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我国汽车轻量化技术现状及研发重点

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天宇 发表于 2014-1-21 14:49:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
    能源短缺及环境污染问题已成为制约我国汽车产业可持续发展的突出问题。无论是从社会效益还是经济效益来考虑.低油耗、低排放的汽车都是节约型社会发展的需要。汽车轻量化技术是汽车节油的重要手段,试验表明:汽车质量每下降10%.油耗约下降3%~5%。
    自上世纪70年代以来,随着材料技术和设计制造技术的进步。汽车自身质量逐年减少。以美国为例,上世纪80年代初,中型轿车的平均质量为1520kg;90年代初下降至1475kg:90年代末下降至1230kg;1985~11995年期间.轿车质量平均每年减少0.9%。加世纪末和本世纪初世界各国先后出现了百公里油耗3L的汽车,这类汽车的质量基本上处在750~850kg之间.比现今同类车轻50%。1998年德国大众推出的路波3L TDI,汽车自身质量只有800kg。奥迪公司最近开发的紧凑型全铝轿车Audi A2,汽车自身质量只有895~990kg。商用车的自身质量也在逐年减少,以意大利依维柯商用车为例,2004年其驾驶室的质量已降为960kg,减少了40%。
    我国汽车轻量化技术发展现状
    与汽车自身质量下降相对应.汽车轻量化技术不断发展,主要表现在:①轻质材料的比重不断攀升,铝合金、镁合金、钛合金、高强度钢、塑料、粉末冶金、生态复合材料及陶瓷等的应用越来越多;②结构优化和零部件的模块化设计水平不断提高,如采用前轮驱动、高刚性结构和超轻悬架结构等来达到轻量化的目的,计算机辅助集成技术(CAX)(包括CAD/CAE/CAO)和结构分析等技术也有所发展:③汽车轻量化促使汽车制造业在成形方法和联接技术上不断创新。
    近年来,我国在汽车轻量化技术方面也取得了不少成果。“九五”和“十五”期间一批汽车新材料项目被列为国家“863”、“973”高新技术项目和国家科技攻关重大项目,促进了汽车轻量化技术的进步。
    “九五”期间,我国进行了铝合金材料和铸件生产成套工艺技术的开发研究,开发出了多种铸造合金和高性能轴瓦材料;耐热铝合金、高强高韧铝合金、铝基复合材料等新材料的研究取得了较大进展,半固态成型、快速凝固等先进成型技术研究与应用也取得了突破。一汽等几大汽车生产厂家都有自己的铝合金铸造生产线:湖南大学也正在进行汽车大型铝合金结构件整体铸造成形技术和关键设备的研究:重庆汽车研究所、西南铝、东北大学和一汽都进行了铝合金板材的成形性研究。
    “十五”期间,我国将镁合金应用与开发列为材料领域重点项目,一汽,东风、长安等汽车企业建立了压铸镁合金生产线;重庆汽车研究所在镁合金零件的性能测试、疲劳试验、计算机模拟等方面做了大量的工作:上海交大、湖南大学、重庆大学等高校就镁合金的强韧化、耐蚀性、阻燃性和抗高温蠕变性等开展了较深入的研究。
    目前,国内汽车轻量化材料正在加速发展,车用高性能钢板、镁合金已在汽车上有所应用。如上海大众桑塔纳轿车变速器壳体采用镁合金。上世纪80年代,重庆汽车研究所就开展了双相钢研究;一汽轿车、奇瑞汽车公司也在轿车车身上进行了高强度钢板的初步应用试验。
    在汽车结构优化设计方面,国内已从主要依靠经验设计逐渐发展到应用有限元等现代设计方法进行静强度计算和分析阶段。目前出现了一批拥有自主知识产权的汽车车身模具开发技术,如湖南大学与上汽通用五菱在薄板冲压工艺与模具设计理论方面开展了较深入的研究;北京航空航天大学开发了CAD系统CAXA,并已经开展了客车轻量化技术的研究,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、发动机和车身蒙皮的重量等。
    我国汽车轻量化技术发展面临的主要问题
    目前,我国汽车轻量化技术无论在理论研究方面还是在实际应用方面与国外均有较大差距,轻量化技术的发展主要面临如下问题:
    (1)轻量化技术涉及众多学科的研究领域,需要运用多学科交叉融合所形成的综合性、系统性知识体系,而在目前的研发体系下,各研发机构往往只注重单个技术的研发很少开展各技术间的交叉与融合;
    (2)汽车轻量化技术涉及众多的共性技术和前沿技术其关键、核心技术的突破不可能由单个企业或科研机构独立完成.必须要由国家级的研究机构对其关键、重大问题进行战略性和前瞻性的超前部署而目前此类机构尚未建立:
    (3)产、学、研结合不够紧密,没有明确定位、合理分工,基础研究和技术开发研究的有机衔接不够.企业规模小而分散,轻量化技术开发能力薄弱,研发人才短缺.工艺水平落后。
    我国汽车轻量化技术研发重点

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