论文-汽车行业未来发展趋势

PAGE1汽车行业未来发展趋势目录TOC\o"1-5"\u0前言 11汽车发展简史 21.1人类对汽车的探索 21.2汽车的诞生 21.3汽车工业发展 22汽车造型变化 42.1汽车外形变化 42.2汽车未来造型变化 63汽车主要结构新技术特点及应用 83.1汽车结构新技术 93.2汽车电子新技术的应用 94汽车未来发展智能化 94.1汽车智能化的主要功能 115结束语 13参考文献 13致谢 14汽车行业未来发展趋势研究烟台汽车工程职业学院PAGE130前言现在汽车不仅是高科技的载体，而且还是当代高新技术最有价值的商业载体。在世界范围内，随着环保、安全和节能技术法规的日益严格，市场竞争的激烈和用户对汽车产品要求的不断提高，高新技术从未像今天这样被迅速应用于汽车产品开发、试验、制造、销售乃至使用的过程，人们的生活质量和工作方式正在因此而发生更大的变化。汽车将人们带进了现代生活，但随着汽车保有量的不断增加，也带来许多问题。汽车排放大量污染物，对大气环境造成严重污染；噪声危害严重，对人们正常生活产生严重影响，对驾乘人员的健康和行车安全有直接危害；汽车电器产生的电磁波引起对广播、电视和通讯设备的干扰；汽车所消耗的能源主要为石油资源，是不可再生能源。未来汽车要在摆脱环境污染、安全隐患、石油危机、行车不畅等困惑中发展。当前，世界汽车工业的科技发展日新月异，以汽车电子信息技术为核心的技术革新、技术发明大量涌现。汽车科技进步将由量变到质变，发生新的技术革命。未来汽车的发展趋势是：燃油汽车柴油化；汽车燃料多样化；汽车质量轻量化；汽车控制电子化，智能化，汽车动力电动化。21世纪的汽车应该是节能汽车、环保汽车、安全汽车、智能汽车。1.汽车发展简史人类经历了漫长的靠双足跋涉的时代后，发明了车轮和车。蒸汽机和内燃机的发明为汽车的发展开辟了道路。1886年1.1人类对汽车的探索远古时代，人们通过驯服牛、马进行运输和提供交通工具，同时，人们又创造了各种各样的人力车、蓄力车等。但这些都只是借助自然的力量作为驱动力，无法从根本上解决人们对便利、高效的运输工具的需求.十六世纪的欧洲已经进入了“文艺复兴”的前夜，欧洲的马车制造商风起云涌，马车的制造技术有了相当的提高。1770年，法国人古诺研制并造出了世界上第一辆蒸汽机驱动的三轮车。它是利用装在车前部的一个锅炉产生的蒸汽推动汽缸中的活塞来驱动前轮的。1.2汽车的诞生1876年．德国工程师奥托制成了第一台实用的四行程发动机，这是一台单缸卧式、2.95kw、等容燃烧的煤气机，压缩比为2.5，采用曲柄连杆机构，热效率达１２％－１４％，转速２５０r/m。说到现代汽车，必须着重提到两位现代汽车的先驱—德国人戴姆勒和本茨。1886年他们完成了世界上第一辆装有汽油机的四轮汽车。1.3汽车工业发展与汽车的发明同步，出现了用于商品销售的汽车用品，但是以大规模生产为标志的汽车工业的形成是20世纪初的事。其后整个20世纪是汽车工业蓬勃发展的时期，美国、西欧、日本相继建成规模宏大的汽车产业。随着汽车产业的国际化，汽车工业已成为全球的支柱产业，在人类的工业发展史上占有十分重要的位置。具有现代汽车雏形的汽车虽然是欧洲人发明的，然而美国在汽车的推广的生产方面从一开始就超过了欧洲。我国的第一辆汽车于1929年5月在沈阳问世，由张学良将军掌管的辽宁拍击炮厂制造。进入21世纪以来，中国的汽车工业得到了飞速的发展，汽车年产量以每年23%左右的速度增长，轿车市场年销量增长了4倍多。与此同时，中国汽车开始走向国门。奇瑞、华晨、长城等一批国内汽车企业在海外市场收获颇丰。面对2002年、2003年中国汽车市场的“井喷”增长，汽车跨国公司纷纷加大在华投资力度。一汽、东风两大集团先后找到第二家合资伙伴，大众、通用等跨国公司相继宣布追加投资、扩充产能，现代、戴姆勒—克莱斯勒、三菱等也先后在中国成立了合资企业，世界上著名汽车公司均在中国建立了合资企业，中国汽车国内竞争国际化趋势日渐明显。未来几年，中国汽车的发展趋势有6个方面。一是竞争加剧，汽车行业的整体利润率降低，但总体上还是要高于其他一些行业；二是汽车企业的分化会逐步展开，企业淘汰率增高，中国汽车企业格局还远没到“大局已定”；三是零部件产业发展潜力巨大；四是汽车产业的区域集中化趋势将加强，产业集群将成为汽车产业发展的重要形态；五是汽车产业的自主研发能力将趋于增强；六是将逐步形成以中国市场为主的国际性大企业。2.汽车造型变化回顾一百多年来汽车外观造型的变化才发觉汽车已经变了那么多。人们的用车习惯总是在不停的变化，以国内目前还不算成熟的汽车消费市场为例，从刚开始的崇尚实用为主，到如今的崇尚舒适；从完全摒弃两厢车到两厢车大行其道，汽车造型的发展也同时反映了当时的审美取向和实际要求。如今再来细细品味汽车造型走过的路程，也别有一番滋味。汽车作为一种商品，首先向人们展示的就是它的外形，外形是否讨人喜欢，直接关系到这款车子甚至汽车厂商的命运。汽车的外形设计，专业的说法叫做汽车造型设计，是根据汽车整体设计的多方面要求来塑造最理想的车身形状。汽车造型设计是汽车外部和车厢内部造型设计的总和。它不是对汽车的简单装饰，而是运用艺术的手法、科学地表现汽车的功能、材料、工艺和结构特点。汽车造型的目的是以美去吸引和打动观者，使其产生拥有这种车的欲望。汽车造型设计虽然是车身设计的最初步骤，是整车设计最初阶段的一项综合构思，但却是决定产品命运的关键。汽车的造型已成为汽车产品竞争最有力的手段之一。2.1汽车外形变化自1886年第一辆汽车诞生以来，汽车造型开始了其漫长的进化之路。从19世纪末到20世纪初,世界上相继出现了一批汽车制造公司,除戴姆勒和奔驰公司外,还有美国的福特,英国的劳斯莱斯、法国的雷诺、标致、雪铁龙、意大利的菲亚特等。这个时期,人们的主要精力在不断改进汽车的机械结构方法。即想办法让汽车行驶起来,速度要快，操纵要稳定。在车身造型方面还没有专门的设计人才，大家都不约而同地沿用马车的型式，因此，当时人们把汽车称为无马的“马车”。马车型汽车很难抵挡风雨的侵袭，美国福特汽车公司在1915中生产出一种新型的福特T型车，这种车的车室部分很象一只大箱子并装有门和窗，人们把这类车称为“箱型汽车”。早期的箱型汽车以美国的福特T型车最为著名，年产量达到30多万辆，占美国汽车总产量的70%-80%。随看生活节奏的加快，人们对车速的要求也越来越高。要想使汽车跑得快，有两条主要途径，一是增大功率，二是减小空气阻力。因此人们开始降低车的高度减小空气阻力。随着车顶高度的降低，前窗玻璃不断变窄，影晌前方的视野，乘员感到十分憋闷。后来放弃了降低高度提高速度的办法，转而通过提高功率的办法来克服空气的阻力。这样一来，发动机由单缸变成四缸、六缸、八缸，而且气缸是一列排开的，因而发动机罩也随之变长。典型的例子就是意大利1931年生产的阿尔法．罗密欧牌汽车的外型。作为高速车来讲。箱型汽车是不够理想，因为它的阻力大，大大妨碍了汽车前进的速度。所以人们又开始研究一种新的车型-流线型汽车。1934年,美国的克莱斯勒公司生产的气流牌小客车,首先采用了流线型的车身外型,从名字上我们就知道,这是一辆经空气动力学研究的产物。但在消售方面,“气流”遭到惨败,其原因是超越了时代的欣赏能力,不过它却宣告了汽车造型新时代的开始。由保时捷博士设计的德国大众甲壳虫(Beetle)，经过自然淘汰而生存下来的甲壳虫的自然美被如实地运用到车身造型上,甲壳虫不但能在地下爬,也能在空中飞,形体阻力很小,保时捷最大限度地发挥了甲壳虫的外形长处,成为同类车中之王。自1949年大批生产后,畅销世界各地,同时以同一车型累计生产超过2000万辆的记录著称于世。从而使“甲壳虫”车成为世界上最流行的汽车。美国福特公司经过几年的努力于1949中推出具有历史意义的新型的福特V8型汽车。这种车型改变了以往汽车造型的模式，使前翼子板和发动机罩，后翼子板和行李舱罩溶于一体，大灯和散热器罩也形成整体，车身两侧形成一个平滑的面，车室位于车的中部，整个造型很象一只小船，所以人们把这类车称为“船型汽车”。福特V8型汽车的成功，不仅仅在外形上有所突破，而且还首先把人体工程学应用在汽车的设计上。强调以人为主体的设计思想也就是让设计师置身于驾驶员及至乘员的位置，来设计便于操纵、乘坐舒适的汽车。船型汽车不论从外形上还是从性能上来看都优干甲壳虫型汽车，并且还解决了甲壳虫型汽车对横风不稳定的问题。这是因为船型车发动机前置。汽车重心相对前移，而且加大了行李舱，使风压中心位于汽车重心之后的缘故，所以遇到横风就不会摇头摆尾。从五十年代开始一直到现在，不论是美国还是欧亚大陆不管是大型车或看是中、小型车都采用了船型车身。从而使船型造型成为世界上数量最多的一种车型。船型汽车尾部过分向后伸出形成阶梯状在高速时会产生较强的空气涡流。为了克服这一缺陷人们把船型车的后窗玻璃逐渐倾斜倾斜的极限即成为斜背式。由于斜背式汽车的背部象鱼的脊背，所以这类车称为“鱼型汽车”。但由于鱼型车的造型关系在高速时会产生一种升力使车轮附着力减小，从而抵挡不佳横风的吹袭，发生偏离的危险。鱼型车的这一缺点人们想了很多办法加以克服，例如人们在鱼型车的尾部安上一只翘翘的“鸭尾”以克服一部分扬力，这便是“鱼型鸭尾”式车型。为了从根本上解决因采用鱼型结构而带来的升力问题，人们进行了反复的探索，最后终于找到了楔形造型。也就是让车身前部呈尖形且向前下方倾斜，车身后部像刀切一样平直，这种造型可以有效地克服升力问题。按说，汽车外形发展到楔型以后，升力问题基本上得到了圆满的解决。但人类追求至善至美的心态是永不满足的，当轿车的升力问题基本解决以后，人们又从改变轿车的基本概念上做起了文章，于是，一种新型的轿车——多用途轿车（MultiPurposeVehicle即MPV，或AllPurposeVehicel即APV，我国称之为“子弹头型”）问世了。MPV不仅在外形设计上集流线型与楔型的优点于一身，而且在制造加工上引进了当今航空航天的先进技术。两种不同风格的交叉结合，表现出了流线型从以往的短曲线发展成为了长弧曲线。这种造型表现出了未来主义的艺术倾向，线条流畅，色调温和，动感性强，具有鲜明的时代气息和时尚风格。由于MPV的前风挡玻璃倾斜度很大，外形圆滑，因此风阻系数很小（小于0.3），非常有利于车速的提高。其实楔形后面发现也不是最完美的，为满足日常的需要，如今的汽车设计并不单纯是哪个型号了，而是在技术解决后的一种复合体，21世纪的汽车造型只能用复合型来表示了2.2汽车未来造型变化汽车既是现代化的交通工具，又是流动的艺术品，以其科学、艺术的外形和色彩使世界更美丽。进入21世纪后，从世界各大汽车博览会推出的多款新概念车看，造型更具个性化和特色。车身造型的未来发展趋势综合起来主要有以下几点：汽动最优化：一部汽车车身造型发展史，从某种意义上说就是一部不断追求具有最佳气动造型的历史人们一直在努力研究能够减小气动阻力且气动稳定性好的车身造型，今后这将仍是未来车造型追求的目标之一，但更主要的工作是在研究气动行驶稳定性上。未来的气动造型最优应满足以下几点：（1）最佳气动性能的车身外形只能通过计算机辅助设计和部分实验得出;(2)车身所受的气动纵倾力矩和气动横摆力矩理论上为零;(3)车身所受的气动升力理论上为略小于零;(4)减少气功阻力虽然不再是主要目标，但气动刚力系数不应大于0.2。个性化：车身气动最优化是否会导致未来汽车外形的雷同，从而失去个性化，其实汽车车身造型的发展过程己经揭示了这个问题的答案。在车身造型的历史发展时期，可能会由于追求气动造型的优化而使得某一种车型成为一个时期内的主导车型，但决不是唯一、就是同一主导车型，也由于气动特性非唯一评定指标而形成不同风格，随着社会发展，社会意识和美学观念，造型过程中会起到越来越大的作用，现代人对汽车式样个性化要求也会越来越高。不同层次不同行业、不同种群的审美意识也会大不相同。随着人类物质文化水平的提高和生活环境的变化以及生活方式的多样化，作为大众化商品的轿车无疑将出现各式各样更新颖更奇特的新车型。人性化：汽车是人的代行工具，与人在日常生活中息息相关，己形成独特的汽车文化。“一堆冰冷的钢铁”是无法满足现代人精神和文明需要的。车身造型设计必须以人为本，体现人机协调，使用操作方便、舒适，使汽车适应人的各种生理和心理要求，从而提高工作效率、保障安全、维护健康。未来的车身造型设计将在车身外观设计、人机工程以及室内环境等方面更加注意人性化的发展。虚拟化：随着虚拟现实技术在车身造型中应用，使得造型设计中可采用计算机模拟色彩、纹理、质感、背景、阴影及运用三维视觉效果生成虚拟汽车车身造型并实施漫游。通过仿真设备和虚幻环境的动态模型创造出人能够感知的虚拟现实，完全替代传统的实体模型和造型效果图的平面表述方式，甚至能做到未出实车而能体验实车的感觉，使车身造型技术发生了实质性的变革。全球化：20世纪90年代以来，面对市场和用户对新技术扣新产品日益提高的要求，制造厂商必须在最短的时间内使产品更新换代，这就使得各公司不得不建立合作伙伴关系，以弥补资金和技术力量之不足，通过整合资源、优势互补以达事半功倍的效果。这样汽车造型设计就逐步摆脱国家和地域的束缚，日渐走向全球化，从而使汽车这一产品成为世界性商品。从近几年推出的新车型看，汽车的地域和民族风格也逐渐发生微妙的变化。各个汽车工业发达国家以及各大汽车厂家的传统风格相互影响，彼此之间呈现出“你中有我，我中有你”的态势。这种态势是为了更好地适应不同国家、区域的社会情况、人文文化、人们的生活习惯、宗教仪式、喜好和禁忌等。3.汽车主要结构新技术特点及应用3.1汽车结构新技术一、蓄电池。蓄电池是汽车上两个供电设备之一，是汽车电器系统的心脏，在发动机为运转时，蓄电池供给用电设备所需的电能；在发动机运转时，主要用途有，启动供电，低速供电，超载供电。，储存电能，稳定电网。二、发电机及调节器，在汽车中发电机是主要的汽车电气系统主要供电设备；调节器用来调稳定发电机输出的电压。三、点火设备，启动汽车用途。四、起动机，使电能转化为机械能，带动发动机曲轴旋转，其汽车启动。五、照明与信号设备，方便汽车行驶和保证行车安全。六、仪器与显示设备，指示汽车运行以及包括汽车正常运转的状况。七、辅助电器，提高汽车行驶的安全性、经济性和舒适性。八、娱乐电器九、电子控制技术，包括电控燃油喷射系统、电控防抱死制动系统、电控制动变速系统、驱动防滑电控系统、电控悬架。3.2汽车电子新技术的应用在发动机上：一、电子燃油喷射配制相应的空燃比和数量的可燃混合气攻入发动机各汽缸中；二、电子点火控制，使火花塞产生火花，使电火花适时、按次序地送到各个汽缸之中。在底盘上：一、汽车制动防抱死系统；二、四轮系统；三、ABS刹车系统的组成与压力调节器。在车身上：SRS系统（汽车安全气囊系统）减少事故对人体的伤害。GPS导航系统，确定汽车的位置及为汽车指示最佳路线。除此之外，还有只能记录仪，雷达试距离报警器、中央控制门锁、自动空调、汽车防盗系统、汽车检测和自诊系统、汽车主动式防撞系统以及汽车音响、声像、通信系统等等。4.汽车未来发展智能化“随着汽车电子技术的飞速发展，汽车智能化技术正在逐步得到应用。”汽车智能化技术使汽车的操纵越来越简单,动力性和经济性越来越高，行驶安全性越来越好，这是未来汽车发展的趋势。目前正逐步应用于汽车的智能控制技术主要有以下几种：一、汽车动力学控制：车辆动力学控制(VehicleDynamicsCotrol)的缩写是VDC，该系统的作用是保持汽车在行驶(包括制动和驱动)时的稳定性。传统的ABS(防抱死制动系统)和TCS(牵引控制系统)主要是对车轮上的制动力和驱动力进行控制，防止车轮出现过大的纵向滑移率，以获得最大的附着力，既可产生最大的减(加)速度，又可防止出现侧滑。车辆动力学控制系统虽然也是控制车轮的制动力与驱动力，但它们与ABS/TCS有很大的不同，其主要表现是可实现左右纵向力的差动控制，以直接对汽车提供横摆力矩，抵消汽车的不稳定运动(如在滑路上甩尾时的矫正作用)。该系统通过在汽车上安装的各种传感器，检测到汽车的速度、角速度、转向盘转角以及其它的汽车运动姿态，根据需要主动地对某侧车轮进行制动，来改变汽车的运动状态，使汽车达到最佳的行驶状态和操纵性能，增加了车轮的附着性和汽车的操纵性和稳定性。智能速度控制系统汽车智能速度控制系统的功用是在某些特殊路段或特殊行驶条件下对车速进行强制限制。汽车智能速度控制系统主要由电子控制单元和执行器组成。该控制系统工作时，需首先设定限制速度。例如某区域的限速为80km/h，我们可以将该速度设定为限速值。当车速未达到80km/h时，汽车智能速度控制系统不起作用。当车速接近80km/h时，电子控制单元启动执行器，限制加速踏板的行程，使汽车不能继续加速。当车速低于80km/h时，电子控制单元解除对执行器的控制，驾驶员又可以自由地踏下加速踏板使汽车加速。智能速度控制系统限速值的设定，可以用选择开关设定，也可以通过接受无线信号设定(即接收道路速度无线信号切换或电子地图信号切换)：可以只设定一个值，也可以根据不同的路况，有多个挡位供设定。智能速度控制系统为智能化交通奠定了基础。例如在高速公路上设置限速无线信号发射系统，交通管理部门就可以根据气候条件和路面情况及时调整限制车速，让道路更加安全畅通。二、智能轮胎：汽车智能轮胎的功能是在汽车正常行驶时，当温度过高或轮胎气压太低时，及时向驾驶员发出警报，以防止发生事故；或使轮胎在不同行驶条件下保持最佳运行状况，提高安全系数。智能轮胎一般都是通过在外胎内嵌入特殊的带有计算机芯片的传感器而获得智能的。传感器由车内的收发器控制，收发器利用无线电天线将无线电讯号发射至传感器芯片，传感器芯片再将承载着温度和压力数据的电子信号发射至车内的收发器，收发器接收到该信号后便可取得温度和压力等数据，若出现异常情况能及时报警。更为先进的智能轮胎还能感知光滑的冰面，探测出结冰路面后而使轮胎自动变软，增大轮胎与路面的附着力；在探测出路面潮湿后，甚至还能自动改变轮胎的花纹，以防打滑。三、智能玻璃：智能化汽车玻璃有许多种类：包括防光防雨玻璃、电热融雪玻璃、影像显示玻璃、防碎裂安全玻璃、调光玻璃，以及光电遮阳顶篷玻璃等。防光防雨玻璃采用新材料及新表面处理方法制造，雨水落到玻璃上会很快流走且不留水珠，无需刮水器刮水。玻璃内表面反射性低，仪表板及其它饰物不会反射到风挡玻璃上，驾驶员视线不受干扰。具有影像显示功能的玻璃，是在风挡玻璃上的某一部分涂上透明反射膜，在膜片上可根据需要显示从投影仪传来的仪表板上的图像和数据，便于驾驶员观察，驾驶员在行车时勿需低头察看仪表。影像显示智能玻璃如果与红外线影像显示系统配合，可使驾驶员在雾天看清前方2km左右的物体。光电遮阳顶篷玻璃则是在轿车行驶或停车时，能自动吸收、积聚、利用太阳能来驱动车内风扇，还可对轿车蓄电池进行连续补充充电。四、智能安全气囊：汽车智能安全气囊是在普通安全气囊的基础上增加某些传感器，并改进安全气囊电子控制单元的程序实现。增加的乘员质量传感器能感知座位上的乘员是大人还是儿童；红外线传感器能探测出座椅上是人还是物体；超声波传感器能探明乘员的存在和位置等。安全气囊电子控制单元则能根据乘员的身高、体重、所处的位置、是否系安全带以及汽车碰撞速度及碰撞程度等，及时调整气囊的膨胀时机、膨胀方向、膨胀速度及膨胀程度，以便安全气囊对乘客提供最合理和最有效的保护。汽车制造商心目中的未来汽车将是一种能自动驾驶的汽车，它能指导驾驶者避开交通拥挤路段和出事地段，同时提供丰富的网上住处和娱乐。美国加州国际汽车经济研究所的调查报告指出，下一个汽车销售阶段将从智能化汽车开始。4.1汽车智能化的主要功能夜视功能：这种技术源于军用装备，20世纪80年代中期出现，至少已有10年以上的实际应用历史。车上装有一个红外线摄像机，可帮助驾驶员看清在车前灯光线照射范围外的物体，该装置以汽车、动物、行人所发出的热量为电脑识别的信号。音控技术：可以让驾驶员对汽车发出语音指令，控制车内的收音机、电话和车内温度。声控技术将成为接入网络和其他各种自动服务的关键。卫星电话系统：驾驶员按一个键，就可以同他人通话。这一系统主要用于紧急救援服务。它与现在的导航系统的差别是，可以通过一个车内手机连接到达4小时报务中心，由于有全球定位系统的辅助，接线员知道你目前所处的确切位置。据统计，该系统将成为汽车的标准设备。可高速踏板：驾车者可根据自己的身高和最合适的坐姿来高速脚控踏板。福特汽车公司今年已经开始在几种车型中提供可高速踏板。车上网络系统：截至今年4月，至少有6家汽车制造商向市场提供可在车上上网的配套装置。通用公司已经在车上试用其Onstar系统，只要按一个键，说一声Onstar(启动)，系统便将一个手机拨号连接到服务器上。然后你可以用语音指令要求播放天气预报、新闻、体育和交通状况，或者发电子邮件。更令驾驶员高兴的是，由于网络家电的大量普及，你可在车上指示家中的微波炉开始工作，一回到家便可饱餐一顿。自动车门：如果你丢了钥匙，没关系，钥匙也许很快就会过时。梅塞德斯公司正在开发一种电子开锁系统，能够在车主靠近车门的时候，自动辨认对方。车主只要随身携带一张电子