基于矛盾法的汽车轻量化与安全性的兼顾详解.pptVIP

创新设计方法与实践 苟明兴 1 设计项目：轿车绿时代 2 用户需求：经济+安全 随着人们生活水平的逐步提高，以往大部分人们对轿车的追求一味是“省”的心态已经逐步被安全平衡化了。即人们需要的轿车不仅要满足经济性，还需要满足良好的安全性！ 3 理想化轿车 因为现在人们的心态已经逐步转变为经济安全。现如今人们所谓理想化轿车必须满足经济和安全这个要求，即经济性良好和安全性良好！ 轻量化这一概念最先起源于赛车运动，它的优势其实不难理解，重量轻了，可以带来更好的操控性，经济性，发动机输出的动力能够产生更高的加速度。有研究数字显示，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%；若滚动阻力减少10%，燃油效率可提高3%；若车桥、变速器等装置的传动效率提高10%，燃油效率可提高7%。汽车车身约占汽车总质量的30%，空载情况下，约70%的油耗用在车身质量上。基于此，当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。 汽车安全性（automobile safety）汽车在行驶中避免事故，保障行人和乘员安全的性能，一般分为主动安全性、被动安全性、事故后安全性和生态安全性。在道路交通事故中，汽车本身的安全性能也是不可忽视的因素。汽车安全性能好，往往可以避免事故的发生或减少伤亡的程度。 4 技术矛盾：轻量化和安全性 轿车经济性和轿车质量之间的关系图 在2014年10月14日北京举行的“汽车轻量化成果媒体沟通会”上，中国汽车工程学会副秘书长张宁指出，车辆的轻量化与安全性并非对立矛盾，而是一对可调和的技术矛盾,但是如何调和这一矛盾是我们汽车业界遇到的一个难题。 　　事实证明，在各种新的设计理念、新技术、新材料和新工艺的集成应用下，完全可以实现安全性、轻量化水平的共同提升。国内外的诸多碰撞案例也表明，应用了轻量化技术的车型，在碰撞测试中，同样取得了不错的成绩。 但是仅仅依靠缩减汽车的质量来改善其经济性是不行的，缩减质量的同时要保证汽车车身有一定的刚度，而且对于车身结构也需要一个更加合理的构形。所以如何调和轻量化与安全性是一个革命性的问题。 5 创新原则 通过查询矛盾矩阵表改善参数27和恶化参数1交叉处即得到创新原则3,10,8,40 6 原则分析 序号 原则 有用原则 方案 3 局部质量 让物体的各部分执行不同的功能 在常常碰撞的地方质量区别于其他车身，优化轿车上各部分质量分配 8 重量补偿 将物体与另一具有升力的物体组合，来补偿物体的重量 对发动机舱部分质量进行补偿 10 预先作用 在方便的位置预先安置物体，使其在最适当的时机发挥作用而不浪 费时间 在车头必要位置增设如保险杠一类的装置 40 复合材料 将物质由单一材料转换用复合材料 使用质量轻而耐撞的复合材料 7 方案合成 一是汽车结构的轻量化优化设计，如结构拓扑优化、尺寸优化、形貌优化和多目标协同优化设计等。 　　二是应用高强度和轻质材料；如应用高强度钢、先进高强度钢和超高强度钢，铝镁合金，工程塑料、纤维增强复合材料等。 　　三是采用先进的轻量化制造工艺技术。如激光拼焊、辊压成形、高强钢热成形、内高压成形等先进制造技术，结构胶粘接和异种材料铆接等先进连接技术。