Применение и проблемы легких технологий в автомобильных частях

1. Значение легкой технологии
Автомобильные часси являются ключевыми компонентами, которые поддерживают движение транспортных средств, несут массу тела и обеспечивают стабильность и безопасность вождения. Традиционно компоненты шасси, такие как рамы, системы подвески, системы рулевого управления и т. Д., Обычно используют высокопрочные материалы, такие как сталь или чугун. Хотя эти материалы имеют хорошую прочность и долговечность, они также делают автомобиль более тяжелым. С ростом тенденции легких транспортных средств уменьшение веса компонентов шасси стало ключом к повышению производительности транспортных средств и достижения энергосбережения и сокращения выбросов.

Применение легкой технологии имеет несколько значительных преимуществ:

Уменьшите расход топлива и выбросы: уменьшение веса корпуса транспортного средства напрямую уменьшает бремя на двигателе, тем самым уменьшая расход топлива и выбросы углекислого газа, помогая соответствовать все более строгим экологическим нормам.

Улучшенная производительность обработки и стабильность вождения: снижение веса шасси может эффективно улучшить обработку и стабильность автомобиля, что делает автомобиль более отзывчивым, особенно при езде на высоких скоростях и повороте.

Улучшенный комфорт: легкие компоненты шасси помогают уменьшить вибрации тела и улучшить комфорт автомобилей. Особенно, когда в системе подвески используются легкие материалы, стабильность вождения может быть эффективно улучшена.

Расширенный срок службы компонентов: легкие конструкции часто требуют использования высокопроизводительных, высокопрочных материалов, которые не только снижают вес, но и повышают долговечность компонентов и устойчивость к усталости.

2. Путь внедрения легких технологий
Реализация легких технологий в основном уменьшает массу компонентов шасси, чтобы обеспечить их прочность, жесткость и безопасность. Путь к достижению легкого веса в основном включает в себя следующие аспекты:

Структурная оптимизация дизайн
Структурная оптимизация использует такие инструменты, как компьютерный дизайн (CAD) и анализ конечных элементов (FEA) для разработки наиболее разумной структуры, используя наименьшее количество материалов, обеспечивая при этом требования к производительности компонентов шасси. Посредством точного расчета и моделирования ненужное использование материала уменьшается, а прочность и жесткость компонентов улучшаются. Общие методы проектирования структурной оптимизации включают конструкцию сетки, оптимизацию топологии и оптимизация размера.

Используйте высокопрочные материалы
Сталь высокопрочной стали (HSS) и сталь сверхвысокой прочности (UHSS) представляют собой распространенные легкие материалы, которые имеют низкую плотность при обеспечении высокой прочности. Используя эти высокопрочные сталики, можно уменьшить вес, обеспечивая при этом требования к силе компонентов шасси. Они особенно широко используются в структурных частях рамы и тела.

Приложения алюминиевого сплава
Алюминиевые сплавы широко используются в компонентах автомобильного шасси из -за их превосходных легких свойств. Плотность алюминия составляет около трети стали. Он обладает хорошей прочностью и коррозионной стойкостью и подходит для использования в системах подвески, колесах, опорных рам и других компонентах. Кроме того, алюминиевые сплавы также могут увеличить свою силу за счет термообработки и других процессов, чтобы обеспечить не затронуту безопасности.

Применение композитных материалов
В последние годы такие материалы, как композиты, усиленные углеродным волокном (CFRP) и композиты, усиленные стеклянными волокнами (GFRP), постепенно использовались в компонентах автомобильного шасси. Материал из углеродного волокна стал идеальным материалом для легкого веса из-за его чрезвычайно легкого веса и превосходной прочности на растяжение, особенно в гоночных автомобилях и высокопроизводительных автомобилях. Композиты не только обеспечивают значительную экономию веса, но и увеличивают прочность и коррозионную стойкость. Композитные материалы дороже и еще не стали обычным явлением в транспортных средствах массового рынка.

Сделано из сплава алюминиевого магности и титанового сплава
Алюминиевые сплавы и титановые сплавы-это материалы, которые постепенно продвигались в высококлассных моделях в последние годы. Эти сплавные материалы легче алюминиевых сплавов и имеют лучшую прочность и коррозионную стойкость. Они постепенно используются в некоторых высокопроизводительных компонентах шасси, таких как системы рулевого управления, системы подвески и тормозные системы.

3. Примеры применения легкой технологии
система подвески
Система подвески является одним из наиболее важных компонентов в автомобильном шасси, что напрямую влияет на стабильность вождения и комфорт. Легкая конструкция системы подвески может эффективно снизить вес автомобиля и обеспечить управляемость транспортного средства в различных дорожных условиях. В настоящее время алюминиевые сплавы и высокопрочная сталь часто используются в структуре суспензийных систем, особенно в таких компонентах, как нижние контрольные рычаги, кронштейны подвески и пружинные сиденья. Используя алюминиевый сплав, вес системы подвески транспортного средства может быть уменьшен примерно на 15-20%.

Рама и рама шасси
Рамка является основной структурой, которая несет всю систему тела и питания. Традиционные рамки в основном изготовлены из стали, но теперь все больше и больше моделей используют высокопрочные стальные и алюминиевые сплавы, чтобы уменьшить вес рамы. Кадры некоторых высококачественных автомобилей и внедорожников начали использовать алюминиевые сплавные материалы для достижения легких эффектов. Используя алюминиевые сплавные материалы, вес рамы может быть уменьшен на 20-30%.

Система рулевого управления
Система рулевого управления является ключевым компонентом для обеспечения стабильности и управляемости автомобиля. Система рулевого управления с использованием легких материалов и оптимизированной конструкции может эффективно снизить инерцию транспортного средства и повысить точность управления и скорость отклика. Многие высокопроизводительные транспортные средства и электромобили начали использовать алюминиевые сплавы и пластиковые композиты для производства компонентов рулевой системы, еще больше снижения веса и улучшения отклика системы.

тормозная система
В качестве основного компонента безопасности транспортных средств легкий вес торможения не только помогает снизить вес автомобиля, но и повысить эффективность торможения. Многие высокопроизводительные модели используют углеродистые тормозные диски, материал, который более легкий и более теплостойкий, чем традиционные стальные диски, обеспечивая лучшее торможение на высоких скоростях.

4. Проблемы и будущее развитие легких технологий
Хотя легкие технологии добились значительного прогресса в компонентах автомобильного шасси, все еще есть некоторые проблемы:

Проблема стоимости
Хотя высокопроизводительные материалы (такие как углеродное волокно, титановый сплав и т. Д.) имеют превосходные легкие эффекты, их производственные затраты высоки. Это в определенной степени ограничивает популярность легких технологий, особенно когда трудно применить ее в низких моделях.

Процесс производства
Технология обработки легких материалов является относительно сложной и требует новых технологий производства и поддержки оборудования. Процесс формирования материалов из углеродного волокна требует высокотемпературной и высокой среды обработки, а сварка алюминиевых сплавов и титановых сплавов также имеет определенные технические трудности. Эти требования к процессу предъявляют более высокие требования к техническим возможностям и производственному оборудованию производителей автомобилей.

Проблемы безопасности
Быть легким не означает жертвоприношения безопасности. Хотя новые легкие материалы имеют более высокую прочность, все еще существует зазор между их сопротивлением воздействием и устойчивостью к усталости по сравнению с традиционными материалами. Следовательно, как поддерживать или повысить безопасность при одновременном снижении веса, является важной проблемой, с которой сталкиваются автомобильные легкие.