上海宝山大陆汽车配件有限公司 201906
摘要：随着汽车行业科技水平的不断提高，近年来汽车行业得以高速发展，然而由于汽车保有量的大幅增加，也给能源、环境以及社会造成了较大影响。因此，在社会环保意识的增强及国家政策的共同推动下，使用替代传统石油能源的新能源车发展迅速，并成为未来汽车的发展方向。目前车企多采用汽车轻量化技术手段来降低车辆在使用过程中的能源消耗及对环境造成的不良影响。本文从节能设计角度，对汽车轻量化设计进行探讨研究。
关键词：节能设计理念；汽车轻量化；应用
引言
资料研究表明，传统燃油车整车质量降低 10%，燃油效率可提高6%～8%；若滚动阻力减少10%，燃油效率可提高3%[1-2]。而对于新能源汽车而言，如果整车质量减少100公斤，则可将续航距离提升10%左右[3]。机械产品在加工时，合理选择加工设备，合理改进加工设备，合理调整加工设备，合理选择和合理设计工装，有计划组织生产，可以获得明显的节能降耗效果。而乘用车白车身、底盘系统、动力总成（或新能源电池总成）的重量约占整车重量的七成左右，轻量化优化潜力巨大。
1汽车轻量化设计的发展现状
随着工业水平的不断进步，汽车零部件行业发展迅速，推动了汽车轻量化的逐步实现。通过更大比例使用高强度钢、轻质金属（铝、镁合金等）、塑料及复合材料，采用热成型、挤压、铸造、复合成型等先进工艺，综合运用电阻点焊、自冲铆接、流钻螺钉、高强度结构胶等连接技术，在白车身、底盘及动力总成（或新能源电池总成）方面有效提高了汽车轻量化程度，并大幅提升了汽车的能耗、续航里程、加速、制动、操控、舒适度、安全性和稳定性等方面的性能。然而，由于节能设计理念在汽车零部件设计过程中没有得以有效结合，在新材料、新工艺、新技术的加工制备、装配使用以及回收处理等环节，引入了新的能源消耗。
2汽车轻量化设计的节能设计思想及实际运用
2.1节能设计思想
目前，全球范围内传统化石能源日渐枯竭，节能设计不仅是国家对未来可持续发展的要求，也是汽车制造行业发展的必然趋势。提高汽车轻量化程度，加强与节能设计的融合是目前汽车制造行业的研发重点之一。为了更好地将节能设计理念与汽车轻量化想融合，需要对相关汽车零部件全行业从初级原材料直到最终产品的全过程进行全方位的考量，如生产加工、制造、包装、储运、使用、回收利用等。另外，若零部件具有较长的使用寿命，可以节约维修的成本支出；若零部件有较好的通用性及互换性，可广泛应用于平台化产品，不仅能够更好地满足使用需求，还可节约研发成本，而且也在一定程度上减少了对能源的需求。由此可见，节能设计的思想能够促进汽车轻量化技术的进一步提升。
2.2优化选材设计
以节能设计为出发点，结合CAE辅助分析工具，优化材料的选取。在满足性能要求的前提下，优先选用加工制备过程能耗低，且可再生、可再回收或可降解的方式得以循环利用，从而减少对自然生态环境的破坏，还可促进工业环保事业的发展。选材优化的主要内容包括：初级原材料储量丰富，制备相对简单，加工性能良好，以及方便故障部件的更换，节约材料及采购成本等。另外，选择无毒材料，可避免对生态造成破坏；选用耐磨性强，强度高的材料，以此延长零部件的使用寿命等。
2.3优化结构设计
将节能设计融入汽车轻量化设计中，通过CAD/CAE技术对白车身及相关零部件进行仿真模拟，在原有轻量化技术的基础上，针对其结构设计过程进行进一步优化。如，优化薄壁、中空等形状特点的零件的结构，充分发挥材料性能，降低对高性能材料的要求；简化零部件内部结构，提升产品可靠性；减少零件毛坯加工余量，减少损耗，提高效率；对多零件结构进行复合化设计，缩短加工制造过程，降低能耗及成本；简化零件形状，节省包装材料，便于包装、运输和储存等。
2.4优化制造工艺及过程控制
为达到节能的目标，在汽车零部件的加工制造过程中，除了要对上述的选材及结构设计进行优化之外，还要对现有汽车轻量化产品的制造工艺进行深入融合。在优化制造工艺及过程控制上，可以从以下三个方面出发：一是提升制造工业的装备技术，选用能耗低、效率高、精度高、可靠性高、自动化程度高的柔性生产设备，可降低能源和资源的损耗，降低制造成本，满足同类型多规格产品的生产需求；二是优化工装模具设计开发，提高工装的可靠性，保证批量产品的质量稳定；三是落实全过程管控措施，提高存货周转率，降低质量成本率，避免生产过程中不必要的浪费。
3汽车轻量化的发展前景
3.1尖端化发展
科学技术是第一生产力，随着基础研究不断向前发展，更多尖端的科学技术将应用到汽车行业。汽车的功能性也将得到不断拓展，基于安全性、耐久性、舒适性等方面对于整车的需求，更多的功能设备将搭载到整车上。因此，汽车轻量化目标也将持续提升，轻量化设计也将向更细微处渗透。要想达成这一点，一方面，要加强中外科技交流，互相取长补短，国外工业起步较早，有着更加充足的技术积累、更加强大的技术优势，可以从中学习先进经验，汲取营养；另一方面，也应当加大科技研发投入，特别是对于尖端科技研发来说，组建自己的科研团队，掌握核心技术，开发满足未来需求的新材料、新工艺、新装备，才能够为中国汽车工业的腾飞提供助力。
3.2以节能设计理念为基础的可持续发展
在当前阶段，全球人口早已远远超过了地球适宜人口数量，并且随着社会发展，人们对于生活品质有了更高的要求，所需要耗费的自然资源进一步增多。在这种情势下，全球能源问题和环境问题进一步突出，汽车制造行业作为资源消耗和环境影响的重要组成部分，应当承担相应的职责，实现由非持续发展向可持续发展的转变，深入贯彻节能设计理念。在市场经济导向力量作用下，企业机构天然具备追逐更多经济效益的特性，而节能设计理念的应用，从短期来看，不仅不会提高经济效益，反而会拖累企业机构的经济效益，自然会被部分企业机构所轻视，必须要充分发挥国家政府的宏观调控手段，制定相关的政策法规，加强管控并进行适当的政策倾斜与扶持。
结束语：
总的来说，我国目前正处于社会主义现代化初级阶段，还是一个发展中国家，更加需要通过汽车制造行业的助力与支持，同时，也要意识到能源问题和环境问题刻不容缓，必须要引起足够的重视，既要兼顾物质文明建设，又要保障自然生态平衡。要构建发展与自然和谐共存的全新态势，坚持可持续发展战略，深入贯彻节能设计理念，才能够取得汽车轻量化方面的新突破。科学技术是第一生产力，也是节能设计理念能够切实应用的核心保障，只有加大科技研发投入，才能够掌握更加先进的技术，提高对资源的利用效率，从而实现节约能源的目的。
参考文献：
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