汽车轻量化方法 图文

汽车轻量化
汽车铝合金典型件
1、发动机
大众最先进的6.0L W12发动机
北极星V8发动机
汽车轻量化
汽车铝合金典型件
2、轮毂
马自达跑车轮毂
福特Focus铝合金轮毂
汽车轻量化
汽车铝合金典型件 3、车身覆盖件
日本本田公司生产的 Insight hybrid轿车车身用铝合 金达162kg，比钢车身减重约 40%。
Insight hybrid轿车车架
捷豹XJ的基础车身就是铝合金材 料，在保证了强度的同时，提高了空 间体积，还使整车的灵活性得到了最 大限度的保留。
捷豹XJ铝合金车身
汽车轻量化
（2）轻金属材料汽车应用中的优势
易加工
镁及其合金
比强度、 比刚度高
资源丰富 开采技术成熟
BMW E60车门防撞杆
汽车轻量化
各种高强钢在车身上典型应用
汽车轻量化
1.轻金属在汽车上的应用 新材料在汽车上的应用 2.高强度钢在汽车上的应用
3.其他材料的应用
汽车轻量化
3 其他材料的应用
汽车中主要的非金属部件
汽车轻量化
非 金属 材料
蜂窝夹层 材料
工程 塑料
橡胶 材料
其它
纤维增强 材料
陶瓷 材料
ULSAB-AVC白车身（BIW）的用材比例
1.优良的成形性能 2. 回收利用性好 3.可利用传统生产装备
优点
4.修理和保险 5.延迟的时效性和非时效性 7.良好的连接性能和保形性能 8.保证塑性延展性的同时，强度高，冲压件质量轻
汽车轻量化
高强度钢板的应用和作用
注：Ps 为压溃强度，AE为压溃吸能，Pt为压痕抗力，P为微量变形抗力，σw为疲劳强度， σb为抗拉强度，t为板厚，σp为成形构件应变下的流变应力，ED为动负荷设计弹性模量，n为常数。

优点
显著提高材料的强度和硬度，同时保持良好的韧性，有利于实现 车身的轻量化。
应用范围
保险杠、A/B柱、车门防撞梁等安全件。
内高压成型技术
技术原理
利用液体介质在密闭模具内施加 高压，使管材发生塑性变形并贴 合模具内壁，从而得到所需形状 和尺寸的空心构件。
优点
减少零件数量、减轻重量、降低 成本、提高生产效率等。
镁合金零部件
在发动机、变速器等部 件中使用镁合金，实现 轻量化。
塑料油箱
采用塑料油箱替代传统 金属油箱，降低重量并 提高安全性。
底盘系统轻量化应用案例
铝合金车架
利用铝合金材料制造车架，降低底盘系统重量。
高强度钢悬挂系统
采用高强度钢材制造悬挂系统部件，实现轻量化的同时保证性能。
碳纤维复合材料轮毂
采用碳纤维复合材料制造轮毂，显著降低重量并提高强度。
轻量化技术是汽车节能减排的重要手 段之一，也是未来汽车发展的重要方 向。
轻量化技术的分类
材料轻量化技术
采用高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维等轻质材料，降低汽车 质量。
设计轻量化技术
通过结构优化、拓扑优化等设计手段，实现汽车轻量化。
制造工艺轻量化技术
采用先进的制造工艺，如激光焊接、热成型等，降低汽车质量。
汽车轻量化技术ppt课件
目录
• 引言 • 汽车轻量化技术概述 • 轻量化材料技术 • 轻量化设计技术 • 轻量化制造技术 • 轻量化技术的应用与案例分析
01 引言
轻量化技术的重要性
提高燃油经济性
推动新能源汽车发展
汽车轻量化可以降低车身质量，从而 减少燃油消耗和二氧化碳排放，提高 燃油经济性。
轻量化技术对于电动汽车尤为重要， 可以降低电池负荷，提高续航里程和 电池寿命。

车等领域。 （1）结构优化设计：使零部件薄壁化、中空化、小型化、复合化以及对车身零部件进行结构和工艺改进等。
铁板在900摄氏度加热成型之后迅速冷却可以加工成超高强度钢板，可以在保证强度的情况下减少钢材料的使用，达到轻量化目的。 消费者对新能源汽车续航里程的要求 钢的强度越高，减重效果越好。
• ②国内碳纤维行业集中度低，产能低 （3）轻量化工艺：利用轻量化材料成型制造工艺，达到减轻零部件重量的目的。
• 从减重效果来看，高强度钢＜铝合金＜镁 合金＜碳纤维，从成本来看，高强度钢＜ 铝合金＜镁合金＜碳纤维。
1、高强度钢
• 高强度钢是指冷轧340MPa、热轧490MPa以 上的钢。钢的强度越高，减重效果越好。 相对于传统的340MPa的材料,600MPa级的 钢种在理论上的减重潜能大约为20%， 800MPa的材料减重潜能会提高至30%以上。
性、韧性等方面的 性能的塑料制品。
模块化平台
Thank you！
• 铁板在900摄氏度加热成型之后迅速冷却可 以加工成超高强度钢板，可以在保证强度的 情况下减少钢材料的使用，达到轻量化目的。
• 未来，高强度钢的市场需求量将不断扩大
2、铝合金
• 铝的重量只有铁的1/3 • 回收利用率高 • 铝不能够焊接 • 不容易钣金 • 喷漆麻烦
发展趋势
• 未来，我国汽车用铝量预计将持续增长，其中SUV 和新能源汽车将是汽车用铝成长最快的领域。
中国目前的碳纤维供应商主要是中复神鹰、江苏恒神、威海拓展等。 （1）结构优化设计：使零部件薄壁化、中空化、小型化、复合化以及对车身零部件进行结构和工艺改进等。
方法，提高了阻燃 铁板在900摄氏度加热成型之后迅速冷却可以加工成超高强度钢板，可以在保证强度的情况下减少钢材料的使用，达到轻量化目的。

25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
60、人民的幸福颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
汽车轻量化技术简介
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克

镁合金
• 镁的密度约为铝的2/3，在实际应用的金属中是最轻的。 • 镁铸件在汽车上使用最早的实例是车轮轮辋，镁车轮比铝车
轮轻20%以上。 • 车身上应用镁合金的实例有仪表板骨架、座椅、转向柱部件、
车门模块、中控台等。 • 德国HDO压力铸造和表面技术有限责任公司研发成功了一项
能够在镁合金表面进3.5kg，欧洲Audi每辆车使用镁合 金达到14kg，而国产汽车每辆用量平均仅1.5kg。
1kg，理论上铝制汽车可以比钢制汽车减重40%左右。 美国生产的汽车产品，1976年每车用铝合金仅39kg，1982年
达到62kg，而1998年则达到了100kg。
2011汽车车身内外饰产品及新材料应用国际研讨会暨展览会
2011 International Conference & Exhibition On interior and exterior products for auto bodies and new material application
汽车车身轻量化的研讨
2011汽车车身内外饰产品及新材料应用国际研讨会暨展览会
2011 International Conference & Exhibition On interior and exterior products for auto bodies and new material application
时间系统
过去
现在
未来
资源丰富， 能源日益紧张，环境遭到 开发无污染
超系统（环境） 人与自然和 破坏，人们对安全性、舒 新能源
谐相处
适性、环保等要求更高
系统（汽车）
结构简单， 自重大，只 有赛车轻量 化研究
钢铁

３ｋｇ，是降重的 重要 途 之 一。
２．乘用车发动机气缸体 埘 铸 铁 气缸 体 宋取 证铸 造
壁 、减小 壁 公 謦 、优化 局部 结 构的 方法 ，结 合铸 造 ｌ二艺的改进 进 行轻 量化 。优化 卡轴承 、缸体 裙 部 、上 下法 面结构 ，“ｒ降 重２％～ ３％； 通过拓扑分析优化 卜轴承盖结 构 ，降重ｌ％～３％；铸钳气缸体优先 考虑 采用 铸锚缸 体的技 术方案 。 往保 结构 强度的情 况 ｌ ，做到结 构最轻 量化 。 丰嘤的 工ｆｌ：内容是 解
铝 制 纵梁
、
铝 制 车 门
、 工 程塑 料车 门 （Ｉｑ１＂－］） ，
钢制机 舱 盖／行 李箱 盖
钢制 机舱 盖／行李箱 盖 、 、 工 程塑 料机 舱 盖／行 李箱 盖
．
车 身外装 件
钢 冲压 成 形保 险杠横 梁
高强 度钢 冲压 成 形保 险杠 横梁 ０
铝 型材 保 险杠横 梁
汽 车 路 线 图 ｌ Ａｕｔｏ Ｒｏａｄｍａｐ
我国汽车核心零部件轻量化 技术 路线 图
汽 足 杂的 饥械 系统 ，通 过 对核心 件进 行轻 化结 构优 化 设 计和 尚 度 钢 、销 ／镁 合金 、 碳 纤维 复 合材 料等轻 镀化材料 以及 先 进ｒｔ＇， ｊ￣ｌｉｔ］造成 形 Ｌ艺的应用 ，预计到 ２０３０ ，以 碳纤维 合车 身为代 表 的轻鼠化 部什将 ｆ ｒ 场的４０％。
３．曲轴
发动 机 曲轴 主要采用 主轴颈与 连杆轴颈 空心结构 的铸造 曲轴达到 轻量化 的 目的 ，在结构 上可以采 用 优化 平衡块数 量及外形 尺寸 、曲柄 形状 等措施进 行轻量化 优化设 计。 在材 料上采 用高强度球 墨铸铁 滚压 曲轴 ，替代现有的锻 钢 曲轴 。

工程塑料（？？？）
ppt精选版
26
第二节 铝及铝合金
一、铝及铝合金性能特点
铝合金制造的机翼
纯铝具有银白色金属光泽, 密 度小(2.72 ), 熔点低(660.4℃), 导电、导热性能优良。
耐大气腐蚀，易于加工成形.
具有面心立方晶格，无同素 异构转变，无磁性。
ppt精选版
27
铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性 。 铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、
ppt精选版
18
USLAB-AVC所选用的 高强度钢种类很多，应 用的零件范围也很广， 其中DP700/1000的用 量最大，达到了 59.32%，其次是 MART1250/1520和 DP300/500，用量分别 为47.71%和18.14%。
ULSAB-AVC车身结构所选用钢 种的强度级别、重量及重量比
目前高强度钢板主要包括冷轧含磷板、双相钢(DP 钢)板以及相变诱发塑性钢(TRIP钢)板等。
ppt精选版
11
ppt精选版
12
3 国内外汽车高强度钢材料概况
二十世纪60～70年代，汽车结构用高强度钢是以添 加各种合金成分的固溶强化型和析出强化型高强度 钢为主体，但为了达到更高的强度,从80年代开始， 研究方向已经开始转向组织强化型高强度钢，通过 Cu析出物和三段冷却方式提高强度与加工性，通过 冶金制造的组织控制来提高各种性能。特别是到了 二十一世纪，发展更是突飞猛进，各种新钢种层出 不穷，强度也不断提高，如含铜热处理强化钢， Rm＝590～780MPa高翻边性能钢板，Rm＝440～ 780MPa，超高强度钢p板pt精，选版Rm＝980～1400MPa。13
看出高强度钢的用量和应用范围都非常大，其中的前门内 板、主地板、门框内板、立柱等都用高强度钢制成，最高的 占到了整个汽车用钢的68％。

「材料置換」、 「方式変更」 (51%)
分方法提案的比例
方式変更, 30
その他の材料置換, 24
樹脂化, 23
超高張力鋼, 20
Mg化, 22
提案合計 384 kg
単位は kg 駄肉削減, 104 [削减加工余量]
（27%）
機能削減, 48
Al化, 76
容量削減, 38
412 349 277
104 92 7176
CAR-O:1846 kg CAR-M : 1607 kg
62 49
0
Power train Chassis
BIBWody 系Trim
Elec Coolant,
Oil,
Fuel
装置分類
Others
表示分解的零部件的合计重量。车身（BIW+Trim）的重量的差是148公斤，底盘的 差是39公斤，动力系统的差是32公斤。
Rank : B
Reduction Weight estimated
Recommended 1.49 kg/veh timing:M
Reason why categorized into M : need
Type Approval, Die Change, Durability test
Body系, 181
1500
1400
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
投影面積 m2
O车比平均值重，M车比平均值轻。计算出O车和M车的投影面积进行补正得到200公 斤的重量差。
试验车的系统重量
装置重量 kg
600 500 400 300 200 100

2、现有功能尚不能全部满足要求或需要提升的汽车,轻量化设计是完善 功能而保持质量不变,如改进汽车的动力学性能,NVH性能和声学性能, 操纵稳定性,提高汽车的刚度和安全性等。 3、汽车轻量化设计既要提高改进性能,同时也使汽车减重。
轻量化设计和轻量化工程的实施
在选定轻量化目标的前提下,从 以下3个方面进行轻量化实施,包 括: 1、工程优化设计,如最优的承载 路径,均匀化的结构和优化的几 何形状; 2、在制造工艺方面,包括应用先 进的加工技术,如激光拼焊板等, 先进的连接技术,如翻边连接,自 铆连接等； 3、在采用先进的高强度轻量化 材料方面,如高强度钢和先进高 强度钢,铝合金和镁合金等,最终 达到开发时间短、成本低、白 车身的性价比最优的目标。
On the lightweighting of automobile
汽车轻量化意义
据统计2006年： • 车用汽油/全国汽油消耗量= 86. 4% • 车用柴油/全国柴油消耗量= 38. 5%
轻量化是实现节能减排的有效手段
• 研究表明,研究表明,约75%的油耗与整车质量有关, 降低汽车质量就可有效降低油耗以及排放。 • 汽车质量每下降10%,油耗下降8%，排放下降4%。
三、热成形技术： • 初始强度为500~600MPa,对钢板加热到奥氏体温 度范围,然后钢板在压机上冲压成所需形状,同时以 20~300℃/s的冷却速度进行淬火,保压一段时间 以保证充分淬透,最后零件冷却至室温。
热成形前后的材料性能对比
轻量化设计和实施时的先成形过程中 成形性差和成形精度低的问题。具有以下优点：
2、可减少后续的机加工量和组焊工作量；
3、提高构件的强度与刚度,由于焊点减少 而提高疲劳强度。
轻量化设计和实施时的先进成型技术

（2）改善性能
•( 2）改善性能：汽车轻量化，有利于改善汽车的行驶、 转向、加速、制动等运动性能和排气性能等多方面的 性能。其中，发动机的轻量化还可改善前轮荷重分担 率，进而改善汽车的操纵稳定性，还可为降低噪声、 振动、实现大功率化创造条件。同时还有利于减轻部 件振动和降低噪声，提高舒适性能，对于某些承载件， 其承载的重量减轻，有利于降低元件疲劳，提高耐久 性。例如一辆重量1543 kg的汽车，若车重减轻25% ， 可使该车加速到60 km/h的时间从原来的10 秒减少到8 秒。
美国的新一代汽车合作项目（PNGV）
欧盟超轻车身联合研发项目(ER Collaborative R&D Project SuperLIGHT-CAR)
美国汽车材料合作项目U.S. Automotive Materials Partnership （USAMP）
新型钢车身项目New Steel Body（NBS）
亨利·福特Model T 型汽车 福特Prodigy、Jaguar new XJ 法拉利360等赛车 DaimlerChrysler Prowler 大众 3L Lupo、奥迪A2、A8 本田混合动力轿车 Insight、 NSX 均采用铝制车身
PPT文档演模板
汽车轻量化
典型的镁合金汽 车零件
PPT文档演模板
碳纤维增强聚合物基复合材料。适于制造车身和底盘零部件 减重幅度通常可达50～65% 欧盟最近采用树脂传递模塑成型(RTM)工艺成功地试制出某轿车碳纤维底板 零件的数量由28个减少到8个，重量较钢约减轻50％，而白车身的性能达到
了原钢车身水平材料 美国除低成本碳纤维制备技术开发外，还在进行碳纤维增强树脂的开发，探
索碳纤维增强塑料零部件的大规模制造工艺