汽车轻量化设计
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1、汽车轻量化设计Automobile lightening design for energy conservation and environmental protection课程名称：汽车节能与减排技术汽车轻量化设计与节能环保摘要：综述了汽车轻量化与节能环保的关系、轻量化的途径、轻量化面临的问题、轻量化的发展方向，强调了使用新型材料是实现汽车轻量化的有效措施之一。关键词：汽车轻量化；新材料；节能；环保Automobile lightening design for energy conservation and environmental protectionAbstract: The re
2、lationship between automobile lightening and energy conservation and environmental protection, the approaches and development direction of automobile lightening and the problems facing are summarized. The application of new type materials is considered to be the main approaches to achieve the automo
3、bile lightening.Keywords: automobile lightening; new type materials; energy conservation; environmental protection前言随着世界能源紧缺和环境污染问题日益加剧，对汽车的节能环保要求也越来越高。汽车轻量化成为汽车产业的发展方向之一，也是一个汽车厂商和国家技术先进程度的重要标志。轻量化早就成为我国汽车制造业的发展主题，在学习和时间科学发展观、强调汽车产业可持续发展的年代，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。汽车轻量化对节能减排的效果直接而显著，据国
4、际权威部门统计，汽车燃料约60%消耗于汽车自重，汽车质量每减轻10%,可降低油耗6%8%。目前，考虑到汽车巨大的产量和保有量，这将大大降低能耗总量和环境压力。除此之外，汽车轻量化也有利于汽车的操控稳定性能的提升，减小振动，冲击和降低噪音，提高零部件的耐用性和安全性能。汽车轻量化实现途径和关键技术主要有以下几个方面：一是轻质材料的应用；二是结构轻量化设计与优化；三是新型制造工艺技术的使用。构成汽车的2万多个零件中，约86%是金属材料，且钢铁占了约80%，这表明通过材料的轻量化来减轻汽车自重有着巨大的潜力。汽车轻量化与节能环保汽车行驶时，汽车运动阻力所消耗的功率有滚动阻力功率、爬坡阻力功率、空气阻
5、力功率和加速度阻力功率。用汽车功率平衡方程式表示：式(1)Pew=1TGfua3600+Giua3600+CDAua376140+mua3600dudt=mua3600Tfg+ig+dudt+CDAua76140T(1)式中，m为汽车质量；Ua为汽车速度；T为传动效果；f为滚动阻力系数；g为重力加速度；i为坡度；为旋转质量换算系数；CD为空气阻力系数；A为迎风面积。从式中可知，空气阻力主要与车身的形状、迎风面积等有关，并与速度的三次方成正比，但它与整车的总质量无关。而滚动阻力、爬坡阻力和加速阻力均与整车质量成正比。所以减轻自身质量，就减轻了整车总质量，从而就正比例地减少了上述3种阻力，也降低了
6、能量消耗。世界铝业协会的报告指出，轿车质量每减少10%，燃油消耗可降低6%8%。对总质量1620t的载货汽车，每减重1000kg则可以降低油耗6%7%。油耗的降低，意味着汽车的排污量的降低。因此，减轻汽车的自重，对于电动汽车而言，是节能的最有效措施之一；而对于燃油汽车来说，是节能环保的最有效措施之一。轻质新材料的应用与汽车自重下降相对应的轻质材料所占的比例不断上升，高强度钢、铝合金、镁合金、工程塑料和复合材料的应用越加广泛。为了减轻车重，制造商正在限制钢材的使用，尽力寻求适合特定零部件的替代材料，汽车已成了复合材料的混合体。1 高强度钢车身与底盘轻量化的有效手段是采用具有高碰撞安全性的高强度材
7、料，高强度钢对汽车轻量化的发展起着举足轻重的作用。当钢板厚度分别减小0.05mm、0.10mm和0.15mm时，车身的重量分别减轻6%、12%、18%。采用高强度钢板还可提高汽车车体的抗凹陷性、耐久强度和变形冲击强度。目前全球各国正在尽力开发各种高强度钢板、超高强度钢板，并加快其在汽车轻量化的应用步伐。如荣获国产中高级轿车“节能之王”的马自达睿翼，其高刚性轻量化车身采用了抗拉强度为590Mpa高强度钢板，以及780Mpa、980Mpa和1480Mpa超高强度钢板制成，使该车在国产2.0L、2.5L车型整备质量为最低，综合油耗也是同类车型中最少。2 铝合金铝合金的比重仅为钢的1/3，与其他材料相
