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1、專用汽車輕量化設計 1引言 近些年，隨著人們對環(huán)保、安全、效率和審美等方面要求的不斷提 高，專用汽車的個性化特點越來越明顯。為了滿足用戶H益增長的個性 化需求，專用汽車在個性化造型方面己顯得尤為重要。另一方而， 《汽車產業(yè)進展政策》和《在全國開展車輛超載、超限治理工作的實施 方案》的出臺，為加快專用汽車輕量化給予了政策支持和動力。因 此， 加強專用汽車在造型和輕量化設計方面的研究，對我國專用汽車企業(yè)提 高自身的設計水平，保持較高競爭力是至關重要的。 2專用汽車造型設計的研究 2」專用汽車造型設計的重要性 專用汽車的設計過程是在載貨汽車底盤或專用底盤上裝置功能設 備和專用車廂。因此新

2、穎和優(yōu)美的造型以及舒服精巧的內飾是吸引客戶 的重要方而。在底盤、發(fā)動機變化不大的今天，專用汽車的造型是爭取 市場的關鍵之一。 在完成一種新型專用汽車全部設計的過程中，必須考慮專用汽車的 藝術造型和產品功能的緊密結合。一個成功的造型設計，應該使專用汽 車具有新穎美觀的外形、良好的空氣動力學性能、各部分的布置符合人 機工程學的要求并適合于多種變型的結構和零部件分塊。車身及其覆蓋 件應具有良好的沖壓工藝性和焊接裝配工藝性、合理的零部件形狀和較 高的材料利用率。隨著社會的不斷進步，人們對汽車的外觀、舒服性、 功能的完備性等要求都在不斷的提高。由此可見，造型 設計在專用汽車的開發(fā)過程中的重要性。，

3、 2.2專用汽車造型時應注意的原則 2.2.1和諧的美學原則 具有美感的造型應該是符合長期實踐總結出來的美學差不多原則，是 外在形式美和內在科技美的統(tǒng)一體。優(yōu)秀的造型設計應該是在美學差不 多原則基礎上針對不同的用戶進行設計的。其專門的設計思想，往往會 推動實現(xiàn)其目標技術手段的新進展。“美”是專用汽車造型所追求的， 只有能真正發(fā)揮產品的功能，才是真正的“美”。脫離了功能和結構的 美，關于作為服務于社會的專用汽車來說，會因為有用價值低下，而在 市場中失去競爭力。在構成車身造型美感的線、形體、色彩、質感等因 素的變化中求統(tǒng)一，才能做到豐富而不雜亂，有規(guī)律而不單調。隨著科 學技術水平的進展，專用汽

4、車的造型應追求時代性和社會性的“美”， 即不但要考慮用戶的愛好，也要有造型設計獨創(chuàng)性的審美觀。 2.2.2良好的空氣動力性 專用汽車應選擇合理的外形以便減少空氣阻力。近些年來，由于高 速公路的進展，專用汽車（要緊是專用運輸車）在公路上行駛的速度也 大大提高，人們期望這些汽車有良好的空氣動力學性能，通過降低專用 汽車的空氣阻力來節(jié)約燃料。此外還期望減低它們在高速行駛時的空氣 動力性噪聲，提高汽車在高速行駛時的操縱穩(wěn)固性，減少飛濺全車窗和 照明設備上的污水等。 223良好的工藝性原則 專用汽車的車廂或駕駛室由許多大型覆蓋件組成，在進行藝術造型 時，應專門好地考慮這些覆蓋件的工藝合理性，并

5、使零部件之間有良好 的裝配性。 2.2.4行駛安全性原則 合理的布置前后保險桿，能夠在撞車時愛護乘客的安全；減少車身 上的凸起，幸免傷到行人。專用汽車駕駛室內必須有良好的視野，使駕 駛員在進行某項任務操作時更加準確和方便。 2.2.5人體工程學原則 在專用汽車造型設汁中，滿足人體功能的要求專門重要，保證操作 者、乘員能夠在舒服、方便的環(huán)境內高效及可靠地工作。 專用汽車輕量化設計-2 3專用汽車輕量化研究 3.1輕量化對專用汽車的重要性） 國外有關試驗資料說明，減輕車輛自身質量10%，可降低油耗5% 8%。汽車的發(fā)動機的功率要緊消耗在克服汽車行駛阻力上。汽車行駛阻 力由空氣阻力、

6、滾動阻力、加速阻力和爬坡阻力等組成?？諝庾枇σo 與車身的形狀、迎風面積等有關，專門在高速行駛時關系更大，但它與 整車的總質量無關。而除空氣阻力以外的滾動阻力、加速阻力和爬坡阻 力均與整車的總質量成正比，因此減輕自身質量，是減少上述三種阻力 的重要因素，也是降低燃油消耗的有效措施。 輕量化除了能使油耗降低以外，車輛性能也在提高。在同樣的功率輸 出下，較輕的車重關于發(fā)動機來說確實是較輕的負載，使汽車的操控 穩(wěn)固性也有所提高。 3.2輕量化材料在專用汽車內的應用 專用汽車輕量化包插各部分結構的合理設計和輕量化材料的應用 二大方面，本文著重對輕量化材料的應用進行說明；目前國內外專用汽 車v要

7、緊為專用載貨運輸車）上應用較多的輕量化材料有鋁合金、鎂合 金、高強度鋼、塑料及復合材料等。各大汽車公司都差不多將采納這些 輕量化材料的多少作為衡量生產技術和新材料開發(fā)水平是否領先的標 志。 隨著我國專用汽車市場競爭國際化的日趨猛烈，國產專用汽車要達 到國外同類車水平，加大出口份額將是必定趨勢，因而新型輕量化材料 的擴大應用己是迫在眉睫。國產專用汽車由于質量較同等級的國外車大， 質量利用系數(shù)差距也較大，因而更具開發(fā)潛力?，F(xiàn)對輕量化材料的應用 提出幾點建議：、 乩專用汽車的許多構件用材可多種選擇，這就形成了一種競爭的格 局。當前國內外高強度鋼、鋁合金和塑料在專用汽車車身外板、車架及 車廂部分零

8、部件等方而的競爭尤為突出。此種競爭必定推動各材料生產 廠家提高工藝水平，降低成本，并推動汽車設計和制造工藝的進步。競 爭機制的形成是推進專用汽車加速實現(xiàn)輕量化的動力。 b.由于種種緣故，國產專用汽車應用輕量化材料進展較慢。目前載 貨汽車輕量化的要緊目標點應在車身、前后保險杠、車廂、車架及裝配 在其上的各種支架、擋板等構件。因為這些構件比動力系統(tǒng)部件用材的 性能要求低，易于實現(xiàn)用塑料、鋁合金和高強度鋼來代替。隨著技術的 不斷進步，輕量化材料的品種、用量也會日益增多。鎂合金、鈦合金、 超高強度鋼、吸振與吸音夾層薄板及碳釬維復合材料等優(yōu)質輕量化材料 的應用前景令人充滿期待。 C.國內一些專用汽

9、車廠應制定減輕自質量的遠景規(guī)劃和近期目標， 在具體實施時則應借鑒和學習國際先進汽車廠商的輕量化材料應用技 術與研發(fā)手段。與此同時，尤為重要的是把握新型材料的設計、成型、 焊接、涂裝等新技術。 d.減輕自身質量應滿足三個差不多條件：不能阻礙構件的強度和剛 度；不能使成本負擔過重；修復成本不能太高。設計人員在應用輕量化 材料時，除了進行強度和剛度等的技術運算外，還應進行價值分析（即： 價值=功能/價格）。例如，一種廂式車需應用鋁合金來取代鋼制車廂， 需獲得多種資料（有關鋼材與鋁合金型材的售價、兩者造價、燃油費、 運價、預期運程、預期空載與滿載比、預期使用壽命等）作為價值分析 的基礎，以此作性能成

10、本的綜合評判。 實現(xiàn)輕量化是衡量汽車工業(yè)技術成就的重要標志之一，也是業(yè)內人 士長期查找的技術課題。盡管目前我國輕量化材料的應用與國際先進水 平尚有差距，但我們相信只要制定政策、明確目標、措施得力，國產專 用汽車輕量化將會專門快取得成果。 4終止語 相伴著我國經(jīng)濟的進展，專用汽車工業(yè)市場和成熟，企業(yè)創(chuàng)新觀念的 培養(yǎng)和提高對專用汽車的進展意義重大。強調造型和輕量化設計是阻礙 和推動企業(yè)技術創(chuàng)新，使專用汽車成為更符合美學和環(huán)保、高效的專用 交通工具的關鍵。面對當前國內外猛烈的競爭市場，我國專用汽車企業(yè) 應當奮起直追，迎接挑戰(zhàn)，采納新技術，開發(fā)新工藝，為我國的專用汽 車工業(yè)樹立良好的產品形象，

11、在國際市場中保持持久競爭力做好充足的 預備。 汽車業(yè)，以塑代鋼 汽車輕量化使塑料作為原材料在汽車零部件領域被廣泛采納，從內裝 件到外裝件以及結構件，塑料制件的身影隨處可見。目前，發(fā)達國家 己將汽車用塑料量的多少，作為衡量汽車設計和制造水平的一個重要 標志 從現(xiàn)代汽車使用的材料看，不管是外裝飾件、內裝飾件，依舊功 能與結構件，到處都能夠看到塑料制件的身影。在近日舉辦的2007國 際塑料橡膠展上，記者注意到，為有效降低能耗，目前塑料材料在汽 車業(yè)的應用范疇己不僅僅局限于汽車內飾、坐椅、車燈等零部件，而 是己擴展到油箱、翼子板、風扇葉片等結構件。更重要的是，隨著 “以塑代鋼”成為汽車設計和制

12、造水平的重要標志，它為塑料工業(yè)提 供了更加寬敞的進展前景。 汽車輕量化“相中”塑料汽車工業(yè)的進展與塑料工業(yè)的進展密不可 分。近年來汽車輕量化成為降低汽車排放、提高燃燒效率的有效措施， 也是汽車材料進展的要緊方向，它使塑料在汽車中的用量迅速上升。 目前發(fā)達國家己將汽車用塑料量的多少作為衡量汽車設計和制造水平 的一個重要標志。 統(tǒng)計顯示，汽車一樣部件重量每減輕1%,可節(jié)油1%;運動部件每減 輕1%,可節(jié)油2%。國外汽車自身質量同過去相比，己減輕20%—26%。 估量在以后的10年內，轎車自身的重量還將連續(xù)減輕20%。而塑料等輕 量化材料的開發(fā)與應用，在汽車的輕量化過程中發(fā)揮著重大作用。 中國

13、汽車工業(yè)協(xié)會的一位工程師告訴記者，汽車材料應用塑料的最大 優(yōu)勢是減輕車體的重量。一樣塑料的比重在0.9—1.5,纖維增強復合材料 的比重也可不能超過2.0,而金屬材料的比重，A3鋼為7.6,黃銅為8.4，鋁 為2.7。這就使得塑料材料成為汽車輕量化的首選用材。從現(xiàn)代汽車使 用的材料看，不管是外裝飾件、內裝飾件，依舊功能與結構件，到處都 能夠看到塑料制件的影子。外裝飾件的應用特點是“以塑代鋼”，減輕 汽車自重，要緊部件有保險杠、擋泥板、車輪罩、導流板等；內裝飾件 的要緊部件有外表板、車門內板、副外表板、雜物箱蓋、坐椅、后護板 等；功能與結構件要緊有油箱、散熱器水室、空氣過濾器罩、風扇葉片 汽車

14、輕量化，使包括聚丙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、熱固性復合材料、 ABS、尼龍和聚乙烯等在內的塑材市場得以迅速放大。近兩年，車用塑 料的最大品種-聚丙烯，每年以2.2%—2.8%的速度加快增長。估量到2020 年,發(fā)達國家汽車平均用塑料量將達到500千克/輛以上。 “以塑代鋼”國外先行一步汽車業(yè)“以塑代鋼”的趨勢在2007國際 塑料橡膠展會上得以充分表達。據(jù)記者觀看，諸多國外塑料生產企業(yè)都 將其與汽車有關的業(yè)務作為推廣重點，并展現(xiàn)其用塑料材料制造的汽車 零部件產品。如，GE塑料集團采納樹脂和最新復合材料技術生產的車 用塑料產品，美國首諾公司用工程塑料制成的進氣歧管，德國朗盛集團 研發(fā)的車用塑料零部

15、件……GE塑料集團有關人士表示，使用新型材料 后，Volt的翼子板、車窗、外表板和方向盤等部件的重量都減輕30%一 50%。 汽車業(yè)，以塑代鋼（續(xù)） 事實上，汽車業(yè)“以塑代鋼”己在國外先行一步。目前國外汽車的內飾 件己差不多實現(xiàn)塑料化，塑料在汽車中的應用范疇正在由內裝件向外裝 件、車身和結構件擴展。今后的重點進展方向是開發(fā)結構件、外裝件用 的增強塑料復合材料、高性能樹脂材料與塑料，并對材料的可回收性予 以高度關注。統(tǒng)計顯示，全世界平均每輛汽車的塑料用量在2000年就己 達105千克，約占汽車總重量的8%—12%。而發(fā)達國家汽車的單車塑料 平均使用量為120千克，占汽車總重量的12% — 2

16、0%。如奧迪A2型轎 車，塑料件總重量己達220千克，占總用材的24.6%。目前，發(fā)達國家 車用塑料己占塑料總消耗量的7%—8%,估量不久將達到10%—11%。 國內塑料業(yè)機會放大“以進氣歧管為例，在歐洲使用塑料制造的進 氣歧管占其總量的60%,而這一數(shù)字在國內尚不足10%。從中能夠看到 龐大的市場契機和進展?jié)摿Α！卑退狗颍ㄖ袊┧芰喜渴袌鲞M展主管黃 奕如是說。 關于中國來說，塑料在汽車行業(yè)的應用尚處于初級時期。目前，塑料 等非金屬材料在國產車內的應用狀況還比不上進口車。在歐洲，車用塑 料的重量占汽車自重的20%,平均每輛德國車使用塑料近300千克，占汽 車總重量的22%。與國外相比，國產

17、車的非金屬材料用量仍舊偏少。國 產車的單車塑料平均使用量為78千克，塑料用量僅占汽車自重的5% 一 10%。 然而，隨著近年來中國汽車工業(yè)的飛速壯大，也激活國內汽車塑料的 需求。自1990年以來，我國汽車塑料消費量每年平均增幅達24.7%。業(yè) 內人士稱，塑料及其復合材料是重要的汽車輕質材料。它們不僅能夠減 輕零部件約40%的重量，還能夠使采購成本降低40%左右。專家估量， 以后幾年，我國車用塑料的用量將大幅上升。到2018年，我國轎車塑料 用量為34.9萬噸，客車為8.8萬噸，貨車為9.7萬噸，修理保養(yǎng)為18.8 萬噸。也確實是說，由于塑料在減輕汽車重量方面的龐大優(yōu)勢，塑料將 在國內汽車行業(yè)

18、得到大量應用。而汽車輕量化以及“以塑代鋼”的進一 步推廣，也為國內塑料工業(yè)帶來新的進展機遇，同時更使得車用塑料產 品的市場機會巨量放大。 盡管汽車工業(yè)的“以塑代鋼”為國內塑料行業(yè)帶來機遇，但有關專 家表示，目前我國各類汽車塑料生產企業(yè)有1100多家，然而，尚缺乏生 產汽車專用塑料的大型骨干企業(yè)，現(xiàn)有企業(yè)大多數(shù)生產規(guī)模小而分散， 技術水平參差不齊，模具開發(fā)能力差，汽車塑料制品的質量難以保證， 而塑料回收、再利用方面也才剛剛起步，與國外差距較大。與此同時， 由于我國汽車專用塑料牌號少，產品性能不能滿足選材要求，每年的進 口車用塑料都在不斷增加。國內塑料行業(yè)要勝出，急需重組，在加強技 術研發(fā)的同時，提高行業(yè)整體實力。