上海交通大学：《材料工程导论》课程教学资源（作业展示）未来小汽车材料畅想

上浒文通大￥ Shanghai Jiao Tong University 未来小汽车材料畅想 小组成员：李毅 徐静玮 何袁 陈梦星 刘煜冬许雪松

未来小汽车材料畅想 小组成员：李毅 徐静玮 何袁 陈梦星 刘煜冬 许雪松

游充通大学 Shanghai Jiao Tong University

Shanghai Jiao Tong University

上浒充通大学 Shanghai Jiao Tong University 12 13 14 15 18 1-前桥 6-消声器 10-制动器 15-转向器 3 2-前悬架 7-后悬架 11-后桥 16-发动机 3-前车轮 钢板弹簧 12-油箱 17-散热器 4-变速器 8-减震器 13-坐椅 18-车身 5-传动轴 9-后轮 14-方向盘 典型轿车构造示意图

Shanghai Jiao Tong University

上商充通大￥ Shanghai Jiao Tong University 从车身来“进化

Shanghai Jiao Tong University 从车身来“进化

上游充通大￥ 后 Shanghai Jiao Tong University 未来汽车车身的材料发展和性能改进首先着 重于在车身轻量化方面。汽车的轻量化，不仅 包括减轻车身的重量，还涉及对车身结构的整 合，重新设计，达到最佳的轻量效果。 实验证明，在保证汽车的强度和安全性能 的前提下，汽车整车重量的降低可使：1、燃油 效率提高；2、车身结构更加合理， 车内空间更大；3、缩小尺寸的 汽车还可以节省物料的使用， 使车辆行驶更加快 速，节能。 E58 以，34士33,32

Shanghai Jiao Tong University 未来汽车车身的材料发展和性能改进首先着 重于在车身轻量化方面。汽车的轻量化，不仅 包括减轻车身的重量，还涉及对车身结构的整 合，重新设计，达到最佳的轻量效果。 实验证明，在保证汽车的强度和安全性能 的前提下，汽车整车重量的降低可使：1、燃油 效率提高；2、车身结构更加合理， 车内空间更大；3、缩小尺寸的 汽车还可以节省物料的使用， 使车辆行驶更加快 速，节能

上游充通大￥ 后 Shanghai Jiao Tong University 而为了实现汽车车身的轻量化在材料的选择 StahiSonnigl hrTethta 上有如下几个发展趋势： Hochlester Sunt 碳纤维复合材料（亦属于纤维增强塑料)： 优点：绝佳的韧性和抗拉强度，且重量 只有钢的114。 缺点：缺乏延展性；与其它材料的连接 成问题，传统方法下连接孔周围很容易产生 裂纹；制造成本高。 ·铝合金材质车身： 悬挂固定在车架上 优点：优异的延展性；密度低，只有钢材一 半的密度；良好的耐腐蚀性；结构强度和刚度比 发动机 冲压薄钢更有优势；机构的整体稳定性好。 缺点：自身造价较高；成型和焊接工艺复杂； 变形后只能更换变形部件；维修成本高。 与车身的连接点 ·此外还有新型钢板，塑料及其复合材料等一系 列新材料在车身上的应用

Shanghai Jiao Tong University • 铝合金材质车身： 优点：优异的延展性；密度低，只有钢材一 半的密度；良好的耐腐蚀性；结构强度和刚度比 冲压薄钢更有优势；机构的整体稳定性好。 缺点：自身造价较高；成型和焊接工艺复杂； 变形后只能更换变形部件；维修成本高。 • 此外还有新型钢板，塑料及其复合材料等一系 列新材料在车身上的应用 而为了实现汽车车身的轻量化在材料的选择 上有如下几个发展趋势： • 碳纤维复合材料（亦属于纤维增强塑料）： 优点：绝佳的韧性和抗拉强度，且重量 只有钢的1/4。 缺点：缺乏延展性；与其它材料的连接 成问题，传统方法下连接孔周围很容易产生 裂纹；制造成本高

上浒文通大学 Shanghai Jiao Tong University 可见未来汽车材料侧重于先进 复合材料的应用开发，因为单一材 料往往无法满足人们对汽车性能的 多方面要求。 先进复合材料包括树脂基复合 细9城纤罐、装璃好维、芳轮纤罐、绍试样环试验后形态 材料、金属基复合材料、陶瓷基复 合材料和碳基复合材料等 先进复合材料是比通用复合材 料有更高综合性能的新型材料，它 具有高的比强度、高的比模量、耐 烧蚀、抗侵蚀、抗核、抗粒子云、 透波、吸波、隐身、抗高速撞击等 一系列优点，是工业发展中最重要 的一类工程材料

Shanghai Jiao Tong University 可见未来汽车材料侧重于先进 复合材料的应用开发，因为单一材 料往往无法满足人们对汽车性能的 多方面要求。 先进复合材料包括树脂基复合 材料、金属基复合材料、陶瓷基复 合材料和碳基复合材料等。 先进复合材料是比通用复合材 料有更高综合性能的新型材料，它 具有高的比强度、高的比模量、耐 烧蚀、抗侵蚀、抗核、抗粒子云、 透波、吸波、隐身、抗高速撞击等 一系列优点，是工业发展中最重要 的一类工程材料

上商充通大￥ Shanghai Jiao Tong University 从玻璃来“进化

Shanghai Jiao Tong University 从玻璃来“进化

上浒文通大学 后 Shanghai Jiao Tong University 随着汽车空调性能的提升，汽 车玻璃雾化的问题越来越严重， 给驾驶带来巨大的不便。硅酸盐 玻璃的防雾处理目前在汽车行业 多用加热方法，但加热并不是一 个简单高效的防雾手段。 玻璃防雾膜 使用亲水性物质在玻璃表面 镀膜，从物理机理上降低材料表 面与水滴润湿角。例如，亲水性 厦门顺发玻璃制品有公GLASS.C0M.CN 丙烯酸玻璃防雾膜

Shanghai Jiao Tong University 随着汽车空调性能的提升，汽 车玻璃雾化的问题越来越严重， 给驾驶带来巨大的不便。硅酸盐 玻璃的防雾处理目前在汽车行业 多用加热方法，但加热并不是一 个简单高效的防雾手段。 • 玻璃防雾膜 使用亲水性物质在玻璃表面 镀膜，从物理机理上降低材料表 面与水滴润湿角。例如，亲水性 丙烯酸玻璃防雾膜

上游充通大￥ 后 Shanghai Jiao Tong University 夜间行车时，汽车头灯太亮会影响道路上其他车辆的 驾驶，使用偏振方向互相垂直的偏振玻璃可以减少不良影 响。但由于目前汽车产业偏振玻璃未标准化或偏振性能不 好，头灯的强光仍然是一个巨大的问题。 较高消光比的挡风玻璃和 汽车头灯玻璃 改进偏振玻璃的方法包 括表面镀膜提高消光率，使 用光栅玻璃等。例如，光栅 偏振态偶氮化合物、含银 R20-B203-A1203-Si02系统 偏振玻璃等。 车126ht8p:/www。che126:eom

Shanghai Jiao Tong University 夜间行车时，汽车头灯太亮会影响道路上其他车辆的 驾驶，使用偏振方向互相垂直的偏振玻璃可以减少不良影 响。但由于目前汽车产业偏振玻璃未标准化或偏振性能不 好，头灯的强光仍然是一个巨大的问题。 • 较高消光比的挡风玻璃和 汽车头灯玻璃 改进偏振玻璃的方法包 括表面镀膜提高消光率，使 用光栅玻璃等。例如，光栅 偏振态偶氮化合物、含银 R2O-B2O3-Al2O3-SiO2系统 偏振玻璃等