由于節(jié)省能源和環(huán)境保護(hù)的法規(guī)日趨嚴(yán)格,近年來(lái)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展方向是致力于開(kāi)發(fā)低油耗和低排放汽車(chē)。在各種降低油耗的措施中,把實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化作為措施,而輕量化的主要著力點(diǎn)又定在行走系統(tǒng).
為此,努力在行走系統(tǒng)采用輕質(zhì)金屬材料(鋁、鎂)和有機(jī)材料(聚合材料),就成為減輕空車(chē)質(zhì)量的有效措施。
鋁作為輕結(jié)構(gòu)材料的使用實(shí)例越來(lái)越多。目前,每輛轎車(chē)的平均用鋁量為70 kg ,約占轎車(chē)空車(chē)質(zhì)量6% .其中發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的鋁用量是40 kg,行走系統(tǒng)是18 kg ,車(chē)身為10 kg,車(chē)內(nèi)裝備用量為3 kg。根據(jù)最新的估計(jì),在近幾年內(nèi),轎車(chē)中鋁的用量將達(dá)到120 kg。
至今,汽車(chē)輕金屬材料主要是集中用在車(chē)身上,在轉(zhuǎn)動(dòng)件和振動(dòng)件中的用量也在與日俱增,按質(zhì)量計(jì),車(chē)輪占首位。通過(guò)采用鉛車(chē)輪,不僅能降低汽車(chē)加速時(shí)的能量消耗,而且還能實(shí)現(xiàn)車(chē)輪在車(chē)身上懸架連接的小的切向力。這對(duì)車(chē)身及行走系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)和質(zhì)量都是有利的。由于采用鋁車(chē)輪而減少的非筑載質(zhì)量,也附帶地改進(jìn)了汽車(chē)的行駛性能和行駛舒適性。
鋁制車(chē)輪的使用已有20年的歷史,而且對(duì)賽車(chē)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生沖擊性效果。1923年,普佳奇公司制的賽車(chē)就裝用了砂模鑄造的鋁車(chē)輪。此后,德國(guó)奔馳公司用3年時(shí)間,開(kāi)發(fā)出采用錦接鋁輪加的輪輻式鋁車(chē)輪,輪輛是擠壓成型的,這種鋁車(chē)輪也只用于賽車(chē)。
今天,鋁車(chē)輪已成為汽車(chē)生產(chǎn)廠的原裝件或選裝件。轎車(chē)車(chē)輪主要是采用低壓鑄造法制造。從60年代中期以來(lái),轎車(chē)和載貨車(chē)采用鍛造鋁車(chē)輪的明顯增多.特別值得指出的是,由奧托??怂?Otto Fuchs)開(kāi)發(fā)的鋁鍛造技術(shù)制鋁車(chē)輪已投入大批量生產(chǎn),并已應(yīng)用于奔馳和波爾舍汽車(chē)上。
鋁車(chē)輪的成功使用,首先在于它同鋼制車(chē)輪相比質(zhì)量輕,而且能滿足其苛刻的設(shè)計(jì)要求。此外,由于鋁的較高的熱傳導(dǎo)性,能夠快速地散發(fā)掉輪胎的摩擦生熱。由此,一方面能減低制動(dòng)裝置的熱載荷,同時(shí)也提高了汽車(chē)的行駛安全性。再者,采用鋁車(chē)輪會(huì)降低輪胎受熱,即降低了輪胎的擠壓功.從而,有利于減輕輪胎的磨損。
現(xiàn)代汽車(chē)對(duì)車(chē)輪系統(tǒng)的要求如下:有最小的質(zhì)量、良好的靜力和動(dòng)力學(xué)強(qiáng)度特性、良好的耐腐蝕特性、良好的回轉(zhuǎn)特性、良好的導(dǎo)熱性能、良好的再生性能、不受限制的成形可能性、優(yōu)異的表面光潔度、較低的價(jià)格
對(duì)于汽車(chē)車(chē)輪尺寸的確定,不僅要依據(jù)汽車(chē)在正常行駛工況下的要求,而且還要考慮在錯(cuò)誤使用狀態(tài)及超負(fù)荷工應(yīng)力,MPa況下的使用要求,特別是在低氣討下高速穿越不良路面的行駛條件下的要求。為了開(kāi)發(fā)出一個(gè)盡可能輕的車(chē)輪,就不僅要選擇低密度的材料,還必須做材料的性能試驗(yàn),在具有高的靜態(tài)強(qiáng)度的同時(shí),還必須具有良好的塑性,以便在超負(fù)荷狀態(tài)下可通過(guò)變形承受載荷。此外,還要有良好的抗振性能和耐腐蝕性能,以實(shí)現(xiàn)必要的使用壽命。