第三章 现代汽车工业

2024/4/21汽车概论（第二版）李景芝全国中等职业学校课程改革规划教材主

编2024/4/21汽车发展简史现代汽车概貌现代汽车工业汽车商务概论汽车使用技巧第1章第2章第3章第4章第5章第3章现代汽车工业本章要点汽车工业的发展；现代汽车工业的主要特点；现代汽车的设计；汽车的制造工艺；汽车制造的组织；汽车的主要材料；汽车试验。３.１现代汽车工业的发展历史一、世界汽车工业的发展及成就1.世界汽车工业发展历程世界汽车工业的发展历程大体可以划分为以下几个阶段。(１)１８８６年~２０世纪初:这是汽车工业的起步、单件简单生产阶段。(２)２０世纪初~２０世纪５０年代:１９１８年，美国福特公司创造了流水线生产线组装汽车法，汽车产量成倍地增加，使得汽车的生产成本大幅度下降。同时注意改进汽车外形以减小风的阻力，采用较大功率的发动机，提高车速及燃油经济性，并注意改善汽车的造型美观及乘坐舒适性。(３)２０世纪５０年代~２０世纪７０年代:汽车形式及产量迅速增加，更加注意提高发动机功率及车速，改进生产技术，使得汽车性能有了明显的提高。在这一时期，日本丰田汽车公司提出了精益生产方式。(４)２０世纪７０年代~２０世纪９０年代:自１９７３年石油危机爆发以后，汽车的节能、环保及安全成为汽车工业发展的主要目标，各大汽车公司开始制定全球发展战略，建立了全球化生产、经营体系。(５)２０世纪９０年代以后:汽车生产除了继续追求节能、环保及安全外，更加注意驾驶操控的方便性以及乘坐的舒适性。2.汽车产销量增长迅速３.１现代汽车工业的发展历史3.汽车性能的提高世界汽车工业在提高产品质量及性能方面ꎬ同样取得了惊人的成就ꎬ汽车的主要性能指标有:(１)汽车速度。(２)汽车加速性。(３)汽车的油耗。(４)汽车的空气阻力系数。(５)汽车的有害排放。4.高新技术、科技成果的应用日益突出现代汽车已不是过去单纯的机械工程的体现，而是要运用诸如空气动力学、工程热物理、电子学、控制论、模糊数学、人体工程学等基础学科的研究成果，运用诸如计算机网络技术、多媒体技术、电子技术、激光技术、红外线以及航空等高新技术及新材料。5.产品开发技术日益先进，开发周期更短现代汽车工业在产品开发方面，所采用的主要新技术及成就，体现在以下几个方面:(１)计算机的应用贯穿全过程。(２)计算机技术孕育出新的汽车技术。(３)新产品虚拟技术的开发成功。(４)在新产品开发中实施同步工程。３.１现代汽车工业的发展历史6.新技术不断涌现除在上述产品开发中采用的新技术外，在底盘、发动机各系统及零部件方面，新的结构、工作原理以及新的材料及工艺等新技术不断涌现。7.组织管理及经营方式的发展为了适应现代汽车工业市场竞争、产品开发的需要，世界各大汽车公司在企业战略目标、产品开发组织管理及生产方式上都有较大的变化，尽管各大汽车公司的具体做法有所差异，但是可以归纳出若干共同点。(１)汽车工业运作的全球化。(２)矩阵管理方式。(３)生产方式及生产规模的变化。３.１现代汽车工业的发展历史二、我国的汽车市场1.国内汽车市场现状2.国内汽车企业市场表现情况３.２现代汽车工业的主要特点一、现代工业的特点现代工业的主要特点有:(１)生产向专业化、批量化和多品种方向发展。(２)技术装备向智能化、高效率的机器体系方向发展。(３)市场需求是启动生产的发动机。(４)技术是市场竞争的焦点。(５)部门间的依存度不断提高。(６)生产分工向国际化方向发展。(７)新型的工业垄断正在形成。二、现代汽车工业主要特点自卡尔·本茨于１８８６年发明第一辆汽车以来，汽车工业已经有了１２０多年的发展历史。汽车工业最早形成于美国，然后扩展到欧洲、日本等国家，汽车工业的发展代表着现代工业的发展，在具有现代工业特点的同时，其主要的鲜明特点如下:流水作业、生产自动化、专业化生产。３.３现代汽车的设计一、汽车设计要求汽车是一个复杂的机电产品。在诞生初期，明显带有权力、地位和富有的特征，到了流水线方式进行大规模生产的时代，汽车变成为了平民大众能够普遍接受的消费品，已经进入了人们生活的各个方面，成为生活中不可缺少的部分。随着汽车技术的发展，人们对汽车的要求也是多方面的，如高速、安全、节能、美观等。为了适应人们对汽车的多方面要求，设计人员将各种新概念、新结构、新材料等科学地结合进汽车的设计之中，使汽车在技术、经济、艺术诸方面达到最佳的折中效果。现代汽车设计要求大体可分为以下几方面:功能性的适应性、使用经济性、工艺性、可回收性、艺术性。二、汽车设计方法1.汽车设计方法的发展伴随着汽车工业的不断壮大和汽车技术的不断发展汽车设计技术也在不断发展和更新中先后经历了如下三个发展阶段:经验设计阶段，以科学实验和技术分析为基础的设计阶段，计算机辅助的半自动、自动设计阶段。2汽车的现代设计方法在汽车设计中所采用的现代设计方法主要有:有限元分析、优化设计、系统工程方法、模糊设计、模态分析技术、逆向工程技术、人机工程、计算机辅助设计(ＣＡＤ)。３.３现代汽车的设计三、汽车设计开发流程３.４汽车制造工艺随着汽车所使用的材料和汽车性能要求的发展及其机械制造技术的进步，汽车制造工艺也在不断地完善，汽车制造工艺直接影响汽车制造质量。根据加工过程中工件材料多少的变化及材料的力学性能是否改变，将汽车制造工艺分为６大类:固结成型模式、机械加工成型模式、切割成型模式、连接加工模式、涂镀加工模式和材料性能改变加工模式，这些制造工艺方法的实质均是材料结合方式的改变。一、固结成型模式固结成型工艺模式就是通过松散物质(如熔化物、粉末、颗粒等)的黏结加工成型制造固体工件的方式。1.金属工件固结成型常用的金属工件固结成型方式包括使用液态物质的固结成型(铸造成型)或是对固体状态物质挤压成型或烧结。将金属加热到熔融状态浇注到铸型型腔中，经凝固、清理后获得毛坯或零件的工艺过程叫铸造成型。铸造是毛坯制造最基本的方法之一，一般无须精密的设备，投资少，成本低，且大多数金属均可以进行铸造，所以在毛坯制造中得到广泛的应用。固体状物质挤压成型就是固体状态的物质通过烧结挤压(压缩)或无烧结挤压来成型。2.塑料工件的挤压成型塑料工件的原始材料在加工完成时多为液态、糊状或固体状材料。塑料工件的原始材料包括热塑性塑料和热固塑料两种。这些原始材料经常与填充材料或硬化材料相混合使用以改善材料的性能，如提高稳定性等。热塑性塑料多为粉末状或颗粒状，加热时会变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。热固塑料在第一次加热时可以软化流动，但加热到一定温度时会由于发生化学反应而变硬，而且这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，就不能再变软流动了。３.４汽车制造工艺二、机械加工成型模式机械加工成型主要是通过固体零件的塑性变形来实现的。在该过程中，工件没有材料增减的变化，只是材料的形状发生了变化。机械加工时，是采用冷加工还是采用热加工的方式主要取决于材料的性质。加工成型工艺方式主要包括５种方式:压力加工成型，如锻造；拉压成型，如拉压加工；拉伸成型，如拉伸加工；弯曲成型，如弯曲加工；扭转成型，如扭转加工。压力成型本质上是通过固体零件在压应力载荷下发生塑性变形来实现加工的。在汽车技术中最重要的拉压成型加工方式是拉压，许多车身零件是通过拉压方法来生产制造的，如车门、发动机罩等。把平板毛坯、型材或管材弯曲成一定的曲率和角度，以形成一定形状零件的工序称为弯曲。弯曲成型实质上是物体本身在施加的弯曲应力作用下发生塑性变形。３.４汽车制造工艺三、切割成型模式切割成型是指通过改变工件材料微粒局部之间的黏结性来改变工件外形的加工过程，切割成型模式中工件材料多少发生了变化，部分材料在加工过程中被去除。切割成型工艺模式中最常用的加工方式是剪切和切削。1.剪切加工剪切加工就是依靠剪切力从毛坯或工件上分离一部分材料的加工过程。2.切削加工金属的切削加工是指在刀具和工件的相互作用下，从工件表面切下一层多余金属，并将其转变成切屑的过程。因此，金属切削过程也是切屑形成的过程。根据切屑形成方式和切削刀具的不同，将金属切削加工方式分为车削、铰孔、钻孔、螺纹加工、磨削等。四、连接成型加工模式所谓连接成型工艺模式是指将两个或多个零件组装或组合在一起，这些零件要有固定的几何外形或是由不同材料组合而成的。连接成型加工模式过程中，工件的材料增加了。根据连接成型的作用原理和加工过程将其分为三大类:力配合连接、形状配合连接和材料配合连接。五、涂镀加工模式涂镀加工模式是在工件表面上涂镀其他物质。根据镀层物质的状态不同其主要分为４种加工方式:镀层物质为气态或蒸气状态，如气相喷镀；镀层物质为流体、粥状或胶状，如喷镀；镀层物质处于电离状态，如电镀；镀层物质为颗粒状或粉末状，如粒子喷镀。六、材料性能改变加工模式材料性能改变加工模式指在加工过程中材料性能发生了改变，如工件的淬火、退火及氮化处理等。３.５汽车生产实施过程新车开发的过程一般包括以下４个阶段:规划阶段、设计阶段、试验阶段、生产阶段。３.６汽车的主要材料二、汽车材料的组成汽车材料包括制造汽车各种零部件用的汽车工程材料，以及汽车在使用过程中使用的燃料和工作液等汽车运行材料。1.汽车工程材料汽车工程材料包括金属材料、非金属材料和复合材料三大类。(１)金属材料:即纯金属及合金，有黑色金属(钢铁)、有色金属(Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ)。(２)非金属材料:有机高分子材料(主要成分为Ｃ、Ｈ)，如塑料、橡胶、合成纤维等，以及无机材料，如玻璃、水泥、陶瓷等。(３)复合材料:如玻璃纤维增强塑料等。2.汽车运行材料汽车使用的燃料、润滑剂及其他工作液和轮胎等被称为汽车的运行材料，通常是指在车辆运行过程中，使用周期较短、消耗费用较大、对车辆使用性能有较大影响的一些非金属材料。3.汽车材料的应用以现代轿车应用的材料为例，按照重量来换算，钢材占汽车自重的５５％~６０％、铸铁占１２％~５％、有色金属占６％~１０％、塑料占８％~１２％、橡胶占４％、玻璃占３％、其他材料(油漆、各种液体等)占１２％~６％。汽车材料应用的总趋势就是，以非金属材料代替部分金属材料，在金属材料中以非铁金属取代钢铁。３.６汽车的主要材料三、汽车材料的发展汽车材料的发展方向是使汽车轻量化和减少污染。汽车材料总的发展趋势是:在汽车的结构材料中，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有所上升。在性能可靠的条件下，将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。３.７汽车试验一、汽车性能试验汽车性能试验包括动力性试验、燃油经济性试验、通过性试验、安全性试验、制动性试验、操纵性试验及平顺性试验等多项试验。动力性试验包括汽车的最高车速试验、加速试验和爬坡试验。燃油经济性试验可以为道路试验或汽车测功器试验。通过性试验一般在汽车试验场和专用路段上进行，试验内容包括对汽车几何参数和挂钩牵引性能的测定。测试路段上应包括沼泽、水田、松软土壤、沙漠、壕沟、灌木丛、凸起等无路或障碍路段。安全性试验主要指碰撞安全性试验，包括正面碰撞和侧面碰撞试验。制动性试验主要通过路上试验来评定，一般要测定冷制动及高温下汽车的制动距离、制动减速度、制动时间等参数。操纵稳定性试验类型较多，包括转弯制动试验、蛇形行驶试验、侧向风敏感性试验、抗侧翻试验、汽车稳态回转试验等。平顺性试验主要用以测定汽车在随机不平路面的行驶振动及汽车在较大凸起物或凹坑冲击下的振动对乘员及货物的影响。３.７汽车试验二、汽车大型试验设施简介汽车试验场和汽车风洞是汽车试验的两种大型试验设施。1.汽车试验场