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未來的汽車什么樣—車身的輕量化

文章出處：網絡責任編輯：管理員人氣：發表時間：2015-06-24【大中小】

汽車的輕量化，不僅包括減輕車身的重量，還涉及對車身結構的整合，重新設計，達到最佳的輕量效果。在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實驗證明，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100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。

　　輕量化的車身設計，要求車身結構更加合理，車內空間也會更大。縮小尺寸的汽車還可以節省物料的使用，應用新型材料使車身變輕以后使車輛行駛更加快速，節能。

NO.1 碳纖維作為汽車新興材料的出現，大大減輕了汽車的重量

　　碳纖維用在一體式車架

　　這種一體式車架，早期用在飛機火箭上，后來被f1賽車成功推廣，被稱作單體殼，至此在跑車界蔓延開來。碳纖維的承載式車身能承受更大的拉應力，在目前的極速范圍內，這個封閉的座艙，能夠在車身在高速沖撞，車體徹底支解后，保證駕駛者的絕對安全。

碳纖維復合材質車架　　

從圖中我們可以看出，左邊的金屬車架和右邊的碳纖維車架差別明顯，碳纖維車架不同于傳統的焊接或者鉚接技術，結合新材料的特點和制造工藝，我們所看到的碳纖維車身都像盒子一樣，和普通的承載式車身的區別還是很大。

　　代表車型：蘭博基尼AventadorLP700-4

　　這款蘭博基尼旗艦款超級跑車頗具未來風格，車艙完全以碳纖維制造而成，并配以硬殼式結構。其承載結構則為“單殼體”設計，在構造上可作為單一部件發揮作用，從而充分利用碳纖維強化材料的超強剛度。

當然，“單殼體”的稱謂只是一種形容，新型蘭博基尼硬殼式車體其實是由一系列功能各異的獨立部件構造而成，運用“編織”(Braiding)技術制成的加強件就是其一。“編織”是業內最有效的碰撞能量吸收技術之一。盡管是由眾多部件集合而成，但經過固化之后，這種結構就能化為單一部件統一工作，底部結構稱為“骨架”，與整個車頂都囊括在其中。并且，該車全硬殼式結構重量僅有145.5公斤(324.5磅)。

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蘭博基尼AventadorLP700-4 碳纖維一體車架　　

雖然一體式碳纖維車架很堅韌，但有受力向度的問題，即整體中的某些部位不太能受力。每輛車都根據自己整體的情況特別設計車架，如F50的車架將后懸架直接連接在發動機及變速器上，再將整個發動機懸架結構嵌入車體內，其車架只重102kg，而抗扭度高達3550kgm/degree。這種設計可以營造極輕量的懸架重量，但同時會有較大的發動機振蕩傳入車廂。

　　但是碳纖維不適合做越野車車架，因為越野車車架通常都需要允許非常大的變形和扭動等。目前的碳纖維太過于脆，沒有良好的韌性。

　　車身材料的碳纖維

　　碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，抗拉強度卻達到鋼的7-9倍，以其制造的汽車可以節約燃油30%。碳纖維最初只應用于軍事、航空航天等高科技領域，目前汽車界對碳纖維的利用已經趨于成熟。 123456

　　目前，碳纖維已經應用到了汽車的各個部分，比如車身，車頂，后備箱蓋，剎車盤，內飾部分，等等。

　　代表車型：寶馬M3

　　碳纖維材料在bmw M3上的應用有利于降低車輛重心，減少能耗并進一步提升本以達到極致的駕駛體驗，是BMWM的輕量化設計哲學的最新成就，充分體現出BMW M對完美境界的不懈追求。

寶馬公司特別為中國提供111輛BMWM3碳纖限量版。除了裝備碳纖維車頂，還在前保險杠下面的裙邊、后擾流板以及內飾等部位使用碳纖維材質，讓卓爾不群的M3更加珍貴而富有個性。

　　阻礙碳纖維在汽車領域商品化的關鍵因素是制造成本。不過，隨著碳纖維行業的不斷成熟與發展，以及節能減排和汽車輕量化大方向的指引，碳纖維材料或成汽車界“瘦身革命”的領導者。可以預見，碳纖維輕量車身必將掀起一股新的變革潮流，一個新的市場突破點正在形成。

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NO.2 新型塑料更多的使用在零件上

　　汽車的輕量化可以通過換用強度更高、質量更輕的金屬材料來實現。塑料及其復合材料可以減輕零件約40%的質量，而且可以使采購承辦降低40%，發達國家車用塑料已占塑料消耗總量的7%~11%。而對于塑料零件來說，最難的是如何在減輕其重量的同時還能保持其強度、耐用性或性能不變。

　　現在，福特發現了解決這一難題的方法，通過采用在零件成型過程中充入氣泡的方式，形成極為細微的蜂巢狀結構，這些細微的空隙既節約了塑材，又減輕了重量，而且不會影響零件的任何性能。