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自动变速器
转向
悬架
制动
第1章
第2章
第3章
第4章
第5章
第6章
第7章
汽车NVH
发动机液压悬置
第8章
发动机双质量飞轮
第9章
第10章
第11章
车身
汽车轻量化
智能汽车
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第10章汽车轻量化
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概 述
结构优化设计
轻量化新材料
轻量化设计的先进成型技术
汽车轻量化评价
轻量化技术路线
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概 述
随着人们对汽车安全性、舒适性、环保性能要求的提高。汽车安装空调、安全气囊、隔热隔声装置、废弃净化装置、卫星导航系统越来越普及,这无形中增加了汽车的质量、耗油量和耗材量。汽车工业已成为我国的支柱产业。2007年我国汽车消耗全国石油的60%。图10-1所示是1990年以后我国石油供应结构的变化。从图中可以看出我国石油需求量对进口的依赖度已超过50%。今后还将进一步加大。随着汽车产量和保有量的增加。汽车在给人们的出行带来方便的同时也同时产生了油耗、安全和环保三大问题。
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节约能源、减少环境污染成为世界汽车工业界亟待解决的两大问题,而减轻汽车自重是节约能源和提高燃料经济性的最基本途径之一。因此汽车轻量化成为21世纪汽车技术的前沿和热点。轻量化已成为汽车优化设计和选材的主要发展方向。
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汽车轻量化是实现节能减排的有效手段
汽车的燃油消耗与车重的关系很难用简单的数学关系是表达。但可以从理论分析和试验两个方面找到它们之间的关系。汽车行驶的阻力F可由下式表达:
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由式(10-1)可知,汽车行驶阻力越大,耗油越多。汽车行驶阻力包括滚动阻力、坡道阻力、加速阻力和空气阻力等四部分从式(10-1)可以看出ꎬ除了空气阻力主要与车身形状大小有关外。其他三项均与整车质量成正比经验数据显示空气阻力约占行驶阻力的25%。目前,减少这部分阻力的措施通常由:流线型车身、全黏结风窗玻璃、隐蔽式刮水器、下地板全封装等。
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汽车轻量化是当代国内外汽车工业发展的一个重要课题:
(1)在保证汽车质量和功能不受影响的前提下,最大限度地减轻各零部件的质量降低燃耗减少排放污染。
(2)在使汽车减轻质量、降低油耗、减少排放的同时ꎬ努力谋求高输出功率、高响应性、低噪声、低振动、良好操纵性、高可靠性和高舒适性等。
(3)在汽车轻量化的同时ꎬ汽车的价格应当下降或保持在合理水平。具有商业竞争能力。即汽车的轻量化技术必须是兼顾质量、性能、价格的技术。
汽车轻量化对汽车技术的不断发展起到了重要作用。
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汽车轻量化是环保的要求
按2005年美国环保局的数据。各个产业的温室气体排放情况如图10-2所示,交通运输的温室气体排放量仅次于电力工业。这些数据表明:汽车工业节能减排对于一个国家的能源供应和环境保护都具有重要的意义。
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实现汽车轻量化的主要途径
汽车轻量化技术可以分为:结构优化设计、轻量化材料的应用和先进制造工艺等3个主要方面。其中,结构优化设计方面包括:汽车结构的尺寸优化、形状优化、拓扑优化和多学科设计优化、轻量化材料的应用方面包括:高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料等。先进制造工艺方面包括:液压成型和激光焊接等。
(1)轻量化的结构设计和分析。而且这种设计已经融合到了汽车的前期概念计阶段优化结构的主要途径是利用有限元和优化设计方法进行结构分析和结构优化设计,以减少零部件的质量和数量。
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