汽車輕量化日趨流行

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汽車輕量化日趨流行 汽車界掀起瘦身革命
在我們的潛意識里，一度有這樣一種想法——東西越大越好，所謂“大塊頭更有安全感”。然而，事實(shí)果真如此嗎？遙想手機(jī)當(dāng)年，“大哥大”大行其道，電池越厚、拔出天線越長就越有面子，而現(xiàn)在的手機(jī)卻是越做越小，小雖小了，但功能變得更多更強(qiáng)，輕薄小巧儼然已經(jīng)成為手機(jī)的發(fā)展潮流。由此看來，手機(jī)如此，汽車何嘗不也是正走在相同的發(fā)展軌跡之上？在全球都在倡導(dǎo)節(jié)能減排的大環(huán)境下，汽車的輕量化正好為汽車的未來發(fā)展指明了方向。　　汽車輕量化——給個(gè)理由先
　　所謂汽車的輕量化，就是指在保證汽車的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能多地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗以降低排氣污染。當(dāng)前，出于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。
　　汽車輕量化的好處多多。研究顯示，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%；汽車整備質(zhì)量每減少100kg，百公里油耗可降低0.3-0.6升，汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。此外，車輛每減重100kg，CO2的排放量可減少約5g/km，因此，汽車輕量化對于節(jié)約能源、減少廢氣排放十分重要。在駕駛方面，輕量化以后，汽車的整體加速性將會得到顯著提高，操控的靈敏性隨之變高，車輛控制的穩(wěn)定性、噪音、振動等方面也均有改善。
　　輕量化的車身設(shè)計(jì)，還可以使車身結(jié)構(gòu)更加合理，車內(nèi)空間也將隨之增大。在內(nèi)部空間尺寸基本不變的前提下縮小外形尺寸，還可減少材料消耗，降低車身重量，同時(shí)還可減少占路面積和停車面積。然而，我們最關(guān)心的莫過于汽車的安全性方面。
　　根據(jù)牛頓第三定律，作用力=反作用力，兩車相碰時(shí)無論輕重所受力量相同；而與硬物碰撞時(shí)，車身越重，所受的反作用力越大，受到的損壞也越嚴(yán)重。因此，從被動安全性考慮，汽車質(zhì)量越小，碰撞時(shí)的慣性就越小，高剛性輕量化的車身可以抗擊更強(qiáng)的碰撞沖擊。此外，車身越輕，車身的慣性越小，制動距離也會越短，這無疑為汽車的主動安全性方面帶來更多保險(xiǎn)。
　　汽車輕量化的“三板斧”
　　汽車的輕量化并不是意味著偷工減料。作為汽車行業(yè)發(fā)展趨勢的輕量化技術(shù)，是以先進(jìn)的車身設(shè)計(jì)、高新材料的大量采用和先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝為前提的。
　　輕量化的手段之一就是對汽車總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對汽車零部件的精簡、整體化和輕質(zhì)化。結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)主要包括以下三個(gè)方面：一是通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，減小車身骨架及車身鋼板的質(zhì)量，對車身強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核，確保汽車在滿足性能的前提下減輕自重。二是通過結(jié)構(gòu)的小型化促進(jìn)汽車輕量化，主要通過其主要功能部件在同等使用性能不變的情況下縮小尺寸。三是采取運(yùn)動結(jié)構(gòu)方式的變化來達(dá)到目的，比如采用轎車發(fā)動機(jī)前置前驅(qū)和超輕懸架結(jié)構(gòu)等，使結(jié)構(gòu)更緊湊，或采取發(fā)動機(jī)后置后驅(qū)的方式，達(dá)到使整車局部變小，實(shí)現(xiàn)輕量化的目標(biāo)。
　　其次是高強(qiáng)度鋼板的使用。采用高強(qiáng)度鋼板在等強(qiáng)度設(shè)計(jì)條件下可以減少板厚及重量。鋼板厚度分別減小0.05mm、0.1mm和0.15mm時(shí)，車身分別減重6%、12%和18%。采用高強(qiáng)度鋼板還提高了汽車車體的抗凹陷性、耐久強(qiáng)度和大變形沖擊強(qiáng)度等安全性。
　　輕量化的最主要手段就是輕質(zhì)材料的大量應(yīng)用，如鋁、鎂、陶瓷、塑料、碳纖維復(fù)合材料等。機(jī)體是發(fā)動機(jī)中單件質(zhì)量最大的零件，一般都超過發(fā)動機(jī)質(zhì)量的1/4，甚至接近1/3。與鑄鐵發(fā)動機(jī)相比，全鋁合金發(fā)動機(jī)可以輕一半的重量。后來是鋁鎂合金在汽車上的廣泛使用，鎂合金的密度為1.8g/cm3，是鋁合金的2/3，不足鋼的1/4。早在1938年，大眾就第一次對甲殼蟲[綜述圖片論壇]轎車的變速器殼體使用鎂合金材料，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于車身、發(fā)動機(jī)、變速器、懸架等部件。豐田的1ZZ-FE發(fā)動機(jī)，使用塑料進(jìn)氣管、不銹鋼制的排氣管等各種輕量化零件，被豐田宣布為世界上同排量中最輕的一款，只有96kg。后來，豐田的“1/X”混合動力車車身骨架通過采用重量更輕、剛性更強(qiáng)的CFRP（即碳纖維復(fù)合材料），車體重量僅為420kg，這款車曾創(chuàng)造出百公里耗油2.7升的超低燃耗紀(jì)錄。
　　碳纖維材料或?qū)⒁I(lǐng)汽車“瘦身革命”
　　為達(dá)到極致輕量化，不少汽車廠家在汽車的制造和改裝過程中開始嘗試大量應(yīng)用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。也許不少人在問，碳纖維何許物也？
　　其實(shí)，碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，抗拉強(qiáng)度卻達(dá)到鋼的7-9倍，以其制造的汽車可以節(jié)約燃油30％。碳纖維最初只應(yīng)用于軍事、航空航天等高科技領(lǐng)域，隨著近年來碳纖維行業(yè)的逐步發(fā)展，才慢慢向汽車以及其他民用領(lǐng)域擴(kuò)展。
　　前面曾經(jīng)提到的豐田“1/X”混合動力車，由于車身骨架采用碳纖維材料，創(chuàng)造出百公里耗油僅2.7升的超低燃耗記錄。此外，三菱EVOX極致輕量化的車身改造，均緣于大量碳纖維套件的使用，如牌照框、導(dǎo)風(fēng)罩、散熱孔罩等構(gòu)件均采用碳纖維材料。
　　在今年的日內(nèi)瓦車展上，蘭博基尼全球首發(fā)了Gallardo系列的最新高性能輕量版車型——LP570-4Superleggera。該款車型仍然采用了四驅(qū)的形式，主要是通過運(yùn)用更輕的車身材料來降低整備質(zhì)量。在車身覆蓋件、空氣動力套件等部分，包括前后保險(xiǎn)桿、引擎蓋框架、車外后視鏡、擾流尾翼、徹底擾流板以及車門內(nèi)側(cè)、中控臺面板、方向盤、排擋周圍等部件均采用碳纖維材質(zhì)打造，誓將輕量化進(jìn)行到底。相對于普通版LP560-4來說，LP570-4不僅最大功率還提升了10馬力，而且整車質(zhì)量還減輕了近70kg。
　　目前，阻礙碳纖維在汽車領(lǐng)域商品化的關(guān)鍵因素是制造成本。不過，隨著碳纖維行業(yè)的不斷成熟與發(fā)展，以及節(jié)能減排和汽車輕量化大方向的指引，碳纖維材料或成汽車界“瘦身革命”的領(lǐng)導(dǎo)者。可以預(yù)見，碳纖維輕量車身必將掀起一股新的變革潮流，一個(gè)新的市場突破點(diǎn)正在形成。