乘用车轻量化（精选三篇）
乘用车轻量化 篇1
(1) 商用车轻量化的意义——节能
我国2006年民用汽车保有量3 697万辆, 其中载货车和大、中型客车合计为1 210.6万辆, 约占汽车总数的1/3, 而消耗的燃油则达到70%, 我国各车型燃油消耗比例现状及未来见图1。
(2) 商用车轻量化的驱动力——法规
●GB 20997—2007《轻型商用车辆燃料消耗量限值》。
●《中华人民共和国节约能源法》 (2008.04.01生效) 第四十六条国务院有关部门制定交通运输营运车船的燃料消耗量限值标准;不符合标准的不得用于营运。
●交通部等九部委2007年10月18日《关于印发全国车辆超限超载长效治理实施意见的通知》。
●交通运输部2008年发布了《营运客车燃料消耗量限值及测量方法》和《营运货车燃料消耗量限值及测量方法》, 于2008年9月1日起正式实施。
(3) 商用车轻量化的驱动力——市场需求
●在治理超载的背景下, 自重轻的商用车市场需求呈现出暴发性增长, 商品出现供不应求的局面。
●轻量化为用户创造价值。
2技术现状
(1) 自质量水平
a.牵引车 (GCW=40 t)
几款国产车的自重较Volvo FE约重1/4左右, 见图2。
b.自卸车 (GVW=25～26 t)
自卸车的载质量利用系数=载质量/整备质量。见图3。
c.厢式车 (GVW=12 t)
参见图4。
主要零部件用材见表1。
(2) 轻量化结构设计现状
a.特点
●处于起步阶段。
●以单纯结构改进为主:结构优化, 功能组合, 配置优化等。
●以局部 (零部件) 优化为主。
●优化设计水平亟待提高。
b.典型范例
●低温液体运输车轻量化设计。改变绝热形式;改变液体排放方式;优化结构;整车减重2 700 kg。
●某型大客车车身骨架轻量化设计。该客车为高级双层卧铺车, 属全承载式车身结构, 利用有限元分析进行车身骨架轻量化的设计, 质量减轻约490 kg。见图5。
●车架总成优化设计。优化前后对比见图6。
●底盘零件优化设计。保险杠支架、转向机支架结构优化见图7。
●电瓶框结构优化见图8。
●储气筒框架优化设计见图9。
c.新技术 (以悬架为例)
●钢板弹簧:多片改为少片簧。
●空气悬架。
●橡胶悬架。见图10。
(3) 轻量化材料的应用
a.总体情况
轻量化材料所占的比例逐年增大但目前水平仍然较低。
●随着治理超载力度的加大, 成本上升已成为轻量化材料在商用车上应用的最大障碍。
●我国汽车轻量化材料体系已初步形成, 基本上能满足商用车减重的需求;相比之下, 设计技术、制造技术则有很大的差距。
b.车身
●内饰已基本塑料化。
●外装塑料件越来越多, 如水箱面罩、导流板、翼子板、脚踏板、灯壳和灯罩。见图11。
高强度钢在白车身上应用的比例逐步提高, 采用激光拼焊板的零件增多, 但不同企业的应用水平相差较大 (0～58%) 。见图12。
c.底盘
●主流载货车企业车架纵梁的强度级别已普遍提高到600 MPa, 见图13。
●新产品越来越多采用铝合金或塑料燃油箱;塑料保险杠、轮罩、挡泥板的比例较高。见图14。
●铝合金、镁合金逐步在壳体类零件及踏板、支架类零件上得到应用。见图15。
d.发动机
●齿轮室、发动机散热器、中冷器基本上都用铝合金, 铝合金飞轮壳、油底壳、进气歧管、气门室罩盖等的应用日益普及, 某些新机型中铝的比例大于10%, 有的重型机动力系统铝用量已超过100 kg。见图16。
●已批量应用的镁合金零件有气门室罩盖、齿轮室、变速器上盖等零件。见图17。
●塑料进气歧管、油底壳和气门室罩盖得到了实际应用。见图18。
●蠕墨铸铁气缸体、气缸盖的开发成为热点, 个别机型已有应用。
(4) 零部件制造技术
目前, 我国商用车主要零部件的成形、连接、表面处理和机械加工仍沿用传统技术。在轻量化的推动下, 国内的几大商用车制造商已开始或正在规划与轻量化材料应用相关的先进制造技术的开发。如激光拼焊、液压成形、半固态成形。
3未来发展动向
(1) 产品 (整车) 轻量化策略研究将日益受到重视, 参见图19。
(2) 未来轻量化材料技术热点将逐渐由高强度钢转向铝合金。
●近中期:以高强度钢材料技术为主, 应用主要对象为车身、车架、车箱、车轮钢板弹簧等零部件。
●中长期:在继续发展高强度钢材料技术的同时, 将重点发展以铝合金为主导的轻合金材料技术, 应用主要对象为发动机、车箱、车轮、车身和底盘零部件。
(3) 在市场对轻量化产品需求的推动下, 零部件优化设计技术将得到快速发展。
●基于有限元分析的拓扑优化设计有可能成为主要的结构轻量化设计工具。
●对基础材料数据和工艺数据的需求将呈现爆发性增长。
●大力发展零部件的成本模型。
●设计与材料、工艺之间的关系将会变得愈来愈密不可分。
(4) 与轻量化材料相关的制造技术开发力度将会逐渐加大。
●高强度钢车身、车架零部件成形技术、连接技术。
●桥壳、框架类零件、支架类零件液压成形技术。
●热成形技术。
●铝合金车身、车箱零部件成形技术与连接技术。
●铝合金车轮的成形与加工技术。
●铝合金半固态铸造技术。
●镁合金表面处理技术。
●大型金属-塑料组合件制造技术。
4结束语
(1) 商用车轻量化对于我国节能减排战略具有重要意义。
(2) 制约商用车轻量化发展的最大障碍是超载得不到有效治理, 其次是成本。
(3) 高强度钢在商用车的轻量化中将发挥重要作用, 尤其是在近期与中期。
(4) 从现有的条件看, 我国商用车用3年的时间实现减重10%的目标是有可能实现的。
汽车轻量化材料技术发展的特点
1政府引导作用和行业合作不断加强, 共同开发已成为轻量化材料技术发展的主流。
2为降低轻量化的成本, 低成本的材料制备技术和先进的零部件制造技术已成为研究的热点。
3轻量化与车辆安全的冲突越来越受到重视, 新材料在解决这一问题中将发挥重要作用。
4汽车轻量化对环境的影响受到了广泛关注, 传统的看法已开始发生某些变化。
5汽车轻量化材料的范畴正在扩大。
乘用车轻量化 篇2
1概述 (1)商用车轻量化的意义--节能 我国民用汽车保有量3 697万辆,其中载货车和大、中型客车合计为1210.6万辆,约占汽车总数的.1/3,而消耗的燃油则达到70%,我国各车型燃油消耗比例现状及未来见图1.
作 者：冯美斌 作者单位：东风汽车有限公司 刊 名：汽车工艺与材料 英文刊名：AUTOMOBILE TECHNOLOGY & MATERIAL 年，卷(期)： “”(2) 分类号：U4 关键词：
乘用车轻量化 篇3
关键词：专用车产品；轻量化；节能环保；实现方式
中图分类号：U462.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）18-0127-02
随着环境污染进一步加剧及石油等不可再生能源储备总量日益减少，践行节能环保理念已成为汽车制造行业亟待解决的问题，同时也是时代发展对汽车领域提出的新的要求。因此，节约燃油量、降低排气污染已成为汽车由设计、制造到应用的整个过程中的重要任务。而将汽车装备的整体质量予以减轻，实现车身和零部件轻量化，是汽车油耗降低、减少排气污染的重要措施。
1 汽车轻量化概述
汽车轻量化是在确保汽车安全性能与强度的基础上，将汽车整备质量尽可能降低，促使汽车动力性能及利用率大幅提高，降低燃料消耗量，同时减少排气污染的先进理念。随着节能与环保理念在全球范围内不断深入人心，汽车轻量化已成为全球范围内汽车产业发展的潮流。
2 专用车产品轻量化的意义
专用车辆在专业化作业与运输方面具有重要价值，尤其在物流业中极受欢迎，其可促使运输效率大幅提高，有效控制运输成本，促使车辆应用领域扩大。目前，我国已进至快速城市化建设进程中，专用车市场具有巨大潜力，而专用车辆的发展必将为国民经济创造巨大经济效益。在包括专用车辆在内的汽车运行过程中，需克服加速阻力、坡度阻力、空气阻力及滚动阻力等，当阻力增大时，汽车燃油消耗率就会大幅增加。
其中加速阻力、坡度阻力和滚动阻力是随着车辆总质量升高而增加，当汽车质量越大时，所遇阻力就越大，因此，降低汽车质量，减小汽车行驶中遇到的阻力，可有效降低行驶时车辆驱动力，从而减少燃油消耗量，促使燃油经济性大幅提高。
相关调查表明，当汽车质量降低100 kg时，其100 km油耗可降低30%甚至更多。另一方面，我国现阶段专用车辆生产取得了良好发展契机，同时也取得了较大成绩。专用车可分为市政类专用车、运输类专用车和工程类专用车等几类，国内专用车生产企业之间的竞争十分激烈。因此，在专用车生产过程中加强轻量化研究，并在制造中将轻量化理念予以有效实施，不仅是践行节能减排理念的必要措施，同时也是企业增强自身核心竞争力的关键环节。
3 专用车产品轻量化具体实现方式
3.1 在结构设计中对CAD、CAM等计算机技术加以合理
应用
专用车轻量化实现方法之一是对专用车结构进行轻质化、精简化与整体化设计。而利用CAD、CAM与CAE等计算机辅助技术，可实现车辆精确的布局设计与结构设计。CAD、CAM与CAE等技术在汽车设计与制造各环节中均可发挥重要作用，主要包括汽车设计检验、实体造型、零部件加工、车身三维设计及对整车疲劳与振动进行分析等内容。同时，利用计算机具有的仿真技术，可对实体车的破坏性碰撞试验与测试等予以有效替代，是汽车工业实现短周期、多种类、低成本、高质量产品制造的重要保证。利用计算机辅助技术展开设计，可在方案设计、建立模型、工程分析与评价设计方案等多方面实现车辆零部件间精简目的，便于对轻量化之后的车辆操作稳定性、行驶安全性能、刚度及强度等展开分析与评价，最终实现将汽车质量减轻的目的。
3.2 合理运用新型材料
随着新技术与新材料不断涌现，汽车产业在专用车产品制作中材料选择余地越来越大，其中新型复合材料是较为先进的制造材料。新型复合材料主要包括非金属与金属两种，非金属类包括炭纤维、玻璃纤维、陶瓷与塑料等复合材料，金属类包括钛合金、铝合金与镁合金等复合材料。在专用车产品制造中应用新型复合材料，是专用车轻量化的重要措施。如在新材料轻量化设计中，利用专用车的优质高强度钢板，可促使上装减轻20%重量，同时可对汽车的刚度与上装强度相应要求予以有效满足，促使油耗降低。在部分发达国家，多数粉粒物料与成品油都是利用铝合金罐车进行运输，相较于碳钢罐车而言，铝合金罐车成本相对较高，制作工艺也更为复杂，价格也更高，因此其应用还未得到推广。但是在我国城市化建设进程不断加深下，各运输公司购买力及人们环保意识均会大幅提高，因此铝合金罐车市场会得到有效推动，其在专用车产品生产领域中也必将得到进一步推广与应用。
3.3 有效应用液压机成型技术
液压机属于无切削加工成型设备，是利用液体压力对能量加以传递，完成诸多压力加工过程。液压机可完成零件一次成型过程，所制作的板材在刚度与强度上更具优势，可直接取代一些受力型材结构，对产品受力条件予以改善，降低产品质量，有效控制人工成本，从而实现良好经济效益。液压机可在大部分用到压力加压的工艺过程中应用，主要包括金属机械零件受压成形、金属薄板件冲压拉深成形技术及自由锻造等工艺。如在重型自卸车生产中，尤其是矿用自卸车中，传统方法利用型材搭拼焊接制作而成，现阶段这一生产过程开始朝着箱体冲压方向发展，以便降低生产过程中的劳动强度，降低上装的总体质量，从而大幅增强市场竞争力。
3.4 在产品制造上遵循专用化、差异化与多样化原则
在实现专用车产品轻量化过程中，车产品专用化、多样化与差异化是重要实现方法之一。为实现这一目的，专用车产品生产企业应与专用底盘设计相结合，对市场进行充分调研与细化，不断研发专用车产品。在研发产品中，可将一产品总体根据功能不同划分成若干小系统，之后对各小系统分别展开轻量化设计。如在混凝土搅拌车生产过程中，所用方法多为复杂性硬杆操作机构，在生产时需用两根5 m长的钢管。而在对设计方案进行更新后，生产时只需应用1根同样规格的钢管即可完成同样的操作。在壳体板材拼搭差异性焊接中，可在对实际应用工况进行充分考虑基础上，在罐体中长期磨损部位使用具有优良耐磨性、较高强度的材料，而在基本不受力或受力较小的局部结构中，可将板材厚度适当减小，或使用更轻质材料代替。目前，专用车产品生产竞争日益激烈，因此在生产中有效控制成本，对产品针对性与专业性予以重视，促使产品市场竞争力大幅提高是相关企业的共识。
4 专用车产品轻量化在现实中的应用价值
现阶段的专用车产品因为产品设计与制造等各方面技术因素限制，在结构设计上较为保守，产品总质量均较大。1978年美国统计结果显示，一辆总质量1 360 kg汽车总质量降低10%时，其燃油消耗会减少8.8%左右；当耗油量降低1L时，汽车排放的CO2将会降低2.45 kg。另外，按照每年专用车销售数量为10万辆计算，每年成功减重100 kg时，则每年可节约汽车生产用原材料如钢材等约1万t左右，可大幅降低专用车生产成本。由此可见，专用车产品轻量化的实现在现实中具有重要的节能环保价值。
参考文献：
[1] 佘高翔.基于拓扑优化和高强钢应用的雷达车车架轻量化设计研究[D].武汉：武汉理工大学，2010.