车辆轻量化技术研究与应用

汽车轻量化设计研究

企业产业发展的主要方向就是汽车轻量化，也是一个汽车厂商是否拥有先进技术的主要标志。我国汽车制造业很早已经把轻量化作为发展课题，如今面对逐渐提高的环保要求以及不断上涨的原材料价格，积极发展汽车灯具轻量化已经显得至关重要。文章主要分析了汽车轻量化设计的现状和意义，汽车灯具轻量化设计应用，汽车轻量化技术的应用前景。

标签：汽车轻量化；设计；发展

1 汽车轻量化设计的现状和意义

在世界经济领域与人们现实生活中企业的地位毋庸置疑，其发展的重要方向是舒适、安全、低成本、节能和智能化等，随着不断提高的社会文明程度以及日益紧张的不可再生资源，最大程度降低材料用量以及控制尾气污染，这些都是汽车行业需要面对的挑战。相关资料表示，每次减少10%的汽车质量，可以节省6-8%的油耗。世界主要汽车生产国都在严格执行排放标准。我国北京也把汽车尾气排放强制执行欧洲三级标准。

控制节省车体质量，也就是轻量化设计这一主要问题，不仅可以减少材料消耗，还可以降低排放尾气量，这已经成为全球汽车行业的共识，已经得到了巨大的成绩。同时加入WTO以后，对轻量化设计的大量应用，提高了我国汽车综合水平，成功接轨于世界标准，对于提升我国汽车行业国际竞争起到重要作用。

2 汽车灯具轻量化设计应用

2.1 替代材料

20世纪80年代，由于能源危机造成的影响，日本提出了汽车轻量化设计，设计出对能耗与原材料有效节省的新车型。汽车灯具选择注塑材料制作，提出了与灯具大型注塑件相适合的制造技术，有效节省了手工操作所需的成本，进一步提升了企业灯具轻量化设计水平。车灯具体能够划分为前照灯、后车灯、转向灯、雾灯等。PC由于具有较强的抗冲击能力要相当于250倍的无机玻璃，相当于30倍的聚甲基丙烯酸甲酯板材，最早代替剥离在前灯外罩中应用，由于利用PC制作外罩，造成灯体利用改性聚丙烯，灯罩与灯体一般利用粘胶粘接式进行装配。此外，车灯造型中装饰功能是主要部分，PC拥有极好的光学与着色性能，可以制作车内装饰条对车灯进行点缀和装饰。一般利用透明有色的PC制作装饰条，可以选择辅助喷底漆突出其颜色，也可以同构镀铝方式对金属色积极改变和装饰；装饰圈通常利用镀铝方式改变金属色在照明灯外实施包嵌；灯具中反射镜是主要的零部件，从前都是利用压铸件镀铝进行制作，目前全部应用PC注塑镀铝，降低了质量，也对工艺进行了简化。灯具中一般是没有办法改变灯泡的发光颜色的，而指示灯全部是发出颜色的灯光，因此，利用内配光镜的颜色对整灯光颜色进行调整，通常有色透明PC的颜色包括红、黄、绿和蓝。

Research ・

Design研究•设计

城市轨道交通车辆

轻量化设计研究

□常树民□申永勇口石得春

上海轨道交通设备发展有限公司 上海 200245

摘 要：介绍了城市轨道交通车辆轻量化设计的技术路线,论述了城市轨道交通车辆轻量化设计的三

大关键技术：系统集成、使用轻量化材料、结构轻量化优化。从制动模块集成和能耗记录系统两方面介绍

了城市轨道交通车辆的轻量化系统集成，从碳纤维复合材料、聚碳酸酯材料、铝箔复合板、铝合金材料等方

面论述了轻量化材料在城市轨道交通车辆中的应用，从车体结构、内装设备、车钩缓冲器、紧急疏散门四方

面分析了城市轨道交通车辆结构的轻量化优化问题。

Abstract: The technical line of lightweight design of the urban rail transit vehicle was

introduced. Three key technologies for lightweight design of the urban rail transit vehicle were

discussed: system integration, application of lightweight materials, and optimization of lightweight

structures. The integration of lightweight system of the urban rail transit vehicle was introduced from

the aspects of brake module integration and energy consumption recording system, while discussing

the applicatio n of lightweight materials in the urba n rail transit vehicle from the aspects of carb on

2019年第2期2019年2月0引言近年来，随着中国工业化的不断推进，节能减排已经渐渐进入人们的视线，各国专家学者纷纷致力于轻量化研究。轻量化是实现节能减排的重要措施之一，研究发现实现轻量化的途径主要有采用新型材料、优化生产工艺和采用新技术进行结构设计。总体来说，这三方面是未来轻量化发展的主流。1车身轻量化措施轻量化，是指在保证强度和安全的前提下，尽可能降低车身质量从而提高汽车的动力性和经济性，减少排气污染[1]。20世纪以来，安全、节能、环保法规日趋严格，有研究数字显示，如果汽车整车质量降低10%，燃油效率可提高6%～8%[2]。在节能减排日益紧迫的背景下，汽车轻量化已经成为当今世界汽车工业发展的潮流。轻量化技术的应用可以极大地提高汽车企业的竞争力。汽车轻量化的益处如图1所示[3]。图1汽车轻量化的必要性目前，实现车身轻量化主要有3个措施，即优化汽车框架结构和形状尺寸，在车身制造上采用轻质材料以及先进制造工艺[4]。第一种措施主要是利用有限元法和优化设计措施进行结构分析和结构优化设计[5]，以减少车身骨架和车身钢板的质量[6-7]；第二种措施目前看来应该是车身轻量化的主流，已经有很多种轻质材料应用于车身制造工业[8]；第三种措施为先进制造工艺的应用，包括激光拼焊板技术、热压成型技术和液压成型技术[9]。2车身轻量化应用现状车身结构优化方法如图2所示，从车身结构优化入手实施车身轻量化是最能够体现车身设计和仿真分析水平的一条实施路径。通过车身结构优化所获得的减重收益往往最经济，对于物料成本、项目投资等影响都很小。车身结构优化的主要方法如图2所示，主要包括接头优化、断面优化、零件形状优化等。接头优化和断面优化需要借助于CAE（计算机辅助工程）仿真技术，零件形状优化则需注重零件细节。图2车身结构优化方法高强度钢和低密度材料减少的质量及相对成本对收稿日期：2018-12-17作者简介：姚庆伟，1991年生，男，辽宁丹东人，2014年毕业于中北大学车辆工程专业，助理工程师。轻量化节能技术研究姚庆伟（长城汽车股份有限公司，河北保定071000）摘要：车身轻量化是汽车节能减排的有效手段之一，对汽车轻量化的必要性、实施措施、研究现状等进行了研究，明确了在最初设计状态下，注重优化车身结构、各零部件轻量化设计有利于实现车身轻量化的结论。关键词：轻量化；新型材料；生产工艺；结构设计中图分类号：U462文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2019)02-0075-02StudyonLightweightEnergy-savingTechnologyYAOQingwei(GreatWallMotorCo.,Ltd.,Baoding071000,Hebei,China)Abstract:Lightweightbodyisoneoftheeffectivemeansofenergysavingandemissionreductionofautomobiles.Thispaperstu-diedthenecessity,implementationmeasuresandresearchstatusofautomobilelightweighting.Itisclearthatintheinitialdesignstate,attentiontooptimizingthelightweightdesignofbodystructureandcomponentsisconducivetorealizelightweightcarbody.Keywords:lightweight;newmaterials;productionprocess;structuraldesign（总第161期）节能减排

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新能源汽车轻量化技术研究

作者：汪海洪

来源：《时代汽车》2020年第05期

摘 要：新能源汽车轻量化技术能够提升新能源汽车的续航里程，有力推动新能源汽车产业发展。新能源汽车轻量化技术包括轻质材料的应用以及轻量化工艺的应用。高强度钢、铝合金、镁合金、塑料复合材料都是理想的轻质材料;通过内高压成型技术、热压成型技术、辊压成型技术能够实现新能源汽车的轻量化制造。

关键词：新能源汽车;轻量化技术;轻量化材料

1 引言

2015年5月，国务院印发了《中国制造2025》，强调大力推动包括节能与新能源汽车在内的十个重点领域的突破发展，明确了新能源汽车作为未来汽车行业的发展重点。2016年10月，我国汽车工程学会组织编织的《节能与新能源汽车技术路线图》发布，为推动《中国制造2025》在汽车技术层面的贯彻实施明晰了发展路径。该路线图从材料、工艺、设计等方面阐述了新能源汽车轻量化发展规划，可以看出轻量化技术在新能源汽车开发中的重要地位。

2 新能源汽车轻量化的意义

新能源汽车中使用了“三电系统”，大大增加了自身质量，影响了新能源汽车的制动性能、动力性能、被动安全性、续航里程以及电力消耗。相关数据研究表示，新能源汽车质量降低20%则可以增加5-10%的续航里程，节约15-20%的电池成本与日常损耗[1]。因此，新能源汽龙源期刊网

车的减重需求十分迫切。汽车名义密度是体现轻量化的核心指标，名义密度越大则表明相同体积大小汽车的质量越大。当前新能源汽车的名义密度显著偏大，在短时间内无法显著改善电池能量密度的基础上应用轻量化技术能够显著提升新能源车辆的续航里程。

3 新能源汽车轻量化技术

3.1 轻质材料的应用

新能源汽车实现轻量化中轻质材料的应用包括以下几个方面：