汽车性能简介ppt课件

1、第三章汽车性能简介第一节 汽车的设计第二节 汽车实验第三节 汽车的制造第四节 汽车运用性能及目的复习思索题第一节 汽车的设计一、设计师的作用所谓设计，是根据一定的要求而进展构思，并且用恰当的方法，如文字、图样、模型等表达出来。这里有两重意思，无妨以产品设计为例：第一，为了满足运用者对产品的要求，设计师必需进展发明性的思索，以确定产品的形状；第二，为了使制造者了解产品的形状，设计师还必需以恰当的表达方式。 如图纸、阐明书等反映本人的构思。现代化产品的消费过程与手工业时代的消费方式有本质的差别。手工业产品的发明者单独一人包揽想象和制造，不存在现代化消费那种设计与制造分工配合的方式，因此不需求对他人

2、表达本人的想象。手工业产品的发明者为了显示本人巧妙的想象和精深的技艺以提高产品的价值，往往选用名贵的资料，并刻意追求精雕细琢和繁杂的纹样装饰。 这种“巧夺天工，举世无双的手工业产品只能供少数有钱人享用，不能效力于宽广人民群众。遗憾的是，中国几千年来涌现过无数“巧夺天工的佳作，却没有使国家昌盛富强，没有改动人民贫穷落后的容颜。只需开展现代化的工业技术，才是真正强国富民的康庄大道。设计，是工业现代化的重要组成部分，是国家昌盛昌盛的支柱之一。在现代化消费中，设计是第一步，其任务量只占产品开发全部任务量的10%，本钱只占5%左右，但却决议了产品成败的命运。美国哈佛大学著名的“影子实际生动地反映了与产品

3、质量有关的设计、资料、劳动、行政管理四个方面所投入的本钱及其所产生的影响，如图3-1所示。设计虽然只占本钱的5%，而它对产品的影响却占70%，可见设计对产品的影响是至关重要的。图3-1 哈佛大学影子实际汽车是一件非常复杂的产品，即使是最富有阅历和知识最渊博的设计师，也不能够深化了解汽车上每一个细节，更不能够由一个人单独包揽全部设计。因此，设计师们必需有不同的分工，相互配合。总设计师、主任设计师、普通设计师分别在不同岗位上各自发扬作用，构成一个组织严密的任务群体。譬如，福特汽车公司就很擅长从不同的部门抽调各种专家组成跨部门的设计小组，以处理单个部门无法处置的问题。由此可见，一个胜利的设计，不仅是

4、每个设计师良好素质的表达，而且是强调设计师们的配合协作的集体成果。二、汽车的设计过程1产品开发规划在汽车产品开场技术设计之前，必需制定产品开发规划。根据国家的需求或企业开展的需求，由国家机关或企业指点下达开发指令。首先，必需确定详细的车型，亦即计划消费什么样的汽车。其次是进展可行性分析，根据运用调查、市场情况、技术条件、工艺分析、本钱核算等，预测产品能否符合需求，能否符合工厂的技术工艺才干，能否对国民经济和企业有利。 2初步设计 汽车初步设计的主要义务是构造汽车的外形，或称初步外型设计，包括如下内容：1) 汽车总布置设计所谓总布置设计，是将汽车各个总成及其所装载的人员或货物安排在恰当的位置，以

5、保证各总成运转相互协调、乘坐温馨和装卸方便。为了保证汽车各部分之间合理的相互关系，需求定出许多重要的控制尺寸称为“硬点。 2) 效果图效果图是表现汽车外型效果的图画。外型设计师根据总布置设计所定出的汽车尺寸和根本外形，就可勾画出汽车的详细笼统。效果图又分为构思草图和彩色效果图两种。构思草图是记录外型设计师灵感的速写画，如图3-2所示。彩色效果图是在构思草图的根底上绘制的较正规的绘画，需求正确的比例、透视关系和表达质感。彩色效果图包括外形效果图(如图3-3所示)、室内效果图(如图3-4所示)和部分效果图(如图3-5所示)，其作用是供选型讨论和审查。效果图的表现技法多种多样：可采用铅笔、钢笔，也可

6、采用毛笔(水彩画或水粉画)等，而目前较流行的是混合技法用塑料记号笔(又称麦克笔)描画、喷笔喷染、以及涂抹、遮挡等同时并用的技法。只需效果良好，表现技法可不拘一格。图3-2 构思草图 图3-3 外形效果图 图3-4 室内效果图 图3-5 部分效果图 3) 减少比例模型图3-6 外型设计师正在塑制轿车的缩比模型减少比例模型是在构架上涂敷外型泥雕塑而成的。轿车缩比模型常用15的比例，亦即是真车尺寸的1/5。英美等国采用英制尺寸，模型的比例是3/8，如图3-6所示。外型泥是一种油性混合物，又称油泥，在常温下有一定硬度(比肥皂硬些)，涂敷前需经烘烤。图3-6 造型设计师正在塑制轿车的缩比模型减少比例模型

7、是在彩色效果图的根底上更进一步表达外型构思，具有立体(三维)笼统，比效果图(二维)更有真实感，要求比例严厉、曲线流畅、曲面光顺。雕塑一个减少比例汽车模型，需求从各个角度审视，反复琢磨，精工巧雕，因此很难在两、三天内完成。4) 选型讨论会经过初步设计，绘制出一批彩色效果图和塑制出几个减少比例模型，就可以召开选型讨论会。会议的目的是从假设干个外型方案中选择出一个适宜的车型方案，以便作为技术设计的根据。选型讨论会主要讨论审美问题，但也涉及构造、工艺等方面，故通常由担任人召集外型设计师、构造设计师和工艺师等参与会议，如图3-7所示。 选型讨论会终了，阐明选定的车型的外型构思根本成熟，汽车初步设计亦终了

8、。图3-7 红旗轿车选型讨论会3技术设计技术设计包括确定汽车外型和确定汽车构造两个方面。选型讨论会选定的车型方案需求制成空气动力学实验模型交付风洞实验，验证其外形能否合理，提出修正意见。技术设计阶段的外型任务包括以下几个方面：1) 胶带图胶带图是用细窄的彩色不干胶纸带粘贴成的11(全尺寸)汽车整车图样，可表达零部件外形及外形曲线，如图3-8所示。胶带图的外形曲线数据取自选定的减少比例模型，可用来审查整车外形曲线的全貌。如发现某条曲线不美观或不符合要求，可将胶带揭起重新粘贴，直到称心为止。胶带图完成后，减少比例模型放大的曲线又经过进一步修订。图3-8 胶带图2) 11整车外形效果图单纯由减少比例

9、的绘画表达汽车的外形效果尚嫌不够，还需求绘制等大尺度(全尺寸)的彩色效果图。现代外型设计非常注重等大的尺度感。减少比例图样和全尺寸图样的真实感是截然两样的。缩比模型上某些圆角和曲线看上去很小巧雅致，放大5倍后就显得蠢笨臃肿。因此，汽车外形的最后确定，不能从减少比例的图样或模型直接放大，而应经过11效果图和11模型的修正，以符合等大的尺度感和审美要求。 3) 11外部模型11外部模型是汽车外形定型的首要根据。根据缩比模型的放大数据，结合胶带图和11效果图的修订情况，就可以制造11外部模型。这个模型是在一个带有车轮的构架上涂敷外型泥而雕塑成。由于采用数以吨计的外型泥，并雕塑得细致、平整、光顺，所以

10、制造一个11外部模型的时间很长，通常需求几个星期。11外部模型需求集中各个设计步骤的反响意见，加以精工修饰而完成。将模型放置在灯光下看，其逼真程度几乎与真车无异，如图3-9所示。图3-9 11外部模型4) 11内部模型11内部模型用以审视汽车内部外型效果和检验汽车内部尺寸。11内部模型与11外部模型同时制造，其设计和尺寸相互配合。11内部模型的外形、颜色、覆饰物的质感和纹理都应制造得非常逼真，使人具有置身于真车室内的觉得。为了获得一个极优秀的汽车室内设计，对11内部模型反复琢磨，精工制造，力求逼真，是非常必要的。一些高级轿车，其外观固然非凡，但内部设备更为奢华讲究，对内部设计及其模型的注重程度

11、，甚至比外形设计及其模型的精工巧作有过之而无不及。如图3-10所示。 图3-10 11内部模型 5) 外型的审批11外部模型、内部模型、效果图完成后，需求交付最高指点审批，使汽车外型最终定型。汽车外型设计是促进汽车销路的重要竞争手段，遭到最高指点的注重和社会普遍关注。大公司为了击败对手而采用频繁改换车型的手段。 汽车外型审定后，就可以着手进展汽车构造设计。汽车的构造设计是确定汽车整车、部件(总成)和零件的构造。也就是说，设计师需求思索由哪些部件组合成整车，又由哪些零件组合成部件。按照零件所运用的资料，可分为金属资料和非金属资料两大类。确定汽车零件的外形，也要破费设计师许多心血。设计师必需把所设

12、计的汽车构造用图纸表达出来。在零件装配成部件时，零件与临近零件之间的尺寸必需相互顺应。 在设计时，设计师必需无条件地执行国家制定的有关法规和规范。对于出口的产品，还必需执行外国的规范，如ISO(国际规范化组织)、SAE(美国汽车工程师协会)、JIS(日本工业规范)、EEC(欧洲经济共同体)、ECE(欧洲经济委员会)等等的规范。图纸绘制成后，需求将部件和零件按照它们所属的装配关系编成“组及其下属的“分组号码。每个部件、每个零件及其图纸都给定一个编号，以便于对全部图纸进展管理。我国汽车行业惯用的编号方式是采用7位数字。例如，驾驶室的左车门外板这个零件的编号是6401015。属于64组(驾驶员门)及

13、其下属的6401分组(车门骨架及盖板)。最后，设计部门将全部图纸、图纸明细表、设计阐明书及有关文件移交消费部门。三、现代化设计技术1以计算机为中心的设计变革前文谈到的汽车设计过程，没有提到采用电子计算机。这个过程假设全部采用手工劳动，耗费大量的劳动力和时间是显而易见的。电子计算机具有运算速度快、存贮量大、计算准确等许多优点。计算机进入设计领域，使得设计任务产生了质的飞跃，大大提高了产质量量并缩短了开发周期。计算机辅助设计(CAD)已成为现代化设计的主要特征。 1) 信息技术在这个千头万绪、瞬息多变的世界，迅速获得准确的信息是使决策胜利的关键。福特汽车公司把信息技术放在极其重要的位置，提出了“信

14、息就是战略资产的口号。该公司不惜巨资建立了全球性信息系统，拥有4000条世界范围的公用电讯线路，每天可传送和处置160万条电子邮件信息，进展200万条任务日程安排表的更新。这个信息系统把设在美国、英国、德国、日本、澳大利亚和意大利的7个设计中心联网， 2) 设计过程的变革如今汽车外型师的计算机任务站配备了先进的ALIAS和CDRS软件，他们可以手执压力敏感电笔在屏幕上直接绘画可以模拟铅笔、钢笔、塑料笔、毛笔或喷笔进展描画、涂抹等各种粗细笔触，还可以调配各种颜色和擦拭修正任何一个有美术功底的设计师都可运用自若，得心应手地绘制效果图。 用计算机设计非常方便，可以轻而易举地将图像放大，投影到大屏幕上

15、消费11效果图，以获得更真实的“等大觉得。在大屏幕上，设计师还可对汽车模型进展修正、补充和细化。可是，任何最高指点人都不情愿根据大屏幕去审批汽车外型，或者说他们还不顺应这样做，而需求看到11的实物模型。为慎重起见，目前盛行的做法是用数控机床切削出11实体模型，如图3-11所示。毕竟，11实体模型的真实感又比11屏幕进了一步，而且外型师还有时机琢磨和修正这个实体模型。由于预先已设计好数字化模型并以此为根据，数控加工的过程只需求几天，比手工制造同样的模型快捷得多。图3-11 用数控机床切削11油泥模型在零部件计算机辅助设计方面，亦已开发出许多适用的大型软件，例如通用汽车公司采用的UG软件，福特汽车

16、公司采用的I-DEAS软件，美国克莱斯勒公司和德国飞驰公司、宝马公司采用的CATIA软件等。这些大型软件均具备实体零件设计、二维及三维工程绘图、曲面外型等许多适用功能。设计师可以运用这些软件在计算机中构造他们所需求的零件。假设计算机中已存贮了大量的零件和规范件的图形和数据，那么可以利用它们来合成总成部件，这样就更加快捷方便了。图3-12就是用计算机合成的发动机剖面图。图3-12 计算机合成的发动机剖面图零部件设计中，任务量大的是车身设计。前文提到，设计师必需把本人的构思用图纸表达出来。假设设计师用计算机设计汽车，似乎就应该将计算机与绘图机衔接，绘出零件和部件的图纸，再交给消费部门。假设将计算机

17、中的设计信息直接经过网络保送到消费部门的计算机，就有能够省去绘制图纸的步骤。“无图纸化消费的想象不是不可捉摸的空中楼阁，而是企业现代化应追求的目的，而且业已在一些先进的企业中逐渐地实现。2计算机辅助工程分析设计师在设计时，必需借助于各种计算方法去验证产品的构造。计算机辅助工程分析正是借助于计算机的计算和模拟去分析产品构造的合理性。传统的手工方式最大的缺陷就是不能够从事庞大复杂的计算。例如，车身是一个外形复杂的薄壳构造，构件很多，按传统的方式经过简化得出粗略的力学模型并计算出结果，其准确性和可信度都很低，与实践情况相差太大。 3最优化设计最优化技术是研讨怎样在一切能够的方案中寻求最好的方案。在产

18、品设计方面，希望产品在满足所要求的性能的前提下，体积和分量小，本钱最低。最优化设计往往需求从许多方案的计算对比中选出最理想的方案，就不可防止大量的反复运算。现代汽车产品以高、精、尖为特征，运用新技术、新资料、新工艺，就迫切要求提高设计质量，寻求最优的设计方案。电子计算机技术的开展，为最优化设计提供了强有力的运算工具，用手工无法处理的很复杂庞大的问题也会迎刃而解。最优化设计的过程普通可分为如下几个阶段：(1) 确定所处理的设计问题。(2) 建立数学模型或设定目的函数。(3) 进展运算、对比与评价。4智能化设计所谓智能化或人工智能(AI)，是使电子计算机模拟人类思想推理的过程。例如，60年代初美国

19、IBM公司编制的下棋程序。稍后，又提出了专家系统(ES)。它是根据计算机中所归纳的专家阅历进展推理判别从而得出结论，典型的例子是70年代开发的一些疾病诊断程序。人工智能系统是以知识库和推理机为两大中心，与传统的数据加上算法的计算机程序截然不同。第二节 汽 车 试 验一、汽车实验的重要性科学实验和实际研讨是开展科学技术相辅相成的两个方面，实际以实验为根底，实验需求实际指点，相互亲密结合，促进科学技术开展。然而，实际毕竟是检验真理的独一规范。无论什么实际，都必需经过实际验证后才干成立，才是真正适用的实际，产品设计所采用的实际和计算，乃至大型计算机软件和模拟方法，都必需以实际为根底。 汽车企业在新型

20、汽车开发过程中，在全部设计完成后，通常需求试制出一批样车，然后将样车交付实验。汽车实验的义务，就是按照规范的实验规范对汽车进展全面测试，测出各项性能目的，最后做出评价。设计部门随后根据实验部门反响的评价报告，再对设计不完善(在实验中已暴露问题)的地方加以修正补充，使产品更为完善，然后才可以交付消费部门进展投产的预备任务。简而言之，新型汽车的设计必需由实验把关。二、汽车实验场与典型的汽车实验汽车实验的种类很多，按照汽车的构造特点可以分为整车实验、部件(总成)实验和零件实验；按照所采用的实验设备又可分为道路(室外)实验和台架(室内)实验等。由于汽车实验在汽车开发过程中处于极为重要的位置，许多汽车企

21、业都投入巨额资金建筑大型的汽车综合实验场，例如通用汽车公司的密尔福德实验场、日本汽车研讨所实验场、英国汽车工业研讨协会(MIRA)实验场、我国海南汽车实验场等。1实验场的道路设备1) 高速环形跑道高速环形跑道是平面外形，长度48 km左右，多数采用两端圆形路和中间直线路的外形，也有椭圆形或其他外形，设有35个车道，如图3-13所示。这种跑道的设计车速通常在200 km/h以上，可供汽车长时间继续高速行驶，以考验汽车的高速性能和零部件的可靠性。 图3-13 高速环形跑道2) 高速直线跑道高速直线跑道是程度直线路，长度2.54 km左右，可供汽车动力性、制动性和燃料经济性实验。为了节省建立费用，许

22、多实验场将高速直线跑道设置在高速环形跑道的直线部分，两者结合运用。 3) 可靠性、耐久性实验道路模拟汽车运用寿命中在各种好路和坏路上行驶的情况，在汽车实验场内，除了建造沥青路外，也建造沙土路、砾石路和凹坑路以便进展强化实验，使汽车在较短的行驶里程内就能暴显露各种问题，如图3-14所示。图3-14 凹坑路4) 扭曲实验路汽车在这种道路上行驶时，车身和车架、前、后轴、悬架以及汽车传动系统都产生反复改动，以考验这些部件的性能，如图3-15所示。5) 坡路汽车实验场通常还建造各种坡度的坡路，用以检验汽车的爬坡才干，还可调查驻车制动器在坡道上的停车才干、汽车在坡路上起步时离合器的任务情况等。图3-15

23、扭曲实验路6) 支配性、稳定性实验设备支配性、稳定性实验设备最常见的是圆形广场，直径为100 m，可供汽车转向或绕“8字形行驶实验。有的圆场备有洒水安装，使地面生成均匀的水膜以测试汽车的侧滑情况。易滑路是用来实验汽车在冰雪或附着条件很低的情况下的行驶性能和制动性能，采用磨光、洒水、冰雪等方法降低路面的附着系数。 横向风路段是考验汽车空气动力稳定性的设备。在实验路段旁陈列十几个直径23 m的大型风扇，产生垂直于道路的横向风，以考验汽车在横向风作用下的支配性能，如图3-16所示。图3-16 横向风路段7) 涉水池涉水池有浅水池(水深约200 mm)或深水池(水深12 m)两种，用以检查汽车涉水时水

24、对汽车各种部件的影响，如电气设备、制动器、发动机进排气管浸水后的任务情况。8) 爆晒实验汽车爆晒实验要在典型的气候环境下进展，例如我国的海南省，实际证明只需在典型气候条件下进展自然老化实验，才干较全面、真实地反映出汽车实践运用的老化问题，这样才干提高汽车的耐大气环境老化性能，如图3-17所示。 图3-17 爆晒实验场9) 碰撞实验设备实验时，汽车在电动机驱动的钢丝绳牵引下，先在助跑道斜坡下滑逐渐加速，继而调理至匀速运动，脱开钢丝绳挂钩，最后滑行并撞向屏壁。在汽车碰撞实验时，通常在座位上安顿假人模型，有时也用尸体进展实验，如图3-18所示。除了上述汽车正面碰撞设备外，还有汽车侧面、尾部碰撞设备以

25、及翻车实验设备等。 图3-18 汽车碰撞实验2台架实验设备1) 转鼓实验台转鼓实验台是可使汽车在室内模拟行驶的设备，用于动力性、燃料经济性等实验，如图3-19所示。汽车的驱动车轮放在一个滚筒状的转鼓上，就可使驱动轮以各种速度转动而汽车在原地不动。与转鼓同轴相衔接的测功器可对驱动轮产生不同的阻力并能测出汽车所做的功。由于转鼓施加于车轮上的驱动力有使汽车向前运动的趋势，这个力由钢丝绳平衡并使汽车坚持在原地不动，测力计上的读数就是驱动力的大小。在汽车静止或以不同的速度运动时，前轮下方的台秤的读数并不一样。图3-19 测功实验台表示图2) 电子液压振动实验台电子液压振动实验台可以在室内模拟汽车在道路上

26、行驶时车轮在不平道路上的跳动情况，用于研讨整车及其承载系统的零部件在行驶时的振动和寿命，而且便于进展强化实验。实验时，将汽车4只车轮放置在液压激振器上，按照计算机预先编制的程序，4个激振器分别模拟汽车行驶时道路的凹凸情况推进车轮上下跳动。图3-20是我国长春汽车研讨所的电子液压振动实验台正在对解放牌货车进展实验。 图3-20 电子液压振动实验台3) 汽车风洞风洞是考验汽车空气动力性能的设备，可以测定空气作用在汽车上的6个分力和进展流谱显示等。新车在外型设计阶段，必需将汽车制成风洞实验模型进展风洞实验，以便改良汽车的外形，提高空气动力性能。按照尺寸的大小，风洞可分为供减少比例模型实验的风洞和供整

27、车实验的大型风洞。按照气流流动的方式，风洞又可分为直流式和回流式两种。用道路实验的方法，不能够同时测得空气作用力的6个分力，因此风洞实验就成为研讨汽车空气动力性能的最有效的手段。图3-21是飞驰汽车在进展实车风洞实验 图3-21 汽车风洞实验4) 发动机性能实验台发动机实验台的主要特点是把发动机与测功器衔接。测功器用作发动机的负载，并能丈量发动机输出的转矩和转速。假设采用电力测功器，那么测功器本质上等于一台发电机，可把从汽车发动机输入的能量转变为电能，电能通常被保送到负载电阻组(或其他设备)上耗费掉。在发动机开场运转后，就可以丈量各种工况下的特性。例如，通常需求测定发动机的外特性。此外，还可以

28、进展寿命实验、废气分析实验以及发动机安装不同的零部件的性能对比实验等等。5) 传动系统性能实验台传动系统性能实验台的主要构造特点是：在传动系统部件的输入端衔接电动机，使部件转动，而在部件的输出端衔接测功器，以吸收所传送的能量。在电动机和测功器中间，可安装不同的传动系统部件进展实验，如：液力变矩器的转矩特性与效率特性的测定、自动变速器换档性能测试等等。3丈量仪器1) 传感器传感器用来传送被丈量部位的变化信息。现代丈量仪器通常以电子仪器为主，因此，传感器的构造原理，是把非电量(位移、速度、加速度、力、温度等)以一定的数值关系转换成电量(电阻、电流、电压、电容、电感等)。举个简单的例子，通常用一个滑

29、线电阻来丈量位移值，当滑动触点随被测物的位移而滑移时，电阻值亦产生变化，就可以将位移的信息变换成电阻变化的信息。2) 电阻应变片电阻应变片又可简称为电阻片或应变片，是由一条绕成栅状的细电阻丝制成像回形别针大小的薄片。将应变片粘贴在实验部位，当试件受力变形时，应变片亦随之伸长或缩短。由物理学原理可知，电阻线伸长时电阻值添加，缩短时电阻值减小，就可以将试件变形的信息变换成电阻变化的信息。应变片除了直接运用于丈量变形和应力外，还被广泛地用于各种应变片式传感器。3) 第五轮仪第五轮仪是与一个自行车车轮相象的仪器，在道路实验时附装在汽车上，用以测定汽车的动力性及制动性能等。在汽车行驶时，第五轮亦随汽车一

30、同向前滚动，经过仪器内的记录安装记下汽车的行驶间隔，再与计时器结合而求出汽车的速度和加速度。旧式的第五轮仪是用机械安装驱使笔在记录纸带上画线，新式的第五轮仪设置了传感器和电子显示、分析仪器，可更准确方便地得到测试结果，如图3-22所示。图3-22 用第五轮仪进展道路实验4) 其他测试仪器汽车实验所采用的仪器很多，不能全部列举，在下面再扼要引见几种：燃油流量计串连在发动机供油系统的管路中用以测定燃料耗费量。每当燃油充溢流量计内的特定体积(例如1 mL)容器时便发出一个脉冲，使数字显示器进1个单位。电荷放大器把传感器微弱的变化按一定规律放大至可检测的数值。磁带记录仪是利用磁带磁性的变化来记录实验数

31、据，存贮量很大，并可将所记录的数据重放，是运用较广泛的实验仪器。但是，磁带记录的信号无法直观检视，需求与显示仪器衔接或将信号送至专门的分析仪器中处置成直观的实验结果。噪声丈量仪器是根据声压的大小测出噪声的大小，还可进展频率分析。车轮定位丈量仪器包括丈量主销后倾、主销内倾、车轮外倾和车轮前束的仪器。目前已有计算机支配的综合丈量汽车四轮定位的实验台。三维坐标丈量仪，是计算机控制的供丈量位置和外形的精细仪器。仪器的测头触到被测的试件时，计算机可自动显示测头所处的x、y、z坐标数值并记录存贮，还可用扫描的方法测出试件完好的外形。这种仪器常用来丈量和检查汽车车身、冲膜等的曲面外形，还可以用来确定实验设备

32、的坐标。应变仪是与应变片直接衔接，经过电桥和放大器，就可将应变片的电阻变化值转换成直观的变形数值和应力数值。在汽车实验时，通常还需求配备：调理供电、稳定电压的仪器以及远间隔发送、接纳信号的仪器等等。第三节 汽车的制造一、汽车制造方法1铸造铸造是将熔化的金属浇灌入铸型空腔中，冷却凝固后而获得产品的消费方法。在汽车制造过程中，采用铸铁制成毛坯的零件很多，约占全车分量10%左右，如气缸体、变速器箱体、转向器壳体、后桥壳体、制动鼓、各种支架等。制造铸铁件通常采用砂型。砂型的原料以砂子为主，并与粘结剂、水等混合而成。砂型资料必需具有一定的粘合强度，以便被塑成所需的外形并能抵御高温铁水的冲刷而不致崩塌。为

33、了在砂型内塑成与铸件外形相符的空腔，必需先用木材制成模型，称为木模。炽热的铁水冷却后体积会减少，因此，木模的尺寸需求在铸件原尺寸的根底上按收缩率加大，需求切削加工的外表亦应加厚。空心的铸件需求制成砂芯子和相应的芯子木模(芯盒)。有了木模，就可以翻制空腔砂型(所以俗语把铸造称为“翻砂)。在制造砂型时，要思索上下砂箱怎样分开才干把木模取出，还要思索铁水从什么地方流入，怎样灌满空腔以便得到优质的铸件。砂型制成后，就可以浇注，就是将铁水灌入砂型的空腔中。浇注时，铁水温度在12500，熔炼时温度更高。铸铁件冷却至450时就可落砂，亦即将砂子从铸件外表去除干净，如图3-23所示。 图3-23 砂型铸造钢和

34、铁都是以铁元素为主要成分，它们之间的区别是含碳量的不同。含碳量小于0.02%的称为工业纯铁。钢的含碳量在0.022.06%之间，生铁的含碳量在2.066.67%之间。随着含碳量的提高，钢铁中所含的碳化三铁Fe3C亦逐渐增多，而碳化三铁又脆又硬，没有塑性。也就是说，钢的韧性和塑性比铁好，而铁比钢更脆更硬。当含碳量到达6.67%时，全部铁元素都和碳化合成碳化三铁。常用的铸铁是灰口铸铁。由于铸铁的含碳量比钢高，一部分碳元素以片状石墨的方式存在于组织中，所以灰口铸铁的强度比钢低。为了提高铸铁的机械性能，在熔炼时参与球化剂，就可使石墨变成球状，称为球墨铸铁。强度较高的可锻铸铁，是经过退火的方法使组织中的

35、碳化三铁分解出团絮状石墨。由此可见，改动铸铁的金相组织，就可提高铸铁的性能。铸钢的机械性能虽然比铸铁高，但铸钢的熔点高、流动性差而且收缩量大，需求较高的铸造技术。铸钢件通常还须经过热处置。2锻造在汽车制造过程中，广泛地采用锻造的加工方法。锻造分为自在锻造和模型锻造。自在锻造是将金属坯料放在铁砧上接受冲击或压力而成形的加工方法，俗称打铁。典型的自在锻造，亦即将烧热的钢料放在铁砧上用锤子击打成形。汽车的齿轮、轴等毛坯可用自在锻造的方法加工。 3冷冲压冷冲压或板料冲压是使金属板料在冲模中接受压力而被切离或成形的加工方法。日常生活用品如铝锅、饭盒、脸盆等就是采用冷冲压的加工方法制成。采用冷冲压加工的汽

36、车零件有：发动机油底壳，制动器底板，汽车车架纵、横梁以及大多数车身零件。这些零件普通都经过下料、冲孔、拉深、弯曲、翻边、修整等工序而成形。 为了制造冷冲压零件，必需制备冲模。冲模通常分为两块，其中一块安装在压床上方并可上下滑动，另一块安装在压床下方并固定不动。消费时，坯料放在两块冲模之间，当上下模合拢时，冲压工序就完成了。由此可见，冲压加工的消费率很高，并可制造外形复杂而且精度较高的零件。图3-24所示为车身钣金冲压车间。 图3-24 车身钣金冲压车间4焊接焊接是将两片金属部分加热或同时加热又加压而接合在一同的加工方法。在汽车车身制造中运用最广的是点焊。点焊适于焊接薄钢板，操作时，两个电极向两

37、块钢板加压力使之贴合并同时使贴合点(直径为56 mm的圆形)通电流加热熔化从而结实接合。两块车身零件焊接时，其边缘每隔50100 mm焊接一个点，使两零件构成不延续的多点衔接。焊好一个轿车车身，通常需求上千个焊点。焊点的强度很高，每个焊点可接受5000 N的拉力，甚至将钢板撕裂，仍不能将焊点部位分别。 图3-25所示为车身焊接车间。在修缮车间常见的气焊，是用乙炔熄灭并用氧气助燃而产生高温火焰使焊条和焊件熔化并接合的方法。还可以采用这种高温火焰将金属割开，称为气割。气焊和气割运用较灵敏，但气焊的热影响区较大，使汗脚产生变形和金相组织变化，性能下降。因此，气焊在汽车制造中运用极少。图3-25 车身

38、焊接车间5金属切削加工金属切削加工是用刀具将金属毛坯逐层切削而使工件得到所需求的外形、尺寸和外表粗糙度的加工方法。金属切削加工包括钳工和机械加工两种方法。钳工是工人用手工工具进展切削的加工方法，操作灵敏方便，在装配和修缮中广泛运用。机械加工是借助于机床来完成切削的，包括车、刨、铣、钻、磨等方法。机械加工方法不同，其切削运动方式就不同，采用的机床和刀具亦不同。 1) 车削车削是在车床上用车刀加工工件的工艺过程，其运动特点是工件作旋转主运动而刀具作直行的进给运动。车床适于切削各种旋转外表，如内、外圆柱和圆锥面，还可以车削端面。在车削时假设进给速度较大，就可以加工螺纹。汽车的许多轴类零件以及在切齿前

39、的齿轮毛坯都是在车床上加工的。2) 刨削刨削是在刨床上用刨刀加工工件的工艺过程，其运动特点是刀具相对于工件作直线主运动，而进给运动那么是垂直于主运动的横向直线运动。刨床适于加工程度面、垂直面、斜面、沟槽等。汽车上的气缸体和气缸盖的平面、变速器箱体和盖的配合平面等都是用刨床加工的。 3) 铣削铣削是在铣床上用铣刀加工工件的工艺过程，其运动特点是铣刀作旋转主运动而工件作直线进给运动。铣床可以加工平面、斜面、沟槽，甚至可加工齿轮和曲面等。与刨削相比，铣削消费率较高而且加工得更精细，几乎可全部替代刨削。铣削广泛地运用于加工各种汽车零件。汽车车身冷冲压的模具都是铣削加工的。计算机支配的数控铣床可以加工外

40、形很复杂的工件，是现代化加工的一种主要机床。 4) 钻削及镗削钻削及镗削是加工孔的主要切削方法，其运动特点是刀具绕本身轴线作旋转主运动并沿轴线作直行进给运动。大家熟识的钻头呈麻花形，有两条螺旋槽，其主切削刃在钻头顶尖的两侧，副切削刃在螺旋槽的边缘。铰孔是运用较广的孔的精加工方法，铰刀比扩孔用的钻头的齿数更多而且导向好。铰孔时切削速度低而且切削量小，因此可获得精度高而且光整的孔。镗削是用于加工直径较大的孔，通常在铸件的毛坯中已铸出孔形，再将工件放在镗床上用镗刀切削成准确的尺寸。汽车发动机气缸的孔和变速器箱体的轴承孔等都用镗削加工。5) 磨削和抛光磨削是在磨床上用砂轮加工工件的工艺过程，其运动特点

41、是砂轮作旋转的主运动而工件作直线的进给运动。磨削是一种精加工方法，可以获得尺寸准确和很光洁的工件，而且可以磨硬度很高的工件。一些经过热处置后的汽车零件，往往用磨床进展精加工，如发动机曲轴等。抛光是利用涂上磨膏的软轮对工件外表细磨的工艺过程。抛光可以获得光泽的镜面，但不能维持或提高原来的加工精度，所以主要用于装饰性加工，如电镀装饰前的预备工序。6) 齿轮加工齿轮的种类很多，加工原理也较复杂。通俗来说，相配对的两个齿轮，假设把一个齿轮制成具有切削才干的刀具，就可以将另一个齿轮制造出来。7) 安装与定位工件在切削加工时必需在机床上安装夹持结实，防止串动和振动而影响精度。此外在切削加工时还必需使工件和

42、刀具坚持正确的相对位置。因此，除了机床、刀具和工件外，还需求有夹具。夹具不但可使工件夹持结实，还可以正确定位。例如车床床头上的卡盘就是典型的夹具，不但可结实地夹住工件旋转，还能保证工件的轴线与车床的轴线对正。 6热处置热处置是将固态的钢重新加热、保温、冷却而改动其组织构造，以满足零件的运用要求或工艺要求的方法。加热温度的高低、保温时间的长短、冷却速度的快慢，可使钢产生不同的组织变化。热处置工艺包括退火、正火、淬火、回火等。退火是将钢件加热，保温一定时间，随后连同炉子一同缓慢冷却，以获得较细而均匀的组织，降低硬度，以利于切削加工。正火是将钢件加热，保温后从炉中取出，随后在空气中冷却，适于对低碳钢

43、进展细化处置。淬火是将钢件加热，保温后在水中或油中快速冷却，以提高硬度。回火通常是淬火的后续工序，将淬火后的钢件重新加热，保温后冷却，使组织稳定，消除脆性。有不少汽车零件，既要保管中心部分的韧性，又要改动外表的组织以提高硬度，就需求采用外表高频淬火或渗碳、氰化等热处置工艺。 7装配装配是按一定的要求采用衔接零件，如螺栓、螺母、销、卡扣等，把各种零件相互衔接和组合成部件，再把各种部件相互衔接和组合成整车。无论是把零件组合成部件，或是把部件组合成整车，都必需满足设计图纸规定的相互配合关系，以便使部件或整车到达预定的性能。 假设他到汽车制造厂观赏，最引人入胜的是汽车总装配线。在这条总装配线上，每隔几

44、分钟就驶出一辆汽车。无妨以我国一汽的解放CA1092货车总装配线为例。这条装配线是一条165m长的传送链，汽车随着传送链挪动至各个工位并逐渐装成，周围还有保送悬链把发动机总成、驾驶室总成、车轮总成等源源不断地从各个车间保送到总装配线上相应的工位。在传送链的起始位置首先放上车架(底朝天)， 然后将后桥总成(包括钢板弹簧和轮毂)和前轴总成(包括钢板弹簧、转向节和轮毂)安装到车架上，继而将车架翻过来以便安装转向器、贮气筒和制动管路、油箱及油管、电线以及车轮等，最后安装发动机总成(包括离合器、变速器和中央制动器)，接上传动轴，再安装驾驶室和车前板制件等。至此，汽车就可以驶出装配线接受必要的性能测试和校

45、正灯光。解放CA1092的货箱不在总装配线上装配，需求将汽车驶到货箱分厂去完成这项装配任务。 普通轿车的总装配线每1.5 min可装配出1辆汽车，每小时可装配出40辆车，每天16小时(工人分成2班，每班任务8小时)就可装配出640辆，每年(按250个任务日计算)就可消费16万辆汽车。显然，为了与年产16万辆相顺应，每种零件和部件每年都要消费出16万个或更多些，而工厂的机床、工艺配备、厂房等都需求根据这个年产量进展配套。假设每种零件都在同一个工厂制造，这个工厂就成为非常庞大的体系而且管理困难，也不经济。现实上，汽车上许多零部件都是其他一些配套工厂制造的，最后将这些配套零部件集中到总装配线上。每1

46、.5 min装配出一辆汽车，并不是说在1.5 min内就可把各种零部件都迅速地装好，这是不能够的。普通轿车总装配线长达800900 m，约有100多个工位，汽车从总装配线的起始点开场运动，直至到装配线终点完成全部装配任务，装配时间实践上要200 min以上而不是1.5 min。图3-26所示为轿车的总装配线。图3-26 轿车的总装配线二、汽车消费的经济规模大批量消费比小批量消费或单件消费的本钱更低、质量更好，因此竞争才干更强。不但如此，大批量消费还可以配备公用机床和流水消费线，再进一步提高消费效率和降低本钱。大批量消费具有许多优点，并不是说，消费规模可以无限扩展或工厂无限扩张。每台消费设备都具

47、有一定的寿命， 三、现代化消费方式1计算机辅助制造计算机辅助制造(CAM)是借助于计算机支配制造设备和实施消费管理及调度。前面提到的数控加工，就是典型的计算机辅助制造。数控加工是将零件的外形转化成数学模型，然后编成计算机程序， 将计算机运用于流水线和自动化消费线的控制与调度，就使得各个工位的相互配合更有效、更准确，有利于实施资料和零部件的供应方案以及推行准时制。计算机辅助设计与计算机辅助制造(CAD/CAM)一体化是现代化消费的重要特征。CAD/CAM一体化的本质是具有共享的数据库。由于设计部门的计算机和消费部门的计算机都以同一数据协同任务，因此大大提高了产品精度和质量，并且缩短了开发周期。

48、计算机在消费中的运用还促成了消费自动化和制造柔性化。机械设备和机器人按照预先编制的程序去完成消费义务，不但取代了大量不适于人工操作的繁重劳动，而且实现了人工难以到达的快节拍、均匀性和准确度，因此大大地提高了产品的质量和消费效率。 制造柔性化是指在同一台设备上可以制造不同的产品，亦即这台设备可变换操作以便顺应不同形状的产品。在现代化汽车工厂中，最壮观的要算是点焊机器人组成的车身焊装线。数以百计的机器人将焊钳伸到指定的位置干净利落地焊好车身的每一个部位。 2虚拟现实技术虚拟现实(VR)技术是借助于计算机而用图像、音响、触感等模拟尚未成为现实的事件。在产品现代化开发过程中(包括设计、实验、试制等)，

49、虚拟现实技术运用尤为广泛。在汽车尚未消费出来之前，就可以虚拟一辆概念车以供研讨，还可以看到它在真实的街道中行驶的情况。 设计和安装一条自动化装配线，耗资宏大，需求有多种方案反复比较，可以先用虚拟现实技术把点焊机器人、车身部件和各种设备拼成虚拟的装配线进展演习，以求得最正确搭配方案。虚拟现实技术对破坏性工程的研讨更能显示出优越性，如撞车实验和武器实验等。在开发一种新车型的过程中，假设能用虚拟的撞车实验替代许多实车碰撞实验，不但能节省大笔资金，而且还可以缩短研讨开发周期，如图3-27所示。像发射火星探测器这样的艰苦工程，不能够进展发射实验，预先采用虚拟现实技术模拟其发射及在火星外表着陆的情况，就可

50、以处理许多关键技术问题。图3-27 虚拟撞车实验3并行工程并行工程(SE)或称同时同步工程，是指产品开发过程的各个环节不采用串接方式而采用同时并举方式。汽车的开发过程，包括规划、外型、技术设计、试制、实验、消费预备等环节。假设采取串接方式，每个先行环节终了才着手后续环节，假设每个环节需求1年，那么总共需求6年。由此可见，很有必要使后续环节提早执行，缩短开发周期，使产品可以迅速投放市场从而使企业具有灵敏的开发应变才干，以便在猛烈的竞争中获得自动的有利位置。 在现代化的开发技术支持下，先行环节完全可以为后续环节的提早执行提供必要的条件。例如，外型部门及早确定车身外形的数学模型，就使得技术设计、工程

51、分析、冲膜制造等环节有了根据而提早执行并且逐渐开展。例如福特汽车公司的产品开发体系(FPDS)中的C3P体制，就是一个组织严密的开发技术支持系统。“C3是指CAD、CAE和CAM，“P是指PIM产品信息管理。“C3和“P四方面的有机结合，就使得一切的任务聚集成一致决策的整体。第四节 汽车运用性能及目的汽车的运用性能是指汽车满足运用要求的程度，也是衡量汽车性能好坏的重要目的。汽车的运用性能包括：动力性、燃料经济性、制动性、支配稳定性、行驶平顺性、乘坐温馨性、经过性、平安性、可靠性和耐久性等。由于汽车的种类繁多，需求满足的运用要求亦各不一样，在设计汽车时往往有针对性地满足一、两项主要性能而把其他性

52、能放在较次要的位置。例如，普及型家用轿车需求强调燃料经济性，竞赛汽车那么强调动力性而把燃料经济性放到较次要的位置。由此可见，要评价一辆汽车的优劣，就需求辨证地思索各方面的要素。一、汽车的动力性汽车属于高效率的运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。随着我国高等级公路里程的增长，公路路况的改善，汽车的动力性越发显得重要。汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时所能到达的平均行驶速度。它主要由以下三个目的来衡量：汽车的最高速度、汽车的加速才干和汽车的爬坡才干。1汽车的最高速度汽车的最高速度是指汽车以厂定最大总质量形状在风速3 m/s的条件下，在枯燥、清洁、程度的良好路面(混凝土或

53、沥青)上能到达的最高稳定行驶速度。最高车速与汽车所选择的发动机转速、传动系统的传动比以及车轮半径的大小有关。在设计汽车时要思索道路条件与交通情况。在道路设计时，也规定了道路的继续车速和最高车速。 2汽车的加速才干汽车的加速才干是指汽车在行驶中迅速添加行驶速度的才干，通常用汽车的加速时间来评价。加速时间是指汽车以厂定最大总质量形状在风速3 m/s的条件下，在枯燥、清洁、程度的良好路面(混凝土或沥青)上，由某一低速加速到某一高速所需的时间。汽车的加速时间可分为原地起步加速时间和超车加速时间。 1) 原地起步加速时间原地起步加速时间亦称起步换挡加速时间，是指用规定的低挡起步，以最大的加速度(包括选择

54、适当的换挡时机)逐渐换到最高挡后，加速至某一速度(例如100 km/h)所需的时间，或用规定的低挡起步，以最大的加速度逐渐换到最高挡后，到达某一间隔(例如400 m)所需的时间，起步加速时间越短，动力性越好。2) 超车加速时间超车加速时间亦称直接挡加速时间，指用最高挡或次高挡，由某一预定车速开场，全力加速到某一高速所需的时间，超车加速时间越短，阐明汽车的超车才干越强，亦即在车流密度大的情况下有较好的机动性。由于超车时汽车与被超车辆并行，容易发生平安事故，所以超车加速才干强，并行的时间就短，行驶就平安。3汽车的爬坡才干汽车的爬坡才干通常用最大爬坡度来表示，是指汽车满载时，在良好路面上以最低挡所能

55、爬上的最大爬坡度，用i来表示。假设汽车能爬上的角度为度的坡，那么itan100%。思索到各种道路条件，普通汽车的最大爬坡度都不小于30%(即16.7左右)，越野车的最大爬坡度可达60%(即30左右)或更高。汽车的动力性是汽车各种性能最根本的一种，也是提高运输效率所必需具备的性能。 二、燃油经济性汽车的主要能源是石油产品中的汽油和柴油，随着各国石油的短缺，汽车的燃料经济性越发显得重要，汽车的省油与否直接影响到人们的经济生活。汽车的燃料经济性常用一定工况下汽车行驶百公里的燃油耗费量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。在我国及欧洲采用的目的是汽车行驶100 km耗费多少升燃料(L/100 km)，

56、而美国的目的是耗费每加仑燃料可以行驶多少英里(MPG)。 由于影响汽车燃料经济性的要素很多，因此测定汽车燃料耗费的实验方法也不少。首先必需制定被测试的保养、调整规范及所用燃料、光滑油的规格，其次规定行驶的道路、操作方式、气候等。例如在良好的程度的直线道路上测定汽车的等速百公里油耗，或在各种道路上行驶并测定汽车的综合油耗等，更多的是在底盘测功实验台上模拟路试来检测其燃油耗费量。三、制动性汽车的制动性直接关系到行车平安，艰苦交通事故往往与制动间隔太长，紧急制动时发生侧滑等情况有关。随着行车速度的提高，汽车的制动性对保证交通平安尤显重要。汽车的制动性，是指汽车行驶时能在短间隔内迅速停车且维持行驶方向

57、稳定和在下长坡时能维持一定车速，以及在坡道上长时间坚持停驻的才干。只需在保证行车平安的前提下才干充分发扬汽车的其他运用性能，汽车的制动性不仅取决于汽车本身制动系统的性能，还与汽车的行驶性能、轮胎的特性、道路的附着条件以及与制动操作有关的人体工程特性有亲密关系。汽车的制动性能主要由制动效能、制动效能的恒定性和制动时的方向稳定性三方面来评价。1制动效能制动效能是指汽车迅速减速直至停车的才干，可用制动力、制动间隔、制动减速度或制动时间来评定。最直观的方法是用制动间隔，即汽车在良好路面上以一定初速度制动到停车的间隔来衡量，制动间隔越短制动性能就越好。 2制动效能的恒定性制动效能的恒定性是指汽车在高速制动、短时间反复制动或下长坡延续制动时制动系统的效能能否坚持恒定。汽车高速时制动或汽车下长坡时延续制动，刹车副因温度升高(可超越600)，摩擦系数下降，摩擦力矩减小，从而使制动效能降低，这种景象称为热衰退景象。选用优质的摩擦资料，改良制动器的构造和散热方式等方法有助于提高制动效能的恒定性。盘式制动器由于容易散热，制动效能的恒定性较好。3制动时的方向稳定性制动时的方向稳定性即汽车制动时不发生跑偏、侧滑甚至失去转向才干的性能。汽车在制动时，车轮的旋转速度很快下降，甚至能够停顿转动，即车轮抱死，此时汽车仍依托惯性向前冲，车轮与地面之间就产生滑移，