汽车轻量化技术发现趋势论文_曾庆伟

汽车轻量化技术发现趋势论文_曾庆伟

柳州捷远科技有限公司 广西柳州市 545001

摘要:我国汽车产业发展面临着能源短缺和环境污染两大难题,为了实现可持续发展,向节约型社会迈进,我们一直在寻求解决方式,研发低油耗,低排放的汽车产品。汽车轻量化是指以保证汽车的强度和安全性能为前提,寻求降低汽车的整备质量的方式,进而提高汽车的动力性,降低燃料的消耗,减少空气污染。有研究表明,如果汽车的质量减少一半,消耗的燃料也会降低快一半,因此汽车轻量化技术在降低油耗、减少排放上的作用不可轻视。本文主要通过探究轻量化技术的涵义,应用背景和现状,以及发展前景,详细分析了汽车轻量化技术的应用。从而承认,汽车轻量化技术因其可以有效降低油量消耗、减少污染排放和提升汽车安全性,已经为世界汽车产业广泛应用。

关键词:汽车轻量化;先进制造工艺;复合材料

引言

近年来,随着能源与环境危机的恶化程度加剧,各国都加强了对汽车行业产品能耗和排放的控制,汽车轻量化能使产品能耗和排放大大降低,因此受到各国政府大力扶持。今年10月发布的《节能与新能源汽车技术路线图》中轻量化是七大技术路线图之一,该路线图提出到2030年汽车单车用铝量超过350kg,单车使用镁合金45kg,碳纤维使用量占车重5%。而在“中国制造2025”规划中明确要求,到2020年通过高强度钢、铝镁合金等复合材料在汽车上的应用,实现平均整车减重目标5%至20%。这就迫使汽车轻量化设计成为了目前改善能耗问题的主要途径之一。

1汽车轻量化技术应用的背景

目前,汽车工业的可持续发展面临着油耗、环保和安全三个问题,因此采用汽车轻量化技术,节约资源,保护环境,已为大众所需求。面对此现象,各国纷纷在节约能源和保护环境方面提出了解决或者改进的方案,并且制定了对应的法律政策及相关规定。汽车轻量化技术就是改进方案之一,它是通过减少汽车的质量进而达到减少耗油和污染物的排放,推进环保的目的。轻量化技术应用给汽车带来的最大优点就是油耗的降低,并且汽车轻量化对于环保,节能,减排,可持续发展也发挥着重大效用。一般情况下,汽车车身的重量约占总重量的30%,没有承载人或物的情况下,大概70%的油耗是因为汽车自身的质量,由此可得到结论,车身的轻量化会减少油耗,提高整车的燃料经济性。而且,汽车轻量化有利于车辆运行时的操控便利和稳定,在一定程度上提高车辆的安全性,这是因为,车辆在运行的时候,如果发生颠簸,颠簸程度会由于车身底盘的重量的降低而降低,因此会增加车身的稳定性,而轻量化材料可以吸收冲撞能量,所以发生碰撞的时候可以提高车身以及人和财产的安全性。汽车轻量化技术越来越成为汽车生产研究以及制造的重点探索,轻量化不管是对于传统的动力汽车,还是新能源汽车轻量化都能带来巨大的经济和社会效益,汽车轻量化技术正蓬勃发展。

2汽车轻量化技术的涵义

世界汽车产业对汽车轻量化的普遍定义是,汽车轻量化技术指,在确保汽车使用要求、保证汽车行驶安全和能够控制成本的前提下,通过轻量化技术和多种轻量化的材料、制造技术的结合进而实现车身轻量。然而汽车轻量化的前提是不能牺牲车辆运行的安全和NVH,要采用汽车轻量化技术,必需先预计整个车身的轻量目标、车的成本控制目标、安全性目标和NVH控制水平。汽车轻量化技术不仅仅是简单地降低汽车自身的的质量。汽车的质量将关系到其安全性、稳定性、和舒适性等,因此,我们仍需考虑汽车产品的经济合理性,保证消费者可以接受产品的价格范畴,保证汽车消费持续增长。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆轻量化的作用主要分为三种:

2.1部分汽车的功能已经可以满足大众需求,对此,轻量化技术的主要作用是降低汽车自身的质量,如此,其轻量化技术则直接体现为减重;

2.2而有些汽车本身所具有的功能并不能完全满足大众需求,仍需改进,那么,轻量化设计就是改进了车的功能形状保持车的质量;

2.3第三种情况就是,既需要改善性能,也需要使汽车减重。所以,汽车轻量化设计其实是提高性能,降低质量,优化结构和合理价格的结合。

3汽车轻量化技术的发展现状

受能源危机影响和人们对环保要求的日益苛刻,欧、美、日等发达国家很早就开始了汽车轻量化的研究,尤其是日本,汽车轻量化技术更是走在了世界的最前端,如1990年9月开始销售的本田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。目前汽车轻量化被最广泛应用的是铝合金的技术,而这些汽车轻量化技术主要是在一些对成本敏感度不高的高端豪华车型和对重量较为敏感纯电动车型中使用较多。如德国,一方面由于欧洲在能耗和排放的政策上越发严格,另一方面德国是目前豪华品牌车型最多的国家,新材料、新技术对于高端车型也会有着科技豪华感的加持作用,所以德国以ABB为代表的车企对于新材料的使用上显得更为热衷,尤其是奥迪在铝合金车身、宝马在碳纤维车身方面都处于行业领先地位。在我国,汽车轻量化越来越受到空前的重视,但受制于技术水平,国内汽车轻量化主要是采用结构轻量化策略,辅以部分热成型板、不等厚板的使用。所以车体的主要构件基本为钢材,在主要的结构件上并未有太多新材料的实用,也仅有在较高端的自主品牌车型的悬架摆臂、车身防撞梁、发动机罩、发动机缸体等部位会采用铝合金,加油口采用工程塑料等,所占比例较低。

4汽车轻量化技术的发展前景

现如今,高速发展的汽车产业已经成为国家经济发展的支柱产业,而轻量化技术的运用依然处于不成熟的阶段。能源消耗,环境污染等问题日益严峻,所以汽车轻量化技术的发展迫在眉睫。可预见的是,轻量化技术在未来将对汽车产业做出很大贡献,具有长远的发展前景。研究汽车轻量化技术,首先要形成轻量化和其所涉及的其他学多学科之间的综合性、系统性的体系;其次要求我们国家发挥宏观作用,作出有远大眼光的战略性策略。汽车轻量化技术要注重创新,努力钻研,追求汽车轻量化核心技术。关于优化汽车结构设计:在结构的尺寸优化、形状优化和连续体拓扑优化,方面,科学技术已经发展逐渐完备,而有些方面,比如汽车结构的多学科、多目标优化等,我们仍需要继续努力。关于轻量化材料的应用:新型塑料和纤维增强复合材料等材料的应用广泛,前景可嘉;而且事实上,某种单一材料本身并不能够完全满足汽车结构轻量化的需求,这才要求我们研究出多种材料共同使用,使各种材料的优势都体现出来,选出选材和功能的最佳组合,这将是一个汽车轻量化技术的研究热点所在。关于生产工艺:液压成型、激光焊等生产工艺的应用将得到进一步发展。而且,要越来越重视零部件的轻量化。这是因为如今汽车轻量化技术主要探究车本身的结构,因为零部件约占车整体质量的的总质量3/4,因此轻量化可以主要研究零部件。

结语

汽车轻量化推动了汽车制造业在成形加工和连接技术上不断创新。随着轻量化技术的发展,在材料、工艺、设计等方面已逐渐成熟。针对不同的产品,材料、工艺的混合结构设计,即同一总成的零件可由不同材料制造,以实现所用的材料与零件功能最佳组合,成为未来汽车设计发展的方向。

参考文献

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论文作者:曾庆伟

论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期

论文发表时间:2017/11/13

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