關于《汽車輕量化》有關文獻的閱讀報告

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1、 有關《汽車輕量化技術》文獻閱讀報告 引言： 汽車輕量化技術的內(nèi)涵是指：采用現(xiàn)代設計方法和有效手段對汽車產(chǎn)品進行多種優(yōu)化設計, 或采用新材料在滿足汽車正常工作的各項要求前提下, 盡可能降低汽車產(chǎn)品的自身重量, 以達到降重減輕、節(jié)能減排、操控便捷、安全舒適等綜合指標。 1 汽車輕量化技術的發(fā)展狀況 早在二十世紀初期，參與賽車運動的賽車就由賽車運動協(xié)會提出了重量上的限制，這也成為世界上最早的汽車輕量化事件。這項規(guī)定也為汽車輕量化以后的快速發(fā)展提供了一個良好的開端。自此，汽車零部件開始出現(xiàn)鋼板沖壓件，來替代以前經(jīng)常使用的圓管材料，底盤及車架、車身等零件的制造往往采用這

2、些鋼板沖壓件。到了上世紀中葉第二次世界大戰(zhàn)后，德國大眾公司開始將輕量化措施大量應用在汽車設計和制造上，特別是將鎂合金材料第一次使用在“甲殼蟲”車的發(fā)動機和變速箱殼體上，這一創(chuàng)舉為今后輕量化技術的發(fā)展開啟了歷史新紀元。 然而，當時汽車輕量化技術還沒有得到人們足夠的重視。直到二十世紀70年代之后，隨著全世界范圍石油危機的爆發(fā)，也隨著汽車設計、制造工藝技術及汽車材料技術的發(fā)展，人們才開始逐漸重視汽車輕量化技術的研究，并開始逐步應用在汽車產(chǎn)品上，汽車輕量化技術才得以長足發(fā)展。 時至今日，安全、節(jié)能、環(huán)保已成為提高汽車競爭力的一個永恒話題。輕量化是汽車技術發(fā)展的一個重要趨勢，受到越來越多的關注和重視

3、。一方面，輕量化是節(jié)能減排的需要。轎車的自身質(zhì)量每減輕10％，燃油消耗可降低6％—8％。燃油消耗的減少，既能降低能耗，又能減少污染物的排放。另一方面，輕量化也是汽車技術發(fā)展的要求。日益苛刻的整車安全法規(guī)和消費者對汽車越來越多的功能需求，要求汽車設計者不斷地增加各類附件，以滿足安全、排放、舒適性、可靠性、智能化等要求，并在零件數(shù)量不斷增加的同時減輕其質(zhì)量?？傊?，汽車輕量化技術已在汽車領域得到了廣泛應用，已成為行業(yè)的共識，并且，汽車輕量化成果也日趨顯著。 2 實現(xiàn)汽車輕量化的措施 汽車輕量化要求在保證汽車整體質(zhì)量和性能不受影響的前提下,應最大限度地減輕各零部件的質(zhì)量,努力謀求高輸出功率、

4、低噪聲、低振動和良好的操縱性、高可靠性等，并盡量降低燃油消耗,減少排放污染。通過輕量化技術的內(nèi)涵可知,汽車的輕量化主要通過結構優(yōu)化設計和使用新輕質(zhì)材料兩大措施來實現(xiàn)，此外還有先進的制造工藝等。 2.1 結構優(yōu)化設計 目前國內(nèi)外汽車輕量化技術發(fā)展迅速,主要的輕量化措施之一是結構優(yōu)化設計。所謂結構優(yōu)化設計，是指設計者在全部可能的結構設計方案中，利用數(shù)學手段，選取其中最優(yōu)方案的一種設計方法。它包括拓撲優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化以及多學科優(yōu)化等。 結構優(yōu)化設計已經(jīng)融合到了汽車設計的各個階段。特別是在現(xiàn)代汽車工業(yè)中,人們將CAD /CAE /CAM 一體化技術運用到汽車設計

5、和制造的各個環(huán)節(jié)，大大改善了汽車的輕量化設計、制造。運用這一技術不僅可以對汽車總體結構進行分析和優(yōu)化,來實現(xiàn)對汽車零部件的精簡、整體化和輕質(zhì)化，還可以準確實現(xiàn)車身實體結構設計和布局設計,以便對各構件的開頭配置、板材厚度的變化進行分析,并可從數(shù)據(jù)庫中提取由系統(tǒng)直接生成的有關該車的相關數(shù)據(jù)進行工程分析和剛度、強度計算等。目前，具體合理結構設計措施有以下3個方面: （1）通過結構優(yōu)化設計,減小車身骨架及車身鋼板的質(zhì)量,對車身強度和剛度進行校核,確保汽車在滿足性能的前提下減輕自重。 （2）通過結構的小型化,促進汽車輕量化,主要通過其主要功能部件在同等使用性能不變的情況下,縮小尺寸。

6、 （3）采取運動結構方式的變化來達到目的。比如采用轎車發(fā)動機前置、前輪驅(qū)動和超輕懸架結構等,使結構更緊湊,或采取發(fā)動機后置、后輪驅(qū)動的方式,來達到使整車局部變小,實現(xiàn)汽車輕量化的目標。 2.2 使用新型輕質(zhì)材料 現(xiàn)在汽車輕量化設計中使用輕質(zhì)材料的方法主要包括采用輕量化材料和輕量化材料成形技術兩方面。輕量化材料是指用來減輕汽車零部件質(zhì)量的材料，當前已應用于汽車工業(yè)的輕質(zhì)材料可分為兩大類：一類是低密度輕質(zhì)材料，如鋁合金、鎂合金、鈦合金、塑料和復合材料等；另一類是高強度材料，如高強度鋼和高強度不銹鋼等。而輕量化材料成形技術是指為了滿足高強度材料的應用，以及實現(xiàn)零件集成化設

7、計需要所采用的技術。目前，應用較為廣泛的有激光拼焊板技術（TWB）、熱壓成形技術（HPF）和液壓成形技術（HF）等。 每種輕質(zhì)材料各具特色，各有優(yōu)缺。如鋁合金材料機械性能強，耐腐蝕性、導熱性好，但它價格比較高，難于焊接加工；而鎂合金材料密度很低、強度與質(zhì)量比很高，但其鑄造性差，后處理工藝復雜,且鎂產(chǎn)量較低、成本高等。因此，為了更好的滿足現(xiàn)代汽車輕量化的要求，人們也在不斷地研究各種輕質(zhì)材料的性能，力求找到性能更優(yōu)異的輕質(zhì)材料來滿足當今社會的需求。 2.3 先進制造工藝 在大量采用高強度鋼、鋁鎂合金、塑料和復合材料等輕量化材料來實現(xiàn)汽車輕量化的同時，與之相匹配各種先進制造工

8、藝也得到了廣泛應用。所謂先進制造工藝是指：采用新材料生產(chǎn)汽車零部件所需的特殊加工技術，主要有先進的材料連接技術、零部件表面處理技術等。 如激光拼焊板技術實現(xiàn)同一板材不同處的結構強度要求不同，板材厚度也不同。既保證強度要求，又能節(jié)約板材，減少車身重量；用于高強度鋼板沖壓件的熱沖壓成形工藝；用于車身結構連接的膠接和膠焊工藝等，另外，液壓成型技術（HPF）等也是車身輕量化先進制造技術發(fā)展的新方向。 3 汽車輕量化的評價指標 就目前而言，對于汽車輕量化技術水平的評價尚沒有統(tǒng)一的評價指標。各汽車廠家為了提高自身產(chǎn)品的市場競爭力，在滿足相關法規(guī)要求的前提下，不斷地減輕整車質(zhì)量、降低油耗

9、、改善操縱性能，在車身設計方面，設計師們已經(jīng)開始對輕量化指標進行探索了。車身輕量化技術指標能給車身開發(fā)提供一個方向性的指導，但在行業(yè)內(nèi)尚未形成一個高度認同的指標。目前應用較為普遍的幾種車身輕量化指標如下： （1）車身輕量化系數(shù)（Light Weight Index）； （2）車身最低屈服強度 ； （3）制造車間關鍵指數(shù)（Key Bodyshop Figure）； （4）車身單位體積質(zhì)量。 4 汽車輕量化技術的未來研究方向 4.1 在結構優(yōu)化設計方面 汽車結構的尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化和連續(xù)體拓撲優(yōu)化等技術已逐步發(fā)展成熟并得到廣泛應用，但汽車結構

10、的多學科、多目標優(yōu)化設計方法、離散桿系結構的拓撲優(yōu)化等方法，還有待進一步研究和完善。 4.2 在輕量化材料的應用方面 變形鎂合金、新型塑料和纖維增強復合材料具有較大的應用潛力；另外，由于單一材料難以最大程度地滿足汽車結構的輕量化要求，研究多種材料混合結構的設計理論、方法和相應工藝，在汽車不同部位采用不同的材料，充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)選材與零部件功能的最優(yōu)組合，這種多材料一體化設計理論和方法將成為汽車輕量化技術的研究熱點。 4.3 在工藝研究方面 液壓成型、激光焊接等技術將得到更為廣泛的應用，熱成形工藝的應用將得到進一步發(fā)展。此外，零部件的輕量化將得到重視。而且，各種輕量化

11、技術是相輔相成的，充分發(fā)揮不同輕量化手段的優(yōu)勢，研究汽車材料選擇、結構設計和工藝設計的系統(tǒng)化和集成化方法，即輕量化技術的系統(tǒng)化和集成化，也是未來汽車結構輕量化技術的研究方向。 5 總結 隨著人們對汽車安全性、舒適性、環(huán)保性以及經(jīng)濟性等要求的提高，汽車安裝空調(diào)、安全氣囊、隔熱隔音裝置、廢氣凈化裝置、衛(wèi)星導航系統(tǒng)等越來越普及，這無形中增加了汽車的質(zhì)量、耗油量和耗材量，也導致了大量能源的消耗、汽車尾氣排放的增加等。而汽車輕量化技術對汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，不僅關系到車輛的節(jié)能減排、安全、成本等諸多方面，同時也對世界能源、自然資源和環(huán)境具有深刻的影響，它已成為汽車設計和汽車材料應用

12、技術發(fā)展的主導方向。但目前汽車輕量化技術還處于不完全成熟的階段，很多難關有待我們?nèi)スタ?，很多方面值得我們?nèi)ゲ粩嗵剿餮芯俊? 主要參考文獻 【1】李朝暉，楊新樺． 汽車新技術［M].重慶: 重慶大學出版社，2012. 【2】馮國勝，楊紹普.車輛現(xiàn)代設計方法.北京：科學出版社，2011. 【3】劉偉燕，王書偉.輕量化技術在汽車車身上的應用 [J].汽車工程師，2011. 【4】張式程.汽車輕量化技術及其發(fā)展趨勢 [R].長沙：湖南大學，2011. 【5】陳力禾.汽車輕量化之鎂 [R].第7 屆CAE

13、 年會汽車論壇（昆明），2011-07. 【6】沈建東，王鏑.車身輕量化技術策略的研究和應用 [J].上海汽車，2012. 【7】陳軍． 鎂合金在汽車工業(yè)中的應用分析 [J].材料研究與應用，2010. 【8】王利, 陸匠心. 汽車輕量化及其材料的經(jīng)濟選用 [J].汽車工藝與材料, 2013. 【9】王廣勇, 王剛. 高強度鋼在汽車輕量化中的應用 [J].汽車工藝與材料, 2011. 【10】詹志強. 鋁合金汽車車身板應用現(xiàn)狀及需求前景 [J].有 色金屬加工, 2012. 【11】王丹. 鋁合金汽車板應用及生產(chǎn)現(xiàn)狀 [J].上海有色金屬,2013. 【12】朱久發(fā). 激光拼焊汽車板的應用現(xiàn)狀與發(fā)展前景 [J].武 鋼技術, 2011. 【13】馬鳴圖, 游江海, 路洪洲. 汽車輕量化以及鋁合金汽車板的應用 [J].新材料產(chǎn)業(yè), 2009. 【14】閆輝． 汽車車身輕量化材料的應用研究 [J].機械研究 與應用,2013. 【15】吳亞良.現(xiàn)代轎車車身設計 [M].上海：科學技術出版社，2010.