在賽車制造中如何實(shí)現(xiàn)輕量化？

在賽車制造中實(shí)現(xiàn)輕量化，主要有以下方法。

首先是材料選擇，像鋁合金、碳纖維復(fù)合材料等輕型材料，其密度比鋼鐵輕，但強(qiáng)度和剛度不遜色，能顯著減輕車重。

其次是零件減重，可通過材料優(yōu)化，把重材料零件換成輕型材料，還能通過構(gòu)造優(yōu)化，減少重復(fù)零件、提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)。

再者是簡化設(shè)計(jì)，減少零件數(shù)量、簡化復(fù)雜設(shè)計(jì)并加強(qiáng)零件連接，在減重的同時要保證零件強(qiáng)度和剛度，不影響賽車性能和安全。

車架優(yōu)化方面，材料選擇很關(guān)鍵，鋁合金、鈦合金、碳纖維等輕質(zhì)高強(qiáng)材料能提供更好性能。形狀優(yōu)化能改變車架形狀和結(jié)構(gòu)，提高強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，常用梁式車架、空心車架等。連接優(yōu)化也很重要，合適的連接方式和材料能保證車架穩(wěn)定性和強(qiáng)度，如螺栓連接、焊接連接等。

減震優(yōu)化能減少沖擊和振動，提高賽車穩(wěn)定性和安全性，可安裝減震器和減震材料。比如大學(xué)生方程式賽車中，通過 AltairOptiStruct 軟件進(jìn)行優(yōu)化立柱設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，考慮多種荷載工況，包括顛簸、過彎、制動和加速等。OptiStruct 能利用拓?fù)鋬?yōu)化方法預(yù)測更好的結(jié)構(gòu)形態(tài)，縮短 CAE-CAD 迭代的整體設(shè)計(jì)周期，通過強(qiáng)大的形態(tài)和尺寸優(yōu)化功能提高設(shè)計(jì)性能，還能快速完成網(wǎng)格劃分，構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)和邊緣檢驗(yàn)功能也易于使用，制造約束簡單易用，結(jié)果易于解釋。

在跑車制造中，以路特斯為例，其 Elise 和 Exige 車型的輕量化體現(xiàn)在復(fù)合材料車身取代傳統(tǒng)鋼板車身、一次擠壓成型的鋁合金底盤減重且增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、極度精簡的內(nèi)飾。而蘭博基尼和捷豹等品牌也在車身和內(nèi)飾上使用碳纖維材料。

一般內(nèi)燃機(jī)汽車中，奧迪的 ASF 結(jié)構(gòu)是高強(qiáng)度鋁合金框架結(jié)構(gòu)，能減輕車身重量，提高剛度和防撞功能，之后又提出多材料車身結(jié)構(gòu)，結(jié)合鋁、鋼和纖維增強(qiáng)塑料，降低成本，應(yīng)用更廣泛。此外，在車身覆蓋件、地板和座椅上也使用輕質(zhì)材料。

電動汽車方面，寶馬的 i3 采用 LifeDrive 架構(gòu)，由 CFRP 制成的客艙和全鋁制底盤組成，車身覆蓋件也用 CFRP，但成本較高。特斯拉用碳纖維車身覆蓋件，日產(chǎn)改款聆風(fēng)降低車身重量，大眾取消 e-up!電池冷卻系統(tǒng)，新款沃藍(lán)達(dá)采用輕量化車身結(jié)構(gòu)。

像東風(fēng)凱普特星云這樣的車型，在動力系統(tǒng)方面，發(fā)動機(jī)、變速箱和前后橋都實(shí)現(xiàn)了輕量化，帶來燃油經(jīng)濟(jì)性和動力性提升。模塊化集成設(shè)計(jì)，如油箱和尿素集成化，還有多種零部件集成，降低成本，提升通用性和便利性。工藝方面，車身布局充分考慮改裝需求，削減零部件，提升可靠性和便利性。