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1、研究的背景和意義

    所謂汽車輕量化，就是采用科學方法和手段對汽車產品進行優化設計，在確保汽車綜合性能 指標的前提下，通過使用新型材料，盡可能降低汽車產品自身重量，達到減重、降耗、環保、安 全的綜合目標。

   研究表明，汽車所用燃料約 60%消耗于汽車自重，汽車的質量每減輕 100 kg， 每公里的燃油消耗將減少 0.4 L～0.8 L，CO2 排放量也將減少。燃油效率提高，意味著降低汽車 的耗油量和排污量，改善人類生存環境。同時汽車輕量化也提高了車輛性能，在同樣的輸出功率 下，較輕的車對于發動機來說就是較輕的負載，汽車的操控穩定性也有所提高。所以減少汽車車 體重量對降低發動機的功耗和減少汽車總重量具有雙重的效應。

   國家標準對汽車的設計進行了嚴格的規定，特別是軸荷和總質量的限制。對于油罐車 罐車而言， 罐車 罐體自重占整車重量比例較大， 減輕罐體的重量已成為企業關注的焦點。 由于鋁的比重約為鋼的 鋁 1/3，鋁合金被公認是汽車輕量化的理想材料。近年來，在歐美發達國家，使用鋁合金 鋁合金 鋁合金制作的液 罐車已非常普遍。而在我國通常使用鋼板制作罐體。由于鋼罐體自重很大，無形中加大了燃油的 罐車 消耗，使得運輸成本大大提高。鋁合金除了重量輕之外，它還具有優良的抗腐蝕性。與同樣用鋼 鋁合金 做成的部件相比，用鋁及鋁合金 鋁 鋁合金制成的部件再利用價值更高。95%的鋁合金 鋁合金都能實現再利用。如 果使用鋁合金制作油罐車 鋁合金 罐車的罐體，可大大降低車輛的自重，節約燃油，減少能源的浪費。

2、 實現油罐車

   罐車罐體輕量化的途徑 罐車 實現油罐車 罐車罐體輕量化的途徑一般有兩種：一是從結構的設計入手，通過有限元法和優化設 罐車 計法對現有鋼結構罐體進行結構分析和結構優化，在保證承載能力和可靠性的前提下減輕其質 量；二是從材料入手，通過采用輕材料或現代復合材料等低密度材料替代現有的鋼材料，達到罐 體輕量化的目的。

2.1 合理的結構設計

    現代汽車制造工業中， CAD/CAE/CAM 技術涵蓋了汽車設計和制造的各個環節。 運用該技術 可以準確實現車身的結構和布局設計， 實現對汽車零部件的整體化和輕質化， 實現汽車的輕量化 設計、 制造。 近幾年來， 我國在壓力容器新產品的開發中已成功地應用了 ANSYS 有限元分析軟件。 實現汽車輕量化合理的結構設計常有三種方法：一是通過結構優化設計，減小車身骨架、車 身鋼板的質量， 優化后對車身強度和剛度進行校核， 確保汽車在滿足性能要求的前提下降低自重； 二是通過結構的小型化， 促進汽車輕量化， 主要通過其主要功能部件在同等使用性能不變的情況 下，縮小結構尺寸；三是采取運動結構方式的變化來達到目的，如采取發動機前置、前輪驅動等 使結構更緊湊，采取發動機后置、后輪驅動使整車或局部結構變小。

2、 輕質材料

    目前國內外汽車應用較多的輕質材料有鋁合金、鎂合金 鋁合金 合金、高強度鋼、塑料及復合材料等。 合金 研發輕質高強度汽車用鋼材，已經成為降低汽車車身自重，減少汽車耗能和尾氣排放有效的 根本性控制方式。

    鋁是最早用于汽車制造的輕質金屬材料，也是結構材料中最為經濟實用、最具競爭力的汽車 用輕金屬材料。從生產成本、零件質量、材料利用率等方面，鋁合金 鋁合金具有多種優勢，如密度較小， 用其替代傳統鋼鐵，可減小整車重量的 30%～40%。回收率高，僅次于鋼鐵，目前可達 87%，符合 環保要求。它還具有優良的抗腐蝕性、壓力加工和鑄造加工性，也為專用汽車生產企業所認可。

    綜上所述，采用輕質材料輕量化的效果明顯，減重幅度較大，但具有研發成本高，工藝復雜 等缺點；而采用合理的結構設計，成本低、容易實現，但輕量化的效果一般不顯著。

3、應用實例

   我公司合作開發出新油罐車 罐車，通過對油罐車 罐車的罐體選用鋁合金 罐車 罐車 鋁合金輕質材料，使用 ANSYS 軟件進行分析，滿足強度和剛度要求。在罐體產品的結構開發中，主要考慮二方面：罐體外殼能承受一定外壓，通過調整加強圈的數量和尺寸，減小壁厚；容器的設計，在防波板的結 構、安裝的位置及改變材料等方面進行優化。 該車達到的主要性能指標： 合金油罐車 鋁合金罐車 罐車在能實現輕量化的基礎上， 油罐的防腐性能與不銹鋼罐相當，罐身的強度在優化設計的基礎上滿足要求。通過可靠性道路試驗和罐體密封性試驗。

    罐車，應用鋁合金 鋁合金油罐車 合金 罐車 鋁合金來制作罐體，不僅大大減輕整車質量，原來采用鋼制作的罐體重量 為 8 850 kg，現在用鋁合金制作的罐體只有 7 570 kg。這樣每行駛百公里可節約燃油 4 L 以上。

    鋁合金 在提高汽車動力性的同時，污染物排放比原來減少 10%以上。該技術國內領先，與歐美國家技術持平。

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