了不同强度和不同厚度板材的特性。
在汽车中采用激光拼焊板材后,可使零件质量减轻24%,零件数量减少19%,焊点数下降49%,生产时间缩短21%,其典型构件为:车门内板、侧围板、地板和一些车身高强度结构件。