上海交通大学：《金属材料强韧化与组织调控》课程教学资源（PPT课件讲稿）09 汽车轻量化 Steel

汽车轻量化

汽车轻量化

汽车发展 1886 1908 1927 1950 Karl Benz' Henry Ford's General Motors' Motorwagen Model T- LaSalle Began First Automobile First Affordable Modern Era Automobile of American Automotive Styling

汽车发展 Karl Benz’ Motorwagen – First Automobile Henry Ford’s Model T – First Affordable Automobile General Motors’ LaSalle Began Modern Era of American Automotive Styling

GTO 1968 1967 a 1958 o

汽车发展 "Safety" "Oil "Gotta have" PRODUCT Focus Shock" Design returns Annual Model Change ↓↓ Design Is King 1950 1960 1970 1980 1990 2000 -300,000 50,000- Units/Models 100,000 Units/Models √Reduced Emissions Improved Fuel Economy Reduced Fatal Crashes Improved Affordability

汽车发展 ü Reduced Emissions ü Improved Fuel Economy ü Reduced Fatal Crashes ü Improved Affordability

汽车轻量化 F FxtFL+EstF 40 1空气动力阻力 混合动力 F=P eAv2 2 2滚动阻力 1 直喷汽油机 4加速阻力 普通汽油机 Fk回g.cosa Fs-mgfsin a F。k回a 5 G-m.g 500 1000 1500 2000 2500 3梯度阻力 车重kg 汽车自身质量对燃油消耗的影响 各类车型的燃油效率与车身自重的关系 除空气动力学阻力之外，车子运动的各类 诸多乘用车，车重减少100kg, 每升油多行驶1km 阻力都和车子质量呈线性关系

汽车轻量化 除空气动力学阻力之外 ,车子运动的各类 阻力都和车子质量呈线性关系 汽车自身质量对燃油消耗的影响 各类车型的燃油效率与车身自重的关系 诸多乘用车，车重减少 100 kg, 每升油多行驶 1 km

汽车轻量化 10 12 15 10 20253040 Fuel economy (mpg) 5 0 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 Curb weight(kg) 轻量化对汽车节能减排具有重要意义

汽车轻量化

汽车轻量化 汽车轻量化不能以简单的减重多少来衡量，必须与所设计车身的尺寸和 功能相关 >对于已有的功能可满足要求的汽车，轻量化的设计是降低重量而保持原功 能不变，其轻量化的效果是直接的减重： >现有功能尚不能全部满足要求或需要提升的汽车，轻量化设计是完善功能 而保持质量不变； >E 既要提高改进性能，同时也使汽车减重。 汽车轻量化设计实际上是功能改进，质量降低，结构优化和合理价格的 结合

汽车轻量化 ，轻量化的设计是降低重量而保持原功 能不变，其轻量化的效果是直接的减重； ，轻量化设计是完善功能 而保持质量不变；

汽车轻量化的主要途径 轻金属 高强度钢 其他材料 >新材料在汽车上的应用 >CAD/CAE在汽车结构设计上的应用 >结构小型化 >承载式车身在汽车上的应用 >先进特种成形工艺的应用

汽车轻量化的主要途径

汽车材料比例 Polymer/Composite 5% 1977 Polymer/Composite Today 8% Other Aluminum 18% 3% Low-Carbon Hi/Med- Ferrous Other Strength 71% 20% Low-Carbon Steel Magnesium 3% 1% Ferrous 52% Aluminum 8% Lightweight materials can Hi/Med- provide 35-60%weight Strength Steel reduction compared to steel 11% GM

汽车材料比例

铝合金在汽车中的应用 汽车用铸造铝合金的主要部件系统 部件系统 零件名称 发动机缸体、缸盖、活塞、进气管、水泵壳、发动机壳、启动机壳、摇 发动机系统 壁、摇壁盖、滤清器底座、发动机拖架、正时链轮盖、发动机支架、分电器 座、汽化器等 传动系统 变速箱壳、离合器壳、连接过滤板、换挡拔叉、传动箱换挡端盖 底盘行走 横梁、上下壁、转向机壳、制动分泵壳、制动钳、车轮、操纵等 系统 其它系统 离合器踏板、刹车踏板、方向盘、转向节、发动机框架、ABS系统部件 部件

铝合金在汽车中的应用 部件系统 零件名称 发动机系统 发动机缸体、缸盖、活塞、进气管、水泵壳、发动机壳、启动机壳、摇 壁、摇壁盖、滤清器底座、发动机拖架、正时链轮盖、发动机支架、分电器 座、汽化器等 传动系统 变速箱壳、离合器壳、连接过滤板、换挡拔叉、传动箱换挡端盖 底盘行走 系统 横梁、上下壁、转向机壳、制动分泵壳、制动钳、车轮、操纵等 其它系统 部件 离合器踏板、刹车踏板、方向盘、转向节、发动机框架、ABS系统部件 汽车用铸造铝合金的主要部件系统