汽车轻量化技术(

1、 2-294 3-294 4-294 过去十年我国汽车产量分布图过去十年我国汽车产量分布图 伴随着我国现代化进程，汽车工 业的发展势头强劲，已成为我国国民 经济的支柱产业之一。 据中国汽车工业协会的统计显示， 2009年我国汽车产量达到1379万辆， 首次超越美国，成为世界第一大汽车世界第一大汽车 生产国。生产国。 5-294 截至目前，我国 达到了7619万辆。经济较 为发达的北京、上海、广州、 深圳等城市的机动车保有量均 超过150万辆，而北京市则达 到401.9万辆，私人轿车拥有 率接近60。汽车保有 量已突破50万辆。 6-294 汽车在给人们的出行带来方便的同时，也产生了、和三 大问

2、题。如何应对三大问题，各国政府都提出了相应的措施。包括制定条令 法规，如油耗法规，安全法规以及排放法规。 车重与燃油利用率的关系车重与燃油利用率的关系 油耗与油耗与co2排放关系排放关系 7-294 20世纪 70年代的两次石油危机 ,促进汽车工业提高了燃油经济性。 80年代中期以后，保护人类居住和赖以生存的环境又一次推动汽车工业 提高燃油经济性和排放。 bp世界能源统计2008的数据 , 2007年全球石油产量为 8 150万桶 , 按照这一数字 ,全球石油储量可满足 40年的需求;目前美国53 %依赖进 口石油 ,欧洲高达 76 % ,日本几乎全部依赖进口 ,中国石油对外依存度 接近 50

3、 %。在各行业的石油消耗中 ,汽车工业是耗油大户。 8-294 19901990年以来中国石油消费年以来中国石油消费 的供应能源的供应能源 汽车燃油在我国石油汽车燃油在我国石油 消费中的的增长情况消费中的的增长情况 美国各个产业的美国各个产业的 温室气体排放情况温室气体排放情况 9-294 欧盟 ,北美 ,日本等都制定了严格的燃油经济型指标 ,如的 cafe ( corporati on average fuel economy)规定乘用车燃油消耗27.5英里 /加仑 (约11 . 8 km /l)。轻型货车不低于 8 . 8 km /l。规定 2010年 汽油乘用车燃油经济性为 15 km

4、/l,比1995年提高22 . 8 % ,柴油乘用车 比 1995年燃油经济性提高 14 . 9 % ,达到 12 km /l。乘用车燃油经 济性目标为 18 . 8 km /l, 2009年单车平均排放co2减少到 140 g/km。 10-294 为应对全球变暖 ,全世界已有 140多个国家签订了京都议定书, 我国于 2004年开始实施乘用车燃料消耗量限制标准 , 2010年 乘用车平均油耗比2003年下降 15 %。 大气中大气中 co2含量的变化情况含量的变化情况 11-294 研究表明 ,约 75 %的油耗与整车质量有关 ,降低汽车质量就可 有效降低油耗以及排放。目前 ,大量研究表明

5、 ,汽车质量每下降 10 %，油耗下降 8 % ,排放下降 4 %。美国在欧洲全顺车的实验表明 , 在满足欧 标准条件下 ,每百公里油耗 y与自重 x满足以下关系 对商用车的研究表明 , 汽车质量每减少1 000 kg,油耗可降低 6 %7 %。油耗的下降 ,意味着 co2 ,氮氧化物 (nox)等有害气体排放 量的下降。据报道 ,在美国汽车质量如果减少 25 % ,燃油消耗按减少 13 %计 ,一年可节省 2 . 7亿桶石油 , 每消耗 1 l燃油 ,将产生 co2 22 . 5 kg。 12-294 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 各类车型的燃油效率与车

6、身自重的关系各类车型的燃油效率与车身自重的关系 汽车自身质量对燃油消耗的影响汽车自身质量对燃油消耗的影响 诸多乘用车，车重减少 100 kg, 每升油多行驶 1 km 13-294 l汽车质量的减少 ,会减小动力和动力传动系统的负荷 ,可在较低 的牵引负荷下表现出同样或更好的性能。lotus公司证明 ,簧载质量 下降 ,明显提高行驶平稳性和舒适性。为提高轿车安全性等性能 , 增加一些辅助装置 ,导致车的质量增加 ,这些又需要通过轻量化予 以补偿。又如 ,混合动力汽车 ,由于增加了混合动力系统装置而增 加了车重。如果在混合动力汽车中实现轻量化 ,不但可以减少油耗 , 还可以降低制造费用。 14-

7、294 ，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； 。 15-294 16-294 17-294 l自上世纪70年代以来，随着材料技术和制造技术的进步，汽 车自身重量在逐年减少，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；19851995年期间，轿车质量平均每年减少0.9%。 20世纪末和本世纪初世界各国先后出现过百公里油耗3l的汽车， 这类汽车的质量基本处在750850kg之间，比现今同类车轻50%。 1998年德国大众推出路波3l td

8、i，汽车自身质量只有800kg。奥 迪公司开发全铝型轿车audi a2,汽车自身质量只有895990kg。 商用车的自身质量也在减少，以意大利依柯维商用车为例，2004 年其驾驶室的质量已降为960kg，减少40%。 18-294 影响美国最深的当属“平均燃油效率标准”（cafe）与“新 一代汽车共同开发计划”（pngv）。pngv计划于1993年开始实施， 政府每年投资2亿美元，主要用于家庭用车的减重。 美国总统奥巴马2009年5月公布了一项汽车节能减排计划，目标 是到2016年，美国国内生产的客车和轻型卡车百公里耗油不超过 6.62l，co2排放量也比现有车辆减少1/3。这项计划2012年

9、开始实施， 将使美国在20122016年减少使用原油18亿桶，温室气体排放 量将减少9亿吨。 欧洲和日本不仅在降耗减排方面推行了相关政策，而且对废旧 车辆回收也作出了严格规定。如日本2001年规划由抛弃型进入循环 型的社会发展模式，推行全回收或零废弃的观念。其实，2001年以 前，日本已有相关法令推行绿色设计及绿色采购。 19-294 日本日本 美国美国欧洲欧洲 改善燃油效 率的做法 2010年燃油效率提高 24%（与1995年比） 燃油效率的规定不按 照企业平均量，而按 照汽车等级来区分 贯彻执行企业平均燃 油效率cafe政策。 以pngv（新一代汽 车合作 计划）计划推 动3l/100km

10、 车的开发 （2004年） 加州2009年起达成co2 的企业平均限制法。 汽车业自我限制， 2008年新车 的平均co2排放标准为 140g/km (5.9l/100km) 超低燃油消 耗车的开发 紧盯美国加州法令， 加速开发汽油/电池混 合车 pngv计划正在开发全 铝车体： gmprecept； fordprodigy； chrysler 批量生产出全球首部 燃油效率 为3l/100km的车 vwlupo 3l/100km概念车 领先开发燃料电池车 发表丰田es3(*) esx2三种 燃料电池车 燃料电池车 *超级燃油效率概念车，燃油效率为超级燃油效率概念车，燃油效率为2.7l/100k

11、m （co271g/km） 主要汽车生产国轻量化与改善燃油效率值的策略主要汽车生产国轻量化与改善燃油效率值的策略 20-294 国际钢铁协会首先开展了超轻钢汽车车身uisab项目，参加 该项目的有来自5大洲18个国家的35家钢铁企业。该项目于1994 年启动，1998年结束，主要目标是减小车身质量、提高结构强度 、提高安全性、简化制造工艺及降低生产成本。 与uisab相关的项目还有uisac和uisas两项目，前者是将高 强度钢应用在汽车车身覆盖件上，后者是采用高强度和超高强度 材料以及一些先进的制造技术来生产轻量、廉价和性能良好的悬 架系统，目标是通过采用新的钢材及设计，将悬架质量减小20%

12、。 国际钢协1998年3月开始在全球实施uisab-avc计划，该项目 是从整体上研究开发新一代钢铁材料汽车结构（车身、覆盖件、 悬架系统、发动机支架及所有与结构、安全相关的部件）。 世界各大铝业公司也结成了汽车铝材联盟，如美国汽车材料合 作伙伴（usamp）。 21-294 22-294 23-294 2004年我国出台国家标准，以期 从长远角度提高能源利用率，并促进汽车轻量化的发展，分阶段实 施。 2009年初出台的“”，其中规定购买 1.6l 及以下的小排量汽车可减免5%的车辆购置税。 24-294 l 近年来 ,我国在汽车轻量化技术方面取得了不少成果。 “九五” 和 “十五”期间,一批

13、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。 l 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。 25-294 l “十五”期

14、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。 l 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。 26-294 l 在汽车结构优化设计方面 ,国

15、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。 27-294 l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： l 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

16、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 l 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。 l 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。 28-294 29-294 、合金材料是所有现用金属材料中密度较低的轻金 属材料(镁合金约1.74g/cm3, 铝合金约2.7g/cm3，钛合金约 4.51g/cm3。而钢的密度约7.8g/cm3），因而成为汽

17、车减轻自重，提 高节能性和环保性的首选材料。 时间197019801990199521世纪 自身质量kgl5851375l312l270l200 美国轿车平均自身质量变化情况表美国轿车平均自身质量变化情况表 30-294 （1）苛刻的安全法规要求用提高汽车主动安全性和被动安全性的 眼光来完善汽车的安全设计 ； （2）选用轻金属材料是节油和降低排放的重要方法； （3）选用轻金属材料是提高汽车动力性、舒适性和提高竞争力的 方向 大众路波牌轿车50.516.414.019.1 奔驰e系列轿车63.06.08.023.0 奥迪a2型轿车34.028.824.612.6 奥迪a6型轿车58.312.81

18、7.111.8 福特新型p2000轿车24.037.039.0 福特taurus牌轿车66.09.025.0 bmw公司3系轿车56.711.514.5 31-294 自70年代开始，汽车用铝量不断增加。作为一种轻质材 料，铝合金正日益受到汽车制造企业的青睐。目前，全世界耗铝 量的1215以上用于汽车工业。有些发达国家已超过25。 2006年欧美日的小汽车平均用铝量已经达到127kg/辆。欧洲铝协 (eaa)预测：在2015年前,欧洲小汽车用铝量将增至300kg/辆。 32-294 比强度高比强度高 弹性好弹性好 导热性好导热性好 易加工易加工 回收率高回收率高 耐蚀性好耐蚀性好 耐磨耐磨 密

19、度小密度小 =2.7g/cm3 铝及铝合金铝及铝合金 33-294 西南铝业 集团调查 显示，铝 合金的回 收率在 80%以上。 约60%的 汽车用铝 来自废料 汽车轻量化，节能降耗，有利环保 汽车铝合金零部件回收再利用率高 提高燃油效率，加大载重能力 减少工序，提高装配效率 安全舒适 34-294 ： 35-294 部件系统部件系统零件名称零件名称 发动机系统发动机系统 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

20、盘行走底盘行走 系统系统 横梁、上下壁、转向机壳、制动分泵壳、制动钳、车轮、操纵等 其它系统其它系统 部件部件 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汽车用铸造铝合金的主要部件系统 36-294 变形铝合金的主要部件系统变形铝合金的主要部件系统 车身系统部件车身系统部件 发动机罩、车顶篷、车门、冀子板、行李箱盖、地板、车身骨架及覆盖件等 热交换器系统部件热交换器系统部件 发动机热交换器、机油散热器、中冷器、空调冷凝器和蒸发器等 其他系统部件其他系统部件 冲压车轮、座椅、保险杆、车厢低板及装饰件等 37-294 零件名称铸铁件 质量 铸铝

21、件 质量 质量比 （铁：铝） 零件名称 钢件 质量 铝件 质量 质量比 （钢：铝） 进气歧管3.518.01.89.0（1.92）： 1 前后上 操纵杠 1.550.552.8：1 汽缸体8012013.532. 0 （3.85.9）： 1 悬挂支架1.850.702.6：1 发动机罩18276.811. 4 （2.42.6）： 1 转向 操纵杆 2.101.101.9：1 转向机壳3.64.51.41.8（2.52.6）： 1 万向接头6.953.901.8：1 变速器壳13.523. 0 5.08.2（2.72.8）： 1 托架0.190.121.6：1 制动鼓5.59.01.83.6（2

22、.53.1）： 1 吸振轴承0.1850.131.4：1 水泵壳1.85.80.72.3（2.52.6）： 1 悬挂支架 轴承 0.300.142.1：1 油泵壳1.42.30.50.9（2.82.6）： 1 转向杆 轴承 0.370.281.3：1 铝材代替铸铁和钢材零件的质量对比铝材代替铸铁和钢材零件的质量对比 kg 38-294 从上表可知，汽车每使用1 kg铝，可减轻自重2.25 kg，减重效应高 达125%，在汽车整个使用寿命周期内可减少废气排放20 kg。此外，铝 回收简便，是除钢铁以外能最大限度回收利用的材料，几乎90%的汽车 用铝可以回收并循环利用。铝具有良好的物理和化学性能，

23、工业生产中 的铸、锻、冲工艺均能适用，是可采用多种铸造工艺制造零件的少数几 种金属材料之一，最适于应用广泛的压力铸造工艺。但铝合金的成本仍 高于钢铁材料。 39-294 铝合金的主要优点是重量轻，散热性好。随着发动技术的发展，四气阀结 构成为发动机的主流设计趋势。与两气阀发动机相比，每缸四气阀的气缸盖比 每缸两气阀的气缸盖在工作时要产生更多的热量，采用全铝合金缸盖是最好的 解决办法。 目前，轿车发动机部件中不仅活塞、散热器、油底壳缸体采用铝合金材 料，而且缸盖、曲轴箱也采用这种材料。在目前的形式下，在发动机上采用铝 合金替代铸铁已经成为主流趋势。 1 1 发动机发动机 法国汽车的铝汽缸套已达1

24、00，铝汽缸体达45%。在未来几年里，随着 高强度优质铝合金材料的开发成功和制造工艺的不断改进，铝合金材料将愈来 愈多的用来制造这一类零部件。 40-294 德国大众先进的6.0l w12发动机采用的基本上都是铝镁合金，奥迪a8l 6.0 quattro轿车上因采用w12发动机，整车重量随之被降低到1980kg，低于 所有其他车型。而w12引擎450马力、560nm的强劲动力，使其单位马力需 加速的重量仅为4.7kg，堪与高性能跑车相媲美。 大众最先进的大众最先进的6.0l w126.0l w12发动机发动机 41-294 北极星北极星v8v8发动机发动机 北极星系列引擎是通用旗下除了ls引擎

25、系列外最顶级的发动机， 它是美国首款顶置凸轮轴的v8铝合金的引擎。它的汽缸套由全铝合 金压铸而成。目前广泛应用于凯迪拉克上的4.6升发动机最大功率320 马力，最大扭矩427nm。而应用于高性能v系列的机械增压款更可高 达476马力/606nm。 42-294 汽车广泛应用的铝制轮毂是铝合金在汽车上应用的一个例子， 几乎所有的新车型都采用了铝合金轮毂。 马自达跑车轮毂马自达跑车轮毂福特福特focus铝合金轮毂铝合金轮毂 ： 减重、省油 增加发动机寿命 散热好 真圆度好 坚固耐用 美观 43-294 4 4轮轿车与客车轮轿车与客车5.0jx145-87-92-38-12 8 8轮中型汽车轮中型汽

26、车6.0g3x1611.5175.533 1010轮大卡车轮大卡车 7.5vx20 7.5tx20 8.25x22.5 7.5x22.5 24.5 24.5 24.5 23.5 37 34 42 42 12.5 10.0 17.5 18.5 125 100 175 185 44-294 车身的重量约为汽车总重量的30%，故车身的轻量化占有 举足轻重的地位。在汽车内外板上用铝合金板代替钢板可使车 身减重约40%-50%；如采用铝合金覆盖件整车减重10%-15%， 可见采用铝合金车身板的减重效果十分显著。 铝合金在汽车轻量化应用方面提供了很好的应用基础和市 场前景，必然为铝合金汽车覆盖件的应用带来

27、更大机遇。因此， 用铝合金板取代钢板制造车身覆盖件也是汽车轻量化的必然之 路。 45-294 奥迪奥迪20112011款（全铝车身框架）款（全铝车身框架） 德国奥迪a8型高级轿车的整个车身均采用铝材制造， 框架采用立体框架式结构，覆盖件为铝板冲压而成。这种铝 车身与钢车身相比，质量减轻30-50%，油耗减低5-8%。 46-294 insight hybrid轿车车架轿车车架 捷豹xj的基础车身就是铝合金 材料，在保证了强度的同时，提高了 空间体积，还使整车的灵活性得到了 最大限度的保留。就铝板覆盖件的应 用发展趋势看，强度高、成形加工性 好、表面质量优良的铝板将取代钢板 成为汽车覆盖件的主要

28、材料。 捷豹捷豹xj铝合金车身铝合金车身 日本本田公司生产的 insight hybrid轿车车身用铝合 金达162kg，比钢车身减重约 40%。 47-294 铝铝 合合 金金 的的 加加 工工 技技 术术 铸造 塑性加工 液态模锻 半固态成形 砂型铸造 压铸件 多用于制造轿车车身结构件和悬架支撑件等。部分轮毂 也采用锻造成形 。越来越多的汽车零件会采用塑性加工 成形，为轻金属加工技术的发展趋势 多用于发动机、底盘、壳类零件 用于某些高强度铝活塞。处于待开发阶段 国外已经产业化，国内才刚刚开始，主要用于某些小零件 48-294 在汽车中扩大铝合金的应用将会产生巨大的经济效益和社会效 益，但目

29、前尚有以下亟待解决: 铝合金板材的性能尚需提高 建立汽车用铝合金的数据库 研发铝合金零件的设计方法、结构计算方法、成形工艺的 计算机模拟以及焊接工艺方法 研究铝合金材料的表面形态、油漆前的前处理、油漆后的防 腐效果等问题，积累数据为铝合金应用时工艺的制定提供基 础数据 维修市场对经碰撞后的铝合金结构件和覆盖件的复原、恢复 原则以及开裂后的补焊等均缺乏经验和方法。 49-294 镁是极重要的有色金属，它比铝轻，能够很好地与其他金 属构成高强度的合金。我国原镁产量目前居世界第一位，占全 球总产量的13。虽然是世界产镁大国，而在镁合金材料生产、 研究及应用领域与北美、西欧、日本还有相当大的差距，处于

30、 起步阶段。 50-294 51-294 汽车质量减轻、提高载荷及有效承载能力（与铝相比，镁可使重量减 轻21%，与灰铸铁相比，可减轻50%） 降低废气排放及燃油成本提高燃油经济性综合指标 减震性能好，降低汽车噪音及震动 52-294 国外近几年在汽车上的应用，以年平均25的速度快速增长。 据资料介绍，汽车上有60多种零部件可以采用镁合金生产，我国经 过“十五”和“十一五”科技攻关，也有20余种汽车零部件可以采 用镁合金生产。如仪表盘骨架、座椅骨架、进气歧管、赛车车轮、 支架、转向盘骨架、缸体、壳体类零件等，目前镁合金件正向着大 型集成化发展。 国外镁合金在汽车上的用量国外镁合金在汽车上的用量

31、 单位单位kt kt 53-294 国外汽车用镁合金的主要部件系统国外汽车用镁合金的主要部件系统 部件系统部件系统零件名称零件名称 车内构件车内构件 仪表盘、座椅架、坐位升降器、操作台架、气囊外罩、转向盘、锁合装置、 转向柱、转向柱支架、收音机外壳、小工具箱门、车窗马达罩、 刹车与离合器踏板托架、气动踏板托架 车体构件车体构件门框、尾板、车顶板、ip横梁 传动系统传动系统 阀盖、凸轮盖、四轮驱动变速箱体、手动换档变速器、离合器外壳与活塞、进气 管、机油盘、交流电机支架、变速器壳体、齿轮箱壳体、油过滤器接头、马达罩、 前盖、气缸头盖、分配盘支架、油泵壳、油箱、滤油器支架、左侧半曲轴箱、 右侧半曲

32、轴箱、空压机罩、左抽气管、右抽气管 底盘系统底盘系统轮毂、引擎托架、前后吊杆、尾盘支架 54-294 镁合金减速器外壳镁合金减速器外壳 镁合金减速器外壳采 用压铸的方法制造，具有 重量轻，噪音低的优点。 1 1 减速器外壳减速器外壳 55-294 2 2 变速器变速器 weight： 6.74kg material：vw030 volume : 240,000 svw santana transmission case 56-294 采用镁合金轮毂能达到轻量化的目 的，与铝合金轮毂相比，重量减轻30% 左右。同时还能提高汽车的使用性能。 因此在赛车及某些高档车上开始使用镁 合金轮毂。 3 3

33、轮毂轮毂 特点： （1）高减振特性：镁合金材料具有较高的阻尼系数，是铝合金的15倍，钢的60倍； （2）高热传导率：对汽车来说，镁合金轮毂具高热导率（较铝合金轮毂略差），可 降低刹车系统温度，延长刹车轮毂使用寿命； （3）提高汽车性能：较轻的镁合金轮毂有利于改善汽车的加速与刹车性能； （4）改善燃油效率与降低污染； （5）高的刚性：同铝合金轮毂相比，刚性大大提高，因为镁合金 轮毂尽管壁厚增加但对重量影响不大。因此，当受到障碍物冲击时能保持轮毂的形 状，从而提高轮胎的寿命。 57-294 4 4 刹车踏板支架刹车踏板支架 weight：1.29kg material ：am60b volume

34、: 80,000 sgm buick regal brake pedal bracket 58-294 重力浇注 压铸（最为成熟，在汽车领域压铸件达压铸（最为成熟，在汽车领域压铸件达80%） 触变注射成形 挤压 冲压 等温锻造等温锻造 ( (专门用于成形铝、镁合金，大部分合金专门用于成形铝、镁合金，大部分合金 必须采用等温成形，应用前景最大必须采用等温成形，应用前景最大) ) 59-294 镁合金零件的防腐技术尚未全面掌握 镁合金性能测试数据的缺乏 镁合金零件设计及使用经验不足 成本太高 60-294 铝和不锈钢在近200会失去原有的力学性能，而钛合金在 500左右仍能保持良好的力学性能； 在

35、车用轻金属材料中，钛的强度可以达到与合金钢相当的高强 度1500mpa，大大高于铝、镁合金； 钛合金具有优异的耐蚀性能，可在恶劣的工作环境下使用 因此钛合金将是替代钢铁的轻量化和高性能的材料，是最具有因此钛合金将是替代钢铁的轻量化和高性能的材料，是最具有 潜力的汽车用材料。潜力的汽车用材料。 61-294 密度小、 比强度大 可绿色回收 易加工 与钢材同样的 设备工艺 记忆功能 用于车身方便 复原 屈强比值大 高、低温 力学性能好 耐蚀性强 不受路面盐类 及废气的影响 62-294 在汽车上，钛可用于制造发动机气门、承座、气门弹簧、连杆、紧固件等 钛合金汽车连杆钛合金汽车连杆 除了减轻重量外，

36、还可提高使用性能，抗振、节约燃油。一般用于高档车中。 兰博基尼兰博基尼-diablo-diablo、法拉力法拉力-f355-f355 、-360 m-360 m ， -550 m-550 m 、还有保时捷保时捷-911 -911 gt3gt3等都采用钛合金来制造连杆。 63-294 2 2 钛合金排气系统钛合金排气系统 钛合金具有良好的高温力学性能和抗腐蚀性能，不亚于甚至超 过了不锈钢的指标，所以，很适用于排气系统。而且其它轻合金元 素无法用于排气系统，如果要在排气系统中减轻汽车重量，钛及其 合金是唯一能够替代钢的新型轻质材料。目前钛合金排气系统主要 应用于赛车、改装车或高档轿车中。 钛合金排

37、气系统钛合金排气系统 64-294 3 3 钛弹簧钛弹簧 弹性模量仅为钢的55% 高屈强比、低切变模量 所需圈数少 节省空间 减轻重量 可提高3040%共振频率 65-294 价格昂贵是阻碍钛在汽车上应用的主要因素，钛制造 厂商也正努力进行多方面降低成本的工作，相信在不远的 将来会取得显著的成效。 66-294 67-294 优点 强度优于普通钢板、成本低于铝镁合金，使高强度钢板成为 未来汽车结构材料的主体。 根据国际钢铁协会组织的 全世界32家钢铁公司 和相关汽车行业的轻量化 项目ulsab-avc的目标和 研发成果 ulsab-avc白车身（白车身（biw）的用材比例）的用材比例 1.优良

38、的成形性能 2. 回收利用性好3.可利用传统生产装备 4.修理和保险 5.延迟的时效性和非时效性 6.耐蚀性能 7.良好的连接性能和保形性能8.价格低 9.保证塑性延展性的同时，强度高，冲压件质量轻 68-294 高强度钢板的应用和作用高强度钢板的应用和作用 注：ps 为压溃强度，ae为压溃吸能，pt为压痕抗力，p为微量变形抗力，w为疲劳强度， b为抗拉强度，t为板厚，p为成形构件应变下的流变应力，ed为动负荷设计弹性模量，n为常数。 69-294 各类关系方程可以看出，除疲劳强度外，其他各性能均正比于板 厚和相应的材料性能n次方的乘积，因此高强度钢板能够大幅增加构 件的变形抗力,提高能量吸收

39、能力和扩大弹性应变区。高强度钢板用 于汽车零件上，通过减薄零件来减轻质量。与铝、镁、复合材料等 相比,高强度钢板的制造相对容易,具有经济性较好的优势。 国外高强度钢在轿车车身上的应用比例逐年增加，目前大约为 50%，而我国汽车工业计划用35年的时间将目前低于20%的比例提 高到40%以上。 70-294 据统计分析我国的自主轿车较国外同类车重8%到10%） 对比对象对比对象 高强度钢比例高强度钢比例 ncap ncap碰撞评级碰撞评级 自主品牌轿车自主品牌轿车一般10%，个别20%一般1-2星，个别3星 合资或进口轿车合资或进口轿车一般50%，个别60%一般4-5星，新车5星 国内外轿车高强钢

40、的使用比例与碰撞安全级别的对比国内外轿车高强钢的使用比例与碰撞安全级别的对比 71-294 1998年，菲亚特的白车身的高强钢用量只占10%，其碰撞安全性要 求仅是满足法规满足法规。因此当时的碰撞评价水平也就是良性。 2004年，菲亚特的白车身高强钢用量提高到52% %，其碰撞安全性随 之提高到四星级四星级。 2007年，新设定的标准又提高到65%。 故故 高强钢的用量提高也必然带来碰撞安全性的提高高强钢的用量提高也必然带来碰撞安全性的提高 菲亚特高强钢比例的增长菲亚特高强钢比例的增长 高强钢 72-294 l1.材料强度提高增加了安全性； l2.覆盖件抗凹性的改善提高了商品性； l3.板厚减薄使汽车结构轻量化 高强钢主要用于制作以及 ，这类钢铁材料和汽车轻量化关系密切。 73-294 速腾车身三层整体车门速腾车身三层整体车门 车门框架为三层钢板，中间 一层高强度热成型钢板厚度 达到2mm，相当于普通车身 钢板的3倍。当发生碰撞时， 车门吸收强烈撞击产生的巨 大能量，大大提高了安全性。 速腾车身超过速腾车身超过60%的超高强度和高强度钢的应用大大提高了碰撞安全性能的超高强度和高强度钢的应用大大提高了碰撞安全性能 74-294 新马自达6的车身结构中使用了 590，780，980和1480mpa级别的高 强度钢板和超高强度钢板，其中 1480mp