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汽车轻量化技术路径

2015-12-8 23:59 6958 2
简介
实现汽车轻量化主要包括设计、材料与制造工艺技术三个方面(1)结构优化设计 结构优化设计是汽车轻量化的重要途径之一,是轻量化汽车产品开发的基础和前提,通过轻量化设计使材料、最优的结构形状和尺寸用在汽车结构 ...

【汽车轻量化在线】汽车轻量化技术的实施首先是设定工程目标,包括汽车的最小质量、汽车的轴荷分布、动态和静态刚度、声学特性和舒适性、被动安全性和满足法规目标、使用寿命和寿命周期等。实现汽车轻量化主要包括设计、材料与制造工艺技术三个方面。


图 1汽车轻量化技术路径示意图

(1)结构优化设计

结构优化设计是汽车轻量化的重要途径之一,是轻量化汽车产品开发的基础和前提。从汽车零部件概念设计、初始结构设计、产品工程设计和样车制造过程来分析结构轻量化的设计,可以抽象出结构设计和分析的基本理论和方法,研究这些理论和方法并加以恰当的综合,是实现结构轻量化的重要途径。轻量化结构设计涉及整车各系统的布置,各系统零件的分布与装配关系,零部件的模块化,零件或系统性能优化等方面。

对连续体结构优化按照设计变量的类型和求解问题的难易程度可分为尺寸优化(尺寸变量)、形状优化(形状变量)和拓扑优化(拓扑变量)三个层次。分别对应于三个不同的产品设计阶段,即概念设计、基本设计及详细设计三个阶段。

整车布置对轻量化也有很大影响,比如在满足车内空间的条件下应尽可能缩小外形尺寸,重量自然会降低。汽车的线束或管路的布置,发动机的前置或后置,悬架的结构形式等等都会影响到汽车的重量。

此外,对白车身等系统模块,还可以通过参数优化或多目标优化来实现轻量化。在概念设计阶段,采用拓扑驱动的方法快速方便实现几何模型建立和修改。能同时对多种设计方案进行快速结构拓扑布局与优化评估,通过对结构形状、拓扑、材料、厚度等方面的优化来实现整车轻量化的目的。采用少数变量控制大量参数变化的技术,使得多参数优化后台自动运行变为现实。使得在概念设计阶段能够快速提供最佳设计方案和可行性分析,节省研发时间和成本。

(2)轻量化新材料

轻量化材料是指可用来降低零部件重量的材料,它有两大类:一类是低密度的轻质材料,如铝合金镁合金钛合金塑料、多孔发泡和塑料复合材料等;另一类是高强度材料,如高强度钢板热冲压成形钢和高强度铸铁等等。

(3)轻量化成型制造工艺

轻量化成型制造工艺(简称轻量化工艺)是指为了满足高强度材料的应用以及实现零件集成化设计需要所采用的技术。目前应用较为广泛的有激光拼焊板、热冲压成形、柔性轧制板、滚压成型微发泡成型、半固态成型、液压成型和轻量化材料的连接技术等等。轻量化工艺主要是配合轻量化设计与材料的应用,共同构成轻量化的三个技术途径。

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