自20世紀70年(nian)代中期以來,世界上主要工業化國(guo)(guo)家,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)尤其是小汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的生產迅速發(fa)展。以美國(guo)(guo)為例,1975年(nian)小汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量為898.7萬(wan)(wan)輛(liang)(liang),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)保(bao)有量為1.327億輛(liang)(liang);到(dao)1985年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量上升到(dao)1165.4萬(wan)(wan)輛(liang)(liang),其中轎(jiao)車(che)(che)達818萬(wan)(wan)輛(liang)(liang),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)保(bao)有量達1.686億輛(liang)(liang)。1985年(nian)全世界汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)總產量達4503萬(wan)(wan)輛(liang)(liang),保(bao)有量達4.71億輛(liang)(liang)。


  2005年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)美國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)1202萬輛(liang)(liang),全世(shi)界(jie)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)總產(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)6772萬輛(liang)(liang),保(bao)(bao)有(you)量(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)6.5億(yi)輛(liang)(liang)。2000年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)以(yi)后(hou),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業發(fa)展(zhan)進入(ru)了(le)快車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)道,每年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)都(dou)以(yi)兩位數(shu)的(de)(de)(de)(de)速率增(zeng)長(chang),2006年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)728萬輛(liang)(liang),產(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)已(yi)(yi)位于世(shi)界(jie)第三,銷量(liang)(liang)處世(shi)界(jie)第二(er)(er),而(er)2007年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)產(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)已(yi)(yi)超(chao)(chao)過880萬輛(liang)(liang),如果加(jia)上農(nong)用車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)可超(chao)(chao)過1000萬輛(liang)(liang),產(chan)(chan)(chan)(chan)、銷量(liang)(liang)穩(wen)居世(shi)界(jie)第二(er)(er),而(er)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)保(bao)(bao)有(you)量(liang)(liang)超(chao)(chao)過5000萬輛(liang)(liang)。預計到(dao)2020年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)家(jia)(jia)庭(ting)轎車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)保(bao)(bao)有(you)量(liang)(liang)有(you)望超(chao)(chao)過1億(yi)輛(liang)(liang),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)保(bao)(bao)有(you)量(liang)(liang)將(jiang)超(chao)(chao)過1.6億(yi)輛(liang)(liang)。按(an)(an)2003年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)統計,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)每千(qian)人(ren)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)擁有(you)量(liang)(liang)僅為(wei)(wei)(wei)15輛(liang)(liang),美國(guo)(guo)(guo)已(yi)(yi)達(da)(da)(da)(da)850輛(liang)(liang)。汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業發(fa)展(zhan),產(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)保(bao)(bao)有(you)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)提高(gao)(gao),產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)三個(ge)主(zhu)要問(wen)題。其(qi)一(yi)是能(neng)耗(hao)加(jia)大(da),2003年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)燃(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)消(xiao)(xiao)耗(hao)已(yi)(yi)達(da)(da)(da)(da)6000萬噸(dun)(dun),2005年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)已(yi)(yi)達(da)(da)(da)(da)1.3億(yi)噸(dun)(dun),2010年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)可能(neng)會達(da)(da)(da)(da)到(dao)2.7億(yi)噸(dun)(dun);降低燃(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)消(xiao)(xiao)耗(hao)已(yi)(yi)成各國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)當務之急。二(er)(er)是環保(bao)(bao)和排(pai)(pai)放(fang)污染加(jia)重(zhong),燃(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)消(xiao)(xiao)耗(hao)增(zeng)加(jia),必然(ran)帶(dai)來排(pai)(pai)放(fang)污染增(zeng)加(jia)。在(zai)通常情況(kuang)下,按(an)(an)滿(man)足歐II排(pai)(pai)放(fang)標準,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)每消(xiao)(xiao)耗(hao)1噸(dun)(dun)燃(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you),將(jiang)會排(pai)(pai)放(fang)二(er)(er)氧化碳(tan) 2000 kg,NO,44.09 kg,微粒(li)1kg,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)排(pai)(pai)放(fang)污染也是驚人(ren)的(de)(de)(de)(de)。三是安(an)全交通事(shi)故(gu)增(zeng)加(jia),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)每年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)因(yin)交通事(shi)故(gu)而(er)造成的(de)(de)(de)(de)傷亡(wang)人(ren)數(shu)高(gao)(gao)達(da)(da)(da)(da)20萬人(ren)/年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),即百萬輛(liang)(liang)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)死(si)亡(wang)人(ren)數(shu)高(gao)(gao)達(da)(da)(da)(da)0.5萬人(ren)。為(wei)(wei)(wei)保(bao)(bao)證汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業健康發(fa)展(zhan),各國(guo)(guo)(guo)都(dou)制定(ding)(ding)(ding)了(le)相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)法(fa)規(gui)。首先是如何減少汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)行車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)油(you)(you)(you)(you)耗(hao),節(jie)約能(neng)源(yuan)。能(neng)耗(hao)問(wen)題首次(ci)變得尖銳源(yuan)于20世(shi)紀(ji)70年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)代初的(de)(de)(de)(de)石(shi)油(you)(you)(you)(you)危機(ji),石(shi)油(you)(you)(you)(you)供應短缺和價(jia)格(ge)猛漲(zhang),迫使一(yi)些國(guo)(guo)(guo)家(jia)(jia)采取相(xiang)應對(dui)策。70年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)代末,美國(guo)(guo)(guo)和日(ri)本相(xiang)繼制定(ding)(ding)(ding)了(le)內容類似(si)的(de)(de)(de)(de)能(neng)源(yuan)政策。美國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)公(gong)(gong)司平(ping)(ping)均油(you)(you)(you)(you)耗(hao)法(fa)(CAFé)要求各汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)廠(chang)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)銷售的(de)(de)(de)(de)小汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)平(ping)(ping)均油(you)(you)(you)(you)耗(hao)為(wei)(wei)(wei):1978年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)為(wei)(wei)(wei)7.61 km/L(18mile/gal),1980年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)為(wei)(wei)(wei)8.46 km/L(20mile/gal),1985 年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)為(wei)(wei)(wei)11.67 km/L(27. 6mile/gal).在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)油(you)(you)(you)(you)價(jia)持續攀升的(de)(de)(de)(de)今天(tian),這(zhe)一(yi)法(fa)規(gui)更(geng)加(jia)嚴格(ge)。在(zai)美國(guo)(guo)(guo),當某車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)不能(neng)滿(man)足CAFé規(gui)定(ding)(ding)(ding)時,該車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)廠(chang)家(jia)(jia)將(jiang)受(shou)到(dao)高(gao)(gao)額罰款,該車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)買主(zhu)也將(jiang)被征(zheng)收汽(qi)(qi)(qi)油(you)(you)(you)(you)超(chao)(chao)標稅,汽(qi)(qi)(qi)油(you)(you)(you)(you)超(chao)(chao)標稅的(de)(de)(de)(de)起征(zheng)點為(wei)(wei)(wei)9.52km/L(22.5mile/gal);這(zhe)一(yi)指標將(jiang)對(dui)整個(ge)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)設計用材(cai)及(ji)其(qi)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)重(zhong)大(da)影響;日(ri)本也于1999年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)規(gui)定(ding)(ding)(ding)了(le)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)油(you)(you)(you)(you)耗(hao)限值(zhi),該限值(zhi)依據車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)裝備質量(liang)(liang)不同,車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)驅動形(xing)式(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)不同,以(yi)及(ji)變速箱形(xing)式(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)不同而(er)改變;盡管(guan)歐洲尚無燃(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)方面的(de)(de)(de)(de)規(gui)定(ding)(ding)(ding),但(dan)CEE規(gui)定(ding)(ding)(ding)了(le)燃(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)消(xiao)(xiao)耗(hao)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)試(shi)方法(fa),政府公(gong)(gong)布每種車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)的(de)(de)(de)(de)實(shi)測(ce)(ce)燃(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)消(xiao)(xiao)耗(hao),引導用戶(hu)的(de)(de)(de)(de)購車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)意向;中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)也于2003年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)制定(ding)(ding)(ding)并(bing)實(shi)施了(le)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)燃(ran)(ran)料消(xiao)(xiao)耗(hao)量(liang)(liang)限值(zhi)方面的(de)(de)(de)(de)法(fa)規(gui)。


  汽(qi)車(che)數量增(zeng)(zeng)多,車(che)速(su)增(zeng)(zeng)高(gao),車(che)禍(huo)增(zeng)(zeng)多。為保證人(ren)員(yuan)和(he)(he)車(che)輛安(an)(an)全(quan),美國(guo)在1966年(nian)(nian)制(zhi)定(ding)了(le)(le)聯邦汽(qi)車(che)安(an)(an)全(quan)標準(zhun)(Federal Motor Vehicle Safety Standard)[2].這個標準(zhun)的(de)(de)(de)內容在技(ji)術上逐(zhu)年(nian)(nian)加(jia)嚴。此外,1970年(nian)(nian),美國(guo)、日(ri)(ri)本與西歐各國(guo)共同制(zhi)定(ding)了(le)(le)安(an)(an)全(quan)實(shi)驗車(che)(Experimental Safety Vehicle)計劃(hua),并進行了(le)(le)幾年(nian)(nian)的(de)(de)(de)研究(jiu)試制(zhi)和(he)(he)國(guo)際交流,從而(er)得出,保證安(an)(an)全(quan)的(de)(de)(de)一個重要措施(shi)是汽(qi)車(che)構造和(he)(he)構件要顯著增(zeng)(zeng)強。例(li)如,美國(guo)規(gui)定(ding)汽(qi)車(che)的(de)(de)(de)前保險杠必須承受(shou)在8.05 km/h(5mile/h)車(che)速(su)下的(de)(de)(de)撞擊無(wu)任何永久(jiu)變形。近年(nian)(nian)來,安(an)(an)全(quan)法(fa)規(gui)逐(zhu)年(nian)(nian)嚴格(ge),基于有關單位的(de)(de)(de)統計報告,在車(che)輛碰(peng)(peng)撞事故中,正(zheng)面碰(peng)(peng)撞占(zhan)49%,側面碰(peng)(peng)撞占(zhan)25%,追(zhui)尾(即后碰(peng)(peng))占(zhan)22%.雖然(ran)側碰(peng)(peng)比例(li)較少,但人(ren)員(yuan)傷害最嚴重。歐美除制(zhi)定(ding)了(le)(le)正(zheng)碰(peng)(peng)法(fa)規(gui)FMVSS208 和(he)(he)ECE R94外,還制(zhi)定(ding)了(le)(le)側面碰(peng)(peng)撞法(fa)規(gui) FMVSS214 和(he)(he)ECE R95,我國(guo)2004年(nian)(nian)6月(yue)1日(ri)(ri)起實(shi)施(shi)正(zheng)撞法(fa)規(gui),2006年(nian)(nian)7月(yue)1日(ri)(ri)起正(zheng)式實(shi)施(shi)側碰(peng)(peng)法(fa)規(gui)。


  為降低(di)(di)排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang),歐(ou)(ou)(ou)(ou)美均先后制定(ding)了(le)相關的(de)(de)排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)規。歐(ou)(ou)(ou)(ou)洲1993年(nian)開始(shi)實(shi)(shi)施歐(ou)(ou)(ou)(ou)I排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)標(biao)準,1997年(nian)實(shi)(shi)施歐(ou)(ou)(ou)(ou)II,2000年(nian)實(shi)(shi)施歐(ou)(ou)(ou)(ou)II,2004年(nian)實(shi)(shi)施歐(ou)(ou)(ou)(ou)IV;美國于1993年(nian)制定(ding)了(le)類同(tong)歐(ou)(ou)(ou)(ou)I的(de)(de)排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)標(biao)準,同(tong)時提出(chu)(chu)了(le)過渡低(di)(di)排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)汽(qi)(qi)車(TLEV)、低(di)(di)排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)汽(qi)(qi)車(LEV)和(he)超低(di)(di)排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)汽(qi)(qi)車(ULEV)排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)標(biao)準,對汽(qi)(qi)車排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)提出(chu)(chu)了(le)更高的(de)(de)要求;我國目前(qian)已全面實(shi)(shi)施歐(ou)(ou)(ou)(ou)II排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)標(biao)準,2006年(nian)7月1日起,部分城市實(shi)(shi)施歐(ou)(ou)(ou)(ou)I排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)標(biao)準。


  降(jiang)(jiang)低(di)汽(qi)車(che)油耗(hao)雖然可(ke)以通過(guo)提高發動機(ji)效(xiao)率、增加傳動效(xiao)率、減少運行(xing)阻力等方(fang)法,但是根據汽(qi)車(che)油耗(hao)和汽(qi)車(che)重(zhong)量(liang)成線性關系的(de)試驗(yan)結果。,如果汽(qi)車(che)自重(zhong)降(jiang)(jiang)低(di)10%,在其(qi)他條件不變的(de)情(qing)況下(xia),則可(ke)使(shi)汽(qi)車(che)油耗(hao)降(jiang)(jiang)低(di)8%,排(pai)放(fang)降(jiang)(jiang)低(di)4%,可(ke)見,降(jiang)(jiang)低(di)汽(qi)車(che)自重(zhong)是降(jiang)(jiang)低(di)汽(qi)車(che)油耗(hao)的(de)簡單有效(xiao)的(de)方(fang)法。


  汽車質量對燃油消耗的影響可從以下分析中更一目了然地體現出來。如圖1-1所示,汽車在角度為α的坡面行駛,其行駛阻力Fwi可由方程1-1表示。



圖 1.jpg




以上各式中,m為汽車質量,p為空氣密度,Cw為風阻系數,A為汽車迎風截面積,vx為車速,g為重力加速度,ax為汽車加速度,KR為上坡阻力系數,Km為加速度阻力系數,將方程1-2~1-5代人方程1-1,可得:


1.jpg



  方程1-6表明:汽(qi)車的運動阻力(li)與(yu)汽(qi)車質量密切相關,通常(chang)當(dang)車型設計完成后,風(feng)阻(zu)便可固定,則車子(zi)的運(yun)行阻(zu)力(li)(也即燃(ran)油(you)消(xiao)耗)與(yu)車子(zi)的自身質量(liang)呈線性關(guan)系。


  從汽車制造、使用中耗能的統計結果來看假定一部小汽車“一生”所耗能量為12.56×108kJ(3×108kcal),則行駛占82%,制造材料占10%,加工工藝占5%,輪胎占2%,潤滑油占1%.可以看出,減少汽車自重從而降低使用中油耗的重要意義。因此,美國汽車的自重自1974年以來,已經迅速下降,例如:1977年轎車平均重量為1900 kg,1985年下降到1360kg.汽車自重的這種明顯的變化只有通過各種構件用材的變化才可能實現。


  有趣的是(shi)(shi),降(jiang)低燃(ran)油消耗和(he)排放,要(yao)求汽車(che)輕(qing)量(liang)(liang)化(hua)(hua)(hua),降(jiang)低自(zi)(zi)重(zhong);而近年來,由于汽車(che)功能提升,安全性(xing)增(zeng)加(jia),舒適性(xing)改善(shan),增(zeng)加(jia)了許(xu)多安全件、自(zi)(zi)動化(hua)(hua)(hua)附件和(he)相關的舒適性(xing)附件,這些(xie)又使(shi)汽車(che)自(zi)(zi)重(zhong)有增(zeng)加(jia)的趨勢。但是(shi)(shi),如果不是(shi)(shi)輕(qing)量(liang)(liang)化(hua)(hua)(hua)材料和(he)技術的應用,汽車(che)自(zi)(zi)重(zhong)的增(zeng)加(jia)量(liang)(liang)將會更大,汽車(che)自(zi)(zi)重(zhong)變化(hua)(hua)(hua)的趨墊(dian)見圖1-2。


圖 2.jpg


 減輕汽(qi)車自重可以(yi)(yi)采用(yong)(yong)密(mi)度(du)低的(de)(de)鋁合(he)(he)金、塑料(liao)以(yi)(yi)及(ji)纖(xian)維增強復(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)。但這為(wei)(wei)些材(cai)料(liao)與(yu)低合(he)(he)金高(gao)強度(du)鋼(gang)(gang)相(xiang)比(bi),尤(you)其(qi)和近年(nian)(nian)發(fa)展的(de)(de)先進高(gao)強度(du)鋼(gang)(gang)相(xiang)比(bi),不只制造過程耗能多、工(gong)(gong)藝復(fu)雜,而(er)且(qie)現階段的(de)(de)價格也較高(gao)。根據我國及(ji)美國有關部門進行的(de)(de)德(de)爾(er)菲(Delphi)預測,為(wei)(wei)了減少能源消耗,汽(qi)車工(gong)(gong)業用(yong)(yong)材(cai)近期仍以(yi)(yi)鋼(gang)(gang)為(wei)(wei)主,中期可能發(fa)展鋁合(he)(he)金,遠期才發(fa)展工(gong)(gong)程塑料(liao)和復(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)。這和Compoton.對(dui)美國汽(qi)車材(cai)料(liao)使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)預測是一致的(de)(de)。1970年(nian)(nian)Compoton指(zhi)出,即使(shi)到1985年(nian)(nian),汽(qi)車工(gong)(gong)業中鋼(gang)(gang)鐵的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)還(huan)會占70%以(yi)(yi)上,而(er)且(qie)高(gao)強度(du)鋼(gang)(gang)材(cai)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)會有顯(xian)著增加。


2001年美國典型(xing)家庭轎車用材的構成:鋼(gang)54%,鑄(zhu)鐵(tie)10%,鋁合金(jin)(jin)8%,橡(xiang)膠(jiao)和(he)(he)玻璃7%,鎂合金(jin)(jin)0.3%,其他(ta)12.7%,而高強(qiang)(qiang)度(du)鋼(gang)的用量迅速增加(jia),在國際鋼(gang)鐵(tie)協會(hui)組織的全世界34家鋼(gang)鐵(tie)公司和(he)(he)相關汽車行(xing)業的輕(qing)量化項目(mu)ULSABAVC白車身(BIW)的開發中,高強(qiang)(qiang)度(du)鋼(gang)用量已達90%以(yi)上,這些數據(ju)和(he)(he)上述的預測趨勢相一(yi)致。


 在(zai)一部汽(qi)車(che)(che)中,鋼(gang)板(ban)(ban)(ban)的(de)質量(liang)占車(che)(che)體(ti)材料的(de)83%以(yi)上。因此,采用低(di)合金高(gao)(gao)強度鋼(gang)板(ban)(ban)(ban)代(dai)替傳(chuan)統的(de)低(di)碳鋼(gang)板(ban)(ban)(ban),對減(jian)輕(qing)汽(qi)車(che)(che)自重(zhong)、降低(di)油(you)耗(hao)、提高(gao)(gao)汽(qi)車(che)(che)構件強度、保(bao)證安全行駛都具有(you)重(zhong)要的(de)意義。正如Nitto等人在(zai)1981年所指出的(de):“現在(zai)可以(yi)毫不夸張地說,如何利用高(gao)(gao)強度鋼(gang)板(ban)(ban)(ban)已經成為影響80年代(dai)小汽(qi)車(che)(che)制造全局的(de)關鍵(jian)技術(shu)問題。”基于最(zui)近幾年的(de)試驗結(jie)果和所進行的(de)理論(lun)分析,高(gao)(gao)強度鋼(gang)板(ban)(ban)(ban)的(de)應用及其在(zai)各類汽(qi)車(che)(che)零(ling)、部件中的(de)應用總結(jie)于表1-1。


表 1.jpg


 由表中(zhong)關(guan)系方程可(ke)(ke)以(yi)看出:除疲勞強度(du)(du)(du)外(wai),其(qi)他(ta)各性能(neng)均(jun)正比于板(ban)(ban)材厚(hou)度(du)(du)(du)和(he)(he)相應的(de)(de)材料性能(neng)(抗拉(la)強度(du)(du)(du)、流變(bian)應力和(he)(he)彈(dan)性模量)。如(ru)果材料強度(du)(du)(du)提(ti)(ti)高(gao)(gao),在(zai)所(suo)要求的(de)(de)性能(neng)不(bu)變(bian)或(huo)略有提(ti)(ti)高(gao)(gao)的(de)(de)前提(ti)(ti)下,則(ze)板(ban)(ban)材構件(jian)(jian)厚(hou)度(du)(du)(du)可(ke)(ke)以(yi)減薄,因(yin)而(er)(er)可(ke)(ke)以(yi)降低(di)(di)構件(jian)(jian)重(zhong)(zhong)量。以(yi)承受大變(bian)形的(de)(de)保(bao)險(xian)杠(gang)加強體為例,該零(ling)件(jian)(jian)在(zai)使(shi)用(yong)中(zhong)承受大的(de)(de)撞擊載荷,希(xi)望具有較高(gao)(gao)的(de)(de)壓潰(kui)強度(du)(du)(du)。厚(hou)度(du)(du)(du)、強度(du)(du)(du)和(he)(he)壓潰(kui)強度(du)(du)(du)之(zhi)間的(de)(de)關(guan)系方程為P.cct(σb)”,n=1/2如(ru)以(yi)厚(hou)度(du)(du)(du)t=5mm的(de)(de)普通碳(tan)鋼(gang)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao),設低(di)(di)碳(tan)鋼(gang)的(de)(de)σb=280 MPa,則(ze)P,=84K(K為常數);如(ru)采(cai)(cai)用(yong)強度(du)(du)(du)σb=430 MPa的(de)(de)SAE950X制(zhi)(zhi)造(zao)(zao),P.保(bao)持不(bu)變(bian),則(ze)厚(hou)度(du)(du)(du)可(ke)(ke)減為4mm或(huo)重(zhong)(zhong)量可(ke)(ke)降低(di)(di)20%;如(ru)采(cai)(cai)用(yong)σb=600 MPa的(de)(de)SAE980X制(zhi)(zhi)造(zao)(zao),P,不(bu)變(bian),則(ze)厚(hou)度(du)(du)(du)可(ke)(ke)減至3.4mm,重(zhong)(zhong)量可(ke)(ke)減少(shao)30%;如(ru)仍用(yong)SAE980X制(zhi)(zhi)造(zao)(zao),但重(zhong)(zhong)量只降低(di)(di)20%,則(ze)P.可(ke)(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)到98K.這個例子(zi)說明了采(cai)(cai)用(yong)高(gao)(gao)強度(du)(du)(du)鋼(gang)的(de)(de)優(you)越性。這和(he)(he)文(wen)獻(xian)中(zhong)所(suo)列的(de)(de)采(cai)(cai)用(yong)屈服強度(du)(du)(du)為350 MPa的(de)(de)HSLA鋼(gang)代替低(di)(di)碳(tan)鋼(gang)可(ke)(ke)分別使(shi)前梁、發動(dong)機(ji)支架、保(bao)險(xian)杠(gang)加強體、保(bao)險(xian)杠(gang)、門、發動(dong)機(ji)內外(wai)蓋板(ban)(ban)等構件(jian)(jian)板(ban)(ban)厚(hou)減少(shao)15%~25%的(de)(de)計算結果是(shi)一致的(de)(de)。因(yin)此,采(cai)(cai)用(yong)高(gao)(gao)強度(du)(du)(du)鋼(gang)板(ban)(ban)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)車身構件(jian)(jian),可(ke)(ke)以(yi)減少(shao)板(ban)(ban)材厚(hou)度(du)(du)(du),降低(di)(di)構件(jian)(jian)重(zhong)(zhong)量,從而(er)(er)節(jie)約行駛油耗,并保(bao)證安(an)全(quan)運輸。


文(wen)獻指出:采用高強(qiang)度(du)鋼和(he)先進高強(qiang)度(du)鋼,還有利(li)于(yu)提(ti)高乘用車白(bai)車身(shen)的彎曲剛度(du)、扭轉(zhuan)剛度(du)以及(ji)相應的振動頻率,從而有利(li)于(yu)降低白(bai)車身(shen)的NVH性能。