第7章汽车设计制造与试验.ppt

1 汽车工程概论 第7章汽车设计制造与试验 2 第7章汽车设计制造与试验 第一节汽车设计第二节汽车制造工艺第三节汽车工程材料第四节汽车试验 3 第一节汽车设计主要内容一 汽车设计的内容及特点二 当代汽车设计的注重点和发展趋势三 汽车设计过程四 汽车设计理论与设计技术的发展 4 第一节汽车设计 一 汽车设计的内容及特点1 汽车设计的内容整车总体设计总成设计零件设计 总成是由若干零件按规定技术要求组装的装配单元 例如 离合器 变速器 和驱动桥等都属于汽车的总成 5 整车总体设计 整车总体设计 又称为汽车的总布置设计 其任务是使所设计的产品达到任务书所规定的整车参数和性能指标的要求 并将这些整车参数和性能指标分解为有关总成的参数和功能 整车参数和性能指标即汽车主要参数 包括尺寸参数 质量参数和汽车性能参数等三类参数 6 总体设计中主要应当考虑三方面的问题 1 汽车各总成间的联系问题装配 动力匹配 2 人 驾驶员和乘客 与汽车之间的联系问题例如 汽车的平顺性属于人与汽车之间的联系问题 它主要是保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内 人与汽车之间的联系问题 人 机 工程设计 驾驶操作空间尺寸的布置 车内乘客空间尺寸的布置 驾驶视野 驾驶性能 乘坐性能 车身外观造型及色彩 车身内饰材料及色彩等 总体设计中主要应当考虑三方面的问题 7 3 汽车与道路之间的联系问题例如 汽车的通过性属于汽车与道路之间的联系问题 它是指能以足够高的平均车速通过各种坏路和无路地带 如松软地面 凹凸不平地面等 及各种障碍 如陡坡 侧坡 壕沟 台阶 灌木丛 水障等 的能力 通过性几何参数 P44 8 总成设计 其任务主要是满足整车设计对总成功能和布置的要求 也存在是否易于维修 保养的 人机 关系问题 零件设计 其任务主要是满足总成的设计要求并解决强度 寿命和生产技术问题 9 2 汽车设计的特点和要求 汽车行驶地区广 使用条件复杂多变 为了满足不同的使用要求 应有不同型号 不同品种 不同承载容量的汽车供用户选择 10 1 产品系列化 部件通用化和零件标准化1 产品系列化 产品 汽车 总成和部件系列化 将产品合理分档 形成系列 并考虑各种变型 目的 实现大量生产以便提高生产率 降低成本指制造厂为了能供应各种型号的产品 又能实现大量生产以便提高生产率 降低成本 而将产品合理分档形成系列 并考虑各种变型 汽车设计的特点和要求 11 2 部件通用化 指在同一系列或总质量相近的一些车型上 采用通用的总成或部件 以减少部件类型 简化生产 提高经济效益 3 零件标准化 指在设计中广泛采用标准件和标准结构 以利于组织生产 提高质量 降低成本和方便维修 标准和技术法规贯穿于汽车设计的整个过程中 12 汽车设计的特点和要求 2 良好的适应性满足复杂多变的使用条件 气候 热带 寒带地理条件 高原 山区 发动机增压原因 爬坡能力辅助制动装置 车厢隔热 空调或通风 冷起动 13 汽车设计的特点和要求 3 综合使用性能最优并重视汽车使用中的安全 可靠 经济与环保要在给定的使用条件下 协调各种使用性能的要求 优选各使用性能指标 使汽车在该使用条件下综合使用性能达到最优 14 汽车设计的特点和要求 4 车身设计的工程要求和外观造型的艺术性车身造型既是工程设计 又是美工设计 工程设计方面 结构强度 整车布置的匹配要求 生产工艺 空气动力学 风阻系数 美工设计方面 外形 油漆 色彩 15 汽车设计的特点和要求 5 在保证可靠性的前提下尽可能减小汽车的自身质量原因 汽车自身质量直接影响其燃油经济性 生产成本 措施 结构优化设计 采用轻型材料 16 汽车设计的特点和要求 6 满足有关标准和法规的要求机械制图国家标准 与汽车有关的标准与法规 我国汽车工业标准包括与国际基本通用的汽车标准和为宏观控制汽车产品性能和质量的标准 它包括国家标准 行业标准和企业标准 汽车标准又分为强制性标准 法规 和推荐性标准 17 车型的法规分类 GB T15089 2001 挂车 就其设计和技术特性需由汽车牵引才能正常使用的一种无动力道路车辆 18 40项强制性检验项目及适用车型 19 20 21 22 汽车设计的特点和要求 GB1589 2004 道路车辆外廓尺寸 轴荷及质量限值 GB7258 2004 机动车辆运行安全技术条件 23 汽车设计的特点和要求 7 汽车设计是涉及人机工程 交通 制造 运营 管理的系统工程人机工程 操纵性 舒适性 交通工程 符合交通法规 制造工程 制造工艺性 运营工程 运输效率 维修保养性 管理工程 汽车产品型谱 管理法规 24 25 二 当代汽车设计的注重点和发展趋势 安全 节能和环保已成为当前汽车技术亟待解决的三大重要课题 也成为了汽车设计的注重点 此外 汽车设计还呈现出绿色设计 交叉学科的现代设计的发展趋势 26 分类 主动安全性 被动安全性 主动安全方面的装置 防抱死制动系统 ABS anti lockbrakingsystem 驱动防滑系统和汽车夜行安全系统 被动安全方面的装置 主要有安全带 安全气囊 吸能车身结构件和防伤转向传动轴等 1 安全 27 28 措施 改进动力系统以降低燃油消耗率优化发动机与传动系的参数匹配通过提高汽车构件中铝 镁合金以及聚合物等轻型材料的用量而减小汽车自身质量改善车身造型降低风阻损失使用代用燃料改善交通管理 2 节能 29 措施 三元催化转化器可将尾气中的有害物质转化为无害气体 净化排气 已为现代汽车所普遍采用 研究开发实用性的电动汽车和混合动力汽车 无氟空调系统 3 环保 30 设计师在设计产品时 就考虑到当它达到使用寿命后 可被重复利用 或可被安全地处理掉而无污染 4 绿色设计 31 汽车产品已经不是单一的机械产品 而是机 电 仪一体化的产品 并逐步向自动控制和智能化方向发展 因此 现代汽车设计已不再是单一的机械设计 而是要综合运用多方面的基础理论 技术基础理论 专业知识和许多当代技术成就而进行的一种交叉学科的现代化设计 5 交叉学科的现代化设计 32 三 汽车设计过程 汽车设计要考虑企业的市场总体目标 整体效益目标以及汽车性能总体目标 33 34 任务 选定设计目标 制定产品设计工作方针及设计原则 调查研究内容 老产品表现及用户意见 当前本行业与相关行业的技术发展 特别是竞争对手的新产品与新技术 材料 零部件 设备和工具等行业可能提供的条件 本企业取得的新成果 1 调查研究与初始决策 35 根据决策所选定的目标及对开发目标制定的工作方针 设计原则等主导思想提出整车方案设想 又称为概念设计或构思设计 绘制不同总体方案图 比例为1 5 供选择 经方案论证选出最佳者 2 总体方案设计 36 3 绘制总布置草图 37 较准确地画出各总成及部件的外形和尺寸并进行仔细的布置 对轴荷分配和质心位置进行计算与调整 以便确定汽车的轴距 轮距 总长 总宽 总高 离地间隙 货箱或车身地板高度等 并使之符合有关标准和法规 进行性能计算及参数匹配 38 4 车身造型设计及绘制车身布置图 1 绘制不同外形 方向 色彩的车身外形图 2 制作相应造型的1 5整车模型 3 从中选优后再制作1 5或1 1的精确模型 4 经征求意见 工业分析评审及风洞试验后作进一步修改 5 审定后用三坐标测量仪测量车身模型坐标点并用与之联机的CAD系统绘制车身图及相应的车身布置图 39 5 编写设计任务书 设计任务书是后续设计 试验及工艺准备的指导和依据 内容包括 1 任务来源 设计原则和设计依据 2 产品的用途及使用条件 3 汽车型号 承载容量 布置形式 主要技术指标和参数 4 各总成及部件的结构型式和特性参数 5 标准化 通用化 系列化水平及变型方案 6 拟采用新技术 新结构 新装备 新材料和新工艺 7 维修 保养及其方便性的要求 8 续驶里程 9 生产规划 设备条件及预期制造成本和技术经济预测等 40 6 汽车的总布置设计 任务 根据汽车的总体方案及整车性能提出对各总成及部件的布置要求和特性参数等设计要求 协调整车与总成之间 各总成之间 总成与有关部件之间的布置关系和参数匹配关系 41 1 绘制总布置图 尺寸控制图 1 1或1 2精确绘出 精确控制各部尺寸和位置 为各总成和部件分配准确布置空间 视野性 操纵性 舒适性 安全 维修方便 汽车的总布置设计 42 汽车的总布置设计 2 根据整车参数及性能指标提出对各总成和部件的设计要求 包括结构形式 特性参数 尺寸与质量限制等 3 对相对运动的零部件进行运动校核 避免发生运动干涉 运动正确性检查 运动干涉检查 43 汽车的总布置设计 4 确定有关总成和部件支承的形式 结构参数与特性 5 确定各总成的质心位置 核算汽车空载和满载时的轴荷分配以及整车质心位置 6 制作模型进行布置空间的校核 7 汽车总成 部件及零件的选型与设计 8 设计图样的工艺审查及必要的修改 9 绘制汽车总装配图 44 设计完成后投入样品试制时 应考虑在台架试验时有一定数量的零部件和总成 至少有3 4辆样车投入整车室内试验与道路试验 汽车试验在汽车设计定型中起着关键的作用 应按有关标准 法规进行全面的试验 以检查新产品的各项性能指标 试制与试验中暴露出的设计问题应及时解决并记录在案 作为修改设计的依据 7 试制 试验 修改与定型 45 四 汽车设计理论与设计技术的发展 1 汽车设计理论汽车设计理论以机械设计理论为基础 涉及许多基础理论 专业基础理论及专业知识 汽车设计理论与汽车设计实践的关系 汽车设计理论对汽车设计实践起指导作用 而汽车设计实践经验的长期积累和汽车生产技术的发展与进步 又使汽车设计理论得到不断的发展与提高 汽车设计技术是汽车产品设计的方法和手段 是汽车设计实践的软件与硬件 46 2 汽车设计技术的发展 1 经验设计 2 以科学试验和技术分析为基础的设计 3 计算机辅助设计 47 利用计算机及其外部设备进行产品设计的方法 统称为计算机辅助设计 CAD 现代汽车设计 在计算机辅助设计中 还引进了最优化设计 可靠性设计 有限元分析 计算机模拟计算或仿真分析 模态分析等现代设计方法与分析手段 通常称为计算机辅助工程 CAE 甚至还引进了雷达防撞 卫星导航 智能化电子仪表及显示系统等高新技术 48 小结1 汽车设计的三个内容 2 汽车设计中所贯彻的三化 3 汽车设计技术经历的三个阶段 4 汽车技术的三大重要课题 49 第二节汽车制造工艺一 冲压工艺二 焊接工艺三 涂装工艺四 装配工艺 50 汽车制造业是在许多相关联的工业和技术的基础上发展起来的综合性工业 汽车的生产过程包括 毛坯 铸件 锻件等 的制造 零件的机械加工 毛坯和零件的热处理 总成 或部件 的装配和汽车产品的总装配等基本生产过程 汽车制造所采用的工艺 从毛坯制造到整车装配 可分为铸造 锻造 冲压 热处理 机械加工 焊接 涂装和装配等工艺 汽车制造工艺过程的编制通常以总装为核心 现代汽车生产过程通常采用流水作业方式 51 1 冲压概念冲压是在室温下 利用安装在压力机上的模具对材料施加压力 使其产生分离或塑性变形 从而获得所需零件的一种压力加工方法 冲压零件的三要素 合理的冲压成形工艺 先进的模具 高效的冲压设备 一 冲压工艺 52 汽车 特别是轿车 上采用冲压工艺的零件主要是汽车覆盖件 如轿车的车身 载货汽车的驾驶室都是由覆盖件与一般冲压件装 焊构成的 53 54 55 56 57 2 冲压工序的分类 汽车覆盖件生产中常用的冲压工序 58 3 冲压模具 1 分类根据工艺性质不同 冲压模具可分为冲裁模 弯曲模 拉深模 成形模 2 结构组成通常模具由两类零件组成 一类是工艺零件 这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料直接接触 如凹模 凸模 定位销 压料板等 另一类是结构零件 这类零件不直接参与完成工艺过程 也不和坯料直接接触 只对模具完成工艺过程起保证作用 或对模具功能起完善作用 如导柱 上模座 下模座 螺钉 弹簧等 59 汽车制造中的冲压工艺特点 冲压件曲面形状复杂 并要求较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度 货车冲压件的型面公差和轮廓公差为 1mm 轿车为 0 5mm 轿车冲压件模具制造水平较高 60 4 压力机及冲压生产线 汽车覆盖件批量大 必须采用流水线生产 冲压生产线通常有两种类型 一种是单机联线 另一种是采用多工位自动送料压力机的生产线 61 1 单机联线将压力机按工序贯通排列 采用机械手 传动装置或机器人完成上 下料和零件传送工作 2 多工位自动送料压力机生产线 多工位自动送料压力机是一种连续化 高效率 紧凑型的自动化冲压设备 相当于一种高效率的传送性冲压自动线 可同时安装落料 拉深 局部成形 修边 冲孔 弯曲等多套模具 并可在一次动作中完成这几道工序 冲压生产线类型 62 二 焊接工艺 焊接是现代车身制造中应用最广泛的联结方式 车身焊接常称为焊装 是将冲压零件组装 焊接成符合产品设计要求的白车身 未经涂装的车身 63 1 焊装过程 64 车身焊装时各大总成和白车身均进行严格质量检验 例如 在生产线上设自动检测机检查装配 焊接质量和尺寸要求 在白车身完成后用三坐标测量机进行抽检 65 车身的焊装 在产量较大时 从生产效率和经济性上考虑 需要采用多工位流水生产线 焊装生产线有贯通式 环行式 转台式等多种 贯通式焊装线使用普遍 当车身横向输送时 有利于分总成的机械化上下料 同时驱动也比较简单 为了能在同一条焊装线上生产不同品种且工艺相似的车身 现已出现了柔性焊装线 通常采用机器人点焊和更换夹具来实现生产 2 焊装生产线 66 67 车身焊装采用最多的是电阻焊 又称接触焊 一般占整个焊接工作量的60 以上 有的车身几乎全部采用电阻焊 主要是点焊和凸焊 其生产率高 成本低 所谓电阻焊 就是将置于两电极之间的工件加压 并在焊接处通以电流 利用电流通过工件本身的电阻产生的热量来加热而形成局部熔化 断电冷却时 在压力继续作用下而形成牢固接头 3 电阻焊 68 焊装所用的设备有悬挂式点焊机 固定点焊机 多点焊机 螺柱式焊机以及焊接机器人等 4 焊装设备 69 采用焊接机器人可使焊接质量稳定并减轻工人的劳动强度 出现了机器人焊装线和无人操作机器人焊装车间 70 71 三 涂装工艺 1 涂装的作用涂料通常被称为 油漆 因为它最早是利用植物油和天然漆制成的而得名 现在 涂料已不再使用植物油和天然漆 而是广泛利用各种合成树脂与颜料及溶剂 称 油漆 已不恰当 所以近年来已正式用 涂料 这个名称 汽车涂装的作用主要是起保护 装饰和标志等作用 某些特殊涂料还起到防震 消声 隔热等特殊作用 72 2 车身用涂料应具有的特点 根据汽车的使用条件及其大量流水线生产的要求 汽车涂料一般应具备下列特点 极好的耐候性和耐腐蚀性 极好的施工性和配套性 极高的装饰性 优良的机械性能 良好的经济性 能耐汽油 柴油 机油和公路用沥青等的作用 并要求与清洁剂 肥皂 鸟或昆虫的排泄物等接触后不留痕迹 73 4 漆前表面处理 1 目的充分除去车身表面的各种污物 在涂漆前为涂层提供一个良好基底 增加金属表面与涂层间的结合力 提高涂层质量 延长涂层使用寿命 2 工序内容包括脱脂 除锈和磷化三大部分 脱脂 将车身制作金属表面的油脂除掉的过程称为 碱液清洗脱脂法应用较为广泛 除锈 主要方法是酸洗 一般在板料冲压之前进行 磷化 用磷酸或锰 铁 锌 镉的磷酸盐溶液处理金属制品表面 使金属表面生成一层不溶于水的磷酸盐薄膜的过程 能提高金属基体防锈能力及与底漆结合能力 74 5 漆装典型工艺 1 涂三层烘三次体系 2 涂三次烘二次体系 3 涂两层烘两次体系 75 1 涂三层烘三次体系即底漆涂层 中间涂层 面漆涂层 三层分别烘干 对于外观装饰性要求高的轿车车身 旅行车和大客车车身一般都采用这一涂装体系 76 2 涂三次烘二次体系涂层同上 底漆层不烘干 涂中间涂层后一起烘干 采用 湿碰湿 工艺 因而烘干次数由三次减为二次 对于外观装饰性要求不太高的旅行车和大客车车身及轻型载重汽车的驾驶室等一般采用这一涂装体系 77 3 涂两层烘两次体系即底漆涂层 面漆涂层 无中间涂层 两层分别烘干 中型 重型载重汽车的驾驶室一般采用这一涂装体系 78 6 涂漆方法 汽车车身常用涂漆方法有 刷涂 浸涂 喷涂 静电喷涂 电泳和粉末涂装等 电泳 把工件和电极浸入水溶性树脂制成的电泳漆中 在直流 或交流 电场的作用下 涂料在工件上沉积形成均匀涂膜的一种先进的油漆涂装方法 电泳作头道底漆时 其目的是防锈 与喷涂相比较 电泳涂装可使钢板接合部与车身各处都有涂料附着 可显著地提高防锈能力 并且 可通过调整通电时间和电压来控制漆膜厚度 面漆是车身涂装的最终工序 一般多用空气喷涂 也可采用静电喷涂 自动化涂装等 79 一汽大众十五万辆捷达轿车电泳线外部循环管路 80 一汽大众十五万辆捷达轿车中涂烘干室内腔 81 一汽车身厂CA141驾驶室阴极电泳涂装线 82 红旗轿车六万辆面漆线 83 红旗轿车六万辆面漆线面漆烘干室 84 四 装配工艺 1 装配精度的影响因素汽车的装配可分为组装 部装和总装 现代汽车厂一般只进行总装 总装是整个汽车制造过程的最后环节 提高装配精度是保证汽车质量的关键 1 零件加工精度 2 装配工艺和技术 3 装配车间的环境条件 4 装配工人的技术水平和责任感 85 汽车总装的基本任务可概括为将汽车的动力及传动系统 车身内饰 车身外饰和电子装置等部分装配成整车 2 总装的基本任务及组织形式 86 汽车总装的组织形式 1 固定式装配汽车各总成或部件的全部装配工作安排在一个固定的工作地点进行 需要较大的生产面积和技术水平较高的工人 装配周期较长 仅适用于小批量生产 如汽车改装 或单件生产 如新产品试制 87 2 移动式装配将汽车总成或部件置于装配线上 通过连续或间歇移动使其顺次经过各装配工作地点 以完成全部装配工作 生产效率很高 适用于成批大量生产 是目前广泛采用的汽车总装的组织形式 88 5 汽车总装线的组成 1 内饰装配线 2 底盘装配线 3 外饰装配线 4 车辆行驶性能检查调整线 简称检测线 89 小结1 现代汽车制造工艺主要组成 2 冲压生产线的两种类型 3 什么是白车身 4 汽车涂装的目的 5 车身涂装工艺因汽车级别而有何区别 6 汽车总装基本任务 7 汽车总装组织形式的两种类型 8 汽车总装线的组成 90 第三节汽车工程材料主要内容一 金属材料二 非金属材料三 汽车材料的发展和新型汽车材料 91 第三节汽车工程材料 汽车工程材料是指生产汽车过程中所用的材料 汽车工程材料可分为金属材料和非金属材料两大类 一 金属材料黑色金属 钢铁材料 有色金属 除钢铁材料以外的所有金属材料 92 一 金属材料 1 钢铁材料在我国汽车工业生产中仍占主流地位 一辆中型载货汽车上钢铁材料约占汽车总质量的3 4 特点 价格低 比强度 强度 密度 高 便于加工 汽车用钢铁材料 钢板结构钢特殊用途钢粉末冶金材料铸铁 93 一 金属材料 冷冲压零件在汽车零件中约占50 60 材料有钢板和钢带 主要是钢板 包括热轧钢板和冷轧钢板 1 钢板 1 热轧钢板 生产工艺流程 94 一 金属材料 主要用来制造一些承受一定载荷的结构件 保险杠 制动盘 纵梁等 热轧钢板应用 95 一 金属材料 2 冷轧钢板 生产工艺流程 应用冷轧退火钢板具有较好塑性 主要用来制造一些形状复杂 受力不大的覆盖件 如机器外壳 驾驶室 轿车车身等 96 一 金属材料 优质碳素 合金结构钢应用 发动机曲轴 齿轮 齿条 轴 3 特殊用途钢易切削钢 弹簧钢 轴承钢 耐热钢 工具钢 2 结构钢 97 一 金属材料 4 粉末冶金材料粉末冶金 用金属粉末成形并烧结成金属及制品的技术 烧结 将粉末或压坯在低于其主要组分熔点温度下加热 使粉末颗粒产生冶金结合 提高其强度和各种物理力学性能的一种过程 结构零件 发动机正时齿轮减摩零件 含油轴承摩擦零件 离合器摩擦片 制动器摩擦片 98 一 金属材料 5 铸铁以铁 碳 硅为基础并含有锰 磷 硫等元素的多元合金 含碳量在2 4 灰铸铁 石墨呈片状 发动机缸体 缸盖 制动鼓 制动盘球墨铸铁 石墨呈球状 发动机曲轴蠕墨铸铁 石墨介于片状和球状可锻铸铁 碳大部分以团絮状石墨存在 不可锻 99 一 金属材料 2 有色金属 1 特点 质量轻 导电性好 2 铝合金 纯铝强度很低 一般不作为结构材料使用 铝中加入其它元素使之合金化后 能获得高的比强度 Al Si系合金是汽车生产中铸造铝合金中应用最广的一类合金 1 特点 密度低 强度高 耐蚀性好 2 应用 发动机缸体 缸盖 曲轴箱 油底壳 活塞 变速器壳 离合器盖等 铝合金活塞利用了材料的什么特性 100 一 金属材料 3 镁合金 地壳中镁元素蕴藏量丰富 约为铁的40 镁合金是现代有色金属中最轻的一种 纯镁密度约1 8g cm3 1 特点 密度低 比强度和比屈服强度高 切削加工性能优良 抗冲击能力较高 对有机物和碱有较高耐蚀性 2 应用 凸轮轴盖 制动器 压铸镁合金的典型汽车零件是轿车变速器壳 镁在汽车上扩大应用的阻力主要是价格 采用铝 镁 钛等代替钢铁材料能实现轿车轻量化 101 二 非金属材料 包括塑料 橡胶 玻璃 陶瓷 合成纤维 胶粘剂 摩擦材料 涂装材料等 1 塑料是一种以有机合成树脂为主要成分的高分子材料 在一定的温度和压力下 可塑制成一定的形状 且在常温下保持形状不变的材料 也可根据需要加入各种增强材料 填料 增塑剂 固化剂 稳定剂 着色剂和阻燃剂等 特点 强度 韧性耐磨性好 价低 耐腐蚀 降噪声 美观 质轻 改善汽车安全性 舒适性 经济性 102 二 非金属材料 1 塑料的分类 根据树脂受热特性 热塑性塑料 在一定温度范围内可以软化乃至熔融流动 冷却后又能固化成一定形状的塑料 热固性塑料 树脂在加热过程中发生化学反应 由线形高分子变成体形高分子结构 此后遇热不再熔融 也不溶于有机溶剂 如果加热温度过高 只能炭化 103 二 非金属材料 根据在工业上的用途 通用塑料 产量大 价格低 应用范围广的塑料 一般只能作为非结构材料使用 工程塑料 可以作为结构材料 能在较广的温度范围内承受机械应力和较为苛刻的化学物理环境中使用 产量较小 价格较高 功能塑料 用于特种环境的具有特种功能的塑料 如医用塑料 光敏塑料等 104 二 非金属材料 2 塑料在汽车上的应用 105 二 非金属材料 3 塑料成型方法注射 压制 浇铸 挤出 吹塑 106 二 非金属材料 2 橡胶 1 特点 汽车用橡胶具有高弹性 高耐磨性 2 用途 用于轮胎 内胎 防振胶垫 软管 密封件 货车轮胎以天然橡胶为主 强度高 弹性好 耐刺扎等 轿车轮胎以合成橡胶为主 丁基橡胶具有优良的气密性和耐老化性 用它制造的内胎 气密性优于天然橡胶 使用中不必经常充气 车用胶管 水 气 燃油 润滑油 液压油等的输送管 采用丁腈橡胶 氯丁橡胶 与各种工作油接触后 性能不会恶化 车用橡胶密封件多用丙烯酸酯橡胶 硅橡胶 气密性好 耐热 耐老化 107 二 非金属材料 3 玻璃 1 钢化玻璃 是普通玻璃经过高温淬火处理的特种玻璃 受到冲击破碎时 在破碎前瞬间临界状态 沿玻璃晶界产生裂纹 碎片小而无棱角 不会伤人 常用于汽车后窗玻璃和侧窗玻璃 2 夹层玻璃 安全玻璃 将两片以上的平板类玻璃用聚乙烯醇缩丁醛塑料衬片粘合而成 强度较高 在夹层玻璃受到破坏时 会产生辐射状或同心圆形裂纹 碎片不易脱落 其不影响玻璃的透明度 不产生折光现象 常用于汽车前窗玻璃 法规规定 轿车的前窗必须安装夹层玻璃 108 3 除霜玻璃 在玻璃夹层中安装了加热电阻丝 常用作轿车的后窗玻璃 4 反光玻璃 在玻璃表面涂有一层具有反光特性的物质 用作汽车后窗玻璃 提高车辆安全性 109 二 非金属材料 4 陶瓷特点 耐高温 硬度高 脆性大作为功能材料 用于制作各种传感器 如爆震传感器 氧传感器 温度传感器 满足汽车电子化急剧发展的需要 作为结构材料 用于替代金属材料制作发动机和热交换零件 什么是功能材料 传感器 110 二 非金属材料 5 摩擦材料主要由骨架材料 粘结剂和填充材料组成 以石棉纤维为主要骨架材料的称为石棉摩擦材料 石棉能治癌 近年来开发了钢纤维摩擦材料 玻璃纤维摩擦材料 陶瓷纤维摩擦材料等 粘结剂多用酚醛树脂 填充材料多用重晶石 硅灰石 氧化铝及铜 铅等粉末 111 二 非金属材料 6 复合材料由两种或两种以上不同材料组合而成的材料 1 玻璃纤维增强复合材料 由玻璃纤维与热固性树脂或热塑性树脂复合的材料 又称玻璃钢 比强度高 耐腐蚀性好 可制造车身 底盘 发动机罩 蓄电池框架等 2 碳纤维增强复合材料 以碳纤维或其织物为增强相 以树脂 金属 陶瓷等粘结剂制成 与玻璃钢相比 强度和弹性模量高 密度小 冲击韧度和疲劳强度较高 有优良减摩性 耐磨性 导热性 耐蚀性 耐热性 可用于发动机连杆 水泵叶轮 传动轴等 112 三 汽车材料的发展和新型汽车材料 1 汽车材料总的发展趋势结构材料中钢铁材料所占比例将逐步下降 有色金属 陶瓷材料 复合材料 高分子材料等新型材料的用量将有所上升 在性能可靠的条件下 尽可能多地采用铝合金 复合材料等轻型 新型材料取代钢铁材料 113 2 常用的新型材料 1 稀土金属稀土元素 指元素周期表中第IIIB族镧系元素以及与镧系元素的化学性质相近的钪和钇 将稀土掺入钢和铸铝合金可明显改善其性能 2 记忆金属形状记忆金属具有在低温下变形后在较高温度恢复原来形状的功能 车内空调自控装置 114 3 泡沫铝材泡沫铝材具有优良的性能 密度小 吸收冲击能力高 耐高温 防火性能好 不可燃且在受热状态下不会释放有毒气体 抗腐蚀 耐热性强 消声性能好 导热率低 电磁屏蔽性好 电阻大 有过滤能力 易加工及可进行涂装表面处理等 并可以完全回收和再生利用 据测算 汽车车身构件大约有20 可用泡沫铝材制造 既可以节约能源又可以减轻对环境的污染 115 4 稀土永磁材料稀土永磁材料是已知的综合性能最高的永磁材料 可用于制造直流无刷电动机的转子和直流有刷电动机的定子 电机是汽车中不可缺少的部件 高级轿车多达几十台电机 钕铁硼永磁材料用于制造电机可以实现汽车电机 钕铁硼化 其体积小 电效率高 因而降低汽车重量 增加舒适性 提高安全性 降低尾气排放 提高整车性能 我国研制的稀土永磁材料性能已接近或达到国际先进水平 116 小结1 汽车金属材料和非金属材料主要有哪些 2 货车轮胎和轿车轮胎所用的橡胶有何不同 3 什么是钢化玻璃 有何特点 在汽车上的用途 4 什么是夹层玻璃 有何特点 在汽车上的用途 5 汽车摩擦材料的组成 6 什么是复合材料 区别钢化玻璃和玻璃钢 7 汽车材料总的发展趋势 8 常用的新型汽车材料有哪些 117 第四节汽车试验主要内容一 汽车性能试验二 大型试验设施三 汽车零部件试验 118 第四节汽车试验 汽车试验的必要性 由于汽车的使用条件复杂 汽车工业所涉及的技术领域极为广泛 致使许多理论问题研究得还不够充分 因此汽车工业特别重视试验研究 在汽车的设计 制造过程中都要进行大量的试验 在客户购买了汽车并使用的过程中 车辆交通管理部门还要定期对车况进行测试 以确保行车安全性 119 汽车产品试验应遵循一定的标准 规范 对试验条件 试验方法 测试仪器及其精度 结果评价等进行限定 以确保试验结果的再现性和可对比性 不同国家甚至不同厂家的试验规范可能不同 因此在查看某种产品的试验数据时 必须弄清楚所依据的规程或标准 120 一 汽车性能试验 为测定汽车的基本性能进行的试验 1 动力性能试验对汽车的最高车速 加速和爬坡性能进行测定 1 最高车速试验 目的是测定汽车所能达到的最高车速 我国规定的测试区间是1 6km试验路段的最后500m 2 加速试验 一般包括起步到给定车速 高速档或次高速档从给定初速加速到给定车速两项试验内容 3 爬坡试验 包括最大爬坡度与爬长坡两项试验 最大爬坡度试验最好在坡度均匀 测量区间长20m以上人造坡道上进行 121 2 燃油经济性试验通常做道路试验或做汽车测功器 即转鼓试验台 试验 后者能控制大部分的使用因素 重复性好 能模拟实际行驶的复杂情况 能采用各种测量油耗方法 还能同时测量废气排放 3 制动性能试验汽车制动性能用制动效能和制动效能的稳定性来评价 常进行制动距离试验 制动效能试验 测制动踏板力和制动减速度关系曲线 热衰退和恢复试验 浸水后制动效能衰退和恢复试验等 122