《汽车轻量化关键技术应用发展研究综述报告》13000字

IPAGE1汽车轻量化关键技术应用发展研究综述报告摘要在当前时代下，随着人们对出行要求和需求的不断增加，汽车作为出行较为便捷的交通工具之一，受到了人们的青睐。在进行汽车车身结构设计的过程中，相关设计人员需要从汽车车身结构的组成以及实际的使用需求，提高汽车车身结构设计的科学性以及合理性，并且还要对汽车车身结构进行轻量化的提升，从而使得汽车更加能够满足人们的出行需求，提高人们对汽车的满意度。本文对于汽车轻量化技术进行研究，分析汽车轻量化技术在汽车零部件上的具体应用，对于轻量化前后结构性能与整车性能进行对比分析，展望轻量化技术在汽车领域发展趋势，希望通过本文的研究能够对于汽车轻量化技术的发展有所帮助。关键词：轻量化技术；汽车；应用目录130451绪论 1215031.1研究背景及意义 1155041.2国内外研究现状 124331.2.1国外研究现状 145301.2.2国内研究现状 3254111.3本文主要研究内容 4190932相关概念概述 5289912.1汽车轻量化概念 5218332.2结构轻量化 559562.3材料轻量化 5257233工程塑料技术在汽车零部件上的应用概述 7274113.1汽车用工程塑料技术概述 7218903.2发动机区零部件 81913.3汽车燃油系统零部件 9204453.4安全系统部件 9324373.5其他 9126724轻量化前后结构性能与整车性能对比分析 11244074.1轻量化前后结构性能对比分析 11139844.1.1轻量化前后刚度性能对比分析 11133224.1.2轻量化前后疲劳寿命对比分析 112324.2轻量化前后整车性能对比分析 1277244.2.1轻量化前后行驶平顺性对比分析 123084.2.2轻量化前后操纵稳定性对比分析 1352025工程塑料技术在汽车轻量化领域发展趋势分析 1582625.1汽车工程塑料技术应用的国际趋势 15324325.2汽车新技术发展为工程塑料技术应用带来新的机遇与挑战 1597505.3我国工程塑料技术零部件加工行业存在的问题 16193635.4我国汽车轻量化发展趋势 167340结论 1726038参考文献 181绪论 1.1研究背景及意义 随着汽车工业的发展，中国汽车产量稳步增长，汽车消费量日益增长。据中国汽车工业协会数据显示，2021年底中国产量达到1473.87亿辆，汽车销量达12774万辆。虽然全球汽车工业经济危机带来了严重的影响，但国内汽车制造商的积极响应，加上政府的政策支持，中国汽车销量开始回升，从整体趋势来看，中国汽车工业将继续保持快速增长。在汽车及相关行业同时带来巨大机遇的同时，汽车行业也面临巨大挑战。汽车及相关行业对社会能源供应，环保等方面的发展越来越明显，所以承受着节能减排的压力也越来越大。使用轻型轻质材料，如采用轻型车辆技术，可以减轻汽车本身的重量，同时也可以确保汽车驾驶的安全性，防撞性，振动和舒适性，同时满足汽车的需求[1]。汽车轻量化已成为汽车材料发展的主要方向，节能环保是汽车行业的两大难题[2-3]。用塑料部件代替各种昂贵的有色金属和合金材料部件不仅可以减轻车辆重量，降低燃料消耗和碳氢化合物排放，而且可以增加功率，适应恶劣环境，增加安全性并节省可回收的塑料制造过程资源消耗，最终的汽车在安全和成本两个方面得到更多的突破。汽车更美观，设计更灵活，是减少零件加工，装配维护成本的有效途径。塑料车的使用已成为衡量汽车行业发展水平的标志之一。工程塑料技术是电子信息，运输，航空航天和机械制造的上游行业。它在国民经济中起着重要的作用。其发展不仅在国家支柱产业和现代高科技产业，传统产业转型和产品结构调整发挥了配套作用。近年来，随着中国制造业的快速发展，工程塑料技术的应用越来越受欢迎，从2000年的39.4万吨到2007年的182万吨，其中汽车工业在2007年占国内消费塑料市场对于11.89％的工程塑料技术，特别是高性能工程塑料技术，由于其良好的机械性能，综合的机械性能，耐热性，耐酸性，长寿命，高可靠性，广泛应用于汽车行业，其前景非常好PA，PPS，PBT注塑或吹塑在速度控制阀，移动板，风扇，泵，油管，滑轮罩，冷却风扇，油门踏板等部件中。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状世界上有很多汽车数量多的发达国家，德国就是这些发达国家之一。在客运方面，汽车占比达到80％以上，而在运费方面，比例在83％以上。汽车在很大程度上推动了德国的经济发展。随着科技的发展，人们对汽车的品味和要求越来越高，汽车市场竞争越来越激烈，新材料的开发利用是提高竞争力的唯一途径。德国政府高度重视材料研究和快速工业化的成果，将材料作为非常重要的基础产品。1985年开始，到1994年结束，德国技术研究部总共开展了为期十年的物质研究。资助1亿美元，主要是支持国家层面的材料研究，目的是提高材料技术水平确保德国工业的长期竞争力。虽然德国工业材料研究涉及多个领域，但一般可分为两类：一类是以化工五金制造为主的材料生产行业，主要集中研究基础材料和半成品制造;是利用汽车，电子和机械制造行业的材料，着重于零件和系统制造。德国研究与技术材料研究计划原则上按照这一部门。该计划主要的针对方向是开发新材料，十分重视材料制造领域的项目，并予以大力支持。材料部门的资金要少得多，主要是解决研究经费。当然这些公司也参与其他以材料为基础的资助计划。在后一种情况下，汽车行业的材料研究。汽车行业新形势研究情况虽然联邦政府和欧盟有各种材料相关的项目，但整体主要体现在基础研究上。从汽车工业的应用方面来看，依靠企业本身的力量本身与美国汽车工业基本相同，汽车行业也是截然不同的，后者可以从国内获得各种资金。不仅如此，德国政府没有激励政策和措施来支持，促进和促进汽车行业新材料的使用以及生产和销售新材料。除了有时会开展学术和汽车量化信息交流以外，基本上没有任何行业联合和国际协作。德国规模最大的大众和梅赛德斯-奔驰公司，例如：除了陶瓷研究之间的合作之外，在招聘和其他材料如镁的研究中，由于竞争激烈的业务彼此密切关注，并加强合作单位合作。虽然汽车制造商之间没有水平关系，但汽车制造商和配件供应商之间的垂直合作正在逐渐变得积极和增长。主要原因是汽车制造商的科研经费紧张，致力于新材料的开发更为技术性的措施，然后与合作单位实施合作，尽可能将这些资金的单位合并到一起促进材料研究与发展。实际上，汽车制造商一力承担的研究项目几乎已经没有了。合作者也愿意参与，因为汽车厂是他们的客户，只有积极参与这些工作，才能确保未来的组件仍然符合要求。在这个意义上，这也是确保市场地位的长远措施。虽然汽车的长期战略具有各种重要的意义，目标是降低重量，增强效率，减少能耗，降低环境污染。随着用户对汽车内部设备的要求越来越多，寻求整体，寻求安慰，导致汽车的重量飙升，并保持足够的驱动力不得不反复增加电力，这在很多方面都是不利的。日本的汽车工业一直以依靠技术为先导。21世纪后，日本车已经卖给了世界，可靠的电力，强大的经济和先进的电子控制系统，极具便利的使用R车在世界市场上的高度竞争力这个变化是不可分割的汽车行业在材料应用领域的主导作用。依照21世纪汽车材料的特点，不难看出材料在日本汽车工业发展中的应用主要变化。影响汽车制造业的主要因素有两个：一是汽车产品自身结构的设计技术。世界主要发达国家都有自己大规模的汽车制造企业研发中心。汽车纯理论的研究成果并不重要。相反，汽车结构设计和越来越先进的电子技术已成为汽车行业领先汽车行业发展迹象的领先应用;另一种是应用汽车材料技术。汽车加工技术合理化，安全，轻便，环保这些特点是材料技术主要应用的方面。在美国使用新材料在汽车行业发挥着关键作用。美国汽车工业在使用低成本和高效率材料方面取得了显着的效益。在过去20年中，由于使用轻质材料，每辆美国汽车的平均重量已经减少了17％，约318公斤，这显着节省了汽车的燃油寿命。随着科技的进一步发展，未来汽车制造将采用高强度塑料制造车身结构，开发实用的陶瓷发动机零件。这些技术的实现将进入身体，以减轻汽车的重量。在汽车行业引进塑料等新材料，不仅可以减轻汽车的重量，还带来了很多其他好处。对于那些零件和内部部件较为复杂的部件，使用塑料材料会使加工更容易，零件数量也大大降低，目前工业水平，美国汽车工业加工各种塑料和复合材料80百分之百的成本，由于采用新技术，塑料件和涂层，可以防止或减少对盐的影响，造成蜡烛腐烂。到1995年，美国的汽车将配备136公斤的塑料和橡胶部件，约占车辆重量的10％。1.2.2国内研究现状自从“轻量化”的概念提出，经过近三十年的发展，一些工业化国家在汽车轻量化材料的开发和应用方面取得了突破性进展，从材料开发到产品设计制造到材料回收一整套工业技术。二十年来，国外汽车重量下降了20％-26％，未来十年汽车自身重量将下降20％[4]。“目前全球中型汽车平均质量约1200kg-1400kg，汽车制造业发达国家已经确定2015年目标，中型汽车质量将不到1000kg”[4]。新材料的使用是汽车轻量化技术最有效的手段，新型轻质材料如铝，镁合金，工程塑料技术，高强度钢，长期以来一直是国外先进汽车制造商在汽车工业中的一大亮点。而中国的汽车制造商在使用新材料方面还是比较落后的。上世纪80年代，重庆汽车研究院进行了双相钢铁研究，一汽和奇瑞汽车公司也对新材料进行了一系列初步试验。在轻量化设计中，由于国外CAD/CAE/CAM集成技术的诞生，国外汽车制造商长期以来一直是计算机辅助设计的应用开始，而中国已经开始很晚了，中国一直主要从设计经验逐渐发展和利用现代设计方法进行设计和分析[1]，并已有多项汽车模具开发技术的自主知识产权，如，CAD系统的CAXA、一个北京航空航天大学航天研究与发展，进行客车轻量化技术研究。随着汽车工业的飞速发展，耐热塑料更多地用于传统金属零件领域，而在一些集成零件设计中则替代了一般工程塑料技术。以下关于汽车行业三大发展趋势的要求就是这个方向的主要推动力：（1）增强安全性，舒适性和运动管理，尽可能多地使用新的电子系统（2）需要更长的保修期和使用寿命（3）发动机区域温度升高，这是因为：滑动摩擦系数低，气流减少；隔热要求美观，发动机盖；采用涡轮增压催化转换系统，释放大量热量；发动机尺寸减小，因设计更紧凑。从经济的角度来看，尼龙46是一个理想的替代金属。具有良好的抗蠕变、机械强度、刚度和高温疲劳性能，同时保持了知名塑料加工的优势。尼龙46已被所有主要汽车制造商认可。能够在高强度、高负荷、高温和恶劣环境下工作。例如链条张紧器、机油滤清器、发动机盖、发动机区域传感器、排气控制开关和连接器，以及阀门和泵中的第二供气系统。近年来，在国际汽车巨头越来越大的压力，面对中国市场，提高自主发展能力，已成为实现中国汽车产业可持续发展的重要途径。当然，要想实现汽车的自主发展，首先必须实现零部件的自主开发。每一个塑料在汽车行业的应用需要解决的问题，如结构设计，制造工艺和设备，材料的选择和修改。此外，有必要解决的问题，如表面，耦合和测试评价的产品或涂层。根据独立发展的需要，塑料配件的供应商的要求，供应商应结合OEM、适应新模式的未来发展的需要，如塑料盖，塑料挡风玻璃，行人保护系统，便携式音响系统等新材料和塑料材料的应用技术研究。面对中国汽车的塑料加工行业的快速发展，尽快提高自主发展能力，已成为十分紧迫的。为此，塑料原料供应商，塑料零部件制造商和汽车OEM制造商共同创造一个新的世界。1.3本文主要研究内容本文主要分为五个部分，第一部分阐述研究的背景、意义与国内外研究现状，第二部分对于相关的概念进行解释，第三部分对于工程塑料技术在汽车零部件上的应用进行概述，第四部分对于轻量化前后结构性能与整车性能对比分析，第五部分对于工程塑料技术在汽车轻量化领域发展趋势进行分析。2相关概念概述 2.1汽车轻量化概念所谓汽车轻量化，是指：“运用现代设计方法和有效的汽车产品的优化手段，或新材料的使用，以确保的前提下，前车的整体性能，尽可能的减少量，消费、环保、安全、综合指数”。汽车的重量可以追溯到1985年，在汉诺威汽车博览会上，奥迪公司以肖像的形式描述了轻型汽车的概念。两个女孩在绘画中没有任何外力的帮助，轻松提起奥迪100整个铝合金车身。当时，公众对汽车性能的要求（如燃油消耗，排放，安全等）与今天相比是非常不同的，加上汽车行业的生产技术有限，汽车的重量并不重要。不过，奥迪公司已经用如此生动的画面揭示轻量化将成为未来汽车生产时代的重要目标。2.2结构轻量化由于车重减少10％，燃油消耗可以降低6％-8％，排放量可以减少5％-6％，0km/h-100km/h加速可以提高8％-10％制动距离2m-7m。车辆主要是衡量事故发生时的人身安全，而不是受损车辆的安全。大型车重卡车碰撞重量大的汽车损失相对较小，但对车身设计能耗的损害以及主动与被动的安全性密切相关。例如，通过优化结构设计一些型号，可以更好地吸收分散在高强度A柱和身体下部的冲击能量，提高乘客的安全性，同时还可以减少车辆的攻击力相互对抗中心重量后车辆的重心可以下降，以提高车辆的操控性和稳定性。事实上，安全车的不同部分有不同的要求。例如，通过高冲击钢安全梁刚性部分，左右两侧均不得有改善。而对于前后保险杠，发动机，主干吸收更重要的缓冲器。冲击梁的内部采取一些垂直布置，具有对角线型，即从框架的底部延伸到窗玻璃的底部边缘。无论他们的具体位置如何，门碰撞梁乘客的结构，最直接最有效的保护，这样可以减轻乘客的实力，可以受到外界的伤害。事实证明，固定物体（如树木）在撞击梁的冲击下的保护作用是显而易见的。具有空间框架结构的豪华车，组成主要是多功能大型铸件，整体结构大，锻造比例高，可以减少机身部件数量，一系列优化，轻量化设计，使车辆相同时间提高安全性能。2.3材料轻量化除了结构优化设计之外，轻量化材料的开发和应用是当前汽车轻量化技术另一主要研究方向。轻量化材料的研究是目前国际上汽车材料领域最活跃的研究方向之一。美国的PNGV计划中明确提出：选用轻量化材料（高强度钢、铝、镁、钛合金、塑料及复合材料）来实现汽车轻量化，并把先进轻量化材料作为急需开发的技术领域。PNGV-Class样车车身全部采用高强度钢，质量只有218kg，与全铝车身相当。在轻量化材料的使用方面，用先进高强度钢和铝、镁合金替代普通钢来制造汽车主要承载构件已成为一个发展趋势。高强度钢已大量应用于汽车车身、底盘、悬架和转向零件上。另外，为了满足车辆结构的碰撞安全性要求，而又不增加额外的质量，泡沫铝、编织复合材料等性能优越的新型吸能材料被应用于车辆结构中。这也正是目前国际上学术界和工程界的一个热点研究领域，即“超轻材料和超轻结构(ultralightmaterialsandultralightstructures)”。构成汽车的2万多个零件中，约86%是金属材料，且钢铁占了约80%，这表明通过材料的轻量化来减轻汽车重量有巨大潜力。目前铝合金、高强度钢、碳纤维、工程塑料技术和复合材料等轻质材料的开发与应用在汽车的轻量化中发挥了重大作用。在世界主要的高性能纤维年产能达33万吨，中国仅7.3万吨，供应疲软。在竞争碳纤维领域，中国的年产量只有4000吨，大多数企业处于亏损状态。中国的碳纤维企业有30多个，每个投资亿美元到100多亿元，规模最大不超过3000吨，相比国际领先的规模为3万吨，竞争力的数字似乎有些不足。所以碳纤维体在国内的普及比在国外要面对的困难会更多。制造碳纤维丝束，需要芳族聚酰胺，超高分子量聚乙烯纤维，聚苯硫醚纤维，玄武岩纤维，聚酰亚胺纤维等材料及相关设备，而中国生产的碳纤维关键材料和设备也依赖进口。据介绍，由于碳纤维油，碳酸化设备依赖进口，没有大型石墨碳材料，很多公司都要从国外购买。3工程塑料技术在汽车零部件上的应用概述3.1汽车用工程塑料技术概述汽车尼龙改性主要化合物，填充，增强使用大品牌，以及与其他树脂合金，EPDM或POE增韧改性和添加各种添加剂，以改善和改善阻燃性，润滑性，耐热性，耐磨性性能，水吸收，电气性能和加工性能的品牌，近年来更突出的新产品提高树脂的流动性，耐热性，无卤阻燃和功能性新型化合物。提高功能水平，包括激光焊接，耐乙二醇，耐磨性高，可以在线涂层，包括生产厂在激光焊接等级开发，适应高度集成度，高耐热性复杂形状的产品开发要求。（1）高迁移率改性配方。高流动性水平不仅提高生产效率，降低加工成本，另一个重要的作用是改善汽车零部件的外观和表面质量。塑料新材料技术发展方向：降低成本，有利于环境（包括使用生物资源和可回收利用），提高性能。降低成本始终是原材料制造商和最终用户的目标。目前，一些大型尼龙制造商已经引进了快速成型尼龙等级，并且在不降低性能的情况下缩短加工时间，从而降低加工和总生产成本。汽车工业众所周知的产品是法国罗地亚的半结晶PATechnylStar，被认为是使用独特聚合和复合技术的划时代的尼龙材料。这种新型尼龙就像星形高支化，非线性结构，加工性能优异的产品外观，特别是玻璃纤维增​​强无机填充级别优于PA6基树脂复合材料，注塑压力降低约30％，成型时间缩短约10％，成型温度大大降低，注塑机的紧固度可减少一半以上，因此在欧洲越来越多地用于大型板材零件，共有18多种零件应用，包括汽车罩，进气管，燃油箱衬里，分配器和装饰件等组成。荷兰皇家化学公司开发了第二代高性能增强型PA6牌号AkulonUltraflow，高于第一代产品，高于一般增强型PA6Akulon80％（根据螺旋流动长度），缩短成型时间，意味着表面质量y的产品高，甚至玻璃纤维含量高达60％的树脂产品外观也非常好，使品牌覆盖厚度可以从3.2mm减小到2.5mm，适用于汽车盖部件，门把手，镜子盖等。杜邦ZytelST801A，德国巴斯夫UltramidB3WGM24，日本东丽CM1017XL3，CM3006LSP基于原有水平提高的高速成型水平。（2）提高耐热性改性尼龙作为工程塑料技术的大量应用，提高耐热性始终是尼龙制造商和最终用户的目标。尼龙材料对于汽车市场的进一步的影响之一是开发位于罩下方的新一代树脂，其特征在于高刚性和高韧性，同时提高耐热性和流动性。半芳族尼龙（PA9T，聚对苯二甲酰对苯二胺1,9壬二胺）是代表性的实用耐热PA，ZytelHTN和PPA也是半芳族尼龙树脂。荷兰皇家化学品独家生产的尼龙46产品已经得到所有OEM批准，并已成功应用于发动机高温区。其普通档次可长期耐受160摄氏度的工作环境，热增强等级可长期耐200摄氏度。另外，公司开发的尼龙6/尼龙66合金材料可以承受180摄氏度的工作稳定，价格仅为传统PPA材料的一半，注塑成型和吹塑级可用于发动机和涡轮增压区的管道。杜邦高温尼龙ZytelHTN已经是用户熟悉的，具有高耐热性，可更换的PPS和热固性树脂，用于气动制动系统，节省成本和轻型部件。随着发动机罩温度的升高，近年来对高温尼龙的需求有所增加，市场竞争加剧。除了ZytelHTN和Solvay高性能聚合物A系列PPA树脂基于聚（邻苯二甲酸酯）级，连续温度为200℃，尺寸稳定性高，符合机舱小型化要求，由于零件较大，空间小，气流差，导致发动机室温上升，因此要求较高的温度水平。3.2发动机区零部件发动机区域内的汽车零部件需要经受长期的冷热环境，通常的标准是部件需要承受的温度在-40-150摄氏度之间，这样一个标准来满足冷热交替使用的整体年环境;区域部件也需要耐高温融化剂氯化钙，长期防冻，多种油砂冲击。（1）油过滤器油过滤器是通过安装在过滤器中的油管，实现油盘分配到发动机的各个部分，以过滤出油和异物，然后使用尼龙代替金属，滤油器功能是通过钢管和法兰之间安装过滤器实现;在使用玻璃纤维增强尼龙材料代替金属的情况下，原来程序设计中的钢材是尼龙6+10％玻璃纤维改性塑料注塑，金属过滤器和中间部分整合成一体。油过滤器采用尼龙6+10％玻璃纤维改性材料注射，可降低空气混合率10〜30个百分点，整体成本可以降低50％，零件总重量可以降低70％。（2）发动机盖为了在车辆使用期间实现噪音降低并且提高乘坐舒适性，在发动机上使用由具有屏蔽噪声功能的玻璃纤维增强尼龙材料制成的盖。全部由玻璃纤维增强尼龙材料制成，具有隔音材料，随着汽车市场竞争日益激烈，人们可以选择扩大范围，车辆舒适性要求不断提高，越来越多制造商越来越多的型号的组件的组件其中可以显着地遮蔽发动机，特别是燃油喷射发动机的声音，并且还改善了机舱的外观，使得车厢看起来更干净。发动机罩需要高强度，高韧性，低翘曲，高质量，高流动性和易于操作的材料。（3）散热器汽车散热器是将发动机温度从高温降到低温冷却装置，组件从风扇，上槽，下槽，中支架，中间部件，中间支架，上槽，下槽，风扇叶片和尼龙6+玻璃纤维或尼龙66+玻璃纤维材料制成的刮板。（4）入口配件和排水配件管道的长期冷却剂入口的长度是入口管，不需要温度，不超过130度的温度，使用尼龙6+玻璃纤维增强或尼龙66+玻璃纤维增强材料，但是发动机长-出口管高温要求的位置，需要高温230摄氏度，需要选择温度升高材料，如PA46+玻璃。（5）缸盖盖气缸盖罩是汽车应用中尼龙材料使用最广泛的部件之一，仅次于进气歧管的应用。目前，应用程序已经在所有品牌厂商中获得了该模型的应用。到2012年，全球90％的汽车发动机生产配备了该产品，已成为引擎的标准配置。2012年全球应用消费改性尼龙66材料约为20,000吨。组装产品的主要目的是降噪，这是引擎区域进行降噪的第一个关键组成部分。该产品采用尼龙66+玻璃纤维和矿物质改性材料。3.3汽车燃油系统零部件燃料系统包括燃料储存系统（燃料箱及其相关附件），燃料喷射系统和燃料供应管道系统。燃料供应线燃油箱内燃油箱内加有挥发性气体，利用罐吸收，罐内可吸附挥发性气体，在发动机工作时，将进气系统引入发动机，2000年前主流电路用于返回燃油箱，因为那时燃油系统电路的零件都是用金属制成的。自1996年初以来，利用塑料生产燃料系统部件，到2000年已成为主流。由于塑料质量低，可以满足汽车轻量化的要求，也可以降低成本，加上塑料本身的耐腐蚀性优异，大大提高了部件的耐腐蚀性，成型零件可以提高装配性能，并采用特殊配方改性塑料，其使用安全性，耐燃油渗透性（必须符合国家石油渗透和排放标准的相关法律法规），耐冲击性非常优异，也可以根据防静电配方要求制作（1）燃油盖（燃油盖）汽车的燃料喷射口的盖子是燃料盖，其需要对材料的更好的抗冲击性，并且在日常切换和下降期间不太可能被损坏。并且密封件的组件也更好，用垫圈密封，弹性材料本身具有当前主流结构之间的关系，使用上部燃油盖的上部设计增强改性尼龙6或尼龙66制造中，使用中部优良耐油尼龙11或尼龙12生产，但使用成本较低的POM（POM）基本可以满足要求，但燃料蒸气透过率比使用尼龙11或尼龙12设计约20％。（2）燃料排出阀（燃料排出阀）为了防止车辆翻转时燃料泄漏并且燃油箱已满，安装的阀门成为燃料截止阀。由于燃油切断阀的安装需要防腐涂层100度烘烤处理后，所以材料必须由130摄氏度的温度制成，目前生产的部件更多的是玻璃纤维增强改性尼龙6种材质，目前主流型号约70％的机身采用尼龙6改性材料，约10％使用尼龙66材料生产的一些更高端型号，其余20％的型号曾经成为低玻璃纤维增强PBT生产。（3）燃油箱（油箱）为了实现重量轻和流线型设计的模式，目前塑料油箱PFT（塑料油箱）已被世界广泛应用，其优点是相对于金属燃油箱可减少约30％的重量，由于塑料成型可以做到更复杂和灵活的形状打破其余部分之前的固定形状的设计约束，使外观设计大大减小了坦克的尺寸和尺寸，考虑到使汽车外观越来越多样化的因素。3.4安全系统部件在安全系统中，目前使用玻璃纤维增韧改性尼龙6生产气囊支架，具有优良的韧性，温度优势，保证了安全系统的实时有效性。气囊的作用是在几毫秒内作出反应，以避免驾驶员和乘客对硬表面的冲击。为了使气囊正常工作，外壳材料必须满足最严格的机械和热性能，并且必须在一定时间内具有稳定性。3.5其他近年来，随着涡轮增压技术的成熟和批量装配市场模式，涡轮增压器对中间冷却器之间的连接进口管材塑料研发一直是主要厂房及其配套OEM厂房的蓬勃发展之地。随着玻璃纤维温度升高增韧改性尼龙66的设计，硬管部分采用20％玻璃纤维增强尼龙66注塑成型后焊接，相应的连接夹材料35％玻璃增强尼龙6生产，高温软管配件30％玻璃纤维增强尼龙66生产。4轻量化前后结构性能与整车性能对比分析4.1轻量化前后结构性能对比分析通过对扭转梁和下控制臂进行轻量化改进，取得显著的减重效果，为了确保轻量化方案的可行性，必须观察扭转梁和下控制臂改进前后，它们的刚强度、模态等重要参数是否发生变化，从而使其符合性能标准。4.1.1轻量化前后刚度性能对比分析下控制臂纵向刚度和侧向刚度、扭转梁扭转刚度会显著影响行驶平顺性和操纵稳定性等，观察扭转梁和下控制臂在优化前后，它们的刚度指标有何变化，以确保其满足设计要求。求解下控制臂纵向和侧向刚度时设定的边界条件可参考图4.1，求解扭转梁扭转刚度时增设的边界条件可参考图4.2。依托于同样的方法解析扭转梁和下控制臂在优化前后，它们的刚度指标发生了何种变化，其具体求解结果可参考表4-1。在认真仔细地比较分析后了解到，轻量化处理后，下控制臂的纵向刚度、侧向刚度变小，但是扭转梁的扭转刚度变高，不过其波动幅度较小，意味着轻量化后下控制臂、扭转梁的刚度符合标准。刚度轻量化前轻量化后相对变化量下控制臂纵向刚度(kN/mm)扭转梁扭转刚度(N·m/0)4.1.2轻量化前后疲劳寿命对比分析在汽车底盘系统中，无论是下控制臂，还是扭转梁，它们均是不可或缺的重要元件，通过各种手段和方法对其进行一系列规范合理地轻量化处理后，务必要达到疲劳寿命标准，否则无法确保整车安全性。依托于前文所述的方法与策略，必须观察扭转梁和下控制臂改进前后，它的疲劳寿命指标是否发生变化，并描绘出清晰规范的疲劳寿命图，即图4.3、4.4。根据此图能够了解到，轻量化处理后，下控制臂疲劳寿命区域位于其和副车架的后连接点区域，和未处理时的最小疲劳寿命区域大体相同，轻量化处理后，下控制臂的最小循环寿命值为，通过一系列严谨规范地换算后可知，其耐久性组合路面的行驶里程为，而尚未轻量化处理时，其最小疲劳寿命里程为，不难发现，轻量化处理后，疲劳寿命大幅延长。轻量化处理后，扭转梁最小寿命区域位于扭转梁横梁的过渡区，最小循环寿命值为，通过一系列严谨规范地换算后可知，耐久性组合路面的行驶里程为，而尚未轻量化处理时，其最小疲劳寿命里程，明显小于轻量化处理后的结果，符合疲劳寿命标准。4.2轻量化前后整车性能对比分析旨在认真仔细地观察扭转梁和下控制臂在优化前后，它对车辆的整体性能产生什么影响，本文构建了新的整车刚柔祸合模型，同时，利用前文所述的思想和策略对整车展开深入细致地动力学模拟分析，认真仔细地观察上述两种结果轻量化处理后，汽车行驶平顺性及可靠性的具体演变情况。4.2.1轻量化前后行驶平顺性对比分析根据前文提出的行驶平顺性仿真分析措施，在B级路面上对两种结构轻量化处理后的整车模型行驶车速为40,60,80,100公里/小时的平顺性展开规范合理地仿真研究，求解司机、地板和座椅的加权总加速度均方根值，并将其和前文整车性能匹配后的行驶平顺性仿真结果作比较，具体可参考图4.5。扭转梁和下控制臂重量优化后，车速低于50公里/小时时，司机地板和座椅的加权总加速度均方根值有所增大，最大相对变化量为；车速超过时降低，最大相对变化量为。整体来讲，两种结构轻量化处理后，汽车行驶平顺性并未发生明显改变。4.2.2轻量化前后操纵稳定性对比分析根据整车稳态回转和双移线工况的模拟分析结果，对两种结构轻量化处理后的行车操纵稳定性和整车性能匹配之后的操纵稳定性展开了全面细致地对比，其具体结果可参考表以及图4.6。在进行认真仔细地比较分析后了解到，两种结果进行轻量化处理后，中性转向点侧向加速度降低，不足转向度变大，汽车的不足转向性能较为理想，车身侧倾度以及最大侧倾角变小，表示轻量化处理后整车操纵稳定性进一步增强。评价指标整车性能匹配之后轻量化之后2.432.21不足转向度2.180.21车身侧倾度0.380.325工程塑料技术在汽车轻量化领域发展趋势分析5.1汽车工程塑料技术应用的国际趋势工程塑料技术的使用是汽车生产技术水平的标志之一。30多年来，国际工程塑料技术的数量越来越多，从20世纪初到50〜60kg，每辆车的平均塑胶量已经发展到目前的150kg，而增长继续日本，美国和欧洲等发达国家，平均每辆汽车使用塑料车超过150kg，占汽车总重量的10％，该表反映了欧洲工程塑料技术应用的数据。目前，中国平均每辆车的塑料车辆数量为100kg，占总重量的8％左右，至80年代中期以来的水平。20世纪70年代，工程塑料技术从内部到外部应用不断扩大开发过程。随着人们生活水平的提高，目前的汽车不再是简单的交通工具，改善了室内设计的内部空间，提高了乘客的舒适度已成为汽车技术发展的重点。近年来，国外常用的纳米聚合物材料，抗菌聚合物材料等新材料技术，提高了汽车的乘坐舒适性。未来几年，塑胶车身和塑料挡风玻璃也将成为塑料应用技术发展的热点。5.2汽车新技术发展为工程塑料技术应用带来新的机遇与挑战目前，为提高汽车和汽车内饰的安全性，人性化设计已成为汽车技术发展的主流。汽车的安全性，经过多年的研究和应用，表明塑料的碰撞能量吸收比金属碰撞能量更好，在相同的碰撞条件下，塑料和金属相比，人体的损伤远远低于金属损伤塑料打火机比金属要高，所以很多塑料替代金属在汽车行业是势在必行的，国外广泛使用的聚合物纳米和抗菌材料可以增加汽车的安全性，而且还能提高内部舒适度。对于汽车行业的塑料行业来说，带来了巨大的机遇和挑战。例如，使用纤维增强复合塑料材料生产的身体与金属体相比，可以达到35％的目标还原效果;如果使用碳纤维增强复合材料，可以实现超过60％的减肥。目前国际上由塑料制造的高端车型和少量生产的汽车已被广泛应用。随着低压成型车身罩制造技术的进一步发展，塑胶车身部件将在未来的光线和个性化车型上有广泛的应用。塑胶制品的舒适和用户友好的设计，接触质量和机械可加工性比金属部件要好得多，随着人们生活水平的提高，汽车的舒适度和对人体设计的不断增长的需求，塑料逐渐取代了金属发展趋势部分已经成为不可避免地，相对于冷金属质感和接触，塑性柔软性和易接触性将更容易被接受。当然有优缺点，因为汽车行业的塑料成本高于金属，而且回收困难，成本上涨，在一定程度上限制了汽车工业塑料的发展，塑料材料行业需要开发新产品技术，并通过塑料回收技术增加塑料取代金属的更大优势。目前汽车市场主要是消费市场，由于市场竞争压力，许多汽车制造商为了更好地捕捉市场，不影响质量前提，实施标准化和集成的生产模块生产，标准化是一样的功能在一些型号的组件中，尽可能集成是需要将一些复杂的部件组装在一起，一个可以减少模具中的一些制造过程和一些组件的成型工艺，实现而不损害质量并降低成本，为消费者提供更加实惠，优质的产品。5.3我国工程塑料技术零部件加工行业存在的问题中国工程塑料技术零件加工业是20世纪80年代，在中国建立汽车合资企业，引进国外技术开发，所以国内众多知名塑料零件供应商几乎都是从“引进到引进”的发展道路。尽管处理能力大多数国内供应商几乎没有问题，但在核心技术方面却显示出严重依赖技术引进。例如，目前国内的供应商虽然按照国外的技术要求打造各种汽车内饰件和保险杠系统元件，但是由于缺乏保险杠系统的设计和开发能力，他们只能加工塑料保险杠外壳，但是不独立发展碰撞能量吸收系统。换句话说，他们不必主办OEM来满足碰撞，行人保护系统设计和材料技术的保护要求。多年来，工程塑料技术零件行业的整体表现是，一旦OEM引进了新的国外型号，零部件供应商还将从国外订购相应的制造设备和模具，并按照图纸和技术要求组织OEM生产。结果是企业本身的成本增加，独立核心技术的流失也导致了引进的严重重复，而且这种演示只停留在“复制制造模式（复制制造）”级别。5.4我国汽车轻量化发展趋势中国汽车企业轻工技术研究与应用的步伐也在加快。据奇瑞汽车相关负责人介绍，目前奇瑞A3等主流车型均配备了奇瑞自主研发的全铝发动机。从2007年起，奇瑞部分轻型技术在车辆上大量应用，一些型号减重近8％，在实现节能减排的同时也降低了用户的使用成本。与乘用车相比，商用车主要作为生产手段，用户输入和输出比较重要。今年受国家有关政策的影响，轻型商用车的市场需求升温，车辆的轻便节能优势逐渐被用户认可，成为影响购车的重要因素。目前，国内运输车辆的重量比国外同类型车型重15％〜20％[5]，在油价上涨，重量收费，运行车辆燃油消耗限制等因素的影响下，运输车辆将减轻重量的用户相当大的使用成本。落实国家有关政策法规和用户需求，共同推动轻工商业企业在中国的步伐。例如，中国重型卡车今年推出轻型产品，HOWO-A76×4,6×4金王子等车型已经轻量化改造。一汽解放汽车轻量化发展取得重大进展，部分生产车型重量从原来的9.2吨降至8.5吨，主要从多板簧减重到小板簧的重量，鼓式制动器进入盘式制动器，使用桥架箱单级减速桥的扩展，并在散热器等相关部件上使用铝合金材料。在一些车上可选的空中悬挂也是解放一汽执行轻量级企图之一。上汽依维柯红岩第一批轻巧的杰利派克去年底交付，据报道，已经批量生产的狮子轻质产品已经接近世界先进水平。在特种车辆，运输车辆领域，重量轻的趋势也非常明显，除了使用轻型车，翼展，坦克车，窗帘车也将在不久的将来实现批量生产。结论 在汽车轻量化的探索过程中，我们应该面对一个问题：不能盲目轻量化，忽视汽车的安全。中国国内汽车网站拥有国内合资品牌47种防碰撞钢梁检测，试验结果表明，大多数日本合资品牌汽车碰撞钢梁厚度达到国家标准3mm，甚至有些日本车型钢梁之后甚至没有发生碰撞，比如日产Tiida。一些韩国车型如起亚K5，使用工程塑料技术作为碰撞梁材料的方法也是开放的。如果汽车的重量以牺牲安全为代价，那么我们应该重新审视轻量化的意义。在这条路上，中国的汽车工业还有很长的路要走。在材料的选择上需要更加谨慎，技术需要更加成熟，同时体重应该涉及身体的各个部位，这也要求我们的行业从整个生产链的上游到下游都集中在轻量化，使中国的未来成为汽车的本质特征。参考文献[1]杜轶姝.新能源汽车车身轻量化设计理念探究[J].2021(2017-10):256-256.[2]刘清梅,封娇洁.汽车轻量化条件下先进高强