梁杰英
山东丛林福禄好富汽车有限公司 265705
摘要：汽车轻量化技术是今后我国汽车行业的研究重点，为了促进汽车轻量化逐步获得更好的发展做好机械工程前沿研究工作是十分重要的。经过深入分析和研究之后发现，极多机械工程前沿研究在汽车轻量化当中都有着非常广阔的应用前景，本文也就此问题展开深入分析，探讨机械工程前沿研究在汽车轻量化中的应用。
关键词：机械工程；前沿研究；汽车轻量化；应用前景；分析
引言：现阶段能源日趋紧张，环境压力加剧，因此，汽车工业如何能够促使汽车轻量化得到更好的发展是需要重点关注的一个问题，轻量化具体是指在保持汽车整体性能以及造价不发生改变的前提下降低汽车自身质量，以此来进一步提升汽车的车速、输出功率、可靠性以及安全性等。在对结构进行优化时采用高强度的钢材、运用改进工艺来进一步提升车强度，目前，我国的汽车工业在轻量化安全性等多个方面和国际上先进汽车技术还存在着一定的差别，因此便应当合理地运用机械工程前沿研究成果来解决这类问题。
1 汽车轻量化的研究和应用
1.1开发轻量化材料
材料加工技术是实现汽车轻量化的核心因素，一些新型的镁合金、高强度钢、非金属基复合材料等材料已经得到了合理的应用，其中铝合金、高强度钢和塑料系列化的商品化程度比较高，镁合金材料在引擎系统传动系统等方面也得到了广泛的应用。
1.2零部件制造技术
根据实际需求开发了一些适用于新材料的加工技术和装备，并且投入了工业化的应用，例如，金属薄板激光拼焊技术，不同种类材料的焊接和连接技术，先进成型技术，铝车身制造技术，镁合金熔炼技术，铝镁合金以及塑料表面处理技术等。
1.3零部件设计技术
新材料评价技术能够从制造工艺性、成本、质量性能等多个方面来对新材料进行全面且综合的评价，以此来为零部件选材提供更加严谨且合理的评判标准，建立起较为完善的材料性能数据库，从而能够切实地满足零部件设计的实际需求；设计零部件设计指南，以此来为设计师提供新材料应用方面的设计法则以及相关经验。
1.4材料回收与再生技术
对废旧材料进行分拣、对镁合金进行无公害熔炼和回收再生、塑料的回收再生技术等这类技术已经得到了实际应用。
2 汽车轻量化技术研发的重点分析
汽车轻量化技术涵括着非常复杂的环节，主要涉及到经济、技术、安全、环境等多方面问题，对传统汽车、新能源机车、节能汽车来说都是一项共性关键技术。其中包含了零部件优化设计和检测技术、材料回收与再生技术、先进制造技术以及零部件维修技术等这类关键支撑技术。在我国，汽车轻量化技术的应用无论是在理论上还是在实际应用上都与国外有着一定的差距，因此，这也将制约了我国汽车的创新发展。
2.1汽车轻量化先进材料的开发研究
结合汽车关键零部件材料的使用要求开发出轻质、易成型、高性能、可回收的新型先进轻量化材料，对轻量化技术以及新型材料应用技术展开深入的研究，充分地发挥出各类轻量化材料的实际应用优势，并且进行各种材料优势的集成，以此来突破汽车轻量化材料在开发与制造方面的瓶颈，获得更好的开发成果。
2.2汽车轻量化结构优化设计研究
对汽车车身、动力传动系统、底盘这类大型零部件整体进行加工，磁加工技术和相关的模块化设计制造技术能够促使节能型汽车在制造和使用的过程中每个环节都能保证完全节能环保；对常用汽车零部件模块化设计数据库以及模块化方案进行深入研究；对常用和典型的模块进行参数化设计并且建立起模块化设计知识库和专家系统；运用计算机辅助工程来获取知识并且建立起一个完善的轻量化汽车零部件性能数据库；建立起常用车型材料在成型前后和各段时间的参数库。通过建立这些数据库和专家库能够最大程度的增强我国汽车结构设计水平，促使汽车结构轻量化设计能够成为我国汽车行业得到稳定发展的有效工具，运用参数反演技术来对现代车身设计方法进行全局优化，研究出汽车轻量化结构优化设计技术的实际运用方法。其中包含对零部件的优化方块、多种轻量化材料的匹配等，在结构上进一步减少零部件的数量，确保汽车整体性能不发生改变的前提下能够实现减轻汽车自重的目的。
2.3汽车轻量化激光加工技术和装备研究
激光加工技术是保证汽车轻量化能够实现的核心元素之一，系统开展激光和材料相互作用机制，对激光加工的过程进行控制和无损检测等基础理论研究，建立起一个健全的激光加工工艺方法和工艺参数的优化数据库。对各类不同材料的激光切割方式进行研究，开发出激光三维切割工艺技术。研究激光深熔焊接理论，研究不同板厚、不同汽车材料的激光加工拼焊技术和装备。
3 机械工程前沿研究的应用
3.1在汽车轻量化中应用虚拟现实技术
虚拟现实技术建立在仿真学、计算机图形学、多媒体技术、人工智能技术等技术基础之上，是一种非常高级的计算机技术。通过运用虚拟现实技术可以建立起三维汽车模型，展示汽车的底盘、悬挂、内饰乃至于每一个焊接点，设计者可以以此为参考了解到每个部件的质量和每个部件的运行性能，通过运用虚拟现实技术所展示出的虚拟汽车有着非常真实的立体空间，设计者可以围绕着汽车走动观察并且提出改进的设想，也可以坐在汽车座椅上观察各种仪表板并对其进行操控，以此来检验轻量化设计能否确保汽车的操作性。应用虚拟现实技术也可以看到虚拟的汽车车门、发动机罩的交接和开合情况，从而有效地解决人机工程和视野等一系列问题。
3.2在汽车轻量化中应用可靠性技术
可靠性技术具体是指通过对系统内各组成单元的潜在失效模式以及其对系统功能的影响来进行深入分析，并且提出预防改进措施，从而进一步提高产品可靠性。此种技术有着非常重要的作用，提高汽车可靠性本身便是汽车轻量化的重要目标，在对车身结构进行优化设计并使用轻质材料替代原部件之后能够有效地改变汽车的质量分布，但是，这样会存在着一定的危害因素、影响着汽车的安全性，而应用可靠性技术来进行排查则能够最大程度的消除安全患问题。
3.3在铝镁合金铸造模具制造中应用CAE技术
单车用铝镁合金的质量已然成为了衡量汽车性能的基本标准，当前时期，汽车用镁正以年均20%的增长速度飞速发展着，而世界各国各大汽车公司也都将采用镁合金零件的数量来作为产品技术领先的标志，在20年后预计平均单车用镁量将会超过100kg。而在我国车用铝镁合金的应用还比较限制，局限于常温运行的车内零件，这类零件在整车当中所占的质量比有限，要想能够真正的达成单车用镁合金100kg这样的目标一定要实现发动机和底盘零件的镁合金化，但是，镁合金在高温之下很容易产生腐蚀氧化，锻造难度也比较大，并且，镁合金组织性能受塑性变形影响极大，需要切实地控制好塑性加工工艺的过程，以此才能有效的提升镁合金产品的性能。
结语：综上所述，机械工程前沿研究在汽车轻量化中的应用有着非常重要的意义，因此，也可以发现机械工程前研究在汽车轻量化中的应用前景是十分宽广的。借由我国汽车工业的迅速发展能够进一步实现机械工程前研究和汽车轻量化技术的有效融合，并且能够推广应用到机械工程的其他工业领域当中，更利于改变我国机械工程领域在国际上的地位，实现中国制造业在国际制造界上的更高地位。
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