轻量化引领未来汽车技术发展趋势分析

梁家乐

【摘 要】随着汽车行业技术的不断提高，越来越在汽车技术发展过程中强调轻量化技术的合理利用。本文主要探讨了轻量化的定义、轻量化技术及其发展现状、实现汽车轻量化的主要途径，以期未来汽车技术发展越来越符合节能环保的发展原则。

【关键词】轻量化；未来汽车技术；趋势

0 引言

随着人们生活水平的不断提高以及环境污染的压力下，人们在汽车行业中也越来越注重环保和节能等发展理念， 大部分的车企也逐渐在提高轻质化材料的应用的基础上，来实现车身的轻量化。目前，汽车轻量化已经被人们公认为是未来汽车发展的潮流与趋势得到了国际社会的大力推崇。与此同时，轻量化材料可以将冲撞能量有效的进行吸收，大大的提升了碰撞的安全性。

1 轻量化的定义

汽车技术的轻量化，其实就是指在确保汽车安全性能、强度的基础上，使汽车的整备质量最大化的降低，进一步增加汽车的动力性，通过燃料消耗减少来促进排气污染的降低。一般在汽车整车重量降低10%的情况下，汽车燃油效率能够增加7%，在汽车整备质量每减少100kg的基础上，油耗也可以减少0.7%。另一方面，车辆每减少100kg，二氧化碳的排放量也可以减少5g/km。鉴于此，可以看出汽车的轻量化可以在节约能源的同时，也可以降低废气的排放量。与此同时，汽车轻量化之后，其整体加速性也会相应得到提升，其操控的灵活性也会随之增加，在噪声、振动、稳定性方面得到相应的改善。

2 轻量化技术及其发展现状

汽车轻量化是使用有效手段、现代设计方法对汽车产品进行相关的优化设计， 也可以在汽车综合性能指标得以保障的条件下，利用新型材料，使汽车产品自身重量得以最大化的降低， 从而实现降耗、减重、安全、环保等相关的综合指标。但是，汽车轻量化不是单纯的将汽车进行小型化改造。这就需要在确保汽车原有的性能不受影响的基础上， 使汽车自身的重量降低之余，也使汽车行驶的耐撞性、舒适性、安全性、抗振性得以保证， 也同样使汽车的造价不提高， 防止造成客户经济上的负担。汽车轻量化技术主要是结构的合理设计、轻量化材料的使用。汽车轻量化与材料具有一定的关联，而优化汽车结构设计同样是进行汽车轻量化的科学路径之一[1]。比如在上海大众桑塔纳轿车变速器壳体中大量使用了镁合金。在镁 合金材料的技术进步的情况下，其抗蠕变性能也得到了改善。

3 实现汽车轻量化的主要途径

3.1 使用新型材料

一般情况下，汽车底盘、车身、发动机这三个方面的重量，可以占到一辆汽车总重量65%左右。再加之汽车车身内外覆盖件的重量是排至重量的首位。这就需要把汽车自身重量对降低发动机的功耗的影响程度进行降低的同时，也相应的使汽车总重量的双重效应有效的降低。鉴于此， 首要工作就是需要在制造材料上寻找突破口。实际的操作步骤就是：第一步采用强度高、密度小的轻质型材料， 包括了陶瓷材料、塑料聚合物材料、铝镁合金等；第二步采用工艺性能好、同弹性模量、截面厚度较薄、同密度的高强度钢；第三步采用具有新材料加工技术的轻量化结构的用材， 包括了激光焊接板材、金属基复合材料板连续挤压变截面型材在内的用材。

3.2 合理的结构设计

随着汽车轻量化技术不断的发展， 轻量化对策主要集中在轻量化的结构分析、设计过程中[2]。轻质材料（复合材料、镁、塑料、铝、高强度钢）在汽车上的应用和结构设计与相应的制造、装配、连接、防腐等工艺的研究活动的实际应用有机的融合在一起。众所周知，在现代汽车工业的发展过程中，CAD /CAE /CAM 一体化技术的应用与汽车设计、制造等各个环节息息相关，在实际的汽车发展过程中起着重要的作用。大力的推广该项技术能够帮助汽车的轻量化制造、设计有效的进行实现。其中轻量化的途径之一其实就是将汽车总体的结构开始进行优化、分析等工作环节， 保证汽车零部件更好的实现整体化、精简化、轻质化等目标。与此同时，在对CAD /CAE /CAM一体化技术的使用过程中，也能够帮助车身实体布局设计、结构设计得到准确的实现，可以分析板材厚度的变化情况、各个构件的开头配置，同时可以从数据库中对通过系统直接生成的该车的相关数据开展必要的工程分析以及对强度、刚度的计算结果的提取[3]。另一方面，若是零部件采用轻质材料，也能够开展相关的运动干涉分析、布局分析等工作，促使轻量化材料可以有效的对车身设计的各项具体要求进行最大化的满足。

除此之外，CAD /CAE /CAM技术的实际应用还能够在使用仿真模拟技术来替代实车进行试验的基础上， 来帮助轻量化设计的车身开展疲劳、振动、碰撞分析等工作环节。也可以在对汽车底盘、车身、动力传动系统等一些大型零部件的整体加工技术以及相应的模块化制造、设计技术的开发过程中，保证节能型汽车由制造环节至使用环节等各个工作领域内均真正实现环保、节能等目标。在多目标全局优化、结合参数反演技术等一些现代车身设计手段的基础上， 对汽车轻量化结构优化设计技术开展相应的研究活动， 其中包含了零部件的优化分块、多种轻量化材料的匹配等研究活动在内。要想在结构方面对零部件数量进行减少， 就得在汽车整车性能不变的条件下也能够相应的实现减轻自重的目的。这也就需要对结构进行合理的设计优化，即（1）在对结构进行优化设计的基础上，使车身骨架和车身钢板的质量得到相应的降低，校核车身的刚度、强度，使汽车在满足性能的条件下达到减轻自重的目的。（2）促进结构实现小型化，帮助汽车进一步轻量化，需要汽车相关功能部件在同等使用性能不发生变化的前提下，相应的将尺寸进行有效的缩小。（3）通过运动结构方式的变化从而促使目的的实现。在使用前轮驱动、轿车发动机前置、超轻悬架结构等环节中，若想让汽车结构更为紧凑， 也可以利用后轮驱动、发动机后置等相关的手段， 来帮助整车局部进行变小，从而达到轻量化的目的。

4 结语

综上所述，汽车轻量化技术作为复杂的一项工程，我们简析了在汽车技术不断发展的环境下轻量化的定义与轻量化技术及其发展现状，也分析了实现汽车轻量化的主要途径，分析和探讨如何更好让汽车轻量化技术发展活动更有效的进行。随着汽车行业的发展与进步，轻量化技术也需要加强和改进，才能进一步适应时代发展的需要。

【参考文献】

[1]杨志强，于发田，尧松.汽车轻量化未来发展趋势——三维（3D）吹塑成型技术的应用[J]. 汽车工艺与材料，2016，08（3）：66-67.

[2]杨帆，任彩龙.汽车轻量化技术的发展状况及其实施途径[J].城市建设理论研究：电子版，2014，23（16）：123-123.

[3]杨怀高， 沈伟. 车身轻量化技术在企业中的应用及发展趋势[J].装备制造技术，2016，04（3）：24-25.