汽車各系統和零部件使用了什幺材料?

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零部件 材料 汽車 系統 使用    時間:2020-11-25 09:05:03
汽車各系統和零部件使用了什幺材料?簡介
汽車主要有9大系統組成,包括「白車身、開閉件、內外飾、底盤、電器(HMI人機交互系統)、電動力系統、發機機動力系統(發動機+變速器+進排氣+燃油)、整車控制器、自動駕駛」。各系統的主要零部件和使用的材料如下:1、白車身白車身(Body in……
汽車各系統和零部件使用了什幺材料?正文

汽車主要有9大系統組成,包括「白車身、開閉件、內外飾、底盤、電器(HMI人機交互系統)、電動力系統、發機機動力系統(發動機+變速器+進排氣+燃油)、整車控制器、自動駕駛」。各系統的主要零部件和使用的材料如下:
1、白車身
白車身(Body in White)按照車身術語標準和教科書上的定義,是指車身結構件及覆蓋件的焊接總成,一般不包括開閉件(四門+前機艙蓋+后機艙蓋/後背門)。
白車身的總成包括塗裝總成(焊裝車身+膠+油漆+阻尼貼片)和活裝件(前後防撞梁+前端模塊+加油蓋/充電口蓋),其中焊裝車身包括下車身總成、左側圍、右側圍和頂蓋。
1.1、焊接白車身的材料主要是以鋼為主,當然也有部分全鋁車身(捷豹、路虎、蔚來等),目前主流的趨勢是鋼鋁混合,如下圖:
對於鋼這種材料,發展趨勢是普通鋼→高強鋼→先進高強鋼→超高強鋼,主要的方向是進一步提高鋼的強度和韌性。但是具體到鋼的模量提升,難度比較大;另外,低密度鋼的發展也比較緩慢。
1.2、白車身的活裝件中,中高端車的前後防撞梁以鋁擠出為主,充電口和加油口蓋以塑料(PPE+PA)為主。鋁一般是6系列。
關於防撞梁的發展趨勢,是複合材料替代鋼和鋁,比較有前景的是拉擠材料和LFT-D技術。全塑的前端模塊已經比較成熟,常用的材料是PA6-GF30和PP-LGF30。塑料前端模塊的開發,請見(汽車零部件開發流程是怎樣的? - 周衛東的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/41374816/answer/873216705)
當然,關於白車身的材料,不得不提的就是碳纖維,其力學性能如下。個人比較看好以BMW 7係為代表的碳纖維複合材料作為結構件和加強件的應用。碳纖維複合材料在白車身的應用,需要克服幾個問題,包括零部件成本(原材料+製造+連接)、結構設計和模擬分析(各向異性)以及售後維修和回收等。
2、開閉件
開閉件主要包括四門兩蓋的鈑金、附件和全車玻璃,其中附件包括門鎖系統、把手、玻璃導軌、密封條等。開閉件鈑金的主要材料是普通鋼板,對於中高端車型,鈑金多會採用鋁板。BBA的開閉件用鋁情況如下圖。開閉件的附件,重點提一下密封條,大多是發泡的EPDM橡膠。全車玻璃大致分為兩類,一類是前風擋的夾層玻璃(PVB夾層)和普通鋼化玻璃,當然,玻璃也可以附加很多功能。另外,提一下PC玻璃,目前沒有解決防刮擦、老化和一些法規問題,成本較高,但絕對是未來的一個方向。
對於開閉件的鈑金,發展趨勢絕對是複合材料。目前,塑料尾門相對比較成熟,在蔚來和沃爾沃應用的較多。四門的鈑金,個人認為會以比較快的速度,進化為全複合材料。對於A級的小車,比如smart、小螞蟻等,全塑的開閉件已經成熟應用。
3、內外飾
汽車的內外飾包括四大子系統——內飾、外飾、座椅、被動安全。其中內飾包括儀錶板、副儀錶板、管梁支架(CCB)、空調風道、頂棚、地毯、隔熱墊、車門飾板、側圍飾板等;外飾包括內外後視鏡、前後保險杠、遮陽板、擾流板、行李架、車身外裝飾件、車身底部護板等;座椅包括主副駕、二三排座椅;被動安全包括安全帶和安全氣囊等。
內飾和外飾的材料,除去軟內飾(地毯、頂棚、隔熱墊)和CCB外,大都是PE、PP-TD20,ABS/PC、ASA;軟內飾,如地毯和隔熱墊,以面料、無紡布、EVA、PU發泡、EPP為主。內飾對力學性能要求比較高的零部件,如主副儀錶板骨架,多採用PP-LGF20。
座椅的主要材料是鋼骨架+PU發泡+織物/皮革,發展趨勢是鋁鎂骨架和複合材料骨架。
內外飾材料的發展趨勢是輕量化、綠色環保化、感官品質化和智能化。簡單附一張圖,描述一下材料的輕量化趨勢。
4. 底盤
底盤包括六大子系統——懸置系統、前後懸架系統、車輪系統、轉向系統、制動系統和隨車工具系統。懸置系統主要是各種懸置,用於發動機和電機的減震,大多是鋁支架+橡膠。前後懸架系統主要包括前後副車架、減震器、彈簧、各種擺臂(橫臂、控制臂、桿類)、穩定桿,材料多是鋼和鋁。車輪系統包括橡膠輪胎和鋁車輪。轉向系統包括電動助力轉向器、轉向管柱和傳動軸,大多是鋁殼體和鋼軸體。制動系統主要包括制動鉗、制動盤、軸承、轉向節、制動器和控制器(iBooster和ESP),材料大多採用鋼和鋁。
底盤材料的主流發展方向是鋁合金化,下圖是部分零部件的鋁合金髮展比例預估,數據來自東興證券,僅供參考。

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