汽车轻量化的优缺点
汽车车身材料的发展趋势
汽车车身材料的发展趋势随着科技的不断进步和人们的需求不断变化，汽车车身材料也在不断发展和改进。
从最早的钢铁车身到现在的复合材料，汽车车身材料在轻量化、安全性和环保性方面有了巨大的进步。
本文将从这几个方面探讨汽车车身材料的发展趋势。
一、轻量化是汽车车身材料的发展方向之一。
轻量化能够减少汽车的重量，降低能耗，提高燃油经济性。
传统的钢铁材料在车身上占据了很大的比例，但其密度较高，重量较大。
为了实现轻量化，汽车制造商开始探索使用新型材料，如高强度钢、铝合金和碳纤维等。
高强度钢具有优异的强度和韧性，可以减少车身重量并提高碰撞安全性。
铝合金具有较低的密度和良好的成形性能，能够有效减轻车身重量。
碳纤维是一种轻质高强度的材料，具有优异的抗拉强度和刚度，但成本较高，限制了其在大规模生产中的应用。
二、安全性是汽车车身材料发展的另一个重要方向。
汽车车身在碰撞事故中起到保护车内乘员的作用。
传统的钢铁材料在碰撞时具有较好的塑性变形能力，但也存在一定的局限性。
为了提高车身的安全性，汽车制造商开始研发新型材料和结构设计。
高强度钢具有更好的抗撞性能，能够吸收和分散碰撞能量，提高车身的刚度。
同时，汽车制造商还采用了复合材料和蜂窝结构等新技术，提高车身的强度和刚度，进一步提高了车身的安全性能。
三、环保性是汽车车身材料发展的另一个重要方向。
随着人们对环境保护意识的增强，汽车制造商开始关注汽车的环保性能。
传统的钢铁材料在生产和回收过程中会产生大量的二氧化碳和废弃物，对环境造成一定的影响。
为了减少环境污染，汽车制造商开始使用可回收和可循环利用的材料，如铝合金和碳纤维等。
铝合金具有良好的回收性能，可以减少能源和资源的消耗。
碳纤维具有较长的使用寿命和较低的环境影响，是一种环保的材料。
汽车车身材料的发展趋势主要包括轻量化、安全性和环保性。
轻量化能够减少汽车的重量，提高燃油经济性；安全性能能够保护车内乘员的安全；环保性能能够减少对环境的污染。
随着科技的不断进步和人们对汽车的需求不断变化，相信未来汽车车身材料会继续发展和改进，为人们带来更加安全、环保和高效的出行方式。
汽车轻量化的发展及前景分析
汽车轻量化的发展及前景分析1 引言研究发现，汽车的重量与汽车的CO2等排放量成正比，而且汽车的重量还与燃油消耗率成正比，因此，随着国家能源战略和节能减排技术在未来一段时间越来越重要，对新开发的新型汽车开展广泛深入的轻量化技术研究显得非常迫切。
2 当今汽车存在的问题2.1 燃油问题技术的飚速发展促使人类对燃油的需求，当今燃油问题已经成为世界关注的焦点之一，如何合理高效的利用现有的能源成为各界人士大力发展的目标，据了解我国油气资源的需求将与日俱增。
预测到2010年，2020年石油需求量将分别达到3亿吨、3.8亿吨，天然气需求量也将分别达到1200亿立方米、2000亿立方米。
如果同期我国油气资源得不到重大的发现，国内石油生产能力只能保持在1.8亿～2亿吨之间，缺口分别为1亿-1.2亿吨、1.8亿-2亿吨：国内天然气生产能力大约为1000亿立方米、1500亿-1600亿立方米，缺口分别为200亿立方米、400亿-500亿立方米。
可以预测，2010年国内石油、天然气产量对需求的保障程度分别为57%、83%左右；2020年为50%、78%左右。
2020年到本世纪中叶，供需缺口还将继续加大。
这对需要燃油来运转的汽车来说，无疑不是更大的挑战，这就促使对汽车有更高的要求既要汽车能够良好的运转又要更节油。
2.2 环境问题环境污染对人类的生活环境产生了不良的影响，甚至危害人类的身体健康，由于汽车尾气是引起环境污染的主要污染源之一，近年来各国都在环保上做出了相应的政策，不过各国都提出了汽车轻量化并进行相应的研究，各自都提出自己的一套理论体系，不过我认为车身轻量化设计需要综合考虑安全、耐久等性能的平衡，通过结构设计、材料选择及制造工艺优化三方面来实施。
2.3 时代问题以前消费者对于豪华车的认识，除了大气的外观、精致的内饰和各种奢华的配置外，排量的大小也是很多人衡量一款车够不够豪华的特征。
不过，随着这几年节能减排理念的推广、国际油价飞涨以及各种税费的限制，大排量车型已经不如以前那么受欢迎了，越来越多的人对汽车的认可观念也发生了变化，进而也促进了汽车轻量化的发展。
新能源汽车轻量化趋势总结
新能源汽车轻量化趋势总结
随着人们对环保意识的增强和能源危机的加剧，新能源汽车已成为全球汽车市场的一个重要发展方向。
在这个趋势下，轻量化成为了新能源汽车研发的一个重要方向。
本文将对新能源汽车轻量化趋势进行总结。
1. 轻量化材料的应用
在新能源汽车中，轻量化材料的应用成为了降低车重的重要手段。
其中，碳纤维、镁合金、铝合金等轻量化材料的应用逐渐成为了新能源汽车轻量化的重要选择。
这些材料具有高强度、高刚度、重量轻等优点，有助于提高新能源汽车的能效和行驶里程。
2. 模块化设计的推广
为了实现新能源汽车轻量化，许多汽车厂商开始采用模块化设计。
模块化设计可以将不同部件按照功能分解为多个模块，这些模块可以重复使用，从而降低了整车重量。
同时，模块化设计还有利于生产线的自动化和工艺优化，提高了生产效率和质量。
3. 智能化技术的应用
新能源汽车轻量化还需要智能化技术的应用。
比如，智能化制造可以提高生产过程的精度和效率，从而减少废品率和能耗；智能化驾驶可以自动控制汽车的速度和方向，从而减少能量的浪费。
总之，轻量化是新能源汽车研发的一个重要方向，轻量化材料的应用、模块化设计的推广和智能化技术的应用是实现新能源汽车轻量化的重要手段。
未来，随着技术的不断进步和市场的不断拓展，新能
源汽车轻量化将会成为汽车行业的一个重要趋势。
轻量化设计对汽车性能的影响
轻量化设计对汽车性能的影响随着人们对环保意识的逐渐提高和汽车行业的不断发展，轻量化设计已经成为当今汽车制造业的一个重要趋势。
轻量化设计通过减少汽车整车和部件的重量，旨在提高燃油经济性、减少尾气排放和提升整体性能。
本文将探讨轻量化设计对汽车性能的影响。
一、燃油经济性的提升轻量化设计可以显著提高车辆的燃油经济性。
汽车的燃油经济性通常通过减少整车重量来改善。
轻量化设计使用轻量的材料，如高强度钢、铝合金和碳纤维等，来替代传统的重量材料，如钢铁。
这些材料不仅具有较强的强度和刚度，还可以显著降低整车重量。
例如，使用轻量化材料制造的车身和底盘可以减少车辆的自重，从而减少了车辆在行驶时需要消耗的能量。
此外，减轻车辆重量还可以减少惯性阻力，使车辆更容易启动、加速和减速，从而提高燃油经济性。
二、操控性和车辆动力性能的提升轻量化设计还可以显著提升汽车的操控性和车辆动力性能。
汽车的操控性是指车辆在行驶过程中对驾驶员操作的反应和处理的灵活度。
轻量化设计可以减少车辆的质量和惯性，使车辆更加灵活和敏捷。
例如，在赛车和高性能汽车中，轻量化设计是提高操控性和动力性能的重要手段之一。
通过减少车辆的重量，可以降低车辆的重心，改善车辆的平衡和悬挂性能，使车辆更好地适应高速行驶和急转弯等复杂路况。
此外，轻量化设计还可以提升汽车的加速性能和瞬时动力输出。
较轻的整车质量和减少的惯性负荷可以减少发动机在启动和加速时需要输出的动力，从而提高汽车的加速性能和瞬时动力输出。
三、安全性的提高虽然轻量化设计主要是为了提升汽车的燃油经济性和性能，但它也可以对汽车的安全性产生积极的影响。
轻量化设计使用高强度材料来替代传统材料，可以在一定程度上提高汽车的抗碰撞能力和耐久性。
例如，高强度钢和碳纤维等材料具有较高的抗张强度和抗弯刚度，可以有效吸收和分散碰撞能量，保护乘员免受伤害。
轻量化设计还可以减少车辆的惯性力，在发生事故时减少碰撞力对乘员的冲击。
然而，在实际应用中，轻量化设计也面临一些挑战。
汽车轻量化技术(PPT课件
显著提高材料的强度和硬度，同时保持良好的韧性，有利于实现 车身的轻量化。
应用范围
保险杠、A/B柱、车门防撞梁等安全件。
内高压成型技术
技术原理
利用液体介质在密闭模具内施加 高压，使管材发生塑性变形并贴 合模具内壁，从而得到所需形状 和尺寸的空心构件。
优点
减少零件数量、减轻重量、降低 成本、提高生产效率等。
镁合金零部件
在发动机、变速器等部 件中使用镁合金，实现 轻量化。
塑料油箱
采用塑料油箱替代传统 金属油箱，降低重量并 提高安全性。
底盘系统轻量化应用案例
铝合金车架
利用铝合金材料制造车架，降低底盘系统重量。
高强度钢悬挂系统
采用高强度钢材制造悬挂系统部件，实现轻量化的同时保证性能。
碳纤维复合材料轮毂
采用碳纤维复合材料制造轮毂，显著降低重量并提高强度。
轻量化技术是汽车节能减排的重要手 段之一，也是未来汽车发展的重要方 向。
轻量化技术的分类
材料轻量化技术
采用高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维等轻质材料，降低汽车 质量。
设计轻量化技术
通过结构优化、拓扑优化等设计手段，实现汽车轻量化。
制造工艺轻量化技术
采用先进的制造工艺，如激光焊接、热成型等，降低汽车质量。
汽车轻量化技术ppt课件
目录
• 引言 • 汽车轻量化技术概述 • 轻量化材料技术 • 轻量化设计技术 • 轻量化制造技术 • 轻量化技术的应用与案例分析
01 引言
轻量化技术的重要性
提高燃油经济性
推动新能源汽车发展
汽车轻量化可以降低车身质量，从而 减少燃油消耗和二氧化碳排放，提高 燃油经济性。
轻量化技术对于电动汽车尤为重要， 可以降低电池负荷，提高续航里程和 电池寿命。
汽车轻量化技术的前景与挑战研究
汽车轻量化技术的前景与挑战研究近年来，汽车轻量化技术因其能够提高燃油效率、减少二氧化碳排放和提升汽车性能而备受关注。
随着环保意识的增强和对能源可持续性的追求，汽车制造商和研究机构们都投入了大量的资源和精力来研发和应用新的轻量化材料和技术。
然而，这一领域仍然面临着许多挑战。
首先，汽车轻量化技术的前景在于其对燃油效率和环境保护的积极影响。
轻量化可以减少汽车的整体重量，从而降低燃油消耗量。
这对于实现更高的燃油效率和减少尾气排放至关重要，以应对日益严峻的能源和环保压力。
同时，轻量化材料的应用还可以提升汽车的动力性能和操控性能，使得车辆更为灵活和高效。
其次，轻量化技术的前景还在于其对新能源汽车的推进。
随着电动车辆的普及和技术的进步，轻量化对于提升电动车辆的续航里程至关重要。
减少车辆的重量可以降低电池消耗的能量，从而延长电动车辆的续航里程，提升电动车辆的可行性和市场竞争力。
然而，汽车轻量化技术仍然面临着一些挑战。
首先是轻量化技术与安全性的平衡。
汽车是人们生活中必不可少的交通工具，其安全性是汽车设计和制造的首要考虑因素。
尽管使用轻量化材料可以降低整车重量，但过度轻量化可能会影响车辆的结构强度和抗冲击性能，从而降低行车安全性。
因此，开发更高强度、高韧性和经济高效的轻量化材料是面临的首要挑战之一。
其次是轻量化技术的成本和生产工艺问题。
虽然轻量化材料在降低汽车重量方面具有优势，但其成本相对较高。
例如，一些先进的轻量化材料如碳纤维复合材料在研发和生产方面都存在较高的成本。
此外，新材料的应用还需要相应的生产工艺和设备支持，这也将增加制造成本。
因此，如何降低轻量化技术的成本并提高生产效率是一个重要的课题。
另外，轻量化技术还面临着可持续性和环境友好性的挑战。
尽管轻量化可以提高汽车的燃油效率和减少尾气排放，但一些轻量化材料的生产和废弃可能会对环境造成负面影响。
例如，某些金属合金的提取和加工会消耗大量的能源和水资源，并产生大量的废水和废气。
汽车轻量化的优缺点
1引言：为什么要推行轻量化1.1基于环保的考虑。
世界各国均在推行强制汽车制造商降低汽车油耗的政策。
有研究数据显示，汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%；汽车整车重量，每减少100kg，百公里油耗可降低0.3-0.6升，CO2排放量可减少约5g/km。
由此可见，汽车轻量化可以提高燃油效率和降低油耗，进而环保节能。
所以，汽车轻量化已成为汽车企业的共识。
1.2倒闭汽车制造技术的升级换代如果不能保证行驶安全，汽车再轻再省油，没有谁敢开。
如果追求绝对的安全和耐撞，那就只能开重达数十吨的坦克，忍受每小时数百升的耗油量。
因此轻量化是汽车制造的趋势，目前轻量化主要是减少汽车自重，但是，车身作为汽车的主要承载件，需要保证足够的刚度、强度和疲劳耐久性能，从而使整车具有良好的安全、振动噪音和耐久性能，而轻量化无疑对上述要素提出了更高的要求，这对倒闭汽车制造技术升级换代无疑是一大刺激。
2实现汽车轻量化的基本原理：2.1保证足够的刚度刚度指的是材料抵抗外力变形的能力，通常在车身开发中特指材料在屈服前的弹性特性，良好的刚度是整车NVH性能、车辆动力性能和疲劳耐久性能的基础，常见的评判指标有车身扭转刚度等。
刚度与材料的弹性模量相关，基本上材料种类确定，弹性模量也就确定了，比如采用高强钢并不会提升车身的刚性，因为钢的弹性模量都一样。
2.2保证足够的强度。
强度是指零件受到冲击载荷发生屈服后仍能维持功能的能力，常用于车身碰撞安全性、耐冲击等性能的评估。
强度与材料的屈服强度和断裂强度相关，为了提升车子的安全性能，现代车身设计大量采用高强度钢材就是这个原因。
2.3保持良好的疲劳耐久性能。
疲劳耐久性能是指零件受长期交变载荷后维持功能的能力，车子的可靠性、耐用性就是基于此进行评估的。
疲劳耐久特性与材料的疲劳曲线相关，当然，在车子上更重要的是焊点或其他连接方式的疲劳性能。
3实现汽车轻量化的途径有：3.1优化车声结构，提高材料利用率。
轻量化材料在汽车工业中的应用前景与发展趋势
轻量化材料在汽车工业中的应用前景与发展趋势引言随着汽车工业的飞速发展，轻量化已成为当今汽车工业界最火热的话题之一。
汽车轻量化最直接的好处就是能节约燃料、减少排放，提高车辆性能。
为此，汽车制造商们开始寻找各种轻量化材料来用在车身、底盘等汽车重要零部件上，以此来提高整车的轻量化程度。
轻量化材料范围很广泛，如有机高分子材料、纳米材料、纤维增强复合材料、金属陶瓷复合材料等。
本文将着重介绍轻量化材料在汽车工业中的应用前景以及发展趋势。
第一章轻量化材料在汽车工业中应用前景1.1 燃料消耗降低汽车制造商们需要使用各种材料来轻量化汽车，以降低燃料消耗。
当车子重量降低了10%，则可以提高1%的燃油效率。
而在电动汽车方面，轻量化可以增加电动汽车耐用程度并使电池续航里程加长。
1.2 环境保护与减少尾气排放全球汽车工业都面临着严格的排放标准，而轻量化使诸如燃油效益提高、尾气排放减少等的环保影响绘上显著的底色。
1.3 安全性轻量化材料不仅仅能趋近于传统材料的强度，甚至有时强于传统材料。
许多新材料，例如复合材料和高强度异种金属连接材料等，都带来了新的成分和功能，也提高了整车级安全性。
例子包括“航空级”铝合金，这种材料在力学和化学性能都优秀，并已经应用于许多轻型汽车中。
第二章轻量化材料在汽车工业中的发展趋势2.1 碳纤维复合材料碳纤维复合材料的研究和生产技术不断地发展，可替代传统钢铁材料用于汽车部件。
借助其单向向性和热性能对材料性质的特别优化，它们能够实现极大的自重降低。
在未来的研究中，预计碳纤维复合材料将会取代部分金属法兰板，可用于制造轻量化车身以及一些结构件，例如架构和车门等。
2.2 纳米材料现在应用最广泛的纳米材料之一就是纳米粘土，利用了其优异的障碍性，它不仅可以增加陶瓷材料的刚性和牢度，还可以使其耐力的提高。
此外，纳米铁氧体材料也成为了研究的热点。
InorgaMatik AG等公司已经将其运用于汽车制造中，用于汽车加热器中的泵和阀门件中。
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1 引言：为什么要推行轻量化
1.1 基于环保的考虑。
世界各国均在推行强制汽车制造商降低汽车油耗的政策。
有研究数据显示，汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%；汽车整车重量，每减少100kg，百公里油耗可降低0.3-0.6升，CO2排放量可减少约5g/km。
由此可见，汽车轻量化可以提高燃油效率和降低油耗，进而环保节能。
所以，汽车轻量化已成为汽车企业的共识。
1.2 倒闭汽车制造技术的升级换代
如果不能保证行驶安全，汽车再轻再省油，没有谁敢开。
如果追求绝对的安全和耐撞，那就只能开重达数十吨的坦克，忍受每小时数百升的耗油量。
因此轻量化是汽车制造的趋势，目前轻量化主要是减少汽车自重，但是，车身作为汽车的主要承载件，需要保证足够的刚度、强度和疲劳耐久性能，从而使整车具有良好的安全、振动噪音和耐久性能，而轻量化无疑对上述要素提出了更高的要求，这对倒闭汽车制造技术升级换代无疑是一大刺激。
2 实现汽车轻量化的基本原理：
2.1 保证足够的刚度
刚度指的是材料抵抗外力变形的能力，通常在车身开发中特指材料在屈服前的弹性特性，良好的刚度是整车NVH性能、车辆动力性能和疲劳耐久性能的基础，常见的评判指标有车身扭转刚度等。
刚度与材料的弹性模量相关，基本上材料种类确定，弹性模量也就确定了，比如采用高强钢并不会提升车身的刚性，因为钢的弹性模量都一样。
2.2 保证足够的强度。
强度是指零件受到冲击载荷发生屈服后仍能维持功能的能力，常用于车身碰撞安全性、耐冲击等性能的评估。
强度与材料的屈服强度和断裂强度相关，为了提升车子的安全性能，现代车身设计大量采用高强度钢材就是这个原因。
2.3 保持良好的疲劳耐久性能。
疲劳耐久性能是指零件受长期交变载荷后维持功能的能力，车子的可靠性、耐用性就是基于此进行评估的。
疲劳耐久特性与材料的疲劳曲线相关，当然，在车子上更重要的是焊点或其他连接方式的疲劳性能。
3 实现汽车轻量化的途径有：
3.1 优化车声结构，提高材料利用率。
比如车身下部由非连续性改为连续性，使得汽车在碰撞时有效分散撞击能量；增加加强筋；加强防滚架平衡杆；有限元法设计；采用承载式车身，减薄车身板料厚度等。
3.2 新材料的研发与应用：
比如使用高强度钢材（热成型钢材）、轻合金（铝合金、碳纤维、镁合金）、记忆金属（微晶钢）、工程塑料、陶瓷、玻璃纤维等。
3.3 优化制造工艺：
比如激光焊接、搅拌摩擦焊、挤压成型、热处理、锁锚连接等。
再比如结构胶，过去烘烤硬化结构胶只在车身上有少量应用，但是现在的趋势是可以通过采用更多的结构胶提升车身刚度性能，从而降低结构件的重量，奥迪、沃尔沃的一些车身上采用了超过100米的结构胶；再比如填充在车身接头的发泡硬化材料，可以有效替代传统加强板形式的加强件，即提升性能，又降低重量。
可见目前几乎所有的优化设计的思路都是在保持车身性能不下降的前提下降低车身重量，通过给定的工况下求出载荷的最佳传递路径，从而设计出最优的车身结构。
与此同时，大量的新材料新工艺也在帮助车身降低重量。
4 常见轻量化材料的优缺点：
4.1 铝合金
优点：质量轻、耐磨、耐腐蚀、弹性好、抗冲击性能优、加工成型好和100%可回收等特点，逐渐成为汽车企业钟爱的材料。
福特公司日前展示了一款与美国能源部合作开发的基于Fusion/蒙迪欧打造的轻量化技术验证车，由于使用大量铝合金，该款车比标准版的蒙迪欧轻了363公斤，减重约25%。
路虎揽胜越野车、大众奥迪A8、奔驰CLA、通用雪佛兰Corvette跑车等车身部分或全部采用铝材料。
新能源车方面，特斯拉Model S车型是全铝车身，其前后悬架大部分材料也采用铝材。
缺点：铝合金的抗承载能力较钢有很大的差距，所以即使是市面上全铝车身的汽车，其底盘一般仍然采用钢铁材料。
而且，铝合金的制备工艺复杂，成本相对较高。
目前，较多使用铝合金的车型往往是中高档的汽车。
4.2 镁合金
优点：镁合金是工程应用中最轻的结构材料，也是汽车轻量化材料中的一员。
纯镁的密度仅为铝的2/3，钢的1/4，接近工程塑料的密度。
而且镁合金的比强度也比铝合金、钢铁高。
因此在不降低零部件强度条件下，镁合金铸件比铝铸件
的重量减轻大约25%。
此外，镁合金还有良好的焊接和铸造性能、对振动与冲击的吸收性能好，抗凹陷性能好，易于机械加工。
缺点：由于价格较高和高温抗蠕变问题尚未得到有效解决，镁合金目前主要应用于仪表盘基座、风扇架、方向盘轴、灯托架等汽车零部件中。
4.3 碳纤维。
优先：强度高。
碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。
宝马最新的i3就采用了一个碳纤维的顶棚。
缺点：碳纤维是脆性材料，受力过大直接断裂，因此损坏后基本无法修复。
它高强度只限于轴向，径向强度较低。
最致命的是高昂的成本，使得碳纤维目前只能局限在部分超豪华车型上，难以普及。
例如雷克萨斯推出的全碳纤维车身和底盘的LFA，售价高达30万-40万英镑。
很明显，在相当长时期内，碳纤维不会成为汽车的主要材料。
4.4 工程塑料
优点：具有质轻、防锈、吸震、可设计自由大等特点，工程塑料在汽车零部件，特别是内饰部件的应用越来越大。
工程塑料在汽车上的用量，甚至超过了铸铁的用量。
很多塑料零件应用于车身上，比如大众系的车子都采用了塑料的前端水箱框架，有些车子有塑料的后地板等等。
缺点：满满的塑料感，档次低，哈哈。
4.5 钢铁材料。
提高性能:高强度钢在抗碰撞性能、加工工艺和成本方面较铝、镁合金、碳纤维具有明显的优势，能够满足减轻汽车质量和提高碰撞安全性能的双重需要。
从成本与性能角度双重来看，先进高强度钢是满足车身轻量化、提高碰撞安全性的最佳材料。
高强钢，通过提升钢材的屈服强度，使同样结构设计的情况下，纵梁能吸收更多能量，A柱B柱不发生明显变形等等。
现在屈服强度1000MPa的热成形钢已经普及了，未来屈服强度超过2000MPa的马氏体钢也已经开始了产业化。
降低成本：在保证性能的前提下，生产厂商会使用成本更低的材料，以获得更高的利润。
以我们日常生活中常见的易拉罐为例。
宝钢生产的钢制易拉罐，罐壁最薄处只有0.007毫米，毫不逊色于铝制易拉罐，而且能耗更低、更容易降解。
最重要的是，每个钢制易拉罐比铝制易拉罐的成本少1分钱。
这就意味着宝钢每年向可口可乐公司提供数十亿个钢制易拉罐，其节省成本约上千万。
大神们，还有啥想继续往下探讨的吗，欢迎贴上来。