汽車車身結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)研究

摘 要：作為汽車設(shè)計和制造的重要發(fā)展方向之一，輕量化帶給汽車本身的提升是巨大的，不僅能夠提高其能效比，而且可以減少駕駛者的使用成本，與此同時，輕量化也為汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計中提升安全系數(shù)提供了方便，保障駕駛者的生命健康安全。總之，輕量化能夠在為駕駛者提供全方位的駕駛感覺提升，是未來汽車工業(yè)重點(diǎn)發(fā)力的領(lǐng)域。本文將基于汽車車身結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)存在的不足來探討其發(fā)展策略。

關(guān)鍵詞：汽車;車身結(jié)構(gòu);輕量化

在人類進(jìn)入二十世紀(jì)以后，汽車成為最重要的交通方式之一，幫助人們減少在路途中的時間損耗而迅速到達(dá)目的地，然而，過去由于汽車設(shè)計和制造水平的限制，汽車往往非常沉重，加之油耗控制不當(dāng)，所消耗的資源量非常巨大，對環(huán)境的污染也不容小覷。而在未來，環(huán)保和節(jié)能會逐步成為汽車設(shè)計和制造的重要考量，除了改變能源利用方式以外，將汽車設(shè)計得更加輕量化也是重要的研究方向。

1 汽車車身輕量化設(shè)計所存在的不足

汽車輕量化聽上去似乎并不復(fù)雜，然而卻是一個非常困難的問題。汽車的車身內(nèi)安裝了許許多多的電子部件，而且承擔(dān)著符合全車大多數(shù)重量的任務(wù)，因此必須要保證其強(qiáng)度和空間，否則就會失去其實用性。而想要同時做到這兩點(diǎn)并不現(xiàn)實，至少在優(yōu)秀的新型材料出現(xiàn)之前是很難做到的，受限于汽車廠家的制造技術(shù)以及成本，過度追求輕量化只會使得空間及強(qiáng)度中的一個被放棄，亦或者倒退回來，放棄輕量化而保全這兩方面的需求。總之，在技術(shù)還未完全成熟之前，輕量化的過程受到了許許多多的限制，使得其最終效果很難盡如人意。

1.1 評價標(biāo)準(zhǔn)缺失

上文提到，輕量化的研究對汽車廠商的技術(shù)儲備和財力都提出了很高的要求，受限于此，許多小廠商很難參與到其中，而諸多汽車巨鱷則把有關(guān)輕量化的研究視為機(jī)密而三緘其口，使得有關(guān)輕量化的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和評價標(biāo)準(zhǔn)都沒有做到很好的統(tǒng)一，直到現(xiàn)在，許多廠商仍然各自有各自的標(biāo)準(zhǔn)，各自有各自的側(cè)重點(diǎn)，想要集合各種力量難上加難。

1.2 材料單一性

可以說，優(yōu)秀材料的貧乏是限制汽車車身結(jié)構(gòu)輕量化發(fā)展的一大重要原因，在當(dāng)下，絕大多數(shù)廠商都使用低碳鋼作為制造汽車的主要材料，高碳鋼雖然價格便宜，加工簡單，強(qiáng)度也比較不錯，但其重量表現(xiàn)卻并不好，同等強(qiáng)度條件下，低碳鋼的重量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鎂合金和鋁合金，更不要說化學(xué)合成的高分子材料了。盡管當(dāng)下存在許許多多的優(yōu)質(zhì)材料，不僅重量輕，而且強(qiáng)度夠，但是成本都很高，如何把這些材料的制作成本降低成為了材料研究中的難題。

2 汽車輕盈化技術(shù)應(yīng)用的必要性

近幾年來，全球變暖的趨勢越來越明顯，公眾關(guān)于節(jié)能減排的呼聲也越來越高。全球變暖的主要原因是溫室氣體的排放，而其中有很大一部分都源自于汽車燃燒化石燃料產(chǎn)生的尾氣。汽車輕量化能夠極大地提高發(fā)動機(jī)對于能源的利用效率，而且重量的減輕可以使得汽車的操縱更加靈活，剎車更加及時，可以有效地保障駕駛?cè)藛T的生命安全。在未來的很長一段時間內(nèi)，人類將使用燃油車輛，燃油車輛的長續(xù)航等優(yōu)點(diǎn)也是新能源汽車暫時所不能企及的，所以，與其鼓吹汽車全盤新能源改造，不如在最直觀的輕量化上下功夫。

3 汽車車身輕量化的方法

雖然汽車輕量化技術(shù)在發(fā)展中并不十分順利，但也不是說沒有解決的方法，事實正相反，如今在飛快的科技發(fā)展中，已經(jīng)出現(xiàn)了許多新的思路，能夠幫助汽車輕量化改造從簡單地削減部件到整體優(yōu)化。以下是具體的方法介紹。

3.1 減去車身部件上多余的質(zhì)量

這一點(diǎn)是最為直接也是最開始被研究的策略。汽車作為諸多零部件的集合，也并不是所有的部件都是必要的。通過工藝的改進(jìn)和技術(shù)的進(jìn)步，過去需要多組元件才能實現(xiàn)的功能，如今只要一個就可以了。

3.2 車身部件整體化

在過去，車身鑄造工藝非常的不成熟，因此需要分段進(jìn)行鑄造然后再進(jìn)行組合，不僅繁復(fù)冗雜，而且部件的結(jié)合處都需要專門的機(jī)械裝置進(jìn)行連接，這一部分也是不小的重量。如今，技術(shù)的進(jìn)步可以實現(xiàn)車身的一體塑型，從而減少了連接處的組件，而且整體化的車身組件可以極大地提高其強(qiáng)度。

3.3 采用更加輕量的材料

雖然當(dāng)下汽車制造仍然大量使用低碳鋼，但是隨著更多更優(yōu)秀的材料出現(xiàn)，未來會逐步地應(yīng)用到實際生產(chǎn)當(dāng)中。比如化工領(lǐng)域制造的高分子塑料，雖然聽上去是塑料，但其強(qiáng)度卻非常出色，重量也很輕。再比如各種合金，鎂合金、鋁合金等，都有著不錯的表現(xiàn)，是未來取代低碳鋼的優(yōu)良選擇。接下來的研究方向便是把材料成果和汽車工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行緊密結(jié)合，探討如何在工業(yè)化條件下實現(xiàn)成本降低的同時盡可能地保持原有的性能。

4 總結(jié)

雖然采用更加清潔的能源作為汽車的動力是大勢所趨，但短時間內(nèi)，輕量化才是對汽車性能和駕駛體驗提升最明顯的措施，過去受限于技術(shù)水平，很難取得有效地成果，如今隨著鑄造工藝的升級換代以及新材料的不斷出現(xiàn)，相信未來的汽車會變得越來越省油，駕駛體驗也越來越好。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐建全，楊沿平.基于Vensim的汽車輕量化全生命周期動態(tài)評價[J].計算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2020，26（04）：954-969.

[2]吳鐘鳴，徐禮輝，郭語.小型電動汽車車架的設(shè)計與輕量化改進(jìn)[J].現(xiàn)代制造工程，2020（04）：77-82.

[3]張云青，歐相麟，楊良波.汽車前端框架輕量化進(jìn)展[J].塑料工業(yè)，2020，48（03）：20-24.

作者簡介：楊飛旭（1997-），男，貴州銅仁人，本科，研究方向：汽車服務(wù)。