自20世紀70年(nian)代中期以來,世界(jie)(jie)上主要工業(ye)化國家,汽(qi)(qi)車尤(you)其是小汽(qi)(qi)車的生產(chan)(chan)迅速發(fa)展。以美國為(wei)例(li),1975年(nian)小汽(qi)(qi)車產(chan)(chan)量為(wei)898.7萬(wan)輛(liang),汽(qi)(qi)車保(bao)有量為(wei)1.327億(yi)輛(liang);到1985年(nian),汽(qi)(qi)車產(chan)(chan)量上升到1165.4萬(wan)輛(liang),其中轎車達(da)818萬(wan)輛(liang),汽(qi)(qi)車保(bao)有量達(da)1.686億(yi)輛(liang)。1985年(nian)全世界(jie)(jie)汽(qi)(qi)車總產(chan)(chan)量達(da)4503萬(wan)輛(liang),保(bao)有量達(da)4.71億(yi)輛(liang)。
2005年(nian)(nian)(nian)(nian)美(mei)(mei)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)(liang)(liang)達(da)(da)1202萬(wan)(wan)(wan)(wan)輛(liang)(liang)(liang),全世(shi)界汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)總產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)(liang)(liang)達(da)(da)6772萬(wan)(wan)(wan)(wan)輛(liang)(liang)(liang),保(bao)(bao)(bao)有量(liang)(liang)(liang)(liang)達(da)(da)6.5億(yi)輛(liang)(liang)(liang)。2000年(nian)(nian)(nian)(nian)以(yi)(yi)后,中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業發(fa)展(zhan)進(jin)入(ru)了(le)快車(che)(che)(che)(che)道,每(mei)年(nian)(nian)(nian)(nian)都(dou)(dou)以(yi)(yi)兩位數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速率增(zeng)長(chang),2006年(nian)(nian)(nian)(nian),中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)(liang)(liang)達(da)(da)728萬(wan)(wan)(wan)(wan)輛(liang)(liang)(liang),產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)(liang)(liang)已(yi)位于世(shi)界第三(san),銷(xiao)(xiao)量(liang)(liang)(liang)(liang)處世(shi)界第二,而(er)(er)2007年(nian)(nian)(nian)(nian)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)(liang)(liang)已(yi)超(chao)(chao)(chao)過880萬(wan)(wan)(wan)(wan)輛(liang)(liang)(liang),如果加(jia)上農用車(che)(che)(che)(che)可超(chao)(chao)(chao)過1000萬(wan)(wan)(wan)(wan)輛(liang)(liang)(liang),產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)、銷(xiao)(xiao)量(liang)(liang)(liang)(liang)穩居(ju)世(shi)界第二,而(er)(er)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)保(bao)(bao)(bao)有量(liang)(liang)(liang)(liang)超(chao)(chao)(chao)過5000萬(wan)(wan)(wan)(wan)輛(liang)(liang)(liang)。預計到2020年(nian)(nian)(nian)(nian),中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)家庭轎車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)(bao)(bao)有量(liang)(liang)(liang)(liang)有望超(chao)(chao)(chao)過1億(yi)輛(liang)(liang)(liang),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)保(bao)(bao)(bao)有量(liang)(liang)(liang)(liang)將(jiang)(jiang)超(chao)(chao)(chao)過1.6億(yi)輛(liang)(liang)(liang)。按(an)2003年(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)統計,中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)每(mei)千人(ren)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)擁有量(liang)(liang)(liang)(liang)僅為(wei)(wei)15輛(liang)(liang)(liang),美(mei)(mei)國(guo)(guo)已(yi)達(da)(da)850輛(liang)(liang)(liang)。汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業發(fa)展(zhan),產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)保(bao)(bao)(bao)有量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao),產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)三(san)個(ge)主要問(wen)題(ti)。其一是能(neng)(neng)耗(hao)(hao)(hao)加(jia)大(da),2003年(nian)(nian)(nian)(nian)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)燃(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)已(yi)達(da)(da)6000萬(wan)(wan)(wan)(wan)噸,2005年(nian)(nian)(nian)(nian)已(yi)達(da)(da)1.3億(yi)噸,2010年(nian)(nian)(nian)(nian)可能(neng)(neng)會達(da)(da)到2.7億(yi)噸;降低(di)燃(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)已(yi)成(cheng)各國(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)當務之(zhi)急。二是環(huan)保(bao)(bao)(bao)和(he)排放(fang)(fang)污(wu)染(ran)加(jia)重(zhong),燃(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)增(zeng)加(jia),必然帶來(lai)排放(fang)(fang)污(wu)染(ran)增(zeng)加(jia)。在(zai)通(tong)常(chang)情況下,按(an)滿足歐(ou)II排放(fang)(fang)標(biao)準,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)每(mei)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)1噸燃(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)(you),將(jiang)(jiang)會排放(fang)(fang)二氧化(hua)碳 2000 kg,NO,44.09 kg,微粒(li)1kg,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)排放(fang)(fang)污(wu)染(ran)也是驚人(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。三(san)是安(an)全交通(tong)事故增(zeng)加(jia),中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)每(mei)年(nian)(nian)(nian)(nian)因交通(tong)事故而(er)(er)造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傷亡(wang)人(ren)數(shu)高(gao)達(da)(da)20萬(wan)(wan)(wan)(wan)人(ren)/年(nian)(nian)(nian)(nian),即百萬(wan)(wan)(wan)(wan)輛(liang)(liang)(liang)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)死亡(wang)人(ren)數(shu)高(gao)達(da)(da)0.5萬(wan)(wan)(wan)(wan)人(ren)。為(wei)(wei)保(bao)(bao)(bao)證(zheng)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業健康發(fa)展(zhan),各國(guo)(guo)都(dou)(dou)制(zhi)定了(le)相(xiang)(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)法規(gui)(gui)(gui)。首(shou)先(xian)是如何減少汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行車(che)(che)(che)(che)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao)(hao),節約能(neng)(neng)源(yuan)。能(neng)(neng)耗(hao)(hao)(hao)問(wen)題(ti)首(shou)次變得尖銳(rui)源(yuan)于20世(shi)紀70年(nian)(nian)(nian)(nian)代初的(de)(de)(de)(de)(de)(de)石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)危(wei)機,石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)供應(ying)短(duan)缺和(he)價格猛漲,迫使一些國(guo)(guo)家采(cai)取相(xiang)(xiang)應(ying)對策。70年(nian)(nian)(nian)(nian)代末,美(mei)(mei)國(guo)(guo)和(he)日(ri)(ri)本相(xiang)(xiang)繼制(zhi)定了(le)內容(rong)類似(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)政策。美(mei)(mei)國(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)公(gong)司平均油(you)(you)(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao)(hao)法(CAFé)要求各汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)廠生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)銷(xiao)(xiao)售的(de)(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平均油(you)(you)(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao)(hao)為(wei)(wei):1978年(nian)(nian)(nian)(nian)為(wei)(wei)7.61 km/L(18mile/gal),1980年(nian)(nian)(nian)(nian)為(wei)(wei)8.46 km/L(20mile/gal),1985 年(nian)(nian)(nian)(nian)為(wei)(wei)11.67 km/L(27. 6mile/gal).在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)價持(chi)續攀升的(de)(de)(de)(de)(de)(de)今(jin)天,這一法規(gui)(gui)(gui)更加(jia)嚴格。在(zai)美(mei)(mei)國(guo)(guo),當某車(che)(che)(che)(che)型(xing)不能(neng)(neng)滿足CAFé規(gui)(gui)(gui)定時,該(gai)車(che)(che)(che)(che)型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)廠家將(jiang)(jiang)受(shou)到高(gao)額(e)罰(fa)款,該(gai)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)買主也將(jiang)(jiang)被(bei)征(zheng)收汽(qi)(qi)(qi)(qi)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)超(chao)(chao)(chao)標(biao)稅(shui),汽(qi)(qi)(qi)(qi)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)超(chao)(chao)(chao)標(biao)稅(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)起征(zheng)點為(wei)(wei)9.52km/L(22.5mile/gal);這一指(zhi)標(biao)將(jiang)(jiang)對整個(ge)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)設計用材及其生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)重(zhong)大(da)影(ying)響(xiang);日(ri)(ri)本也于1999年(nian)(nian)(nian)(nian)規(gui)(gui)(gui)定了(le)車(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao)(hao)限值(zhi)(zhi),該(gai)限值(zhi)(zhi)依據(ju)車(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)裝備質量(liang)(liang)(liang)(liang)不同(tong),車(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)驅動形(xing)式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不同(tong),以(yi)(yi)及變速箱形(xing)式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不同(tong)而(er)(er)改變;盡管歐(ou)洲尚無燃(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)方(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)規(gui)(gui)(gui)定,但CEE規(gui)(gui)(gui)定了(le)燃(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測試方(fang)法,政府公(gong)布每(mei)種車(che)(che)(che)(che)型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)測燃(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao),引導用戶的(de)(de)(de)(de)(de)(de)購(gou)車(che)(che)(che)(che)意向;中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)也于2003年(nian)(nian)(nian)(nian)制(zhi)定并(bing)實(shi)施了(le)車(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)燃(ran)料消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)量(liang)(liang)(liang)(liang)限值(zhi)(zhi)方(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)法規(gui)(gui)(gui)。
汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)數(shu)量(liang)增多,車(che)(che)(che)速(su)增高,車(che)(che)(che)禍增多。為(wei)保證(zheng)人員(yuan)和(he)車(che)(che)(che)輛(liang)(liang)安全(quan),美國(guo)(guo)在(zai)1966年(nian)(nian)制(zhi)(zhi)定(ding)(ding)了(le)(le)(le)(le)聯邦汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)安全(quan)標準(Federal Motor Vehicle Safety Standard)[2].這個標準的(de)內容在(zai)技(ji)術上逐年(nian)(nian)加嚴。此外,1970年(nian)(nian),美國(guo)(guo)、日本與西歐各國(guo)(guo)共同制(zhi)(zhi)定(ding)(ding)了(le)(le)(le)(le)安全(quan)實驗(yan)車(che)(che)(che)(Experimental Safety Vehicle)計劃(hua),并進行了(le)(le)(le)(le)幾(ji)年(nian)(nian)的(de)研究試(shi)制(zhi)(zhi)和(he)國(guo)(guo)際交流,從而得(de)出,保證(zheng)安全(quan)的(de)一個重(zhong)要措施(shi)是汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)構(gou)造和(he)構(gou)件要顯著增強。例如(ru),美國(guo)(guo)規(gui)(gui)(gui)定(ding)(ding)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)前保險杠(gang)必須承受在(zai)8.05 km/h(5mile/h)車(che)(che)(che)速(su)下的(de)撞(zhuang)擊無任何永(yong)久(jiu)變形。近年(nian)(nian)來,安全(quan)法(fa)(fa)規(gui)(gui)(gui)逐年(nian)(nian)嚴格,基于有關單位的(de)統計報告(gao),在(zai)車(che)(che)(che)輛(liang)(liang)碰(peng)(peng)(peng)撞(zhuang)事故中,正(zheng)面碰(peng)(peng)(peng)撞(zhuang)占(zhan)49%,側面碰(peng)(peng)(peng)撞(zhuang)占(zhan)25%,追(zhui)尾(即后(hou)碰(peng)(peng)(peng))占(zhan)22%.雖然側碰(peng)(peng)(peng)比例較少,但人員(yuan)傷(shang)害(hai)最嚴重(zhong)。歐美除制(zhi)(zhi)定(ding)(ding)了(le)(le)(le)(le)正(zheng)碰(peng)(peng)(peng)法(fa)(fa)規(gui)(gui)(gui)FMVSS208 和(he)ECE R94外,還制(zhi)(zhi)定(ding)(ding)了(le)(le)(le)(le)側面碰(peng)(peng)(peng)撞(zhuang)法(fa)(fa)規(gui)(gui)(gui) FMVSS214 和(he)ECE R95,我(wo)國(guo)(guo)2004年(nian)(nian)6月1日起實施(shi)正(zheng)撞(zhuang)法(fa)(fa)規(gui)(gui)(gui),2006年(nian)(nian)7月1日起正(zheng)式實施(shi)側碰(peng)(peng)(peng)法(fa)(fa)規(gui)(gui)(gui)。
為降低(di)排(pai)(pai)放(fang)(fang),歐(ou)(ou)美均(jun)先后制定了(le)相關的(de)(de)排(pai)(pai)放(fang)(fang)法規。歐(ou)(ou)洲1993年(nian)(nian)開始實(shi)(shi)施(shi)歐(ou)(ou)I排(pai)(pai)放(fang)(fang)標準(zhun),1997年(nian)(nian)實(shi)(shi)施(shi)歐(ou)(ou)II,2000年(nian)(nian)實(shi)(shi)施(shi)歐(ou)(ou)II,2004年(nian)(nian)實(shi)(shi)施(shi)歐(ou)(ou)IV;美國于(yu)1993年(nian)(nian)制定了(le)類同(tong)歐(ou)(ou)I的(de)(de)排(pai)(pai)放(fang)(fang)標準(zhun),同(tong)時提(ti)出(chu)了(le)過渡(du)低(di)排(pai)(pai)放(fang)(fang)汽車(che)(TLEV)、低(di)排(pai)(pai)放(fang)(fang)汽車(che)(LEV)和超低(di)排(pai)(pai)放(fang)(fang)汽車(che)(ULEV)排(pai)(pai)放(fang)(fang)標準(zhun),對汽車(che)排(pai)(pai)放(fang)(fang)提(ti)出(chu)了(le)更高的(de)(de)要求(qiu);我國目前已全面實(shi)(shi)施(shi)歐(ou)(ou)II排(pai)(pai)放(fang)(fang)標準(zhun),2006年(nian)(nian)7月1日起,部分城市實(shi)(shi)施(shi)歐(ou)(ou)I排(pai)(pai)放(fang)(fang)標準(zhun)。
降(jiang)(jiang)低汽(qi)車(che)(che)油耗(hao)雖(sui)然(ran)可(ke)以(yi)通過(guo)提高發動(dong)機效(xiao)率、增加傳(chuan)動(dong)效(xiao)率、減少運行阻力等方(fang)法,但(dan)是(shi)根據汽(qi)車(che)(che)油耗(hao)和汽(qi)車(che)(che)重(zhong)量成線性(xing)關系(xi)的試驗結果。,如果汽(qi)車(che)(che)自重(zhong)降(jiang)(jiang)低10%,在(zai)其他條件不變的情況下,則可(ke)使汽(qi)車(che)(che)油耗(hao)降(jiang)(jiang)低8%,排放降(jiang)(jiang)低4%,可(ke)見,降(jiang)(jiang)低汽(qi)車(che)(che)自重(zhong)是(shi)降(jiang)(jiang)低汽(qi)車(che)(che)油耗(hao)的簡單有效(xiao)的方(fang)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。
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:
方(fang)程1-6表(biao)明:汽車(che)的運動阻力與汽車(che)質量密切相(xiang)關,通(tong)常當車(che)型設(she)計完成后,風阻便可固定,則車子的運行阻力(也即燃油消耗)與車子的自身質(zhi)量呈線性關系。
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(de)(de)(de)是,降低(di)燃(ran)油消耗(hao)和(he)排放,要求汽(qi)(qi)車(che)輕量化(hua),降低(di)自(zi)重(zhong);而(er)近年(nian)來,由于(yu)汽(qi)(qi)車(che)功(gong)能提(ti)升(sheng),安全(quan)性增加,舒(shu)適性改善,增加了許多(duo)安全(quan)件、自(zi)動化(hua)附件和(he)相關的(de)(de)(de)舒(shu)適性附件,這些又使汽(qi)(qi)車(che)自(zi)重(zhong)有(you)增加的(de)(de)(de)趨勢(shi)。但是,如果不是輕量化(hua)材料和(he)技(ji)術的(de)(de)(de)應(ying)用(yong),汽(qi)(qi)車(che)自(zi)重(zhong)的(de)(de)(de)增加量將會更大,汽(qi)(qi)車(che)自(zi)重(zhong)變化(hua)的(de)(de)(de)趨墊見圖(tu)1-2。
減輕汽車自重可(ke)以采用(yong)(yong)密度(du)(du)低的(de)(de)鋁合(he)金(jin)、塑(su)料(liao)以及(ji)纖維增強復合(he)材(cai)料(liao)。但這為(wei)些材(cai)料(liao)與低合(he)金(jin)高(gao)強度(du)(du)鋼相比(bi),尤其和近年發(fa)展的(de)(de)先進(jin)高(gao)強度(du)(du)鋼相比(bi),不只(zhi)制造過(guo)程(cheng)耗(hao)能多、工藝復雜,而且現(xian)階段的(de)(de)價格也較高(gao)。根(gen)據(ju)我國及(ji)美國有關部(bu)門進(jin)行的(de)(de)德爾(er)菲(Delphi)預測(ce),為(wei)了減少能源消(xiao)耗(hao),汽車工業用(yong)(yong)材(cai)近期(qi)仍(reng)以鋼為(wei)主,中(zhong)期(qi)可(ke)能發(fa)展鋁合(he)金(jin),遠(yuan)期(qi)才發(fa)展工程(cheng)塑(su)料(liao)和復合(he)材(cai)料(liao)。這和Compoton.對美國汽車材(cai)料(liao)使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)預測(ce)是一致的(de)(de)。1970年Compoton指出,即使(shi)到1985年,汽車工業中(zhong)鋼鐵(tie)的(de)(de)用(yong)(yong)量還會占70%以上,而且高(gao)強度(du)(du)鋼材(cai)的(de)(de)用(yong)(yong)量會有顯著增加。
2001年美國(guo)典型家(jia)庭轎車(che)用(yong)材的(de)構成:鋼54%,鑄鐵10%,鋁(lv)合(he)金8%,橡膠和(he)玻璃7%,鎂合(he)金0.3%,其他12.7%,而高(gao)強(qiang)度鋼的(de)用(yong)量迅(xun)速(su)增加,在國(guo)際鋼鐵協會組(zu)織的(de)全(quan)世(shi)界(jie)34家(jia)鋼鐵公司(si)和(he)相關汽(qi)車(che)行業(ye)的(de)輕量化項目(mu)ULSABAVC白(bai)車(che)身(BIW)的(de)開發中,高(gao)強(qiang)度鋼用(yong)量已達90%以上,這些數據和(he)上述的(de)預測趨勢(shi)相一致(zhi)。
在(zai)一部(bu)(bu)汽(qi)車(che)(che)中(zhong),鋼(gang)(gang)板的(de)(de)質量占車(che)(che)體材料的(de)(de)83%以上。因此,采用(yong)低(di)(di)合金高強度鋼(gang)(gang)板代(dai)替傳統的(de)(de)低(di)(di)碳鋼(gang)(gang)板,對(dui)減(jian)輕汽(qi)車(che)(che)自重、降(jiang)低(di)(di)油耗、提高汽(qi)車(che)(che)構件強度、保證安全行(xing)駛(shi)都具有重要的(de)(de)意義。正如Nitto等(deng)人在(zai)1981年所(suo)(suo)指出的(de)(de):“現(xian)在(zai)可以毫不夸張(zhang)地說(shuo),如何利用(yong)高強度鋼(gang)(gang)板已(yi)經成為影響80年代(dai)小汽(qi)車(che)(che)制造(zao)全局的(de)(de)關鍵技(ji)術問題。”基于最近幾年的(de)(de)試驗結果和所(suo)(suo)進行(xing)的(de)(de)理(li)論(lun)分析(xi),高強度鋼(gang)(gang)板的(de)(de)應用(yong)及其在(zai)各(ge)類(lei)汽(qi)車(che)(che)零、部(bu)(bu)件中(zhong)的(de)(de)應用(yong)總結于表1-1。
由(you)表中(zhong)關系方(fang)程可(ke)以(yi)看(kan)出:除疲勞強度(du)(du)(du)外(wai),其他各性(xing)(xing)能(neng)均正比于板(ban)材(cai)(cai)厚度(du)(du)(du)和(he)(he)相應的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)性(xing)(xing)能(neng)(抗拉強度(du)(du)(du)、流(liu)變(bian)應力和(he)(he)彈性(xing)(xing)模(mo)量)。如果材(cai)(cai)料(liao)強度(du)(du)(du)提高(gao)(gao),在所要(yao)求的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)不(bu)變(bian)或(huo)略有提高(gao)(gao)的(de)(de)(de)前提下,則(ze)(ze)板(ban)材(cai)(cai)構(gou)(gou)件厚度(du)(du)(du)可(ke)以(yi)減(jian)(jian)(jian)薄,因而(er)可(ke)以(yi)降低(di)構(gou)(gou)件重量。以(yi)承(cheng)受大變(bian)形的(de)(de)(de)保(bao)險(xian)杠加強體(ti)為例,該零(ling)件在使(shi)用(yong)(yong)(yong)中(zhong)承(cheng)受大的(de)(de)(de)撞(zhuang)擊載荷,希望具(ju)有較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)壓(ya)潰強度(du)(du)(du)。厚度(du)(du)(du)、強度(du)(du)(du)和(he)(he)壓(ya)潰強度(du)(du)(du)之間(jian)的(de)(de)(de)關系方(fang)程為P.cct(σb)”,n=1/2如以(yi)厚度(du)(du)(du)t=5mm的(de)(de)(de)普(pu)通碳(tan)鋼(gang)(gang)制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao),設低(di)碳(tan)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)σb=280 MPa,則(ze)(ze)P,=84K(K為常數);如采用(yong)(yong)(yong)強度(du)(du)(du)σb=430 MPa的(de)(de)(de)SAE950X制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao),P.保(bao)持不(bu)變(bian),則(ze)(ze)厚度(du)(du)(du)可(ke)減(jian)(jian)(jian)為4mm或(huo)重量可(ke)降低(di)20%;如采用(yong)(yong)(yong)σb=600 MPa的(de)(de)(de)SAE980X制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao),P,不(bu)變(bian),則(ze)(ze)厚度(du)(du)(du)可(ke)減(jian)(jian)(jian)至(zhi)3.4mm,重量可(ke)減(jian)(jian)(jian)少30%;如仍用(yong)(yong)(yong)SAE980X制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao),但重量只降低(di)20%,則(ze)(ze)P.可(ke)提高(gao)(gao)到98K.這(zhe)個例子說明了采用(yong)(yong)(yong)高(gao)(gao)強度(du)(du)(du)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)優越性(xing)(xing)。這(zhe)和(he)(he)文獻中(zhong)所列的(de)(de)(de)采用(yong)(yong)(yong)屈服強度(du)(du)(du)為350 MPa的(de)(de)(de)HSLA鋼(gang)(gang)代替低(di)碳(tan)鋼(gang)(gang)可(ke)分別使(shi)前梁、發動機支架、保(bao)險(xian)杠加強體(ti)、保(bao)險(xian)杠、門、發動機內外(wai)蓋板(ban)等構(gou)(gou)件板(ban)厚減(jian)(jian)(jian)少15%~25%的(de)(de)(de)計算結果是一致的(de)(de)(de)。因此,采用(yong)(yong)(yong)高(gao)(gao)強度(du)(du)(du)鋼(gang)(gang)板(ban)制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)車身構(gou)(gou)件,可(ke)以(yi)減(jian)(jian)(jian)少板(ban)材(cai)(cai)厚度(du)(du)(du),降低(di)構(gou)(gou)件重量,從(cong)而(er)節約(yue)行(xing)駛油耗,并保(bao)證安全運輸(shu)。
文獻指出:采用高(gao)強度(du)鋼(gang)和先進高(gao)強度(du)鋼(gang),還(huan)有利于提(ti)高(gao)乘用車(che)白車(che)身的彎(wan)曲剛度(du)、扭(niu)轉剛度(du)以及(ji)相(xiang)應的振動頻率,從而有利于降低白車(che)身的NVH性(xing)能。