【牛车实验室】趣味科普系列之 汽车结构轻量化不光只靠铝合金

汽车诞生至今已经一个多世纪了，在其发展的过程中，节约燃油始终是汽车研发者努力的方向，这也引出一个新的设计方向：轻量化结构。在电动车铺天盖地的时代，燃油车似乎已经走到了生命末期，但是轻量化对于电动车依然非常重要。燃油车方面，虽然厂商们绞尽脑汁努力，也没见哪款车的百公里综合油耗真的能控制在4升以内（实际道路上不可能）。燃油车肯定不会快速消亡，在和电动车共存的日子里，还是要在轻量化上下功夫，这是节约燃油的一个有效途径，我们就来谈谈轻量化的话题。

大家都知道的铝合金材料，其实算是轻量化最简单粗暴的方式。

有不少高档车都应用了大量铝合金材料作零部件，比如前后防撞梁、水箱框架、机器盖、翼子板、前后悬挂的摆臂、副车架，这是整车轻量化最简单粗暴的一种方案，因为没有任何技术含量，只要钱到位都能做出来，整车铝合金除外。铝合金吸能效果好，应用于车辆前部防护结构中，当车辆发生碰撞事故时，铝合金的防撞梁能更好的吸收撞击能量，由于自身较软，就能够降低对被撞行人的伤害。当然这也会导致车身受损更加严重，没什么比生命更宝贵的，所以关键时刻牺牲一辆车是必要的。

铝合金材料还有一个问题就是成本太高，同样的零部件，换成是普通的钢制材料就能省下至少一倍的费用，所以只有比较贵的车型才会使用。铝合金的后悬挂下摆臂质量轻、强度高，可以有效的降低簧下质量，让车辆的动态稳定性能更好，整车行驶更加舒适。虽然铝合金有这么多好处，但是一个成本高就足以影响其普及。

除了铝合金之外的轻量化有哪些：金属零部件偷轻处理。

事实上，真正的轻量化处理，肯定是不能以牺牲安全性为代价，目前有些低端车型为了降低制造成本，在很多地方偷工减料。主要还是谈谈真正的不影响安全性能的轻量化设计。

1、树脂材料的多应用也是轻量化的一个方向。在很多年前，汽车零部件的加工成型手段并不如现在这么先进，很多时候都无法把树脂材料加工到满意的程度。其实现在可以在车内很多部位看到树脂的应用，高强度的树脂材料甚至比低强度的普通金属更坚硬。

机舱内的保护罩，底盘的护板，甚至是油箱也从之前的铁质变成了全树脂结构。不过目前还是有极个别厂商的低端产品在使用铁质油箱（比如起亚智跑）。铁油箱的优点是比较耐挤压，缺点是碰撞事故有起火花的风险，内部易生锈，油箱的形状也固定为立方体。树脂油箱的优点是可以根据底盘的空间来任意成型，做成异形非常简单。也没有摩擦起火花的风险，最重要的就是质量轻。缺点就是遭到重大外力挤压后会破损，但是几率并不大。

2、金属零件采用打孔、镂空处理，并将金属材料冲压加工成异形凸起的结构，不但做到了轻量化，还能使得结构强度有所提升，安全性得到了保证。

这些孔洞并不是随随便便就打上去的，一般都要经过计算机的精密模拟计算，得出打孔方案，这样才能避免共振现象的发生。如果是涉及到有空气流通的地方，还要考虑噪音的影响，适当增加隔音材料进行填补。

3、一体成型式地毡材料取代传统多层棉垫，这其实是一个新方向。车内地毡层分为四五层结构，作用主要是把保证车内地板平整度、增强隔音性、提升舒适性。然而地毡层其实整体重量非常沉，现在很多厂商开始应用一体成型发泡式地毡，简单的可以理解为只有一层结构（多层压制整合），质量轻异味小，间接对整车轻量化起到了一定的作用。

总结：随着技术的不断提升，汽车轻量化的问题将得到更好的改善。在电动车时代，轻量化更是一个核心问题，因为电池和电控系统的重量给续航里程带来了很大的问题，电动车的减重远比燃油车重要的多。