文档介绍：未来汽车的发展
未来汽车的发展2010-12-2613:02
汽车作为现代交通工具之一,已成为人类现代文明生活、生产不可或缺的重要组成部分。汽车诞生一百多年来,为人类生活和生产活动做出了重要的贡献。但是与此同时,汽车也带来了能源问题、环境污染、交通拥堵、交通安全等社会问题。为了解决这些问题,未来的汽车面临着巨大的技术挑战。
在2004年世界工程师大会汽车制造业专场论坛上,德国南德意志集团CEO哈夫博士认为高安全性是未来汽车的首选标准;香港工程师协会前主席、世界电动车协会创始人陈清泉院士认为未来的汽车必须是多能源、高效率、少污染和安全性能高的汽车;美国电气电子工程师学会动力工程学会主席普根教授指出,在多种能源消耗模式方面,电池动力、混合动力和燃料电池都将因为高效率、清洁成为未来汽车的动力发展方向。在"2004中国(青岛)材料科技周"上,上汽集团汽车工程研究院副总工程师王东川认为当前世界汽车技术的主要发展趋势是新能源化、轻量化、安全化与多品种、少批量化。工程师们描绘的21世纪的汽车应该是质量轻量化的节能汽车;清洁燃料的环保汽车;安全汽车;智能汽车。如图7-23是人们设想的未来汽车技术发展与展望。
对于汽车工业来说,为了节约能源,减少汽车尾气排放最有效的办法之一就是减轻汽车自身的质量。试验表明,汽车质量的轻重与汽车的能耗有着直接的关系。在相同情况下,汽车质量每减轻100kg,~,同时汽车的废气排放也有明显降低。根据最新资料,国外汽车自身重量同过去相比减轻了20%~26%。预计在未来的10年内,轿车自身重量还将继续减轻20%。
目前车身质量轻量化的发展主要有两个方向,一个是优化汽车框架和结构,其主要途径是利用有限元法和优化设计方法进行结构分析和结构优化设计,以减少车身骨架、发动机和车身钢板的重量;一个是在车身制造上采用轻质材料,这种方法在目前看来应该是车身轻量化的主流,而且针对规模化生产的需要,已经有很多种轻质材料已应用于车身制造工业,比如高强度钢、铝合金、镁合金和工程塑料等等。本章节,我们主要介绍汽车制造上采用的部分轻质材料。
一、高强度钢
高强度钢板是在低碳钢板的基础上采用强化方法得到的,抗拉强度得到大幅增强。利用高强度特性,可以在厚度减薄的情况下依然保持汽车车身的机械性能要求,从而减轻了汽车重量。例如BH钢板是在低强度的条件下,经过冲压成形之后,进行烤漆加工热处理,以提高其抗拉强度。对比之下,以往生产的强度在440MPa的钢板,在采用这种加工技术以后强度可增加到500MPa。原来用厚度1毫米钢板做侧面板,。采用高强度钢板还可以有效地提高汽车车身的抗冲击性能,防止在行驶中由于路面的砂石飞溅碰撞产生凹痕,延长了汽车的使用寿命。
车用高强度钢板应具有高强度和延塑性好的特点。目前高强度钢有BH钢(烤漆硬化钢板)、双相DP钢、相变诱导塑性钢(TRIP)、微合金M钢、高强度无间隙固熔IF钢等。它们一般用于需高强度、高抗碰撞吸收能、成形要求严格的零件,例如轮圈、加强构件、保险杠、防撞杠,随着性能及成型技术的进步,高强度钢板被用于汽车的内外板件,例如车顶板、车门内外板、发动机舱盖、行李舱盖等上。现在许多中高档轿车都采用这些高强度钢板。
二、高强度铸铁
铸铁由于其性能和成本方面的诸多优点,在汽车材料中仍然占有一席之地。铸铁材料的进步更使之在汽车上的应用出现了新亮点。
1、球墨铸铁
铁素体球墨铸铁拉伸强度可达500MPa,韧性也较高,因此多用于底盘零件,有的车型甚至用作转向节等保安件
珠光体球墨铸铁强度更高,在一些零件上可代替锻钢件。带平衡块的4缸轿车发动机曲轴采用球墨铸铁加圆角滚压强化,已成为美、德、法等国汽车厂家的标准工艺。因球铁的密度比钢约小10%,所以以球铁代钢可以产生一定的轻量化效果。
奥贝球铁(ADI-AustemperedDuctileIron)具有很高的强度和韧塑性,按美国和德国标准制造的奥贝球铁牌号,其最高强度级别达到1400MPa,超过了调质钢和渗碳钢的强度水平。可以用ADI代替钢制造汽车轮毂、全轮驱动双联杆、转向节臂、发动机正时齿轮、曲轴和连杆等。经实物测量,代替锻钢制造曲轴可以降重10%,。
2、蠕墨铸铁
蠕墨铸铁(Vermiculargraphitecastiron)pactedgraphitecastiron),其机械-物理性能和铸造工艺性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间,很适合制造强度要求较高和要承受热循环负荷的零件,如气缸体、气缸盖、排气歧管和制动鼓等。
蠕墨铸铁的发现与球铁同时,但由于蠕化工艺控制难度较大而应用受到限制,SinterCast工艺控制系