目前汽车轻量化技术还处于很不成熟的阶段,未来将有很大发展前景。
汽车轻量化的技术内涵是:采用现代设计方法和有效手段对汽车产品进行优 化设计,或使用新材料在确保汽车综合性能指标的前提下,尽可能降低汽车产品自 身重量,以达到减重、降耗、环保、安全的综合指标。然而,汽车轻量化绝非是简 单地将其小型化。首先应保持汽车原有的性能不受影响,既要有目标地减轻汽车 自身的重量,又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性,同时汽车本 身的造价不被提高,以免给客户造成经济上的压力。汽车轻量化技术包括汽车结 构的合理设计和轻量化材料的使用两大方面。一方面汽车轻量化与材料密切相关; 另一方面,优化汽车结构设计也是实现汽车轻量化的有效途径。
与汽车自身质量下降相对应,汽车轻量化技术不断发展,主要表现在: 轻质 材料的使用量不断攀升,铝合金、镁合金、钛合金、高强度钢、塑料、粉末冶金、 生态复合材料及陶瓷等的应用越来越多;结构优化和零部件的模块化设计水平不 断提高,如采用前轮驱动、高刚性结构和超轻悬架结构等来达到轻量化的目的,计 算机辅助集成技术和结构分析等技术也有所发展;汽车轻量化促使汽车制造业在 成形方法和联接技术上不断创新。目前,国内汽车轻量化材料正在加速发展,新型 智能材料逐渐在汽车制造中得到应用。车用高性能钢板、镁合金已在汽车上有所 应用。如上海大众桑塔纳轿车变速器壳体采用镁合金。随着镁合金材料的技术进 步及其抗蠕变性能的进一步改善,自动变速器壳体以及发动机曲轴箱亦适合改用 镁材料制造。若曲轴箱由铝改为镁,则可减轻 30%左右。传统的轿车车身结构是 钢车身,现今也越来越多地采用高强度钢、精练钢、铝合金和夹层钢车身结构,其 制造工艺有柔性化板材辊轧、剪拼焊接工艺技术、薄壁制造技术等。不锈钢与强 度较高的碳钢相比,表现出不少优点,例如延展性更好、强度更高、更适合形状复 杂的覆盖件成形。
上世纪 80 年代,重庆汽车研究所就开展了双相钢研究;一汽轿车、奇瑞汽车公 司也在轿车车身上进行了高强度钢板的初步应用试验。在结构设计方面可以采用 前轮驱动、高刚性结构和超轻悬架结构等来达到轻量化目的,国内已从主要依靠 经验设计逐渐发展到应用有限元等现代设计方法进行静强度计算和分析阶段。目 前出现了一批拥有自主知识产权的汽车车身模具开发技术,如湖南大学与上汽通 用五菱在薄板冲压工艺与模具设计理论方面开展了较深入的研究;北京航空航天 大学开发了 CAD 系统 CAXA,并已经开展了客车轻量化技术的研究,利用有限元 法和优化设计方法进行结构分析和结构优化设计,以减少车身骨架、发动机和车 身蒙皮的重量等。
