汽车轻量化与安全性之间的影响，你知道吗？

介绍

轻量化是当前汽车行业面临的重要挑战。 许多原始设备制造商在该主题的研发上投入了大量资金。 尽管取得了巨大的成就，但现在的汽车的平均重量仍然低于五十、六十年前的汽车。 下降了50%，但轻量化还有很大的进一步探索空间……

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在国家部委联合发布的《中国制造2025》中，轻量化被视为汽车产业发展的重要方向。 当节能减排成为当前汽车产业面临的必然要求时，汽车轻量化对于节约能源和保护环境都具有重要意义。 具有非常重要的意义。 接下来，我将为大家介绍汽车轻量化的相关内容，以及汽车轻量化的方式和方法，并分析汽车轻量化与安全性之间的影响。

什么是汽车轻量化？ 什么是轻量化因素？

汽车轻量化并不意味着一味地降低质量或降低门板厚度，不能简单地等同于“减重”的概念。 汽车轻量化是在完善或提高汽车综合性能的基础上，尽可能减轻车身重量，达到减轻质量、优化结构、提高安全性能和降低成本的有机结合。 据相关研究显示，汽车的油耗75%与其品质有关，如滚动阻力、加速阻力、坡度阻力等。 车辆整体质量每降低10%，油耗可降低6-8%，排放可降低4%； 车辆质量减轻100KG，百公里油耗可降低0.3-0.6L。 因此，汽车的质量越大，燃油经济性就越差。

随着材料技术和制造工艺的进步，汽车轻量化的趋势越来越明显。 为了研究汽车的轻量化水平，汽车行业还提出了汽车轻量化系数指标进行衡量：汽车轻量化系数L=白车身（无门套、无前后挡风玻璃）质量×1000/（车身扭转刚度×四轮间正交投影面积），系数越小，车辆的轻量化水平越高。 因此，减轻整车重量的途径主要包括以下内容（路径1与白车身质量有关，路径2、3与车身扭转刚度有关）：

方式一

由轻质复合材料和高强度材料制成

汽车轻量化常用的新材料包括：轻金属材料和非金属材料（陶瓷、碳纤维、工程塑料等）。 在轻金属材料中，铝合金是目前应用最广泛的轻质材料，也是最成熟的材料。 其密度仅为钢材的三分之一。 具有良好的抗冲击性、耐腐蚀性，减重效果明显。 可广泛应用于车身、底盘、发动机等部件。 镁合金密度低、比强度高、比弹性模量大。 与铝合金相比，减重效果高15-20%。 目前广泛应用于汽车轮毂、进气歧管、离合器、变速器壳体、齿轮箱等，在航空航天领域应用更为广泛； 此外，在该领域价格昂贵的航空钛合金在汽车行业也有少量应用。

非金属材料中，碳纤维密度极低（比铝合金减重2-4倍），抗拉强度是钢的7-9倍，耐腐蚀，模量高，这也受到成本的限制。 原因是它广泛应用于风力发电和航空航天领域。 现在它在汽车领域逐渐流行起来。 例如，宝马i8、i3等车型中碳纤维复合增强材料的比例已占到60%，i8的轻量化系数达到0.99。 ，i3也达到了1.26，轻量化效果非常明显。

PP、PUR、PVC、ABS、PE等工程塑料也广泛应用于汽车上。 此外，还有精细陶瓷、玻璃增强材料、纺织复合材料、高强结构泡沫材料等。

高强度材料不断挖掘传统钢材的潜力，但其性能更加优越（部分材料的屈服强度可超过1000Mpa），如高强度钢板、热冲压钢、高强度铸铁、等，成本比普通钢材高。 增加，但仍比上述轻质复合材料便宜得多。 高强钢广泛应用于汽车底盘梁加强板、悬架支架、发动机支架等。

当然，钢铁并没有全部输给轻合金阵营。 值得注意的是，奥迪新A8逆势而上，“抛弃”了坚持了20多年的全铝合金车身。 新款A8的车身结构将有40%由钢制成，17%的车身结构将由热成型钢（PHS）制成。 屈服强度高达1500Mpa。 与全铝合金机身相比，它更坚固，而且“相对”更轻。 虽然比上一代车型重了51KG，但车身刚度增强，安全性大幅增强，成本也大幅降低，为汽车轻量化方向提出了新的解决方案。

目前轻质材料面临的主要问题确实是应对制造成本上升的挑战。 只有通过技术进步或规模效应来降低成本，这些高科技材料才能从专业赛车、超级跑车、豪华车型阵营分散到经济车型中。

方式二

车身结构优化设计与计算机辅助集成（CAX）

车身结构的优化设计可以很好地解决上述新材料带来的成本问题。 在保证碰撞安全和控制稳定性的基础上，通过结构优化设计（如力传递路径优化、圆环设计提高刚性）、拓扑优化等，在同等基础上提高受力性能材料。

目前，汽车设计工程师也利用计算机系统进行CAD和CAE辅助分析和优化，结合结构优化来保证车辆的整体性能。 此外，还可以通过提高汽车零部件装配水平、减少零部件数量和体积、根据工况优化零部件形状、提高零部件集成化程度来达到优化目的。

路径三

轻量化制造技术

汽车轻量化制造技术包括新材料成形方法和连接技术，如激光焊接、液压成形、半固态铸造技术、注射成型技术等，这些技术可以显着减少零部件数量，提高汽车的质量和稳定性。车身。 提高结构可靠性并在高强度载荷下保持强度平衡。 然而，这些技术将导致整个生产线技术的更新换代。 对于规模较小的汽车企业来说，制造成本的压力会非常大。

汽车轻量化实际上有助于提高安全性

汽车的碰撞安全性能不能简单地用车重来衡量。 有人举坦克撞汽车的例子，这是有偏见的。 然而，即使坦克在高速行驶时发生碰撞，车内人员也会受到巨大伤害。 关于这个问题，我们其实需要考察汽车本身安全设计的碰撞吸能结构、高强度材料、力载荷传递等是否优秀，以及碰撞后乘客舱的完整性。 其实这些都和汽车的重量没有直接关系。 ，国内外各大安全碰撞测试机构均有大量数据验证。 有网友还在根据钢板的厚度来判断汽车安全性。 他们真是典型的键盘侠。 轻量化并不是简单的减轻重量，而是汇集了汽车行业最先进的制造技术和工艺，安全性也能得到更好的保障。

反过来，在汽车制动方面，由于汽车质量因轻量化而减少，在相同速度减速时，减速系统消耗的能量也会减少。 在相同制动条件下，制动效果会更大，制动距离也会更大。 也会缩短，制动性能也会显着提高。 因此，汽车轻量化后，主动安全性能将会得到提升。

结论

您如何看待上述轻量化问题？ 轻量化并不难实现，但实现车辆性能、安全性、成本和重量之间的平衡才是我们需要追求的。 只考虑这四项之一并不明智，而应同时考虑这四项。 达到和谐统一才是最高境界。 铝合金、镁合金等高科技材料的应用势必受到高成本的阻碍。 不过，面对汽车轻量化的大趋势，相信汽车工程师一定能够找到更加完美的解决方案。

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