鋁合金并不是唯一方案 漫談汽車輕量化設(shè)計(jì)
鋁合金材料的應(yīng)用是最簡(jiǎn)單粗暴的減重方式。
很多高檔車都大量使用鋁合金材料作為零配件,比如前后防撞梁、水箱架、機(jī)蓋、翼子板、前后懸架擺臂、副車架等。這是最簡(jiǎn)單粗暴的整車輕量化方案,因?yàn)橹灰X到位就不是問(wèn)題,技術(shù)含量也不高(整車鋁合金除外)。其實(shí)鋁合金除了重量輕,還有以下優(yōu)點(diǎn):吸能效果好,比如用在車輛的前防護(hù)結(jié)構(gòu)上,車輛發(fā)生碰撞時(shí),鋁合金碰撞梁可以更好的吸收撞擊能量。由于其柔和的特效,可以減少對(duì)被撞行人的傷害。當(dāng)然,這也會(huì)導(dǎo)致車身更嚴(yán)重的損壞(并不會(huì)增強(qiáng)車內(nèi)人員的安全風(fēng)險(xiǎn))。沒(méi)有什么比生命更珍貴,關(guān)鍵時(shí)刻需要犧牲一輛車。
但是鋁合金材料的另一個(gè)問(wèn)題是成本太高。用普通鋼材替換同樣的零件,至少可以節(jié)省兩倍的成本。所以只會(huì)用比較貴的型號(hào)。鋁合金后懸架下臂重量輕,強(qiáng)度高,能有效降低簧下重量,從而使車輛的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性更好,整車更舒適。雖然鋁合金有這么多好處,但是一個(gè)高昂的成本就足以影響它的普及,所以汽車廠商想出了很多輕量化方案。
偷光處理金屬零件減輕重量不能影響安全。
真正的輕量化處理一定不能以犧牲安全為代價(jià)。目前一些低端機(jī)型為了降低制造成本,很多地方偷工減料。我們將在另一篇文章中介紹這個(gè)主題。下面主要講的是真正的不影響安全性能的輕量化設(shè)計(jì)。
1.對(duì)金屬部件進(jìn)行沖壓鏤空,將金屬材料沖壓成異形突起結(jié)構(gòu),不僅使結(jié)構(gòu)更輕,還提高了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,保證了安全性。
當(dāng)然,這些洞不是隨便打出來(lái)的。一般要經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的精確模擬計(jì)算才能得到鉆孔方案,避免共振現(xiàn)象。如果涉及到空氣流通的地方,還要考慮噪音的影響,適當(dāng)加隔音材料填充。
2.樹(shù)脂材料的應(yīng)用也是輕量化的一個(gè)方向。很多年前,汽車零部件的加工成型方法沒(méi)有現(xiàn)在這么先進(jìn),很多情況下無(wú)法將樹(shù)脂材料加工到滿意的程度。現(xiàn)在可以看到樹(shù)脂在汽車很多部位的應(yīng)用。高強(qiáng)度樹(shù)脂材料甚至比低強(qiáng)度普通金屬更硬。
機(jī)艙里的保護(hù)殼,底盤的護(hù)板,甚至油箱也從鐵質(zhì)變成了全樹(shù)脂結(jié)構(gòu),這是汽車工業(yè)的一大進(jìn)步。但是,還是有極少數(shù)廠商使用鐵質(zhì)油箱的低端產(chǎn)品。鐵油箱的優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)抗擠壓,缺點(diǎn)是碰撞事故有產(chǎn)生火花的風(fēng)險(xiǎn),內(nèi)部容易生銹,油箱形狀相對(duì)固定。樹(shù)脂油箱的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)底盤的空間隨意造型,做成特殊形狀非常簡(jiǎn)單。沒(méi)有摩擦火花的風(fēng)險(xiǎn),最重要的是重量輕。缺點(diǎn)是受到重大外力擠壓后會(huì)損壞,而不是像鐵油罐一樣被擠壓。
3.用集成地毯材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多層棉墊是一個(gè)新的方向。車內(nèi)地毯層分為四五層,主要用于保證車內(nèi)地板的平整度,增強(qiáng)隔音,提高舒適度。然而,地毯層的整體重量實(shí)際上非常重?,F(xiàn)在很多廠家開(kāi)始應(yīng)用一體化泡沫地毯,可以簡(jiǎn)單理解為只有一層結(jié)構(gòu)(多層壓制),重量輕,氣味小,間接對(duì)整車輕量化起到一定的作用。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,汽車輕量化的問(wèn)題會(huì)得到更好的改善。在電動(dòng)車時(shí)代,輕量化是一個(gè)核心問(wèn)題,因?yàn)殡姵睾碗娍叵到y(tǒng)的重量給續(xù)航里程帶來(lái)了很大的問(wèn)題,電動(dòng)車的減重遠(yuǎn)比燃油車重要。
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