汽车轻量化技术的发展现状及其实施途径

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  [摘 要]在我国经济体系持续发展的过程中,城市化进程的不断提升,使得全球能源都进入到了一个极为紧缺的状态下,汽车轻量化的发展实质上已经成为了汽车未来发展的主要方向。本篇文章主要针对汽车轻量化技术的发展现状以及实施途径进行了全面详细的探讨,以期为汽车轻量化技术的发展作出贡献。
  [关键词]汽车轻量化;发展现状;实施途径
  中图分类号:TB 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)17-0032-01
  引言
  就目前来说,我国针对汽车的燃油消耗量实际上有着严格的控制标准,这方面的标准能够使得燃油消耗量大幅度下降,减少不必要的油耗。我国目前对于国外进口石油的需求已经达到了使用总量的50%,并且在这一趋势下,我国的汽车保有量还在持续不断的增长。因此,研发出能耗更低、排量少、安全性强的是新一代汽车产品,已经成为了我国对于汽车技术发展的根本目标。下文主要针对汽车轻量化技术的发展现状以及各个方面的实施途径进行了全面详细的探讨。
  1、发展汽车轻量化技术的作用
  对于汽车产业来说,在目前的大环境趋势之下,汽车轻量化本身已经成为了产业结构发展过程中的一大趋势,同时也是国家技术、汽车制造商等所呈现出的先进性要素和标志。对于目前汽车领域的研究机构来说,如何减少汽车的自重、降低燃油油耗,并且在这一过程中使得两者能够得以平衡,已经成为了一个研究热门。通常情况下,发动机本身所呈现出的相关功率,都是直接消耗在汽车的行驶阻力上。汽车在行驶过程中所存在的阻力,主要是由汽车形状、迎风面积等因素所决定,特别是在汽车本身处在高速状态下之时,所表现出的阻力更加爱明显。但是阻力本身是和汽车质量没有直接联系的,这也就使得汽车的质量大幅度降低,而这也恰恰是对三种因素带来影响的关键。
  经过研究显示,对于轿车来说,在使用期之内,每减重10 %的话,那么其的油耗将会降低到8%—10 %;对于质量是16—2 0吨的载货汽车,每次减重1000 kg的话,有可能降低会油耗6 %—7 %。燃油效率的提高,指的是汽车的耗油量以及排污量的降低,将会有利于使人类的生存环境改善。所以有效减轻汽车的自重,这是提高汽车的节能性以及环保性、并且降低燃油消耗以及使得排放降到最低的有效的措施之一。当前汽车轻量化变成汽车产业发展之中的一个非常重要的研究课题。
  2、轻量化技术的内涵
  汽车轻量化技术本身所使用的是现代化的设计方法以及较为高效措施,来针对汽车进行优化设计,或者是采取新的材料来尽可能的确保汽车综合指标符合标准的情况下,尽可能的使得汽车产品自身的重量大幅度降低,如此一来,便得以使得汽车能够在环保、降耗、减重、安全等多方面都做到最好。
  现目前,我国所主要使用的汽车轻量化技术主要涉及到的相关技术又以下几个方面:轻质材料技术的研究和使用,例如镁合金、高强度钢、粉末冶金、塑料、铝合金、陶瓷等方面的材料应用方式逐渐增多。而结构优化技术就涉及到了辅助集成技术,这方面的技术主要有CAD、CAO、CAF等,还有一些分析类的技术应用。此外,结构优化技术还涉及到了连接技术、尖端成型方法等。大量技术的使用,让我国未来的轻量化汽车制造产业得到了较快的发展,综合性的应用起到了至关重要的作用。
  3、汽车轻量化的实现途径
  3.1 合理设计结构
  现目前,在结构设计上,主要涉及到了以下三种措施来达到汽车轻量化的目的:主要是采取结构优化设计,通过这方面的措施,能够使得汽车自身骨架、车身钢板等方面的质量大幅度下降,同时还可以针对车身的强度、刚度等加以优化。在最大限度的保证汽车自身性能要求的情况下,使得自重大幅度下降,最终达到轻量化的目的。例如通过运动结构变化的方式,来将前轮驱动以及超清悬架结构、轿车发动机前置技术应用到汽车上,使得汽车的结构更加紧凑,也同样可以使用发动机后置、后轮驱动技术等,让整车的部分结构能够变小,同样达到轻量化的目的。但是,汽车本身在小型化之后,也会受到某些情况的限制,例如同规格下的汽车空间变小,那么乘车的舒适度也就必然受到直接影响。依据相关部门所发表的统计结果来看,汽车车身、底盘、发动机等几个大件会直接占到总车质量的65%,因此,要掌握自重降低对于发动机功耗、重量等方面影响的平衡性,这是实现汽车轻量化技术的关键。
  3.2 新型材料
  世界上汽车的使用材料的趋势显示,质量偏轻的材料对于汽车轻量化的发展具有相当大的贡献。汽车的材料主要是汽车设计、品质、质量以及竞争力的基础之上,汽车技术的发展在相当大的程度上决定着汽车材料未来的发展方向。轻量 化的要求使得汽车材料的结构发生相当明显的变化。当前,在国内外的汽车的应用上比较多的轻量化材料通常包括有铝合金、高强度钢、镁合金、塑料以及复合材料等等。目前我国实行以人为本的可持续发展的战略,汽车产业所使用的可持续应用的材料则无疑是我国汽车行业得到可持续发展有力的保证。
  3.2.1、有色合金材料
  有色合金材料它是汽车轻量化之中代替钢铁材料的主力。当前,在汽车逐渐使用的有色合金主要包括有:铝合金、镁合金、铜合金、钛合金等等,其中使用最为广泛则是铝合金以及镁合金。同钢铁相比的话,铝合金的特点是质量较轻、在耐腐蚀上有着卓越的表现、加工上比较方便这些特点,其缺点在于他的成本偏高,这也是近些年来,国内外的汽车上使用较多的轻量化材料。在欧美生产的轿车之中,平均使用的铝材量将达到200 kg左右,其铝化率大约为20%。在使用铝合金其最大的缺点则是其焊接的工艺性偏差。
  与钢铁比较而言,镁合金的密度较、容易加工、压铸比较经济、其阻尼减振性以及抗凹的性能较好,在这之中最为突出的特点是其比重较轻,大概是1.8g/cm3,这是铝合金的2/3,强度比铝合金偏高,同高强度的金属结构钢比较接近。镁合金这是目前最理想、重量较轻的金属结构的材料,这样就使汽车减轻自重,可以有效提高它的节能性以及环保性的最合适的材料,但是它的铸造性比较差、其后的处理工艺比较复杂、成本偏高。我国的镁资源是世界范围之内比较丰富的国家,使用镁以及镁合金则成为我国汽车轻量化最合适的首选材料。
  3.2.2、非金属材料
  使用汽车的非金属材料大概有数十种产品,使用量较大的是塑料以及复合材料。塑料同金属相比具有比重小、强度高、耐腐蚀性较强、可以隔音隔热以及吸收碰撞的能量、便于加工、成本低廉、其外观的装饰性较好这些优点,同时其制作的能耗较低。并且可以使得能耗降低,有效的提高车速、使其外观变得更加美观、提高其舒适性以及有效降低成本,当前的汽车厂家逐渐使用塑料制品来代替金属。
  4、结语
  综上所述,要使得我国汽车轻量化技术水平能够得到提升,其中所存在的核心,便是要对于全国轻量化的尖端技术进行集合,进而让各个研究主体做好产学结合的研究工作,构建起能够进行资源共享的汽车轻量化技术科技创新性平台,尽可能的早日让我国汽车行业发展到欧美国家的水平。
  参考文献
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