1．目的及意义

汽车轻量化是指汽车在保持原有的行驶安全性、耐撞性、抗振性以及舒适性等性能不降低，且汽车本身造价合理的前提下，有目标地减轻汽车自身的质量^[1]。汽车轻量化是设计、材料和先进的加工制造技术的优势集成。汽车轻量化实际上是汽车性能提高、质量降低、结构优化、价格合理四方面相结合的一个系统工程^[2]。

有试验表明，汽车质量每减轻10％，油耗下降6％～8％，排放量下降4％。同时汽车轻量化直接提高汽车的比功率，使汽车的动力性能提高。因此，汽车轻量化技术是有效降低油耗、减少排放和提升安全性的重要技术措施之一，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流^[3]。

汽车轻量化的实现需要材料技术、轻量化结构优化设计技术、轻量化绿色制造技术3方面的进步，是材料、设计、加工成形技术等多方面的集成，其中材料的创新是基础和核心^[4]。

新材料的应用是汽车实现轻量化的关键^[5]。为实现轻量化，世界各大汽车生产商和材料生产厂家一直致力于轻量化材料的研发，轻量化材料应用的多少已经成为衡量汽车生产技术和新材料开发水平的重要标准之一^[6]。目前，用于汽车轻量化的材料主要有低密度的轻质材料和高强度材料，前者包括以铝、镁、钛合金为代表的金属材料和塑料、纤维等高分子材料，后者主要指高强度钢^[7]。

铝合金是以铝为基加入其他元素组成的合金。铝合金密度为2.7g/cm3，约是钢密度的1/3^[8]。铝合金具有密度小、比强度和比刚度高、循环利用性强、导热导电性能良好等优势，在气缸体、壳体、转向盘骨架等零部件上大量使用，是汽车轻量化重要的替代材料^[9]。加之铝合金加工技术不断发展成熟，通过对铝合金适当的加工与处理，铝合金强度还可以大幅提升。主减速器壳体是驱动桥的重要部件之一,传统主减速器壳体采用球墨铸铁材料,重量相对较重,随着汽车产品轻量化要求的提高和新材料的发展,铝合金将会部分代替球墨铸铁在主减速器壳体上的应用。铝合金应用范围已经逐渐从车轮、主减速器壳等零部件逐渐扩展到车身、车门和车盖。

奥迪、路虎、特斯拉等国际巨头大量使用铝合金，新型奥迪R8轿车采用的铝合金空间框架结构车架只有200kg，强度提高了40%,但重量却比原来减轻了15%。特斯拉Model S/X等车型大量应用铝合金，续航里程高达400-500公里^[11]。

近年来，国内车企如奇瑞、北汽、蔚来等大力发展铝合金车身应用。铝材产业链投资价值大，压铸及锻造等精密加工价值高。目前中国汽车平均用铝量约为110kg/辆的现有水平，存在巨大提升空间。2016年国内汽车用铝约300万吨，2020年有望达到650万吨，年均增速20%以上。考虑到市场空间以及国内竞争格局，铸造类产品极具投资价值，锻造类产品有较大拓展空间^[12]。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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2.1本课题研究的基本内容：

在结构尺寸不变的情况下，把五菱宏光MPV级多用途汽车的主减速器壳体材料由铸铁改换为铝合金，并在汽车满载的情况下，利用有限元软件对铝合金壳体进行强度和刚度分析。

2.2本课题研究的目标：

在满足强度和刚度的情况下，用铝合金代替铸铁成为汽车主减速器壳体的材料，从而进一步实现汽车的轻量化。