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汽車車身輕量化設計意義

汽車 更新时间:2025-02-26 08:13:58

汽車車身輕量化設計意義(到底是不是僞命題)1

輕量化車身一直是汽車行業中一個重大的發展方向。然而,前兩天看到一些帖子紛紛提出汽車車身的輕量化隻不過是一個噱頭,屬于僞命題,因為汽車的滾動摩擦系數很小,所以車身輕并不能減少多大的阻力。但事實上真的像人們想的那麼簡單麼,我們還是從物理的角度來好好分析一下吧!

汽車車身輕量化設計意義(到底是不是僞命題)2

先說說大家都知道的滾動阻力吧,滾動阻力其實就是整車對地面的壓力乘以滾動摩擦系數。而汽車的平均滾動摩擦系數為0.02,也就是說汽車的滾動摩擦阻力f=μmg,如果車重1000kg,滾動摩擦阻力大概在200N。如果輕量化車身後,車重為900kg,那麼滾動摩擦阻力大概在180N。

大部分人看到這個數字後,也許會覺得輕量化的車身對實際的摩擦阻力影響也并不是很大。那為何廠商還要對輕量化車身繼續追求呢?

那就要看看油耗了,如果這兩輛車要同時擁有5m/s²的加速度,那麼兩款車需要的發動機牽引力是多少呢?從物理公式我們知道F=ma,如果是1000kg的汽車,發動機牽引力F=5000N,加上摩擦力就是5200N,而900kg的汽車需要的發動機牽引力F=4500N 180N=4680N,如果是同樣的發動機,那麼可以明顯的看出,兩輛車需要的油門深度完全不一樣,這才是輕量化車身的最終目的。

汽車車身輕量化設計意義(到底是不是僞命題)3

而車身輕量化到底是不是僞命題也顯而易見!絕對有用,而且用處極大!在和小編各大汽車研究院的同學讨論後,小編還得知,若汽車整車重量降低10%,燃油效率可提高6%~8%;汽車整備質量每減少100kg,百公裡油耗可降低0.3L~0.6L;汽車重量降低1%,油耗可降低0.7%。而在駕駛方面,汽車輕量化後其加速性能也将得到提高,而在碰撞時由于慣性小,制動距離也将減少。此外,車輛每減輕100kg,二氧化碳排放可減少約5g/km。

汽車車身輕量化設計意義(到底是不是僞命題)4

然而,有些人又會提出異議了,如果車越來越輕,證明車的鋼闆越來越薄,說不定碰上交通事故直接就撞得四分五裂了,根本保護不了消費者的安全,這裡我也想稍作解釋:

汽車車身輕量化設計意義(到底是不是僞命題)5

從理論上說,汽車碰撞時的沖擊能量與汽車的質量成正比。在同等條件下汽車越輕,碰撞時沖擊能量越小,車身結構的變形、侵入量和乘員受到的沖擊加速度就越小,汽車對乘員的保護性能越好、越安全。當然也要排除使用泡沫塑料代替吸能盒的黑心廠商。

實際上,汽車的碰撞安全性不能用車的輕重和钣金覆蓋件的薄厚來簡單地衡量,汽車重不等于它的碰撞安全性就一定好,反之亦然。對汽車碰撞安全性的評價,國内外都用相應的汽車被動安全性法規和标準。汽車的重量輕,隻要其碰撞吸能區結構設計、選材和連接方式合理,也能達到優異的被動安全性。汽車重量大,如果碰撞時緩沖、壓潰、吸能和載荷傳遞不夠合理,也不會取得好的被動安全性。

汽車制動時消耗的能量也與汽車質量成正比,汽車越輕,在以相同初速度刹車時,制動器要消耗的能量就越小,制動減速度就越快,制動距離越短,制動性能就會有明顯改善,汽車主動安全性會變好。因此,合理的汽車輕量化不僅不會降低汽車的安全性,還有利于汽車安全性能的提升。

汽車車身輕量化設計意義(到底是不是僞命題)6

其實概括來說,如今市面上輕量化車身的技術大概分為三種:

一是汽車結構的輕量化優化設計,如結構拓撲優化、尺寸優化、形貌優化和多目标協同優化設計等。

二是應用高強度和輕質材料;如應用高強度鋼、先進高強度鋼和超高強度鋼,鋁鎂合金,工程塑料、纖維增強複合材料等。

三是采用先進的輕量化制造工藝技術。如激光拼焊、輥壓成形、高強鋼熱成形、内高壓成形等先進制造技術,結構膠粘接和異種材料鉚接等先進連接技術。

頭條說:對于輕量化車身來說,隻不過是汽車發展必須走的一步而已。消費者不要因為網上的負能量的傳播而産生過度的恐懼心理。輕量化車身不代表不安全,汽車廠商根本不會因為想要降低車身重量而不顧消費者的安全。其實網上那些被撞得四分五裂的汽車也不能說它們就是“脆皮”或者“垃圾”,因為畢竟除了當事人誰都不知道撞擊時的車速是多少,如果車速超過150km/h,就算是坦克也未必能幸免于難。

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