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轮罩
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曩柔
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Ｍ＊
图４
２
２洼续变截面薄板技术ＴＲＢ（Ｔａｉｌｏｒ
及整个车身的承载情况，在轧制之前选定有利丁
后续加工的板料型面。利ＪＩＩＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ较 件，这种优化设计可以通过ＤＦＭ／ＤＦＡ（而向制造
Ｒｏｌｔｉｎｇ Ｂｌａｎｋｓｌ…
正是由于ＴＷＢ突然变截面的缺点，德国亚 琛Ｊ二业大学的金届成型研究所（ＩＭＦ）从１９９０ｑ÷ 开始研制秉性轧制连续变截而技术。柔性轧制
Ｂｌａｎｋ．
到起冲爪以｛｛｝高材料利Ｈ｛率
。ｌ传统＾焊１
Ｚ帕产舳相比激光拼ｆ＃扳址显著的优“足减少
２０１０年海南省机械Ｉ。程学亡
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。．，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．！！业
取得了一系列的成果，裁焊的每一块板在需要 的地方都具有专门设计的厚度，而不是使铵块扳 具有最厚区域的厚度。圈４是所示ＴＲＢ在车身
车工业界近期的研究热点之一。
铝作为汽车材料有许多优点，如在满足相 同力学性能的条件下，比钢减少质量６０％，且易
于回收、在碰撞过程中比钢多吸收５０％的能
实现汽车的轻量化常采用两种途径：一是 结构设计优化，二是应用新型材料。前者经过 几十年的不断研究开发，日趋完善，空间已相对
狭窄。后者随着科学技术的发展和新材料的不 断涌现，为汽车轻量化开辟了广阔的发展空
２０１０年海南省机械工程学会
Ⅱ一１０９
从表５的分析结果中可以看出仅从连接点
的刚度来考虑的话，仅类焊点是完全可以取 消。但如果是作为一个完整的可行性分析却还
线性的接触情况，完善了企业的分析方式；最 后在工程方案的确定上进行了计算筛选。
要参考很多的别的工况，以及对整个白车身的 弯曲、扭转和模态的影响，综合考虑才能做下
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｉｄｅａｓ．Ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｅｉｇｈｔ ｌｉｇｈｔｅｎｉｎｇ；ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｈｏｔ ｐｒｅｓｓ ｆｏｒｍｉｎｇ；ａｕｓｔｅｎｉｔｅ；ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ．
铝材在汽车上的应用 铸造件
底盘系统 动力系统
横梁、上下控制臂、转向器壳、制动钳、车轮、等 发动机气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、水泵壳、油泵壳、滤清器底 座、正时齿轮罩盖、发动机支架、变速器壳等
其他
离合器踏板、制动踏板、转向盘、转向节等 铝材件
车身系统 热交换器系 其他系统
发动机盖板、车门、行李箱盖、地板、车身骨架及覆盖件 散热器、机油散热器、中冷器、空调冷凝器和蒸发器等 冲压车轮、座椅、保险杠、车厢地板及装饰件等
曼惫主
，啤．∥－一＇☆÷
圈
矗墼■Biblioteka 崮１肯结拘材料中最轻的金属
钒轻３３％
比钢铁轻７５ｃ／：
比
１ １
３塑料殛非金属复合材料
：是亡比强垭高于舒｛台金和钠，比
轴科度ｊ￡复合材料是”类重要的ｍ金属 车Ⅲ轻质材料．它木仅可减轻零部什约４０ｃ±的 质姑
刚度接近舒｛台金和训，能够承受定的负茼，
具肯高度＾々抗冲击ｒｔ
二是Ｅｎ有良好的铸造
罐以搜｜｛住等举部什．降１２所示
＼夕／＼
世界范围内的３５家王曼钢铁企业合作完成 了‘超轻钢喷汽车车身’（Ｕ１２；ＡＢ
Ｌｉｇｈｔ Ｓｔｃｃｌ Ａｕｔｏ Ｕｌｈ＇ａ
ｒ零什数量＿ｌ材料消耗降低ｒ整车重量简化 ｒ装配Ｔ艺冈怖得到了越来越Ｊ泛的啦用， ＴＷＲｆｌ｛ＪＴ．Ｌ流稚女１ｌ罔３昕示
Ｂｏｄｙ）课题研究表明，车身
量、无需防锈处理等。随着铝合金化技术的发 展和技术进步，铝中添加镁、铬、硅等合金元素
获得高强度铝合金材料，为汽车配件的轻量化、
间。轻量化材料对汽车工业的可持续发展具有 重要意义，它不仅关系到车辆的节能、减排、安 全、成本等诸多方面，而且汽车轻量化材料的
表ｌ
高质量化、低成本化提供了可靠依据。铝材在
汽车应用主要表现在表１所示：
结论。 ６．结语 通过对某款家用轿车Ｂ连接点的刚度分 析。尝试了新的焊点模拟方式带来的便捷并也 对网格尺寸的大小进行了验证，提高了对网格
７．参考文献
［１］美国Ａ１ｔａｉｒ从司上海办事处。上海：宣
传资料：２００７
［２】周中坚，卢耀祖。机械与汽车结构的
有限元分析。上海：同济大学出版社，１９９７
作者简介：第一作者：张羽翼、男、汉
问题的认识；第一次在连接点分析中考虑了非
族、湖南泪罗、１９８２年４月、工程师、学士
汽车轻量化设计理念
王洪印
（一汽海马汽车有限公司海口５７０２１６） 摘要：文章主要从以下三方面介绍汽车轻量化技术的应用及发展，包括轻量化材料的应用及发 展，汽车轻量化工艺技术发展，汽车结构轻量化设计思路。以及材料应用、技术运用过程当中需要
１．汽车轻量化材料应用 目前，全球中型轿车平均质量约为
１２００～１４００
ｋｇ，汽车发达国家力争在２０１５年将
中型轿车整车质量减轻到１０００ ｋｇ以下，新环保
材料（材料本身具有环保性和可回收性）将扮 演愈来愈重要的角色。与减轻汽车自身质量相
对应，汽车轻量化材料用量逐年增加。新材料 的应用是实现汽车轻量化的主要途径之一。目 前，可用来减轻汽车自重的材料有两大类：一 类是高强度材料，如高强度钢和高强度不锈
利用率由柏％增加到６５％。
Ｈ１扳料之问的拼接处存在着厚度的突 变这对于模具的设计和制造是一个不小的难
题。 目附．由拼焊板生产的汽车零部件主要有 前后车ｆＪ内板、前后纵粱、伽围、底板、车ｆ Ｊ
内侧的Ａ、Ｈ、ｃ立柱、轮罩、尾门内扳等．世
界知名汽车制造商奔驰、宝ｒ５、通用等相继在
车身中采用了激光拼焊板技术。国内外一些研 究机构对拼焊板成型相关技术进行了研究，并
ＰＶＣ
％
聚Ｊ氡酯
ＰＵＲ
热闶性 复合村料
尼龙
聚乙烯 阼
２】
嘲外汽车的内饰什Ｌ罐奉实现翅料化如 今龌料“汽年中的Ｊｉ用范耐正在由内转件向外
装件车身结壮Ｊ什扩展．今后的审苣发展山… 足扦发结构件外装件用的增强翊料复合材
服强度为２１０—５５０ ＭＰａｎ々制定望为高强度钢 ｆＨＳＳ）．脯日Ｋ强度为５５０ Ｍｎ的俐定义为超ｌ岛强 度钢｛ＩＩＨＳＳ）衙先进离强度钢ｌ＾Ｈｓ‘）的屈服强
２０１０｛Ｆ海南省＃ｌ馈『判学会
锅合金的加Ｉ难度比钢材岛，成彤性还有 待继续改善除此以外，成奉控制是未来汽车 进一步应片ｊ＊｛厶金的重蚓旰究睬题。
１ １
２镁及镁台金
镁的密度仪由骨｛的２，３，采门】镁制造汽车
零件的轻＾｝化敞果吏胜于锅，岜。ｒ在铝减审基 础上再碱轻Ｉ ｓ％一２０％ 一是Ｅ的质＾｝轻是所
腰介十ＨＳＳ和Ｉ ＨＳＳ之问的强度范阿高蝇度钢 ｆ｝有良好的低温切性、成形性和焊接阵汽车
料、高性能树脂材抖，并对材料的可同收性子
“高度关沣。从品种Ｌ看聚烯烃材料冈密度
片｛钢逐步向高强度化方向发展，当＿ｌ【９板厚度分别
减少００５
ｍｍ
小性能较好日成奉低．近来有把汽车内饰和
外装材料统到聚烯烽材料的趋磐因此其用 虽会有较足的增Ｋ预汁难丙烯和聚氯己烯今 后分别可侏持８％和４ｒｈ的年ｊ口Ｋ半．策己烯的 增鹾势文也比较强劲
钢板的９０％使用现已大量生产的高强度钢板 （包括高强腰、超高强度和夹崖减重钮板），
可以在不增力¨成本的前提下实现Ｉ‘身降重 ２５％（眦４门轿车为参照），日静态ａ【转刚度 提高８０％，静态弯曲刚度提高５２Ⅸ．第午身 结柑模舒提高５８％当然＋高强度钢板在车身 ｌ’的宴惭、ｍＨｊ进束达到如此高的水平。欧洲超 轻Ｊ“钠制车体的世¨中高强度牲相钢所占比
钢；另一类是轻质材料，如铝合金、镁合金、 钛合金、塑料及复合材料等。 １．１轻质材料【１１ １．１．１铝及铝合金
均有改善。从安全性考虑，碰撞时陨性小，制
动距离减小。另外发生碰撞时，塑性材料对人 的冲击小得多，所以更加安全。汽车轻量化技 术是有效降低油耗、减少排放和提升安全性的
重要技术措施之一。因此，汽车轻量化成为汽
也质量已逃２２０ ｋｇ．【｝】总用柑１］！Ｊ２４６％垃Ｊ△国 家々－Ｈ｛蛔料现已占犟料０消耗量的７％一１１％． 预“不久将达到１０％一１１％日前车Ｈｊ塑料居
川的原料资源。镁台金材料在＾车上得到ｒ广
泛的应州，涉驶剑的符种汽下零部件如Ｈ１所
爪
日“７位的＊种与所Ｆ，比例大体见表２，
表２ 聚圳希
ＰＰ
汽车－ｌ，常用的颦料比例 聚氯乙烯
例超过Ｓ０％，还采用ｒ约４％的机托强度达到
１２００ＭＰａ和１ ５２０ＭＰａ的超高强度马瞳体钠
卿一唧一国
２汽车轻量化工艺技术发展 ２１激光拼焊板技术（ＴａｉｌｏｒＷｅｌｄｅｄ ＴＷＢ） 作为汽车轻错化前要技术之一已在汽车 制造领域ｔ＇｝Ｎｔ泛的咒沣和Ｊ“Ｈ｛；敫光拼焊板 是将儿块小同材质、ｊＪｆ｝＝同曙度不同涂层的铡 材ｎｑ￡戍一块牲体概以满足零部件ｘｔ剌料性能 自０小问坚求也一Ｕ以把棚Ｉｄ材质的等厚利料焊接
是电动汽车及混合动力新型能源汽车；二是汽
应用对世界能源、自然资源和环境具有深刻的
影响，它已成为汽车材料技术发展的主导方向。
车轻量化。无论是电动驱动还是汽油、柴油驱 动的汽车，减轻汽车本身重量是提高汽车的燃 油经济性、节约能耗、减少污染的重要措施之 一。以不影响汽车的安全性、抗振性以及舒适 性为前提，同时又能保证成本具有竞争力。一般 汽车零部件质量每减轻１％则可节油１％；运动 件质量每减轻１％贝ＷＪ可节油２％。试验表明，汽 车质量每减轻１０％，油耗下降６％～８％，排放 下降４％。另外，从驾驶方面来讲，汽车轻量 化后加速性提高，稳定性和噪声、振动方面也