近年来,汽车行业的发展方向是发展低油耗和低排放汽车,因为节约能源和环保的法律法规越来越严格。在各种降低油耗的措施中,实现汽车轻量化作为一项措施,轻量化的主要重点是步行系统,
因此,努力成为降低行走系统中轻金属材料(铝、镁)和有机材料(聚合材料)质量的有效措施。
铝作为轻结构材料的使用实例越来越多。目前,每辆车的平均铝量为70kg,约占汽车空车质量的6%,其中发动机和变速器的铝量为40kg,行走系统为18kg,车身为10kg,车内设备为3kg。据最新估计,近年来,铝在汽车中的消耗量将达到120kg。
到目前为止,汽车的轻金属材料主要集中在车身上,在旋转部分和振动部分的数量也在日益增加,根据质量计算,车轮占据了第一个位置。使用铅轮不仅可以减少车辆加速时的能量消耗,还可以在车身悬架上实现车轮连接的小切向力。这有利于车身和行走系统的尺寸设计和质量。由于使用了铝制车轮,降低了非建筑装载质量,但也提高了汽车的驾驶性能和驾驶舒适性。
铝制车轮已经使用了20年,并对赛车运动产生了影响。1923年,普嘉奇公司的赛车采用了砂模铸造铝制车轮。从那时起,德国梅赛德斯-奔驰公司花了三年时间开发了一种带有金属铝制车轮的轮辐铝制车轮,这种车轮是挤压成型的,这种铝制车轮只用于赛车。
如今,铝轮子已经成为汽车生产厂家的原装零件或选装零件。汽车轮子主要由低压铸造法制造。自20世纪60年代中期以来,锻造铝轮子的汽车和卡车数量显著增加。特别值得指出的是,由奥托福克斯(Ottofuchs)开发的铝制铝轮子已经投入大量生产,并已应用于梅赛德斯-奔驰和波尔舍汽车。
铝制车轮的成功应用,最先是取决于它与钢制车轮相比质轻,并且可以考虑其苛刻的设计方案规定。除此之外,因为铝的导热系数高,可以迅速散发出去轮胎的磨擦生热。因而,一方面可以减少制动装置的热负荷,另外也提升了车子的行车安全系数。而且,选用铝制车轮会减少轮胎加热,即减少了轮胎的挤压功,进而有益于缓解轮胎的损坏。
现代汽车对车轮系统的要求是:质量最小、静力和动力强度性能好、耐腐蚀性能好、旋转性能好、导热性能好、再生性能好、成型可能性不受限制、表面光洁度优良、价格低廉。
对汽车车轮尺寸的确定,不仅要根据汽车在正常行驶条件下的要求,还要考虑到在错误的使用条件下的使用要求和MPa条件下的超负荷工作应力,特别是在低空气下高速穿越不良道路的驾驶条件下的使用要求。为了尽可能轻便地开发车轮,我们不仅要选择低密度的材料,还要进行材料性能测试。在高静态强度的同时,我们还必须具有良好的可塑性,以便在超载状态下通过变形来承受载荷。此外,为了达到必要的使用寿命,必须具有良好的耐振动和耐腐蚀性。
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