浅谈汽车轻量化技术

韩冬

【摘 要】随着汽车技术的快速发展和人们对汽车使用要求的提高，人们发现了汽车轻量化技术带来的好处，比如在燃油效率、摩擦阻力、汽车稳定性方面表现得最佳。本文简要地阐述了目前汽车轻量化技术的发展水平。

【关键词】汽车；轻量化；结构设计；新型材料

据相关研究报告表明，如果汽车采用合理的轻量化技术，可以降低自身的重量、提高机械的传动效率，这样就可以提高燃油效率，降低摩擦。研究表明，汽车空载时，70%被消耗的燃油浪费在自身重量上。由此可见，汽车轻量化技术对改变汽车的自重，提高燃油效率的影响非常重要。同时，轻型化材料还可以吸收冲击的能量，提高了碰撞的安全性能。汽车轻量化技术俨然成为一个汽车发展的重要方向。汽车轻量化的内涵是运用现代的设计方法和有效手段对产品进行优化设计，或者运用新型材料，在能确保汽车综合性能指标情况下，降低汽车自重，提高燃油效率，保证安全性性能。但是，汽车轻量化不等同于小型化。不但要减轻自身重量，而且安全性、舒适性、燃油经济性要不低于原来的车型，并且在成本与价格上也不能有大的提高。现在实现汽车轻量化主要有以下几种途径：

一、合理地设计结构

在现代汽车工业中，CAD/CAM/CAE一体化技术作为轻量化技术的基础，有着重要作用，其涵盖了设计、分析、制造各个环节。利用CAD/CAM/CAE技术，可以将对汽车总体进行分析和优化，并合理进行汽车车身布局与结构设计，对车的各个部件的结构力学分析，之后从数据库中提取生成的数据进行刚度、强度计算和工程分析。同时也可以用该技术对汽车进行模拟实验分析，对轻量化汽车进行碰撞、疲劳和振动等分析。通过对汽车各个系统和部件进行分析、设计和制造，将其合理的轻量化，可以达到环保和节能。通过以上的方法，对车辆实行轻量化方法大概有以下三方面：（1）减小车结构框架和自身钢板的

重量，并对其进行刚度校核和强度校核，在确保自身性能条件下尽可能轻；（2）通过改变汽车的整体尺寸，整体变小，来减轻重量；（3）改变运动结构的方式，使结构整体变小，达到减轻重量的目的。

二、新型材料的使用

目前，高强度的轻型材料的开发备受重视，并且已经取得了实质性的进展。（1）镁铝合金，其在200°C时加工性能良好，低于200°C时，其晶体结构为六面体结构，加工性能差，如果在室温条件下进行塑性加工，会造成材料全面开裂。铝镁合金质量较铝合金轻，并且在汽车与计算机领域有了较多的应用。加上其自身加工性能好，质量轻，并能轧制成钢板，所以适用于做宇航设备和携带式电子设备的外壳。同时由于自身是金属设备，能够屏蔽泄露的电磁波。这种既质量轻，又有屏蔽性能的材料如果能够将其性能加以改进，日后应用范围会越来越广。（2）复合材料与塑料。与具有相同性能的钢比较，密度低，塑料与复合材料可以降低零件重量的35%左右，并且其强度甚至高于铝材等，成本比较低。复合材料属于纤维增强型材料，属于塑料和增强型纤维合成的材料。通常用的是玻璃纤维和热固性树脂的复合材料。复合材料具有以下优点：密度低、耐腐蚀、设计灵活美观、隔热、隔电、耐冲击等优良性能。复合材料典型代表玻璃钢，已经被广泛应用到欧美、日系车中，尤其是商用车的领域。塑料属于高分子有机物，其优点为：密度小、耐腐蚀、隔音隔热、防振、易于加工等特点，其触感与外观色泽均优于金属钢板。塑料的应用主要在汽车的内饰上，比如汽车的仪表盘、副仪表盘、车门内侧、杂物箱盖、扶手、车床、散热器等。现在随着塑料性能的提高，塑料逐步向功能件与结构件方向发展。塑料也向汽车覆盖件方向发展。（3）其他轻量型材料。精细陶瓷已经成为第三大类材料，又称高性能陶瓷、高技术陶瓷。其历史仅有20年左右，但是具有高强度、高硬度、耐腐蚀、耐磨损的力学性能和耐热冲击、耐氧化和蠕变的化学性能。精细陶瓷与传统陶瓷的根本区别在于可以从原料的选择制备、后续的制造工艺方法实施严格控制，可以制造得到实际中需要的具有不同性能要求的陶瓷材料。作为轻量化材料，精细陶瓷已经广泛应用到汽车零件上，不仅能使汽车轻量化，而且还能隔热、耐腐蚀。还可用于制造耐高温喷嘴，适合国防的需要。

随着汽车工业的发展，轻量化技术也在不断发展和成熟，可以进行多材料混合结构设计，最终达到零件与材料最佳的组合，这是汽车轻量化技术发展的目标。目前该技术在世界上还不是很成熟，未来的发展空间很大。

参 考 文 献

[1]冯美斌.汽车轻量化技术中新材料发展和应用[J].汽车工程.2006（6）

[2]戈晓岚，徐晓静.汽车材料的现状与展望[J].汽车工程.2002

[3]朱文英.汽车轻量化与高强度钢板的开发进展[J].上海金属.2003：25（4）

[4]许珞萍，李麟，邵光杰.轿车用金属材料重点解析[J].热处理.