汽车轻量化设计的技术路线分析

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

汽车轻量化设计研究

汽车轻量化设计研究企业产业发展的主要方向就是汽车轻量化，也是一个汽车厂商是否拥有先进技术的主要标志。我国汽车制造业很早已经把轻量化作为发展课题，如今面对逐渐提高的环保要求以及不断上涨的原材料价格，积极发展汽车灯具轻量化已经显得至关重要。文章主要分析了汽车轻量化设计的现状和意义，汽车灯具轻量化设计应用，汽车轻量化技术的应用前景。标签：汽车轻量化；设计；发展 1 汽车轻量化设计的现状和意义在世界经济领域与人们现实生活中企业的地位毋庸置疑，其发展的重要方向是舒适、安全、低成本、节能和智能化等，随着不断提高的社会文明程度以及日益紧张的不可再生资源，最大程度降低材料用量以及控制尾气污染，这些都是汽车行业需要面对的挑战。相关资料表示，每次减少10%的汽车质量，可以节省6-8%的油耗。世界主要汽车生产国都在严格执行排放标准。我国北京也把汽车尾气排放强制执行欧洲三级标准。控制节省车体质量，也就是轻量化设计这一主要问题，不仅可以减少材料消耗，还可以降低排放尾气量，这已经成为全球汽车行业的共识，已经得到了巨大的成绩。同时加入WTO以后，对轻量化设计的大量应用，提高了我国汽车综合水平，成功接轨于世界标准，对于提升我国汽车行业国际竞争起到重要作用。 2 汽车灯具轻量化设计应用 2.1 替代材料 20世纪80年代，由于能源危机造成的影响，日本提出了汽车轻量化设计，设计出对能耗与原材料有效节省的新车型。汽车灯具选择注塑材料制作，提出了与灯具大型注塑件相适合的制造技术，有效节省了手工操作所需的成本，进一步提升了企业灯具轻量化设计水平。车灯具体能够划分为前照灯、后车灯、转向灯、雾灯等。PC由于具有较强的抗冲击能力要相当于250倍的无机玻璃，相当于30倍的聚甲基丙烯酸甲酯板材，最早代替剥离在前灯外罩中应用，由于利用PC制作外罩，造成灯体利用改性聚丙烯，灯罩与灯体一般利用粘胶粘接式进行装配。此外，车灯造型中装饰功能是主要部分，PC拥有极好的光学与着色性能，可以制作车内装饰条对车灯进行点缀和装饰。一般利用透明有色的PC制作装饰条，可以选择辅助喷底漆突出其颜色，也可以同构镀铝方式对金属色积极改变和装饰；装饰圈通常利用镀铝方式改变金属色在照明灯外实施包嵌；灯具中反射镜是主要的零部件，从前都是利用压铸件镀铝进行制作，目前全部应用PC注塑镀铝，降低了质量，也对工艺进行了简化。灯具中一般是没有办法改变灯泡的发光颜色的，而指示灯全部是发出颜色的灯光，因此，利用内配光镜的颜色对整灯光颜色进行调整，通常有色透明PC的颜色包括红、黄、绿和蓝。

《汽车车身结构与设计》基本知识点

《汽车车身结构与设计》 1、车身主要包括哪些部分？答：一般说，车身包括白车身及其附件。白车身通常是指已经装焊好但未喷涂油漆的白皮车身，主要是车身结构件和覆盖件的焊接总成，并包括前后板制件与车门。但不包括车身附属设备及装饰等 2、车身有哪些承载形式？答：非承载式、半承载式、承载式 3、非承载式（有车架式）车身：货车、采用货车底盘改装的大客车、专用汽车以及大部分高级轿车都采用非承载式车身，装有单独的车架，车身通过多个橡胶垫安装在车架上，橡胶垫则起到减振作用。非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用，既延长了车身的使用寿命，又提高了舒适性。②底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架，其主要原因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。非承载车身的缺点： ①由于计算设计时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，从而导致自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架，使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。 4、什么是承载式车身（无车架式）？答：没有车架，车身直接安装在底盘上，主要是为了减轻汽车的自重以及使车身结构合理化。承载式车身结构的缺点在于由于没有车架，传动的噪音和振动直接传给车身，降低了乘坐的舒适性，因此必须大量采用防振、隔音材料，成本和重量都会有所增加；改型比较困难。 5、汽车生产的“三化”是指什么？答：汽车生产的“三化”是指汽车产品系列化、零部件通用化、以及零件设计标准化。 6、什么是工程设计？答：汽车工程设计一般需要 3 年以上，而从生产准备到大量投产时间更长。其中车身的设计所需的周期最长。车身设计首先是按 1：1 的比例进行内部模型和外部模型的设计及实物制作。其次则是车身试验，包括强度试验、风洞试验、振动噪音试验和撞车试验等。 7、轿车底盘有哪三种布置形式？答：轿车底盘有三种布置形式：a：发动机前置，后轮驱动；b：发动机前置，前轮驱动；c：发动机后置，后轮驱动。 8、什么是汽车驾驶员眼椭圆？答：汽车驾驶员眼椭圆是驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅上时其眼睛位置在车身中的统计分布图形。 9、什么是 H 点答： H点是人体身躯与大腿的交接点。

全铝车身结构设计

汽车轻量化解决方案—全铝车身结构设计摘要：解决汽车节能环保的问题，有提高传统燃油发动机的能效、发展新能汽车、应用轻量化技术三个方向。比较以上三种技术路线，在当今发动机技术提升难度日益加大、动力电池效率不高的背景下，不论对传统燃油汽车，还是新能源汽车，汽车轻量化技术都是一项共性的基础技术。大力发展并推进汽车轻量化技术，成为节能、减排的主导之一。而实现汽车轻量化技术又有三个技术途径：一种“轻量化材料”要通过一种“轻量化工艺”来实现一种“轻量化结构”。关键词：汽车轻量化全铝车身型材截面优化 Stiffness Mass Efficient 由于世界能源的随时枯竭与环境的日益恶化，世界各行各业都积极行动起来，根据政府的优惠政策与民众的强烈要求，在节能、环保方面进行了高投入研发其高效节能、积极环保的产品。汽车产业首当其冲，其汽车零部件的制造，迁联到能源、钢材、铝材、合金、塑料、橡胶、玻璃、化工、机械、电器、信息等各行各业，对汽车节能环保的要求，就是对其它相关行业的要求。对汽车进行轻量化结构的研究，要联系相关行业的专业知识，进行综合性的研究。一、汽车轻量化的目的就汽车产业而言，根据汽车产品的特点，降低油耗或提高燃油效率、减少或清洁排放对环境的污染，是节能环保研发的主要目的。从全球汽车产业来看，解决汽车节能环保问题主要采用以下三种方式：

一是大力发展先进发动机技术，通过对传统发动机的改良和一系列汽车电子技术的应用，来提高燃烧效率，改善燃油经济性。二是大力发展新能源汽车，通过研发先进新型发动机技术和推广使用气体燃料、生物质燃料、煤基燃料、高效电池等动力替代传统能源来减少汽车燃油消耗和对石油资源的依赖。三是大力发展汽车轻量化技术，在保障汽车安全性和其他基本性能的前提下，通过减轻汽车自身重量降低能耗来实现节能减排的目的。比较以上三种技术路线，在当今发动机技术提升难度日益加大、动力电池效率不高的背景下，不论对传统燃油汽车，还是新能源汽车，汽车轻量化技术都是一项共性的基础技术。大力发展并推进汽车轻量化技术，成为节能、减排的主导之一。汽车的轻量化，英文名：Lightweight of Automobile，涵义是“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。” 世界节能与环境协会的研究报告指出：汽车自重每减少10％，燃油消耗可降低6％—8％，排放降低5%—6%。而燃油消耗每减少1升，CO2排放量减少2.45kg。燃油消耗量减少不仅有利于节约能源，也可有效减少污染物排放。当前，由于节能和环保的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。伴随着技术进步，制造汽车车身的材料已经不仅仅是钢铁了，越来越多的新材料被应用到车身的制作中。其中包括：玻璃钢、铝合金、

汽车轻量化低碳设计

汽车轻量化低碳设计轻量化不仅意味着车架和钢板重量的减轻，也包括了发动机、传统系统、驱动系统以及油箱等每一个可能降低重量的部分。轻量化到底能带来多大效果，根据奥迪方面的研究，现在，一辆采用轻量化科技的奥迪A5，比普通A5可减轻重量350公斤，意味着每百公里可以降低油耗约1升。足见汽车轻量化设计是不折不扣的“低碳”经济。 “低碳”经济如今成为全球最热话题，随着上海世博会出行普通采用纯电动、混合动力、燃料电池等新能源汽车以及新能源汽车补贴政策的实施，汽车行业也燃起了一股“低碳”经济热潮。不过大家关注汽车行业低碳经济的时候，往往首先想到的就是新能源汽车，事实上，只要有利于减少排放和污染的技术都可以称之为低碳技术。今天我们就来讲讲汽车行业的另类“低碳”经济——全球汽车轻量化设计风潮。汽车轻量化是不折不扣的“低碳”经济汽车轻量化，并非没有技术含量的简单降低汽车重量，事实上诸如碳纤维代表着当今最先进的汽车技术。汽车轻量化是在保证汽车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利用率，减少燃料消耗，降低排气污染。汽车轻量化对于节约能源、减少废气排放十分重要。权威研究显示，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%。而在驾驶方面，汽车轻量化后其加速性能也将得到提高，而在碰撞时由于惯性小，制动距离也将减少。此外，车辆每减轻100公斤，二氧化碳排放可减少约5克/公里。可见汽车轻量化的节能环保效益觉不亚于汽车发动机技术节油技术。当前，由于环保和节能的需要，汽车轻量化已成为世界汽车发展的潮流。实施汽车轻量化的主要材料有碳纤维、铝合金、镁合金、钛合金、工程塑料、复合材料和高强度钢等，主要用来改造和替代车身材料。汽车轻量化大致可以分为三类：车身轻量化、发动机轻量化、底盘轻量化。其目的均是在保证性能的前提下通过使用更轻材料降低车重，从而实现节能环保功能。将车身轻量化运用到极致的当属大量使用碳纤维的F1赛车，不过由于追求速度和激情，燃油消耗依然严重再次不做介绍，但可以肯定的是如果F1赛车不采取轻量化车身，其燃油消耗将更为惊人。宝马、奥迪引领发动机和底盘轻量化发动机和底盘的轻量化，一般都是采用铝合金或镁铝合金结构代替笨重的铸铁发动机部件和普通钢制悬架部件，从而实行更强强度和更轻的质量。以这一代宝马530的前悬挂和直列6缸引擎为例，铝合金材料的大量运用，有效的控制了二者的自重，从而帮助设计师实现了降低12%单位油耗的既定目标。

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第一章：车身概论 1车身包括：白车身和附件白车身通常系指已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身，此处主要用来表示车身结构和覆盖件的焊接总成，此外尚包括前、后板制件与车门, 但不包括车身附属设备及装饰等。 2. 按承载形式之不同，可将车身分为非承载、半承载式和承载式三大类非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用，既延长了车身的使用寿命，又提高了舒适性。②底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架，其主要原因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。非承载车身的缺点： ①由于计算设计时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，从而导致自重增加。 ②由于车身和底盘之间装有车架，使整车高度增加。 ③车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大6—7-nra “一居立柱（弋"tt ） 2—償敢住｛ -A " in 21—寄一葩田抵23—Rira t-.Jp?. 24"歯档脱嫌爵一理动乩取26■—门窗眶 1 一就动航爼简主推橇2—水箱阳崔褪架」一苗'烘桓呂一匍门9—時门10—年盐捋储祓11—桔1#于柢1工一童卿駆13—疔疔赠盞 “一晞巫止适椅怖一后由台柢口一上加峯皿一顶魏活一即玄柱I W 如

型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。 3．承载式车身分为基础承载式和整体承载式。基础承载式特点：①该结构由截面尺寸相近的冷钢杆件所组成，易于建立较符合的有限元计算模型，从而可以提高计算精度。②容许设法改变杆件的数量和位置，有利于调整杆件中的应力，从而达到等强度的目的。③作为基础承载的格栅底架具有较大的抗扭刚性，可以保证安装在其上的各总成的相对位置关系及其正常工作。④提高材料利用率，简化构件的成型过程，节省部分冲压设备，同时也便于大客车的改型和系列化，为多品种创造了条件。 4．“三化”指的是产品系列化、零部件通用化以及零件设计标准化。第二章：车身设计方法初步设计技术设计卩 1概念设计：包括技术任务书的全部内容和一个批准的三维模型。

新能源汽车车身轻量化设计方法研究_安治文

车辆与动力工程南方农机2016.1299 新能源汽车车身轻量化设计方法研究安治文1 ，周明涛2 （1.广东科技学院，广东东莞 523083；2.芜湖佳景科技有限公司，安徽芜湖 241002）摘要：车身是新能源汽车直观的外在表现形式，同时也是汽车设计中占重要地位的研究对象。在新能源汽车中，车身的质量约占整车总重量的35%左右，因此通过设计使车身轻量化,可以提高车辆的动力性和经济性。本文通过对车身材料方面进行选择及设计，以此来达到轻量化的目的。关键词：新能源汽车；车身；轻量化中图分类号：U462.2文献标志码：A文章编号：1672-3872（2016）12-099-02 随着环境的逐渐恶化，新能源汽车正逐步成为汽车领域的前沿方向和发展热点。各国汽车企业在新能源汽车的设计研发中提出了各自不同的方案和主张。然而由于车身过重的原因，导致了新能源汽车特别是纯电动汽车在续航里程和动力性方面不尽如意。因此考虑和解决车身轻量化问题成为了新能源汽车设计的重中之重。 1 新能源汽车车身轻量化设计的材料选择 1.1 高强度钢是占主导地位的轻量化材料尽管轻金属材料、塑料、复合材料等近年来在汽车上的应用不断扩大，但高强度钢以其在成本、安全、制造工艺等方面的优势，依然是首选的轻量化材料。以某自主品牌车身为例，其车身冲压件高强度钢的应用比例为46.5%，车体（不含四门两盖）高强度钢的应用比例为43%，主要使用了如下高强度钢：180BH、220BH、P180、P230、ST280、340LA、590R、TRIP600、TRIP800、590Y 、780Y 、SS400、SAPH440、980Y（进口）等。目前各种材料在汽车制造中的百分比。钢铁材料约占汽车重量的60%。但是，高强度钢应用的技术难点在于成形技术。高强度钢成形的主要问题是与范性应变相关的缩颈与开裂问题，控制要点是使零件的应变程度低于临界应变[1]。而目前高强度钢成形的主要问题，则是与弹性应力及应力释放相关的零件尺寸精度和回弹问题。具体来讲，先进高强度钢（AHSS）成形过程中的主要问题为：1）变形过程中出现加工硬化，屈服强度提高，流变应力较大；2）由于零件厚度减小，因而不易保持形状；3）缺少补偿回弹的模具设计经验。 1.2 铝合金铝材料的很多特点使其适宜于在新能源汽车上应用：相对于使用钢铁材料，在新能源轿车上使用铝合金主要有三方面优势：1）可减轻整车重量，从而带来提高有效载荷、降低燃油消耗、提高制动性能、降低整车重心提高安全性、降低对路桥的损坏、提高轮胎寿命等效果；2）可减少防腐维护费用，因为不再需要喷涂载货平板或载货厢，板料有切痕和刮伤时也不致生锈，易于清洗并保持美观；3）可设计额外的美观装饰，如设计光亮的装饰件、保险杠、油罐、踏板等。轧制铝合金板用于商用车上的不同用途时，产品类型及主要性能要求也有所不同。 1.3 复合材料复合材料即纤维增强塑料，是一种增强纤维和塑料复合而成的材料。常用的是玻璃纤维和热固性树脂的复合材料。增强用的纤维除玻璃外，还有高级的碳纤维、合成纤维。复合材料作为汽车材料具有很多优点：密度小、设计灵活美观、易设计成整体结构、耐腐蚀、隔热隔电、耐冲击、抗振等[2]。目前玻璃钢复合材料的应用非常广泛，尤其在欧美车系中。其中尤以SMC和GMT的应用最为广泛。 2 轻量化设计评价 2.1 车身总量车身总量是轻量化的评价参量。宝马公司提出了轻量化系数的概念，作为评价车辆轻量化的参量，其定义为：（1）其中，L为轻量化系数；MGer为白车身重量（不包括车门和覆盖件）；Ct为车身（包括玻璃）的静扭刚度，也可取该值的2/3，此时必须保证装好的挡风玻璃上的载荷可以承受，因为高表面拉应力会引起挡风玻璃损坏；A为轮距与轴距相乘的面积。由于新能源汽车轻量化的重点是车身、覆盖件和悬挂系统，当从不同角度评价一个产品的轻量化水平时，Ct的取值应不同。当侧重以车辆的NVH性能评价轻量化参量时，Ct值取一阶弯曲或扭转的固有频率值；当侧重以轻量化的覆盖件评价轻量化参量时，Ct值取抗凹性指标值；当侧重以轻量化的悬架系统评价轻量化参量时，Ct值取弹簧的刚度和疲劳寿命[3]。 2.2 性能满足各类碰撞法规车身的动态刚度、静态刚度及其他特性与车辆的被动安全密切相关，是优化车身抗冲击能力并满足各类碰撞法规的基础。发生正面或者侧面碰撞后，车身自身要能吸收足够的能量，同时能尽量使驾驶员和乘客能够打开车门。通过对车辆进行动态及静态实验了解车身在典型的载荷力作用下车身的弯曲变形是否（下转第144页） —————————————— 作者简介：安治文（1985-），男，湖南永州人，讲师，研究方向：汽车方向。

汽车轻量化行业深度报告

目录 1.政策+电动化驱动 (4) 1.1.全球倡导节能减排 (5) 1.2.燃油减耗目标高 (6) 1.3.续航里程成难点 (8) 1.4.造车新势力引领传统车企跟进 (10) 1.5.单车用量提升 (16) 2.材料轻量化大趋势铝合金和高强度钢为主流 (17) 2.1.材料轻量化：高强度钢和铝合金性价比高 (18) 2.2.结构轻量化：拓扑优化最具价值 (25) 2.3.工艺轻量化：热成型应用最广 (28) 3.底盘轻量化新蓝海 (31) 3.1.底盘轻量化：汽车轻量化的新蓝海 (32) 3.2.车身轻量化：热成型高强度钢为核心 (44) 3.3.内外饰轻量化：改性塑料占比高 (47)

3.4.动力系统轻量化：结构优化部件多 (48) 4.总结及投资建议 (50) 5.风险提示 (53)

1.政策+电动化驱动汽车轻量化加速政策+电动化驱动，汽车轻量化加速。汽车的轻量化是指在保持汽车的强度和安全性能不降低的前提下尽可能地降低汽车车身质量。1）节能减排政策推动：传统汽车整车重量每降低10%，油耗降低6%-8%。我国在2020 年燃料消耗目标值为5L/100km，2019 实际值为5.7L/100km，距离目标值仍有差距，政策要求下使得主机厂逐渐接受轻量化带来的成本上涨，渗透率进一步提高。2）电动化加速驱动：新能源汽车对轻量化需求更为迫切，纯电动汽车整车重量每降低10kg，续航里程可增加2.5km。因此，在节能减排压力和新能源汽车性能提升需求的双重推动下，汽车轻量化正在加速。产业助力，轻量化技术为汽车行业的重要发展方向。《中国制造2025》中在汽车发展的整体规划上强调了“轻量化仍然是重中之重”；2016 年，中国汽车工程学会节能与新能源汽车技术路线图发布会中，指出汽车轻量化技术将成为汽车行业未来重点发展目标之一，其中要在2025 年，力争整车质量平均减轻20%，汽车钢铁比例占汽车总重的30%，单车用铝合金达到250kg，单车用镁量达到25kg，碳纤维使用量占车辆比重的2%，对汽车轻量化提出了具体目标。

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%。

专用汽车构造与设计

专用汽车构造与设计第一章绪论第二章专用汽车总体设计第一节概述第二节专用汽车的总体布置第三节专用汽车底盘车架的改装设计第四节专用汽车主要性能计算第五节专用汽车整车性能试验第三章自卸汽车构造与设计第一节概述第二节普通自卸汽车第三节高位自卸汽车的结构与设计第四节摆臂式自装卸汽车的结构与设计第四章罐式汽车构造与设计第一节概述第二节常压液体罐车构造与设计第三节粉罐汽车的构造与设计” 第四节液化气罐汽车构造与设计第五节其他罐式汽车构造与设计第五章厢式汽车构造与设计第一节概述第二节冷藏保温汽车构造与设计

第三节运钞车构造与设计第四节翼开启厢式车构造与设计第六章起重举升汽车构造与设计第一节概述第二节随车起重运输车构造与设计第三节栏板起重运输车构造与设计第四节高空作业车构造与设计第五节起重吊车构造与设计第七章仓栅式汽车构造与设计第一节概述第二节散装粮食运输车结构与设计第三节散装饲料运输车结构与设计第四节栅栏式运输车结构与设计第八章环卫车辆构造与设计第一节概述第二节后装压缩式垃圾车构造与设计第三节厨余垃圾车构造和设计第四节道路清扫车构造和设计第五节高压清洗车第九章建筑类专用车构造与设计第一节混凝土搅拌运输车构造与设计第二节混凝土泵车构造与设计

第十章汽车列车构造与设计第一节概述第二节挂车构造与设计第三节牵引联接及支承装置第四节汽车列车的制动系统第五节挂车其他部件结构与设计第十一章消防车构造与设计第一节消防车的分类和型号编制第二节水罐消防车的设计第三节泡沫类消防车的设计第四节消防车总体设计的内容、特点及其发展趋势第十二章特种结构汽车构造与设计第一节概述第二节集装箱运输车结构与设计第三节除雪车的结构与设计第四节机场特种车的结构与设计第五节警用车辆

田宇黎-汽车轻量化技术发展现状解析

汽车轻量化技术发展现状解析The Analysis of Vehicle Lightweight Technology Development Status 北京新能源汽车股份有限公司新技术部

目录 Contents 2. 轻量化应用现状及技术简析 1. 汽车轻量化发展背景及意义 The Background and Meaning of Vehicle Lightweight The Status and Technology Analysis of Lightweight 3. 北汽新能源轻量化发展现状 Lightweight Development Status of BJEV 4. 总结 Summary

The First Unit 汽车轻量化发展背景及意义 The Background and Meaning of Vehicle Lightweight 01

1. 汽车节能减排政策背景 ?面临日益严峻的环境污染问题，自2017年起全国实施第五阶段国家机动车排放标准，并计划于2020年起全面实施第六阶段排放标准，同时要求各车企在同年达到第四阶段油耗限值标准，这两项标准的同时实施被誉为史上最严标准。 ?欧洲议会投票通过了2020年前后汽车二氧化碳排放目标：欧洲汽车二氧化碳平均排放水平将从当前的132.2克/千米削减至95克/千米以下，并预期2025年最低达到每千米68克。 ?多个发达国家同时提出在2020年-2030年间将逐步禁售纯燃油汽车，电动汽车的开发及优化迫在眉睫。 2019 2018 2017 2016 2020 2015 油耗限值百公里6.9L 油耗限值百公里6.7L 油耗限值百公里6.4L 油耗限值百公里6.0L 油耗限值百公里5.5L 油耗限值百公里5.0L 二氧化碳排放限值总碳氢化合物排放限值氮氢化合物排放限值与国五相比降低50% 与国五相比降低42%

汽车车身轻量化结构设计

汽车车身轻量化结构设计 2011届分类号: 单位代码 :10452 本科专业职业生涯设计题目汽车车身轻量化结构设计姓名学号年级 2007级专业车辆工程系 (院) 工学院指导教师 2011年4月24日星期日目录人生需要梦想 ............................................ 2 ,一, 引言 ............................................. 4 ,二, 自我分析 ......................................... 4 ,三, 环境条件分析 ..................................... 4 3.1 家庭条件分析 (4)

3.2 社会环境的分析 ...................................... 4摘要 (5) ABSTRACT (5) 汽车车身轻量化概述 ................................ 6 第1章 1.1 汽车轻量化的意义 .................................... 6 1.2 汽车轻量化的发展 .................................... 6 第2章汽车车身轻量化设计的材料选择 . (7) 2.1 高强度钢是占主导地位的轻量化材料 (7) 2.2铝合金是最有希望取代钢铁材料的轻量化材料 (11) 2.3塑料和复合材料 ...................................... 12 第3章汽车轻量化设计的分析 .............................. 13 3.1轻量化设计的分析原则 ................................ 13 3.2减重:轻量化评价参量 ................................ 14 3.3性能:满足各类碰撞法规 .............................. 15 3.4轻量化与成本的关系 .................................. 16 第4章运用CAE技术进行某微型客车车架结构的分析与优化设计 16 4.1 CAE技术 ............................................ 16 4.2动力学分析 .......................................... 17 4.3静力分析 ............................................ 20 4.4优化设计 ............................................ 23 第五章结束语 .......................................... 24 参考文献 ............................................... 25 谢辞 (26) 2

2018年我国汽车轻量化及轻量化材料行业市场综合发展态势图文深度分析报告

2018年我国汽车轻量化及轻量化材料行业市场综合发展态势图文深度分析报告（2018.04.15）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。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。实验证明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一半。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。汽车轻量化技术目的。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。一、汽车保有量持续上升，节能减排成各国重中之重经过十余年的快速发展，汽车保有量持续上升。2010-2016年我国汽车保有和产量快速上升。2016年国内汽车产量2819万台，同比增长13.5%，汽车产量仍处于逐步上涨趋势中。另2017年8月末我国民用汽车保有量达到2.05 亿辆，汽车千人保有量为144 辆/千人，与发达国家每千人汽车保有量500辆左右相比，国内汽车保有仍会持续上升。 2011-2017H1国内汽车产量(万台)

伴随汽车保有量的增多，汽车排放污染引起注意。机动车大多是以汽油发动机和柴油发动机为动力，这两类发动机均直接排放细颗粒物，其中汽油机排放的颗粒物相对较少，而柴油机排放量多，是城市PM2.5污染的主要排放源之一。北京市环保局发布的PM2.5来源解析报告显示，在雾霾所有来源中，区域传输贡献占28%~36%，本地污染贡献，其中机动车污染占到31%，为主要来源。各国为控制汽车排放量，纷纷提出汽车能耗和排放目标。到2020年，除美国之外的全球主要的汽车生产与消费国家和地区对乘用车燃油油耗的要求都将严格限制在5L/100km以下的水平，而且碳排放也更为严格（国内在2020将采用国Ⅵ的排放标准）。汽车轻量化将成节能减排主攻方向。汽车行业的节能减排主要是指通过汽车制造商一些技术措施配合相应的国家政策，建立起完善的机制等来减少能源浪费和降低废气排放。主要技术措施为汽车轻量化技术、发动机关键技术、改善油品品质和排放控制技术。其中，发动机技术与油品改善需要较长时间技术积累才能提升，而轻量化技术是目前最容易实现的技术，将成为减排主攻方向。汽车排放与汽车重量高度相关。在保证汽车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，降低汽车尾气排放。汽车整备质量降低100Kg，汽车每

基于ANSYS的汽车结构轻量化设计

2005年6月农业机械学报第36卷第6期基于ANSYS 的汽车结构轻量化设计赵　韩　钱德猛【摘要】　建立了基于A N SYS 的某型号半挂车车架的有限元模型,并且进行了模拟实际工况的应力计算和试验验证。从有限元分析结果出发,形成了优化设计的数学模型,通过计算提出较为合理的车架轻量化设计方案。关键词:车架　有限元法　优化设计中图分类号:U 463.32 文献标识码:A Research on Lightweight Design of Automobile Structure Based on ANSYS Zhao Han Qian Demeng (H ef ei Univer sity o f Technology ) Abstract The kind of finite element model o f the frame o f a semi-trailer w as established based on ANSYS and stress calculation and ex periment validation simulating the actual wo rking conditions w er e perform ed .Then the math mo del of optim al design was form ed fro m the analysis result of finite element m ethod .In the end the relativ e r easonable pr oject of lightw eight desig n w as put fo rw ard thro ug h calculation.The result prov ided certain g uidance function not o nly for the technicians of the facto ries but also fo r the users of the ANSYS. Key words Fram e ,Finite element method ,Optimal design 收稿日期:2003 1110 赵　韩　合肥工业大学机械与汽车工程学院　教授　博士生导师,230009　合肥市钱德猛　合肥工业大学机械与汽车工程学院　博士生引言汽车结构的轻量化对汽车节能和环保都具有重要的意义。据统计,客车、轿车和多数专用汽车的车身质量约占整车自身质量的40%～60%。所以,减轻汽车自身的质量一方面节约了原材料,降低了生产成本;另一方面也降低了燃油消耗,减少了排放,有利于环保[1]。目前,国内对汽车结构件的设计与研究已经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,但是尚未像汽车整车和主要零部件的参数确定那样广泛应用优化设计方法。所以汽车结构参数优化设计仍是近些年的重要研究领域。汽车车架是汽车结构件中结构和载荷都很复杂的重要部件[2],也是人们首先开展结构分析和结构优化设计的研究对象。本文采用有限元法对某型号半挂汽车车架结构的应力分布进行了分析,形成了车架的初始设计方案,进而从有限元分析的结果出发形成优化设计即轻量化设计所需要的数学模型。并在对有限元模型进行试验验证的基础上,提出了该车架结构的轻量化设计方案并进行了有限元强度分析,确定了较合理的设计方案。 1　车架结构轻量化设计模型 1.1　结构分析模型该型号半挂汽车车架是以型钢作为骨架再覆以钢板而成的板架组合结构,承受垂直于车架平面的均布压力。根据计算模型的准确性原则,建模时略去了车架上的附属结构(图1)。由于该车是多轴车,为静不定结构,为了得到车架结构的真实应力分布,必须考虑悬挂系统的变形情况。因此,整个车架有限元模型由车架有限元模型和悬挂系统等效有限元模型组成。根据车架的结构形式和受力特点,梁架为薄壁结构,选取弹性壳单元(四节点四边形等参元,代号

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，

汽车轻量化技术简述

汽车轻量化概述摘要汽车的轻量化，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%。若滚动阻力减少10％，燃油效率可提高3％；若车桥、变速器等装置的传动效率提高10％，燃油效率可提高7％。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，车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。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。关键词：汽车轻量化材料结构优化有限元分析 1.国内外轻量化研究现状早在上世纪初期，参与赛车运动的赛车就由赛车运动协会提出了重量上的限制，这也成为世界上最早的汽车轻量化事件。这项规定也为汽车轻量化同后的快速发展提供了一个良好的开端。自此，汽车零部件开始出现钢板冲压件，以替代以前经常使用的圆管材料，底盘及车架、车身等零件的制造往往采用这些钢板冲压件。

而且，更加轻量化的铸造件或冲压件也开始出现在悬架及底盘系统中的部分零件上。上世纪中叶第二次世界大战后，为了克服战争带来的汽车用材料短缺的困难，德国大众公司开始将轻量化措施大量应用在汽车设计和制造上，更加值得一提的是，镁合金材料被第一次使用在“甲壳虫”车的发动机和变速箱壳体上，这一创举即使在今天的汽车业仍有着使用价值和历史意义。但是，直到上世纪70年代以前，汽车轻量化技术并没有能够引起人们足够的重视，甚至在第二次世界大战后，当时人们为了追求汽车的“大而安全”，结果导致了汽车总重普遍都超过了l 500kg。自上世纪70年代开始，随着全世界范围石油危机的爆发，也随着汽车设计、制造工艺技术及汽车材料技术的发展，人们才开始逐渐重视汽车轻量化技术的研究，并开始逐步应用在汽车产品上，汽车的总重才开始出现逐年减少的趋势。据统计，美国中型汽车的平均整车总重量，从上世纪80年代初的大约1520kg逐步下降到90年代末的大约1230kg。到上世纪末本世纪初期，百公里油耗仅仅3L的汽车开始出现在了汽车生产制造强国，而且汽车总重量都控制在800kg左右。如德国大众在1998年推出的路波3L TDI，汽车总质量只有800kg。奥迪公司推出的全铝轿车Audi A2，汽车总质量只有895-990kg。商用车系列产品中，汽车轻量化技术也开始得到了大量的应用，比如意大利依维柯商用车，2004年其驾驶室的质量已降为960kg。我国汽车轻量化技术发展起步虽然较晚，但是近年来，也取得了不少成果。尤其是在国家“九五”和“十五”期间，一批被列为国家“863”、“973”高新技术项目和国家科技攻关重大项目的汽车新材料项目，大大促进了我国汽车轻量化技术的进步和发展。“九五”期间，铸件生产成套工艺技术和铝合金材料技术的开发研究项目，开发出了多种可以使用在汽车上的铸造合金和高性能轴瓦材料；半固态成型、快速凝固成型等先进成型技术的研究与应用也取得了突破；耐热铝合金、铝基复合材料等新型汽车用材料的研究也取得了较大的进展。铝合金铸造生产线也开始出现在一汽等几大汽车生产厂家；国内的大学及研究所也开始进行相关的研究，如湖南大学开始开展汽车大型铝合金结构件整体铸造成形技术和关键设备的研究；铝合金板材的成形性研究也在重庆汽车研究所、西南大学、东北大学和一汽开始开展。“十五”期问，镁合金材料的应用与开发被列为我国材料领域的重点项目，国内的大型汽车生产厂家如一汽、东风及长安等建立了压铸镁合金生产线；重庆汽研所则在镁合金材料零件的性能测试、疲劳试验及计算机仿真等方面开展了大量的研究工作；国内高校如上海交大、湖南大学及重庆大学等就镁合金材料的强韧化、阻燃性和抗高温蠕变性等开展了较深入的研究。与此同时，国内在汽车轻量化的零件结构形状优化设计等方面也取得了大的进步，改变了原来的单纯依靠经验进行零件轻量化设计开发，逐步发展到利用有限元技术等新的设计方一法上。如湖南大学与上汽通用五菱合作开发的薄板冲压工艺与模具设计理论的课题，取得了较高的研究与应用成果，获得了国家科技进步一等奖；北航利用有限元技术和现代设计方法，对客车结构进行了优化设计与分析，实现了客车轻量化设计。 2.可用于汽车轻量化设计的金属材料 2.1轻质合金材料福特汽车公司负责人在一次国际材料学会议上强调指出，2l世纪的汽车将发生巨大的变化，而材料技术是推动汽车技术进步的关键，如：铝、镁、陶瓷、塑料、