解析汽车轻量化的途径和材料
解析汽车轻量化的途径和材料
https://www.360docs.net/doc/2117498532.html, 2011-12-07 中国汽车消费网[收藏该文章]
当今，总是听到汽车轻量化这个词，那么什么是汽车轻量化呢？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。实验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
轻量化热潮开始蔓延
对人类来说，瘦得过头可是会生病的，但对车辆来说，车身的重量却是愈轻愈好；过去轻量化是赛车跟高性能跑车的专利，现在轻量化的热潮则延烧到所有车型之上！过去轻量化是高性能车款的专利，主要原因在于轻量化材料的造价向来十分高昂，使用这些材料会让一般市售车的价格变得过于高昂，不利于销售。但随着制造工艺日益先进，这些高性能材料的价格变得较过去来得低廉，让车厂能把过去专属于高性能车款的材料，运用在一般车辆上。
轻量化早已不是超级跑车的专利，各式新颖的材质都能有效降低车身重量
汽车轻量化的指导思想是：在确保稳定提升性能的基础上，节能化设计各总成零部件，持续优化车型谱。
汽车轻量化的主要途径有：
1. 汽车主流规格车型持续优化，规格主参数尺寸保留的前提下，提升整车结构强度，降低耗材用量；
2. 采用轻质材料。如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等；
3. 采用计算机进行结构设计。如采用有限元分析、局部加强设计等；
4. 采用承载式车身，减薄车身板料厚度等。
其中，当前的主要汽车轻量化措施主要是采用轻质材料。
可用于汽车轻量化设计的金属材料
有色合金
以乘用车来说，1973年每辆车所使用的有色合金占全部用材的重量比为5.0%，1980年增至5.6%，而1997年则达到了9.6%。有色合金在汽车上应用量的快速增长是汽车材料发展的大趋势。
铝合金
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为了控制碳纤维零件的价格与品质，BMW将部分碳纤维零件自行生产
铝的密度约为钢的1/3，是应用最广泛的轻量化材料。以美国生产的汽车产品为例，19 76年每车用铝合金仅39kg，1982年达到62kg，而1998年则达到了100kg。
铸造铝合金
许多种元素都可以作为铸造铝合金的合金元素，但只有Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Li在大量生产中具有重要意义。当然，在汽车上广泛应用的并不是上述简单的二元合金，而是多种元素同时添加以获得好的综合性能。
汽车工业是铝铸件的主要市场，例如日本，铝铸件的76%、铝压铸件的77%为汽车铸件。铝合金铸件主要应用于发动机气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、空压机连杆、传动器壳体、离合器壳体、车轮、制动器零件、把手及罩盖壳体类零件等。
铝铸件中不可避免地存在缺陷，压铸件还不能热处理，因此在用铝合金来生产要求较高强度铸件时受到限制。为此在铸件生产工艺上作了改进，铸造锻造法和半固态成型法将是未来较多用的工艺。
变形铝合金
变形铝合金指铝合金板带材、挤压型材和锻造材，在汽车上主要用于车身面板、车身骨架、发动机散热器、空调冷凝器、蒸发器、车轮、装饰件和悬架系统零件等。
由于轻量化效果明显，铝合金在车身上的应用正在扩大。如1990年9月开始销售的日本本田NSX车采用了全铝承载式车身，比用冷轧钢板制造的同样车身轻200kg，引起全世界的瞩目。NSX全车用铝材达到31.3%，如在全铝车身上，外板使用6000系列合金，内板使用5052－0合金，骨架大部使用5182－0合金；由于侧门框对强度和刚度要求很高，使用以6 N01合金为基础、适当调整了MG和Si含量的合金。在欧美也有用2036和2008合金作车身内外板的。
铝散热器发源于欧洲而后遍及全世界。在欧洲，到20世纪80年代后期铝散热器已占领市场的90%。随着车用空调、油冷却器等的大量使用，铝热交换器的市场迅速扩大。从材料的角度看，铝在热交换器上的广泛应用在很大程度上归功于包覆料覆层铝板和铝带的成功开发。
铝基复合材料
铝基复合材料密度低、比强度和比模量高、抗热疲劳性能好，但在汽车上的应用受到价格及生产质量控制等方面的制约，还没有形成很大的规模。目前，铝基复合材料在连杆、活塞、气缸体内孔、制动盘、制动钳和传动轴管等零件上的试验或使用显示出了卓越的性能，如本田公司开发成功的由不锈钢丝增强的铝基复合材料连杆比钢制连杆降重30%，对1.2L 的汽油发动机可提高燃料经济性5%；采用激冷铝合金粉末与SiC粉末（重量百分数2%）混合并挤压成棒材，用此棒材经锻造成型的活塞因强度高可降重20%，发动机功率大幅度提高；用铝基复合材料强化活塞头部而取消第一道环槽的奥氏体铸铁镶块可降重20%；铝基复合材料制动盘比铸铁制动盘降重50%。
镁合金
镁的密度约为铝的2/3，在实际应用的金属中是最轻的。镁合金的吸振能力强、切削性能好、金属模铸造性能好，很适合制造汽车零件。
镁合金大部分以压铸件的形式在汽车上应用，镁压铸件的生产效率比铝高30%～50%。新开发的无孔压铸法（Pore Free Diecast）可生产出没有气孔且可热处理的镁压铸件。
镁铸件在汽车上使用最早的实例是车轮轮辋。在汽车上试用或应用镁合金的实例还有离合器壳体、离合器踏板、制动踏板固定支架、仪表板骨架、座椅、转向柱部件、转向盘轮芯、变速箱壳体、发动机悬置、气缸盖和气缸盖罩盖等。与传统的锌制转向柱上支架相比，镁制件降重65%；与传统的钢制转向轮芯相比，镁制件降重45%；与全铝气缸盖相比，镁制件降重30%；与传统的钢制冲压焊接结构制动踏板支架相比，整体的镁铸件降重40%，同时其刚性也得以改善。
镁基复合材料的研究也有进展，以SiC颗粒为增强体,采用液态搅拌技术得到的镁基复合材料具有很好的性能且生产成本较低。在AZ91合金中加入25%的SiC颗粒增强的复合材料比基体合金拉伸强度提高23%，屈服强度提高47%，弹性模量提高72%。
钛合金
钛的密度为4.5g/cm3,具有比强度高、高温强度高和耐腐蚀等优点。由于钛的价格昂贵，至今只见在赛车和个别豪华车上少量应用。尽管如此，对钛合金在汽车上应用的试验研究工作却不少。例如用α+β系钛合金制造的发动机连杆，强度相当于45钢调质的水平，而重量可以降低30%；β系钛合金（Ti-13V-11Cr-3Al等）经强冷加工和时效处理，强度可达2000 MPa，可用来制造悬架弹簧、气门弹簧和气门等，与拉伸强度为2100MPa的高强度钢相比，钛弹簧可降重20%。
钛合金应用的最大阻力来自其高价格，丰田中央研究所开发了一种成本较低的钛基复合材料。该复合材料以Ti-6Al-4V合金为基体，以TiB为增强体，用粉末冶金法生产，已在发动机连杆上应用。
钢铁末日未到
Smart Forvision车上的全塑料轮圈是一项惊人创举，BASF公司更表示此轮圈随时可投入量
产
提到钢材恐怕让人难以跟轻量化联想，事实上即使在各式新材料的夹击下，钢仍有不可取代的地位，世界钢铁协会（World Steel ASSociATion，WSA）在今年五月发布了未来钢车计划（The Future Steel Vehicle，FSV），以新开发的先进高刚性钢材（Advanced High-Strength Steel，AHSS）制造车辆，此一材质不仅比传统钢材轻量35%，在产品生命周期中的污染更降低70%，FSV计划主席Jody Shaw表示：高度运用弹性、可塑性、低生产污染以及极具竞争力的制造成本完美展现出钢材的优势。
轮圈也轻量
A2概念车轮圈的特殊复合包层构造，也让18寸轮圈减轻达2公斤之谱
未来轻量化的工程甚至延伸到轮圈之上，而且在这次车展当中我们已经看到惊人的成果，在Smart Forvision车上所使用的轮圈完全跳脱传统思维，由BASF公司所设计的Ultr amid轮圈是以热塑性塑胶制作，重量比传统铝制轮圈轻30%，以Smart Forvision来说，光使用Ultramid轮圈就已经减重12公斤。无独有偶地，Audi也在轮圈上大做文章，在A2概念车上的轮圈虽然还是以合金为主要材料，但加上特殊的复合材料包层构造，每个单一轮圈减重达2公斤之谱，整套轮圈亦为车辆省下8公斤的重量，而且还保留了e-tron车系的轮圈造型特色。
小结：汽车轻量化已经是未来汽车发展的趋势，不过汽车轻了，安全性也就随之降低了，这都说明了汽车轻量化“举步维艰”，究竟是得不到鼓励？还是有鼓励没落实？这是汽车产业行走在轻量化之路上亟待解决的问题，安全性和轻量化并存的那天有没有可能到来呢？我们还是拭目以待吧！
汽车轻量化技术及实现途径-汽车设计课程论文
本科课程论文 题目汽车轻量化技术及实现途径课程汽车设计 专业机械制造及其自动化 班级2012级1班 学号 姓名 联系方式 2015年6月26日
目录 摘要： (3) 1.前言 (3) 2.轻量化技术及其发展现状 (3) 3.实现汽车轻量化的主要途径 (4) 3.1合理的结构设计 (4) 3.2使用新型材料 (5) 3.2.1有色合金材料 (6) 3.2.2高强度钢 (7) 3.2.3塑料和复合材料 (7) 3.2.4其他轻量化材料 (8) 4.汽车轻量化发展面临的问题 (8) 5.结论 (9) 参考文献 (9)
汽车轻量化设计技术 *** 西南大学工程技术学院，重庆 400716 摘要：本文简要介绍了目前汽车轻量化技术的发展状况,包括轻量化设计概况、各种轻量化材料的性能及运用,阐述了汽车轻量化的实施途径。 关键词：汽车轻量化发展 1.前言 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%。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。因此汽车轻量化已成为汽车产业发展中的一项关键性研究课题。 2.轻量化技术及其发展现状 汽车轻量化的技术内涵是:采用现代设计方法和有效手段对汽车产品进行优化设计,或使用新材料在确保汽车综合性能指标的前提下,尽可能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。 然而,汽车轻量化绝非是简单地将其小型化。首先应保持汽车原有的性能不受影响,既要有目标地减轻汽车自身的重量,又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性,同时汽车本身的造价不被提高,以免给客户造成经济上的压力。 汽车轻量化技术包括汽车结构的合理设计和轻量化材料的使用两大方面。一方面汽车轻量化与材料密切相关;另一方面,优化汽车结构设计也是实现汽车轻量化的有效途
轻量化材料在汽车上的应用
《材料科学发展与应用》课程小论文 轻量化材料在汽车上应用 学号：205110803 姓名：尚晓娟 摘要：随着汽车工业的飞速发展，汽车安全、能源与环境问题备受关注。减小汽车自身质量是降低汽车燃油消耗及减少排放的有效措施之一。采用高强度钢、低密度的轻质材料是汽车减重的最重要途径。汽车质量的减轻主要归功于铝合金、镁合金塑料、高强度合金钢等新材料用量的增加。 关键字：轻量化材料；汽车；应用 Abstract: With the rapid development of automobile industry, car security, energy and environmental issues of concern. Reduce the quality of the car itself is to reduce vehicle fuel consumption and effective measure to reduce emissions. High-strength steel, low-density lightweight material is the most important way to lose weight in the car. Automotive quality reduction is mainly due to increase in aluminum, magnesium alloy plastic, high-strength alloy steel and other new material amount. Keywords: lightweight materials; Automotive; Application 0、引言 汽车轻量化是在保证汽车整体品质和性能不受影响甚至提高的前提下，尽可能降低汽车产品自身重量，努力谋求高输出功率、低噪声、低振动和良好的操纵性、高可靠性等，汽车的轻量化主要通过合理的结构设计和使用轻质材料的方式来实现。轻量化设计既能降低材料、能源消耗，又能降低尾气排放量，有资料显示，车质量每减轻10%，可降低6%—8%的油耗［1］。 1、汽车轻量化 众所周知，汽车在现代生活中是不可或缺的工具，随着科学技术的发展，汽车的保有量在逐年提高，汽车正以越来越大的影响改变着人类的社会生活。资源和环境问题是当今人类
汽车轻量化材料成型新工艺
汽车轻量化材料成型新工艺 杨荫⑴，方芳⑵ 汽车管理学院车辆管理系 【摘要】汽车轻量化是汽车产业的发展方向之一，面对节能环保要求和原材料价格上涨压力，加速汽车轻量化进程就越发显得迫在眉睫。车用材料加工工艺的改进是实现轻量化的有效手段之一。本文将近 年来的一系列与新材料应用有关的新工艺作一介绍。 【关键词】轻量化，材料，新工艺 New Technique on Materials of Lightweight Car Yang Yin⑴,Fang Fang⑵ Automobile Management Institute, Department of Automobile Management Abstract：Lightweight car is one of the development directions of the automobile industry.It is imminent to accelerate the process of car in the face of energy saving and environmental protection and the pressure of raw material. This paper introduces new technology about using new materials on recent years. Key words：Lightweight Car,Materials,New Technique 1 前沿 作为国民经济的重要支柱产业，我国汽车工业近几年呈现出强劲的发展态势，目前仅次于美国、日本，产量居世界第三位。对汽车而言，环保、安全成为重中之重，无论是从节能减排还是从循环经济的角度，车身轻量化都是一个成效显著的途径。乘用车车身轻量化势在必行，载货车、客车、轨道车辆车身轻量化亟待突破。 汽车轻量化是一个系统工程，包括轻量化材料的开发和应用，轻量化结构的设计和优化，以及与之相匹配的先进成形技术的改进和发展。近年来，一系列与新材料应用有关的新工艺逐渐应用到汽车工业中，如金属板材变截面轧制、超高强钢的热成型、激光拼焊、液压成形、超塑性成形、电磁成形、半固态金属加工、喷射成型、塑料制品的低压注射成型、气体辅助注射成型及不同种类材料的焊接、粘接与铆接技术等。这一系列加工工艺的改进是实现轻量化的有效手段。 2 轻量化技术 2.1 超高强钢热成形技术[1] 超高强度锰硼钢板常温下强度为500-600 MPa，加热使之奥氏体化后，迅速送入带有冷却系统的模具内冲压成形．同时被模具冷却淬火，其微观组织由奥氏体转变成马氏体，发生相变强化，强度可提高3倍以上，高达1500 - 2000 Mpa，可制备出超高强度车身冲压件。这种热成形技术是国际上近年来出现的一种专门用于生产汽车超高强度钢板冲压件的最新技术，可生产轻量且超高强度的冲压件，质量减轻20％以上，高温下成形没有回弹，零件成形精度高(冷冲压无法消除回弹) 并且可以一次成形冷冲压无法成形的复杂零件。目前，超高强度钢板热成形技术已成为国外汽车制造业的热门技术，发展非常迅速。德国、法国等工业发达国家走在前列，开发出多种热成形超高强钢，如Usibor1500、DB200等，并率先推出商品化生产线。法国的阿塞洛(Arcelor)公司、德国的蒂森-克虏
汽车材料轻量化
浅谈汽车轻量化 摘要：通过对汽车轻量化的意义的分析，以及汽车轻量化技术的现状特点，引出了轻量化的发展方向。 关键词：汽车；轻量化；发展 一、汽车轻量化的意义 现阶段，降低能耗、减少环境污染以及节约有限资源是各国面临的一个十分重要而紧迫的课题，而通过减轻汽车自重能提高汽车的燃油经济性、降低能耗、减少污染已成为全球汽车工业的发展趋势。 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，汽车轻量化对于节能减排具有重大的意义，是实现我国汽车工业可持续发展的重要措施。同时，轻量化还可以使车辆行驶时因底盘重量的减轻而减轻颠簸，提高了车身的稳定性；轻量化的材料能对冲撞能量的吸收，又可以有效提高碰撞安全性。 因此，无论是对于传统动力汽车，还是新能源汽车，轻量化一直是科研、汽车生产制造等重点探索方向。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。 一、汽车轻量化技术的现状： 汽车轻量化技术包括汽车结构的合理设计、轻量化材料的使用和制造工艺三个方面。 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)采用高强材料：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。 2）采用轻量化材料：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。 除了镁合金以外，还采用更轻的铝材料，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，轻量化效果更明显。 3）复合材料的使用：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，多应用于发动机的缸套、活塞、连杆、活塞销、摇臂和气门挺柱，刹车系统的刹车盘和刹车毂。 ②优化设计：随着汽车工业设计水平的不断提高，如果汽车车身结构设计合理，不仅可
汽车材料轻量化的一些途径
综述 汽车材料轻量化的一些途径 东风汽车公司支德瑜 当今世界的两大主题是和平与发展。中国目前未受战乱困扰,发展是首要主题。但发展必须考虑可持续性。江泽民于1996年提出:在现代化建设中,必须把实现可持续发展作为一个重大战略。要把控制人口、节约资源、保护环境放到重要位置,使人口增长与社会生产力的发展相适应,使经济建设与资源、环境相协调,实现良性循环。! 汽车工业也必须服从可持续发展的国策,所涉及的方面很广泛,今仅探讨涉及汽车材料学科诸问题之一的汽车轻量化途径。 1因石油危机而凸现的汽车轻量化问题 汽车工业可持续发展的最主要制约因素将是石油资源承受不了长期大量消耗,面临着枯竭的威胁,石油可认为是非再生资源,开采一点就少一点。地壳石油总储量虽尚未完全勘探清楚,但经人们一个多世纪的钻探,要找到新的特大油藏的机率已不一定很高。其次,地下油藏也不可能全部开采出来,一般认为采收率受技术条件和成本的制约,石油能采收部分比采不出部分还要小。这就构成了探明储量!(指可采出储量)这一石油业的术语。美国1979年的采收率仅为32%。1997年10月北京第15届世界石油大会传出佳音:挪威能源部长宣布,采用先进技术的油井,采油率可达70%。我国胜利油田同月也曾宣称已掌握水平井!技术,采收率可达70%。 美国?油气杂志#最近报导:1997年底世界石油探明储量为10195.4亿桶,同年世界平均日产原油6494万桶。据此推算,全球石油探明储量仅能支撑此产量43年。 当然我们可以期盼石油探明储量仍可因继续勘探和提高采收率而有所上升,但也不可不估计到人类的每年石油耗量也会因生产发展、人口增多、特别是广大发展中国家人民生活水平的提高而有所攀升,因此石油的供应前景仍是脆弱的。仅能保证几代人(主要还是发达国家这一小部分人)畅快消费的现实是与可持续发展的伟大理想相距甚远的。 汽车是石油的一个主要消费者。开发替代能源、特别是开发电动汽车,提示了不耗用石油的可能性。但迄今任何替代办法都还不如石油燃料经济和方便;优化交通结构,特别是实行公交优先,可以较大幅度降低石油总需量,但是人们还是不断地受着汽车进入家庭的诱惑。因此通过汽车技术进步,提高汽车本身的热效率以减少油耗,最大程度地延缓石油枯竭之年到来,和保留一些石油资源供其他用途,例如作为塑料等石油化工产品的原料,仍不失为人类当前为可持续发展的前景而作的一种现实的重大努力。 在汽车节油设计改进中有一个重要子项是采用轻量化材料以降低汽车自重。众所周知,汽车的燃油耗与汽车运动总质量成正比,而汽车总质量为汽车自重与载荷之和。由于轿车的自重远大于载荷,因此轿车降低自重尤为重要。自1973年石油危机以来,世界各汽车厂在轿车上采用轻量化材料的进展也较明显,尤其表现在塑料和铝的扩大应用上。 时至今日,现代轿车中占自重90%的6类主要材料各自份额大体为钢55%~60%,铸铁12%~ 5%(以上两项通称黑色金属,约共占65%),塑料8%~12%,铝6%~10%,橡胶4%,玻璃3%。6类之外的其他材料共占车重的10%,它们是各种重有色金属、各种液体和诸如油漆等杂项材料。以上比值并非恒定,它随轿车等级、品牌和各制造厂习惯而异;又是动态的,随技术发展而变化,大体上是石油危机发生25年后的当前现状。 载货车载荷远大于自重。由于其车架、车箱、弹簧和车轮都承重载,机件也传递较大的力和扭矩,一般难由铝和塑料承担,因此载货车上黑色金属的相对密度通常占70%以上。 为了汽车的进一步轻量化,材料学科的主要活跃因素在3个方面: a.采用高强度材料,以减小制件尺寸,并需解决尺寸缩减所可能引发的问题; b.采用低相对密度材料,并需解决材料更换所可能引发的问题; c.采用易成形工艺及与之相适应的材料,使几个零件集成为一体,从而减少多余的重量,也可简化制造工序,降低成本。 汽车工艺与材料 AUTOMOBILE TECHNOLOGY&MATERIAL 1999年第6期 1
汽车轻量化技术及实现途径
西南大学网络教育学院 毕业论文 论文题目：汽车轻量化技术及实现途径 学生冉航 学号 1421352663001 类型网络教育 专业车辆工程 层次专升本 指导教师赵金斗 日期 2016年10月17日
西南大学网络教育学院毕业论文（设计）评定表
目录 摘要： (3) 1.前言 (3) 2.轻量化技术及其发展现状 (3) 3.实现汽车轻量化的主要途径 (4) 3.1合理的结构设计 (5) 3.2使用新型材料 (6) 3.2.1有色合金材料 (7) 3.2.2高强度钢 (8) 3.2.3塑料和复合材料 (8) 3.2.4其他轻量化材料 (9) 4.汽车轻量化发展面临的问题 (9) 5.结论 (10) 参考文献 (11)
汽车轻量化设计技术 摘要：本文简要介绍了目前汽车轻量化技术的发展状况,包括轻量化设计概况、各种轻量化材料的性能及运用,阐述了汽车轻量化的实施途径。 关键词：汽车轻量化发展 1.前言 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%。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。因此汽车轻量化已成为汽车产业发展中的一项关键性研究课题。 2.轻量化技术及其发展现状 汽车轻量化的技术内涵是:采用现代设计方法和有效手段对汽车产品进行优化设计,或使用新材料在确保汽车综合性能指标的前提下,尽可能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。 然而,汽车轻量化绝非是简单地将其小型化。首先应保持汽车原有的性能不受
汽车轻量化技术的发展现状及其实施途径
科学与财富 引言 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%。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。因此汽车轻量化已成为汽车产业发展中的一项关键性研究课题。 1、轻量化技术及其发展现状 汽车轻量化的技术内涵是：采用现代设计方法和有效手段对汽车产品进行优化设计，或使用新材料在确保汽车综合性能指标的前提下，尽可能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。 然而，汽车轻量化绝非是简单地将其小型化。首先应保持汽车原有的性能不受影响，既要有目标地减轻汽车自身的重量，又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性，同时汽车本身的造价不被提高，以免给客户造成经济上的压力。 汽车轻量化技术包括汽车结构的合理设计和轻量化材料的使用两大方面。一方面汽车轻量化与材料密切相关；另一方面，优化汽车结构设计也是实现汽车轻量化的有效途径。与汽车自身质量下降相对应，汽车轻量化技术不断发展，主要表现在： （1）轻质材料的使用量不断攀升，铝合金、镁合金、钛合金、高强度钢、塑料、粉末冶金、生态复合材料及陶瓷等的应用越来越多； （2）结构优化和零部件的模块化设计水平不断提高，如采用前轮驱动、高刚性结构和超轻悬架结构等来达到轻量化的目的，计算机辅助集成技术和结构分析等技术也有所发展； （3）汽车轻量化促使汽车制造业在成形方法和联接技术上不断创新。 目前，国内汽车轻量化材料正在加速发展，新型智能材料逐渐在汽车制造中得到应用。车用高性能钢板、镁合金已在汽车上有所应用。如上海大众桑塔纳轿车变速器壳体采用镁合金。随着镁合金材料的技术进步及其抗蠕变性能的进一步改善，自动变速器壳体以及发动机曲轴箱亦适合改用镁材料制造若曲轴箱由铝改为镁，则可减轻30%左右。 传统的轿车车身结构是钢车身，现今也越来越多地采用高强度钢、精练钢、铝合金和夹层钢车身结构，其制造工艺有柔性化板材辊轧、剪拼焊接工艺技术、薄壁制造技术等。不锈钢与强度较高的碳钢相比，表现出不少优点，例如延展性更好、强度更高、更适合形状复杂的覆盖件成形。上世纪80年代，重庆汽车研究所就开展了双相钢研究；一汽轿车、奇瑞汽车公司也在轿车车身上进行了高强度钢板的初步应用试验。 在结构设计方面可以采用前轮驱动、高刚性结构和超轻悬架结构等来达到轻量化目的，国内已从主要依靠经验设计逐渐发展到应用有限元等现代设计方法进行静强度计算和分析阶段。目前出现了一批拥有自主知识产权的汽车车身模具开发技术，如湖南大学与上汽通用五菱在薄板冲压工艺与模具设计理论方面开展了较深入的研究；北京航空航天大学开发了CAD系统CAXA，并已经开展了客车轻量化技术的研究，利用有限元法和优化设计方法进行结构分析和结构优化设计，以减少车身骨架、发动机和车身蒙皮的重量等。 2、实现汽车轻量化的主要途径 汽车轻量化在保证汽车整体质量和性能不受影响的前提下，应最大限度地减轻各零部件的质量，努力谋求高输出功率、低噪声、低振动和良好的操纵性、高可靠性等，降低燃油消耗，减少排放污染。通过轻量化技术的内涵可知，汽车的轻量化主要通过合理的结构设计和使用轻质材料的方式来实现。 2.1合理的结构设计 目前国内外汽车轻量化技术发展迅速，主要的轻量化措施是轻量化的结构设计和分析，设计已经融合到了汽车设计的前期。轻质材料在汽车上的应用，包括铝、镁、高强度钢、复合材料、塑料等，与结构设计以及相应的装配、制造、防腐、连接等工艺的研究应用融为一体。 在现代汽车工业中，利用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汽车的轻量化设计、制造。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。 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和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各个环节都真正实现节能、环保。 通过结合参数反演技术、多目标全局优化等现代车身设计方法，研究汽车轻量化结构优化设计技术，包括多种轻量化材料的匹配、零部件的优化分块等。从结构上减少零部件数量，确保在汽车整车性能不变的前提下达到减轻自重的目的。 具体结构合理设计有以下3个方面: （1）通过结构优化设计，减小车身骨架及车身钢板的质量，对车身强度和刚度进行校核，确保汽车在满足性能的前提下减轻自重。 （2）通过结构的小型化，促进汽车轻量化，主要通过其主要功能部件在同等使用性能不变的情况下，缩小尺寸。 （3）采取运动结构方式的变化来达到目的。比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、后轮驱动的方式，达到使整车局部变小，实现轻量化的目标。 2.2使用新型材料 据统计，汽车车身、底盘（含悬架系统）、发动机三大件约占一辆轿车总重量的65%以上。其中车身内外覆盖件的重量又居首位。因此减少汽车车身重量对降低发动机的功耗和减少汽车总重量具有双重的效应。为此，首先应该在白车身制造材料方面寻找突破口。具体可以有如下几种方案：（1）使用密度小、强度高的轻质材料，像铝镁合金、塑料聚合物材料、陶瓷材料等； （2）使用同密度、同弹性模量而且工艺性能好的截面厚度较薄的高强度钢； （3）使用基于新材料加工技术的轻量化结构用材，如连续挤压变截面型材、金属基复合材料板、激光焊接板材等。 3结语 随着轻量化材料技术，包括生产工艺、装配、连接、材料性能等的不断发展和成熟，针对不同轻质材料的不同性能，进行多材料混合结构设计，即同一部件的组成零件可由不同材料制造，以实现所用的材料与零件功能达成最佳组合，已经成为未来汽车设计发展的方向。目前汽车轻量化技术还处于很不成熟的阶段，未来将有很大发展前景。 参考文献 [1]范叶，杨沿平，孟先春等著.汽车轻量化技术及其实施途径.汽车工业研究，2006.7. [2]杨沿平，唐杰.我国汽车轻量化技术现状及研发重点.汽车与配件，2006（42）. [3]冯美斌.汽车轻量化技术中新材料的发展及应用.汽车工程，2006. 6. [4]敖炳秋.轻量化汽车材料技术的最新动态.汽车工艺与材料，2002. 汽车轻量化技术的发展现状及其实施途径 罗坤1，陈超2，张发友1，杨本宁1 （1.郑州大学机械工程学院，河南郑州450001；2.大连海事大学交通运输管理学院辽宁大连116026）摘要：简要介绍了目前汽车轻量化技术的发展状况，包括轻量化设计概况、各种轻量化材料的性能及运用，阐述了汽车轻量化的实施途径。 关键词：轻量化；汽车；发展 科学论坛 703
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径 作者：SKP资讯中心整理来源：上海汽车》2007年第6期热度：506 前言 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%。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。因此汽车轻量化已成为汽车产业发展中的一项关键性研究课题。 1、轻量化技术及其发展现状 汽车轻量化的技术内涵是：采用现代设计方法和有效手段对汽车产品进行优化设计，或使用新材料在确保汽车综合性能指标的前提下，尽可能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。 然而，汽车轻量化绝非是简单地将其小型化。首先应保持汽车原有的性能不受影响，既要有目标地减轻汽车自身的重量，又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性，同时汽车本身的造价不被提高，以免给客户造成经济上的压力。 汽车轻量化技术包括汽车结构的合理设计和轻量化材料的使用两大方面。一方面汽车轻量化与材料密切相关；另一方面，优化汽车结构设计也是实现汽车轻量化的有效途径。 与汽车自身质量下降相对应，汽车轻量化技术不断发展，主要表现在： (1)轻质材料的使用量不断攀升，铝合金、镁合金、钛合金、高强度钢、塑料、粉末冶金、生态复合材料及陶瓷等的应用越来越多； (2)结构优化和零部件的模块化设计水平不断提高，如采用前轮驱动、高刚性结构和超轻悬架结构等来达到轻量化的目的，计算机辅助集成技术和结构分析等技术也有所发展； (3)汽车轻量化促使汽车制造业在成形方法和联接技术上不断创新。 目前，国内汽车轻量化材料正在加速发展，新型智能材料逐渐在汽车制造中得到应用。车用高性能钢板、镁合金已在汽车上有所应用。如上海大众桑塔纳轿车变速器壳体采用镁合金。随着镁合金材料的技术进步及其抗蠕变性能的进一步改善，自动变速器壳体以及发动机曲轴箱亦适合改用镁材料制造。若曲轴箱由铝改为镁，则可减轻30%左右。 传统的轿车车身结构是钢车身，现今也越来越多地采用高强度钢、精练钢、铝合金和夹层
车身轻量化的思路及途径轻量化制造工艺(完)
车身轻量化的思路及途径轻量化制造工艺（完） 作者：北京现代汽车有限公司沧州分公司慕温周、杨人杰、罗艳路、张剑、吕顺、朱珍厚（韩） 车身轻量化的思路及途径——轻量化材料的应用（一） 车身轻量化的思路及途径——轻量化结构设计（二） 车身轻量化的思路及途径的第三个重要方法——轻量化制 造工艺 轻量化制造工艺在使用轻量化材料和优化结构设计后，往往需要革新制造工艺来满足材料和结构的变化，如目前已广泛应用的激光拼焊板、热冲压成形和液压成形等工艺。 1. 激光拼焊板激光拼焊板（TWB）可将不同材质、不同厚度、不同强度和不同表面镀层的板坯拼合起来然后整体进行压型。激光拼焊板工艺已在汽车领域应用成熟，用于制造车门内板、加强板、立柱、底板和轮罩等部件，大众第7 代Golf 车身的激光焊缝总长度甚至达到了70 m。激光拼焊板工艺通过减少制件数量、局部钢板减薄及去除点焊凸缘来实现轻量化目的。车门内板边缘因需加装铰链，需要在0.8 mm 的主板基础上应用2 mm 厚的裁剪板来加强，因无需加装额外的增强板故车门整体减重1.4 kg。 2. 热冲压成形工艺高强度钢板由于屈服强度和抗拉强度的提高，冲压成形性能下降，主要表现为成形缺陷多、所需成
形力大以及回弹严重制件尺寸精度难以保证。如当强度超过1 000 MPa 以上时，对于一些几何形状比较复杂的零件，使用常规的冷冲压工艺几乎无法成形，所以高强度钢的热冲压成形工艺应运而生。热冲压成形工艺首先将高强度钢板加热至奥氏体化状态，然后快速转移到模具中进行冲压成形，在保证一定压力的情况下，制件在模具本体中以大于27℃/s 的冷却速度进行淬火处理，保压淬火一段时间，以获得具有均匀马氏体组织的超高强钢零件。 3. 液压成形工艺液压成形工艺一般有预成形、成形以及校准三个过程，可用于板材和管材成形。板材液压成形技术尤其适用于有深冲要求的复杂工件及较少凹槽的大型工件，如车身的结构件和外覆盖件。在车门外板的液压成形过程中，由于预成形使材料产生了期望的预应力，可以使车门等外板件在保持耐冲击性不变的情况下减少壁厚，从而达到轻量化效果。 管材液压成形是指管坯在内外部液体压力作用下贴合内部 的芯棒成形，该工艺可提高管件的内、外表面精度，也可用于两个部件的连接。管材液压成形的主要车身制件有发动机歧管、车顶支架、侧门横梁、散热器支架和传动轴零件等。 4. 铝合金压铸新工艺铝合金的加工方法有铸造、压铸、辊压、挤压和冲压等。随着铝合金在车身上的应用日益广泛，工程师们开发了一系列铝合金压铸新工艺，如冲压压铸法、针孔
深圳汽车轻量化项目申报材料
深圳汽车轻量化项目 申报材料 投资分析/实施方案
报告说明— 汽车轻量化这一概念最先起源于赛车运动，它的优势其实不难理解， 重量轻了，可以带来更好的操控性，发动机输出的动力能够产生更高的加 速度。由于车辆轻，起步时加速性能更好，刹车时的制动距离更短。 该轻量化铝合金汽车零件项目计划总投资2687.60万元，其中：固定 资产投资2067.49万元，占项目总投资的76.93%；流动资金620.11万元，占项目总投资的23.07%。 达产年营业收入5235.00万元，总成本费用4032.40万元，税金及附 加52.80万元，利润总额1202.60万元，利税总额1421.28万元，税后净 利润901.95万元，达产年纳税总额519.33万元；达产年投资利润率 44.75%，投资利税率52.88%，投资回报率33.56%，全部投资回收期4.48年，提供就业职位82个。 调研数据显示，2017年款普通品牌车型中，铝合金零部件在转向节、 羊角中的渗透率为21%，控制臂为3%，副车架和制动钳壳体上还没有应用。由此可见，当前铝合金在普通乘用车品牌中的渗透率还在绝对低位（增长 空间广阔）！
目录 第一章项目基本情况 第二章建设单位基本信息第三章项目建设必要性分析第四章项目市场分析 第五章项目建设方案 第六章项目选址说明 第七章项目工程设计 第八章工艺方案说明 第九章环境保护 第十章企业卫生 第十一章项目风险评价分析第十二章节能概况 第十三章项目进度方案 第十四章投资可行性分析 第十五章经济评价 第十六章综合评价说明 第十七章项目招投标方案
第一章项目基本情况 一、项目提出的理由 我国新能源汽车销量快速增长。当前我国的新能源汽车发展主要由政 策扶持，得到了飞速的发展。2016年，我国新能源汽车销量为50.7万辆，同比增长53%。截止2017年11月，新能源汽车11月当月销量11.9万辆，同比增长106.7%。 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，其物理性质表 现为密度低、强度高、塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、 导热性和抗蚀性，工业上广泛使用。 二、项目概况 （一）项目名称 深圳汽车轻量化项目 （二）项目选址 xx经济示范中心 深圳，简称深，别称鹏城，是广东省副省级市、计划单列市、超大城市，国务院批复确定的中国经济特区、全国性经济中心城市和国际化城市。截至2018年末，全市下辖9个区，总面积1997.47平方千米，建成区面积927.96平方千米，常住人口1302.66万人，城镇人口1302.66万人，城镇 化率100%，是中国第一个全部城镇化的城市。深圳地处中国华南地区、广
解析汽车轻量化的途径和材料
解析汽车轻量化的途径和材料 https://www.360docs.net/doc/2117498532.html, 2011-12-07 中国汽车消费网[收藏该文章] 当今，总是听到汽车轻量化这个词，那么什么是汽车轻量化呢？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。实验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。 轻量化热潮开始蔓延 对人类来说，瘦得过头可是会生病的，但对车辆来说，车身的重量却是愈轻愈好；过去轻量化是赛车跟高性能跑车的专利，现在轻量化的热潮则延烧到所有车型之上！过去轻量化是高性能车款的专利，主要原因在于轻量化材料的造价向来十分高昂，使用这些材料会让一般市售车的价格变得过于高昂，不利于销售。但随着制造工艺日益先进，这些高性能材料的价格变得较过去来得低廉，让车厂能把过去专属于高性能车款的材料，运用在一般车辆上。
轻量化早已不是超级跑车的专利，各式新颖的材质都能有效降低车身重量 汽车轻量化的指导思想是：在确保稳定提升性能的基础上，节能化设计各总成零部件，持续优化车型谱。 汽车轻量化的主要途径有： 1. 汽车主流规格车型持续优化，规格主参数尺寸保留的前提下，提升整车结构强度，降低耗材用量； 2. 采用轻质材料。如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等； 3. 采用计算机进行结构设计。如采用有限元分析、局部加强设计等； 4. 采用承载式车身，减薄车身板料厚度等。 其中，当前的主要汽车轻量化措施主要是采用轻质材料。 可用于汽车轻量化设计的金属材料 有色合金
湖北汽车轻量化项目申报材料
湖北汽车轻量化项目 申报材料 规划设计/投资分析/产业运营
报告说明— 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，其物理性质表 现为密度低、强度高、塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、 导热性和抗蚀性，工业上广泛使用。 该轻量化铝合金汽车零件项目计划总投资17253.05万元，其中：固定 资产投资14353.95万元，占项目总投资的83.20%；流动资金2899.10万元，占项目总投资的16.80%。 达产年营业收入25143.00万元，总成本费用18881.19万元，税金及 附加319.33万元，利润总额6261.81万元，利税总额7444.84万元，税后 净利润4696.36万元，达产年纳税总额2748.48万元；达产年投资利润率36.29%，投资利税率43.15%，投资回报率27.22%，全部投资回收期5.17年，提供就业职位327个。 我国新能源汽车销量快速增长。当前我国的新能源汽车发展主要由政 策扶持，得到了飞速的发展。2016年，我国新能源汽车销量为50.7万辆，同比增长53%。截止2017年11月，新能源汽车11月当月销量11.9万辆，同比增长106.7%。
目录 第一章项目概述 第二章承办单位概况 第三章项目背景及必要性第四章市场研究分析 第五章项目投资建设方案第六章项目选址评价 第七章土建工程说明 第八章工艺概述 第九章环境保护分析 第十章职业安全 第十一章建设风险评估分析第十二章节能可行性分析第十三章实施安排方案 第十四章投资方案说明 第十五章项目经济收益分析第十六章总结说明 第十七章项目招投标方案
第一章项目概述 一、项目提出的理由 调研数据显示，2017年款普通品牌车型中，铝合金零部件在转向节、 羊角中的渗透率为21%，控制臂为3%，副车架和制动钳壳体上还没有应用。由此可见，当前铝合金在普通乘用车品牌中的渗透率还在绝对低位（增长 空间广阔）！ 汽车轻量化这一概念最先起源于赛车运动，它的优势其实不难理解， 重量轻了，可以带来更好的操控性，发动机输出的动力能够产生更高的加 速度。由于车辆轻，起步时加速性能更好，刹车时的制动距离更短。 二、项目概况 （一）项目名称 湖北汽车轻量化项目 （二）项目选址 某循环经济产业园 湖北省，简称鄂，中华人民共和国省级行政区，省会武汉。地处中国 中部地区，东邻安徽，西连重庆，西北与陕西接壤，南接江西、湖南，北 与河南毗邻，介于北纬29°01′53″—33°6′47″、东经 108°21′42″—116°07′50″之间，东西长约740千米，南北宽约470 千米，总面积18.59万平方千米，占中国总面积的1.94%。最东端是黄梅县，
汽车轻量化论文
摘要：汽车轻量化对于降低汽车燃油消耗和减少排放污染起着举足轻重的作用，采用轻质材料是实现汽车轻量化的重要途径。文章详细分析了轻量化技术 在现在汽车种的应用，包括铝合金镁合金钛合金3种轻合金的特点。轻量化 设计技术以及金属成型方法和连接技术，说明了汽车轻量化的意义，对汽车的 轻量化技术发展有一定的指导作用。 关键词：汽车；轻量化；车身 1轻量化技术在汽车上的应用 目前，国内外应用于汽车的请炼化技术主要有：1）轻质材料技术的应用，如铝合金镁合金钛合金高强度钢塑料粉末冶金生态复合材料及陶瓷等的应用越来越多；2）结构优化及计算机辅助设计和分析技术的应用；3）汽车制造中新的成型方法和连接技术的不断应用。 1.1.1基于材料的轻量化技术的应用 1.11高强度钢在汽车上的应用 高强度刚已成为颇具竞争力的汽车轻量化材料，它在抗碰撞性能，加工工艺和成本方面与其他材料相比具有较大的优势。采用高强度钢板，首先能改善汽车的安全和碰撞性能，传统的碳素钢虽然可以吸收碰撞能量，但其缺点是质量大，影响燃油经济性；高强度钢板用于汽车车身，除了能减薄车身部件厚度降低自重之外还可以提高汽车表面件的抗凹陷性及抗破坏能力，在降低燃油消耗率的同时又可以提高汽车的安全性。 国外高强度钢在汽车上的应用以日本最为典型。在日本，车身零件实际应用高强度钢始于20世纪70年代，最早应用于车身外表件，然后应用到内部零件和结构件。目前，日本悬架结构和支撑件的强度已达到800-1000MPa。 抗拉强度410 MPa的高强度钢多用于内部件，即将采用590 MPa高强度钢用于内部件，有望进一步减薄零件厚度。
1.12铝合金在汽车上的应用 铝具有高的导电性和导热性，密度小，塑性好，易成型，易回收利用。 可通过铸锻冲压工艺制造各类汽车零件。自1991年使用高强度铝合金以来，北美汽车上铝的用量已增加2倍，运动多用途车皮卡和微型厢式车上的铝的用量呈3倍增长。 目前，铝合金已经广泛应用于汽车车身底盘零部件以及发动机的某些部件上。现代轿车发动机活塞几乎都采用铸铝合金，这是因为活塞作为主要的往复运动件要靠减重来减小惯性，减轻曲轴配重，提高效率，并需要材料有良好的导热性，较小的热膨胀系数，以及在350度左右有良好的力学性能，而铸铝合金符合这些要求。同时由于活塞连杆采用了铸铝合金件，减轻了质量，从而降低了发动机的振动，降低了噪声，使发动机的油耗下降，这也符合汽车的发展趋势。 近年来，一些新型铝合金材料也开始在汽车上应用，如快速凝固铝合金TiAi金属间化合物泡沫铝材铝复合材料铝基粉末冶金材料和铝拼焊冲压坯材料。 1.13 镁合金在汽车上的应用 镁合金的基本特性如下： 1）质量轻。镁合金比铝合金轻33%，比钢轻77%，为常用结构金属材料中最轻的材料。同时，镁能制造出与铝同样复杂的零件而质量则较后者轻 1/3.镁合金用于车辆，将显著地降低其起动惯性，降低燃油消耗，减少 环境污染。 2）比强度高，刚性强。同等形状下，镁合金制品的刚性为塑料的10倍以上。 如用镁合金代替ABS塑料，则制品的质量可以减少36%，厚度可以降低 64%。
汽车轻量化的基本途径
通过对车架有限元分析发现车架在车辆工作的三种典型工况下的强度和刚度均满足设计要求，初始设计的车架方案是合理的。但车架除了一些应力集中的部位应力较大以外其余部位应力均很小，最大应力相比于材料的许用应力还有差距，结构强度有很大富余，结构具备较大的轻量化空间。因此在进行对比后确定结构轻量化的方案，选择合适的轻量化参数对车架进行轻量化十分必要，在得到轻量化后的车架后还需要在相同工况下进一步对其进行有限元分析，在满足设计要求的情况下保证轻量化效果明显。 5.1 轻量化方案的选择 5.1.1 汽车轻量化的基本途径 汽车的重量对与汽车的功耗和排放具有非常大的影响，汽车的轻量化对提高产品的竞争力有非常重大的作用，世界上各大汽车厂商都在致力于减轻车辆的重量，对于重型矿用车来说，其轻量化的意义则更明显。首先由于其重量极大，车身尺寸也极大，很小的轻量化比例就会带来极大的收益。其次作为载重汽车，车身本身的重量小就代表着其装载比提高，动力的利用率也提高。此外还有如降低功耗和排放等。总的来说汽车的轻量化具有3个基本途径，新型的轻质材料、先进的加工工艺和优秀的产品结构。 很多研究表明，一些新型的材料不仅可以降低结构的重量同时还可以提升结构的性能。运用于汽车结构中的就是常用的利用高强度钢来代替普通钢，不仅可以减少结构重量同时其强度也会提升，本课题的车架在设计时就采用了高强度钢，这在重型车辆中的运用十分广泛。一些合金如铝合金和镁合金等的运用也会极大的降低车辆的重量，车身采用全铝结构的ASF汽车，其材料是6000系列铝合金，对于普通的车身，ASF车身在强度和刚度相当时汽车减重约45%。塑料作为一种耐腐蚀和密度极小的材料，也广泛用于汽车内外饰中，很多汽车的油箱就是采用塑料材质。在本课题设计的集成燃油箱中，在车架内设计了一层塑料防腐层，不仅成本低，质量轻而且具有很好的防腐作用。 先进的加工工艺对于车辆的轻量化也有一定的作用。例如对铝合金加工时常常采用压铸法，这种方法有一个极大的缺点，即是当液态金属在注入模具时，由于模具内空气排除的不干净，固态化的金属内部会有很多小的气泡，这种结构强度不够好而且可靠性差，而且当其用于温度很高的部位时因为温度极高结构容易产生变形或表面不平整，这使得铝合金部件在汽车上的应用受到极大的约束。一种新型的压铸方法可以完美解决上述问题，即无空隙压铸法。这种方法是将模具
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。钛和钛合金应用的最大阻力来自于其高价格，所以钛合金的研制和生产工艺的开发重点都在于降低成本。 （2）高强度钢在汽车上的应用 高强度钢强度优于普通钢板、成本低于铝镁合金，使高强度钢板成为未来汽车结构材料的主体。 （3）其他材料的应用 蠕墨铸铁具有更高的刚度和强度，而简单地以蠕墨铸铁代替灰铸铁不会使零件质量减轻，但通过减小铸件壁厚即可减轻其质量。国外轻型发动机缸体应用蠕墨铸铁较多。在车用发动机上陶瓷基复合材料也有着广泛的应用。 3.制造轻量化 轻量化制造技术指的是以车辆轻量化设计为基础，在综合考虑所采用轻量化材料的特性和产品控制成本要求的前提下而采用的制造技术。目前使用最广泛的有激光焊接技术，液压