第二节　汽车轻量化设计

汽车设计轻量化也就是结构优化设计，即通过采用先进的优化设计方法和技术手段，在满足结构强度、刚度、模态、碰撞安全性、疲劳寿命、NVH（噪声、振动与声振粗糙度）、生产成本等诸多方面的性能要求，以及相关的法律、法规、标准的前提下，通过优化结构参数，提高材料的利用率，去除零部件冗余部分，同时又使部件薄壁化、中空化、小型化、复合化以减轻质量，实现轻量化。

汽车结构的轻量化设计与优化主要包括以下几点。

①通过CAD来优化设计汽车结构，减少结构质量和材料厚度，使部件薄壁化、中空化、小型化及复合化达到轻量化目的，采用CAE技术计算汽车强度和刚度，确保减重整车的性能。

②开发设计车体和部件更趋合理化的中空型结构。主要途径就是在结构上采用“以空代实”，即对于承受以弯曲或扭转载荷为主的构件，采用空心结构取代实心结构，同时优化结构布局，使之更加紧凑，这样既可以减轻质量，节约材料，又可以充分利用材料的强度和刚度。

③在轻量化与材料特性、工艺性、生产批量、成本及其他制约因素中找到一个最佳的结合点，实现多材料组合的轻量化结构，强调合适的材料用于合适的部位，藉以CAD/CAE计算机辅助技术，使结构轻量化设计与优化融入开发前期，缩短开发周期，降低成本，确保了汽车轻量化的效率和质量。

图1-53所示为某汽车结构件采用以塑代钢和轻量化优化技术，可实现单车累计减重60kg以上。

图1-53　汽车设计轻量化实例