0 引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷的發(fā)展壳嚎，人類的生活環(huán)境也越來越糟糕席爽，為了減輕環(huán)境的壓力，減少造成的污染伴栓。越來越多的新能源廠商致力于開發(fā)節(jié)約型伦连、環(huán)境友好型新能源汽車。目前钳垮，就各個國家汽車制造商的的生產(chǎn)經(jīng)營狀況來說惑淳，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，而汽車自重的問題饺窿，限制了新能源汽車的行發(fā)展歧焦，難以實(shí)現(xiàn)行駛里程突破性的發(fā)展。因此肚医，對于新能源汽車的生產(chǎn)制造商而言绢馍，進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)是其所面對的最本質(zhì)的問題。

1 新能源汽車身輕量化的原因

當(dāng)前肠套，汽車制造業(yè)發(fā)展迅速的歇肖。生產(chǎn)汽車的技術(shù)水平也越來越高夜川。與此同時，各個國家就汽車能耗而言役寡，也提出了相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)麻百。在高新技術(shù)的不斷發(fā)展的同時，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)超棚，同時也是保證汽車耐久性和動力性的前提拴猖。在輕量化設(shè)計(jì)時，往往要求設(shè)計(jì)師根據(jù)實(shí)際情況应惠，選擇整體化的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案伐蔚，以滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益天尤。

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)主要分為三種谁意。首先是針對設(shè)計(jì)的，輕量化設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)師對汽車的尺寸和外觀進(jìn)行優(yōu)化擦钾，從尺寸和外觀上最大限度的降低汽車的重量质窒。其次是材料的輕量化，輕量化材料多種多樣贷腕，主流的輕量化材料有各種合金材料例如鎂背镇、鋁合金等，還包括高強(qiáng)度合金鋼以復(fù)合材料泽裳，如碳纖維復(fù)合材料瞒斩。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)涮总。

2.1 進(jìn)行輕量化的設(shè)計(jì)

在新能源汽車的設(shè)計(jì)過程中胸囱，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)瀑梗，優(yōu)化新能源汽車的設(shè)計(jì)烹笔，選擇最優(yōu)的布局，提高整體結(jié)構(gòu)的合理性抛丽，特別是在關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)中谤职，要充分考慮安全性新能源汽車的性能、動力性能和節(jié)能性能亿鲜，有效降低汽車能耗允蜈，防止對周圍環(huán)境的不利影響。在新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的背景下竹肚，對汽車動力性提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)帆田。就當(dāng)前的發(fā)展趨勢而言，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。因此般蚪，CAE技術(shù)應(yīng)用廣泛恨蒙。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恶稼，在此基礎(chǔ)之上采用拓?fù)湓O(shè)計(jì)方案禁舌，目的是盡量降低汽車本身的重量。在設(shè)計(jì)的初期涌俘，設(shè)計(jì)師對車身（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)見蒂扇，避免了在以后的設(shè)計(jì)過程中頻繁變化而出現(xiàn)問題昔永。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喝暂。同時缺钓，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)叫胁，確保設(shè)計(jì)質(zhì)量凰慈。

圖1 輕量化設(shè)計(jì)

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)用驼鹅，并且也發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用微谓。目前，新材料可以減輕車身重量输钩，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豺型；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)合材料等买乃。

一是采用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料姻氨。目前，隨著金屬材料和復(fù)合材料的應(yīng)用剪验，在減少了成本的同時肴焊，也滿足了車輛安全的要求，有效的提高了制造工藝水平功戚。在實(shí)際生產(chǎn)過程中娶眷，主要采用不同性能的高強(qiáng)度鋼。整體而言拥臼，汽車的生產(chǎn)使用是的鋼材豹炊，因此鋼材的選用對汽車重量的減輕至關(guān)重要。但目前的難題是成形技術(shù)春异，采用高強(qiáng)材料進(jìn)行成型時經(jīng)常出現(xiàn)頸縮和開裂現(xiàn)象遂报。

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)良的延展性瞳弱、穩(wěn)定性和輕質(zhì)性等優(yōu)點(diǎn)冠幕，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)度較低纽债，為了改善這種特點(diǎn)往往加大投資力度雇蚁。鎂合金在使用過程中展現(xiàn)出密度低、流動性好等優(yōu)點(diǎn)倚痰，在美國和歐洲得到了廣泛的應(yīng)用讥高。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系谐，它主要應(yīng)用于變速器殼和鑄造鎂合金零件巾陕。

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)用纪他，主要應(yīng)用于汽車內(nèi)部鄙煤、外部裝飾、管道和內(nèi)部零件茶袒。碳纖維具有良好的高抗扭剛度和實(shí)用集成性梯刚，在新能源汽車的安全設(shè)計(jì)中具有良好的效果。然而薪寓，由于材料和生產(chǎn)成本的影響亡资，碳纖維在汽車的實(shí)際應(yīng)用中遇到了很大的障礙。由此可見向叉，采用現(xiàn)代新材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的制造材料沟于，提高了車身的輕量化程度。這些材料具有強(qiáng)度高植康、重量輕的特點(diǎn)旷太，大大提高了汽車的性能。但從實(shí)際生產(chǎn)效果來看销睁，新材料成本相對較高祟勿，整體結(jié)構(gòu)也相對復(fù)雜，這對設(shè)計(jì)師提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)累筋。

2.3 采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝

目前耀旅，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)用书瘤。激光焊接起源于上個世紀(jì)傅女。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)象叙杨。目前原酷，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)過程中蔼俐，使用激光拼焊接技術(shù)能夠有效保證零件的質(zhì)量昏络，同時也減少了材料的損耗，進(jìn)而降低了成本币席。對比于傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝慕然，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)量佑钾，有效降低新能源汽車的成本西疤。同時，激光焊接技術(shù)能有效消除搭接休溶，提高防腐性能代赁。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，得到了廣泛的應(yīng)用邮偎。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)重要义黎。目前來說禾进，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)用中廉涕，將高強(qiáng)度鋼板加熱到接近奧氏體的溫度泻云，然后轉(zhuǎn)移到冷卻系統(tǒng)的模具中進(jìn)行有效的沖壓。以上步驟完成后狐蜕，設(shè)計(jì)人員需要做好保壓降溫工作宠纯，并用全部材料進(jìn)行強(qiáng)力熱成型。采用該技術(shù)层释，材料的抗拉強(qiáng)度可提高到1700Mpa脏猴，可以減輕新能源汽車的重量，提高汽車的強(qiáng)度馅拗，保證汽車的安全处鲜。

3 新能源輕量化評價

在進(jìn)行新能源汽車的輕量化設(shè)計(jì)時，可以有效節(jié)約生產(chǎn)成本宿替，同時也大大提高了汽車的安全性能恳岔，降低汽車的總重量。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)情況锚渺，僅僅是減輕車輛重量還不夠谋粱，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)歪缅，例如计鹦，新能源汽車的車身重量、輕量化系數(shù)、車身靜扭轉(zhuǎn)剛度搭为、軸距等缺西，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)過程中馒胆，需要對擋風(fēng)玻璃的承載能力進(jìn)行分析缨称，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)祝迂，并根據(jù)實(shí)際情況采取合理的設(shè)計(jì)值睦尽。實(shí)際使用過程中，與汽車的安全性緊密聯(lián)系的是汽車的靜型雳、動剛度当凡，汽車的動、靜剛度可以有效提升車身的抗沖擊性能纠俭。當(dāng)側(cè)面碰撞或正面碰撞發(fā)生時沿量，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和乘客的安全冤荆。

4 結(jié)論

綜上所述朴则，新能源汽車車身輕量化設(shè)計(jì)對設(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)際情況钓简，在執(zhí)行相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上乌妒，對新能源汽車整車設(shè)計(jì)理念要有相應(yīng)的認(rèn)識，同時也是最重要的是滿足新能源汽車設(shè)計(jì)的耐久性和安全性朋蚜。最后日频，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)材料茧滞，不斷提高車輛性能浮块，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，促進(jìn)新能源汽車的健康發(fā)展狠劳。

（科學(xué)與技術(shù) 作者：徐宵龍 ）

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