輕量化引領未來汽車技術發展趨勢分析

梁家樂

【摘 要】隨著汽車行業技術的不斷提高，越來越在汽車技術發展過程中強調輕量化技術的合理利用。本文主要探討了輕量化的定義、輕量化技術及其發展現狀、實現汽車輕量化的主要途徑，以期未來汽車技術發展越來越符合節能環保的發展原則。

【關鍵詞】輕量化；未來汽車技術；趨勢

0 引言

隨著人們生活水平的不斷提高以及環境污染的壓力下，人們在汽車行業中也越來越注重環保和節能等發展理念， 大部分的車企也逐漸在提高輕質化材料的應用的基礎上，來實現車身的輕量化。目前，汽車輕量化已經被人們公認為是未來汽車發展的潮流與趨勢得到了國際社會的大力推崇。與此同時，輕量化材料可以將沖撞能量有效的進行吸收，大大的提升了碰撞的安全性。

1 輕量化的定義

汽車技術的輕量化，其實就是指在確保汽車安全性能、強度的基礎上，使汽車的整備質量最大化的降低，進一步增加汽車的動力性，通過燃料消耗減少來促進排氣污染的降低。一般在汽車整車重量降低10%的情況下，汽車燃油效率能夠增加7%，在汽車整備質量每減少100kg的基礎上，油耗也可以減少0.7%。另一方面，車輛每減少100kg，二氧化碳的排放量也可以減少5g/km。鑒于此，可以看出汽車的輕量化可以在節約能源的同時，也可以降低廢氣的排放量。與此同時，汽車輕量化之后，其整體加速性也會相應得到提升，其操控的靈活性也會隨之增加，在噪聲、振動、穩定性方面得到相應的改善。

2 輕量化技術及其發展現狀

汽車輕量化是使用有效手段、現代設計方法對汽車產品進行相關的優化設計， 也可以在汽車綜合性能指標得以保障的條件下，利用新型材料，使汽車產品自身重量得以最大化的降低， 從而實現降耗、減重、安全、環保等相關的綜合指標。但是，汽車輕量化不是單純的將汽車進行小型化改造。這就需要在確保汽車原有的性能不受影響的基礎上， 使汽車自身的重量降低之余，也使汽車行駛的耐撞性、舒適性、安全性、抗振性得以保證， 也同樣使汽車的造價不提高， 防止造成客戶經濟上的負擔。汽車輕量化技術主要是結構的合理設計、輕量化材料的使用。汽車輕量化與材料具有一定的關聯，而優化汽車結構設計同樣是進行汽車輕量化的科學路徑之一[1]。比如在上海大眾桑塔納轎車變速器殼體中大量使用了鎂合金。在鎂 合金材料的技術進步的情況下，其抗蠕變性能也得到了改善。

3 實現汽車輕量化的主要途徑

3.1 使用新型材料

一般情況下，汽車底盤、車身、發動機這三個方面的重量，可以占到一輛汽車總重量65%左右。再加之汽車車身內外覆蓋件的重量是排至重量的首位。這就需要把汽車自身重量對降低發動機的功耗的影響程度進行降低的同時，也相應的使汽車總重量的雙重效應有效的降低。鑒于此， 首要工作就是需要在制造材料上尋找突破口。實際的操作步驟就是：第一步采用強度高、密度小的輕質型材料， 包括了陶瓷材料、塑料聚合物材料、鋁鎂合金等；第二步采用工藝性能好、同彈性模量、截面厚度較薄、同密度的高強度鋼；第三步采用具有新材料加工技術的輕量化結構的用材， 包括了激光焊接板材、金屬基復合材料板連續擠壓變截面型材在內的用材。

3.2 合理的結構設計

隨著汽車輕量化技術不斷的發展， 輕量化對策主要集中在輕量化的結構分析、設計過程中[2]。輕質材料（復合材料、鎂、塑料、鋁、高強度鋼）在汽車上的應用和結構設計與相應的制造、裝配、連接、防腐等工藝的研究活動的實際應用有機的融合在一起。眾所周知，在現代汽車工業的發展過程中，CAD /CAE /CAM 一體化技術的應用與汽車設計、制造等各個環節息息相關，在實際的汽車發展過程中起著重要的作用。大力的推廣該項技術能夠幫助汽車的輕量化制造、設計有效的進行實現。其中輕量化的途徑之一其實就是將汽車總體的結構開始進行優化、分析等工作環節， 保證汽車零部件更好的實現整體化、精簡化、輕質化等目標。與此同時，在對CAD /CAE /CAM一體化技術的使用過程中，也能夠幫助車身實體布局設計、結構設計得到準確的實現，可以分析板材厚度的變化情況、各個構件的開頭配置，同時可以從數據庫中對通過系統直接生成的該車的相關數據開展必要的工程分析以及對強度、剛度的計算結果的提取[3]。另一方面，若是零部件采用輕質材料，也能夠開展相關的運動干涉分析、布局分析等工作，促使輕量化材料可以有效的對車身設計的各項具體要求進行最大化的滿足。

除此之外，CAD /CAE /CAM技術的實際應用還能夠在使用仿真模擬技術來替代實車進行試驗的基礎上， 來幫助輕量化設計的車身開展疲勞、振動、碰撞分析等工作環節。也可以在對汽車底盤、車身、動力傳動系統等一些大型零部件的整體加工技術以及相應的模塊化制造、設計技術的開發過程中，保證節能型汽車由制造環節至使用環節等各個工作領域內均真正實現環保、節能等目標。在多目標全局優化、結合參數反演技術等一些現代車身設計手段的基礎上， 對汽車輕量化結構優化設計技術開展相應的研究活動， 其中包含了零部件的優化分塊、多種輕量化材料的匹配等研究活動在內。要想在結構方面對零部件數量進行減少， 就得在汽車整車性能不變的條件下也能夠相應的實現減輕自重的目的。這也就需要對結構進行合理的設計優化，即（1）在對結構進行優化設計的基礎上，使車身骨架和車身鋼板的質量得到相應的降低，校核車身的剛度、強度，使汽車在滿足性能的條件下達到減輕自重的目的。（2）促進結構實現小型化，幫助汽車進一步輕量化，需要汽車相關功能部件在同等使用性能不發生變化的前提下，相應的將尺寸進行有效的縮小。（3）通過運動結構方式的變化從而促使目的的實現。在使用前輪驅動、轎車發動機前置、超輕懸架結構等環節中，若想讓汽車結構更為緊湊， 也可以利用后輪驅動、發動機后置等相關的手段， 來幫助整車局部進行變小，從而達到輕量化的目的。

4 結語

綜上所述，汽車輕量化技術作為復雜的一項工程，我們簡析了在汽車技術不斷發展的環境下輕量化的定義與輕量化技術及其發展現狀，也分析了實現汽車輕量化的主要途徑，分析和探討如何更好讓汽車輕量化技術發展活動更有效的進行。隨著汽車行業的發展與進步，輕量化技術也需要加強和改進，才能進一步適應時代發展的需要。

【參考文獻】

[1]楊志強，于發田，堯松.汽車輕量化未來發展趨勢——三維（3D）吹塑成型技術的應用[J]. 汽車工藝與材料，2016，08（3）：66-67.

[2]楊帆，任彩龍.汽車輕量化技術的發展狀況及其實施途徑[J].城市建設理論研究：電子版，2014，23（16）：123-123.

[3]楊懷高， 沈偉. 車身輕量化技術在企業中的應用及發展趨勢[J].裝備制造技術，2016，04（3）：24-25.