淺談汽車輕量化技術

韓冬

【摘 要】隨著汽車技術的快速發展和人們對汽車使用要求的提高，人們發現了汽車輕量化技術帶來的好處，比如在燃油效率、摩擦阻力、汽車穩定性方面表現得最佳。本文簡要地闡述了目前汽車輕量化技術的發展水平。

【關鍵詞】汽車；輕量化；結構設計；新型材料

據相關研究報告表明，如果汽車采用合理的輕量化技術，可以降低自身的重量、提高機械的傳動效率，這樣就可以提高燃油效率，降低摩擦。研究表明，汽車空載時，70%被消耗的燃油浪費在自身重量上。由此可見，汽車輕量化技術對改變汽車的自重，提高燃油效率的影響非常重要。同時，輕型化材料還可以吸收沖擊的能量，提高了碰撞的安全性能。汽車輕量化技術儼然成為一個汽車發展的重要方向。汽車輕量化的內涵是運用現代的設計方法和有效手段對產品進行優化設計，或者運用新型材料，在能確保汽車綜合性能指標情況下，降低汽車自重，提高燃油效率，保證安全性性能。但是，汽車輕量化不等同于小型化。不但要減輕自身重量，而且安全性、舒適性、燃油經濟性要不低于原來的車型，并且在成本與價格上也不能有大的提高。現在實現汽車輕量化主要有以下幾種途徑：

一、合理地設計結構

在現代汽車工業中，CAD/CAM/CAE一體化技術作為輕量化技術的基礎，有著重要作用，其涵蓋了設計、分析、制造各個環節。利用CAD/CAM/CAE技術，可以將對汽車總體進行分析和優化，并合理進行汽車車身布局與結構設計，對車的各個部件的結構力學分析，之后從數據庫中提取生成的數據進行剛度、強度計算和工程分析。同時也可以用該技術對汽車進行模擬實驗分析，對輕量化汽車進行碰撞、疲勞和振動等分析。通過對汽車各個系統和部件進行分析、設計和制造，將其合理的輕量化，可以達到環保和節能。通過以上的方法，對車輛實行輕量化方法大概有以下三方面：（1）減小車結構框架和自身鋼板的

重量，并對其進行剛度校核和強度校核，在確保自身性能條件下盡可能輕；（2）通過改變汽車的整體尺寸，整體變小，來減輕重量；（3）改變運動結構的方式，使結構整體變小，達到減輕重量的目的。

二、新型材料的使用

目前，高強度的輕型材料的開發備受重視，并且已經取得了實質性的進展。（1）鎂鋁合金，其在200°C時加工性能良好，低于200°C時，其晶體結構為六面體結構，加工性能差，如果在室溫條件下進行塑性加工，會造成材料全面開裂。鋁鎂合金質量較鋁合金輕，并且在汽車與計算機領域有了較多的應用。加上其自身加工性能好，質量輕，并能軋制成鋼板，所以適用于做宇航設備和攜帶式電子設備的外殼。同時由于自身是金屬設備，能夠屏蔽泄露的電磁波。這種既質量輕，又有屏蔽性能的材料如果能夠將其性能加以改進，日后應用范圍會越來越廣。（2）復合材料與塑料。與具有相同性能的鋼比較，密度低，塑料與復合材料可以降低零件重量的35%左右，并且其強度甚至高于鋁材等，成本比較低。復合材料屬于纖維增強型材料，屬于塑料和增強型纖維合成的材料。通常用的是玻璃纖維和熱固性樹脂的復合材料。復合材料具有以下優點：密度低、耐腐蝕、設計靈活美觀、隔熱、隔電、耐沖擊等優良性能。復合材料典型代表玻璃鋼，已經被廣泛應用到歐美、日系車中，尤其是商用車的領域。塑料屬于高分子有機物，其優點為：密度小、耐腐蝕、隔音隔熱、防振、易于加工等特點，其觸感與外觀色澤均優于金屬鋼板。塑料的應用主要在汽車的內飾上，比如汽車的儀表盤、副儀表盤、車門內側、雜物箱蓋、扶手、車床、散熱器等。現在隨著塑料性能的提高，塑料逐步向功能件與結構件方向發展。塑料也向汽車覆蓋件方向發展。（3）其他輕量型材料。精細陶瓷已經成為第三大類材料，又稱高性能陶瓷、高技術陶瓷。其歷史僅有20年左右，但是具有高強度、高硬度、耐腐蝕、耐磨損的力學性能和耐熱沖擊、耐氧化和蠕變的化學性能。精細陶瓷與傳統陶瓷的根本區別在于可以從原料的選擇制備、后續的制造工藝方法實施嚴格控制，可以制造得到實際中需要的具有不同性能要求的陶瓷材料。作為輕量化材料，精細陶瓷已經廣泛應用到汽車零件上，不僅能使汽車輕量化，而且還能隔熱、耐腐蝕。還可用于制造耐高溫噴嘴，適合國防的需要。

隨著汽車工業的發展，輕量化技術也在不斷發展和成熟，可以進行多材料混合結構設計，最終達到零件與材料最佳的組合，這是汽車輕量化技術發展的目標。目前該技術在世界上還不是很成熟，未來的發展空間很大。

參 考 文 獻

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