汽车轻量化解决专项方案全铝车身结构设计.docx

汽车轻量化处理方案—全铝车身结构设计伍成祁摘要：处理汽车节能环境保护问题，有提升传统燃油发动机能效、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、动力电池效率不高背景下，不管对传统燃油汽车，还是新能源汽车，汽车轻量化技术全部是一项共性基础技术。大力发展并推进汽车轻量化技术，成为节能、减排主导之一。而实现汽车轻量化技术又有三个技术路径：一个“轻量化材料”要经过一个“轻量化工艺”来实现一个“轻量化结构”。关键词：汽车轻量化全铝车身型材截面优化StiffnessMassEfficient因为世界能源随时枯竭和环境日益恶化，世界各行各业全部主动行动起来，依据政府优惠政策和民众强烈要求，在节能、环境保护方面进行了高投入研发其高效节能、主动环境保护产品。汽车产业首当其冲，其汽车零部件制造，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，对汽车节能环境保护要求，就是对其它相关行业要求。对汽车进行轻量化结构研究，要联络相关行业专业知识，进行综合性研究。一、汽车轻量化目标就汽车产业而言，依据汽车产品特点，降低油耗或提升燃油效率、降低或清洁排放对环境污染，是节能环境保护研发关键目标。从全球汽车产业来看，处理汽车节能环境保护问题关键采取以下三种方法：一是大力发展优异发动机技术，经过对传统发动机改良和一系列汽车电子技术应用，来提升燃烧效率，改善燃油经济性。二是大力发展新能源汽车，经过研发优异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、高效电池等动力替换传统能源来降低汽车燃油消耗和对石油资源依靠。三是大力发展汽车轻量化技术，在保障汽车安全性和其它基础性能前提下，经过减轻汽车本身重量降低能耗来实现节能减排目标。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、动力电池效率不高背景下，不管对传统燃油汽车，还是新能源汽车，汽车轻量化技术全部是一项共性基础技术。大力发展并推进汽车轻量化技术，成为节能、减排主导之一。汽车轻量化，英文名：LightweightofAutomobile，涵义是“在确保汽车强度和安全性能前提下，尽可能地降低汽车整备质量，从而提升汽车动力性，降低燃料消耗，降低排气污染。”世界节能和环境协会研究汇报指出：汽车自重每降低10％，燃油消耗可降低6％—8％，排放降低5%—6%。而燃油消耗每降低1升，CO2排放量降低2.45kg。燃油消耗量降低不仅有利于节省能源，也可有效降低污染物排放。目前，因为节能和环境保护需要，汽车轻量化已经成为世界汽车发展时尚。伴伴随技术进步，制造汽车车身材料已经不仅仅是钢铁了，越来越多新材料被应用到车身制作中。其中包含：玻璃钢、铝合金、碳纤维、塑料、高分子复合材料等等。这些相对于钢铁比关键低得多轻质材料，为实现汽车轻量化成为了工程师们考量选材。二、汽车轻量化实施在实现汽车轻量化设计时，首先必需要确保其整体汽车结构达成国家汽车安全标准，其次确保其使用性能达成或超越传统钢制车身要求。汽车轻量化设计和整车安全性是一对矛盾体，假如为了满足多种法规要求，保障乘员安全，就应提升车身结构抗弯强度、抗扭强度、侧翻强度、碰撞吸能等特征；假如为了汽车燃油经济性、降低排放等原因考虑就应减轻车身质量。所以汽车车身轻量化是在确保汽车整体性能不受影响、确保车身强度、刚度和模态等结构特征要求前提下，来减轻车身质量一个设计趋向。所以要求汽车轻量化设计要充足地从材料分析、结构力学、生产工艺、人体工程、工业设计、交通运输、经济效益等众多各不相同学科紧密地联络在一起进行综合性研究开发。汽车车身轻量化实现，关键包含轻量化材料使用和轻量化结构设计，和轻量化制造工艺这三个方面。前者是车身轻量化主流，即采取轻量化金属和非金属材料，关键是采取高强度钢材、铝镁合金、工程塑料、碳纤维、新型玻璃、陶瓷和多种复合材料；后者是利用“以结构换强度”结构优化设计和有限元分析等方法，经过改善汽车结构，使部件薄壁化、中空化、小型化、模块化及复合化等以减小车身骨架、车身蒙皮等零部件质量来达成轻量化目标。实际上二者是紧密相连，往往采取轻量化材料结合轻量化结构设计，在性能不降低前提下取得汽车车身轻量化。不过，一个轻量化材料结合轻量化结构设计方案，还需要一个优良制造工艺来确保其完善实施。也就是说一个轻量化材料要经过一个优良制造工艺来实现一个轻量化结构设计。所以，轻量化制造工艺显得尤其关键。总而言之，汽车轻量化实施，还需要经过试制样车，进行试验，总结设计经验，对其轻量化设计结构进行优化和完善。汽车车身轻量化设计中结构优化包含：型材截面优化、连接工艺优化和结构拓扑优化。型材截面优化和连接工艺优化，依据材料特征、受力分析、制造工艺等实践经验进行设计优化。结构拓扑优化是在一定空间区域(骨架部件或结构整体