新能源汽車結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)

　　摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新能源汽車的生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，質(zhì)量越來越輕，正朝著節(jié)能低碳的方向發(fā)展。對(duì)比過去的新能源汽我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于汽車的質(zhì)量相比于過去人們有著更高的要求。因此，這就使得新能源汽車制造生產(chǎn)企業(yè)為滿足顧客的要求為前提，結(jié)合當(dāng)前的科學(xué)生產(chǎn)技術(shù)，開發(fā)創(chuàng)新型生產(chǎn)技術(shù)，利用高端的電子設(shè)備、儀器和材料，滿足汽車的輕量化設(shè)計(jì)的要求，產(chǎn)生越來越多的經(jīng)濟(jì)效益。本文分析探討了新能源汽車結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際情況提出一些建設(shè)性的意見和方法。

　　關(guān)鍵字：新能源汽車;結(jié)構(gòu)輕量化;設(shè)計(jì)

　　0引言

　　隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷的發(fā)展，人類的生活環(huán)境也越來越糟糕，為了減輕環(huán)境的壓力，減少造成的污染。越來越多的新能源廠商致力于開發(fā)節(jié)約型、環(huán)境友好型新能源汽車。目前，就各個(gè)國家汽車制造商的的生產(chǎn)經(jīng)營狀況來說，更多的企業(yè)選擇提出了符合本企業(yè)持續(xù)發(fā)展的理念和想法，而汽車自重的問題，限制了新能源汽車的行發(fā)展，難以實(shí)現(xiàn)行駛里程突破性的發(fā)展。因此，對(duì)于新能源汽車的生產(chǎn)制造商而言，進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)是其所面對(duì)的最本質(zhì)的問題。

　　1新能源汽車身輕量化的原因

　　當(dāng)前，汽車制造業(yè)發(fā)展迅速的。生產(chǎn)汽車的技術(shù)水平也越來越高。與此同時(shí)，各個(gè)國家就汽車能耗而言，也提出了相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。在高新技術(shù)的不斷發(fā)展的同時(shí)，汽車的輕量化設(shè)計(jì)是汽車制造商用以降低能耗的首選目標(biāo)[1]，同時(shí)也是保證汽車耐久性和動(dòng)力性的前提。在輕量化設(shè)計(jì)時(shí)，往往要求設(shè)計(jì)師根據(jù)實(shí)際情況，選擇整體化的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　2新能源汽車車身輕量化設(shè)計(jì)方法分析

　　目前來說新能源汽車輕量化技術(shù)主要分為三種。首先是針對(duì)設(shè)計(jì)的，輕量化設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)師對(duì)汽車的尺寸和外觀進(jìn)行優(yōu)化，從尺寸和外觀上最大限度的降低汽車的重量。其次是材料的輕量化，輕量化材料多種多樣，主流的輕量化材料有各種合金材料例如鎂、鋁合金等，還包括高強(qiáng)度合金鋼以復(fù)合材料，如碳纖維復(fù)合材料。最后是制造工藝的輕量化，例如采用先進(jìn)的工藝方法如激光焊接等先進(jìn)的連接工藝和液壓成形技術(shù)。

　　2.1進(jìn)行輕量化的設(shè)計(jì)

　　在新能源汽車的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者需要從汽車的總體布局入手，充分利用CAD技術(shù)，優(yōu)化新能源汽車的設(shè)計(jì)，選擇最優(yōu)的布局，提高整體結(jié)構(gòu)的合理性，特別是在關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)中，要充分考慮安全性新能源汽車的性能、動(dòng)力性能和節(jié)能性能，有效降低汽車能耗，防止對(duì)周圍環(huán)境的不利影響。在新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的背景下，對(duì)汽車動(dòng)力性提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。就當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)而言，新能源汽車的輕量化設(shè)計(jì)逐漸成為當(dāng)前行業(yè)的主流。因此，CAE技術(shù)應(yīng)用廣泛。

　　實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，車輛整體剛度是設(shè)計(jì)師必須要保證的前提，在此基礎(chǔ)之上采用拓?fù)湓O(shè)計(jì)方案，目的是盡量降低汽車本身的重量。在設(shè)計(jì)的初期，設(shè)計(jì)師對(duì)車身(即其尺寸和外觀)采取輕量化設(shè)計(jì)，輕量化的設(shè)計(jì)效果可以預(yù)見，避免了在以后的設(shè)計(jì)過程中頻繁變化而出現(xiàn)問題。前期的設(shè)計(jì)能夠有效降低汽車的生產(chǎn)成本，并且設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度也能夠得到有效的緩解。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要全面更新數(shù)據(jù)庫，全面驗(yàn)證數(shù)據(jù)，確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。

　　2.2新能源汽車車身輕量化設(shè)計(jì)材料分析

　　為了提高新能源汽車車身輕量化設(shè)計(jì)的效果，新材料也得到了越來越多的應(yīng)用，并且也發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。目前，新材料可以減輕車身重量，目前主流的輕質(zhì)材料主要有兩種：一種是合金材料等輕質(zhì)材料包括鎂合金和鋁合金等;還有一種是高強(qiáng)材料，例如高強(qiáng)度不銹鋼和碳纖維復(fù)合材料等。

　　一是采用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料。目前，隨著金屬材料和復(fù)合材料的應(yīng)用，在減少了成本的同時(shí)，也滿足了車輛安全的要求，有效的提高了制造工藝水平。以某汽車廠商為例，車身的高強(qiáng)度鋼使用率占比達(dá)到5ebd071618309_html_d94478f75a56be83.gif。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，主要采用不同性能的高強(qiáng)度鋼。整體而言，汽車的生產(chǎn)5ebd071618309_html_bc60c27dd3a2d1f1.gif以上使用是鋼材，因此鋼材的選用對(duì)汽車重量的減輕至關(guān)重要。但目前的難題是成形技術(shù)，采用高強(qiáng)材料進(jìn)行成型時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)頸縮和開裂現(xiàn)象。

　　其次，目前許多新材料被廣泛應(yīng)用于新能源汽車車身輕量化設(shè)計(jì)和制造過程中。其中鋁合金具有優(yōu)良的延展性、穩(wěn)定性和輕質(zhì)性等優(yōu)點(diǎn)，正在逐漸成為新能源汽車輕量化主流材料。但是和其他材料相比鋁合金通常強(qiáng)度較低，為了改善這種特點(diǎn)往往加大投資力度。鎂合金在使用過程中展現(xiàn)出密度低、流動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn)，在美國和歐洲得到了廣泛的應(yīng)用。但從我國新能源汽車的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，受成本和成型工藝的影響，它主要應(yīng)用于變速器殼和鑄造鎂合金零件。

　　隨著復(fù)合材料的應(yīng)用，在汽車輕量化設(shè)計(jì)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用于汽車內(nèi)部、外部裝飾、管道和內(nèi)部零件。碳纖維具有良好的高抗扭剛度和實(shí)用集成性，在新能源汽車的安全設(shè)計(jì)中具有良好的效果。然而，由于材料和生產(chǎn)成本的影響，碳纖維在汽車的實(shí)際應(yīng)用中遇到了很大的障礙。由此可見，采用現(xiàn)代新材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的制造材料，提高了車身的輕量化程度。這些材料具有強(qiáng)度高、重量輕的特點(diǎn)，大大提高了汽車的性能。但從實(shí)際生產(chǎn)效果來看，新材料成本相對(duì)較高，整體結(jié)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜，這對(duì)設(shè)計(jì)師提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.3采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝

　　目前，在汽車車身輕量化制造過程中，激光焊接技術(shù)和熱成形技術(shù)被廣泛應(yīng)用。激光焊接起源于上個(gè)世紀(jì)。在該技術(shù)的初步發(fā)展中，有效改善了鋼板寬度不足的現(xiàn)象。目前，激光拼焊制造技術(shù)應(yīng)用廣泛，特別是在汽車制造行業(yè)中激光拼焊技術(shù)解決了許多技術(shù)性難題。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，使用激光拼焊接技術(shù)能夠有效保證零件的質(zhì)量，同時(shí)也減少了材料的損耗，進(jìn)而降低了成本。對(duì)比于傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，新技術(shù)可以在提高車身強(qiáng)度方面發(fā)揮重要作用，通過減少零部件數(shù)量，有效降低新能源汽車的成本。

　　同時(shí)，激光焊接技術(shù)能有效消除搭接，提高防腐性能。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，得到了廣泛的應(yīng)用。但是受限于本身的技術(shù)水平，開發(fā)高質(zhì)量的激光拼焊板材料顯得至關(guān)重要。目前來說，鋁板與鋼板的焊接技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟。在熱成形技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，將高強(qiáng)度鋼板加熱到接近奧氏體的溫度，然后轉(zhuǎn)移到冷卻系統(tǒng)的模具中進(jìn)行有效的沖壓。以上步驟完成后，設(shè)計(jì)人員需要做好保壓降溫工作，并用全部材料進(jìn)行強(qiáng)力熱成型。采用該技術(shù)，材料的抗拉強(qiáng)度可提高到1700Mpa，可以減輕新能源汽車的重量，提高汽車的強(qiáng)度，保證汽車的安全。

　　3新能源輕量化評(píng)價(jià)

　　在進(jìn)行新能源汽車的輕量化設(shè)計(jì)時(shí)，可以有效節(jié)約生產(chǎn)成本，同時(shí)也大大提高了汽車的安全性能，降低汽車的總重量。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)情況，僅僅是減輕車輛重量還不夠，無法滿足輕量化的要求。因此需要充分結(jié)合車輛本身的的不同性能參數(shù)，例如，新能源汽車的車身重量、輕量化系數(shù)、車身靜扭轉(zhuǎn)剛度、軸距等，設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的新能源汽車。在目前新能源汽車的設(shè)計(jì)過程中，需要對(duì)擋風(fēng)玻璃的承載能力進(jìn)行分析，從覆蓋件、車身和懸掛系統(tǒng)等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并根據(jù)實(shí)際情況采取合理的設(shè)計(jì)值。實(shí)際使用過程中，與汽車的安全性緊密聯(lián)系的是汽車的靜、動(dòng)剛度，汽車的動(dòng)、靜剛度可以有效提升車身的抗沖擊性能。當(dāng)側(cè)面碰撞或正面碰撞發(fā)生時(shí)，新能源汽車車身可以吸收一定的碰撞而產(chǎn)生的能量，進(jìn)而保證駕駛?cè)藛T和乘客的安全。

　　4結(jié)論

　　綜上所述，新能源汽車車身輕量化設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)師提出了更高的要求和挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)師應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，在執(zhí)行相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上，對(duì)新能源汽車整車設(shè)計(jì)理念要有相應(yīng)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也是最重要的是滿足新能源汽車設(shè)計(jì)的耐久性和安全性。最后，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師采用的材料盡可能是新型輕質(zhì)材料，不斷提高車輛性能，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，促進(jìn)新能源汽車的健康發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)

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　　新能源方向論文范文：淺析新能源汽車的發(fā)展趨勢(shì)

　　摘要：隨著人們生活水平的不斷提高，出行對(duì)汽車的依賴程度不斷加強(qiáng)，汽車數(shù)量逐年增加導(dǎo)致有限的能源短缺及環(huán)境污染，發(fā)展新能源汽車是低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代必然的選擇。文章從能源保有量，環(huán)境污染，新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀等方面來闡述新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)。

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