自20世紀70年(nian)(nian)(nian)代(dai)中(zhong)期以(yi)來,世界(jie)上主要工(gong)業化國(guo)家,汽(qi)(qi)車(che)尤(you)其(qi)是小汽(qi)(qi)車(che)的生產(chan)(chan)(chan)迅速發展。以(yi)美國(guo)為例,1975年(nian)(nian)(nian)小汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)(chan)量(liang)為898.7萬(wan)(wan)輛(liang),汽(qi)(qi)車(che)保有(you)量(liang)為1.327億輛(liang);到1985年(nian)(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)(chan)量(liang)上升到1165.4萬(wan)(wan)輛(liang),其(qi)中(zhong)轎車(che)達(da)(da)(da)818萬(wan)(wan)輛(liang),汽(qi)(qi)車(che)保有(you)量(liang)達(da)(da)(da)1.686億輛(liang)。1985年(nian)(nian)(nian)全(quan)世界(jie)汽(qi)(qi)車(che)總產(chan)(chan)(chan)量(liang)達(da)(da)(da)4503萬(wan)(wan)輛(liang),保有(you)量(liang)達(da)(da)(da)4.71億輛(liang)。


  2005年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)1202萬(wan)(wan)(wan)輛(liang),全世界(jie)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)總產(chan)(chan)量(liang)(liang)(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)6772萬(wan)(wan)(wan)輛(liang),保(bao)有(you)(you)量(liang)(liang)(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)6.5億(yi)輛(liang)。2000年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)以后,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)進入了(le)(le)(le)快車(che)(che)(che)(che)道,每年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)都以兩位(wei)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)速率增(zeng)(zeng)長,2006年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)728萬(wan)(wan)(wan)輛(liang),產(chan)(chan)量(liang)(liang)(liang)(liang)已(yi)位(wei)于世界(jie)第(di)(di)三,銷量(liang)(liang)(liang)(liang)處世界(jie)第(di)(di)二(er),而2007年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)產(chan)(chan)量(liang)(liang)(liang)(liang)已(yi)超(chao)(chao)過(guo)880萬(wan)(wan)(wan)輛(liang),如(ru)(ru)果加(jia)(jia)上農用(yong)車(che)(che)(che)(che)可(ke)超(chao)(chao)過(guo)1000萬(wan)(wan)(wan)輛(liang),產(chan)(chan)、銷量(liang)(liang)(liang)(liang)穩(wen)居世界(jie)第(di)(di)二(er),而汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)保(bao)有(you)(you)量(liang)(liang)(liang)(liang)超(chao)(chao)過(guo)5000萬(wan)(wan)(wan)輛(liang)。預計到2020年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家庭(ting)轎車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)有(you)(you)量(liang)(liang)(liang)(liang)有(you)(you)望超(chao)(chao)過(guo)1億(yi)輛(liang),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)保(bao)有(you)(you)量(liang)(liang)(liang)(liang)將(jiang)超(chao)(chao)過(guo)1.6億(yi)輛(liang)。按2003年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)統計,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)每千人(ren)(ren)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)擁(yong)有(you)(you)量(liang)(liang)(liang)(liang)僅為(wei)(wei)(wei)(wei)15輛(liang),美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)已(yi)達(da)(da)(da)(da)850輛(liang)。汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)發(fa)(fa)(fa)展(zhan),產(chan)(chan)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)保(bao)有(you)(you)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)提高,產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)三個主要問題。其(qi)一(yi)是(shi)能(neng)耗(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)加(jia)(jia)大(da),2003年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)消耗(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)已(yi)達(da)(da)(da)(da)6000萬(wan)(wan)(wan)噸(dun),2005年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)已(yi)達(da)(da)(da)(da)1.3億(yi)噸(dun),2010年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)可(ke)能(neng)會(hui)達(da)(da)(da)(da)到2.7億(yi)噸(dun);降(jiang)低燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)消耗(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)已(yi)成各(ge)(ge)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)當務(wu)之急。二(er)是(shi)環保(bao)和(he)排放(fang)(fang)污染(ran)加(jia)(jia)重,燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)消耗(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia),必(bi)然帶來排放(fang)(fang)污染(ran)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)。在(zai)通常情況(kuang)下,按滿足歐(ou)II排放(fang)(fang)標準,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)每消耗(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)1噸(dun)燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)(you),將(jiang)會(hui)排放(fang)(fang)二(er)氧(yang)化碳 2000 kg,NO,44.09 kg,微(wei)粒(li)1kg,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)排放(fang)(fang)污染(ran)也是(shi)驚人(ren)(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)。三是(shi)安(an)全交(jiao)(jiao)通事故增(zeng)(zeng)加(jia)(jia),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)每年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)因(yin)交(jiao)(jiao)通事故而造(zao)成的(de)(de)(de)(de)(de)傷亡(wang)人(ren)(ren)數(shu)(shu)(shu)高達(da)(da)(da)(da)20萬(wan)(wan)(wan)人(ren)(ren)/年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),即百萬(wan)(wan)(wan)輛(liang)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)死亡(wang)人(ren)(ren)數(shu)(shu)(shu)高達(da)(da)(da)(da)0.5萬(wan)(wan)(wan)人(ren)(ren)。為(wei)(wei)(wei)(wei)保(bao)證汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)健康發(fa)(fa)(fa)展(zhan),各(ge)(ge)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)都制定(ding)了(le)(le)(le)相(xiang)(xiang)應的(de)(de)(de)(de)(de)法規(gui)(gui)(gui)。首先是(shi)如(ru)(ru)何減少汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行車(che)(che)(che)(che)油(you)(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao)(hao)(hao)(hao),節約能(neng)源。能(neng)耗(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)問題首次變(bian)(bian)(bian)得尖銳源于20世紀70年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)代(dai)初的(de)(de)(de)(de)(de)石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)危機,石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)供應短缺和(he)價格(ge)猛漲,迫使一(yi)些國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家采取相(xiang)(xiang)應對(dui)策。70年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)代(dai)末,美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)和(he)日本相(xiang)(xiang)繼制定(ding)了(le)(le)(le)內容類似的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)源政(zheng)(zheng)策。美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)公司(si)平均油(you)(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)法(CAFé)要求各(ge)(ge)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)廠(chang)(chang)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)銷售的(de)(de)(de)(de)(de)小汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)平均油(you)(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)為(wei)(wei)(wei)(wei):1978年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)為(wei)(wei)(wei)(wei)7.61 km/L(18mile/gal),1980年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)為(wei)(wei)(wei)(wei)8.46 km/L(20mile/gal),1985 年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)為(wei)(wei)(wei)(wei)11.67 km/L(27. 6mile/gal).在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)油(you)(you)(you)(you)(you)價持續(xu)攀升的(de)(de)(de)(de)(de)今天,這(zhe)一(yi)法規(gui)(gui)(gui)更(geng)加(jia)(jia)嚴格(ge)。在(zai)美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo),當某車(che)(che)(che)(che)型(xing)不(bu)能(neng)滿足CAFé規(gui)(gui)(gui)定(ding)時(shi),該(gai)車(che)(che)(che)(che)型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)廠(chang)(chang)家將(jiang)受(shou)到高額(e)罰款,該(gai)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)買主也將(jiang)被征(zheng)收汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)油(you)(you)(you)(you)(you)超(chao)(chao)標稅,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)油(you)(you)(you)(you)(you)超(chao)(chao)標稅的(de)(de)(de)(de)(de)起征(zheng)點為(wei)(wei)(wei)(wei)9.52km/L(22.5mile/gal);這(zhe)一(yi)指標將(jiang)對(dui)整個汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)設計用(yong)材(cai)及(ji)其(qi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)重大(da)影響;日本也于1999年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)規(gui)(gui)(gui)定(ding)了(le)(le)(le)車(che)(che)(che)(che)輛(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)油(you)(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)限值,該(gai)限值依(yi)據(ju)車(che)(che)(che)(che)輛(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)裝備質量(liang)(liang)(liang)(liang)不(bu)同(tong),車(che)(che)(che)(che)輛(liang)驅動形式的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong),以及(ji)變(bian)(bian)(bian)速箱(xiang)形式的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)而改(gai)變(bian)(bian)(bian);盡(jin)管歐(ou)洲尚無燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)規(gui)(gui)(gui)定(ding),但CEE規(gui)(gui)(gui)定(ding)了(le)(le)(le)燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)消耗(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)試(shi)方(fang)(fang)法,政(zheng)(zheng)府(fu)公布每種車(che)(che)(che)(che)型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)測(ce)(ce)燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)消耗(hao)(hao)(hao)(hao)(hao),引(yin)導用(yong)戶的(de)(de)(de)(de)(de)購車(che)(che)(che)(che)意向;中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)也于2003年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)制定(ding)并實(shi)施(shi)了(le)(le)(le)車(che)(che)(che)(che)輛(liang)燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)料消耗(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)量(liang)(liang)(liang)(liang)限值方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)法規(gui)(gui)(gui)。


  汽(qi)車(che)數(shu)量增(zeng)(zeng)多(duo),車(che)速增(zeng)(zeng)高,車(che)禍增(zeng)(zeng)多(duo)。為保證人(ren)員和(he)(he)車(che)輛(liang)安(an)(an)(an)全(quan),美(mei)(mei)國(guo)(guo)在(zai)1966年(nian)(nian)(nian)制(zhi)(zhi)定(ding)(ding)了(le)(le)聯邦汽(qi)車(che)安(an)(an)(an)全(quan)標準(Federal Motor Vehicle Safety Standard)[2].這個標準的(de)內容在(zai)技術(shu)上逐年(nian)(nian)(nian)加嚴(yan)。此(ci)外,1970年(nian)(nian)(nian),美(mei)(mei)國(guo)(guo)、日本與西歐各國(guo)(guo)共同制(zhi)(zhi)定(ding)(ding)了(le)(le)安(an)(an)(an)全(quan)實驗(yan)車(che)(Experimental Safety Vehicle)計劃,并進行了(le)(le)幾年(nian)(nian)(nian)的(de)研究(jiu)試制(zhi)(zhi)和(he)(he)國(guo)(guo)際交流(liu),從而(er)得出,保證安(an)(an)(an)全(quan)的(de)一(yi)個重(zhong)(zhong)要措施是汽(qi)車(che)構造和(he)(he)構件要顯著增(zeng)(zeng)強。例如,美(mei)(mei)國(guo)(guo)規(gui)定(ding)(ding)汽(qi)車(che)的(de)前保險杠(gang)必須承受(shou)在(zai)8.05 km/h(5mile/h)車(che)速下(xia)的(de)撞(zhuang)擊無任何永久變形。近(jin)年(nian)(nian)(nian)來,安(an)(an)(an)全(quan)法規(gui)逐年(nian)(nian)(nian)嚴(yan)格,基(ji)于有(you)關單位的(de)統計報告,在(zai)車(che)輛(liang)碰(peng)(peng)撞(zhuang)事故(gu)中,正面碰(peng)(peng)撞(zhuang)占(zhan)(zhan)49%,側(ce)面碰(peng)(peng)撞(zhuang)占(zhan)(zhan)25%,追尾(即(ji)后碰(peng)(peng))占(zhan)(zhan)22%.雖然側(ce)碰(peng)(peng)比例較少,但人(ren)員傷害最嚴(yan)重(zhong)(zhong)。歐美(mei)(mei)除制(zhi)(zhi)定(ding)(ding)了(le)(le)正碰(peng)(peng)法規(gui)FMVSS208 和(he)(he)ECE R94外,還(huan)制(zhi)(zhi)定(ding)(ding)了(le)(le)側(ce)面碰(peng)(peng)撞(zhuang)法規(gui) FMVSS214 和(he)(he)ECE R95,我(wo)國(guo)(guo)2004年(nian)(nian)(nian)6月(yue)1日起(qi)實施正撞(zhuang)法規(gui),2006年(nian)(nian)(nian)7月(yue)1日起(qi)正式實施側(ce)碰(peng)(peng)法規(gui)。


  為降低排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang),歐(ou)美均先后制定了相關的排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)法規。歐(ou)洲(zhou)1993年(nian)開始實(shi)施(shi)(shi)(shi)歐(ou)I排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)標(biao)準(zhun),1997年(nian)實(shi)施(shi)(shi)(shi)歐(ou)II,2000年(nian)實(shi)施(shi)(shi)(shi)歐(ou)II,2004年(nian)實(shi)施(shi)(shi)(shi)歐(ou)IV;美國(guo)于1993年(nian)制定了類(lei)同(tong)(tong)歐(ou)I的排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)標(biao)準(zhun),同(tong)(tong)時提(ti)(ti)出了過渡低排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)汽(qi)(qi)車(che)(TLEV)、低排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)汽(qi)(qi)車(che)(LEV)和(he)超低排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)汽(qi)(qi)車(che)(ULEV)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)標(biao)準(zhun),對汽(qi)(qi)車(che)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)提(ti)(ti)出了更高的要求;我國(guo)目前已全面實(shi)施(shi)(shi)(shi)歐(ou)II排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)標(biao)準(zhun),2006年(nian)7月(yue)1日起,部分城市(shi)實(shi)施(shi)(shi)(shi)歐(ou)I排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)標(biao)準(zhun)。


  降(jiang)(jiang)低(di)汽(qi)車(che)油(you)耗(hao)(hao)雖然可(ke)(ke)以通(tong)過(guo)提高發動機效(xiao)率(lv)、增加傳動效(xiao)率(lv)、減少運行阻(zu)力等方法,但(dan)是根據汽(qi)車(che)油(you)耗(hao)(hao)和汽(qi)車(che)重(zhong)(zhong)量成線性(xing)關(guan)系的試驗(yan)結(jie)果。,如(ru)果汽(qi)車(che)自重(zhong)(zhong)降(jiang)(jiang)低(di)10%,在(zai)其他條件不變的情況下,則可(ke)(ke)使汽(qi)車(che)油(you)耗(hao)(hao)降(jiang)(jiang)低(di)8%,排放降(jiang)(jiang)低(di)4%,可(ke)(ke)見,降(jiang)(jiang)低(di)汽(qi)車(che)自重(zhong)(zhong)是降(jiang)(jiang)低(di)汽(qi)車(che)油(you)耗(hao)(hao)的簡單有(you)效(xiao)的方法。


  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(che)的運(yun)動阻力與汽車(che)質量密切(qie)相關,通常(chang)當車(che)型設計(ji)完(wan)成(cheng)后,風阻便可固定,則(ze)車子(zi)的(de)運(yun)行阻力(也即燃油消(xiao)耗)與車子(zi)的(de)自身質(zhi)量呈(cheng)線性(xing)關系(xi)。


  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)趣的是(shi),降(jiang)低燃油消耗(hao)和(he)排放,要(yao)求汽(qi)車(che)輕(qing)量化,降(jiang)低自(zi)重(zhong);而近年來,由于汽(qi)車(che)功能提升(sheng),安全性增加(jia),舒(shu)適性改善,增加(jia)了許多安全件(jian)、自(zi)動化附(fu)件(jian)和(he)相關(guan)的舒(shu)適性附(fu)件(jian),這些又(you)使汽(qi)車(che)自(zi)重(zhong)有(you)增加(jia)的趨(qu)勢。但是(shi),如果不(bu)是(shi)輕(qing)量化材料和(he)技術(shu)的應用,汽(qi)車(che)自(zi)重(zhong)的增加(jia)量將會更大,汽(qi)車(che)自(zi)重(zhong)變化的趨(qu)墊見圖1-2。


圖 2.jpg


 減(jian)輕汽(qi)(qi)車(che)自(zi)重可以采用密度(du)低的(de)(de)鋁合(he)金(jin)、塑(su)料(liao)(liao)以及纖維(wei)增強(qiang)復合(he)材(cai)料(liao)(liao)。但這為些材(cai)料(liao)(liao)與(yu)低合(he)金(jin)高(gao)(gao)強(qiang)度(du)鋼(gang)相比(bi),尤其(qi)和(he)近(jin)年發(fa)展的(de)(de)先進高(gao)(gao)強(qiang)度(du)鋼(gang)相比(bi),不(bu)只制造過程耗(hao)能(neng)多、工(gong)藝復雜,而且現階段的(de)(de)價格也較高(gao)(gao)。根據我國及美國有關部門(men)進行的(de)(de)德爾(er)菲(Delphi)預(yu)測,為了減(jian)少能(neng)源消耗(hao),汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業用材(cai)近(jin)期(qi)(qi)仍以鋼(gang)為主(zhu),中(zhong)期(qi)(qi)可能(neng)發(fa)展鋁合(he)金(jin),遠期(qi)(qi)才發(fa)展工(gong)程塑(su)料(liao)(liao)和(he)復合(he)材(cai)料(liao)(liao)。這和(he)Compoton.對美國汽(qi)(qi)車(che)材(cai)料(liao)(liao)使用的(de)(de)預(yu)測是一致的(de)(de)。1970年Compoton指(zhi)出,即使到(dao)1985年,汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業中(zhong)鋼(gang)鐵的(de)(de)用量(liang)還會(hui)占(zhan)70%以上,而且高(gao)(gao)強(qiang)度(du)鋼(gang)材(cai)的(de)(de)用量(liang)會(hui)有顯著增加。


2001年美(mei)國(guo)典(dian)型家庭轎車(che)用(yong)材的(de)構成:鋼54%,鑄鐵10%,鋁合(he)金(jin)8%,橡膠和(he)玻璃7%,鎂合(he)金(jin)0.3%,其他(ta)12.7%,而高強度鋼的(de)用(yong)量迅速增加,在國(guo)際鋼鐵協會組織的(de)全世界(jie)34家鋼鐵公司和(he)相關汽車(che)行業的(de)輕量化項目(mu)ULSABAVC白車(che)身(BIW)的(de)開發(fa)中,高強度鋼用(yong)量已達90%以上,這些數(shu)據和(he)上述的(de)預測趨勢相一致。


 在(zai)一(yi)部(bu)汽車(che)(che)中(zhong),鋼板的(de)(de)(de)(de)質量占(zhan)車(che)(che)體材料(liao)的(de)(de)(de)(de)83%以上。因(yin)此(ci),采用低合金高(gao)強度鋼板代替傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)低碳(tan)鋼板,對減輕汽車(che)(che)自重、降低油耗、提高(gao)汽車(che)(che)構件強度、保(bao)證安全(quan)(quan)行駛(shi)都具有重要(yao)的(de)(de)(de)(de)意(yi)義。正如(ru)Nitto等(deng)人在(zai)1981年所指出的(de)(de)(de)(de):“現在(zai)可以毫(hao)不夸張地說,如(ru)何利用高(gao)強度鋼板已(yi)經(jing)成為影響80年代小汽車(che)(che)制造全(quan)(quan)局的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵技術問題。”基于(yu)最近幾(ji)年的(de)(de)(de)(de)試驗結(jie)果和所進(jin)行的(de)(de)(de)(de)理論分析,高(gao)強度鋼板的(de)(de)(de)(de)應用及其在(zai)各類汽車(che)(che)零、部(bu)件中(zhong)的(de)(de)(de)(de)應用總結(jie)于(yu)表1-1。


表 1.jpg


 由表(biao)中關系(xi)方程可(ke)(ke)以(yi)看出(chu):除疲(pi)勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)外,其他各(ge)性(xing)能(neng)均正比于(yu)板(ban)(ban)(ban)材(cai)(cai)(cai)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)和(he)相(xiang)應的(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料性(xing)能(neng)(抗拉強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)、流變(bian)應力和(he)彈(dan)性(xing)模量)。如(ru)(ru)果(guo)材(cai)(cai)(cai)料強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao),在所要求的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)不變(bian)或(huo)略(lve)有(you)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)前(qian)提(ti)(ti)下,則(ze)板(ban)(ban)(ban)材(cai)(cai)(cai)構(gou)件厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)可(ke)(ke)以(yi)減(jian)(jian)薄,因而可(ke)(ke)以(yi)降(jiang)(jiang)低(di)構(gou)件重(zhong)量。以(yi)承受(shou)大變(bian)形的(de)(de)(de)保險(xian)杠(gang)加(jia)強(qiang)(qiang)體為例,該零件在使用(yong)中承受(shou)大的(de)(de)(de)撞擊載荷,希望(wang)具有(you)較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)壓潰強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)。厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)、強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)和(he)壓潰強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)之間的(de)(de)(de)關系(xi)方程為P.cct(σb)”,n=1/2如(ru)(ru)以(yi)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)t=5mm的(de)(de)(de)普通碳鋼(gang)(gang)(gang)制(zhi)造,設低(di)碳鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)σb=280 MPa,則(ze)P,=84K(K為常數);如(ru)(ru)采(cai)用(yong)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)σb=430 MPa的(de)(de)(de)SAE950X制(zhi)造,P.保持不變(bian),則(ze)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)可(ke)(ke)減(jian)(jian)為4mm或(huo)重(zhong)量可(ke)(ke)降(jiang)(jiang)低(di)20%;如(ru)(ru)采(cai)用(yong)σb=600 MPa的(de)(de)(de)SAE980X制(zhi)造,P,不變(bian),則(ze)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)可(ke)(ke)減(jian)(jian)至3.4mm,重(zhong)量可(ke)(ke)減(jian)(jian)少30%;如(ru)(ru)仍用(yong)SAE980X制(zhi)造,但重(zhong)量只降(jiang)(jiang)低(di)20%,則(ze)P.可(ke)(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)到98K.這(zhe)個(ge)例子說明了(le)采(cai)用(yong)高(gao)(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)優越性(xing)。這(zhe)和(he)文獻(xian)中所列的(de)(de)(de)采(cai)用(yong)屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)為350 MPa的(de)(de)(de)HSLA鋼(gang)(gang)(gang)代替低(di)碳鋼(gang)(gang)(gang)可(ke)(ke)分別使前(qian)梁、發動(dong)機(ji)支架、保險(xian)杠(gang)加(jia)強(qiang)(qiang)體、保險(xian)杠(gang)、門、發動(dong)機(ji)內外蓋(gai)板(ban)(ban)(ban)等構(gou)件板(ban)(ban)(ban)厚(hou)(hou)(hou)減(jian)(jian)少15%~25%的(de)(de)(de)計(ji)算結果(guo)是一致的(de)(de)(de)。因此,采(cai)用(yong)高(gao)(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)鋼(gang)(gang)(gang)板(ban)(ban)(ban)制(zhi)造車身構(gou)件,可(ke)(ke)以(yi)減(jian)(jian)少板(ban)(ban)(ban)材(cai)(cai)(cai)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du),降(jiang)(jiang)低(di)構(gou)件重(zhong)量,從而節約行駛(shi)油耗,并(bing)保證安(an)全運輸。


文(wen)獻指出:采用(yong)高(gao)強度(du)鋼(gang)和(he)先進高(gao)強度(du)鋼(gang),還有(you)利于提高(gao)乘用(yong)車(che)(che)白車(che)(che)身的彎曲剛(gang)度(du)、扭(niu)轉剛(gang)度(du)以及相應的振動頻率,從(cong)而有(you)利于降低白車(che)(che)身的NVH性能。