1、汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 1第五章第五章 汽车汽车设计与制造设计与制造 汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 2第一节第一节 汽车设计汽车设计 汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 3 1汽车设计的内容汽车设计的内容 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设又称为汽车的总布置设计，其任务是使所设计的产品达到设计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计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。分解为
2、有关总成的参数和功能。整车总体设计既需要综合运用各学科的知识；又要从系统工程的角度研究整车总体设计既需要综合运用各学科的知识；又要从系统工程的角度研究汽车各总成、零部件之间的相互联系、相互制约和相互影响，从整体性、相关汽车各总成、零部件之间的相互联系、相互制约和相互影响，从整体性、相关性解决设计中的问题。性解决设计中的问题。一、一、汽车设计的内容及特点汽车设计的内容及特点 汽车设计的内容包括整车总体设计、总成设计和零件设计。汽车设计的内容包括整车总体设计、总成设计和零件设计。汽车总成设计汽车总成设计的任务，主要是满足整车设计对总成功能和布置的要求，也的任务，主要是满足整车设计对总成功能和布置的
3、要求，也存在是否易于维修、保养的存在是否易于维修、保养的“人人机机”关系问题关系问题（总成是由若干零件按规定技（总成是由若干零件按规定技术要求组装的装配单元术要求组装的装配单元）。零件设计零件设计的任务主要是满足总成的设计要求并解决强度、寿命和生产技术的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。为了满足总成的设计要求，还应取得整车的有关性能之间、相关总成的问题。为了满足总成的设计要求，还应取得整车的有关性能之间、相关总成的参数之间的理想匹配。参数之间的理想匹配。汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 4 （1）产品系列化、零部件通用化、零件标准化。）产品
4、系列化、零部件通用化、零件标准化。（2）良好的适应性。）良好的适应性。为了使所设计的汽车产品在全国和全世界这样的广阔市场上具有为了使所设计的汽车产品在全国和全世界这样的广阔市场上具有竞争力，设计中就要充分考虑提高其适应性，以满足复杂多变的使用竞争力，设计中就要充分考虑提高其适应性，以满足复杂多变的使用条件。条件。（3）汽车使用中的安全性、可靠性、经济性与环保要求。）汽车使用中的安全性、可靠性、经济性与环保要求。（4）在保证可靠性的前提下尽量减小汽车的自身质量。）在保证可靠性的前提下尽量减小汽车的自身质量。（5）外观造型的艺术性。）外观造型的艺术性。（6）满足有关标准和法规的要求。）满足有关标准
5、和法规的要求。（7）汽车设计是考虑人机工程、交通工程、制造工程、运营工）汽车设计是考虑人机工程、交通工程、制造工程、运营工程、管理工程的系统工程。程、管理工程的系统工程。2汽车设计的特点和要求汽车设计的特点和要求汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 5 2总体方案设计总体方案设计 总体方案设计是根据决策所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设总体方案设计是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，因此又称为概念设计或构思设计。计原则等主导思想提出整车方案设想，因此又称为概念设计或构思设计。3绘制总布置草图绘制总布置草图 总布置
6、草图要求较准确地画出各总成及部件的外形和尺寸并进行仔细的总布置草图要求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。布置。二、汽车设计过程二、汽车设计过程 1调查研究与初始决策调查研究与初始决策 调查研究与初始决策的任务是选定设计目标，并制定产品设计工作方针调查研究与初始决策的任务是选定设计目标，并制定产品设计工作方针及设计原则。及设计原则。4车身造型设计及绘制车身布置图车身造型设计及绘制车身布置图 车身造型设计包括外形设计、室内设计、色彩设计、与造型设计有关的零车身造型设计包括外形设计、室内设计、色彩设计、与造型设计有关的零部件设计和标志设计等。部件设计和标志设计等。5编写设计任务书
7、编写设计任务书 设计任务书是后续的设计、试验及工艺准备的指导和依据。设计任务书是后续的设计、试验及工艺准备的指导和依据。汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 6 6.汽车的总布置设计汽车的总布置设计 其主要任务是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其主要任务是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、相关总成之间、总成与有要求和特性参数等设计要求；协调整车与总成之间、相关总成之间、总成与有关部件之间的布置关系和参数匹配关系，使之组成一个在给定使用条件下的使关部件之间的布置关系和参数匹配关系，使之组成
8、一个在给定使用条件下的使用性能达到最优并满足设计任务书所要求的整车参数和性能指标的汽车。用性能达到最优并满足设计任务书所要求的整车参数和性能指标的汽车。7试制、试验、修改与定型试制、试验、修改与定型 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，至少有总成，至少有34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
9、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。为修改设计的依据。二、汽车设计过程二、汽车设计过程 汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 7 在汽车设计过程中，汽车设计理论对汽车设计实践起指导作用，而汽车设在汽车设计过程中，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
10、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。实践的软件与硬件。由于汽车是包罗了各种典型机械元件、零部件、各种金属与非金属材料及由于汽车是包罗了各种典型机械元件、零部件、各种金属与非金属材料及各种机械加工工艺的典型的机电一体化产品，因此其设计理论显然是以机械设各种机械加工工艺的典型的机电一体化产品，因此其设计理论显然是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。例如：工程数计理论为基础，涉及许多基础理论、专业基础理论及专业知识。例如：工程数学、工程力学、热力学与传热学、流体力学、空气动力学、振动理论、机械制学、工程力学、热力学与传热学
11、、流体力学、空气动力学、振动理论、机械制图、机械原理、机械零件、工程材料、机械强度、电工学、工业电子学、电控图、机械原理、机械零件、工程材料、机械强度、电工学、工业电子学、电控与微机控制技术、液压技术、液力传动、汽车理论与微机控制技术、液压技术、液力传动、汽车理论(汽车动力学或汽车行驶性能汽车动力学或汽车行驶性能)、发动机原理、汽车构造、车身美工与造型、汽车制造工艺、汽车维修等。发动机原理、汽车构造、车身美工与造型、汽车制造工艺、汽车维修等。1.汽车设计理论汽车设计理论三、汽车设计理论与设计技术的发展汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 8 (1)经验设计经验设计 经验
12、设计是以已有产品的经验数据为依据，运用一些带有经验常数或安全经验设计是以已有产品的经验数据为依据，运用一些带有经验常数或安全系数的经验公式进行设计计算的一种传统的设计方法。这种设计由于缺乏精确系数的经验公式进行设计计算的一种传统的设计方法。这种设计由于缺乏精确的设计数据和科学的计算方法，使所设计的产品不是过于笨重就是可靠性差。的设计数据和科学的计算方法，使所设计的产品不是过于笨重就是可靠性差。一种新车型的开发往往要经过设计一种新车型的开发往往要经过设计试制试制试验试验改进设计改进设计试制试制试验等过试验等过程，反复修改图纸完善设计后才能定型，设计周期长，质量差，消耗大。程，反复修改图纸完善设计
13、后才能定型，设计周期长，质量差，消耗大。(2)以科学实验和技术分析为基础的设计以科学实验和技术分析为基础的设计 随着测试技术的发展与完善，在汽车设计过程中引进新的测试技术和各种随着测试技术的发展与完善，在汽车设计过程中引进新的测试技术和各种专用的试验设备，进行科学实验，从各方面对产品的结构、性能和零部件的强专用的试验设备，进行科学实验，从各方面对产品的结构、性能和零部件的强度、寿命进行测试，同时应用近代数学物理分析方法，对汽车产品及其总成、度、寿命进行测试，同时应用近代数学物理分析方法，对汽车产品及其总成、零部件进行全面的技术分析、研究，这样就使汽车设计发展到以科学实验和技零部件进行全面的技术
14、分析、研究，这样就使汽车设计发展到以科学实验和技术分析为基础的阶段。术分析为基础的阶段。2.汽车设计技术的发展汽车设计技术的发展汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 9 (3)计算机辅助设计计算机辅助设计 电子计算机的出现及其在工程设计中的推广应用，使汽车设计技术飞跃电子计算机的出现及其在工程设计中的推广应用，使汽车设计技术飞跃发展，设计过程完全改观。这种利用计算机及其外部设备进行产品设计的方发展，设计过程完全改观。这种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法，统称为计算机辅助设计(CAD，computer aided design)。今后。今后
15、CAD将与将与CAM(computer aided manufacture，计算机辅助制造，计算机辅助制造)、CAT(computeraidedtest，计算机辅助测试，计算机辅助测试)结合成结合成CADMAT系统，将更显示出其巨大的功系统，将更显示出其巨大的功效。效。现代汽车设计，除传统的方法外，在计算机辅助设计中，还引进了最优现代汽车设计，除传统的方法外，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（等现代设计方法与分析手段
16、，通常称为计算机辅助工程（CAE，computer aided Engineering）。甚至还引进了雷达防撞、卫星导航、智能化电子仪表）。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。及显示系统等高新技术。2.汽车设计技术的发展汽车设计技术的发展汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 10第二节 汽车制造工艺 汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 11一、汽车的生产过程 汽车的生产过程是指将原材料转变为汽车产品的全过程。汽车的生产过程是指将原材料转变为汽车产品的全过程。汽车的生产过程包括了毛坯（铸件、锻件等）的制造、零件的机
17、械加工、毛汽车的生产过程包括了毛坯（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（或部件）的装配和汽车产品的总装配等基本生产过程。程。基本生产过程是汽车生产中的中心环节。在生产过程中，除上述所指出的基基本生产过程是汽车生产中的中心环节。在生产过程中，除上述所指出的基本生产过程外，还包括保证生产过程能正常进行所必需的其他一些过程，如动能本生产过程外，还包括保证生产过程能正常进行所必需的其他一些过程，如动能(压缩空气、蒸汽、煤气等压缩空气、蒸汽、煤气等)的生产、非标准设备及工艺装备。的生产等，一般称的生产、非标准
18、设备及工艺装备。的生产等，一般称为辅助生产过程。此外，为保证生产过程的正常进行和产品质量，还包括各生产为辅助生产过程。此外，为保证生产过程的正常进行和产品质量，还包括各生产环节之间的运输、保管、产品的销售及售后服务等服务生产过程和生产及技术准环节之间的运输、保管、产品的销售及售后服务等服务生产过程和生产及技术准备的生产过程。备的生产过程。汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 12轿车主要生产过程 汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 13载货汽车主要生产过程 汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 14二、汽车制造的工艺过程
19、及其组成 工艺过程是指，在生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性工艺过程是指，在生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。在汽车制造的工艺过程中，包括了毛坯质等，使其成为成品或半成品的过程。在汽车制造的工艺过程中，包括了毛坯（铸件、锻件等）的工艺过程、热处理工艺过程、零件的机械加工工艺过程、冲（铸件、锻件等）的工艺过程、热处理工艺过程、零件的机械加工工艺过程、冲压工艺过程、焊接工艺过程、涂装工艺过程、总成或部件及汽车产品的装配工艺压工艺过程、焊接工艺过程、涂装工艺过程、总成或部件及汽车产品的装配工艺过程等。过程等。1、毛坯制造工艺过程、毛坯
20、制造工艺过程 将原材料通过铸造和锻造方法制造成铸件和锻件，分别称为铸造和锻造工将原材料通过铸造和锻造方法制造成铸件和锻件，分别称为铸造和锻造工艺过程，统称为毛坯制造工艺过程。艺过程，统称为毛坯制造工艺过程。铸造铸造是将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中，待其凝固后得到一定形是将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中，待其凝固后得到一定形状、尺寸和性能铸件的方法。状、尺寸和性能铸件的方法。锻造锻造是在压力设备及工模具的作用下，使金属坯料产生局部或全部的塑性变是在压力设备及工模具的作用下，使金属坯料产生局部或全部的塑性变形以获得一定形状、尺寸和质量的锻件的方法。形以获得一定形状、尺寸和质量的锻件的方法
21、。汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 15二、汽车制造的工艺过程及其组成 2、机械加工工艺过程、机械加工工艺过程 机械加工工艺过程机械加工工艺过程主要是改变生产对象的形状和尺寸的过程。主要是改变生产对象的形状和尺寸的过程。根据机械加工中有无切屑，可以分为切削加工和无屑加工两类。根据机械加工中有无切屑，可以分为切削加工和无屑加工两类。切削加工切削加工是利用切削刀具从生产对象是利用切削刀具从生产对象(工件工件)上切除多余材料的加工方法，如上切除多余材料的加工方法，如在汽车零件制造中常采用的车削、钻削、铰削、铣削、拉削、锤削、磨削、研磨、在汽车零件制造中常采用的车削、钻削、
22、铰削、铣削、拉削、锤削、磨削、研磨、抛光、超精加工和齿轮轮齿加工中的滚齿、插齿、剃齿，以及锥齿轮轮齿加工中抛光、超精加工和齿轮轮齿加工中的滚齿、插齿、剃齿，以及锥齿轮轮齿加工中的铣齿、拉齿等。的铣齿、拉齿等。无屑加工无屑加工是使用滚挤压工具对生产对象施加压力，使其产生塑性变形而成是使用滚挤压工具对生产对象施加压力，使其产生塑性变形而成形和强化表面的加工方法，如汽车零件制造中采用的热轧齿轮轮齿、冷轧和冷挤形和强化表面的加工方法，如汽车零件制造中采用的热轧齿轮轮齿、冷轧和冷挤齿轮轮齿，滚挤压轴零件外圆和内孔等。齿轮轮齿，滚挤压轴零件外圆和内孔等。在机床设备上利用切削刀具或其他工具，利用机械力将毛坯
23、或工件加工成在机床设备上利用切削刀具或其他工具，利用机械力将毛坯或工件加工成零件的过程，称为零件的过程，称为机械加工工艺过程。机械加工工艺过程。汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 16 汽车（特别是轿车）车身绝大部分是冲压件，如顶盖、挡泥板、车身侧板、汽车（特别是轿车）车身绝大部分是冲压件，如顶盖、挡泥板、车身侧板、地板、发动机罩、车门内外板、行李箱盖板、中门柱、前门柱、保险杠等。汽地板、发动机罩、车门内外板、行李箱盖板、中门柱、前门柱、保险杠等。汽车冲压件品种繁多、生产批量大，因此必须采用机械化、半自动化或全自动化车冲压件品种繁多、生产批量大，因此必须采用机械化、半
24、自动化或全自动化流水生产。流水生产。3、冲压工艺过程、冲压工艺过程汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 17 车身车身焊接通常称焊装，是将车身冲压零件组装和焊接成符合产品设计要求的焊接通常称焊装，是将车身冲压零件组装和焊接成符合产品设计要求的白车身（即白车身（即未经喷漆未经喷漆的车身）。的车身）。4、焊接工艺过程、焊接工艺过程 汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 18 焊接焊接机器人机器人被越来越广泛地采用，并出现了机器人焊装线和无人操作机器被越来越广泛地采用，并出现了机器人焊装线和无人操作机器人焊装车间，采用焊接机器人可使焊接质量稳定并减轻工
25、人人焊装车间，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。的劳动强度。汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 19 车身车身焊装时各大总成和白车身均要进行严格的质量检验。例如，在生产线焊装时各大总成和白车身均要进行严格的质量检验。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等量机进行抽检等。汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 20 汽车汽车涂装的目的是起保护、装饰和标志等作用，以及车身内表面的隔热、涂装的目的是起保护、装饰
26、和标志等作用，以及车身内表面的隔热、消声、抗震密封等特殊作用。因此，轿车、客车车身和货车驾驶室的涂漆不仅消声、抗震密封等特殊作用。因此，轿车、客车车身和货车驾驶室的涂漆不仅装饰性要求高，而且还要求良好的力学性能、高的耐候性和耐装饰性要求高，而且还要求良好的力学性能、高的耐候性和耐腐蚀性。腐蚀性。为为保证喷漆质量，车间厂房及其环境要求非常干净，并注意将产尘区与喷保证喷漆质量，车间厂房及其环境要求非常干净，并注意将产尘区与喷漆工作区分开。喷漆之前需进行预处理（亦称前处理），其质量的优劣对整车漆工作区分开。喷漆之前需进行预处理（亦称前处理），其质量的优劣对整车的耐蚀性有很大影响的耐蚀性有很大影响。预
27、处理。预处理的目的是使金属车身脱脂、除锈、清洗后通过中的目的是使金属车身脱脂、除锈、清洗后通过中温锌磷化生成磷化膜并经钝化，以提高漆膜的结合力、增强温锌磷化生成磷化膜并经钝化，以提高漆膜的结合力、增强耐蚀性。耐蚀性。涂漆涂漆通常经几道工序，先经电泳底漆、再喷中间涂料、最后作面漆施工。面通常经几道工序，先经电泳底漆、再喷中间涂料、最后作面漆施工。面漆施工是决定车身美观的最后一关，用漆类型有氨基醇酸类、聚脂类、丙烯酸漆施工是决定车身美观的最后一关，用漆类型有氨基醇酸类、聚脂类、丙烯酸类等；通常用高速旋转静电喷杯喷涂，不同档次汽车面漆喷涂次数和工艺不同，类等；通常用高速旋转静电喷杯喷涂，不同档次汽车
28、面漆喷涂次数和工艺不同，其要求得到的光泽和鲜映度也有所不同。为了高质量、快节奏，涂漆生产多采其要求得到的光泽和鲜映度也有所不同。为了高质量、快节奏，涂漆生产多采用往复式喷涂机、喷漆机器人等装备，构成自动化程度较高的生产线。考虑到用往复式喷涂机、喷漆机器人等装备，构成自动化程度较高的生产线。考虑到轿车面漆的返修率较高，一般在车间设计时安排一条生产线供返修使用。轿车面漆的返修率较高，一般在车间设计时安排一条生产线供返修使用。5、涂装工艺过程、涂装工艺过程汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 21一汽大众十五万辆捷达轿车电泳线外部循环管路一汽大众十五万辆捷达轿车电泳线外部循环
29、管路 汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 22一汽大众十五万辆捷达轿车中涂烘干室内腔一汽大众十五万辆捷达轿车中涂烘干室内腔 汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 23一汽车身厂一汽车身厂CA141CA141驾驶室阴极电泳涂装线驾驶室阴极电泳涂装线 汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 24红旗轿车六万辆面漆线红旗轿车六万辆面漆线 汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 25红旗轿车六万辆面漆线面漆烘干室红旗轿车六万辆面漆线面漆烘干室 汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 26
30、 按规定的装配技术要求，将零件或总成（部件）进行配合和连接，使之成按规定的装配技术要求，将零件或总成（部件）进行配合和连接，使之成为半成品或成品的工艺过程，称为装配工艺过程。它是改变零件、装配单元为半成品或成品的工艺过程，称为装配工艺过程。它是改变零件、装配单元（总成或部件）间的相对位置的过程，分为总成或部件的装配（分装或部装）（总成或部件）间的相对位置的过程，分为总成或部件的装配（分装或部装）和汽车产品的总装配。和汽车产品的总装配。总装线一般是由以下几个部分组成：总装线一般是由以下几个部分组成：（1）内饰装配线；）内饰装配线；（2）底盘装配线；）底盘装配线；（3）外饰装配线；）外饰装配线；（
31、4）车辆行驶性能检查调整线（简称）车辆行驶性能检查调整线（简称检测线）。检测线）。5、装配工艺、装配工艺 过程过程 汽车汽车总装总装是将汽车各零部件总成根据技术条件装配成完整、合格的汽车的是将汽车各零部件总成根据技术条件装配成完整、合格的汽车的生产过程，也是汽车生产的最后一道工序生产过程，也是汽车生产的最后一道工序。汽车总装工作的内容，因车型及生。汽车总装工作的内容，因车型及生产纲领的不同而有区别。其主要包括：整车装配、饰件装配、检验调整、性能产纲领的不同而有区别。其主要包括：整车装配、饰件装配、检验调整、性能试验及试车等。总装的基本任务，可概括为将汽车的动力试验及试车等。总装的基本任务，可概
32、括为将汽车的动力传动系统、车身内传动系统、车身内饰、车身外饰、以及电子装置等部分装配成整车。饰、车身外饰、以及电子装置等部分装配成整车。汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 27第三节第三节 汽车工程材料汽车工程材料汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 28 一、金属材料一、金属材料 金属材料分为黑色金属和有色金属。黑色金属是指钢铁材料；有色金属是金属材料分为黑色金属和有色金属。黑色金属是指钢铁材料；有色金属是指除钢铁材料以外的所有金属材料，如铝、铜、镁及其合金。指除钢铁材料以外的所有金属材料，如铝、铜、镁及其合金。钢铁材料在我国汽车工业生产中仍
33、占主流地位。其最大的特点是价格低廉，钢铁材料在我国汽车工业生产中仍占主流地位。其最大的特点是价格低廉，比强度比强度(强度密度强度密度)高，便于加工，因而得到广泛的应用。汽车用钢铁材料有高，便于加工，因而得到广泛的应用。汽车用钢铁材料有钢板、结构钢、特殊用途钢、烧结合金、铸铁等。一辆中型载货汽车上钢铁材钢板、结构钢、特殊用途钢、烧结合金、铸铁等。一辆中型载货汽车上钢铁材料约占汽车总质量的料约占汽车总质量的34。1钢铁材料钢铁材料 在汽车零件中，冷冲压零件约占总零件数的在汽车零件中，冷冲压零件约占总零件数的50%60%。汽车冷冲压零件采。汽车冷冲压零件采用的材料有钢板和钢带，其中主要是钢板，包括热
34、轧钢板和冷轧钢板。热轧钢用的材料有钢板和钢带，其中主要是钢板，包括热轧钢板和冷轧钢板。热轧钢板主要用来制造一些承受一定载荷的结构件，如保险杠、刹车盘、纵梁等；冷板主要用来制造一些承受一定载荷的结构件，如保险杠、刹车盘、纵梁等；冷轧钢板主要用来制造一些形状复杂、受力不大的机器外壳、驾驶室、轿车的车轧钢板主要用来制造一些形状复杂、受力不大的机器外壳、驾驶室、轿车的车身等覆盖零件。近年开发的加工性能良好、强度身等覆盖零件。近年开发的加工性能良好、强度(屈服强度和抗拉强度屈服强度和抗拉强度)高的薄高的薄钢板钢板高强度钢板，由于其可降低汽车自重、提高燃油经济性而在汽车上获高强度钢板，由于其可降低汽车自重
35、、提高燃油经济性而在汽车上获得应用，如用于制造车身外面板得应用，如用于制造车身外面板(包括车顶、前脸、后围、发动机罩、车门、行包括车顶、前脸、后围、发动机罩、车门、行李箱等李箱等)、车身内蒙、保险杠、横梁、边梁、支架、发动机框架等。、车身内蒙、保险杠、横梁、边梁、支架、发动机框架等。汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 29 2有色金属有色金属 有色金属因具有质轻、导电性好等特点，在现代汽车上的用量呈逐年增有色金属因具有质轻、导电性好等特点，在现代汽车上的用量呈逐年增加的趋势。如铝合金材料具有密度低、强度高和耐蚀性好的特性，是轿车的加的趋势。如铝合金材料具有密度低、强度
36、高和耐蚀性好的特性，是轿车的轻量化应用较多的材料。据统计，近轻量化应用较多的材料。据统计，近10年来，轿车上的铝及其合金用量已从年来，轿车上的铝及其合金用量已从占汽车总质量的占汽车总质量的5%左右上升至左右上升至10%左右。此外，采用新型镁合金制造的凸轮左右。此外，采用新型镁合金制造的凸轮轴盖、制动器等零部件，可以减轻质量和降低噪声。采用铝、镁、钛等轻金轴盖、制动器等零部件，可以减轻质量和降低噪声。采用铝、镁、钛等轻金属替代钢铁材料以减轻自重，是轿车轻量化的发展方向。属替代钢铁材料以减轻自重，是轿车轻量化的发展方向。一、金属材料一、金属材料汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆
37、工程系 30 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、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。涂装材料等。塑料是一种以有机合成树脂为主要成份的高分子材料，也可根据需要加塑料是一种以有机合成树脂为主要成份的高分子材料，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。汽入各种增强材料、填料、增塑剂、固化剂、稳定剂、着色剂和阻燃剂等。汽车上常用的塑料有聚丙烯车上常用的塑料有聚丙烯(PP)、聚乙烯、聚乙烯(PE)、聚苯烯、聚苯烯、ABS、聚酰胺、聚甲、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛树脂等。其具有强度、韧性和耐
38、磨性较好，价廉、耐腐醛、聚碳酸酯、酚醛树脂等。其具有强度、韧性和耐磨性较好，价廉、耐腐蚀、降噪声、美观、质轻等特点，对汽车的安全性、舒适性、经济性等方面蚀、降噪声、美观、质轻等特点，对汽车的安全性、舒适性、经济性等方面有较大的改善，如用塑料制作汽车保险杠、高档车用安全玻璃、汽车内饰件、有较大的改善，如用塑料制作汽车保险杠、高档车用安全玻璃、汽车内饰件、仪表面板等零部件，比用钢铁材料更具有安全性，并可降低造价。塑料的成仪表面板等零部件，比用钢铁材料更具有安全性，并可降低造价。塑料的成型是将分装、粒状、溶液或分散体等各种物态的塑料物料转变为所需形状的型是将分装、粒状、溶液或分散体等各种物态的塑料物
39、料转变为所需形状的制品。成型的方法有注射、压制、浇铸、挤出、吹塑、真空等。制品。成型的方法有注射、压制、浇铸、挤出、吹塑、真空等。二、非金属材料二、非金属材料1塑料塑料 汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 31 目前，汽车载重轮胎以天然橡胶为主，而轿车轮胎则以合成橡胶为主。天目前，汽车载重轮胎以天然橡胶为主，而轿车轮胎则以合成橡胶为主。天然橡胶在许多性能方面优于通用型合成橡胶，其主要特点是强度高、弹性好，然橡胶在许多性能方面优于通用型合成橡胶，其主要特点是强度高、弹性好，发热和滞后损失小，耐撕裂，以及有良好的工艺性、内聚性和粘着性。采用天发热和滞后损失小，耐撕裂，以及
40、有良好的工艺性、内聚性和粘着性。采用天然橡胶制成的轮胎耐刺扎，特别对使用条件苛刻的轮胎，其胎面上层胶大多采然橡胶制成的轮胎耐刺扎，特别对使用条件苛刻的轮胎，其胎面上层胶大多采用天然橡胶制造。在轮胎用合成橡胶中，丁基橡胶具有优良的气密性和耐老化用天然橡胶制造。在轮胎用合成橡胶中，丁基橡胶具有优良的气密性和耐老化性。用它制造的内胎，气密性比天然橡胶内胎好，使用中不必经常充气，轮胎性。用它制造的内胎，气密性比天然橡胶内胎好，使用中不必经常充气，轮胎使用寿命也相应提高。它也是无内胎轮胎密封层的最好材料。使用寿命也相应提高。它也是无内胎轮胎密封层的最好材料。2橡胶橡胶 汽车用橡胶具有高弹性、高耐磨性等特
41、点，主要用于制造汽车轮胎、内汽车用橡胶具有高弹性、高耐磨性等特点，主要用于制造汽车轮胎、内胎、防振胶垫、软管、密封带、输送带等零部件。胎、防振胶垫、软管、密封带、输送带等零部件。车用胶带多用氯丁橡胶制作，以减少噪声、提高使用寿命，并且耐磨损。车用胶带多用氯丁橡胶制作，以减少噪声、提高使用寿命，并且耐磨损。车用橡胶密封件多采用丙烯酸酯橡胶、硅橡胶等材料制作，以满足气密性好、车用橡胶密封件多采用丙烯酸酯橡胶、硅橡胶等材料制作，以满足气密性好、耐热、耐老化要求。耐热、耐老化要求。车用胶管（水、气、燃油、润滑油、液压油等的输送管），采用丁腈橡车用胶管（水、气、燃油、润滑油、液压油等的输送管），采用丁腈
42、橡胶、氯丁橡胶等材料制造，以保证其与各种工作油接触后，性能不会恶化。胶、氯丁橡胶等材料制造，以保证其与各种工作油接触后，性能不会恶化。对于汽车门窗玻璃密封条，多采用乙丙橡胶制造，也有将氯丁橡胶或丁苯对于汽车门窗玻璃密封条，多采用乙丙橡胶制造，也有将氯丁橡胶或丁苯橡胶与乙丙橡胶并用的，可达到经久耐用的目的。橡胶与乙丙橡胶并用的，可达到经久耐用的目的。汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 32 钢化玻璃钢化玻璃是普通玻璃经过高温淬火处理的特种玻璃，即将普通玻璃加热是普通玻璃经过高温淬火处理的特种玻璃，即将普通玻璃加热到一定温度后，迅速冷却进行特殊钢化处理。其性能特点是具有很
43、高的温度到一定温度后，迅速冷却进行特殊钢化处理。其性能特点是具有很高的温度急变抵抗能力，强度也较高。钢化玻璃在受到冲击破碎时，在破碎前瞬间的急变抵抗能力，强度也较高。钢化玻璃在受到冲击破碎时，在破碎前瞬间的临界状态，沿玻璃晶界产生裂纹，碎片小而无棱角，不会造成人体伤害，常临界状态，沿玻璃晶界产生裂纹，碎片小而无棱角，不会造成人体伤害，常用于汽车后窗玻璃和侧窗玻璃。用于汽车后窗玻璃和侧窗玻璃。3玻璃玻璃 汽车用玻璃是安全性能高的钢化玻璃和夹层玻璃。汽车用玻璃是安全性能高的钢化玻璃和夹层玻璃。夹层玻璃夹层玻璃又称为安全玻璃。它是将两片以上的平板类玻璃用聚乙烯醇缩又称为安全玻璃。它是将两片以上的平板
44、类玻璃用聚乙烯醇缩丁醛塑料衬片粘合而成，具有较高的强度。在夹层玻璃受到破坏时，会产生丁醛塑料衬片粘合而成，具有较高的强度。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，而且不影响玻璃的透明度，不产生辐射状或同心圆形裂纹，碎片不易脱落，而且不影响玻璃的透明度，不产生折光现象，常用于汽车的前窗玻璃。各国已制订有关法规，规定轿车的前窗折光现象，常用于汽车的前窗玻璃。各国已制订有关法规，规定轿车的前窗必须安装夹层玻璃。必须安装夹层玻璃。汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 33 除霜玻璃，是在玻璃夹层中安装了加热电阻丝，当气候变冷使玻璃表面结除霜玻璃，是在玻璃
45、夹层中安装了加热电阻丝，当气候变冷使玻璃表面结霜时，可以用电加热玻璃使霜融化，由于其操作方便，常被用作现代轿车的后霜时，可以用电加热玻璃使霜融化，由于其操作方便，常被用作现代轿车的后窗玻璃。窗玻璃。汽车玻璃常常会加入一些微量元素，制成有颜色的玻璃。如蓝色、茶色、汽车玻璃常常会加入一些微量元素，制成有颜色的玻璃。如蓝色、茶色、褐色等，它们吸收了阳光中的部分紫外线和红外线，降低了玻璃的透明度，褐色等，它们吸收了阳光中的部分紫外线和红外线，降低了玻璃的透明度，可防止外界对车内的窥视。可防止外界对车内的窥视。反光玻璃，在玻璃表面涂有一层具有反光特性的物质，用作汽车后窗时，反光玻璃，在玻璃表面涂有一层具
46、有反光特性的物质，用作汽车后窗时，当后面车辆的车灯照在上面时，即可反光以提高车辆的安全性。当后面车辆的车灯照在上面时，即可反光以提高车辆的安全性。近年来，又开发出一些新的车用玻璃品种，例如，在汽车上采用的新型电近年来，又开发出一些新的车用玻璃品种，例如，在汽车上采用的新型电控液晶变色玻璃，采用这种玻璃制成的控液晶变色玻璃，采用这种玻璃制成的“智能车窗智能车窗”，能够自动调节光线的辐，能够自动调节光线的辐射和穿透强度，可控制车内光线的柔和度。射和穿透强度，可控制车内光线的柔和度。3玻璃玻璃汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 344陶瓷陶瓷 陶瓷属于无机非金属材料，具有耐
47、高温、硬度高、脆性大等特点。在汽陶瓷属于无机非金属材料，具有耐高温、硬度高、脆性大等特点。在汽车上最早应用陶瓷材料制造的零部件是火花塞、车窗玻璃。现代汽车中，陶车上最早应用陶瓷材料制造的零部件是火花塞、车窗玻璃。现代汽车中，陶瓷的用途得到大大的拓展，一部分陶瓷作为功能材料，被用于制作各种传感瓷的用途得到大大的拓展，一部分陶瓷作为功能材料，被用于制作各种传感器，如爆震传感器、氧传感器、温度传感器等部件，以满足汽车电子化急剧器，如爆震传感器、氧传感器、温度传感器等部件，以满足汽车电子化急剧发展的需要；一部分陶瓷则作为结构材料，用于替代金属材料制作发动机和发展的需要；一部分陶瓷则作为结构材料，用于替
48、代金属材料制作发动机和热交换器零件。近年来，一些特种陶瓷用于制造发动机部件或整机、涡轮部热交换器零件。近年来，一些特种陶瓷用于制造发动机部件或整机、涡轮部件等，可以达到提高热效率、降低能耗、减轻自重的目的。件等，可以达到提高热效率、降低能耗、减轻自重的目的。5摩擦材料摩擦材料 汽车摩擦材料主要由骨架材料、粘结剂和填充材料所组成。汽车摩擦材料主要由骨架材料、粘结剂和填充材料所组成。以石棉纤维为主的骨架材料称之为石棉摩擦材料。其粘结剂多用酚醛树脂，以石棉纤维为主的骨架材料称之为石棉摩擦材料。其粘结剂多用酚醛树脂，也有相当一部分使用了含橡胶、腰果油、聚乙烯醇或其他高分子材料成分的改也有相当一部分使用
49、了含橡胶、腰果油、聚乙烯醇或其他高分子材料成分的改性酚醛树脂。填充材料多采用重晶石、硅灰石、氧化铝、铬铁矿粉、氧化铁、性酚醛树脂。填充材料多采用重晶石、硅灰石、氧化铝、铬铁矿粉、氧化铁、轮胎粉及铜、铅等粉末。随着汽车技术水平的不断提高，对摩擦材料也提出更轮胎粉及铜、铅等粉末。随着汽车技术水平的不断提高，对摩擦材料也提出更为苛刻的技术要求。近年来，人们意识到石棉的危害，开发了许多新型的摩擦为苛刻的技术要求。近年来，人们意识到石棉的危害，开发了许多新型的摩擦材料及无石棉摩擦材料，如钢纤维摩擦材料、玻璃纤维摩擦材料、陶瓷纤维摩材料及无石棉摩擦材料，如钢纤维摩擦材料、玻璃纤维摩擦材料、陶瓷纤维摩擦材料
50、、芳纶纤维摩擦材料、碳纤维擦材料、芳纶纤维摩擦材料、碳纤维摩擦材料等。摩擦材料等。汽车工程概论汽车工程概论青岛大学车辆工程系青岛大学车辆工程系 356复合材料复合材料 复合材料是指由两种或两种以上不同材料组合而成的材料，它在强度、复合材料是指由两种或两种以上不同材料组合而成的材料，它在强度、刚度、耐蚀性等方面比单纯的金属材料、陶瓷材料和聚合物材料等都优越。刚度、耐蚀性等方面比单纯的金属材料、陶瓷材料和聚合物材料等都优越。（1）玻璃纤维增强复合材料）玻璃纤维增强复合材料 是由玻璃纤维与热固性树脂或热塑性树脂复合的材料，通常又称玻璃钢。由是由玻璃纤维与热固性树脂或热塑性树脂复合的材料，通常又称玻璃
