开启辅助访问

QQ登录

只需一步,快速开始

扫描二维码登录本站

立即注册 找回密码

详解汽车轻量化技术,看完你就明白车重不等于安全

2017-8-1 08:25| 发布者: admin| 查看: 189| 评论: 4

摘要: 轻量化是汽车工业当前遇到重要挑战,许多主机厂商都对该命题展开了巨大的研发投入,虽已经取得了非常大的成就,相比五、六十年前的汽车,当前的汽车平均重量已经下降了50%,但轻量化依然还有很大可以深挖的余地…… ...
       轻量化是汽车工业当前遇到重要挑战,许多主机厂商都对该命题展开了巨大的研发投入,虽已经取得了非常大的成就,相比五、六十年前的汽车,当前的汽车平均重量已经下降了50%,但轻量化依然还有很大可以深挖的余地……

汽车零部件,汽车轻量化,轻量化
       在国家部委联合发布的《中国制造2025》中,已把轻量化当成汽车产业发展的重要方向,当节能减排成为当前汽车工业面对的必然要求时,汽车轻量化对于节省能源和保护环境都有着非常重要的意义。接下来就为大家介绍汽车轻量化的相关内容,以及汽车轻量化的途径方法,解析汽车轻量化与安全性之间的影响。

汽车零部件,汽车轻量化,轻量化
什么是汽车轻量化?轻量化系数又是什么?
       汽车轻量化并不是一味地降低质量或门板厚度,与“减重”的概念并不能简单等同。汽车轻量化是在完善或改进汽车综合性能的基础上,尽可能地降低车身重量,达到质量降低、结构优化、安全性能提高和成本降低这四者有机结合的目标。根据相关研究表明,汽车75%的油耗都与其质量有关,比如滚动阻力、加速阻力和梯度阻力等,汽车整备质量每下降10%,油耗即可下降6-8%,排放下降4%;车辆质量降低100KG,百公里油耗即可降低0.3-0.6L。因此,汽车质量越大,燃油经济性就表现的越差。

汽车零部件,汽车轻量化,轻量化
       随着材料科技和制造工艺的进步,汽车轻量化的趋势也越来越明显。汽车工业为了研究汽车的轻量化水平,还提出了汽车轻量化系数指标来进行衡量:汽车轻量化系数L=白车身(无门盖、无前后风挡玻璃)质量×1000/(车身扭转刚度×四轮间正投影面积),该系数越小,表示车辆轻量化水平越高。因此,汽车轻量化的途径就主要有以下内容构成(途径一与白车身质量有关,途径二和途径三与车身扭转刚度有关):
途径一:采用轻质复合和高强度材料

汽车零部件,汽车轻量化,轻量化
       汽车轻量化常采用的新型材料包括:轻金属材料和非金属材料(陶瓷、碳纤维、工程塑料等),在轻金属材料中,铝合金是目前轻量化材料中应用最多,也是最成熟的材料,它的密度只有钢的三分之一,抗冲击性能好、耐腐蚀,减重效果明显,可广泛应用于车身、底盘发动机等部件上;镁合金具备密度小、比强度高、比弹性模量大等优点,相比铝合金减重效果还要高15-20%,目前在汽车轮毂、进气歧管、离合器、传动外壳、齿轮箱等应用较多,在航天领域应用更广泛;此外,航空领域昂贵的钛合金也在汽车工业中也有少量应用。

汽车零部件,汽车轻量化,轻量化
       在非金属材料中,碳纤维具备非常低的密度(比铝合金强2-4倍减重效果),拉伸强度是钢的7-9倍,还具有耐腐蚀、高模量特性,同样限于成本原因,在风力发电和航空航天领域应用非常普遍,如今在汽车领域也逐渐开始普及,如例如宝马i8、i3等车型上碳纤维复合增强材料的比例已占60%, i8的轻量化系数已经达到0.99,i3也已经达到1.26,轻量化效果非常明显。

汽车零部件,汽车轻量化,轻量化
       工程塑料如PP、PUR、PVC、ABS、PE等等也在汽车上得到了广泛的应用。此外,还有精细陶瓷、玻璃增强材料、纺织复合材料、高强度结构发泡材料等等。

汽车零部件,汽车轻量化,轻量化
       高强度材料则是在传统钢材上继续挖掘潜能,性能却更加优越(部分材料的屈服强度可超过1000Mpa),如高强度钢板热冲压成型钢、高强度铸铁等,成本相比普通钢材有所增加,但是相较之上述轻质复合材料而言还是显得便宜得多。高强度钢材在汽车底盘横梁加强板、悬架支架、发动机支架等地方应用非常广泛。
       当然了,钢材并没有全部败给轻合金阵营,值得注意的是,奥迪全新A8就逆潮流而动,“抛弃”了坚持了二十余年的全铝合金车身。全新A8内部40%的车身结构件将使用钢铁,17%车身结构件将由热成形用钢(PHS),屈服强度高达1500Mpa,相比全铝合金车身强度更高,“相对”轻量化程度更好,虽然相比上一代车型增重了51KG,但车身刚度增强,安全性大幅增强,同时也大幅降低了成本,为汽车轻量化的方向提出了新的解决方案。

汽车零部件,汽车轻量化,轻量化
       目前轻量化材质主要面对的问题确实是应对制造成本升高的挑战,这些高科技材料只有通过技术进步或规模效应来降低成本,才能使得它们从专业级赛车、超跑、豪华车型阵营下放到经济车型中来。
途径二:车身结构优化设计和计算机辅助集成(CAX)

汽车零部件,汽车轻量化,轻量化
       车身结构优化设计可以很好地解决因上述新材料所带来的成本问题,在保证碰撞安全和操控稳定性的基础上,通过结构优化设计(如传力路径的优化,环形回路设计提升刚性)、拓扑优化等,来达到在相同的材质基础上提升受力性能。

汽车零部件,汽车轻量化,轻量化
       当前,汽车设计工程师还会通过计算机系统进行CAD和CAE进行辅助分析和优化等,与结构优化一起结合,保证汽车的综合性能。此外,提高汽车零件总成水平,减少零件数量和体积,按工况优化零部件的形状,提高组件集成化程度等也可以达到优化的目的。
途径三:轻量化制造工艺技术

汽车零部件,汽车轻量化,轻量化
       汽车轻量化制造工艺技术包括了新的材料成型方法和连接技术,比如激光焊接、液压成型、半固态铸造技术、喷射成型技术等,这些技术可以大幅度减少零部件数量、提高车身质量稳定性、提高结构可靠性,在高强度负荷下可以保持强度均衡。不过这些技术都会导致整个生产线技术的更迭,对于规模较小的汽车企业来说,制造成本压力将非常大。
汽车轻量化反而有助于提升安全性

汽车零部件,汽车轻量化,轻量化
       汽车碰撞安全性能并不能简单地通过车重来衡量,有人列举坦克撞轿车的例子有失偏颇,但即便是坦克高速行驶时发生碰撞,内部人员同样也会受到巨大的伤害。对于该问题,其实要去追究汽车本身安全设计的碰撞吸能结构、高强度材料和受力载荷传递等内容是否优秀,碰撞后乘员舱的完整程度等,其实都与汽车重量的大小没有直接关系,国内外各大安全碰撞测试机构都有大量的数据来验证,有些网友到现在还在根据钢板的厚度来判断汽车安全,那可真是典型的键盘侠了。轻量化并不是简单地减重,而是汇聚了目前汽车工业最顶尖的制造科技和工艺,安全性一定能够得到更好的保证。

汽车零部件,汽车轻量化,轻量化
       而反过来在汽车制动方面,由于轻量化所致汽车质量降低,在相同速度减速时,减速系统所消耗的能量就会降低,相同的制动器条件下,制动效果就更大,制动距离也会缩短,制动性能则有明显的提升,因此,汽车在轻量化之后,主动安全性能反而会得到提升。

汽车零部件,汽车轻量化,轻量化
结语
       到底如何看待以上的这些轻量化的问题?轻量化并不难做到,而做到车辆的性能、安全、成本和重量四者之间的平衡才是我们需要去追求的,这四者只兼顾一方并不算是高明,而是四者做到和谐统一才是最高的境界。铝合金、镁合金等高科技材料的应用必然受到高昂的成本阻隔,但是在整车轻量化的大趋势面前,相信汽车工程师们一定能找到更加完美的解决方案。


鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋

相关阅读

发表评论

最新评论

引用 游客 2017-9-9 07:19
Hexwar downloadable software
...
引用 游客 2017-9-8 07:25
Spector cne corporate network  ...
引用 游客 2017-8-30 23:19
Digital pictureframes tm vol.1 ...
引用 游客 2017-8-27 19:31
Sunfire orange clie for zlaunc ...

查看全部评论(4)

  • 网页咨询

关于我们|联系方式|手机版|汽车轻量化在线 ( 皖ICP备10204426号-4

GMT+8, 2017-9-24 02:01 , Processed in 0.160741 second(s), 35 queries , Gzip On.

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

返回顶部