自20世(shi)紀70年代中(zhong)期以(yi)來,世(shi)界(jie)上主要工業(ye)化國家,汽車尤(you)其是小汽車的生產迅速發展。以(yi)美(mei)國為例,1975年小汽車產量(liang)為898.7萬(wan)(wan)輛(liang)(liang),汽車保有(you)量(liang)為1.327億輛(liang)(liang);到1985年,汽車產量(liang)上升(sheng)到1165.4萬(wan)(wan)輛(liang)(liang),其中(zhong)轎車達(da)818萬(wan)(wan)輛(liang)(liang),汽車保有(you)量(liang)達(da)1.686億輛(liang)(liang)。1985年全世(shi)界(jie)汽車總產量(liang)達(da)4503萬(wan)(wan)輛(liang)(liang),保有(you)量(liang)達(da)4.71億輛(liang)(liang)。


  2005年(nian)(nian)(nian)美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)1202萬(wan)輛(liang)(liang)(liang)(liang),全世(shi)界(jie)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)總(zong)產(chan)(chan)量(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)6772萬(wan)輛(liang)(liang)(liang)(liang),保(bao)有(you)量(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)6.5億(yi)(yi)輛(liang)(liang)(liang)(liang)。2000年(nian)(nian)(nian)以后,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)發(fa)展進(jin)入了快車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)道,每年(nian)(nian)(nian)都以兩位數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速率增(zeng)長(chang),2006年(nian)(nian)(nian),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)728萬(wan)輛(liang)(liang)(liang)(liang),產(chan)(chan)量(liang)(liang)已位于(yu)世(shi)界(jie)第(di)三(san),銷量(liang)(liang)處世(shi)界(jie)第(di)二,而(er)2007年(nian)(nian)(nian)產(chan)(chan)量(liang)(liang)已超(chao)過(guo)880萬(wan)輛(liang)(liang)(liang)(liang),如(ru)果(guo)加(jia)上農(nong)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)可(ke)超(chao)過(guo)1000萬(wan)輛(liang)(liang)(liang)(liang),產(chan)(chan)、銷量(liang)(liang)穩(wen)居世(shi)界(jie)第(di)二,而(er)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)保(bao)有(you)量(liang)(liang)超(chao)過(guo)5000萬(wan)輛(liang)(liang)(liang)(liang)。預計到(dao)2020年(nian)(nian)(nian),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)家庭轎車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)有(you)量(liang)(liang)有(you)望超(chao)過(guo)1億(yi)(yi)輛(liang)(liang)(liang)(liang),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)保(bao)有(you)量(liang)(liang)將(jiang)超(chao)過(guo)1.6億(yi)(yi)輛(liang)(liang)(liang)(liang)。按2003年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)統計,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)每千人(ren)(ren)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)擁有(you)量(liang)(liang)僅為(wei)15輛(liang)(liang)(liang)(liang),美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)已達(da)(da)(da)(da)850輛(liang)(liang)(liang)(liang)。汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)發(fa)展,產(chan)(chan)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)保(bao)有(you)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao),產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)三(san)個(ge)主(zhu)要問(wen)題。其一(yi)是(shi)能(neng)(neng)耗(hao)(hao)加(jia)大,2003年(nian)(nian)(nian)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)燃(ran)油(you)(you)(you)(you)消(xiao)耗(hao)(hao)已達(da)(da)(da)(da)6000萬(wan)噸(dun),2005年(nian)(nian)(nian)已達(da)(da)(da)(da)1.3億(yi)(yi)噸(dun),2010年(nian)(nian)(nian)可(ke)能(neng)(neng)會(hui)(hui)達(da)(da)(da)(da)到(dao)2.7億(yi)(yi)噸(dun);降低(di)燃(ran)油(you)(you)(you)(you)消(xiao)耗(hao)(hao)已成各(ge)國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)當務之急。二是(shi)環(huan)保(bao)和排放(fang)(fang)污(wu)染加(jia)重,燃(ran)油(you)(you)(you)(you)消(xiao)耗(hao)(hao)增(zeng)加(jia),必然帶來(lai)排放(fang)(fang)污(wu)染增(zeng)加(jia)。在(zai)通(tong)常情況下(xia),按滿(man)足歐II排放(fang)(fang)標(biao)(biao)準,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)每消(xiao)耗(hao)(hao)1噸(dun)燃(ran)油(you)(you)(you)(you),將(jiang)會(hui)(hui)排放(fang)(fang)二氧化(hua)碳 2000 kg,NO,44.09 kg,微粒1kg,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)排放(fang)(fang)污(wu)染也是(shi)驚人(ren)(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。三(san)是(shi)安全交通(tong)事(shi)故(gu)增(zeng)加(jia),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)每年(nian)(nian)(nian)因交通(tong)事(shi)故(gu)而(er)造成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傷亡人(ren)(ren)數高(gao)達(da)(da)(da)(da)20萬(wan)人(ren)(ren)/年(nian)(nian)(nian),即百萬(wan)輛(liang)(liang)(liang)(liang)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)死亡人(ren)(ren)數高(gao)達(da)(da)(da)(da)0.5萬(wan)人(ren)(ren)。為(wei)保(bao)證汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)健康發(fa)展,各(ge)國(guo)(guo)(guo)都制定(ding)了相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)法(fa)(fa)(fa)規。首(shou)先是(shi)如(ru)何減少汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)行車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)油(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao),節約(yue)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)。能(neng)(neng)耗(hao)(hao)問(wen)題首(shou)次變(bian)得尖銳源(yuan)(yuan)于(yu)20世(shi)紀70年(nian)(nian)(nian)代初的(de)(de)(de)(de)(de)(de)石(shi)油(you)(you)(you)(you)危(wei)機,石(shi)油(you)(you)(you)(you)供應(ying)短缺和價格猛漲,迫使一(yi)些(xie)國(guo)(guo)(guo)家采取(qu)相(xiang)應(ying)對策。70年(nian)(nian)(nian)代末,美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)和日(ri)(ri)本(ben)相(xiang)繼制定(ding)了內容類似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)政(zheng)策。美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)公司(si)平(ping)均(jun)油(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao)法(fa)(fa)(fa)(CAFé)要求(qiu)各(ge)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)廠(chang)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)銷售的(de)(de)(de)(de)(de)(de)小汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)均(jun)油(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao)為(wei):1978年(nian)(nian)(nian)為(wei)7.61 km/L(18mile/gal),1980年(nian)(nian)(nian)為(wei)8.46 km/L(20mile/gal),1985 年(nian)(nian)(nian)為(wei)11.67 km/L(27. 6mile/gal).在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)油(you)(you)(you)(you)價持續攀升的(de)(de)(de)(de)(de)(de)今天,這(zhe)一(yi)法(fa)(fa)(fa)規更加(jia)嚴格。在(zai)美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo),當某(mou)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型不能(neng)(neng)滿(man)足CAFé規定(ding)時(shi),該(gai)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)廠(chang)家將(jiang)受到(dao)高(gao)額罰款,該(gai)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)買主(zhu)也將(jiang)被(bei)征收汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)油(you)(you)(you)(you)超(chao)標(biao)(biao)稅,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)油(you)(you)(you)(you)超(chao)標(biao)(biao)稅的(de)(de)(de)(de)(de)(de)起征點(dian)為(wei)9.52km/L(22.5mile/gal);這(zhe)一(yi)指標(biao)(biao)將(jiang)對整個(ge)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)設計用(yong)材及其生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)重大影響;日(ri)(ri)本(ben)也于(yu)1999年(nian)(nian)(nian)規定(ding)了車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)油(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao)限值(zhi)(zhi),該(gai)限值(zhi)(zhi)依據(ju)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)裝備質量(liang)(liang)不同,車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)(liang)驅動形(xing)式(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不同,以及變(bian)速箱形(xing)式(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不同而(er)改變(bian);盡(jin)管歐洲(zhou)尚無燃(ran)油(you)(you)(you)(you)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)規定(ding),但CEE規定(ding)了燃(ran)油(you)(you)(you)(you)消(xiao)耗(hao)(hao)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)試方法(fa)(fa)(fa),政(zheng)府(fu)公布每種車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實測(ce)燃(ran)油(you)(you)(you)(you)消(xiao)耗(hao)(hao),引導用(yong)戶的(de)(de)(de)(de)(de)(de)購車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)意向;中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)也于(yu)2003年(nian)(nian)(nian)制定(ding)并實施了車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)(liang)燃(ran)料(liao)消(xiao)耗(hao)(hao)量(liang)(liang)限值(zhi)(zhi)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)法(fa)(fa)(fa)規。


  汽(qi)車(che)數量(liang)增(zeng)多,車(che)速(su)增(zeng)高,車(che)禍增(zeng)多。為保(bao)證人(ren)員和(he)車(che)輛安(an)全(quan)(quan),美國在1966年(nian)(nian)制(zhi)定(ding)了(le)聯邦汽(qi)車(che)安(an)全(quan)(quan)標準(Federal Motor Vehicle Safety Standard)[2].這個標準的(de)內(nei)容(rong)在技術上逐(zhu)年(nian)(nian)加嚴。此外(wai),1970年(nian)(nian),美國、日(ri)本與西歐(ou)各國共同制(zhi)定(ding)了(le)安(an)全(quan)(quan)實(shi)驗車(che)(Experimental Safety Vehicle)計劃,并(bing)進行了(le)幾年(nian)(nian)的(de)研究試(shi)制(zhi)和(he)國際交流,從(cong)而得出,保(bao)證安(an)全(quan)(quan)的(de)一個重(zhong)要措施(shi)是(shi)汽(qi)車(che)構(gou)造和(he)構(gou)件要顯著增(zeng)強。例(li)如(ru),美國規(gui)定(ding)汽(qi)車(che)的(de)前(qian)保(bao)險杠必須承受在8.05 km/h(5mile/h)車(che)速(su)下的(de)撞(zhuang)擊無任何永久變形。近年(nian)(nian)來,安(an)全(quan)(quan)法(fa)規(gui)逐(zhu)年(nian)(nian)嚴格(ge),基于(yu)有關單位的(de)統計報(bao)告(gao),在車(che)輛碰(peng)撞(zhuang)事(shi)故中,正(zheng)(zheng)(zheng)面(mian)(mian)(mian)碰(peng)撞(zhuang)占(zhan)49%,側(ce)面(mian)(mian)(mian)碰(peng)撞(zhuang)占(zhan)25%,追尾(即后碰(peng))占(zhan)22%.雖然側(ce)碰(peng)比例(li)較少,但人(ren)員傷害最嚴重(zhong)。歐(ou)美除制(zhi)定(ding)了(le)正(zheng)(zheng)(zheng)碰(peng)法(fa)規(gui)FMVSS208 和(he)ECE R94外(wai),還(huan)制(zhi)定(ding)了(le)側(ce)面(mian)(mian)(mian)碰(peng)撞(zhuang)法(fa)規(gui) FMVSS214 和(he)ECE R95,我國2004年(nian)(nian)6月1日(ri)起實(shi)施(shi)正(zheng)(zheng)(zheng)撞(zhuang)法(fa)規(gui),2006年(nian)(nian)7月1日(ri)起正(zheng)(zheng)(zheng)式實(shi)施(shi)側(ce)碰(peng)法(fa)規(gui)。


  為降低(di)排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang),歐(ou)(ou)美均先后制(zhi)定了(le)相(xiang)關的(de)排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)法(fa)規。歐(ou)(ou)洲1993年開(kai)始實(shi)施歐(ou)(ou)I排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)標準(zhun)(zhun)(zhun),1997年實(shi)施歐(ou)(ou)II,2000年實(shi)施歐(ou)(ou)II,2004年實(shi)施歐(ou)(ou)IV;美國于1993年制(zhi)定了(le)類同歐(ou)(ou)I的(de)排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)標準(zhun)(zhun)(zhun),同時提(ti)出了(le)過渡低(di)排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)汽(qi)(qi)車(che)(TLEV)、低(di)排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)汽(qi)(qi)車(che)(LEV)和超低(di)排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)汽(qi)(qi)車(che)(ULEV)排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)標準(zhun)(zhun)(zhun),對汽(qi)(qi)車(che)排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)提(ti)出了(le)更高的(de)要求;我國目前已全(quan)面(mian)實(shi)施歐(ou)(ou)II排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)標準(zhun)(zhun)(zhun),2006年7月1日起,部分(fen)城市實(shi)施歐(ou)(ou)I排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)標準(zhun)(zhun)(zhun)。


  降低汽(qi)車(che)(che)(che)油耗(hao)雖然(ran)可以(yi)通過提高發動(dong)(dong)機效(xiao)率、增加傳(chuan)動(dong)(dong)效(xiao)率、減少運行阻力等方(fang)法(fa),但是根據汽(qi)車(che)(che)(che)油耗(hao)和汽(qi)車(che)(che)(che)重量成(cheng)線性關系的試驗結果(guo)(guo)。,如果(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)自重降低10%,在其他條(tiao)件(jian)不變的情況下,則可使汽(qi)車(che)(che)(che)油耗(hao)降低8%,排(pai)放降低4%,可見,降低汽(qi)車(che)(che)(che)自重是降低汽(qi)車(che)(che)(che)油耗(hao)的簡單(dan)有效(xiao)的方(fang)法(fa)。


  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:汽車的運動阻力與(yu)汽車質(zhi)量密(mi)切相關,通常當車型設計(ji)完成(cheng)后,風阻便可固定,則車(che)子的(de)運行(xing)阻力(也即燃油(you)消耗(hao))與車(che)子的(de)自身質量(liang)呈(cheng)線性(xing)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(you)趣(qu)的是,降低燃油(you)消(xiao)耗和排放,要求汽(qi)(qi)(qi)車(che)輕量(liang)化(hua),降低自重(zhong);而近年來,由于(yu)汽(qi)(qi)(qi)車(che)功能提升,安(an)全(quan)性增(zeng)(zeng)加(jia),舒(shu)適(shi)性改善,增(zeng)(zeng)加(jia)了許多安(an)全(quan)件(jian)、自動化(hua)附(fu)件(jian)和相關的舒(shu)適(shi)性附(fu)件(jian),這些(xie)又使汽(qi)(qi)(qi)車(che)自重(zhong)有(you)增(zeng)(zeng)加(jia)的趨勢。但是,如果(guo)不(bu)是輕量(liang)化(hua)材料和技(ji)術的應(ying)用,汽(qi)(qi)(qi)車(che)自重(zhong)的增(zeng)(zeng)加(jia)量(liang)將會更(geng)大,汽(qi)(qi)(qi)車(che)自重(zhong)變化(hua)的趨墊見圖1-2。


圖 2.jpg


 減(jian)(jian)輕汽(qi)車自重可以(yi)(yi)采用(yong)密度(du)(du)低(di)的(de)(de)(de)鋁合(he)金、塑料(liao)(liao)以(yi)(yi)及纖維增強(qiang)復(fu)合(he)材料(liao)(liao)。但這(zhe)為(wei)些材料(liao)(liao)與低(di)合(he)金高強(qiang)度(du)(du)鋼相(xiang)比,尤(you)其和近年(nian)(nian)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)先進高強(qiang)度(du)(du)鋼相(xiang)比,不(bu)只制(zhi)造(zao)過程(cheng)耗能多、工(gong)藝復(fu)雜,而且(qie)現階段的(de)(de)(de)價格也(ye)較高。根據我國(guo)(guo)及美國(guo)(guo)有關部門進行的(de)(de)(de)德(de)爾菲(fei)(Delphi)預測,為(wei)了減(jian)(jian)少能源消耗,汽(qi)車工(gong)業用(yong)材近期(qi)仍以(yi)(yi)鋼為(wei)主,中期(qi)可能發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)鋁合(he)金,遠期(qi)才(cai)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)工(gong)程(cheng)塑料(liao)(liao)和復(fu)合(he)材料(liao)(liao)。這(zhe)和Compoton.對美國(guo)(guo)汽(qi)車材料(liao)(liao)使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)預測是一致(zhi)的(de)(de)(de)。1970年(nian)(nian)Compoton指出,即使(shi)到1985年(nian)(nian),汽(qi)車工(gong)業中鋼鐵的(de)(de)(de)用(yong)量還(huan)會占70%以(yi)(yi)上,而且(qie)高強(qiang)度(du)(du)鋼材的(de)(de)(de)用(yong)量會有顯著增加。


2001年美(mei)國典型家庭轎車(che)用材的(de)構成:鋼(gang)(gang)(gang)54%,鑄鐵10%,鋁合金(jin)8%,橡膠和玻璃(li)7%,鎂合金(jin)0.3%,其(qi)他12.7%,而(er)高強(qiang)度鋼(gang)(gang)(gang)的(de)用量(liang)迅(xun)速(su)增加(jia),在國際(ji)鋼(gang)(gang)(gang)鐵協會組織的(de)全世(shi)界34家鋼(gang)(gang)(gang)鐵公司和相關汽車(che)行業(ye)的(de)輕量(liang)化項(xiang)目ULSABAVC白車(che)身(BIW)的(de)開發中,高強(qiang)度鋼(gang)(gang)(gang)用量(liang)已達(da)90%以上(shang),這些(xie)數據和上(shang)述的(de)預測趨勢相一致。


 在(zai)一(yi)部(bu)汽(qi)車中,鋼板(ban)的(de)(de)質量占車體材料的(de)(de)83%以(yi)上。因此,采用(yong)低(di)合金高(gao)強(qiang)(qiang)度(du)鋼板(ban)代(dai)替傳(chuan)統的(de)(de)低(di)碳(tan)鋼板(ban),對減輕(qing)汽(qi)車自重、降低(di)油(you)耗、提高(gao)汽(qi)車構件(jian)強(qiang)(qiang)度(du)、保證安全(quan)行(xing)駛都具有重要的(de)(de)意(yi)義(yi)。正(zheng)如Nitto等人在(zai)1981年(nian)所指(zhi)出的(de)(de):“現在(zai)可(ke)以(yi)毫不夸張(zhang)地說,如何利用(yong)高(gao)強(qiang)(qiang)度(du)鋼板(ban)已(yi)經(jing)成為影響80年(nian)代(dai)小(xiao)汽(qi)車制造全(quan)局的(de)(de)關鍵技(ji)術問題。”基于最近幾年(nian)的(de)(de)試(shi)驗結果和(he)所進行(xing)的(de)(de)理論分析,高(gao)強(qiang)(qiang)度(du)鋼板(ban)的(de)(de)應用(yong)及其在(zai)各類汽(qi)車零、部(bu)件(jian)中的(de)(de)應用(yong)總結于表1-1。


表 1.jpg


 由表(biao)中關(guan)系方程可(ke)(ke)以(yi)看出(chu):除(chu)疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)外,其他各性(xing)能均正比于板(ban)(ban)(ban)(ban)材(cai)厚度(du)和相應的(de)(de)材(cai)料性(xing)能(抗拉強(qiang)(qiang)度(du)、流變應力(li)和彈性(xing)模量(liang))。如果材(cai)料強(qiang)(qiang)度(du)提(ti)高(gao)(gao),在(zai)所要求的(de)(de)性(xing)能不變或略有(you)提(ti)高(gao)(gao)的(de)(de)前提(ti)下,則板(ban)(ban)(ban)(ban)材(cai)構件(jian)(jian)(jian)厚度(du)可(ke)(ke)以(yi)減薄,因(yin)而可(ke)(ke)以(yi)降(jiang)低構件(jian)(jian)(jian)重(zhong)量(liang)。以(yi)承受大(da)變形(xing)的(de)(de)保(bao)險杠(gang)加(jia)強(qiang)(qiang)體為例(li),該零件(jian)(jian)(jian)在(zai)使(shi)用中承受大(da)的(de)(de)撞擊(ji)載荷,希望具有(you)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)壓潰(kui)強(qiang)(qiang)度(du)。厚度(du)、強(qiang)(qiang)度(du)和壓潰(kui)強(qiang)(qiang)度(du)之(zhi)間的(de)(de)關(guan)系方程為P.cct(σb)”,n=1/2如以(yi)厚度(du)t=5mm的(de)(de)普通碳(tan)鋼(gang)制(zhi)造,設低碳(tan)鋼(gang)的(de)(de)σb=280 MPa,則P,=84K(K為常數);如采(cai)用強(qiang)(qiang)度(du)σb=430 MPa的(de)(de)SAE950X制(zhi)造,P.保(bao)持(chi)不變,則厚度(du)可(ke)(ke)減為4mm或重(zhong)量(liang)可(ke)(ke)降(jiang)低20%;如采(cai)用σb=600 MPa的(de)(de)SAE980X制(zhi)造,P,不變,則厚度(du)可(ke)(ke)減至3.4mm,重(zhong)量(liang)可(ke)(ke)減少(shao)30%;如仍(reng)用SAE980X制(zhi)造,但(dan)重(zhong)量(liang)只降(jiang)低20%,則P.可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)到98K.這個例(li)子說明了采(cai)用高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度(du)鋼(gang)的(de)(de)優(you)越性(xing)。這和文獻中所列的(de)(de)采(cai)用屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)為350 MPa的(de)(de)HSLA鋼(gang)代(dai)替低碳(tan)鋼(gang)可(ke)(ke)分別使(shi)前梁、發(fa)動機支架、保(bao)險杠(gang)加(jia)強(qiang)(qiang)體、保(bao)險杠(gang)、門、發(fa)動機內外蓋板(ban)(ban)(ban)(ban)等構件(jian)(jian)(jian)板(ban)(ban)(ban)(ban)厚減少(shao)15%~25%的(de)(de)計算結果是一(yi)致的(de)(de)。因(yin)此(ci),采(cai)用高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度(du)鋼(gang)板(ban)(ban)(ban)(ban)制(zhi)造車身構件(jian)(jian)(jian),可(ke)(ke)以(yi)減少(shao)板(ban)(ban)(ban)(ban)材(cai)厚度(du),降(jiang)低構件(jian)(jian)(jian)重(zhong)量(liang),從(cong)而節約行駛油耗,并保(bao)證(zheng)安全運(yun)輸。


文獻指出:采用(yong)高強度(du)鋼和(he)先進高強度(du)鋼,還(huan)有利于提高乘用(yong)車白(bai)車身的彎曲剛度(du)、扭轉(zhuan)剛度(du)以及相應的振(zhen)動頻率,從而有利于降低白(bai)車身的NVH性能。