汽車(chē)概論-第一章

1、汽車(chē)概論 北京理工大學(xué) 課程目錄 n第一章 汽車(chē)發(fā)展史 n第二章 現(xiàn)代汽車(chē) n第三章 現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè) n第四章 汽車(chē)設(shè)計(jì)與試驗(yàn) n第五章 我國(guó)的汽車(chē)工業(yè) 第一章 汽車(chē)發(fā)展史 n第一節(jié) 汽車(chē)的產(chǎn)生和演化 n第二節(jié) 汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展 n第三節(jié) 未來(lái)汽車(chē)與汽車(chē)工業(yè) 第一節(jié) 汽車(chē)的產(chǎn)生和演化 n汽車(chē)的定義：不同國(guó)家有不同的定義 中國(guó)：由自身裝備的動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)，一般 具有四個(gè)或四個(gè)以上車(chē)輪，不依靠軌道或 架線(xiàn)而在陸地行駛的車(chē)輛 美國(guó)：由本身的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，裝有駕駛操縱 裝置的在固定軌道以外的道路或自然地面 上運(yùn)輸客、貨或牽引其他車(chē)輛的車(chē)輛 日本：自身裝有發(fā)動(dòng)機(jī)和操縱裝置的不依 靠軌道或架線(xiàn)能在路上行駛的車(chē)輛 一

2、、人類(lèi)對(duì)汽車(chē)的探索 n以動(dòng)力裝置為線(xiàn)索： 蒸汽機(jī) 電動(dòng)機(jī) 內(nèi)燃機(jī) n以行走裝置為線(xiàn)索： 步行式 雪橇式 車(chē)輪式 n以時(shí)間為線(xiàn)索： 1480年，維西的彈簧車(chē) 1670年，牛頓 的噴氣式汽車(chē) 1705年，紐可門(mén)的活塞 往復(fù)式蒸汽機(jī) 二、早期的汽車(chē)探索 n蒸汽汽車(chē)： 世界上最初可以載人的自備動(dòng)力的車(chē)輛是蒸汽汽 車(chē) 世界上第一輛汽車(chē)是法國(guó)人居紐1770年制造的蒸 汽汽車(chē)，現(xiàn)珍藏于巴黎的國(guó)家技術(shù)及機(jī)械品博物 館 世界上最早投入運(yùn)行的車(chē)輛是美國(guó)人古涅1825年 制造的蒸汽汽車(chē)，在相距15km的格斯特夏和切羅 滕哈姆間作有規(guī)律的運(yùn)輸服務(wù)，單程時(shí)間45min 1827年，漢考克在公共汽車(chē)的側(cè)面寫(xiě)上行車(chē)路線(xiàn) 及

3、所經(jīng)過(guò)的地名 早期的幾個(gè)具有代表性的車(chē) 居紐蒸汽汽車(chē) 水陸兩用汽車(chē) 早期的公共汽車(chē) 滑輪車(chē)和輻條車(chē) 鍋爐 汽缸 居紐的蒸汽汽車(chē) 時(shí)間：1769年 制造人：法國(guó)人居紐 用途：拉炮 燃料：柴禾 結(jié)構(gòu)：鍋爐、兩個(gè)汽缸、 前輪驅(qū)動(dòng) 時(shí)速：3.6km 由于鍋爐、汽缸等機(jī)件的重 量都加在前輪上，方向操縱 困難，只行駛了1km就發(fā)生 鍋爐爆炸，汽車(chē)失去控制， 車(chē)仰人翻，撞壞了路邊房屋， 車(chē)子也損壞嚴(yán)重 水陸兩用車(chē) n1805年，美國(guó)人艾文思首次制造了裝蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)的水陸兩用汽車(chē)。這種水 陸兩用汽車(chē)是費(fèi)城港當(dāng)局為了疏通費(fèi)城港，委托艾文思負(fù)責(zé)制造的，原來(lái) 打算是制造疏浚船，不料船制成以后，發(fā)現(xiàn)作業(yè)場(chǎng)地不在海岸邊，

4、于是不 得不考慮將這艘蒸汽船運(yùn)送到有港口的地方。艾文思在船底裝上了四個(gè)車(chē) 輪，用船上的蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。這樣便把船運(yùn)到了港。因此疏浚船成了水 陸兩用車(chē)。它也成為現(xiàn)代水陸兩用汽車(chē)的鼻祖。 早期英國(guó)街頭的公共汽車(chē) n1801年，理查德特雷威蒂克制造了英國(guó)最早的蒸 汽汽車(chē)。兩年后，他又制成了形狀類(lèi)似公共馬車(chē) 的蒸汽汽車(chē)。這輛公共汽車(chē)能乘坐8個(gè)人，創(chuàng)造了 在平路上時(shí)速為9.6km/h，坡道上時(shí)速為6.4km/h 的世界紀(jì)錄。 人類(lèi)對(duì)車(chē)輛的探索 n1420年，有人制造出了一 種滑輪車(chē)。人坐在車(chē)內(nèi)，借 用人力使繩子不停地轉(zhuǎn)動(dòng)滑 輪。車(chē)雖然走了起來(lái)，但由 于人力有限，這輛車(chē)的速度 就不能充分地得以發(fā)揮，比 步

5、行還要慢。 n1649年，德國(guó)一個(gè)鐘表匠漢斯郝 丘，制造了一臺(tái)發(fā)條式的汽車(chē)。但 是這臺(tái)發(fā)條車(chē)的速度不到1.6km/h， 而且每前進(jìn)230m，就必須把鋼制發(fā) 條卷緊一次，這個(gè)工作的強(qiáng)度太大 了，所以發(fā)條車(chē)也沒(méi)有能夠得到發(fā) 展。 蒸汽汽車(chē)早期的狀況 n蒸汽汽車(chē)在當(dāng)時(shí)被稱(chēng)為無(wú)馬馬車(chē)，顯然對(duì) 馬車(chē)運(yùn)輸業(yè)產(chǎn)生了威脅，因而引起了馬車(chē) 業(yè)主們的反對(duì) n蒸汽汽車(chē)笨重，操作不便，在車(chē)輛數(shù)增加 的同時(shí)，交通事故和鍋爐爆炸的事故時(shí)有 發(fā)生 n鍋爐燃燒所排出的煤灰、黑煙對(duì)沿街住戶(hù) 和行人造成危害，也引起市民們的不滿(mǎn) 早期的交通狀況 n1865年英國(guó)制定了著名的“紅旗法規(guī)” n紅旗法規(guī)：規(guī)定蒸汽汽車(chē)必須有兩人以上 參加

6、駕駛，車(chē)前方約55m處必須有人高舉 紅旗或紅燈開(kāi)路，示意車(chē)馬、行人避讓?zhuān)?車(chē)速限制為郊外6.4km/h，市區(qū)3.2km/h n1839年，古特夷提出的加硫橡膠 n1845年，湯姆遜發(fā)明了充氣輪胎 n19世紀(jì)末，燃料由煤轉(zhuǎn)為使用石油 n以上條件均導(dǎo)致車(chē)速不斷提高 電動(dòng)汽車(chē) n最早的電動(dòng)汽車(chē)：1873年英國(guó)戴維森制造 的四輪卡車(chē) n美國(guó)的愛(ài)迪生、福特等都對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi) 發(fā)作出了很大貢獻(xiàn) n快速發(fā)展時(shí)期：19世紀(jì)90年代，1898年哥 倫比亞電氣公司生產(chǎn)了500輛電動(dòng)汽車(chē) n最高車(chē)速：法國(guó)的杰那茨駕駛的電動(dòng)車(chē)創(chuàng) 造了時(shí)速105km/h的最高車(chē)速 內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)登上歷史舞臺(tái)的必然 n蒸汽汽車(chē)的缺點(diǎn)： 給水

7、繁瑣 啟動(dòng)時(shí)間太長(zhǎng)：起動(dòng)一次21個(gè)步驟、45min 安全性差 公害明顯 n電動(dòng)汽車(chē)的缺點(diǎn)： 續(xù)駛里程太短：80km/次 蓄電池體積和質(zhì)量太大故車(chē)內(nèi)空間太小 蓄電池成本太高 三、近代汽車(chē)的誕生與技術(shù)發(fā)展 n近代汽車(chē)的誕生：（發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展） 蒸汽機(jī)的缺陷促使人們尋求跟好的動(dòng)力裝置 1838年，英國(guó)人巴尼特研制了兩沖程煤氣機(jī) 1862年，法國(guó)人羅切斯提出四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)循 環(huán)理論并取得專(zhuān)利 1876年，德國(guó)人奧托運(yùn)用循環(huán)理論試制了第 一臺(tái)活塞與曲柄相組合，將煤氣和空氣混合 氣經(jīng)壓縮沖程后再點(diǎn)燃的往復(fù)活塞式四沖程 內(nèi)燃機(jī)（現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)的前身）為了紀(jì)念?yuàn)W托 人們稱(chēng)這種循環(huán)為奧托循環(huán) 近代汽車(chē) n汽油機(jī)誕生的條

8、件： 石油的開(kāi)發(fā)使用 汽油氣化性好的特點(diǎn) 奧托四沖程煤氣機(jī)原理 梅巴克關(guān)于汽化器（化油器）的設(shè)想 n近代汽車(chē)： 本茨一號(hào)汽車(chē) 戴姆勒一號(hào)汽車(chē) 奔馳一號(hào)汽車(chē)-汽車(chē)誕生 n1885年德國(guó)人本茨研制的單杠兩沖程汽油機(jī)裝在 一輛三輪車(chē)上，是近代車(chē)的原形 n特點(diǎn)：火花點(diǎn)火、水冷、后驅(qū)、前輪轉(zhuǎn)向 n現(xiàn)存于慕尼黑科學(xué)博物館 卡爾.本茨的第一輛汽車(chē) n德國(guó)曼海姆專(zhuān)利局批準(zhǔn)卡爾本茨為其在 1885年研制成功的三輪汽車(chē)申請(qǐng)的專(zhuān)利， 這一天被后人稱(chēng)為現(xiàn)代汽車(chē)誕生日 戴姆勒一號(hào)車(chē) n1886年德國(guó)人戴姆勒研制的四輪汽車(chē) n也有人把1886年作為汽車(chē)誕生年 n這輛車(chē)被世人公認(rèn)為是世界上第一輛汽油發(fā)動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)的四輪汽車(chē)

9、排量：0.46L 轉(zhuǎn)速：650r/h 車(chē)速：18km/h 汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展和完善 n20世紀(jì)初的車(chē)輛： 蒸汽汽車(chē)：銷(xiāo)量最大、總體性能穩(wěn)定 電動(dòng)汽車(chē)：電池驅(qū)動(dòng)、有線(xiàn)電車(chē) u有軌電車(chē)1882年首先出現(xiàn)在德國(guó) u1923年，英國(guó)造出了第一輛無(wú)軌電車(chē) 內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)：逐漸完善 u1901年，邁巴赫發(fā)明了蜂窩狀的冷卻水箱 u1917年，凱迪拉克公司研制了電起動(dòng)器 u1929年，凱迪拉克公司研制了同步器 汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展（續(xù)） u1914年，鼓式制動(dòng)器誕生 u1921年，美國(guó)的杜森伯格公司研制了液力 助力器 汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展（續(xù)） n汽車(chē)輪胎的發(fā)展：實(shí)心木輪 輻條式鐵 質(zhì)輪胎外套實(shí)心橡膠輪 充氣輪胎 （法國(guó)的米舍蘭

10、兄弟發(fā)明） 可拆卸式 車(chē)輪 鋼絲輪胎 n公路的發(fā)展：碎石和土路 瀝青路面 u1910年英國(guó)成立“公路署”負(fù)責(zé)修筑瀝青 公路 u1914年開(kāi)始出現(xiàn)水泥公路 u1924年意大利首先建造了高速公路 u1942年德國(guó)修建了現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)的高速公路 汽車(chē)的大量生產(chǎn)和銷(xiāo)售 n汽車(chē)大量生產(chǎn)的新紀(jì)元：1901年美國(guó)人奧 德?tīng)柹a(chǎn)和銷(xiāo)售了425輛奧斯莫比爾牌轎車(chē)， 1905年達(dá)6500輛 n汽車(chē)生產(chǎn)流水線(xiàn)的誕生：1913年，福特首 先發(fā)明了科學(xué)設(shè)計(jì)的汽車(chē)流水生產(chǎn)線(xiàn)大大 地提高了汽車(chē)的生產(chǎn)效率，并且很快被其 他汽車(chē)廠商效仿 n福特T型車(chē)：從1908年到1927年生產(chǎn)了 1500萬(wàn)輛，創(chuàng)下了當(dāng)時(shí)的世界紀(jì)錄 福特T型車(chē) n

11、T型車(chē)的各種零件被首次設(shè)計(jì)成統(tǒng)一規(guī)格， 實(shí)現(xiàn)了總成互換 ，流水生產(chǎn)線(xiàn)，效率大幅 度提高，成本低，價(jià)格便宜，廣為流行 汽車(chē)的大量生產(chǎn)和銷(xiāo)售 n甲殼蟲(chóng)：20世紀(jì)60年代德國(guó)的甲殼蟲(chóng)式轎 車(chē)的問(wèn)世使經(jīng)濟(jì)性家庭轎車(chē)達(dá)到一個(gè)新的 銷(xiāo)售高潮 n為了實(shí)現(xiàn)批量銷(xiāo)售產(chǎn)生的汽車(chē)新技術(shù)： 1927年以前汽車(chē)技術(shù)集中在經(jīng)濟(jì)性、可靠 性和耐久性這類(lèi)基本問(wèn)題上，例如： 前輪因轉(zhuǎn)向而沒(méi)有裝設(shè)制動(dòng)裝置 1905年開(kāi)發(fā)的帶鑰匙的點(diǎn)火開(kāi)關(guān) 1911年發(fā)明了自動(dòng)起動(dòng)機(jī)等等 汽車(chē)的美觀和舒適性發(fā)展時(shí)期 n車(chē)身的發(fā)展：從人們追求外形、色彩以及 乘坐舒適性的角度出發(fā)，車(chē)體的整體性和 剛度增強(qiáng)，發(fā)展過(guò)程如下： 無(wú)馬馬車(chē)：汽車(chē)車(chē)身及馬車(chē)車(chē)身

12、 福特A型車(chē)：在坐席前設(shè)一塊擋風(fēng)板 箱型汽車(chē)：整體上是四方形，形式箱子 流線(xiàn)型汽車(chē)：隨著車(chē)速的提高，空氣動(dòng)力 學(xué)應(yīng)用到汽車(chē)車(chē)身的設(shè)計(jì)當(dāng)中 船型汽車(chē)：考慮到機(jī)械工程學(xué)和流體力學(xué) 福特A型車(chē) n1928年福特A型車(chē)取代了風(fēng)靡一時(shí)的福特T 型車(chē) 環(huán)保性能發(fā)展期 n污染量：在美國(guó)車(chē)輛排放物占大氣污染物 總量的55% n污染物：CO、NOx、HC、C等 n排放法規(guī)：最早立法的是美國(guó)加利福尼亞 州 n改善排放措施：曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)（PCV）、 廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（EGR）、排氣三元催化系 統(tǒng)、分層燃燒系統(tǒng)、稀混合氣燃燒系統(tǒng) 節(jié)能、安全性的發(fā)展期 n節(jié)能：從降低風(fēng)阻的角度出發(fā)，出現(xiàn)了不 同類(lèi)型的車(chē)身結(jié)構(gòu)（魚(yú)型、流

13、線(xiàn)型） n結(jié)構(gòu)：日本、歐洲的小排量汽車(chē)逐步興起 n其它能源：甲醇、乙醇、液化石油氣等 n安全性措施：安全帶、防抱死系統(tǒng)、安全 氣囊、可吸收能量的轉(zhuǎn)向柱、可吸能的前 后保險(xiǎn)杠、安全擋風(fēng)玻璃、軟化儀表板 n安全方面的熱門(mén)課題：汽車(chē)碰撞試驗(yàn)和設(shè) 計(jì)中的人體工程學(xué) 電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 n電子裝置的應(yīng)用：改善了排氣污染、節(jié)約 能耗、提高舒適性 n常見(jiàn)電子裝置：電子燃油系統(tǒng)、自動(dòng)變速 箱、汽車(chē)電子管理系統(tǒng)、車(chē)載電子設(shè)備、 汽車(chē)故障診斷系統(tǒng)等 n計(jì)算機(jī)的應(yīng)用：汽車(chē)的設(shè)計(jì)采用CAD、CAM 等，通過(guò)計(jì)算機(jī)的仿真與計(jì)算進(jìn)行方案優(yōu) 化，使各部分構(gòu)件的設(shè)計(jì)更合理，材料利 用率更高，汽車(chē)進(jìn)一步輕量化，性能進(jìn)一

14、 步提高 汽車(chē)發(fā)展史小結(jié) n1886年，卡爾.本茨的汽車(chē)申請(qǐng)專(zhuān)利 n1889年，法國(guó)人標(biāo)致發(fā)明變速器和差速器 n1892年，美國(guó)人杜里埃發(fā)明化油器 n1894年，米其林發(fā)明可拆卸式充氣輪胎 n1902年，盤(pán)式制動(dòng)器專(zhuān)利被英國(guó)人獲得、鼓式制 動(dòng)器專(zhuān)利由法國(guó)人雷諾獲得 n1908年，福特流水線(xiàn)成立 n1911年，車(chē)燈問(wèn)世 n1952年，座椅安全帶在美國(guó)問(wèn)世 n1954年，燃油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)世 第二節(jié) 汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展 n與汽車(chē)的發(fā)明同步，出現(xiàn)了用于商品銷(xiāo)售的汽車(chē) 產(chǎn)品，但是以大規(guī)模生產(chǎn)為標(biāo)志的汽車(chē)工業(yè)的形 成是20世紀(jì)初的事，其后整個(gè)20世紀(jì)是汽車(chē)工業(yè) 蓬勃發(fā)展的時(shí)期，美國(guó)、西歐、日本相繼建成了 規(guī)

15、模宏大的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)。隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的國(guó)際化， 汽車(chē)工業(yè)已成為全球性的支柱產(chǎn)業(yè)，在人類(lèi)的工 業(yè)發(fā)展史上占有十分重要的位置 n汽車(chē)工業(yè)的形成 n汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展 n日本汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展 汽車(chē)工業(yè)的形成 n汽車(chē)公司的形成： 德國(guó)的戴姆勒-本茨公司（1926年） 美國(guó)的福特公司（1903年） 英國(guó)的勞斯-萊斯公司 法國(guó)的雪鐵龍公司（1919年） 意大利的菲亞特公司（1899年） n汽車(chē)誕生地：歐洲 n汽車(chē)工業(yè)形成地：美洲 福特在汽車(chē)工業(yè)中的作用 n福特：鐘表匠，于1893年在自己簡(jiǎn)陋的作坊里制 造汽車(chē)，之后在底特律組建汽車(chē)公司 n汽車(chē)售價(jià)： n汽車(chē)大幅度降價(jià)的原因： 采用標(biāo)準(zhǔn)互換件 采用總成裝配法 采用流水生

16、產(chǎn)線(xiàn) 美國(guó)政府的大力支持 年代 189 9 1907 1909 191 6 1927 售價(jià) 270 0 1000 905360290 汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展 n汽車(chē)工業(yè)：關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)最廣、涉及面最廣 n美國(guó)汽車(chē)工業(yè)的形成：歐洲的汽車(chē)工業(yè)發(fā)展較慢， 美國(guó)為了降低運(yùn)輸成本避免運(yùn)輸過(guò)程中車(chē)身的損 傷，于是福特公司最早采用將零件運(yùn)到歐洲就地 裝配出售 n歐洲汽車(chē)工業(yè)的形成：歐洲為保護(hù)本國(guó)汽車(chē)工業(yè) 對(duì)美國(guó)汽車(chē)零部件進(jìn)口課以重稅，同時(shí)憑借自己 技術(shù)優(yōu)勢(shì)大力發(fā)展本國(guó)汽車(chē)工業(yè)，二戰(zhàn)后歐洲汽 車(chē)工業(yè)就基本形成了 n歐洲名車(chē)：大眾、奔馳、寶馬、雷諾、標(biāo)志等 汽車(chē)安全問(wèn)題的提出 n汽車(chē)大量使用帶來(lái)的問(wèn)題：安全問(wèn)題、環(huán) 境問(wèn)題

17、n安全問(wèn)題：由于汽車(chē)保有量的劇增、道路 情況的優(yōu)化、車(chē)速的提高導(dǎo)致交通事故大 量發(fā)生 n環(huán)境問(wèn)題：汽車(chē)尾氣污染問(wèn)題、汽車(chē)噪聲 污染問(wèn)題等等 n能源危機(jī)：石油危機(jī) 日本汽車(chē)工業(yè)的騰飛 n日本汽車(chē)之路：進(jìn)口整車(chē) 引進(jìn)技術(shù) n1899年從美國(guó)進(jìn)口電動(dòng)車(chē) 1904年制造 出第一輛蒸汽機(jī)汽車(chē) 1907年制造車(chē)第 一輛汽油機(jī)汽車(chē) 1923年關(guān)東大地震， 電車(chē)無(wú)法行駛，大量進(jìn)口T型福特車(chē)，美國(guó) 借此機(jī)會(huì)沖擊日本汽車(chē)工業(yè) n日本政府扶植：東京汽車(chē)公司（五十鈴汽 車(chē)公司）、日產(chǎn)汽車(chē)公司、豐田汽車(chē)公司 n政策：對(duì)汽車(chē)業(yè)低息貸款、減免稅收、財(cái) 政補(bǔ)貼，擠垮外資企業(yè)，壯大本國(guó)汽車(chē)業(yè) 日本汽車(chē)工業(yè)的突起 n汽車(chē)工業(yè)的突

18、起： 1955年發(fā)表了“國(guó)民車(chē)發(fā)展綱要” 1961年制定了分期付款購(gòu)車(chē)方案 1965年名列世界第四 1966年躍升為世界第三 1967年成為世界第二 1980年以年產(chǎn)量1104.2萬(wàn)輛超過(guò)美國(guó)，奪 得世界第一汽車(chē)生產(chǎn)大國(guó)的桂冠 日本汽車(chē)工業(yè)突起的原因 n生產(chǎn)管理：企業(yè)設(shè)法使員工感到自己所從 事工作的主人，調(diào)動(dòng)員工的工作潛力，激 發(fā)員工的獻(xiàn)身精神 n先進(jìn)工藝的應(yīng)用：自動(dòng)化的應(yīng)用是汽車(chē)工 業(yè)發(fā)展的基本保障 n嚴(yán)格的紀(jì)律：車(chē)間中不允許在操作時(shí)抽煙、 閑談、游蕩，車(chē)間里沒(méi)有茶杯和其他一切 不利于生產(chǎn)的東西 n倡導(dǎo)節(jié)約：提出“為富裕而節(jié)約”的口號(hào) n工廠利用率高：“內(nèi)部挖潛” 日本汽車(chē)的特點(diǎn) n美國(guó)車(chē)特點(diǎn)：大型、豪華、大排量 n日本車(chē)特點(diǎn)：小型、微型、小排量、經(jīng)濟(jì) n70年代世界性的石油危機(jī)：導(dǎo)致美國(guó)車(chē)不 受歡迎，日本車(chē)大量銷(xiāo)往國(guó)外，并很快暢