汽车轻量化是汽车产业的发展方向之一,也是一个汽车厂商和国家技术先进程度的重要标志。汽车轻量化英文名称：Lightweight of Automobile。汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%;汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升;汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。

　　1、汽车轻量化与节能环保

　　汽车行驶时,汽车运动阻力所消耗的功率有滚动阻力功率、爬坡阻力功率、空气阻力功率和加速阻力功率。空气阻力主要与车身的形状、迎风面积等有关,并与速度的三次方成正比,但它与整车的总质量无关。而滚动阻力、爬坡阻力和加速阻力均与整车的总质量成正比。所以减轻自身质量,就减轻了整车总质量,从而就正比例地减少了上述3种阻力,也降低了能量消耗。

　　世界铝业协会的报告指出,轿车质量每减少10% ,燃油消耗可降低6% ~8%。对自质量16~20 t的载货汽车,每减重1 000 kg,则可降低油耗6%~7%。油耗的降低,意味着汽车的排污量的降低。因此,减轻汽车自重,对于电动汽车而言,是节能的最有效措施之一;而对于燃油汽车,是节能环保的最有效措施之一。

　　2、汽车轻量化与钢材及运输成本

　　1)汽车轻量化减少了汽车用材,降低了制造成本。近年来,铁矿石价格上涨,钢铁也随之涨价。原材料价格的不断上涨,给汽车制造业带来了很大的压力。在汽车制造过程中,钢板的使用达50% ,各类铸铁件的使用占20% ~30% ,钢铁总消耗占所使用原材料的70% 。以重卡为例,单车价格因钢铁涨价而涨20%左右 。

　　2)汽车轻量化还减少了收费公路的货车通行费。原来货运车辆的收费方式是根据车辆核定装载质量和车型分类来收取车辆通行费的, 2004年交通部出台《收费公路试行计重收费指导意见》,到2008年国内绝大部分省份都将实行计重收费。该政策以实地测量的车货总质量为依据,计重收取车辆通行费。这种收费方式除了能够抑制超载外,也促使汽车生产企业更加关注减轻车辆自重。在同样总重情况下,自重小的车能够装载更多的货物。如同样总重为40 t的车,自重11 t的车要比自重12 t的车多装1 t的货物。据测算,货车每降低1 t能给用户带来10 万元/ a的净收益 。

　　3、汽车轻量化的途径和手段

　　3. 1轻量化设计轻量化设计可有以下3种:

　　1)选取轻量的汽车形式和总成部件结构形式。如轿车采取发动机前置前轮驱动或发动机后置后轮驱动的布置形式,取代发动机前置后轮驱动的布置形式,减少中间传动轴以减重;卡车离合器用膜片弹簧取代螺旋弹簧,可减重一半以上;采用超轻悬架结构;采用承载式车身结构形式取代半承载式或非承载式车身结构形式。承载式车身结构是整个车身都参与承载,这样可以发挥车身材料性能的最大潜力。

　　2)车身结构、车架优化设计。据统计,轿车车身、底盘(含悬挂系统) 、发动机3大件约占一辆轿车总重量的65% ,其中车身外、内覆盖件的重量又居首位。我国客车车身骨架大多由型钢焊接而成,客车车身和货车车架也占相当大的比例,客车车身骨架通常采用局部加强的方法来加强强度,导致车身质量过大,有的12m大客车车身重量比轻量化车身重量多1 t。对大量客车车身结构的有限元分析和试验表明,我国客车车身自重大多存在偏重现象,而且有很多结构件出现强度、刚度富余的现象。除小部分客车结构杆件受力比较大外(占10%左右) ,其余大部分杆件受力很小 。因此,对客车车身结构进行轻量化设计,这是被认为当前切实可行的主要途径。而东风霸龙重卡将牵引车的306mm双层大梁优化为273mm的双梁车架,减重约500 kg,因此,减少汽车的车身,车架重量就减少汽车总重量,是汽车轻量化的重要途径。在方法上,可以采用有限元法、优化方法和拓扑方法。在保证客车骨架和底架的刚度、强度、舒适性、安全性及工艺构造等因素的条件下,对车身结构进行尺寸优化、形状优化及拓扑优化,减轻车身骨架、车身钢板的重量。

　　3)通过整车或零部件小型化,实现汽车轻量化。如德国1998年产的节能型小型家庭轿车,车长3530mm, 4座,自重800 kg,油耗2. 94L,排放低于90 kg/km 。