如何实现汽车的轻量化_王建萍

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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。

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

汽车轻量化评价方法研究

汽车轻量化评价方法研究 摘要:现如今,我国的汽车行业发展迅速,探讨了汽车轻量化的理论基础,在 此基础上分析了国内外提出的轻量化评价及评估方法,这些方法涉及轻量化前后 的整车油耗变化、整车或者总成性能变化以及成本变化等因素。阐述了各方法提 出的背景和应用范畴,并在汽车燃料消耗的物理意义及逻辑的基础上,结合发动 机燃烧效率、风阻、行驶阻力等,首次提出了轻量化乘用车整车质量设定指标函 数的汽车轻量化评价方法。提出了建立规范的、行业认可的评价系统的必要性, 以推动节能减排以及行业技术进步。 关键词:汽车;轻量化;评价方法;整备质量;性能 引言 全球汽车行业燃油经济性和排放要求日益严格,高效动力系统、先进发动机、整车小型化和轻量化技术等在近年来得到广泛研究和应用。轻量化技术的应用成 为现代汽车发展的主要趋势之一。针对汽车轻量化水平的合理、准确评判对于指 导汽车设计、制定相关法规以及出台国家鼓励政策等具有重要意义。白车身轻量 化系数作为汽车轻量化的表征参量和评价指标,考虑了车身扭转刚度、车身大小、质量水平,对白车身材料的合理使用、结构优化设计有重要意义,发展成为汽车 行业车身轻量化水平的重要评价方法。式(1)中,m为车身结构质量;Ct为静 态扭转刚度;A为轮边距与轴距乘积所得投影面积;L为车身轻量化系数。马鸣 图等学者考虑车辆其他重要性能,扩展了车身轻量化系数的适用范围,同时也尝 试提出考虑性能的整车轻量化指标的表示方法[5,6]。白车身轻量化系数只针对 车身评价,而白车身仅占整车质量的1/4左右,对整车质量水平评价有限。若用 整车质量作为汽车轻量化评价指标,将会鼓励汽车小型化,忽略轻量化技术应用。百千米油耗是更为合理的节能评价方法,但受到的影响因素甚多。为避免车型大 小对评价方法的影响,在评价指标中增加汽车大小的指标,用轮边距乘以轴距的 投影面积来衡量车型大小。同时,轻量化会引起安全、noise,vibrationandharshness(NVH)、舒适性以及操作稳定性等一系列问。白车身轻量 化系数评价方法只考虑白车身扭转刚度指标。但实际上人们对整车舒适性需求, 使得内外饰、电子电器的比重明显增加,从而大大增加车重;动力性能的提高也 明显增加发动机和动力系统质量。因此,车的各项性能指标让市场去衡量,只考 虑整车质量水平更合理。 1车身轻量化评价方法 关于车身轻量化设计的评价,目前汽车行业内公认的评价指标是白车身轻量 化系数。白车身轻量化系数作为汽车轻量化的评价指标,考虑了车身扭转刚度、 车身大小、质量水平,对白车身材料的合理使用、结构优化设计有重要意义。通 过计算所得的轻量化系数已经成为汽车行业车身轻量化水平的重要指标,可用作 评判不同厂家车型轻量化所处的行业水平。 1.1车身轻量化评价方法 轻量化系数计算公式,如下:其中:—L为轻量化系数;—m为白车身重量(不包含四门两盖及玻璃);—KTG为车身扭转刚度;—A为四轮的正投影面积(即轮距×轴距)。 1.2轻量化系数计算参数 1)白车身重量m白车身性能的好坏,决定了整车的性能优劣。轻量化系数 主要考核的是单位重量的白车身所实现的车身性能。2)正投影面积A3)正投影

汽车轻量化行业深度报告

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

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%

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/31373891.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

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

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