乘用車用橡膠與輕量化
定 價:89 元
叢書名:汽車輕量化技術(shù)與應(yīng)用系列叢書
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本書由多位主機廠材料界的專家編寫,書中對橡膠在乘用車上的應(yīng)用做了系統(tǒng)的介紹和分析,將橡膠的性能與汽車零部件的要求有機地結(jié)合起來。本書內(nèi)容涉及較廣,包括各種橡膠材料的性能、橡膠在汽車零部件及主要車型上的應(yīng)用情況,以及橡膠材料相關(guān)的試驗方法、標準、工藝等,本書重點對橡膠零部件的輕量化技術(shù)進行了系統(tǒng)的介紹。 本書在介紹橡膠的應(yīng)用及輕量化技術(shù)過程中,引用了大量的行業(yè)標準、行業(yè)應(yīng)用案例等,并通過大量的橫向、縱向比對,總結(jié)出未來的發(fā)展趨勢,不僅可讓讀者了解當前橡膠在乘用車上的應(yīng)用情況,還可指導其未來的研究方向。 本書適合材料工程師、質(zhì)保工程師、產(chǎn)品工程師、銷售工程師以及對乘用車用橡膠零部件感興趣的愛好者等人士閱讀,包括來自主機廠、零部件供應(yīng)商、原材料供應(yīng)商以及研究院所、高校等的相關(guān)人員。
橡膠是一種具有可逆形變的高彈性聚合物材料。由于橡膠具有高彈性、低模量、黏彈性、多向形變等性能,因而得以在工業(yè)中大量使用,其中,汽車是橡膠零件重要的應(yīng)用領(lǐng)域。 作為汽車材料的重要組成部分,一般來說,每輛汽車大約要使用300~500個橡膠件,重50~80kg,占整車重量的5%左右。2018年,中國汽車全年銷量約2800萬輛,按每輛車使用橡膠的重量為70kg計算,全年新車消耗橡膠約200萬t,這不包括大量的二手市場的汽車配件、專用車、微型電動車和出口零件等。 橡膠零部件的質(zhì)量對整車性能有著舉足輕重的作用。隨著人們對汽車的需求越來越大,對汽車的性能要求也越來越高。舒適、節(jié)能、環(huán)保、耐久、可靠等汽車的內(nèi)在品質(zhì),逐漸成為影響人們購車的重要因素。橡膠的使用能有效提升整車的舒適、安全、耐久、 可靠等性能。 汽車的舒適性離不開橡膠零件的應(yīng)用。由于橡膠具有極佳的彈性,可用于各種減振、緩沖等零部件,通過在兩個碰撞物體之間放置緩沖橡膠,可有效降低碰撞時產(chǎn)生的沖擊力、噪聲等。汽車上常見的緩沖降噪橡膠件有輪胎、橡膠懸置、襯套、緩沖墊和密封件等。各種橡膠密封件,除了能減振降噪外,其主要作用是密封。如門窗密封條,能有效地對門窗縫隙進行密封,使車內(nèi)免受外界惡劣環(huán)境的影響,確保車內(nèi)環(huán)境的舒適性。 汽車的安全、耐久、可靠等性能也離不開橡膠零件的應(yīng)用。減振緩沖橡膠件,避免了各種零件之間的硬碰撞、硬沖擊,從而提高零件的使用壽命;橡膠的彈性,確保了零件的密封性,確保不會發(fā)生液體泄漏;橡膠防塵罩,能夠保證在運動狀態(tài)下的內(nèi)部環(huán)境不受外部污染…… 總之,橡膠零件的使用對提升整車性能具有重要的作用,但遺憾的是國內(nèi)主機廠、橡膠零件廠家等并未對橡膠材料或零件給予應(yīng)有的重視。很多主機廠和橡膠零件廠家,并沒有建立完整的橡膠材料/零件開發(fā)體系,也沒有專門的從事橡膠材料/零件方面工作的技術(shù)人員,缺乏相應(yīng)的技術(shù)標準、專業(yè)技術(shù)文件等。特別是在新能源汽車進入快速發(fā)展的幾年間,國內(nèi)如雨后春筍般地成立了上百家新能源汽車企業(yè)。這些新成立的企業(yè)往往存在研發(fā)團隊體系不夠健全,研發(fā)實力比較薄弱等問題,在新能源汽車用材料開發(fā)方面,基本沒有或僅有很少的專業(yè)材料工程師,更不用說配備橡膠材料的技術(shù)人員。但橡膠材料/零件對整車的性能極其重要,不建立橡膠材料/零件的開發(fā)體系,不控制橡膠材料/零件的質(zhì)量,就難以造出真正高質(zhì)量、高水平的汽車。 另外,國內(nèi)汽車用橡膠研究方面的書籍比較匱乏。比較系統(tǒng)地介紹橡膠基礎(chǔ)理論知識的書,主要都是20世紀80年代左右的書籍。近十幾年,盡管國內(nèi)也有一些系統(tǒng)介紹橡膠的書籍,但對于汽車用橡膠材料/零件開發(fā)來說,這些書籍缺乏針對性,或沒有和汽車零部件有機地結(jié)合起來,難以有效地指導汽車橡膠材料/零件的開發(fā)。 本書作者一直從事汽車用橡膠方面的研發(fā)工作,根據(jù)汽車用橡膠材料的研發(fā)經(jīng)驗,曾在2017年出版了《汽車用橡膠零件失效分析及預防》,主要從橡膠零件失效分析的角度對汽車用橡膠零部件的材料選用、失效分析和預防等方面進行綜合闡述。 考慮到輕量化是近幾年汽車開發(fā)過程中最重要的技術(shù)之一,輕量化開發(fā)體系已經(jīng)融入汽車開發(fā)之中。高強度鋼替代傳統(tǒng)鋼材、鎂鋁合金替代黑色金屬、塑料替代金屬、碳纖維復合材料替代金屬等,這些輕量化方案/方向的輕量化效果明顯,技術(shù)相對成熟,也做出了成果。但真正的汽車輕量化,不能僅僅局限于一些大件或效果明顯的零件上,而應(yīng)該融入每一個零件的開發(fā)過程中,無論是鋼鐵、鎂合金件,還是塑料、橡膠、皮革面料件,都有自己獨特的輕量化設(shè)計技術(shù),只有做到件件斟酌、斤斤計較,才能真正實現(xiàn)汽車的輕量化。橡膠零件由于尺寸相對較小,往往不受重視,橡膠的輕量化也往往被忽略,國內(nèi)也幾乎沒有專門介紹車用橡膠輕量化的書籍,但實際上,橡膠零件的輕量化技術(shù),很多都沒有被挖掘出來,橡膠零件的輕量化應(yīng)該在整車的輕量化中發(fā)揮更大的作用。正因為如此,本書還對橡膠的輕量化技術(shù)做了專門的系統(tǒng)分析,希望能給汽車或橡膠方面的技術(shù)人員提供一些幫助。 本書主要分為4章。 第1章為乘用車輕量化概述,由賀麗麗等人編寫。該章主要介紹了乘用車的輕量化意義、輕量化材料及應(yīng)用現(xiàn)狀等。 第2章為乘用車用橡膠介紹,由李書鵬、方基永等人編寫。該章主要從橡膠的特點與分類、常用橡膠介紹、橡膠材料的常用性能等方面,對橡膠的基本知識進行介紹。 第3章為乘用車用橡膠零件及選材,主要由李志虎等人編寫。該章是本書的重點,對輪胎、管路、密封件、減振件、表皮護套等橡膠零件的材料性能要求、材料選用、標準和發(fā)展趨勢等進行系統(tǒng)而全面的分析。 第4章為乘用車用橡膠零件的輕量化,主要由李志虎等人編寫。該章從材料、結(jié)構(gòu)、工藝等方面對橡膠零件的輕量化進行了分析。 最后,由于本書中材料相關(guān)的專業(yè)術(shù)語及簡寫代碼比較多,為讓讀者更好地理解本書內(nèi)容,附錄部分對書中出現(xiàn)的與材料相關(guān)的專業(yè)術(shù)語及簡寫代碼做了統(tǒng)一整理。 除本書作者及工作團隊多年的成果外,本書還引用了國內(nèi)外大量的參考文獻和行業(yè)專家的研究成果,以及上下游企業(yè)的合作成果,在此一并表示感謝。參考文獻如有遺漏之處,請批評指正。 在編寫本書過程中,得到了中國汽車工程學會、汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、中國汽車材料網(wǎng)等的大力幫助,在此表示感謝。 本書主要讀者對象為在汽車行業(yè)的產(chǎn)品工程師、材料工程師、質(zhì)保工程師,以及橡膠零件企業(yè)的材料工程師、工藝工程師、質(zhì)保工程師等。對于其他與橡膠相關(guān)的技術(shù)人員,本書亦有較大的參考作用。本書也可作為高校相關(guān)專業(yè)的教學輔導教材、專業(yè)培訓教材等。 本書涉及多個領(lǐng)域的知識,如新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢、零件結(jié)構(gòu)及性能、使用環(huán)境及標準要求,橡膠材料的基本性能、應(yīng)用、標準要求等,以及輕量化方面的知識,由于作者水平有限,錯漏之處在所難免,懇請讀者批評指正。 謹以此書獻給為汽車橡膠材料開發(fā)及應(yīng)用的廣大業(yè)內(nèi)同行!
叢書序 前言 第1章 乘用車輕量化概述 1.1 乘用車輕量化的意義3 。.1.1 輕量化是節(jié)能減排的重要手段3 。.1.2 輕量化可以提高續(xù)駛里程4 。.1.3 輕量化可以提升車輛操控和安全性能5 。.1.4 輕量化是提升汽車工業(yè)自主創(chuàng)新能力的重要手段5 。.1.5 輕量化是提升自主品牌車企產(chǎn)品競爭力的重要手段5 。.2 乘用車輕量化材料6 1.2.1 高強度鋼6 。.2.2 鋁合金7 1.2.3 鎂合金8 。.2.4 塑料8 。.2.5 復合材料10 。.2.6 橡膠11 參考文獻12 第2章 乘用車用橡膠材料 2.1 橡膠的特點13 。.1.1 橡膠的分子結(jié)構(gòu)及組成特征13 。.1.2 橡膠的性能特征14 。.1.3 橡膠的加工特性15 。.1.4 橡膠的老化17 2.2 橡膠的分類18 。.3 常用橡膠材料20 。.3.1 天然橡膠20 。.3.2 乙丙橡膠22 2.3.3 氯丁橡膠23 。.3.4 丁腈橡膠24 2.3.5 丙烯酸酯橡膠24 。.3.6 氟橡膠25 。.3.7 硅橡膠26 。.3.8 熱塑性彈性體28 。.4 橡膠材料的常用性能30 。.4.1 硬度30 2.4.2 拉伸強度31 。.4.3 撕裂強度31 。.4.4 壓縮性能32 。.4.5 老化性能33 。.4.6 低溫性能34 。.4.7 耐介質(zhì)性能34 2.4.8 其他性能35 參考文獻36 第3章 乘用車用橡膠零件及選材 。.1 輪胎37 。.1.1 輪胎的分類與結(jié)構(gòu)37 。.1.2 輪胎的材料選用39 。.1.3 輪胎的標準42 3.1.4 輪胎的發(fā)展趨勢43 。.2 車用軟管43 3.2.1 空氣管路44 。.2.2 燃油管路52 。.2.3 制動管路65 。.2.4 離合系統(tǒng)管路70 。.2.5 助力轉(zhuǎn)向管路73 。.2.6 發(fā)動機冷卻管路78 。.2.7 電池冷卻管路85 。.2.8 變速器冷卻管路86 。.2.9 空調(diào)管路89 。.2.10 風窗洗滌/前照燈清洗管路97 。.2.11 天窗排水管100 3.3 橡膠密封件101 。.3.1 密封圈102 3.3.2 密封條126 。.3.3 防塵罩135 。.3.4 其他密封件142 。.4 減振橡膠件151 。.4.1 橡膠懸置152 。.4.2 懸架緩沖塊155 。.4.3 橡膠襯套157 3.4.4 橡膠阻尼塊158 。.4.5 排氣管吊耳162 3.4.6 橡膠空氣彈簧163 。.4.7 其他減振橡膠件166 。.5 表皮/墊片及護套168 3.5.1 儀表板表皮168 3.5.2 車用電線電纜絕緣與線束護套170 。.5.3 內(nèi)飾墊片174 。.5.4 鑰匙護套175 。.6 刮片膠條/傳動帶/安全氣囊蓋板176 。.6.1 刮片176 。.6.2 傳動帶178 。.6.3 安全氣囊蓋板181 參考文獻18 第4章 乘用車用橡膠的輕量化 。.1 通過橡膠材料的配方優(yōu)化實現(xiàn)輕量化188 。.2 通過低密度材料替代高密度材料實現(xiàn)輕量化191 。.2.1 TPE替代傳統(tǒng)橡膠191 。.2.2 軟質(zhì)塑料替代傳統(tǒng)橡膠200 4.2.3 低密度橡膠替代高密度橡膠205 。.2.4 發(fā)泡橡膠替代密實橡膠206 。.3 結(jié)構(gòu)的輕量化207 。.3.1 輪胎的輕量化207 。.3.2 空氣橡膠彈簧替代傳統(tǒng)的金屬彈簧207 。.3.3 線束的薄壁化209 。.3.4 橡膠制品的小型化209 4.3.5 拓撲優(yōu)化210 。.4 輕量化相關(guān)的工藝211 。.4.1 發(fā)泡工藝211 4.4.2 可變截面擠出技術(shù)212 。.4.3 TPE密封條共擠等技術(shù)212 。.4.4。裕校排c其他材料的復合技術(shù)212 參考文獻213 附錄 主要專業(yè)術(shù)語中英文及簡寫對照表