汽車底盤輕量化技術(shù)引言輕量化這一概念最先起源于賽車運動，它的優(yōu)勢其實不難理解，重量輕了，可以帶來更好的操控性，發(fā)動機輸出的動力能夠產(chǎn)生更高的加速度。由于車輛輕，起步時加速性能更好，剎車時的制動距離更短。隨著“節(jié)能環(huán)?！痹絹碓匠蔀榱藦V泛關(guān)注的話題，輕量化也廣泛應(yīng)用到普通汽車領(lǐng)域，在提高操控性的同時還能有出色的節(jié)油表現(xiàn)。汽車的油耗主要取決于發(fā)動機的排量和汽車的總質(zhì)量，在保持汽車整體品質(zhì)、性能和造價不變甚至優(yōu)化的前提下，降低汽車自身重量可以提高輸出功率、降低噪聲、提升操控性、可靠性，提高車速、降低油耗、減少廢氣排放量、提升安全性。有研究數(shù)字顯示，若汽車整車重量降低10％，燃油效率可提高6％-8％；若滾動阻力減少10％，燃油效率可提高3％；若車橋、變速器等裝置的傳動效率提高10％，燃油效率可提高7％。汽車車身約占汽車總質(zhì)量的30％，空載情況下，約70％的油耗用在車身質(zhì)量上。因此，車身變輕對于整車的燃油經(jīng)濟性、車輛控制穩(wěn)定性、碰撞安全性都大有裨益。國內(nèi)外對于車身的輕量化研究比較多，而對于底盤輕量化研究比較少。隨著各國對汽車燃油消耗限值日趨嚴(yán)格，我們也應(yīng)該加大對底盤輕量化的研究以達(dá)到整車最大的輕量化。輕量化研究現(xiàn)狀輕量化技術(shù)是一門跨學(xué)科的集成，其集成了材料，設(shè)計，制造工藝及仿真分析等高端技術(shù)。目前國內(nèi)外汽車輕量化的主要途徑如下所述。（1）采用輕質(zhì)材料。如鋁，鎂，陶瓷，塑料，玻璃纖維或碳纖維復(fù)合材料。21世紀(jì)的汽車將發(fā)生巨大的變化，而材料是推動汽車技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵，輕量化是今后汽車發(fā)展的關(guān)鍵。雖然通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計可以達(dá)到減重的目的，但是要大幅度的降低汽車重量，則需要大量的采用低密度材料。國外很多汽車公司已經(jīng)盡可能多的采用鋁合金材料以達(dá)到減重的目的。如奔馳S級轎車前蓋板、前圍板、副車架、后橋、氣缸、擺臂等都用到了鋁合金。目前鎂合金一般用于離合器的殼體、車架、方向盤和轉(zhuǎn)向器、輪轂等。塑料在汽車的用量也不斷增加，發(fā)達(dá)國家車用塑料已占塑料總消耗量的10%-11%。目前塑料主要用在汽車內(nèi)外飾件上，未來可以向車身覆蓋件發(fā)展。（2）采用現(xiàn)代設(shè)計方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。如用有限元分析，參數(shù)優(yōu)化，拓?fù)鋬?yōu)化等。由于計算機技術(shù)的飛速發(fā)展。有關(guān)理論與軟件的不斷發(fā)展進(jìn)步使得計算機輔助分析如虎添翼，CAE在汽車工業(yè)起的作用越來越大。改變了過去傳統(tǒng)按經(jīng)驗設(shè)計的模式。如圖1所示它不僅使汽車開發(fā)周期縮短，研發(fā)投入大大減少，而且開發(fā)的產(chǎn)品更為優(yōu)秀可靠。設(shè)計測試制造過去：設(shè)計測試制造改進(jìn)虛擬測試（CAE）制造測試虛擬測試（CAE）制造測試設(shè)計（CAD）現(xiàn)狀：改進(jìn)改進(jìn)圖1（3）汽車輕量化材料沖壓理論與工藝技術(shù)。加強高強度、輕量化先進(jìn)材料在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。通過開展基于CAE的沖壓工藝設(shè)計和優(yōu)化方法研究，提出輕量化材料沖壓回彈預(yù)測與補償、起皺和拉裂預(yù)測與消除、毛坯反求與優(yōu)化的新工藝、新理論與方法。從機理上研究復(fù)雜零件沖壓中不同材料流動不均勻的產(chǎn)生原因和影響因素，開展多種形式的材料流動阻力控制方法及相應(yīng)工藝?yán)碚摵驮O(shè)計技術(shù)的研究。研發(fā)具有原創(chuàng)性和實用性的高強度鋼沖壓技術(shù)、汽車結(jié)構(gòu)件的超高強度鋼成型技術(shù)、應(yīng)用于復(fù)雜汽車零件的液壓成型技術(shù)和激光拼焊技術(shù)等。（4）汽車輕量化激光加工技術(shù)與裝備研究。激光加工技術(shù)是實現(xiàn)汽車輕量化的重要途徑之一。系統(tǒng)進(jìn)行激光與材料相互作用機理、激光加工過程無損檢測和控制等基礎(chǔ)理論研究，建立激光加工工藝方法和工藝參數(shù)的優(yōu)化數(shù)據(jù)庫；研究不同材料的激光切割方式，開展激光切割、焊接、精細(xì)燒蝕、直接快速成型、激光涂敷、激光輔助切削加工等理論的研究，開發(fā)激光三維切割工藝技術(shù)，建立工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫及專家系統(tǒng)；研究激光深熔焊接理論，開發(fā)激光三維焊接技術(shù)與裝備；研究不同板厚、不同汽車材料，尤其是輕量化材料的激光加工拼焊技術(shù)與裝備。（5）采用高強度材料。強度大說明材料在靜力作用下不容易變形，也不容易斷裂（裂開）；多數(shù)情況下硬度、耐磨性也比較好。目前國外在輕量化方面用高強度材料已經(jīng)成為了一種主流。在家用轎車零部件中使用高強鋼，則其重量比目前所用的鋼輕27%，但其強度仍然一樣。通過綜合利用現(xiàn)有的先進(jìn)高強鋼和超高強鋼，可以使得標(biāo)準(zhǔn)尺寸的小型家用轎車，即C-segment車型（歐盟確定的汽車尺寸分類，類似于北美的緊湊型汽車，其代表車型包括豐田卡羅拉、福特?？怂埂F(xiàn)代伊蘭特等車型）的車門重量從18.3kg降至13.3kg。安賽樂米塔爾公司估計未來幾年將可以進(jìn)一步減重1kg。國際鋼協(xié)的“世界汽車鋼”（WorldAutoSteel）項目組確信，不久的將來鋼制汽車車身結(jié)構(gòu)的重量就可以像今天的鋁制車身結(jié)構(gòu)一樣輕，而且可以滿足所有汽車碰撞標(biāo)準(zhǔn)。更為重要的是，在成本上也可以與目前相媲美?！笆澜缙囦摗表椖拷M估計，可以提高未來鋼質(zhì)汽（FutureSteelVehicle，F(xiàn)SV）減輕重量的目標(biāo)。FSV設(shè)計的最初目標(biāo)是減重35%，但“世界汽車鋼”項目組稱，鋼鐵業(yè)最新研究可以將車重減輕39%。最佳的FSV車身應(yīng)該僅重176.8kg，屆時將與今天的鋁制車身重量一致?！笆澜缙囦摗表椖拷M稱，通過結(jié)合先進(jìn)高強鋼與FSV技術(shù)，汽車制造商可以避免使用價格更昂貴的替代競爭材料和多材料設(shè)計并實現(xiàn)其目標(biāo)。我國汽車輕量化所面臨的問題目前，我國汽車輕量化技術(shù)無論在理論研究方面還是在實際應(yīng)用方面與國外均有較大差距，輕量化技術(shù)的發(fā)展主要面臨如下問題：（1）輕量化技術(shù)涉及眾多學(xué)科的研究領(lǐng)域，需要運用多學(xué)科交叉融合所形成的綜合性、系統(tǒng)性知識體系，而在目前的研發(fā)體系下，各研發(fā)機構(gòu)往往只注重單個技術(shù)的研發(fā)很少開展各技術(shù)間的交叉與融合；（2）汽車輕量化技術(shù)涉及眾多的共性技術(shù)和前沿技術(shù)其關(guān)鍵、核心技術(shù)的突破不可能由單個企業(yè)或科研機構(gòu)獨立完成.必須要由國家級的研究機構(gòu)對其關(guān)鍵、重大問題進(jìn)行戰(zhàn)略性和前瞻性的超前部署而目前此類機構(gòu)尚未建立：（3）產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合不夠緊密，沒有明確定位、合理分工，基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)研究的有機銜接不夠.企業(yè)規(guī)模小而分散，輕量化技術(shù)開發(fā)能力薄弱，研發(fā)人才短缺.工藝水平落后。要提高我國汽車輕量化技術(shù)水平，當(dāng)務(wù)之急是集成全國輕量化技術(shù)優(yōu)勢，開展產(chǎn)、學(xué)、研大聯(lián)合，建立資源共享的汽車輕量化技術(shù)科技創(chuàng)新平臺。該平臺應(yīng)積極推進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研的合作與交流：促進(jìn)汽車輕量化技術(shù)研究成果向產(chǎn)業(yè)化方向轉(zhuǎn)化：制定汽車輕量化技術(shù)重要產(chǎn)品和檢測方法等規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)；建立高水平的相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)基地和提供技術(shù)咨詢的服務(wù)機構(gòu)。汽車輕量化技術(shù)科技創(chuàng)新平臺，應(yīng)重點開展幾個方面的研發(fā)工作。（1）汽車輕量化先進(jìn)材料開發(fā)研究（2）汽車輕量化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究（3）汽車輕量化材料沖壓理論與工藝技術(shù)研究（4）汽車輕量化激光加工技術(shù)與裝備研究（5）充分運用CAE優(yōu)化技術(shù)用于底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計中來利用CAE優(yōu)化技術(shù)可以改變過去依靠經(jīng)驗進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的落后辦法。運用CAE技術(shù)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計可以更快，更好，更直觀的知道零件傳力路徑知道那些地方需要加強，哪些地方需要減重這樣才能設(shè)計出更好的產(chǎn)品。以下列舉某車型的副車架設(shè)計運用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，可以在不增加零件重量的情況下顯著提高副車架模態(tài)。拓?fù)鋬?yōu)化圖片優(yōu)化前模態(tài)（196.8Hz）優(yōu)化后模態(tài)(224.96Hz)

(6)加大鎂鋁合金在底盤零部件中的使用范圍鋁合金的密度是鐵的1/3，在保證零件剛度強度的情況下我們可以大量的使用鎂鋁合金。這樣可以大大降低零件的質(zhì)量。比如某車轉(zhuǎn)向節(jié)我們使用鎂鋁合金在保證剛度強度的情況下使得質(zhì)量從原來的4.5kg減少為2.5kg鋼制轉(zhuǎn)向節(jié)（4.5kg）鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)(2.5kg)4.總結(jié)當(dāng)今世界，環(huán)境的日益惡化成為擺在人