汽車及零部件輕量化技術(shù)現(xiàn)狀及研究方向

聶采順

（四川建安工業(yè)有限責(zé)任公司，四川 雅安 625000）

汽車及零部件輕量化技術(shù)現(xiàn)狀及研究方向

聶采順

（四川建安工業(yè)有限責(zé)任公司，四川 雅安 625000）

文章簡(jiǎn)要介紹了目前汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，包括輕量化設(shè)計(jì)內(nèi)容、各種輕量化材料的性能及運(yùn)用，從而闡述了汽車輕量化的實(shí)施途徑及方法。

汽車輕量化；實(shí)施途徑

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.011

CLC NO.: U465.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-29-04

引言

隨著我國(guó)汽車保有量不斷攀升，能源短缺、霧霾污染等等問(wèn)題日益凸顯，“節(jié)能減排”成為每個(gè)車企以及汽車零部件企業(yè)的最求目標(biāo)，這使得輕量化技術(shù)受到越來(lái)越多的重視。輕量化技術(shù)的發(fā)展，為中國(guó)汽車材料的發(fā)展提供了機(jī)遇，因?yàn)檩p量化是優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理選材、先進(jìn)的成形技術(shù)以及加工技術(shù)等各種專業(yè)優(yōu)勢(shì)的集成。汽車的輕量化，就是在保證汽車的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。汽車輕量化是汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向之一，也是一個(gè)汽車廠商和國(guó)家技術(shù)先進(jìn)程度的重要標(biāo)志。

1、輕量化技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)工信部1月23日發(fā)布的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2014年我國(guó)汽車產(chǎn)銷量分別為2372.29萬(wàn)輛和2349.19萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)7.3%和6.9%，產(chǎn)銷量保持世界第一，如圖1所示。隨著汽車產(chǎn)量和銷量的增加，汽車在給人們的出行帶來(lái)方便的同時(shí)，也產(chǎn)生了油耗、安全和環(huán)保三大問(wèn)題。如何應(yīng)對(duì)三大問(wèn)題，各國(guó)政府都提出了相應(yīng)的措施。包括制定條令法規(guī)，如油耗法規(guī)，安全法規(guī)以及排放法規(guī)。各國(guó)汽車工業(yè)界一致認(rèn)為，汽車輕量化是滿足上述三個(gè)法規(guī)的有效手段和方法。實(shí)驗(yàn)證明，若汽車整車重量降低 10%，燃油消耗可降低6%～8%，排放降低 5%～6%。而燃油消耗每減少 1升，CO2排放量減少2.45kg。

汽車輕量化的技術(shù)是采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和有效手段對(duì)汽車產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，或使用新材料在確保汽車綜合性能指標(biāo)的前提下，盡可能降低汽車產(chǎn)品自身重量，以達(dá)到減重、降耗、環(huán)保、安全的綜合指標(biāo)。然而，汽車輕量化絕非是簡(jiǎn)單地將其小型化。首先應(yīng)保持汽車原有的性能不受影響，既要有目標(biāo)地減輕汽車自身的重量，又要保證汽車行駛的安全性、耐撞性、抗振性及舒適性，同時(shí)汽車本身的造價(jià)不被提高，以免給客戶造成經(jīng)濟(jì)上的壓力。汽車輕量化技術(shù)包括汽車結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和輕量化材料的使用兩大方面。一方面汽車輕量化與材料密切相關(guān)；另一方面，優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的有效途徑。與汽車自身質(zhì)量下降相對(duì)應(yīng)，汽車輕量化技術(shù)不斷發(fā)展，主要表現(xiàn)在：

（1）輕質(zhì)材料的使用量不斷攀升，鋁合金、鎂合金、鈦合金、高強(qiáng)度鋼、塑料、粉末冶金、生態(tài)復(fù)合材料及陶瓷等的應(yīng)用越來(lái)越多；

（2）結(jié)構(gòu)優(yōu)化和零部件的模塊化設(shè)計(jì)水平不斷提高，如采用前輪驅(qū)動(dòng)、高剛性結(jié)構(gòu)和超輕懸架結(jié)構(gòu)等來(lái)達(dá)到輕量化的目的，計(jì)算機(jī)輔助集成技術(shù)和結(jié)構(gòu)分析等技術(shù)也有所發(fā)展；

（3）汽車輕量化促使汽車制造業(yè)在成形方法和聯(lián)接技術(shù)上不斷創(chuàng)新。

目前，國(guó)內(nèi)汽車輕量化材料正在加速發(fā)展，新型智能材料逐漸在汽車制造中得到應(yīng)用。車用高性能鋼板、鎂合金已在汽車上有所應(yīng)用。如上海大眾桑塔納轎車變速器殼體采用鎂合金。隨著鎂合金材料的技術(shù)進(jìn)步及其抗蠕變性能的進(jìn)一步改善，自動(dòng)變速器殼體以及發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱亦適合改用鎂材料制造。若曲軸箱由鋁改為鎂，則可減輕30%左右。傳統(tǒng)的轎車車身結(jié)構(gòu)是鋼車身，現(xiàn)今也越來(lái)越多地采用高強(qiáng)度鋼、精練鋼、鋁合金和夾層鋼車身結(jié)構(gòu)，其制造工藝有柔性化板材輥軋、剪拼焊接工藝技術(shù)、薄壁制造技術(shù)等。不銹鋼與強(qiáng)度較高的碳鋼相比，表現(xiàn)出不少優(yōu)點(diǎn),例如延展性更好、強(qiáng)度更高、更適合形狀復(fù)雜的覆蓋件成形。上世紀(jì)80年代，重慶汽車研究所就開(kāi)展了雙相鋼研究，一汽轎車、奇瑞汽車公司也在轎車車身上進(jìn)行了高強(qiáng)度鋼板的初步應(yīng)用試驗(yàn)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面可以采用前輪驅(qū)動(dòng)、高剛性結(jié)構(gòu)和超輕懸架結(jié)構(gòu)等來(lái)達(dá)到輕量化目的，國(guó)內(nèi)已從主要依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)逐漸發(fā)展到應(yīng)用有限元等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算和分析階段。目前出現(xiàn)了一批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車車身模具開(kāi)發(fā)技術(shù)，如湖南大學(xué)與上汽通用五菱在薄板沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)理論方面開(kāi)展了較深入的研究，北京航空航天大學(xué)開(kāi)發(fā)了 CAD系統(tǒng)CAXA，并已經(jīng)開(kāi)展了客車輕量化技術(shù)的研究，利用有限元方法和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以減少車身骨架、發(fā)動(dòng)機(jī)和車身蒙皮的重量等。

2、實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的主要途徑

實(shí)現(xiàn)汽車輕量化主要有三種途徑：一是對(duì)汽車底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上主要采用前輪驅(qū)動(dòng)、高剛性結(jié)構(gòu)和超輕懸架結(jié)構(gòu)等方法；二是在使用材料方面通過(guò)材料替代或采用新材料來(lái)使汽車輕量化。在替代材料方面，可使用鋁、鎂輕合金等有色金屬材料、塑料聚合物材料、陶瓷材料等密度小、強(qiáng)度高的輕質(zhì)材料，或者使用同密度、同彈性模量而且工藝性能好的截面厚度較薄的高強(qiáng)度鋼；三是采用先進(jìn)的制造工藝，使用基于新材料加工技術(shù)而成的輕量化結(jié)構(gòu)用材，如連續(xù)擠壓變截面型材、金屬基復(fù)合材料板、激光焊接板材等，也可以達(dá)到輕量化目的。

2.1合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前國(guó)內(nèi)外汽車輕量化技術(shù)發(fā)展迅速，主要的輕量化措施是輕量化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析，設(shè)計(jì)已經(jīng)融合到了汽車設(shè)計(jì)的前期。輕質(zhì)材料在汽車上的應(yīng)用，包括鋁、鎂、高強(qiáng)度鋼、復(fù)合材料、塑料等，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的裝配、制造、防腐、連接等工藝的研究應(yīng)用融為一體。在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，利用CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)起著非常重要的作用，涵蓋了汽車設(shè)計(jì)和制造的各個(gè)環(huán)節(jié)。運(yùn)用這些技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化設(shè)計(jì)、制造。輕量化的手段之一就是對(duì)汽車總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車零部件的精簡(jiǎn)、整體化和輕質(zhì)化。利用CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)車身實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局設(shè)計(jì)，對(duì)各構(gòu)件的開(kāi)頭配置、板材厚度的變化進(jìn)行分析，并可從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取由系統(tǒng)直接生成的有關(guān)該車的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程分析和剛度、強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于采用輕質(zhì)材料的零部件，還可以進(jìn)行布局分析和運(yùn)動(dòng)干涉分析等，使輕量化材料能夠滿足車身設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求。此外利用CAD/CAE/CAM技術(shù)可以用仿真模擬代替實(shí)車進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)輕量化設(shè)計(jì)的車身進(jìn)行振動(dòng)、疲勞和碰撞分析。通過(guò)開(kāi)發(fā)汽車車身、底盤(pán)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)等大型零部件整體加工技術(shù)和相關(guān)的模塊化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，使節(jié)能型汽車從制造到使用各個(gè)環(huán)節(jié)都真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保。通過(guò)結(jié)合參數(shù)反演技術(shù)、多目標(biāo)全局優(yōu)化等現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)方法，研究汽車輕量化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，包括多種輕量化材料的匹配、零部件的優(yōu)化分塊等。從結(jié)構(gòu)上減少零部件數(shù)量，確保在汽車整車性能不變的前提下達(dá)到減輕自重的目的。

具體結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)有以下3個(gè)方面：

（1）通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，減小車身骨架及車身鋼板的質(zhì)量，對(duì)車身強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核，確保汽車在滿足性能的前提下減輕自重。如采用優(yōu)化設(shè)計(jì)除去零部件的冗余部分（使零部件薄壁化、中空化），部件零件化、復(fù)合化以減少零件數(shù)量，設(shè)計(jì)全新的結(jié)構(gòu)等；

（2）通過(guò)結(jié)構(gòu)的小型化，促進(jìn)汽車輕量化，主要通過(guò)其主要功能部件在同等使用性能不變的情況下，縮小尺寸；

（3）采取運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方式的變化來(lái)達(dá)到目的。比如采用轎車發(fā)動(dòng)機(jī)前置、前輪驅(qū)動(dòng)和超輕懸架結(jié)構(gòu)等，使結(jié)構(gòu)更緊湊，或采取發(fā)動(dòng)機(jī)后置、后輪驅(qū)動(dòng)的方式，達(dá)到使整車局部變小，實(shí)現(xiàn)輕量化的目標(biāo)。

2.2使用新型材料

據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車車身、底盤(pán)（含懸架系統(tǒng)）、發(fā)動(dòng)機(jī)三大件約占一輛轎車總重量的65%以上。其中車身內(nèi)外覆蓋件的重量又居首位。因此減少汽車白車身重量對(duì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功耗和減少汽車總重量具有雙重的效應(yīng)。為此，首先應(yīng)該在白車身制造材料方面尋找突破口。具體可以有如下幾種方案：

（1）使用密度小、強(qiáng)度高的輕質(zhì)材料，像鋁鎂合金、塑料聚合物材料、陶瓷材料等；

（2）使用同密度、同彈性模量而且工藝性能好的截面厚度較薄的高強(qiáng)度鋼；

（3）使用基于新材料加工技術(shù)的輕量化結(jié)構(gòu)用材，如連續(xù)擠壓變截面型材、金屬基復(fù)合材料板、激光焊接板材等。

2.2.1有色合金材料

鋁具有良好的機(jī)械性能，其密度只有鋼鐵的1.8/3，機(jī)械加工性能比鐵高4.5倍，耐腐蝕性、導(dǎo)熱性好。其合金還具有高強(qiáng)度、易回收、吸能性好等特點(diǎn)。汽車工業(yè)運(yùn)用最多的是鑄造鋁合金和形變鋁合金。運(yùn)用形變鋁材制造車身面板的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，包括發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱罩、車門(mén)、翼子板等。保險(xiǎn)杠、輪轂和汽車結(jié)構(gòu)零件也廣泛使用鋁合金材料。運(yùn)用鋁合金也面臨不少問(wèn)題，比如，鋁合金加工難度比鋼材高，成型性還需繼續(xù)改善；由于鋁導(dǎo)熱性好，導(dǎo)致鋁合金的焊接性能差；鋁鑄件中不可避免地存在缺陷，壓鑄件還不能熱處理，因此在用鋁合金來(lái)生產(chǎn)要求較高強(qiáng)度鑄件時(shí)受到限制，為此在鑄件生產(chǎn)工藝上作了改進(jìn)，鑄造鍛造法和半固態(tài)成型法將是未來(lái)較多采用的工藝；不能像鋼板那樣采用磁力搬運(yùn)等。其中，關(guān)鍵是成本問(wèn)題，目前鋁價(jià)還比較高，成本控制對(duì)鋁合金的運(yùn)用非常重要。

鎂合金具有與鋁合金相似的性能，但是鎂的密度更低，它們的密度之比為1.8:3，是當(dāng)前最理想、重量最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，因而成為汽車減輕自重、以提高其節(jié)能性和環(huán)保性的首選材料。但其鑄造性差，后處理工藝復(fù)雜，成本高。我國(guó)的鎂資源非常豐富，儲(chǔ)量占世界首位。但是國(guó)內(nèi)用量很少，尤其汽車行業(yè)用量極少，因此前景非常廣闊。而西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)鋁基、鎂基的金屬基復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，已達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化階段，如表1。

表1 歐美采用鎂合金制造的零部件

2.2.2高強(qiáng)度鋼

用高強(qiáng)度鋼替代原使用材料，能適當(dāng)減小零件尺寸。世界上廣泛通過(guò)進(jìn)一步提高合金鋼、彈簧鋼、不銹鋼等鋼種的比強(qiáng)度和比剛度，以及粉末冶金配件具有的多孔密度低、精度高、成本低等特點(diǎn)，來(lái)作為汽車輕量化的措施。采用高強(qiáng)度鋼板在等強(qiáng)度設(shè)計(jì)條件下可以減少板厚，但是車身零件選定鋼板厚度大都以元件剛度為基準(zhǔn)，因此實(shí)際板厚減少率不一定能達(dá)到鋼板強(qiáng)度的增加率，不可能大幅度地減輕車重。高強(qiáng)度鋼板在汽車上應(yīng)用的目的主要有3點(diǎn)，增加構(gòu)件的變形抗力、提高能量吸收能力和擴(kuò)大彈性應(yīng)變區(qū)。由于運(yùn)用高強(qiáng)度鋼板的經(jīng)濟(jì)性和相對(duì)容易性，因此應(yīng)大力提倡在汽車上運(yùn)用高強(qiáng)度鋼板?，F(xiàn)在各國(guó)都在加速高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼在汽車車身、底盤(pán)、懸架、轉(zhuǎn)向等零部件上的運(yùn)用。

2.3塑料和復(fù)合材料

與相同結(jié)構(gòu)性能的鋼材相比，塑料和復(fù)合材料一般可減輕部件的重量在35%左右。低密度與超低密度片狀成型復(fù)合材料的發(fā)展提供了更多的潛力，在重量減輕與強(qiáng)度方面達(dá)到甚至超過(guò)了鋁材，整體成本通常更低。塑料是由非金屬為主的有機(jī)物組成的，具有密度小、成型性好、耐腐蝕、防振、隔音隔熱等性能，同時(shí)又具有金屬鋼板不具備的外觀色澤和觸感。目前，塑料大都使用在汽車的內(nèi)外飾件上，如儀表板、車門(mén)內(nèi)板、頂棚、副儀表板、雜物箱蓋、座椅及各類護(hù)板、側(cè)圍內(nèi)襯板、車門(mén)防撞條、扶手、車窗、散熱器罩、座椅支架等。而后逐漸向結(jié)構(gòu)件和功能件擴(kuò)展。例如發(fā)電機(jī)及其相關(guān)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。塑料也在向制作車身覆蓋件方向發(fā)展。復(fù)合材料即纖維增強(qiáng)塑料，是一種增強(qiáng)纖維和塑料復(fù)合而成的材料。常用的是玻璃纖維和熱固性樹(shù)脂的復(fù)合材料。增強(qiáng)用的纖維除玻璃外，還有高級(jí)的碳纖維、合成纖維。復(fù)合材料作為汽車材料具有很多優(yōu)點(diǎn)：密度小、設(shè)計(jì)靈活美觀、易設(shè)計(jì)成整體結(jié)構(gòu)、耐腐蝕、隔熱隔電、耐沖擊、抗振等。目前玻璃鋼復(fù)合材料的應(yīng)用非常廣泛，尤其在歐美車系中。其中尤以SMC和GMT的應(yīng)用最為廣泛。歐曼、雷諾、沃爾沃、奔馳、依維柯等歐洲重型卡車制造商的駕駛室材料中，都大量選用了SMC。在國(guó)內(nèi)，SMC材料在汽車領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是商用汽車領(lǐng)域。中國(guó)重汽、陜西重汽、福田歐曼、重慶紅巖等主要重型卡車制造商，其駕駛室的制造都不同程度地采用了SMC材料。

2.4其他輕量化材料

精細(xì)陶瓷是繼金屬、塑料之后發(fā)展起來(lái)的第3大類材料。其發(fā)展史只有20年左右，但具有優(yōu)良的力學(xué)性能（高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕、耐磨損等）和化學(xué)性能（耐熱沖擊、耐氧化、蠕變等）。作為輕量化材料用于汽車零件，不僅直接起到輕量化的作用，更因其優(yōu)良的耐熱性、耐腐蝕性和耐磨性，用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室及熱交換器等零件，使功率提高，油耗大大下降，從節(jié)能角度看則間接地起到輕量化效果。蜂窩夾層材料是早已在飛機(jī)上采用的材料，其最大特點(diǎn)是剛性高、比強(qiáng)度高、密度低。目前應(yīng)用在汽車上的實(shí)例還不多，但應(yīng)用研究在不斷前進(jìn)，將來(lái)會(huì)較多地得到運(yùn)用。

3、先進(jìn)的制造工藝

世界主流工藝技術(shù)主要有三種：一是激光拼焊板技術(shù)；二是液壓成形技術(shù)；三是高強(qiáng)度鋼熱成形技術(shù)。激光拼焊毛坯是新近開(kāi)發(fā)并應(yīng)用的鋼板輕量化技術(shù)。如ULSAB白車身以及四門(mén)兩蓋中有16個(gè)零件采用激光拼焊板坯。熱沖壓和液壓成形技術(shù)是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的重要技術(shù)途徑。寶鋼目前在關(guān)鍵技術(shù)的掌握、裝備和配置及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位，打破了該類技術(shù)以及零部件產(chǎn)品長(zhǎng)期由國(guó)外壟斷的局面。寶鋼熱沖壓和液壓成形項(xiàng)目的順利投產(chǎn)，標(biāo)志著寶鋼汽車零部件產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的起點(diǎn)，成為寶鋼為汽車用戶提供全方面、系統(tǒng)化解決方案的重要支撐。

4、汽車輕量化發(fā)展面臨的問(wèn)題

輕量化的方法、技術(shù)、替代材料這么多，各有各的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，那么使用現(xiàn)有技術(shù)和材料，汽車到底能做到多輕呢？美國(guó)通用汽車公司設(shè)計(jì)了一輛超輕型概念汽車，這輛汽車完全由手工制造，并且使用了多種減輕重量和提高燃油效率的技術(shù)，結(jié)果該超輕型概念汽車只有140Kg重，相當(dāng)于美國(guó)家用汽車平均重量的12%，用1L汽油可行駛45km，僅為美國(guó)家用汽車平均耗油量的 1/4。不過(guò)必須看到，這還只是一種概念車，它的數(shù)據(jù)可能具有一定的指導(dǎo)意義，但現(xiàn)實(shí)意義有限，因此不能因此對(duì)輕量化前景產(chǎn)生盲目的樂(lè)觀。如果把眼光拉近到現(xiàn)實(shí)中，可以看到，汽車輕量化雖然已成為未來(lái)潮流，但目前要在全行業(yè)廣泛應(yīng)用輕量化技術(shù)還為時(shí)尚早,主要原因就在于技術(shù)還不完善、成本仍然太高。以取得巨大輕量化成果的奧迪A8車型為例，使用ASF技術(shù)的全鋁車身減重200Kg，以每減重100Kg油耗減少0.6L/100Km計(jì)算，一輛A8車在其行駛壽命10萬(wàn)公里期間可省油1200L，以歐洲市場(chǎng)油價(jià)1.198歐元/L,2014年11月價(jià)格計(jì)算，可為車主省下1437.6歐元，但是相比全鋁車身帶來(lái)的昂貴價(jià)格，消費(fèi)者仍然是得不償失。雖然對(duì)整個(gè)社會(huì)來(lái)說(shuō)，輕量化將為能源、環(huán)境帶來(lái)巨大的好處，但是具體到每一個(gè)消費(fèi)者，他們卻不得不在購(gòu)車時(shí)為自己的錢(qián)包作打算，需要認(rèn)真衡量一下輕質(zhì)汽車的額外高價(jià)與省下的油錢(qián)相比哪一項(xiàng)更多。圖2是汽車輕量化與設(shè)計(jì)成本、制造成本、材料成本之間關(guān)系的研究結(jié)果。研究結(jié)果清楚地表明，輕量化必須以昂貴的設(shè)計(jì)與制造成本為代價(jià)。汽車設(shè)計(jì)人員的任務(wù)就是兼顧重量與成本，爭(zhēng)取將兩者關(guān)系控制在圖中陰影范圍內(nèi)的輕量化最優(yōu)區(qū)域。

湖南大學(xué)中國(guó)汽車技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中心楊沿平曾指出，我國(guó)汽車輕量化技術(shù)的研發(fā)除了成本問(wèn)題外還面臨兩大困難。一方面，輕量化技術(shù)的發(fā)展設(shè)計(jì)眾多學(xué)科，需要運(yùn)用多學(xué)科交叉融合所形成的綜合性、系統(tǒng)性知識(shí)體系，而在目前國(guó)內(nèi)研發(fā)體系下，各研發(fā)機(jī)構(gòu)往往只注重單個(gè)技術(shù)的研發(fā)，很少開(kāi)展各技術(shù)間的交叉與融合；另一方面，汽車輕量化涉及的多學(xué)科核心技術(shù)突破，不可能由單個(gè)企業(yè)或科研機(jī)構(gòu)獨(dú)立完成，必須要由國(guó)家級(jí)的研究機(jī)構(gòu)或政府有關(guān)部門(mén)作出戰(zhàn)略性和前瞻性的超前部署。

5、結(jié)論

盡管面臨種種障礙，人們?nèi)匀粵](méi)有放棄努力，設(shè)計(jì)、分析專業(yè)軟件的開(kāi)發(fā)成果越來(lái)越多，新材料、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新工藝和新設(shè)計(jì)方法不斷進(jìn)步，鋁、鎂、復(fù)合材料和特種鋼等新材料在汽車制造中的使用比例正逐步加大。雖然在目前看來(lái)汽車工業(yè)短期內(nèi)不會(huì)在減重方面出現(xiàn)革命性突破，但是由于我們?cè)诓粩嗟嘏?，人們?shí)際上正在一步步接近制造出輕量廉價(jià)的新一代汽車的目標(biāo)。輕量化技術(shù)是一項(xiàng)涉及基礎(chǔ)理論、工程設(shè)計(jì)、工廠制造、實(shí)踐驗(yàn)證、回收利用等內(nèi)容豐富、涉及廣泛的課題，必將經(jīng)歷一個(gè)努力的探索過(guò)程。經(jīng)過(guò)努力，汽車將在不遠(yuǎn)的將來(lái)，必以清潔、強(qiáng)大、輕量的嶄新形象引導(dǎo)新一代的潮流。

[1] 余志生.汽車?yán)碚?第五版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[2] 姚貴升等.汽車工程手冊(cè)(制造篇)[M].北京:人民交通出版社,2001.

[3] 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第五版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

[4] 羊秋林,李尹熙,呂莉雯,李子卿.汽車用輕量化材料[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.

[5] 馮美斌.汽車輕量化技術(shù)中心新材料的發(fā)展及應(yīng)用[J].汽車工程,2006(03).

[6] 王滕寧,王建國(guó),王可容.降低汽車重量的途徑[J].重型汽車,2000(06).

[7] 鄧澤英.轎車輕量化的關(guān)鍵金屬材料及其發(fā)展[J].汽車與配件,1999(06).

[8] 程振彪.世界汽車輕量化新進(jìn)展及新型材料的研發(fā)應(yīng)用[J].世界汽車,2002(06).

[9] 李軍,陳云霞,李中兵.汽車輕量化應(yīng)用技術(shù)探討[J].汽車工藝與材料,2010(02).

[10] 龔正,王國(guó)容.汽車輕量化的現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].汽車維修,1998(02).

Automobile industry of hubei province college institute of automotive engineering

Nie Caishun
( Sichuan Jian’an Industry Co., Ltd., Sichuan Ya’an 625000 )

This article introduced development of automobile lightweight technique, include lightweight design overview, material performance and application, elucidated implement ways and methods of automobile lightweight.

automobile lightweight; implement way

U465.6

A

1671-7988（2015）09-29-04

聶采順，工程師，就職于四川建安工業(yè)有限責(zé)任公司研發(fā)中心，主要從事輕、微型汽車底盤(pán)零部件設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)工作。