下载文档原格式
汽车轻量化设计方案
汽车轻量化对于降低油耗、减少排放起着重要作用，是汽车工业技术发展方向。
汽车轻量化主要采取材料轻量化与结构轻量化相结合的方式，汽车质量每减轻10%，油耗下降6%~8%，排放量量下降4%。
例如以下方案：
半挂、自卸车大梁轻量化方案
980LE替代700L材料轻量化后：982kg--773kg，减重效果：209kg，21.28%上海频开实业有限公司位于国内现有规模较大的钢材市场——乐从钢铁世界，供应汽车大梁钢，1.5-14mm厚度，多种规格尺寸，其他主营产品有耐磨钢、高强度钢板、工程机械用钢、汽车大梁钢、冷轧高强车厢板、耐候钢、耐酸钢等品种钢，常备万吨库存，品种规格全。
是集原材料供应、加工与物流配送于一体的现代化企业。
汽车轻量化的技术与方法汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。
实现汽车轻量化的途径有三条：一是通过整车优化结构设计；二是优化材料设计，即用低密度材料代替钢铁材料的应用；三是轻量化制造，即通过先进的轻量化制造技术的应用，实现轻量化设计和轻量化材料。
1.结构轻量化车身结构轻量化也就是结构优化设计，即通过采用先进的优化设计方法和技术手段，在满足车身强度、刚度、模态、碰撞安全性等诸多方面的性能要求，以及相关的法律法规标准的前提下，通过优化车身结构参数，提高材料的利用率，去除零部件冗余部分，同时又使部件薄壁化、中空化、小型化、复合化以减轻重量，实现轻量化。
（1） CAD/CAE在汽车结构设计上的应用轻量化的手段之一就是对汽车总体结构进行分析和优化，实现对汽车零部件的精简、整体化和轻质化。
利用CAD、CAE技术，可以准确实现车身实体结构设计和布局设计，对各构件的开头配置、板材厚度的变化进行分析，并可从数据库中提取由系统直接生成的有关该车的相关数据进行工程分析和刚度、强度计算。
对于采用轻质材料的零部件，还可以进行布局进一步分析和运动干涉分析等，使轻量化材料能够满足车身设计的各项要求。
（2）结构小型化目的是在不增加成本的情况下，维持车身功能与抗击安全性的同时减轻汽车重量。
采用轻量化技术可以减少车身重的25%。
2.材料轻量化（1）轻金属在汽车上的应用铝、镁、钛合金材料是所有现用金属材料中密度较低的轻金属材料，因而成为汽车减轻自重，提高节能性和环保性的首选材料。
铝合金：自70年代开始，汽车用铝量不断增加。
作为一种轻质材料，铝合金正日益受到汽车制造企业的青睐。
目前，全世界耗铝量的12％～15％以上用于汽车工业。
有些发达国家已超过25％。
镁合金：镁是极重要的有色金属，它比铝轻，能够很好地与其他金属构成高强度的合金。
钛合金：钛合金将是替代钢铁的轻量化和高性能的材料，是最具有潜力的汽车用材料。
汽车轻量化的途径汽车轻量化是一种重要的技术手段，旨在减小汽车整车重量，提高车辆的燃油效率和运动性能，减少对环境的影响。
轻量化的途径包括材料的优化、结构的设计和工艺的改进等方面。
本文将就这些途径进行详细的介绍和分析。
1. 材料的优化材料的优化是实现汽车轻量化的基础工作。
目前常用的汽车材料主要包括钢铁、铝合金、镁合金和碳纤维等。
不同材料之间具有不同的密度和强度特性，因此需要根据具体的要求来选择合适的材料。
1.1 钢铁钢铁是目前最常用的汽车材料，主要由铁和碳组成，具有良好的强度和韧性。
优化钢铁材料可以采用高强度钢、热成形钢和复合钢等。
高强度钢可以提高汽车的结构刚度和抗拉强度，同时减小钢材的厚度和重量。
热成形钢可以通过控制成形温度和速度来改善材料的塑性变形能力，从而减小零件的厚度和重量。
复合钢可以通过不同材料的组合来提高强度和韧性。
1.2 铝合金铝合金具有较低的密度和良好的机械性能，是用于汽车轻量化的理想材料之一。
优化铝合金材料可以采用高强度铝合金、变形铝合金和喷射铝合金等。
高强度铝合金可以提高材料的强度和刚度，减小材料的厚度和重量。
变形铝合金可以通过控制成形温度和速度来改善材料的塑性变形能力，从而减小零件的厚度和重量。
喷射铝合金可以通过快速凝固技术制备精密铝合金零件，进一步减小零件的厚度和重量。
1.3 镁合金镁合金具有较低的密度和较高的比强度，是用于汽车轻量化的另一种理想材料。
优化镁合金材料可以采用高强度镁合金和合金化技术等。
高强度镁合金可以提高材料的强度和刚度，减小材料的厚度和重量。
合金化技术可以通过添加其他元素来改善镁合金的力学性能和耐腐蚀性能。
1.4 碳纤维碳纤维具有很高的比强度和比模量，是用于汽车轻量化的高性能材料。
碳纤维复合材料的制造工艺包括预浸料（Prepreg）工艺和干法成型（Autoclave）工艺。
预浸料工艺是将纤维和树脂预先浸渍在一起，然后进行成型和固化。
干法成型工艺是将干燥的纤维放置在模具中，然后注入树脂进行固化。
乘用车整车轻量化系数计算方法(一)乘用车整车轻量化系数计算方法1. 介绍乘用车的整车轻量化是实现车辆减重、能效提升、安全性能改善的关键技术之一。
而轻量化系数的计算则是评估乘用车整车轻量化程度的重要指标。
本文将介绍几种常用的乘用车整车轻量化系数计算方法。
2. 比功率法比功率法是一种常用的乘用车整车轻量化系数计算方法。
其计算原理是通过比较不同整车质量下的动力性能指标，如加速时间、最高车速等。
具体步骤如下：•确定参考整车质量（通常为标准整车质量）和目标整车质量（需要轻量化的整车质量）；•分别在参考整车质量和目标整车质量下测试车辆的动力性能指标；•计算目标整车质量下动力性能指标与参考整车质量下动力性能指标之比，即轻量化系数。
比功率法计算简单直观，适用于对车辆动力性能关注较多的情况下。
3. 车辆稳定性法车辆稳定性法是一种从安全性能的角度评估乘用车整车轻量化程度的计算方法。
其计算原理是通过模拟车辆在不同整车质量下的操控稳定性，如横向加速度、侧倾角等指标。
具体步骤如下：•确定参考整车质量和目标整车质量；•在参考整车质量和目标整车质量下模拟车辆的操控稳定性；•比较目标整车质量下的操控稳定性指标与参考整车质量下的操控稳定性指标之差，即轻量化系数。
车辆稳定性法适用于对车辆操控性能和安全性能关注较多的情况下。
4. 结构刚度法结构刚度法是一种从车身结构角度评估乘用车整车轻量化程度的计算方法。
其计算原理是通过模拟车辆在不同整车质量下的结构刚度，如扭转刚度、弯曲刚度等指标。
具体步骤如下：•确定参考整车质量和目标整车质量；•在参考整车质量和目标整车质量下计算车辆的结构刚度；•比较目标整车质量下的结构刚度指标与参考整车质量下的结构刚度指标之差，即轻量化系数。
结构刚度法适用于对车辆结构刚度和振动响应性能关注较多的情况下。
5. 综合评估法综合评估法是一种将多个指标综合考虑评估乘用车整车轻量化程度的计算方法。
其计算原理是将不同指标的轻量化系数加权求和，得到综合轻量化系数。
汽车轻量化的方法
1. 材料优化：采用更轻、强度更高、耐腐蚀、耐疲劳性好的新材料。
2. 结构优化：通过改善设计，使得汽车的结构更轻更稳定。
3. 集成化设计：降低汽车零部件数量，减少总重量，比如使用悬挂、零部件等。
4. 制造工艺优化：采用更经济高效的制造工艺，例如采用新的模具或者工艺，来生产轻量化零部件。
5. 自动化生产技术：采用机器化或者自动化生产技术，提高零部件精度，减少废品，使得零部件更轻、更外形一致。
6. 智能化技术：减少车速、慢化加速以及熄灭引擎等技术。
汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。
实验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。
当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
汽车轻量化的主要途径是：①缩小汽车的尺寸。
在内部空间尺寸基本不变的前提下缩小外形尺寸，可减少材料消耗，减小质量，同时还可减少占路面积和停车面积；②采用轻质材料。
如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等；③采用计算机进行结构设计。
如采用有限元分析、局部加强设计等；④采用承载式车身，减薄车身板料厚度等。
当前的主要汽车轻量化措施主要是采用轻质材料。
车用材料主要通过汽车的轻量化来对燃料经济性改善作出贡献。
理论分析和试验结果都表明，轻量化是改善汽车燃料经济性的有效途径。
为了适应汽车轻量化的要求，一些新材料应运而生并扩大了应用范围。
其中金属材料主要包括以下几个方面：一、有色合金。
以乘用车来说，1973年每辆车所使用的有色合金占全部用材的重量比为5.0%，1980年增至5.6%，而1997年则达到了9.6%。
有色合金在汽车上应用量的快速增长是汽车材料发展的大趋势。
二、铝合金。
铝的密度约为钢的1/3，是应用最广泛的轻量化材料。
以美国生产的汽车产品为例，1976年每车用铝合金仅39kg，1982年达到62kg，而1998年则达到了100kg。
（1）铸造铝合金。
许多种元素都可以作为铸造铝合金的合金元素，但只有Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Li在大量生产中具有重要意义。
当然，在汽车上广泛应用的并不是上述简单的二元合金，而是多种元素同时添加以获得好的综合性能。
铝合金铸件主要应用于发动机气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、空压机连杆、传动器壳体、离合器壳体、车轮、制动器零件、把手及罩盖壳体类零件等。
