现代汽车新技术相关论文

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现代汽车轻量化技术的发展

姓名：左巍

学号： 10230221 学院：机电与汽车工程学院专业：汽车1002班

指导老师：邓涛

重庆交通大学机电与汽车工程学院

2013年11月

现代汽车轻量化技术的发展

摘要：

近十多年来，世界汽车工业面临着三大问题：能源、公害和安全。由于能源危机和环境问题的日益突出，现阶段世界各国均十分关注汽车轻量化技术。从汽车轻量化对能源、环境和汽车性能的影响入手，指出了轻量化研究的整体思路；介绍了当今世界先进汽车轻量化设计的概况、作用和目前汽车用轻量化材料的使用情况和性质；分析了汽车轻量化发展面临的技术和成本问题，为汽车的轻量化项目的进一步开展提出了建议。

Abstract：Over the past decade, the world automobile industry was faced with three major issues: energy, pollution and safety. At this stage, the world are very much concerned about the lightweight technology of automotive, for the energy crisis and environmental issues have become increasingly prominent. From the auto motive's lightweight in faction on the energy, environment and vehicle's performance, research ideas of vehicle’s lightweight technology were pointed out. The overview and function of vehicle's lightweight technology in the world were introduced.Now, using condition and performance of the lightweight vehicle's materials also were introduced. By analyzing the confronting problem of the deve lopment of vehicle’s lightweight technique, the suggestions of how to develop the projected of vehicle's lightweight technology were proposed.

关键字：

轻量化（light weight）；材料（material）；油耗（oil wear）

正文：

能源短缺及环境污染问题已成为制约我国汽车产业可持续发展的突出问题，无论是从社会效益还是经济效益来考虑，低油耗、低排放的汽车都是节约型社会发展的需要。汽车轻量化技术是汽车节油的重要手段，试验表明：汽车质量每下降10%，油耗约下降3%～5%。

自上世纪70年代以来，随着材料技术和设计制造技术的进步，汽车自身质量逐年减少。以美国为例，上世纪80年代初，中型轿车平均质量为1520kg；90年代初下降至1475kg;90年代末下降至1230kg；1985～1995年期间，轿车质量平均每年减少0.9%。20世纪末和本世纪初世界各国先后出现了百公里油耗3L的汽车，这类汽车的质量基本上处在750～850kg之间，比现今同类车轻50%。1998年德国大众推出的路波3L T D I，汽车自身质量只有800kg。奥迪公司最近开发的紧凑型全铝轿车AudiA2，汽车自身质量只有895～990kg。

近十多年来，世界汽车工业面临着三大问题：能源、公害和安全。众所周知，车用燃油是全球石油消耗的重要组成部分，全球汽车的石油消耗量达到每年90 亿桶，约占世界石油总产量的40％（2003

年数据）。为了应对可能的能源危机，在不降低汽车性能的情况下，降低汽车油耗具有重大的现实意义。从环境角度看，汽车每年向大气中排放的二氧化碳量多达40 亿吨，占世界全部二氧化碳排放量的25％，而其它汽车排放物如氮化物、硫化物、微粒物等也是大气污染的重要因素。因而各国政府先后制定了能源保护、废气排放、噪声和安全的有关法规。汽车技术的发展主要是围绕这三大问题进行的，其中能源问题尤为突出，可以说是汽车工业发展与变革的动力。

欧、美、日等国家在数年前已开始重视能源及环保的议题并制定相关法令。轻量化、环保回收及节约能源已成为全球汽车产业发展的趋势。我国国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会于2004 年10 月28 日联合发布了我国首个油耗强制性国家标准——GB

19578-2004 乘用车燃料消耗量限值，对我国汽车的燃油消耗作了上限规定，将分两个阶段实施。标准第一阶段实施后我国现有汽车油耗水平将降低5％～10％，第二阶段实施后油耗将比现在降低15％以上，这将使汽车厂商更注重汽车的节能降耗。此外，单从汽车销售的角度来看，随着油价的不断攀升，汽车油耗也越来越成为影响国家政策及消费者选择车型甚至是决定是否购车的重要因素。

1有效降低车用油耗的关键是汽车轻量化

汽车行驶方程式为：

sin 2 / 21.15 d F = G⋅f +G⋅α +δ⋅m⋅a + C ⋅A⋅v其中：F 为行驶阻力；G 为车重；f 为滚动阻力系数；α为道路坡度；δ为汽车旋转质量换算系数；m 为汽车质量；Cd 为风阻系数；A 为迎风面积；v 为车速。

汽车行驶阻力越大，耗油越多。汽车行驶阻力包括滚动阻力、爬坡阻力、加速阻力和空气阻力等四项，从上式可以看出，其中前三项均与车重成正比。经验数据显示，空气阻力约占行驶阻力的25％。目前，减少这部分阻力的措施通常有：流线型车身、

全粘接挡风玻璃、隐蔽式雨刮器、下地板全封装等。这些措施能将风阻系数降到0.3，但这已到瓶颈，其进一步减小的可能性只能寄希望于更为流畅低矮的车身。只是这样不仅需要巨大的技术与资金的投入，且不适用于要求空间宽敞的日常用车，因而应该将目光转移到其它的阻力因素上。而剩下的75％，即滚动阻力、爬坡阻力、加速阻力，从公式可以看出，均与车重成正比。因此，减轻汽车质量，就成为减轻阻力从而节约燃油的重要措施。

汽车轻量化是当代国内外汽车工业发展的一个重要课题：

（1）在保证汽车质量和功能不受影响的前提下，最大限度地减轻各零部件的质量，降低燃耗，减少排放污染。

（2）在使汽车减轻质量、降低燃耗、减少排放的同时，努力谋求高输出功率、高响应性、低噪声、低振动、良好操纵性、高可靠性和高舒适性等。

（3）在汽车轻量化的同时，汽车的价格应当下降或保持在合理水平，具有商业竞争能力，即汽车的轻量化技术必须是兼顾质量、性能、价格的技术。

汽车轻量化对汽车技术的不断发展起到了重要作用：

（1）降低油耗：汽车轻量化减小了汽车的滚动阻力、加速阻力和爬坡阻力，这些都可以降低油耗。同时如果使动力性能不变，通过恰当的齿轮传动比也可以使油耗降低。根据宝马公司研究结果，汽车自身质量每减轻100 kg，可节油0.3～0.8 L/100 km。考虑到不同车型质量的不同，整车质量每降低1％，油耗可减少0.6～0.8％。如果以2002 年全球汽车总产量5800 万辆、每辆行驶寿命10 万公里计算，则仅这一年生产的汽车在整个寿命期间就能节约燃油3.48×1010 L，即2.2 亿桶（159 L/桶）。

（2）改善性能：汽车轻量化，有利于改善汽车

的行驶、转向、加速、制动等运动性能和排气性能等多方面的性能。其中，发动机的轻量化还可改善前轮荷重分担率，进而改善汽车的操纵稳定性，还可为降低噪声、振动、实现大功率化创造条件。同时还有利于减轻部件振动和降低噪声，提高舒适性能，对于某些承载件，其承载的重量减轻，有利于降低元件疲劳，提高耐久性。例如一辆重量1543 kg的汽车，若车重减轻25%，可使该车加速到60 km/h的时间从原来的10 秒减少到8 秒。

（3）波及效果：汽车各部分的质量是相互关联的。例如，发动机质量的减轻，使有关底盘部分也可以相应地减轻，即汽车整车减少的质量将大于发动机减少的质量；又如，车身零部件的轻量化，使支承它的行驶系统（车架、车桥、车轮、悬架等）

负荷减小，尺寸和质量即可适当减小，发动机和制动器也可相应减小、减轻。通常，当平衡系统中某个部位质量减少1 kg，给予整个系统的波及效果是质量减少K kg，称K 为增长因子，K 值因部位而异，汽车的K 值在1.5～2.0 之间。