由於節省能源和環境保護的法規日趨嚴格,近年來汽車工業的發展方向是致力於開發低油耗和低排放汽車。在各種降低油耗的措施中,把實現汽車輕量化作爲措施,而輕量化的主要着力點又定在行走系統.
爲此,努力在行走系統採用輕質金屬材料(鋁、鎂)和有機材料(聚合材料),就成爲減輕空車質量的有效措施。
鋁作爲輕結構材料的使用實例越來越多。目前,每輛轎車的平均用鋁量爲70 kg ,約佔轎車空車質量 6% .其中發動機和變速器的鋁用量是 40 kg,行走系統是 18 kg ,車身爲 10 kg,車內裝備用量爲3 kg。根據最新的估計,在近幾年內,轎車中鋁的用量將達到 120 kg。
至今,汽車輕金屬材料主要是集中用在車身上,在轉動件和振動件中的用量也在與日俱增,按質量計,車輪佔首位。通過採用鉛車輪,不僅能降低汽車加速時的能量消耗,而且還能實現車輪在車身上懸架連接的小的切向力。這對車身及行走系統的尺寸設計和質量都是有利的。由於採用鋁車輪而減少的非築載質量,也附帶地改進了汽車的行駛性能和行駛舒適性 。
鋁制車輪的使用已有 20 年的歷史，而且對賽車運動產生衝擊性效果。1923年,普佳奇公司制的賽車就裝用了砂模鑄造的鋁車輪。此後 ,德國奔馳公司用 3年時間,開發出採用錦接鋁輪加的輪輻式鋁車輪 ,輪輛是擠壓成型的,這種鋁車輪也只用於賽車。
今天,鋁車輪已成爲汽車生產廠的原裝件或選裝件。轎車車輪主要是採用低壓鑄造法制造。從 60 年代中期以來，轎車和載貨車採用鍛造鋁車輪的明顯增多.特別值得指出的是,由 奧託福克斯(Otto Fuchs)開發的鋁鍛造技術制鋁車輪已投入大批量生產,並已應用於奔馳和波爾舍汽車上。
鋁車輪的成功使用,首先在於它同鋼制車輪相比質量輕,而且能滿足其苛刻的設計要求。此外,由於鋁的較高的熱傳導性,能夠快速地散發掉輪胎的摩擦生熱。由此,一方面能減低制動裝置的熱載荷,同時也提高了汽車的行駛安全性。再者,採用鋁車輪會降低輪胎受熱,即降低了輪胎的擠壓功.從而,有利於減輕輪胎的磨損。
現代汽車對車輪系統的要求如下:有最小的質量、良好的靜力和動力學強度特性、良好的耐腐蝕特性、良好的回轉特性、良好的導熱性能、良好的再生性能、不受限制的成形可能性、優異的表面光潔度、較低的價格
對於汽車車輪尺寸的確定,不僅要依據汽車在正常行駛工況下的要求,而且還要考慮在錯誤使用狀態及超負荷工應力,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。爲了開發出一個盡可能輕的車輪，就不僅要選擇低密度的材料,還必須做材料的性能試驗,在具有高的靜態強度的同時,還必須具有良好的塑性,以便在超負荷狀態下可通過變形承受載荷。此外,還要有良好的抗振性能和耐腐蝕性能,以實現必要的使用壽命。
