汽車是復雜的機械系統(tǒng)，通過對核心零部件進行輕量化結構優(yōu)化設計和高強度鋼、鋁/鎂合金、碳纖維復合材料等輕量化材料以及先進的制造成形工藝的應用，預計到2030年，以碳纖維混合車身為代表的輕量化零部件將占市場的40%。

　　發(fā)動機及傳動系統(tǒng)核心零部件技術路線

　　發(fā)動機及傳動系統(tǒng)核心零部件技術路線如圖1所示。

　　1.乘用車發(fā)動機缸蓋及排氣歧管模塊化設計

　　發(fā)動機模塊化設計是實現(xiàn)發(fā)動機輕量化的重要手段。在增壓汽油發(fā)動機中，對發(fā)動機氣缸蓋與排氣歧管進行模塊化設計，一方面可以對排氣歧管進行冷卻，提高經(jīng)濟性，解決排氣溫度過高的可靠性問題；另一方面可以減小排氣管法蘭、螺栓等聯(lián)接零件的尺寸，可大幅度降低整機質量。對于2L左右的汽油增壓發(fā)動機可減小質量2——3kg，是降重的重要途徑之一。

　　2.乘用車發(fā)動機氣缸體

　　對鑄鐵氣缸體采取保證鑄造壁厚、減小壁厚公差、優(yōu)化局部結構的方法，結合鑄造工藝的改進進行輕量化。優(yōu)化主軸承壁、缸體裙部、上下法蘭面結構，可降重2%——3%； 通過拓撲分析優(yōu)化主軸承蓋結構，降重1%——3%；鑄鋁氣缸體優(yōu)先考慮采用壓鑄鋁缸體的技術方案。在保證結構強度的情況下，做到結構最輕量化。主要的工作內容是解決鑄鋁缸體結構設計、壓鑄工藝等設計工藝難題，然后擴展應用。

　　3.曲軸

　　發(fā)動機曲軸主要采用主軸頸與連桿軸頸空心結構的鑄造曲軸達到輕量化的目的，在結構上可以采用優(yōu)化平衡塊數(shù)量及外形尺寸、曲柄形狀等措施進行輕量化優(yōu)化設計。在材料上采用高強度球墨鑄鐵滾壓曲軸，替代現(xiàn)有的鍛鋼曲軸。

　　4.凸輪軸

　　裝配式空心凸輪軸是目前非常成熟的凸輪軸輕量化技術，可實現(xiàn)降重30%以上，已在國外發(fā)動機中廣泛應用。

　　5.傳動軸

　　傳動軸長度較長時，傳統(tǒng)鋼制軸管因模態(tài)較低、無法滿足NVH要求而只能做成兩段。碳纖維軸管模態(tài)較高，只需做成一段即可，這樣可以省掉一個萬向節(jié)、軸承和中間支承，結構大大簡化，重量也顯著降低。碳纖維傳動軸整體能夠比傳統(tǒng)鋼制傳動軸降重50%左右。

　　車身核心零部件輕量化技術路線圖

　　對于承載式車身本體，輕量化技術路線方向之一是全鋁車身，方向之二是鋼鋁混合車身，方向之三是以碳纖維為主的多材料混合車身。需要解決的問題是鋁合金材料的制造、鋁材/復合材料的性能測試與評價、鋁材/碳纖維車身的性能（強度和安全等） 模擬、模具的制造技術和不同材料的連接技術。

　　對于非承載式車身本體，輕量化技術路線方向之一為碳纖維車身與塑料車身外覆蓋件，方向之二為采用鋁制車架。車身本體及車身核心零部件的輕量化技術路線如圖2所示。

　　在輕量化材料的應用上主要采用高強度鋼、鋁/鎂合金和碳纖維復合材料。高強度鋼主要用于車身內外板以及車身結構件，變形鋁合金在車身零件及結構件的應用方面發(fā)展較快，如應用日益廣泛的鋁合金行李箱蓋、發(fā)動機罩、后背門、保險杠橫梁等。鎂合金目前在車身上的使用主要集中在轉向盤骨架、儀表板骨架、座椅骨架等，從成本和性能的綜合考慮，可用于車身結構件的復合材料以樹脂基碳纖維增強復合材料為首選。碳纖維復合材料在汽車上主要可應用于發(fā)動機罩、翼子板、車頂、行李箱、門板、底盤等結構件中。

　　在先進工藝上主要采用熱成形技術、激光拼焊板技術、不等厚度軋制板/差厚板技術、輥壓成形技術。熱成形技術具有成形精度高、成形性能好等優(yōu)點，已被廣泛用于生產高強度的汽車保險杠、車門防撞桿、A柱、B柱、C柱以及車頂框架、中通道等安全件和結構件等。激光拼焊板技術可應用于車身側框架、車門內板、風窗玻璃框架/前風窗框、輪罩板、地板、中間支柱（B柱）等，差厚板可以替代激光拼焊板，更適合制造梁類零部件，如通道加強板、前地板縱梁、后保險杠梁、后地板橫梁等。輥壓成形技術可合理設計型材的幾何斷面，提高承載能力，減輕零件重量。

　　底盤系統(tǒng)核心零部件技術路線圖

　　汽車底盤分為四大部分：懸架系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)。其核心零部件技術路線如圖3所示。

　　1.懸架系統(tǒng)

　　懸架系統(tǒng)控制臂主要采用鑄鋁、鍛鋁或碳纖維復合材料控制臂實現(xiàn)輕量化； 橫向穩(wěn)定桿主要采用空心或碳纖維復合材料橫向穩(wěn)定桿達到輕量化目標； 螺旋彈簧主要采用高強度鋼空心螺旋彈簧或碳纖維復合材料螺旋彈簧實現(xiàn)輕量化。

　　2.行駛系統(tǒng)

　　行駛系統(tǒng)車輪主要采用鋁合金鑄旋、鋁合金鍛造、鎂合金鍛造或碳纖維復合材料車輪實現(xiàn)輕量化。

　　3.轉向系統(tǒng)

　　轉向系統(tǒng)主要采用電動助力轉向系統(tǒng)及線控轉向系統(tǒng)實現(xiàn)輕量化。對于采用鑄鐵材料的轉向節(jié)可通過結構設計拓撲優(yōu)化實現(xiàn)輕量化，或采用鑄鋁、鍛鋁及碳纖維復合材料轉向節(jié)實現(xiàn)輕量化。

　　4.制動系統(tǒng)

　　制動系統(tǒng)集成化是未來制動系統(tǒng)輕量化的方向。可采用傳統(tǒng)真空助力器、ESP、真空泵（真空度不足的條件下）組合的制動系統(tǒng)形式或傳統(tǒng)真空助力器、ESP、真空泵組合的形式，少數(shù)車型采用無真空泵的液壓助力器系統(tǒng)，或進一步采用ESP與液壓助力器集成的制動系統(tǒng)。制動盤主要采用組合式制動盤實現(xiàn)輕量化，如鋼盤帽或鋁盤帽+陶瓷摩擦環(huán)制動盤。制動鉗主要采用鋁制制動鉗實現(xiàn)輕量化。