汽车轻量化设计：我也是“低碳”经济
2010年06月03日12:01贺球
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“低碳”经济如今成为全球最热话题，随着上海世博会出行普通采用纯电动、混合动力、燃料电池等新能源汽车以及新能源汽车补贴政策的实施，汽车行业也燃起了一股“低碳”经济热潮。不过大家关注汽车行业低碳经济的时候，往往首先想到的就是新能源汽车，事实上，只要有利于减少排放和污染的技术都可以称之为低碳技术。今天我们就来讲讲汽车行业的另类“低碳”经济——全球汽车轻量化设计风潮。
汽车轻量化是不折不扣的“低碳”经济
汽车轻量化，并非没有技术含量的简单降低汽车重量，事实上诸如碳纤维代表着当今最先进的汽车技术。汽车轻量化是在保证汽车强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力利用率，减少燃料消耗，降低排气污染。汽车轻量化对于节约能源、减少废气排放十分重要。权威研究显示，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽车整备质量每减少100公斤，百公里可降低0.3—0.6升；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。而在驾驶方面，汽车轻量化后其加速性能也将得到提高，而在碰撞时由于惯性小，制动距离也将减少。此外，车辆每减轻100公斤，二氧化碳排放可减少约5克/公里。可见汽车轻量化的节能环保效益觉不亚于汽车发动机技术节油技术。
当前，由于环保和节能的需要，汽车轻量化已成为世界汽车发展的潮流。实施汽车轻量化的主要材料有碳纤维、铝合金、镁合金、钛合金、工程塑料、复合材料和高强度钢等，主要用来改造和替代车身材料。汽车轻量化大致可以分为三类：车身轻量化、发动机轻量化、底盘轻量化。其目的均是在保证性能的前提下通过使用更轻材料降低车重，从而实现节能环保功能。将车身轻量化运用到极致的当属大量使用碳纤维的F1赛车，不过由于追求速度和激情，燃油消耗依然严重再次不做介绍，但可以肯定的是如果F1赛车不采取轻量化车身，其燃油消耗将更为惊人。
全球最为着名的民用车身轻量化的车型主要有XJ及L和及A8L当然还有被中国人民逐渐淡忘的跑车。
、捷豹、莲花引领车身轻量化设计
铝制车身与钢板车身相比重量大约可减轻40%，可明显降低能耗，碳纤维的效果则更为突出。而且轻量化车身的回收利用率也较高。因此车身的轻量化对提高能源利用率和环保具有重大意义。
捷豹XJ采用了铝制车身
在豪华车领域捷豹XJ和奥迪A8从来都是车身轻量化的践行者，奥迪A8首创了ASF铝合金空间桁架车身轻量化技术，因成为世界上首辆全铝合金车身的产量型轿车，奥迪A8一战成名。以国际上最新一代的奥迪A8为例，其采用ASF （AudiSpaceFrame）铝合金空间桁架车身结构，其整体结构刚性则提升25％，但车辆结构因大量采用铝合金材质而节省6.5公斤。奥迪宣称其新A8的四驱版本的重量低于同级的奔驰S级和宝马7系的后驱版，而比同样是四驱的S级或者7系至少要轻上100-200公斤。ASF组件大多以铝制成，不仅帮助奥迪减轻车身重量，也保证了良好的吸能和制动的效果。与此同时，这些铝制零件还可以大规模回收再利用。
捷豹XJ首创的铆钉固定全铝合金承载式车身轻量化技术同样是其在豪华车中留有一席之地。以全新捷豹XJ为例采用先进航空制造技术的铆接胶合铝合金车身结构在保持了超凡的刚度和安全性同时车身重量轻于其他竞争车型。比如，同样配备V型8缸发动机的竞争车型，德国戴姆勒公司的5.5L排量“梅赛德斯·奔驰S550”重1950kg，宝马公司的4.4L排量“750i”重2040kg。而新款XJ为1850kg，比竞争车型轻100kg以上。
莲花跑车可谓当今汽车轻量化的最为杰出的代表，以莲花2010ExigeCup260为例，该车采用来自Toyota（丰田）的1.8升机械增压发动机，最大马力260马力，搭配6速手排变速箱，其百公里加速却只需4.1秒达到超级跑车的性能。其秘密就在于车身的轻量化。莲花2010ExigeCup260在顶、尾门、中控台、后扰流尾翼等部位使用碳纤维材质。同时也使用了铝合金机械增压管路、轻量化锻造铝圏、轻量化飞轮和轻量化电池等轻量化材料，这让2010ExigeCup260的重量仅有890kg。但是莲花并没有失去其操控稳定性能，2010ExigeCup260通过将后底盘刚性增加了30％，前308mm后282mm的大刹车碟盘，比2009ExigeCup260的尾翼寛181mm高46mm，在160km/h时可提供42kg下压力的大型扰流尾翼，让Exige 车型原本已经非常出色的操控和转向能力获得更进一步的提升。
在国内则不得不提及以车身轻量化技术着称的马自达6和睿翼，两款轿车的安全和操控性能多不错，但由于采用了高强度钢结构，其车身重量相比同级别车型轻50-100公斤，从而带来较好的燃油经济性。
宝马、奥迪引领发动机和底盘轻量化
发动机和底盘的轻量化，一般都是采用铝合金或镁铝合金结构代替笨重的铸铁发动机部件和普通钢制悬架部件，从而实行更强强度和更轻的质量。以这一代宝马530的前悬挂和直列6缸引擎为例，铝合金材料的大量运用，有效的控制了二者的自重，从而帮助设计师实现了降低12%单位油耗的既定目标。
发动机材质通常采用三种方式：缸体缸盖全铸铁、缸体铸铁缸盖铝合金以及缸体缸盖全铝合金。目前缸盖采用铝合金的发动机动机较多，但缸体仍然是铸铁。全铝合金的发动机并不算多。如国内新天籁搭载着名的VQ系列发动机就采用了缸体和缸盖全铝合金材质，可称为轻级别的轻量化发动机技术。
宝马经典的直列6缸、V8发动机都是轻量化发动机的杰出代表。宝马发动机轻量化技术则可称为高级别的轻量化技术，目前宝马大部分车型上的发动机都采用了其独创的镁铝合金材料技术，典型的并是其直列六缸发动机。当然装载在其M3系列的V8发动机，更是运用了F1发动机的轻量化技术，由硅铝合金压铸而成的曲轴，及硅晶体制的汽缸衬垫等轻量化零件，将发动机的重量压低至202千克，甚至比以前的直6发动机还减轻了15公斤。
底盘轻量化主要是铝合金材质的控制臂代替传统的钢材质控制臂。以全新宝马Z4跑车为例，其前悬挂采用的铝合金材质的双控制臂结构，重量比普通的钢制车桥轻了约30%，既能保证强度，又能提升车轮回弹速度。奥迪汽车底盘的轻量化则以采用轻质的锻造铝合金悬架而着称，从奥迪TT、R8到A8几乎进口的奥迪车都采用轻质铝合金悬架。
编后语：轻量化不仅意味着车架和钢板重量的减轻，也包括了发动机、传统系统、驱动系统以及油箱等每一个可能降低重量的部分。轻量化到底能带来多大效果，根据奥迪方面的研究，现在，一辆采用轻量化科技的奥迪A5，比普通A5可减轻重量350公斤，意味着每百公里可以降低油耗约1升。足见汽车轻量化设计是不折不扣的“低碳”经济。
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《 铝合金罐体罐式汽车结构与设计 摘要：罐式汽车是指装有专用罐状容器的运货汽车。它具有运输效率高、保证运货质量、利于安全运输、减轻劳动强度、降低运输成本等优点。随着我国各行业对物流运输需求的不断增大，罐式汽车的作用愈加突出，在专用汽车中所占的比例也明显增加。 关键词：罐式汽车结构设计铝合金 1绪论： 研究表明，汽车的燃油消耗与汽车的自身质量成正比，汽车质量每减轻10%，燃油消耗将降低 6%～10%，排放降低4%[2]。在驾驶方面，汽车轻量化后，加速性提高，车辆控制稳定性、噪音、振动方面也均有改善。从安全性考虑，碰撞时惯性小，制动距离减小。节能、环保、安全、舒适是汽车发展的新技术趋势,尤其是节能和环保更是人类可持续发展的重大问题。汽车轻量化对于节约能源、减少废气排放十分重要，是汽车工业发展的方向之一，也是提高汽车的燃油经济性、减少排放的重要技术途径。汽车轻量化技术的具体内容实际上是功能完善、自重轻、性价比高的结合。 2 铝合金罐体罐式汽车 铝合金罐体的优势 a. 降低整车整备质量，减少燃油消耗，缩小运输成本。根据欧洲铝业协会相关研究报告，整车质量与单车燃油消耗成正向变化关系。以45 m3的铝合金液罐式汽车消耗柴油为例，它比碳钢或不锈钢材料罐体的质量约少5 t，从运输成本出发，单车整备质量每减轻1 t，车辆每行驶100 km可节省 L柴油。如果一辆车每年运行里程为12万km，只按该里程的一半计算（空载行驶），则一年至少可节省柴油1 800 L，折合目前市场价约为1万元。 — b. 在相同整车质量下，由于铝合金材料罐体的空载整车质量降低，承载体积变大，从而有效提高了承载经济性。按照我国道路安全法规规定，车辆总质量不得超过55 t。在规定的总质量的前提下，要想提高运输总量，只能从车辆轻量化入手，进而增加其有效承载能力获取更好的经济效益。从增加收益的角度出发，采用铝合金罐体的车辆比碳钢罐体的车辆承载量约多5 t，仍以每年12万km的里程计算，运输费用为元/(km·t)，每车可额外增加收入约15万元，可以看出使用铝合金罐体的经济效益非常可观。 c. 耐氧化，化学性质较稳定，回收循环利用价值高。由于铝合金具有较强的耐腐蚀性，而且这种稳定的化学性质跟使用时间基本不存在关系。所以用户在按国家运输车辆报废有关规定将车辆报废之后，铝合金罐体整体不会出现较大损失，特别是内部不会有很大的损伤。对于按国际标准生产工艺生产的罐体，以目前国际行业出具的回收标准看，回收价值是原铝的85%以上。如一个由5 t成品
本科课程论文 题目汽车轻量化技术及实现途径课程汽车设计 专业机械制造及其自动化 班级2012级1班 学号 姓名 联系方式 2015年6月26日
目录 摘要： (3) 1.前言 (3) 2.轻量化技术及其发展现状 (3) 3.实现汽车轻量化的主要途径 (4) 3.1合理的结构设计 (4) 3.2使用新型材料 (5) 3.2.1有色合金材料 (6) 3.2.2高强度钢 (7) 3.2.3塑料和复合材料 (7) 3.2.4其他轻量化材料 (8) 4.汽车轻量化发展面临的问题 (8) 5.结论 (9) 参考文献 (9)
汽车轻量化设计技术 *** 西南大学工程技术学院，重庆 400716 摘要：本文简要介绍了目前汽车轻量化技术的发展状况,包括轻量化设计概况、各种轻量化材料的性能及运用,阐述了汽车轻量化的实施途径。 关键词：汽车轻量化发展 1.前言 有关研究数据表明, 若汽车整车质量降低10%, 燃油效率可提高6% ~ 8% ; 若滚动阻力减少10%, 燃油效率可提高3% ; 若车桥、变速器等机构的传动效率提高10% , 燃油效率可提高7%。由此可见, 伴随轻量化而来的突出优点就是油耗显著降低。汽车车身约占汽车总质量的30% , 空载情况下, 约70% 的油耗用在车身质量上, 因此车身的轻量化对减轻汽车自重, 提高整车燃料经济性至关重要。同时, 轻量化还将在一定程度上带来车辆操控稳定性和一定意义上碰撞安全性的提升。车辆行驶时颠簸会因底盘重量减轻而减轻,整个车身会更加稳定; 轻量化材料对冲撞能量的吸收, 又可以有效提高碰撞安全性。因此汽车轻量化已成为汽车产业发展中的一项关键性研究课题。 2.轻量化技术及其发展现状 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
山东科技大学2011-2012学年第一学期 《专用汽车设计》考试试卷 一、判断题（每小题1分，共10分） 1.一般来讲，专用汽车的比功率大于家用轿车（×） 2.滚动阻力系数与汽车的速度没有关系（×） 3.大多数集装箱采用的是后门单开式开启方式（×） 4.压缩式垃圾车都可以自动装卸，不需人工干预（×） 5.同样工况下前置直推式自卸汽车的举升油缸比后置式直径大（×） 6.自卸汽车的最大举升角度必须小于货物的安息角（×） 7.栏板起重运输车的栏板运动采用的是四杆机构（√） 8.散装粮食运输车采用的是气力运输方式（√） 9.集装箱运输车属于特种结构汽车的范畴（√） 10.在充满液化石油气时不允许装满罐体（√） 二、单向选择题（每小题2分，共20分） 1.下列不属于箱式箱式货车的是（D） A.保温车 B.冷藏车C、运钞车D、禽畜运输车 2、专用车液压系统的取力最好在（A ） A、发动机端 B、离合器部分 C、传动轴 D、变速箱 3.下列不属于蔬菜的制冷方式（A） A、水冷 B、干冰 C、冷板 D、机械制冷 4、随车起重机装卸木材时采用的结构形式（A ） A、前置 B、中置 C、后置 5、专用汽车改装最多的部分是（D ） A、驾驶室 B、底盘 C、发动机 D、车厢 6.下列不属于粉粒物运输车的结构部件是（C ） A、多孔板 B、流态化元件 C、空气压缩机 D、螺旋叶片 7、下列不属于灌装汽车常用的封头形式是（A） A、方形 B、半球形 C、椭圆形 D、螺形 8.下列专用汽车肯定不需要液压支腿的是（B ） A、高空作业车 B、半挂车 C、随车起重机 D、混凝土搅拌车 9、高空作业车作业平台调平结构不常用的是（A） A、重力式 B、平行四杆式 C、行星齿轮方式 D、等容积液压缸 10、去掉货箱的底盘类型（A） A、一类底盘 B、二类底盘 C、三类底盘 D、四类底盘 三、简答题（每小题5分，共20分） 1、简述压缩式垃圾车的基本工作原理 答：压缩式垃圾车是装备有液压举升机构和尾部填塞器，能将垃圾自行装入、转运和倾卸的专用自卸汽车，主要用于收集、转运袋装生活垃圾。 压缩式垃圾车的专用工作装置主要由车厢和装载箱两部分组成。 工作原理：车厢固联于底盘车架上，装载厢位于车厢后端，其上角与车厢铰接，并可由举升液压缸驱动其绕铰接轴转动。垃圾从装载厢后部入口处装入，再经装载厢内的压缩机构进行压缩处理，最后将垃圾向前挤压入车厢内压实。车厢设有
《汽车车身结构与设计》 1、车身主要包括哪些部分？答：一般说，车身包括白车身及其附件。白车身通常是指已 经装焊好但未喷涂油漆的白皮车身，主要是车身结构件和覆盖件的焊接总成，并包括前后板制件与车门。但不包括车身附属设备及装饰等 2、车身有哪些承载形式？答：非承载式、半承载式、承载式 3、非承载式（有车架式）车身：货车、采用货车底盘改装的大客车、专用汽车以及大部 分高级轿车都采用非承载式车身，装有单独的车架，车身通过多个橡胶垫安装在车架上，橡胶垫则起到减振作用。非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用，既延长了车身的使用寿命，又提高了舒适性。②底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架，其主要原因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。非承载车身的缺点： ①由于计算设计时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，从而导致 自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架，使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。 4、什么是承载式车身（无车架式）？答：没有车架，车身直接安装在底盘上，主要是 为了减轻汽车的自重以及使车身结构合理化。承载式车身结构的缺点在于由于没有车架，传动的噪音和振动直接传给车身，降低了乘坐的舒适性，因此必须大量采用防振、隔音材料，成本和重量都会有所增加；改型比较困难。 5、汽车生产的“三化”是指什么？答：汽车生产的“三化”是指汽车产品系列化、零部件通用 化、以及零件设计标准化。 6、什么是工程设计？答：汽车工程设计一般需要 3 年以上，而从生产准备到大量投产时 间更长。其中车身的设计所需的周期最长。车身设计首先是按 1：1 的比例进行内部模型和外部模型的设计及实物制作。其次则是车身试验，包括强度试验、风洞试验、振动噪音试验和撞车试验等。 7、轿车底盘有哪三种布置形式？答：轿车底盘有三种布置形式：a：发动机前置，后轮驱 动；b：发动机前置，前轮驱动；c：发动机后置，后轮驱动。 8、什么是汽车驾驶员眼椭圆？答：汽车驾驶员眼椭圆是驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅 上时其眼睛位置在车身中的统计分布图形。 9、什么是 H 点答： H点是人体身躯与大腿的交接点。
汽车轻量化解决方案—全铝车身结构设计 摘要：解决汽车节能环保的问题，有提高传统燃油发动机的能效、发展新能汽车、应用轻量化技术三个方向。比较以上三种技术路线，在当今发动机技术提升难度日益加大、动力电池效率不高的背景下，不论对传统燃油汽车，还是新能源汽车，汽车轻量化技术都是一项共性的基础技术。大力发展并推进汽车轻量化技术，成为节能、减排的主导之一。而实现汽车轻量化技术又有三个技术途径：一种“轻量化材料”要通过一种“轻量化工艺”来实现一种“轻量化结构”。 关键词：汽车轻量化全铝车身型材截面优化 Stiffness Mass Efficient 由于世界能源的随时枯竭与环境的日益恶化，世界各行各业都积极行动起来，根据政府的优惠政策与民众的强烈要求，在节能、环保方面进行了高投入研发其高效节能、积极环保的产品。汽车产业首当其冲，其汽车零部件的制造，迁联到能源、钢材、铝材、合金、塑料、橡胶、玻璃、化工、机械、电器、信息等各行各业，对汽车节能环保的要求，就是对其它相关行业的要求。对汽车进行轻量化结构的研究，要联系相关行业的专业知识，进行综合性的研究。 一、汽车轻量化的目的 就汽车产业而言，根据汽车产品的特点，降低油耗或提高燃油效率、减少或清洁排放对环境的污染，是节能环保研发的主要目的。从全球汽车产业来看，解决汽车节能环保问题主要采用以下三种方式：
一是大力发展先进发动机技术，通过对传统发动机的改良和一系列汽车电子技术的应用，来提高燃烧效率，改善燃油经济性。 二是大力发展新能源汽车，通过研发先进新型发动机技术和推广使用气体燃料、生物质燃料、煤基燃料、高效电池等动力替代传统能源来减少汽车燃油消耗和对石油资源的依赖。 三是大力发展汽车轻量化技术，在保障汽车安全性和其他基本性能的前提下，通过减轻汽车自身重量降低能耗来实现节能减排的目的。 比较以上三种技术路线，在当今发动机技术提升难度日益加大、动力电池效率不高的背景下，不论对传统燃油汽车，还是新能源汽车，汽车轻量化技术都是一项共性的基础技术。大力发展并推进汽车轻量化技术，成为节能、减排的主导之一。 汽车的轻量化，英文名：Lightweight of Automobile，涵义是“在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。” 世界节能与环境协会的研究报告指出：汽车自重每减少10％， 燃油消耗可降低6％—8％，排放降低5%—6%。而燃油消耗每减少1升，CO2排放量减少2.45kg。燃油消耗量减少不仅有利于节约能源，也可有效减少污染物排放。当前，由于节能和环保的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。 伴随着技术进步，制造汽车车身的材料已经不仅仅是钢铁了，越来越多的新材料被应用到车身的制作中。其中包括：玻璃钢、铝合金、
《汽车车身结构与设计》习题与解答 第一章车身概论 1、汽车的三大总成是什么？ 答：底盘、发动机、车身。 2、简述车身在汽车中的重要性。 答：整车生产能力的发展取决与车身的生产能力，汽车的更新换代在很大程度上也决定与车身，我们所看到的汽车概念大多指车身概念，汽车的改型或改装主要依赖于车身。 3、车身有什么特点？ 答：a：汽车车身是运载乘客或货物的活动建筑物，由于其在运动中载人、载物的特殊性，所以汽车车身的设计与制造需要综合运用空气动力、空气调节、结构设计、造型艺术、机械制造、仪器仪表、复合材料、电子电器、防音隔振、装饰装潢、人体工程等不同领域的知识。 b：自1885年德国人卡尔·弗里德里希·本茨研制出世界上第一辆马车式三轮汽车，并成立了世界上第一家汽车制造公司——奔驰汽车公司以来，汽车车身的造型随着时代的推移和科技的进步经历了19世纪末20世纪初的马车车厢形车身；20世纪20、30年代的薄板冲压焊接箱形车身；第二次世界大战后50、60年代冷冲压技术生产的体现流线型、挺拔大方的车身。而到了20世纪70、80年代现代汽车的各种车身造型已初具雏形，新材料、新工艺的使用更使得汽车车身的设计制造得到了飞速发展。 4、简介车身材料。 答：现代汽车车身使用的材料品种很多，除金属（主要是高强度钢板）和轻合金（主要是铝合金）以外，还大量使用各种非金属材料如：塑料、橡胶、玻璃、木材、油漆、纺织品、皮革、复合材料等。随着汽车车身制造技术的发展，为了轻量化以及提高安全性、舒适性，非金属材料、复合材料在汽车车身的加工制造中得到日益广泛的应用。 5、车身主要包括哪些部分？ 答：一般说，车身包括白车身及其附件。白车身通常是指已经装焊好但未喷涂油漆的白皮车身，主要是车身结构件和覆盖件的焊接总成，并包括前后板制件与车门。车身结构件和覆盖件焊（铆）接在一起即成为车身总成，该总成必须保证车身的强度与刚度，它可划分为地板、顶盖、前围板、后围板、侧围板、门立柱和仪表板总成。车身前板制件一般是指车头部分的零部件，包括水箱框架和前脸、前翼子板、挡泥板、发动机罩以及各种加强板、固定件。6、车身有哪些承载形式？ 答：车身按照承载形式的不同，可以分为非承载式、半承载式、承载式三大类。
汽车轻量化低碳设计 轻量化不仅意味着车架和钢板重量的减轻，也包括了发动机、传统系统、驱动系统以及油箱等每一个可能降低重量的部分。轻量化到底能带来多大效果，根据奥迪方面的研究，现在，一辆采用轻量化科技的奥迪A5，比普通A5可减轻重量350公斤，意味着每百公里可以降低油耗约1升。足见汽车轻量化设计是不折不扣的“低碳”经济。 “低碳”经济如今成为全球最热话题，随着上海世博会出行普通采用纯电动、混合动力、燃料电池等新能源汽车以及新能源汽车补贴政策的实施，汽车行业也燃起了一股“低碳”经济热潮。不过大家关注汽车行业低碳经济的时候，往往首先想到的就是新能源汽车，事实上，只要有利于减少排放和污染的技术都可以称之为低碳技术。今天我们就来讲讲汽车行业的另类“低碳”经济——全球汽车轻量化设计风潮。 汽车轻量化是不折不扣的“低碳”经济 汽车轻量化，并非没有技术含量的简单降低汽车重量，事实上诸如碳纤维代表着当今最先进的汽车技术。汽车轻量化是在保证汽车强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力利用率，减少燃料消耗，降低排气污染。汽车轻量化对于节约能源、减少废气排放十分重要。权威研究显示，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。而在驾驶方面，汽车轻量化后其加速性能也将得到提高，而在碰撞时由于惯性小，制动距离也将减少。此外，车辆每减轻100公斤，二氧化碳排放可减少约5克/公里。可见汽车轻量化的节能环保效益觉不亚于汽车发动机技术节油技术。 当前，由于环保和节能的需要，汽车轻量化已成为世界汽车发展的潮流。实施汽车轻量化的主要材料有碳纤维、铝合金、镁合金、钛合金、工程塑料、复合材料和高强度钢等，主要用来改造和替代车身材料。汽车轻量化大致可以分为三类：车身轻量化、发动机轻量化、底盘轻量化。其目的均是在保证性能的前提下通过使用更轻材料降低车重，从而实现节能环保功能。将车身轻量化运用到极致的当属大量使用碳纤维的F1赛车，不过由于追求速度和激情，燃油消耗依然严重再次不做介绍，但可以肯定的是如果F1赛车不采取轻量化车身，其燃油消耗将更为惊人。 宝马、奥迪引领发动机和底盘轻量化 发动机和底盘的轻量化，一般都是采用铝合金或镁铝合金结构代替笨重的铸铁发动机部件和普通钢制悬架部件，从而实行更强强度和更轻的质量。以这一代宝马530的前悬挂和直列6缸引擎为例，铝合金材料的大量运用，有效的控制了二者的自重，从而帮助设计师实现了降低12%单位油耗的既定目标。
[摘要]笔者根据混凝土搅拌运输车实际的工作状况,设计出一款重型混凝土搅拌运输车,对整车的主要设计参数进行了分析和研究。 重型混凝土搅拌运输车的总体设计和分析 郑平 1—前言 近年来，随着国民经济的快速发展，基础建设的迅猛发展，无论用于运输或施工作业，专用汽车都直接参与着国家经济建设，“十一五”中后期，我国的专用汽车行业迎来了一个小“高潮”，现进入到“十二五”规划后，专用车更是以每年9%的涨幅进行着增长。这种增长不仅体现在产销量上的提高，也体现在产品品种的日趋丰富、合理和产品质量、技术水平的提高上。 在国家大建设条件下，更是出现了混凝土机械无处不有的局面，这为混凝土机械带来了广阔的市场。国内城市房屋建设中不允许使用粘土砖，水泥用量加大。国家对袋装水泥的使用和混凝土搅拌站建设密度又有所限制，而混凝土搅拌运输车可以灵活机动地完成从搅拌站到灌溉现场的运输，保证满足工程建设中混凝土质量要求，减轻劳动强度和降低成本，这些优越性使其成为了发展较快的专用车品种之一。各生产企业也都加强对混凝土搅拌运输车的重视，再加上重型车向着专用化方向发展的趋势，这些均大大促进了重型混凝土搅拌运输车的需求，刺激着市场。随着工程量的加大，技术的成熟，混凝土搅拌筒的容积也逐步升级由5m3、6 m3到8m3、9 m 3甚至到10 m 3、12 m 3等。 本文主要以搅拌筒容积8m3的混凝土搅拌运输车设计为例，对其底盘选择、总体布置和参数的确定进行探讨。 2 混凝土搅拌运输车的设计分析 混凝土搅拌运输车的主要用途就是将搅拌站的混凝土运至施工工地，同时确保对混凝土进行不停的搅拌，避免造成混凝土的凝固。因此必须做到车停而搅拌不停，所以驱动罐体旋转的取力部位改由发动机飞轮直接取力，经由传动轴传至液压油泵，油泵输出高压液体驱动罐体底部的液压马达再通过减速机完成罐体的旋转。 车辆的基本构成是：带后取力的发动机总成，相应的离合器、变速器、车桥、车架总成、液压系统及罐体等。 3 混凝土搅拌运输车主要参数的确定 3.1 主要尺寸参数 3.1.1 轴距L 轴距对于整车的最小转弯半径、纵向通过角、罐体的长度都有影响。目前，国内使用的6×4混凝土搅拌车轴距多为3600～3800mm，根据设计的系列性和通用性原则，本文设计的搅拌车选择3600mm 轴距。 3.1.2 前/后轮距B1/B2 轮距大可以增大上装部分的宽度，提高整车的横向稳定性。但是轮距也不能过大，它直接影响着整车的宽度，国家标准规定整车宽度不能超过 2.5m。根据所选用的前后桥、轮胎规格和轮辋偏距，
专用汽车构造与设计第一章绪论 第二章专用汽车总体设计 第一节概述 第二节专用汽车的总体布置 第三节专用汽车底盘车架的改装设计 第四节专用汽车主要性能计算 第五节专用汽车整车性能试验 第三章自卸汽车构造与设计 第一节概述 第二节普通自卸汽车 第三节高位自卸汽车的结构与设计 第四节摆臂式自装卸汽车的结构与设计第四章罐式汽车构造与设计 第一节概述 第二节常压液体罐车构造与设计 第三节粉罐汽车的构造与设计” 第四节液化气罐汽车构造与设计 第五节其他罐式汽车构造与设计 第五章厢式汽车构造与设计 第一节概述 第二节冷藏保温汽车构造与设计
第三节运钞车构造与设计 第四节翼开启厢式车构造与设计 第六章起重举升汽车构造与设计 第一节概述 第二节随车起重运输车构造与设计第三节栏板起重运输车构造与设计第四节高空作业车构造与设计 第五节起重吊车构造与设计 第七章仓栅式汽车构造与设计 第一节概述 第二节散装粮食运输车结构与设计第三节散装饲料运输车结构与设计第四节栅栏式运输车结构与设计 第八章环卫车辆构造与设计 第一节概述 第二节后装压缩式垃圾车构造与设计第三节厨余垃圾车构造和设计 第四节道路清扫车构造和设计 第五节高压清洗车 第九章建筑类专用车构造与设计 第一节混凝土搅拌运输车构造与设计第二节混凝土泵车构造与设计
第十章汽车列车构造与设计 第一节概述 第二节挂车构造与设计 第三节牵引联接及支承装置 第四节汽车列车的制动系统 第五节挂车其他部件结构与设计 第十一章消防车构造与设计 第一节消防车的分类和型号编制 第二节水罐消防车的设计 第三节泡沫类消防车的设计 第四节消防车总体设计的内容、特点及其发展趋势第十二章特种结构汽车构造与设计 第一节概述 第二节集装箱运输车结构与设计 第三节除雪车的结构与设计 第四节机场特种车的结构与设计 第五节警用车辆
第一章：车身概论 1车身包括：白车身和附件 白车身通常系指已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身， 此处主要用来表 示车身结构和覆盖件的焊接总成，此外尚包括前、后板制件与车门, 但不包括车身附属设备及装饰等。 2. 按承载形式之不同，可将车身分为非承载、半承载式和承载式三 大类 非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用 外，挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、 适当吸收车架的扭转变形和降 低噪声的作用，既延长了车身的使用寿命，又提高了舒适性。②底盘 和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又 便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上 各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆， 货 车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架， 其主要原 因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。 非承载车身的缺点： ①由于计算设计时不考虑车身承载， 故必须保证 车架有足够的强度和刚度， 从而导致自重增加。 ②由于车身和底盘之 间装有车架， 使整车高度增加。 ③车架是汽车上最大而且质量最大的 零件，所以必须具备有大6—7-nra “一居立柱（弋"tt ） 2—償敢住｛ -A " in 21—寄一葩田抵23—Rira t-.Jp?. 24"歯档脱嫌爵一理动乩取26■—门窗眶 1 一就动航爼简主推橇2—水箱阳崔褪架 」一苗'烘桓 呂一匍门9—時门10—年盐捋储祓11—桔1#于柢1工一童卿駆13—疔疔赠盞 “一晞巫止适椅 怖 一后由台柢口一上加峯皿一顶魏活一即玄柱I W 如
型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。 3．承载式车身分为基础承载式和整体承载式。 基础承载式特点：①该结构由截面尺寸相近的冷钢杆件所组成，易于建立较符合的有限元计算模型，从而可以提高计算精度。②容许设法改变杆件的数量和位置，有利于调整杆件中的应力，从而达到等强度的目的。③作为基础承载的格栅底架具有较大的抗扭刚性，可以保证安装在其上的各总成的相对位置关系及其正常工作。④提高材料利用率，简化构件的成型过程，节省部分冲压设备，同时也便于大客车的改型和系列化，为多品种创造了条件。 4．“三化”指的是产品系列化、零部件通用化以及零件设计标准化。第二 章：车身设计方法 初步设计技术设计卩 1概念设计：包括技术任务书的全部内容和一个批准的三维模型。
摘要：汽车轻量化对于降低汽车燃油消耗和减少排放污染起着举足轻重的作用，采用轻质材料是实现汽车轻量化的重要途径。文章详细分析了轻量化技术 在现在汽车种的应用，包括铝合金镁合金钛合金3种轻合金的特点。轻量化 设计技术以及金属成型方法和连接技术，说明了汽车轻量化的意义，对汽车的 轻量化技术发展有一定的指导作用。 关键词：汽车；轻量化；车身 1轻量化技术在汽车上的应用 目前，国内外应用于汽车的请炼化技术主要有：1）轻质材料技术的应用，如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；2）结构优化及计算机辅助设计和分析技术的应用；3）汽车制造中新的成型方法和连接技术的不断应用。 1.1.1基于材料的轻量化技术的应用 1.11高强度钢在汽车上的应用 高强度刚已成为颇具竞争力的汽车轻量化材料，它在抗碰撞性能，加工工艺和成本方面与其他材料相比具有较大的优势。采用高强度钢板，首先能改善汽车的安全和碰撞性能，传统的碳素钢虽然可以吸收碰撞能量，但其缺点是质量大，影响燃油经济性；高强度钢板用于汽车车身，除了能减薄车身部件厚度降低自重之外还可以提高汽车表面件的抗凹陷性及抗破坏能力，在降低燃油消耗率的同时又可以提高汽车的安全性。 国外高强度钢在汽车上的应用以日本最为典型。在日本，车身零件实际应用高强度钢始于20世纪70年代，最早应用于车身外表件，然后应用到内部零件和结构件。目前，日本悬架结构和支撑件的强度已达到800-1000MPa。 抗拉强度410 MPa的高强度钢多用于内部件，即将采用590 MPa高强度钢用于内部件，有望进一步减薄零件厚度。
1.12铝合金在汽车上的应用 铝具有高的导电性和导热性，密度小，塑性好，易成型，易回收利用。 可通过铸锻冲压工艺制造各类汽车零件。自1991年使用高强度铝合金以来，北美汽车上铝的用量已增加2倍，运动多用途车皮卡和微型厢式车上的铝的用量呈3倍增长。 目前，铝合金已经广泛应用于汽车车身底盘零部件以及发动机的某些部件上。现代轿车发动机活塞几乎都采用铸铝合金，这是因为活塞作为主要的往复运动件要靠减重来减小惯性，减轻曲轴配重，提高效率，并需要材料有良好的导热性，较小的热膨胀系数，以及在350度左右有良好的力学性能，而铸铝合金符合这些要求。同时由于活塞连杆采用了铸铝合金件，减轻了质量，从而降低了发动机的振动，降低了噪声，使发动机的油耗下降，这也符合汽车的发展趋势。 近年来，一些新型铝合金材料也开始在汽车上应用，如快速凝固铝合金TiAi金属间化合物泡沫铝材铝复合材料铝基粉末冶金材料和铝拼焊冲压坯材料。 1.13 镁合金在汽车上的应用 镁合金的基本特性如下： 1）质量轻。镁合金比铝合金轻33%，比钢轻77%，为常用结构金属材料中最轻的材料。同时，镁能制造出与铝同样复杂的零件而质量则较后者轻 1/3.镁合金用于车辆，将显著地降低其起动惯性，降低燃油消耗，减少 环境污染。 2）比强度高，刚性强。同等形状下，镁合金制品的刚性为塑料的10倍以上。 如用镁合金代替ABS塑料，则制品的质量可以减少36%，厚度可以降低 64%。
汽车车身轻量化结构设计 2011届分类号: 单位代码 :10452 本科专业职业生涯设计 题目汽车车身轻量化结构设计 姓名 学号 年级 2007级 专业车辆工程 系 (院) 工学院 指导教师 2011年4月24日星期日 目录 人生需要梦想 ............................................ 2 ,一, 引言 ............................................. 4 ,二, 自我分 析 ......................................... 4 ,三, 环境条件分 析 ..................................... 4 3.1 家庭条件分 析 (4)
3.2 社会环境的分析 ...................................... 4摘 要 (5) ABSTRACT (5) 汽车车身轻量化概述 ................................ 6 第1章 1.1 汽车轻量化的意义 .................................... 6 1.2 汽车轻量化的发展 .................................... 6 第2章汽车车身轻量化设计的材料选择 . (7) 2.1 高强度钢是占主导地位的轻量化材料 (7) 2.2铝合金是最有希望取代钢铁材料的轻量化材料 (11) 2.3塑料和复合材料 ...................................... 12 第3章汽车轻量化设计的分析 .............................. 13 3.1轻量化设计的分析原则 ................................ 13 3.2减重:轻量化评价参 量 ................................ 14 3.3性能:满足各类碰撞法 规 .............................. 15 3.4轻量化与成本的关 系 .................................. 16 第4章运用CAE技术进行某微型客车车架结构的分析与优化设计 16 4.1 CAE技术 ............................................ 16 4.2动力学分析 .......................................... 17 4.3静力分 析 ............................................ 20 4.4优化设 计 ............................................ 23 第五章结束 语 .......................................... 24 参考文 献 ............................................... 25 谢 辞 (26) 2
第一章专用汽车的总体设计 1总布置参数的确定 专用汽车的外廓尺寸（总长、总宽和总高） 1.1.1长 ①载货汽车w 12m ②半挂汽车列车w 16.5m 1.1.2宽W 2.5m （不含后视镜、侧位灯、示廓灯、转向指示灯、可折卸装饰线条、挠性 挡泥板、折叠式踏板、防滑链以及轮胎与地面接触部分的变形等） 1.1.3高W4m （汽车处于空载状态，顶窗、换气装置等处于关闭状态） 1.1.4车外后视镜单侧外伸量不得超出汽车或挂车最大宽度处250mm 1.1.5汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时不得超出车高300mm 1.2专用汽车的轴距和轮距 1.2.1轴距 轴距是影响专用汽车基本性能的主要尺寸参数。轴距的长短除影响汽车的总长外，还影响汽车的轴荷分配、装载量、装载面积或容积、最小转弯半径、纵向通过半径等，此外，还影响汽车的操纵性和稳定性等。 1.2.2轮距 轮距除影响汽车总宽外，还影响汽车的总重、机动性和横向稳定性。 1.3专用汽车的轴载质量及其分配 专用汽车的轴载质量是根据公路运输车辆的法规限值和轮胎负荷能力确定的。 1.3.1各类专用汽车轴载质量限值（JT701-88《公路工程技术标准》）
1.3.2基本计算公式 A 已知条件 a）底盘整备质量G i b）底盘前轴负荷g i c）底盘后轴负荷Z i d）上装部分质心位置L2 e）上装部分质量G2 f）整车装载质量G3 （含驾驶室乘员） g）装载货物质心位置L3 （水平质心位置） h）轴距 l（h I2） B上装部分轴荷分配计算（力矩方程式） 例图1 1 g2 （前轴负荷）X（I -l i ）（例图1）=G2 （上装部分质量）X L2 （质心位置）
2005年6月 农业机械学报 第36卷第6期 基于ANSYS 的汽车结构轻量化设计 赵 韩 钱德猛 【摘要】 建立了基于A N SYS 的某型号半挂车车架的有限元模型,并且进行了模拟实际工况的应力计算和试验验证。从有限元分析结果出发,形成了优化设计的数学模型,通过计算提出较为合理的车架轻量化设计方案。 关键词:车架 有限元法 优化设计中图分类号:U 463.32 文献标识码:A Research on Lightweight Design of Automobile Structure Based on ANSYS Zhao Han Qian Demeng (H ef ei Univer sity o f Technology ) Abstract The kind of finite element model o f the frame o f a semi-trailer w as established based on ANSYS and stress calculation and ex periment validation simulating the actual wo rking conditions w er e perform ed .Then the math mo del of optim al design was form ed fro m the analysis result of finite element m ethod .In the end the relativ e r easonable pr oject of lightw eight desig n w as put fo rw ard thro ug h calculation.The result prov ided certain g uidance function not o nly for the technicians of the facto ries but also fo r the users of the ANSYS. Key words Fram e ,Finite element method ,Optimal design 收稿日期:2003 1110 赵 韩 合肥工业大学机械与汽车工程学院 教授 博士生导师,230009 合肥市钱德猛 合肥工业大学机械与汽车工程学院 博士生 引言 汽车结构的轻量化对汽车节能和环保都具有重要的意义。据统计,客车、轿车和多数专用汽车的车身质量约占整车自身质量的40%～60%。所以,减轻汽车自身的质量一方面节约了原材料,降低了生产成本;另一方面也降低了燃油消耗,减少了排放,有利于环保[1]。目前,国内对汽车结构件的设计与研究已经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,但是尚未像汽车整车和主要零部件的参数确定那样广泛应用优化设计方法。所以汽车结构参数优化设计仍是近些年的重要研究领域。汽车车架是汽车结构件中结构和载荷都很复杂的重要部件[2],也是人们首先开展结构分析和结构优化设计的研究对象。 本文采用有限元法对某型号半挂汽车车架结构的应力分布进行了分析,形成了车架的初始设计方 案,进而从有限元分析的结果出发形成优化设计即轻量化设计所需要的数学模型。并在对有限元模型进行试验验证的基础上,提出了该车架结构的轻量化设计方案并进行了有限元强度分析,确定了较合理的设计方案。 1 车架结构轻量化设计模型 1.1 结构分析模型 该型号半挂汽车车架是以型钢作为骨架再覆以钢板而成的板架组合结构,承受垂直于车架平面的均布压力。根据计算模型的准确性原则,建模时略去了车架上的附属结构(图1)。由于该车是多轴车,为静不定结构,为了得到车架结构的真实应力分布,必 须考虑悬挂系统的变形情况。因此,整个车架有限元模型由车架有限元模型和悬挂系统等效有限元模型组成。根据车架的结构形式和受力特点,梁架为薄壁结构,选取弹性壳单元(四节点四边形等参元,代号
客车车身结构设计指南
目录 目录................................................................................... II 前言.................................................................................. III 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 车身结构及其分类 (1) 3.1 客车车身分类方法 (1) 3.2 按用途分类 (1) 3.3 按承载形式分 (3) 4 车架及车身骨架设计 (7) 4.1 车架设计 (7) 4.2 车身骨架设计 (10) 5 车身蒙皮设计 (14) 5.1 前后围蒙皮设计 (14) 5.2 顶盖蒙皮设计 (15) 5.3 侧围蒙皮设计 (16) 5.4 侧围蒙皮的分类 (16) 6 车身护板设计 (17) 6.1 内部护板设计 (17) 6.2 地板设计 (17)
前言 为了对公司客车车身结构设计提供设计参考，特编制此设计指南。本设计指南适用于大中型客车的车身结构设计。 本设计指南由项目管理部提出并归口。 本设计指南起草单位：车身设计部。
客车车身结构设计指南 1 范围 本指南介绍了客车车身结构及其分类，规定了客车车身骨架及蒙皮的设计要求。 本指南适用于大中型客车车身结构设计，供设计时参考。 2 规范性引用文件 GB/T 6726—2008 汽车用冷弯型钢尺寸、外形、重量及允许偏差 3 车身结构及其分类 在客车结构中，车身即是承载单元，又是功能单元。作为承载单元，由车身骨架与底架或车架组成的车身结构，在客车行驶中要承受多种载荷的作用。作为功能单元，车身应该为驾驶员提供便利的工作环境，为乘员提供舒适的乘坐环境，保护他们免受车辆行驶时产生的振动噪声和废气等的侵袭，以及外界恶劣天气的影响；同时在交通事故中，可靠的车身结构和乘员保护系统有助于减轻对乘员和行人造成的伤害；此外，合理的车身外部形状，以便客车行驶时能有效地引导周围的气流，提高车辆的动力性、燃油经济性和行驶稳定性，并改善发动机的冷却条件和车内通风。因此，客车车身对客车产品的设计制造有着十分重要的影响。 3.1 客车车身分类方法 由于客车品种繁多，所以车身的分类形式也是多种多样的。常见的分类方法有按客车的用途、承载形式进行分类。 3.2 按用途分类 按客车的用途可分为城市客车、长途客车、旅游客车和专用客车四类。 a）城市客车 城市客车是为城市内公共交通运输而设计和装备的客车，如图1所示。这种车辆设有座椅及乘客站立的区域，由于乘客上下频繁，所以车厢内地板低、过道高、通道宽、座椅少、车门多，车窗大，并有足够的空间供频繁停站时乘客上下车走动使用。按运行特点，城市客车分为市区城市客车和城郊城市客车。为了满足大、中城市公共交通的需要及环保要求，城市客车正逐步向大型化、低地板化、环保化、高档化和造型现代化等方面发展。 b）长途客车 长途客车又称公路客车，是为城间旅客运输而设计和装备的客车，如图2所示。由于旅客乘坐时间较长，这类客车必须保证每位乘客都有座位，不设供乘客站立的位置。为了有效利用车厢的面积，座椅布置比较密集，而且尽可能的提高座椅的舒适性，座椅质量都比较好。长途客车车厢地板高，地板一般设计成凹形，这样有利于提高车身的抗扭刚性，地板下面设有存放行李物品的行李舱。为了提高整个车身的刚度，这类客车的车门少，且多布置在前轴之前。对于高速公路上的快速客运车辆，要求具有更高
Value Engineering 0引言 随着快速增长的汽车保有量，一方面，汽车作为方便、快捷的交通工具改善了人们的生活和工作方式；另一方面，却加剧了能源消耗，带来尾气、噪声等环境污染以及交通安全危害。汽车产业面临着节能、安全和环保的巨大压力。 针对上述问题，解决的重要途径是在对动力系统进行改进的同时积极开发和寻找替代能源及相关技术。 但受技术难度、开发周期和市场份额等问题制约，仅靠这一途径很难满足国家和市场的要求；另一个重要途径是整车轻量化。有关研究数据表明，若车桥、变速器等机构的传动效率提高10%，燃油效率可提高7%；若汽车整车质量降低10%，燃油效率可提高6% ～8%[1，2] 。车身占整个汽车制造成本60%，占汽车总重量的30~40%，空载情况下，70%的油耗将用于车身质量上[3]。图1展现了日本统计的乘用车自重与油耗之间关系。显而易见，当车辆的自重从1500kg 下降到1000kg 时，每升燃油平均行驶的里程由10km 上升到17.5km ，即每减重100kg ，每升油可多行驶1.5km ，也就是说在此区间内，燃油的经济性提高了5.7％－10％。 1车身结构轻量化设计的研究内容和方法 车身结构轻量化设计研究，主要从三个方面进行：一是结构优 化或创新，改进车身结构，使零部件薄壁化、中空化、小型化和复合化[6]，采用CAD/CAE/CAM/CAPP 数字化设计和制造技术提高零部件 开发质量；二是采用先进的车身制造工艺，如激光拼焊、 中高温成形、滚压或液压成形等；三是采用轻质高强度材料[7] 。宝马汽车轻量化设计方案就是综合运用各种技术在保证汽车性能前提下，最大限度的减轻汽车重量，如图2所示。 2轻量化材料在汽车结构轻量化中的应用 2.1高强度钢板高强度钢板材料在强度、塑性、抗冲击能力、回收使用及低成本方面具有综合优势。高强度钢板的明显优点是在车身结构设计上采用更薄的钢板，并获得相同的强度，在钢板厚度分别减小0.05、0.10和0.15mm 时可以使车身分别减重6%、12%和 18%[8] 。因此，在高强度钢板比传统钢在价钱上更贵的情况下，减轻了重量可使得两者实际成本相近。 未来十年，高强度钢在汽车中的应用会大幅度增加。 2.2铝合金比强度和比刚度十分优良的铝金属基复合材料研究开发的成功，是汽车轻量化的进一步发展的一个很好途径。据统计2010年每辆轿车的平均铝使用量与1998年相比增长53％，上升到130kg 。铝材的强度和刚度虽然是比钢材小很多，通过框架结构设计及采用更厚的板材也可以补偿这个不足，车身空间框架结构质量在使用铝材后下降47％，与此同时采用改进的断面形式将使车身 汽车结构的轻量化设计方法综述 The Review of Design Methods for Lightweight of Automobile Structure 李传博①Li Chuanbo ；谢然②Xie Ran ；郭琳②Guo Lin （①商洛学院城乡发展与管理工程系，商洛726000；②广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广州510640） （①Urban and Rural Development and Project Management Department of Shangluo University ， Shangluo 726000，China ；②Guangzhou Automobile Group Co.，Ltd.GAC Automotive Engineering Institute ，Guangzhou 510640，China ） 摘要：汽车结构轻量化对降低汽车排放和油耗具有重要意义。文章介绍了汽车结构轻量化的几个代表性研究项目；对高强度钢板、铝镁合金 及塑料等轻质高强度材料在车身结构轻量化中的应用进行了阐述；围绕新材料的先进成形工艺，如激光拼焊板、液压和气压成形，热冲压工艺等 成形工艺，以及自冲铆接等先进连接工艺进行了分析；同时还介绍了有关的汽车结构优化和创新设计方法。最后对汽车结构轻量化设计方法的发展动向进行了展望。 Abstract:Lightweight of automobile structure is important for vehicle emissions reduction and fuel consumption.It can be realized by using lightweight-high-strength materials,relative advanced forming process for automobile structure parts,connection technology and structure optimization or other innovation methods.This article describes a few representative research projects on automotive structural lightweight;elaborates the use of high strength steel,aluminum-magnesium alloy,plastics and other lightweight-high-strength materials in the lightweight of body structure;analyzes advanced forming process for new materials,such as tailored blanks,hydraulic and pneumatic forming,hot stamping,and advanced connectivity technology of the self-pierce riveting.It also presents the relative methods for structural optimization and innovative design.Finally,it prospects the development trend of design method for lightweight of automobile structure. 关键词：汽车轻量化；高强度钢板；激光拼焊板；自冲铆接Key words:lightweight of automobile ；high strength steel ；laser tailor-welded board ；self-piercing riveting 中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）19-0029-03 —————————————————————— —作者简介：李传博（1981-），男，陕西商洛人，硕士，讲师，研究方向为车辆检 测与诊断技术 。 ·29·