輕量化引領(lǐng)未來汽車技術(shù)發(fā)展趨勢分析

梁家樂

【摘 要】隨著汽車行業(yè)技術(shù)的不斷提高，越來越在汽車技術(shù)發(fā)展過程中強調(diào)輕量化技術(shù)的合理利用。本文主要探討了輕量化的定義、輕量化技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀、實現(xiàn)汽車輕量化的主要途徑，以期未來汽車技術(shù)發(fā)展越來越符合節(jié)能環(huán)保的發(fā)展原則。

【關(guān)鍵詞】輕量化；未來汽車技術(shù)；趨勢

0 引言

隨著人們生活水平的不斷提高以及環(huán)境污染的壓力下，人們在汽車行業(yè)中也越來越注重環(huán)保和節(jié)能等發(fā)展理念， 大部分的車企也逐漸在提高輕質(zhì)化材料的應(yīng)用的基礎(chǔ)上，來實現(xiàn)車身的輕量化。目前，汽車輕量化已經(jīng)被人們公認(rèn)為是未來汽車發(fā)展的潮流與趨勢得到了國際社會的大力推崇。與此同時，輕量化材料可以將沖撞能量有效的進行吸收，大大的提升了碰撞的安全性。

1 輕量化的定義

汽車技術(shù)的輕量化，其實就是指在確保汽車安全性能、強度的基礎(chǔ)上，使汽車的整備質(zhì)量最大化的降低，進一步增加汽車的動力性，通過燃料消耗減少來促進排氣污染的降低。一般在汽車整車重量降低10%的情況下，汽車燃油效率能夠增加7%，在汽車整備質(zhì)量每減少100kg的基礎(chǔ)上，油耗也可以減少0.7%。另一方面，車輛每減少100kg，二氧化碳的排放量也可以減少5g/km。鑒于此，可以看出汽車的輕量化可以在節(jié)約能源的同時，也可以降低廢氣的排放量。與此同時，汽車輕量化之后，其整體加速性也會相應(yīng)得到提升，其操控的靈活性也會隨之增加，在噪聲、振動、穩(wěn)定性方面得到相應(yīng)的改善。

2 輕量化技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀

汽車輕量化是使用有效手段、現(xiàn)代設(shè)計方法對汽車產(chǎn)品進行相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計， 也可以在汽車綜合性能指標(biāo)得以保障的條件下，利用新型材料，使汽車產(chǎn)品自身重量得以最大化的降低， 從而實現(xiàn)降耗、減重、安全、環(huán)保等相關(guān)的綜合指標(biāo)。但是，汽車輕量化不是單純的將汽車進行小型化改造。這就需要在確保汽車原有的性能不受影響的基礎(chǔ)上， 使汽車自身的重量降低之余，也使汽車行駛的耐撞性、舒適性、安全性、抗振性得以保證， 也同樣使汽車的造價不提高， 防止造成客戶經(jīng)濟上的負(fù)擔(dān)。汽車輕量化技術(shù)主要是結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計、輕量化材料的使用。汽車輕量化與材料具有一定的關(guān)聯(lián)，而優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計同樣是進行汽車輕量化的科學(xué)路徑之一[1]。比如在上海大眾桑塔納轎車變速器殼體中大量使用了鎂合金。在鎂 合金材料的技術(shù)進步的情況下，其抗蠕變性能也得到了改善。

3 實現(xiàn)汽車輕量化的主要途徑

3.1 使用新型材料

一般情況下，汽車底盤、車身、發(fā)動機這三個方面的重量，可以占到一輛汽車總重量65%左右。再加之汽車車身內(nèi)外覆蓋件的重量是排至重量的首位。這就需要把汽車自身重量對降低發(fā)動機的功耗的影響程度進行降低的同時，也相應(yīng)的使汽車總重量的雙重效應(yīng)有效的降低。鑒于此， 首要工作就是需要在制造材料上尋找突破口。實際的操作步驟就是：第一步采用強度高、密度小的輕質(zhì)型材料， 包括了陶瓷材料、塑料聚合物材料、鋁鎂合金等；第二步采用工藝性能好、同彈性模量、截面厚度較薄、同密度的高強度鋼；第三步采用具有新材料加工技術(shù)的輕量化結(jié)構(gòu)的用材， 包括了激光焊接板材、金屬基復(fù)合材料板連續(xù)擠壓變截面型材在內(nèi)的用材。

3.2 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計

隨著汽車輕量化技術(shù)不斷的發(fā)展， 輕量化對策主要集中在輕量化的結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計過程中[2]。輕質(zhì)材料（復(fù)合材料、鎂、塑料、鋁、高強度鋼）在汽車上的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)設(shè)計與相應(yīng)的制造、裝配、連接、防腐等工藝的研究活動的實際應(yīng)用有機的融合在一起。眾所周知，在現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展過程中，CAD /CAE /CAM 一體化技術(shù)的應(yīng)用與汽車設(shè)計、制造等各個環(huán)節(jié)息息相關(guān)，在實際的汽車發(fā)展過程中起著重要的作用。大力的推廣該項技術(shù)能夠幫助汽車的輕量化制造、設(shè)計有效的進行實現(xiàn)。其中輕量化的途徑之一其實就是將汽車總體的結(jié)構(gòu)開始進行優(yōu)化、分析等工作環(huán)節(jié)， 保證汽車零部件更好的實現(xiàn)整體化、精簡化、輕質(zhì)化等目標(biāo)。與此同時，在對CAD /CAE /CAM一體化技術(shù)的使用過程中，也能夠幫助車身實體布局設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計得到準(zhǔn)確的實現(xiàn)，可以分析板材厚度的變化情況、各個構(gòu)件的開頭配置，同時可以從數(shù)據(jù)庫中對通過系統(tǒng)直接生成的該車的相關(guān)數(shù)據(jù)開展必要的工程分析以及對強度、剛度的計算結(jié)果的提取[3]。另一方面，若是零部件采用輕質(zhì)材料，也能夠開展相關(guān)的運動干涉分析、布局分析等工作，促使輕量化材料可以有效的對車身設(shè)計的各項具體要求進行最大化的滿足。

除此之外，CAD /CAE /CAM技術(shù)的實際應(yīng)用還能夠在使用仿真模擬技術(shù)來替代實車進行試驗的基礎(chǔ)上， 來幫助輕量化設(shè)計的車身開展疲勞、振動、碰撞分析等工作環(huán)節(jié)。也可以在對汽車底盤、車身、動力傳動系統(tǒng)等一些大型零部件的整體加工技術(shù)以及相應(yīng)的模塊化制造、設(shè)計技術(shù)的開發(fā)過程中，保證節(jié)能型汽車由制造環(huán)節(jié)至使用環(huán)節(jié)等各個工作領(lǐng)域內(nèi)均真正實現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能等目標(biāo)。在多目標(biāo)全局優(yōu)化、結(jié)合參數(shù)反演技術(shù)等一些現(xiàn)代車身設(shè)計手段的基礎(chǔ)上， 對汽車輕量化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)開展相應(yīng)的研究活動， 其中包含了零部件的優(yōu)化分塊、多種輕量化材料的匹配等研究活動在內(nèi)。要想在結(jié)構(gòu)方面對零部件數(shù)量進行減少， 就得在汽車整車性能不變的條件下也能夠相應(yīng)的實現(xiàn)減輕自重的目的。這也就需要對結(jié)構(gòu)進行合理的設(shè)計優(yōu)化，即（1）在對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上，使車身骨架和車身鋼板的質(zhì)量得到相應(yīng)的降低，校核車身的剛度、強度，使汽車在滿足性能的條件下達到減輕自重的目的。（2）促進結(jié)構(gòu)實現(xiàn)小型化，幫助汽車進一步輕量化，需要汽車相關(guān)功能部件在同等使用性能不發(fā)生變化的前提下，相應(yīng)的將尺寸進行有效的縮小。（3）通過運動結(jié)構(gòu)方式的變化從而促使目的的實現(xiàn)。在使用前輪驅(qū)動、轎車發(fā)動機前置、超輕懸架結(jié)構(gòu)等環(huán)節(jié)中，若想讓汽車結(jié)構(gòu)更為緊湊， 也可以利用后輪驅(qū)動、發(fā)動機后置等相關(guān)的手段， 來幫助整車局部進行變小，從而達到輕量化的目的。

4 結(jié)語

綜上所述，汽車輕量化技術(shù)作為復(fù)雜的一項工程，我們簡析了在汽車技術(shù)不斷發(fā)展的環(huán)境下輕量化的定義與輕量化技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀，也分析了實現(xiàn)汽車輕量化的主要途徑，分析和探討如何更好讓汽車輕量化技術(shù)發(fā)展活動更有效的進行。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展與進步，輕量化技術(shù)也需要加強和改進，才能進一步適應(yīng)時代發(fā)展的需要。

【參考文獻】

[1]楊志強，于發(fā)田，堯松.汽車輕量化未來發(fā)展趨勢——三維（3D）吹塑成型技術(shù)的應(yīng)用[J]. 汽車工藝與材料，2016，08（3）：66-67.

[2]楊帆，任彩龍.汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及其實施途徑[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2014，23（16）：123-123.

[3]楊懷高， 沈偉. 車身輕量化技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].裝備制造技術(shù)，2016，04（3）：24-25.