現(xiàn)代汽車新技術(shù)教學(xué)課件6-9章

第六章汽車新材料及輕量化本章學(xué)習(xí)目標(biāo)

掌握汽車新材料的種類及汽車輕量化的研究方法了解汽車新材料的特點(diǎn)及在汽車結(jié)構(gòu)的應(yīng)用了解未來(lái)汽車輕量化的發(fā)展動(dòng)向本章要點(diǎn)

概述高強(qiáng)度鋼輕質(zhì)合金復(fù)合材料和塑料制品輕型鋼結(jié)構(gòu)國(guó)內(nèi)外輕量化技術(shù)未來(lái)發(fā)展動(dòng)向6.1概述

一.汽車輕量化研究方法二.車身新材料及輕量化節(jié)約能源、減少環(huán)境污染成為世界汽車工業(yè)界亟待解決的兩大問(wèn)題。而減輕汽車自重是節(jié)約能源和提高燃料經(jīng)濟(jì)性的最基本途徑之一，因此汽車輕量化成為21世紀(jì)汽車技術(shù)的前沿和熱點(diǎn)，輕量化已成為汽車優(yōu)化設(shè)計(jì)和選材的主要發(fā)展方向。減輕汽車自身質(zhì)量與燃油消耗下降的關(guān)系，主要有以下5種說(shuō)法：1、汽車質(zhì)量每減小100kg，則百公里油耗可以減少0.2~0.8L，一般為4.5%左右；2、汽車質(zhì)量每減小3%，則可節(jié)油1%~3%；3、汽車質(zhì)量減小1%，其油耗可以減少0.7%；汽車質(zhì)量減小330~440kg，可以節(jié)約燃油費(fèi)用20%左右；4、汽車質(zhì)量每減小50kg，則每升燃油行駛的距離可以增加1km；若質(zhì)量減小10%，則燃油經(jīng)濟(jì)性可提高5.5%左右；5、轎車質(zhì)量每減小10%，則油耗可下降8%~10%。對(duì)于16~20t級(jí)載貨汽車而言，每減小質(zhì)量1000kg，則油耗可降低6%~7%。汽車輕量化研究方法

汽車輕量化的主要途徑包括使用輕質(zhì)材料和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，此外，先進(jìn)成形工藝或連接工藝的應(yīng)用也能帶來(lái)明顯的輕量化效果。

車身新材料及輕量化在車身、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)和電子設(shè)備四大汽車部件中，車身對(duì)于整車輕量化的貢獻(xiàn)最大。汽車車身主要由鋼、鑄鐵、鋁等材料組成，輕量化潛力巨大。

6.2高強(qiáng)度鋼

高強(qiáng)度鋼是常規(guī)高強(qiáng)度鋼(屈服強(qiáng)度大于210MPa)、超高強(qiáng)度鋼(屈服強(qiáng)度大于550MPa)和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(AHSS)的總稱。高強(qiáng)度鋼板類型高強(qiáng)度鋼板主要有固溶強(qiáng)化型極低碳（IF）深沖性鋼板（抗拉強(qiáng)度為340~440MPa）、烘烤硬化型（BH）深沖性鋼板（抗拉強(qiáng)度為580MPa），殘留奧氏體組織TRIP型高延展性鋼板（抗拉強(qiáng)度為590~980MPa）、在后熱處理中通過(guò)Cu析出使強(qiáng)度提高的Cu添加鋼（抗拉強(qiáng)度為590MPa），彎曲性與輥成型性優(yōu)異的超高強(qiáng)度鋼板（抗拉強(qiáng)度為1180~1480MPa）、沖壓成型性優(yōu)異的高延伸凸緣型鋼板（抗拉強(qiáng)度為440~780MPa）。高強(qiáng)度鋼材使用對(duì)象分為兩部分，一部分是汽車車身、減振及車輪用部件，另一部分是底盤和排氣系統(tǒng)。如：需要具備防碰撞功能的零件，汽車門內(nèi)防撞梁，汽車前后保險(xiǎn)杠防撞板，車身A柱,B柱，發(fā)動(dòng)機(jī)支撐梁，儀表板支架，門檻加強(qiáng)板，汽車座椅骨架等車身部件；車輪輪輻和輪輞高強(qiáng)度鋼板；高強(qiáng)度彈簧、高碳傳動(dòng)軸管、高強(qiáng)度發(fā)動(dòng)機(jī)螺栓等。汽車結(jié)構(gòu)件用各種特殊鋼強(qiáng)度一般都達(dá)到1000MPa，如汽車轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向扭桿等。高強(qiáng)度鋼分類與應(yīng)用高強(qiáng)度鋼板在車身上應(yīng)用的目的主要是改善車身的變形特性和提高疲勞強(qiáng)度。塑性變形特性的利用模式可分為：（1）增加構(gòu)件的變形抵抗力，對(duì)提高車身構(gòu)件和加強(qiáng)件在受沖擊時(shí)的抗破壞強(qiáng)度有利；（2）提高能量吸收能力，這對(duì)提高車身的耐撞性有利；（3）擴(kuò)大彈性應(yīng)變區(qū)，這主要應(yīng)用于外力作用下變形不大的場(chǎng)合，當(dāng)外力去除后能恢復(fù)原有的形狀。目前，對(duì)于高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼，并無(wú)統(tǒng)一的定義，一般認(rèn)為抗拉強(qiáng)度超過(guò)340MPa的稱為高強(qiáng)度鋼。高強(qiáng)度鋼又可分為傳統(tǒng)高強(qiáng)度鋼（HighStrengthSteel，HSS）和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（AdvancedHighStrengthSteel，AHSS）兩類。按照ULSAB（UltraLightSteelAutoBody）所采用的定義，將屈服強(qiáng)度小于210MPa的鋼稱為軟鋼，將屈服強(qiáng)度在210~550MPa之間的鋼稱為高強(qiáng)度鋼（HSS），屈服強(qiáng)度高于550MPa的鋼稱為超高強(qiáng)度鋼（AHSS）。如圖所示為各種汽車用鋼屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的關(guān)系。汽車用高強(qiáng)度鋼板按照軋制方式又可以分為冷軋鋼板（抗拉強(qiáng)度在：340MPa以上）、熱軋鋼板（抗拉強(qiáng)度在370MPa以上）以及以它們?yōu)榛走M(jìn)行表面處理的鋼板。在車身制造領(lǐng)域，為了使它們?cè)诟髯缘倪m用部位上滿足所必須的性能，不但要求其具有特定的強(qiáng)度特性，而且要具有優(yōu)良的沖壓成型性、焊接性、疲勞強(qiáng)度、可涂裝性等各種特性的綜合指標(biāo)。車身多采用厚度在0.6~0.8mm的薄鋼板。目前，汽車車身上用到的高強(qiáng)度鋼板主要有固溶強(qiáng)化型鋼板、烘烤硬化型鋼板、組織強(qiáng)化型鋼板、合金化熱鍍鋅型鋼板等幾種。6.3輕質(zhì)合金

一.鋁合金二.鎂合金三.鈦合金鋁合金鋁合金在汽車上的應(yīng)用，最初主要是以鑄造的方法生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)及其零部件，隨后應(yīng)用于輪轂等構(gòu)件。以推出的全鋁空間框架式車身為其主要代表。鋁合金隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代汽車制造材料的構(gòu)成也發(fā)生了較大的變化，高密度材鋁合金在汽車車身中的運(yùn)用，主要經(jīng)歷了下面三個(gè)階段：（1）“四門兩蓋”車身階段（2）“殼式支撐結(jié)構(gòu)”車身階段（3）“空間框架結(jié)構(gòu)”車身階段鋁合金傳統(tǒng)鋁合金根據(jù)合金元素的含量和加工工藝性能特征可分為鑄造鋁合金和變形鋁合金兩類。1、鑄造鋁合金在汽車上的使用量最多，占80%以上。鑄造鋁合金主要用于制造離合器殼體、變速箱殼體、后橋殼、轉(zhuǎn)向器殼體、搖臂蓋、正時(shí)齒輪殼體等殼體類零件和發(fā)動(dòng)機(jī)部件以及保險(xiǎn)杠、輪躺、發(fā)動(dòng)機(jī)框架、轉(zhuǎn)向節(jié)液壓泵體、制動(dòng)鉗、油缸及制動(dòng)盤等非發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)件，且今后有進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用的趨勢(shì)。2、變形鋁合金在汽車上主要用于制造保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、車門、行李箱蓋等車身面板，車輪的輪輻、輪轂罩、車輪外飾罩、制動(dòng)器總成的保護(hù)罩、消聲罩、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、熱交換器、車身框架、座椅骨架、車廂底板等結(jié)構(gòu)件以及儀表板等裝飾件。鎂合金鎂是比鋁更輕的金屬材料，車用鋁合金幾乎都含有鎂元素，所以也有稱作鋁鎂合金，它可在鋁減重基礎(chǔ)上再減輕15％～20％。鎂合金(1)車身用鎂合金的分類與適用性根據(jù)鎂合金是否含鋯劃分為無(wú)鋯鎂合金和含鋯鎂合金兩類。根據(jù)工藝加工工藝劃分，鎂合金可分為鑄造鎂合金和變形鎂合金兩大類。汽車所用的鎂合金材料。目前還多以鑄造鎂合金為主。鎂合金(2)車身用鎂合金的特征和性能①質(zhì)量輕，顯著地減少其啟動(dòng)慣性，并節(jié)省燃料消耗；②較高的比強(qiáng)度、比彈性模量和剛性。③高的穩(wěn)定性，穩(wěn)定的收縮率，鑄件和加工件尺寸精度高；④鎂合金具有良好的阻尼系數(shù)，良好的降噪減振性能；⑤導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽性能較好，適合于發(fā)出防電磁干擾的電動(dòng)汽車；⑥與塑料相比，可回收性能好，符合環(huán)保要求；⑦切削加工性能極好；⑧鑄造成型性能好鈦合金鈦合金是一種新型結(jié)構(gòu)及功能材料，它具有優(yōu)異的綜合性能，密度小，比強(qiáng)度高。鈦的密度為4.51g/cm3，介于鋁(2.7g/cm3)和鐵(7.6g/cm3)之間。鈦合金的比強(qiáng)度高于鋁合金和鋼，韌性也與鋼鐵相當(dāng)。鈦及鈦合金抗蝕性能好。鈦合金在20世紀(jì)50年代中期，鈦材進(jìn)入了汽車工業(yè)。步入90年代，隨著世界性能源短缺及人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，尤其是汽車工業(yè)，美國(guó)、日本和歐洲等國(guó)先后頒布了系列生態(tài)法規(guī)，對(duì)燃油利用率，二氧化碳排放量、汽車減重、汽車的安全性、可靠性等提出了更高的要求。許多發(fā)達(dá)國(guó)家和著名的汽車制造商都積極開(kāi)發(fā)并增加在汽車用鈦方面的研究投入。為汽車用鈦提供了強(qiáng)大動(dòng)力。進(jìn)入新世紀(jì)，我國(guó)鈦工業(yè)也逐步步入汽車領(lǐng)域。在當(dāng)前汽車市場(chǎng)上，隨著豪華汽車、跑車和賽車需求逐年增加，鈦制零部件亦逐年增加。鈦合金鈦在汽車上的用途主要分兩大類，第一類是用來(lái)減少內(nèi)燃機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量(對(duì)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)零件來(lái)講，即使減少幾克質(zhì)量都是重要的);第二類是用來(lái)減少汽車總質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計(jì)和材料特性，鈦在新一代汽車上主要分布在發(fā)動(dòng)機(jī)元件和底盤部件上。6.4復(fù)合材料和塑料制品

一、復(fù)合材料二、碳纖維復(fù)合材料三、鋁蜂窩夾層復(fù)合材料四、塑料制品復(fù)合材料復(fù)合材料是指將兩種或兩種以上物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)結(jié)合起來(lái)而制得的一種多相固體材料。復(fù)合材料通常是由基體和增強(qiáng)體復(fù)合而成。在工程上，所謂復(fù)合材料通常是指將一種材料人為均勻地分散在另一種材料中，以克服單一材料的某些弱點(diǎn)，使之優(yōu)于各組分材料的綜合性能，有時(shí)甚至成為各組分材料所沒(méi)有的優(yōu)良性能的新材料。復(fù)合材料復(fù)合材料主要由基體與增強(qiáng)材料組成。增強(qiáng)材料是復(fù)合材料的主要承力組分，它能大幅度地提高基體樹(shù)脂的強(qiáng)度和彈性模量，而且能減少?gòu)?fù)合材料成型過(guò)程中的收縮，提高熱變形溫度。復(fù)合材料

復(fù)合材料按其組成分為金屬與金屬?gòu)?fù)合材料、非金屬與金屬?gòu)?fù)合材料、非金屬與非金屬?gòu)?fù)合材料。復(fù)合材料按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又分為纖維復(fù)合材料、夾層復(fù)合材料、細(xì)?；旌喜牧虾突祀s復(fù)合材料。復(fù)合材料車身車身用復(fù)合材料特征

復(fù)合材料是由多種組分的材料組成，許多性能優(yōu)于單一組分的材料。①

輕質(zhì)高強(qiáng)車身用復(fù)合材料特征②

耐撞擊，抗斷裂韌性好。

玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的抗撞擊斷裂能力是鋼的5倍以上。復(fù)合材料在抗撞擊斷裂方面要比一般的金屬材料強(qiáng)得多。③

減振、隔音性能好④

可設(shè)計(jì)性好

復(fù)合材料可以靈活地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，具有很好的可設(shè)計(jì)性。對(duì)于結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)受力情況合理布置增強(qiáng)材料，以達(dá)到節(jié)約材料、減輕質(zhì)量的目的。車身用復(fù)合材料特征⑤

電性能好復(fù)合材料具有優(yōu)良的電性能，通過(guò)選擇不同的樹(shù)脂基體、增強(qiáng)材料和輔助材料，可以將其制成絕緣材料或?qū)щ姴牧?。?/p>

耐腐蝕性能好⑦

熱性能好

玻璃纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，只有金屬的1/100~1/1000，是一種優(yōu)良的絕熱材料。⑧工藝性能優(yōu)良⑨防老化碳纖維復(fù)合材料碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度。碳纖維比重小，因此有很高的比強(qiáng)度。碳纖維復(fù)合材料碳纖維復(fù)合材料

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是汽車覆蓋件最理想的非金屬材料，在減輕車身質(zhì)量的同時(shí)，也能保持防撞性能。碳纖維復(fù)合材料也表現(xiàn)出許多優(yōu)點(diǎn)，零部件的集成化、模塊化、總裝成本低、投資小，避免了傳統(tǒng)車身的噴涂過(guò)程和相應(yīng)的環(huán)保處理及成本。碳纖維復(fù)合材料

纖維材料不僅比鋼材輕，而且難能可貴的是具有很好的能量吸收性能。碳纖維復(fù)合材料及應(yīng)用碳纖維材料碳纖維輪轂碳纖維缸體碳纖維車身鋁蜂窩夾層復(fù)合材料

鋁蜂窩是一種仿生結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，是根據(jù)蜜蜂巢穴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而制造出來(lái)的。蜂窩具有正六面體結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)不僅美觀漂亮，經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究，正六面體結(jié)構(gòu)比三面體、四面體、圓柱等多種幾何集合體更耐壓、耐拉。蜂窩結(jié)構(gòu)，以最少的耗材，創(chuàng)造最強(qiáng)的幾何結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的力學(xué)性能。鋁蜂窩夾層復(fù)合材料鋁蜂窩板的特點(diǎn)(1)重量輕、密度小。鋁蜂窩板的特點(diǎn)(2)強(qiáng)度高、剛性好鋁蜂窩板的特點(diǎn)(3)抗沖擊、減振性好。鋁蜂窩板具有較好的韌性和回彈性，力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果表明：蜂窩鋁板抗壓強(qiáng)度極限為407.6~790.4kN/m2，抗彎強(qiáng)度極限為740.0~788.0kN/m2，抗壓剛度為5.0~7.5kN/mm2，抗彎剛度為0.40~0.66kN/mm2，夾層剪切力縱向?yàn)?.6~7.1kN，橫向?yàn)?.6~5.9kN。鋁蜂窩板的特點(diǎn)(4)吸音、隔熱。在蜂窩鋁板中，實(shí)體部分體積僅占1％~3％，其余空間內(nèi)是處于密封狀態(tài)的氣體，由于氣體的隔熱、隔音性能優(yōu)于任何固體材料，所以蜂窩鋁板具有良好的隔熱和隔音性能。鋁蜂窩板的特點(diǎn)（5）無(wú)污染、符合新能源環(huán)保汽車的設(shè)計(jì)理念。蜂窩鋁板全部用鋁合金制造，使用后可以通過(guò)回收反復(fù)利用，節(jié)省資源，此外鋁蜂窩板還具有電磁屏蔽等作用，在一些專用車等都得到應(yīng)用。鋁蜂窩板應(yīng)用實(shí)例塑料制品塑料是由非金屬元素為主的有機(jī)物組成的，具有密度小，導(dǎo)熱和電導(dǎo)性差，耐酸、耐堿、易老化等特性，塑料的機(jī)械性能隨溫度和時(shí)間而變化，塑料在汽車中的應(yīng)用遍及所有總成，習(xí)慣將它們分為內(nèi)裝(飾)件、外裝件和功能件。輕型鋼結(jié)構(gòu)一、激光拼焊板二、連續(xù)變截面板三、空心變截面鋼管技術(shù)四、輕型結(jié)構(gòu)對(duì)比輕型鋼結(jié)構(gòu)目前汽車車身輕量化技術(shù)主要包括結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化設(shè)計(jì)和輕質(zhì)材料的使用，而在輕質(zhì)材料使用方面又可分為更換材料種類和改變材料結(jié)構(gòu)方式兩類。將高強(qiáng)度鋼應(yīng)用于車身，雖然沒(méi)有更換材料種類，但改變了材料性能。不僅如此，采用高強(qiáng)度鋼還可以進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)方式的改變。目前車身輕量化的幾種改變材料結(jié)構(gòu)方式：激光拼焊板、等厚空心鋼管、變截面空心鋼管。輕型鋼結(jié)構(gòu)激光拼焊板激光拼焊板（TailorWeldedBlanks，TWB），又稱預(yù)制板材技術(shù)，就是根據(jù)車身設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和剛度要求，采用激光焊接技術(shù)把不同厚度、不同表面鍍層甚至不同原材料的金屬薄板焊接在一起，然后再進(jìn)行沖壓。

TWB的優(yōu)點(diǎn)就是可以根據(jù)車身各個(gè)部位的實(shí)際受力和變形的大小，預(yù)先為各車身部件定制一塊理想厚度的拼接板，從而達(dá)到節(jié)省材料、減輕質(zhì)量且提高車身零部件性能的目的，并且還能實(shí)現(xiàn)不同材料板材的焊接，從而進(jìn)一步發(fā)揮了其減重的潛力。連續(xù)變截面板連續(xù)變截面板是在鋼板的軋制過(guò)程中通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制調(diào)整和調(diào)整軋輥的垂直間距，以獲取沿軋制方向上按預(yù)先定制的厚度連續(xù)變化的板材，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)后續(xù)加工中鋼板各個(gè)部位的實(shí)際受力和變形以及整個(gè)車身的承載情況，在軋制之前選定有利于連續(xù)加工的板料型面?？招淖兘孛驿摴芗夹g(shù)最新的空心變截面鋼管技術(shù)（TailorRolledTube，TRT）是以TRB的為基礎(chǔ)，在后續(xù)的成型過(guò)程中使用了管件液壓成型技術(shù)。TRT的優(yōu)點(diǎn)是繼承了TRB的連續(xù)變截面技術(shù)，并且采用空心圓環(huán)形截面結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的輕量化，而且與傳統(tǒng)的矩形截面相比，具有同樣的抗拉壓和突出的抗扭力學(xué)性能。因此它在車身的縱梁、橫梁、上邊梁和A、B柱有廣泛的應(yīng)用前景。尤其對(duì)于縱梁來(lái)說(shuō)，出于碰撞安全性的考慮，縱梁需要前軟后硬的特性，而這對(duì)于連續(xù)變截面的TRT來(lái)說(shuō)非常容易實(shí)現(xiàn)。TRT的缺點(diǎn)就是制造工藝復(fù)雜、成本較高。輕型結(jié)構(gòu)對(duì)比1.減重效果輕型結(jié)構(gòu)對(duì)比2.機(jī)械性能工藝復(fù)雜程度

TWB可以通過(guò)激光焊接工藝進(jìn)行不同材質(zhì)、厚度板料的任意拼接，具有很大的靈活性；TRB則是靠柔性軋制工藝在不同厚度的板料之間形成一個(gè)連續(xù)的、緩變的過(guò)渡區(qū)，但它的不足之處是受軋制工藝和軋機(jī)設(shè)備的限制，其厚度變化只能發(fā)生在板料的初始軋制方向上；此外，現(xiàn)有的軋制工藝還無(wú)法把不同金屬材料的板料“軋制”成一塊整板，即在靈活性上不如TWB；TRT是以TWB的工藝為基礎(chǔ)，然后使用管件液壓成型技術(shù)，由于需要兩道復(fù)雜的工序，因此TRT的生產(chǎn)周期較長(zhǎng)。

國(guó)內(nèi)外輕量化技術(shù)未來(lái)發(fā)展動(dòng)向當(dāng)前世界汽車材料技術(shù)發(fā)展的主要特征如下：輕量化與環(huán)保是當(dāng)今汽車材料發(fā)展的主要方向；各種材料在汽車上的應(yīng)用比例正在發(fā)生變化，盡管近階段鋼鐵材料仍保持主導(dǎo)地位。主要變化趨勢(shì)是高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、塑料和復(fù)合材料的用量將有較大的增長(zhǎng)，鑄鐵和中、低強(qiáng)度鋼的比例將會(huì)逐步下降，但載重車的用材變化不如轎車明顯；輕量化材料技術(shù)與汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝的結(jié)合將更為密切，汽車車身結(jié)構(gòu)材料將趨向多材料設(shè)計(jì)方向；更重視汽車材料的回收技術(shù)；電動(dòng)汽車、代用燃料汽車專用材料以及汽車功能材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工作不斷加強(qiáng)

減輕汽車自身質(zhì)量是降低汽車排放、提高燃油經(jīng)濟(jì)性的最有效措施之一。世界鋁業(yè)協(xié)會(huì)的報(bào)告指出，汽車的自身質(zhì)量每減少10%，燃油的消耗可降低6～8%，根據(jù)最新資料，國(guó)外汽車自身質(zhì)量同過(guò)去相比減輕了20%～26%。預(yù)計(jì)在未來(lái)的10年內(nèi)，轎車自身質(zhì)量還將繼續(xù)減輕20%。鋁合金、鎂合金、工程塑料、復(fù)合材料和高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼等輕量化材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用在汽車的輕量化中將發(fā)揮重大作用。盡管鋼鐵材料在當(dāng)前仍然占主導(dǎo)地位，但其份額卻在逐年減少，而鋁合金、鎂合金、塑料等輕量化材料的用量則呈持續(xù)上升的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外輕量化技術(shù)未來(lái)發(fā)展動(dòng)向第七章智能汽車與車聯(lián)網(wǎng)汽車智能化技術(shù)簡(jiǎn)介汽車防撞警示系統(tǒng)事故自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)無(wú)人駕駛汽車智能交通系統(tǒng)與車聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容概要7.1汽車智能化技術(shù)概論智能汽車是指一輛汽車具有規(guī)劃自己的行車路線，感知周圍環(huán)境，針對(duì)實(shí)時(shí)交通情況做出合理決策，并輔助、甚至代替駕駛員進(jìn)行車輛駕駛的能力，從而減小駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使車輛行駛過(guò)程變得更加安全、舒適、高效。智能汽車定義智能汽車及其部分單項(xiàng)技術(shù)(1)數(shù)據(jù)級(jí)融合：在傳感器的原始信息未經(jīng)處理之前進(jìn)行的信息綜合分析，以達(dá)到盡量多地保持景物信息。這種融合方式的信息處理量大、處理時(shí)間長(zhǎng)、實(shí)時(shí)性較差。信息融合Body控制環(huán)的3種方式(2)特征級(jí)融合：在對(duì)信息預(yù)處理和提取特征后，對(duì)所獲得的景物特征信息(如邊沿、形狀、輪廓、方向、區(qū)域和距離等)進(jìn)行綜合處理，以達(dá)到保留足夠數(shù)量的重要信息和實(shí)現(xiàn)信息壓縮，從而有利于實(shí)時(shí)處理。(3)決策級(jí)融合：融合之前，每種傳感器的信號(hào)處理裝置已完成決策或分類任務(wù)。信息融合只是根據(jù)一定的準(zhǔn)則和決策的可信度做最優(yōu)決策，以便具有良好的實(shí)時(shí)性和容錯(cuò)性，使在一種或幾種傳感器失效時(shí)也能工作。國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r

(1)德國(guó)慕尼黑國(guó)防軍大學(xué)所進(jìn)行的VaMors和VaMP智能汽車研究。該研究是由奔馳汽車公司和德國(guó)慕尼黑國(guó)防軍大學(xué)聯(lián)合進(jìn)行的經(jīng)過(guò)幾年的努力后，其聯(lián)合開(kāi)發(fā)的第二輛命名為VaMP的自主車，自主駕駛速度更是達(dá)到廠創(chuàng)紀(jì)錄的160km/h以上，在高速公路上能夠安全地進(jìn)行車道跟蹤、超車等駕駛動(dòng)作)。國(guó)防科技大學(xué)自動(dòng)化研究所無(wú)人駕駛技術(shù)課題組長(zhǎng)期以來(lái)都在進(jìn)行自主駕駛技術(shù)的研究，2001年9月，與中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司合作，開(kāi)始進(jìn)行高水平的汽車自主駕駛技術(shù)的研究—紅旗CA7460自主駕駛汽車。2003年七月，該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了巨大的突破，其多項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)了當(dāng)今世界汽車自主駕駛的先進(jìn)水平。該項(xiàng)技術(shù)被國(guó)內(nèi)50多家汽車媒體聯(lián)合評(píng)為2003年度“最佳汽車技術(shù)”。國(guó)內(nèi)紅旗HQ3當(dāng)前汽車智能化技術(shù)的研究熱點(diǎn)及發(fā)展方向車道偏離報(bào)警碰撞報(bào)警防撞系統(tǒng)/輔助駕駛系統(tǒng)全自動(dòng)汽車（無(wú)人駕駛）駕駛員疲勞檢測(cè)工業(yè)運(yùn)輸智能化7.2、汽車防撞警示系統(tǒng)汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)是在汽車行駛過(guò)程中，對(duì)汽車的前后以及左右方向的危險(xiǎn)物進(jìn)行檢測(cè)，在汽車與危險(xiǎn)物具有發(fā)生碰撞危險(xiǎn)的情況下進(jìn)行聲光報(bào)警，提示駕駛員危險(xiǎn)物的方向以及危險(xiǎn)程度，以便讓駕駛員采取相應(yīng)的措施，避免追尾碰撞和側(cè)掛等交通事故的發(fā)生。通常由三部分組成：（1）測(cè)距裝置：測(cè)距裝置采用雷達(dá)、超聲波、激光、紅外線等測(cè)定障礙物與汽車的距離。（2）處理裝置：電腦根據(jù)事先儲(chǔ)存的程序，判斷出有碰撞的危險(xiǎn)時(shí)，向駕駛員發(fā)出警報(bào)。如果駕駛員未能及時(shí)采取措施，則向制動(dòng)器、轉(zhuǎn)向器等發(fā)出指令，以保證汽車的安全。（3）執(zhí)行裝置：警報(bào)及執(zhí)行裝置警報(bào)器一般采用燈光信號(hào)或伴隨聲音信號(hào)。執(zhí)行裝置可根據(jù)電腦發(fā)出的指令使制動(dòng)器制動(dòng)，或使轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)彎。國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r美國(guó)的Delco電子公司研制出一種汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，1995年已經(jīng)為卡車推出了雷達(dá)系統(tǒng)的產(chǎn)品。這種卡車?yán)走_(dá)防撞系統(tǒng)有一個(gè)8.16厘米見(jiàn)方的微波收發(fā)機(jī),安裝在卡車貨箱的側(cè)面。當(dāng)司機(jī)接通轉(zhuǎn)彎信號(hào)時(shí),系統(tǒng)就同時(shí)工作。由收發(fā)機(jī)發(fā)射的微波被出現(xiàn)在司機(jī)盲區(qū)內(nèi)的汽車反射后,其反射信號(hào)又被收發(fā)機(jī)檢測(cè)接收,并立即發(fā)出可聽(tīng)見(jiàn)的聲音告警,并使指示燈亮。這種系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)范圍為3.7～4.5米。美國(guó)一些公司還研制出微波雷達(dá)防撞系統(tǒng)、脈沖射頻防撞系統(tǒng)等。中國(guó)的陜西史圣電子公司研制的汽車防撞系統(tǒng)，采用超聲波測(cè)距技術(shù)，準(zhǔn)確測(cè)出與障礙物的距離。當(dāng)達(dá)到標(biāo)定危險(xiǎn)距離時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)出聲、光信號(hào)，防止碰撞事故，該產(chǎn)品已獲國(guó)家專利。下面介紹幾種常見(jiàn)的汽車防撞警示系統(tǒng)。超聲波一般指頻率在20kHz以上的機(jī)械波，具有穿透性較強(qiáng)、衰減小、反射能力強(qiáng)等特點(diǎn)。超聲波測(cè)距儀器一般由發(fā)射器、接收器和信號(hào)處理裝置三部分組成。工作時(shí)，超聲波發(fā)射器不斷發(fā)出一系列連續(xù)的脈沖，并給測(cè)量邏輯電路提供一個(gè)短脈沖。超聲波接收器則在接收到遇障礙物反射回來(lái)的反射波后，也向測(cè)量邏輯電路提供一個(gè)短脈沖。最后由信號(hào)處理裝置對(duì)接收的信號(hào)依據(jù)時(shí)間差進(jìn)行處理，自動(dòng)計(jì)算出車與障礙物之間的距離。（一）超聲波汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)（二）雷達(dá)汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)雷達(dá)汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)利用電磁波發(fā)射后遇到障礙物反射的回波對(duì)其不斷檢測(cè)和計(jì)算與前方或后方障礙物的相對(duì)速度和距離，經(jīng)過(guò)分析判斷對(duì)構(gòu)成危險(xiǎn)的目標(biāo)按程度不同進(jìn)行報(bào)警。該系統(tǒng)由收發(fā)天線、定向耦合器、混頻器、調(diào)頻振蕩器和處理單元組成。倒車?yán)走_(dá)目前在汽車上應(yīng)用較廣的激光測(cè)距系統(tǒng)可分為非成像式激光雷達(dá)和成像式激光雷達(dá)。非成像式激光雷達(dá)根據(jù)激光束傳播時(shí)間確定距離。它的工作原理是：從高功率窄脈沖激光器發(fā)出的激光脈沖經(jīng)發(fā)射物鏡聚焦成一定形狀的光束后，用掃描鏡左右掃描向空間發(fā)射，照射在前方車輛或其他目標(biāo)上。利用掃描鏡系統(tǒng)中的位置探測(cè)器測(cè)定反射鏡的角度即可測(cè)出目標(biāo)的方位。（三）激光汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)機(jī)器視覺(jué)汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)是由圖像傳感器、圖像采集裝置、圖像分析處理裝置以及報(bào)警裝置組成。通過(guò)CCD攝像機(jī)模仿人眼的光電探測(cè)汽車周圍的圖像，然后利用高速的數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）來(lái)分析處理，由于汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)性能高，故要求數(shù)字信號(hào)處理器處理速度高。利用圖像分析、圖像識(shí)別、圖像跟蹤的方法，對(duì)危險(xiǎn)物進(jìn)行識(shí)別和跟蹤，并及時(shí)計(jì)算出危險(xiǎn)物與本車的距離、相對(duì)速度、相對(duì)加速度等，利用專家系統(tǒng)的報(bào)警決策提前4～5s對(duì)危險(xiǎn)情況報(bào)警。（四）機(jī)器視覺(jué)汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)使用攝像頭探測(cè)與前車的距離紅外汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)由紅外熱成像傳感器、視頻采集卡、數(shù)字信號(hào)處理器、微處理器、報(bào)警終端等部分組成。其中紅外熱成像原理為在中紅外區(qū)域（波長(zhǎng)3～5μm）或遠(yuǎn)紅外區(qū)域（波長(zhǎng)8～12μm）。通過(guò)探測(cè)物體發(fā)出的紅外輻射，熱成像儀產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的圖像，從而提供一種景物的熱圖像。（五）紅外汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)交互式智能化防撞預(yù)警系統(tǒng)由一個(gè)基于Internet的信息交換網(wǎng)絡(luò)、MMDS寬帶數(shù)字通信子站、車距信息無(wú)線交互車后單元、無(wú)線車載前機(jī)單元等組成。交互式智能化防撞預(yù)警系統(tǒng)不受天氣條件等因素的制約、精度高、測(cè)量準(zhǔn)確、信息化強(qiáng)、監(jiān)控全面。它的使用將對(duì)交通管理、交通安全具有全面信息化的作用。（六）交互式智能化防撞預(yù)警系統(tǒng)汽車防撞警示系統(tǒng)的發(fā)展方向（1）為滿足高速行駛，進(jìn)一步增大探測(cè)距離。增加視覺(jué)角度，提高監(jiān)控范圍提高抗干擾能力，減少誤報(bào)；（2）增加駕駛員和汽車檢測(cè)，因?yàn)榕鲎彩鹿手旭{駛員的疲勞駕駛和汽車的性能也有關(guān)系；（3）降低成本和售價(jià)，供在用車改裝和新車安裝使用；（4）與自動(dòng)駕駛儀形成反饋系統(tǒng)，按時(shí)間響應(yīng)，排除人為影響，正確保持車距或做出機(jī)動(dòng)避讓；（5）向智能化方向進(jìn)一步拓展。7.3、事故自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)高速公路上發(fā)生交通事故時(shí)，在你急急忙忙打電話報(bào)警的同時(shí)，已有“電子交警”自動(dòng)報(bào)警，該系統(tǒng)功能十分強(qiáng)大，一遇有交通事并在最短時(shí)間內(nèi)就近通知交警出警處理，這就是事故自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。所謂事故自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，就是在交通事故發(fā)生之后，將求救信號(hào)和車輛位置等信息傳回服務(wù)中心，有利于及時(shí)開(kāi)展傷員的救治以及交通事故調(diào)查的一種車載裝置。此系統(tǒng)的主要組成部分是GPS衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)和車載GSM無(wú)線通訊系統(tǒng)。另外還需要有車速傳感器，加速度傳感器以及微控制器（MCU）。被激發(fā)后，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警聲且仍由MCU根據(jù)GPS系統(tǒng)給出的車輛所處的位置結(jié)合所存儲(chǔ)的電子地圖查找出最近的醫(yī)院和交警部門的電話號(hào)碼，并自動(dòng)通過(guò)GSM無(wú)線通信網(wǎng)與其建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接。在第一次的數(shù)據(jù)傳輸中將車輛的牌號(hào)、所處位置（經(jīng)度、緯度和高度）、緊急制動(dòng)前的速度與制動(dòng)時(shí)的加速度傳到交警部門，而只將車輛的牌號(hào)和位置傳給醫(yī)院。事故自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)流程圖

（1）GPS技術(shù)GPS（GlobalPositioningSystem）是通過(guò)接收和解譯人造衛(wèi)星所發(fā)射的電波信號(hào)來(lái)確定測(cè)站點(diǎn)位置的測(cè)量定位系統(tǒng)。具有定位時(shí)間短、定位精度高、野外觀測(cè)時(shí)不受天氣條件以及作業(yè)時(shí)間的限制、無(wú)需考慮觀測(cè)點(diǎn)之間的通視情況、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。組要由衛(wèi)星星座（空間部分）、地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（地面部分）和GPS接收機(jī)（用戶設(shè)備部分）等三部分組成。GPS工作原理圖GPS定位系統(tǒng)的基本觀測(cè)量是距離（其實(shí)質(zhì)是時(shí)間延遲），基本定位原理是空間后方交會(huì)。在待定點(diǎn)上安置好GPS接收機(jī)，開(kāi)機(jī)后即可接收到某顆衛(wèi)星所發(fā)送的信號(hào)（隨機(jī)碼）。設(shè)GPS信號(hào)的發(fā)射時(shí)刻為t1，接收時(shí)刻為t2，并設(shè)衛(wèi)星鐘與用戶鐘同步，則GPS信號(hào)在空中傳播的時(shí)間為：T=t2--t1，設(shè)電波在大氣中的傳播速度為C，則從衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)時(shí)的空中位置到接收機(jī)之間的空間距離為：D=C×T。GPS定位方法根據(jù)模式的不同可以分成單點(diǎn)定位、相對(duì)定位和差分定位。單點(diǎn)定位又稱絕對(duì)定位。在一個(gè)待測(cè)點(diǎn)上，用一臺(tái)接收機(jī)獨(dú)立跟蹤GPS衛(wèi)星，測(cè)定待測(cè)點(diǎn)（天線位置）的絕對(duì)坐標(biāo)（地心坐標(biāo)）相對(duì)定位是通過(guò)測(cè)量衛(wèi)星發(fā)送的電波到達(dá)兩臺(tái)接收機(jī)的時(shí)間差來(lái)完成的，差分定位時(shí)采用兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)。

（2）GSM技術(shù)GSM全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)覆蓋最廣、系統(tǒng)可靠性最高、話機(jī)保有量最大的數(shù)字移動(dòng)通訊系統(tǒng)。GSM以統(tǒng)一的方式向各地用戶提供具有所有電信業(yè)務(wù)的國(guó)內(nèi)和國(guó)際漫游。用戶身份鑒別可保護(hù)網(wǎng)絡(luò)避免無(wú)權(quán)用戶使用。GSM系統(tǒng)除提供話音業(yè)務(wù)外，還提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、短消息（SMS）業(yè)務(wù)等多項(xiàng)功能。在本系統(tǒng)中主要運(yùn)用的是GSM的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。而GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可提2400bps，4800bps，9600bps的異步數(shù)據(jù)傳輸能力，可用于傳輸GPS定位數(shù)據(jù)。此項(xiàng)業(yè)務(wù)的使用需要通過(guò)撥號(hào)建立連接，一旦連接建立立即計(jì)費(fèi)。事故自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)可以使用GSM、GPRS/3G技術(shù)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)信息。GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)架7.4、無(wú)人駕駛汽車英國(guó)和美國(guó)的科學(xué)家研究分析表明，每個(gè)交通事故均不同程度地涉及到駕駛員、汽車和道路環(huán)境因素。英國(guó)的研究得出道路交通事故肇事發(fā)生的唯一原因是由駕駛員因素引起的占65%(美國(guó)為57%)，而與駕駛員因素有關(guān)(駕駛員－汽車因素、駕駛員－道路環(huán)境因素、駕駛員－汽車－道路環(huán)境因素和駕駛員因素)的百分率占到近95%(美國(guó)占94%)。我國(guó)道路交通事故的統(tǒng)計(jì)也表明，主要由于駕駛員造成的事故占90%左右?？傊?，駕駛員失誤作為肇事發(fā)生交通事故的主要原因已被世界各國(guó)所公認(rèn)。如果要從根本上解決這一問(wèn)題，就需要將“人”從交通控制系統(tǒng)中請(qǐng)出來(lái)，從而提高安全性。由于無(wú)人駕駛電動(dòng)車不需要司機(jī)，系統(tǒng)效率也隨著提高。這種新型車輛控制方法的核心，就是實(shí)現(xiàn)車輛的無(wú)人自動(dòng)駕駛。而車輛安全是無(wú)人駕駛車成敗的關(guān)鍵。無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車原理無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車系統(tǒng)主要由傳感器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)在無(wú)人駕駛汽車的設(shè)計(jì)的主要技術(shù)有采用磁傳感器來(lái)檢測(cè)路徑，但這需要在地面下預(yù)埋磁釘，需要對(duì)路面重新改造，對(duì)路面有破壞性。另一種是采用CCD攝像頭作為傳感器來(lái)檢測(cè)路徑，然而CCD攝像頭的價(jià)格一般較高，并且需要對(duì)采集到的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件都要求較高。在此介紹一種基于光電傳感器基礎(chǔ)的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，其根據(jù)光電傳感器測(cè)得的反射光強(qiáng)的信號(hào)來(lái)自動(dòng)辨識(shí)行駛路徑，實(shí)現(xiàn)車輛的無(wú)人自動(dòng)尋跡行駛。與其它導(dǎo)航方案相比，該方案導(dǎo)航系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、對(duì)道路無(wú)損壞和價(jià)格低廉等特點(diǎn)。導(dǎo)航系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)車輛相對(duì)于預(yù)定路徑的橫向偏差，控制系統(tǒng)根據(jù)橫向偏差來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所需的轉(zhuǎn)角，并輸出指令控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和液壓制動(dòng)系統(tǒng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)控制器的速度指令進(jìn)行速度閉環(huán)控制，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)控制器轉(zhuǎn)角指令進(jìn)行轉(zhuǎn)角閉環(huán)控制，液壓制動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)控制器的制動(dòng)指令進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制。無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車導(dǎo)航系統(tǒng)主要由光源、光電傳感器、遮光附件、信號(hào)采集和電源等五部分組成。光源部分采用高亮白光LED，共48個(gè)。光電傳感器部分采用2%精度硫化鎘cds5562的光敏電阻，光敏電阻便是利用這一原理，當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，其電阻值便減小，光敏電阻是基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件，在光照作用下能使物體的電導(dǎo)率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)。光敏電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)光敏電阻電壓測(cè)量電路系統(tǒng)采用的是兩塊飛思卡爾MC68HC908GZ60八位單片機(jī),每塊GZ60單片機(jī)擁有24路A/D轉(zhuǎn)換通道，工作在4M總線頻率下時(shí),每路A/D最小轉(zhuǎn)換時(shí)間為17μs,總轉(zhuǎn)換時(shí)間小于600μs。在系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)中,每塊PCB負(fù)責(zé)20個(gè)通道的數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。單片機(jī)系統(tǒng)將所有通道的采集結(jié)果通過(guò)3個(gè)8字節(jié)CAN標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀發(fā)送給MicroAutoBox。光源的燈光照射到白紙和地面上后,由于白紙和地面對(duì)光的反射程度不同,因此光電傳感器測(cè)得的反射光強(qiáng)度就不同,對(duì)應(yīng)位置處傳感器部分的輸出電壓也不同,不同的電壓值經(jīng)單片機(jī)采樣轉(zhuǎn)換后通過(guò)CAN總線發(fā)送給MicroAutoBox控制器,從而也就可以根據(jù)傳感器的輸出電壓來(lái)判斷車輛與白線的相對(duì)位置?？刂破飨到y(tǒng)的功能:將光電傳感器的測(cè)試結(jié)果轉(zhuǎn)換為橫向偏差Δy，獲取車輛行駛的預(yù)瞄信息；加入“駕駛員”模型，對(duì)車輛的狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)控制；進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，控制車輛按預(yù)定工況行駛?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)模型執(zhí)行裝置（1）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：采用輪轂式純電動(dòng)汽車，其驅(qū)動(dòng)裝置為四個(gè)電機(jī)。（2）轉(zhuǎn)向裝置：采用線控轉(zhuǎn)向。機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向電機(jī)、電磁的轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向拉桿。傳感器：包括方向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩傳感器、拉桿位移傳感臂上的側(cè)向加速度傳感器。電子控制單元：包括控制電路板及動(dòng)力電路板兩部分。（3）制動(dòng)裝置：無(wú)人駕駛電動(dòng)車的液壓制動(dòng)系統(tǒng)以傳統(tǒng)車輛的液壓制動(dòng)系統(tǒng)為基礎(chǔ),將制動(dòng)主缸的制動(dòng)踏板促動(dòng)改為電動(dòng)推桿促動(dòng)。改進(jìn)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)主要由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)推桿組成,電動(dòng)推桿由直流有刷電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)組成。電動(dòng)推桿中直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)作用后轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的平動(dòng),推動(dòng)主缸活塞產(chǎn)生制動(dòng)液壓力,從而完成整車的制動(dòng)過(guò)程。液壓制動(dòng)系統(tǒng)無(wú)人駕駛汽車的發(fā)展方向（1）高速公路環(huán)境下的無(wú)人駕駛系統(tǒng)這類系統(tǒng)將使用在環(huán)境限定為具有良好標(biāo)志的結(jié)構(gòu)化高速公路上，主要完成道路標(biāo)志線跟蹤、車輛識(shí)別等功能。（2）城市環(huán)境下的無(wú)人駕駛系統(tǒng)與高速環(huán)境研究相比，城市環(huán)境下的無(wú)人駕駛由于速度較慢，因此更安全可靠，應(yīng)用前景更好。但是城市環(huán)境也更為復(fù)雜，對(duì)感知和控制算法提出了更高的要求。（3）特殊環(huán)境下的無(wú)人駕駛系統(tǒng)無(wú)人駕駛汽車研究走在前列的國(guó)家，一直都很重視其在軍事和其他一些特殊條件下的應(yīng)用。但其關(guān)鍵技術(shù)和基于高速公路和城市環(huán)境的車輛是一致的，只是在性能要求上的側(cè)重點(diǎn)不一樣。7.5、智能交通系統(tǒng)與車聯(lián)網(wǎng)智能交通系統(tǒng)就是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、信息、通信、控制技術(shù)把車輛、道路、使用者緊密結(jié)合起來(lái)，以解決汽車交通事故、堵塞、環(huán)境污染及能源消耗等問(wèn)題為目的，基于智能化、信息化的汽車交通系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)的目標(biāo)就是建立一個(gè)高效、便捷、安全、環(huán)保、舒適的綜合交通運(yùn)輸體系。車聯(lián)網(wǎng)，是指裝載在車輛上的電子標(biāo)簽通過(guò)無(wú)線射頻等識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上對(duì)所有車輛的屬性信息和靜、動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行提取和有效利用，并根據(jù)不同的功能需求對(duì)所有車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)管和提供綜合服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)將緩解城市交通堵塞、減少車輛尾氣污染以及減小車輛安全隱患。

車聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、信息交換協(xié)議模型設(shè)計(jì)車輛內(nèi)部的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括車輛本身的參數(shù)（例如車輛的位置、車速、車距、溫度和油費(fèi)等），引擎的操作參數(shù)（例如氣缸壓力、機(jī)械和電控空氣、燃料的攝入量和各種工藝參數(shù)）和輪胎參數(shù)（主要包括輪胎氣壓、溫度等）。而數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)通過(guò)車輛中的嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)組織信息。數(shù)據(jù)庫(kù)本身是動(dòng)態(tài)變化的，主要目的是保持車輛和主機(jī)/站點(diǎn)間的頻繁通信。由于數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容的不斷更新，需要和遠(yuǎn)處數(shù)據(jù)庫(kù)等數(shù)據(jù)源保持同步。控制決策單元的命令主要來(lái)自電子控制單元（ECU），因此車輛系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷功能。例如，設(shè)置警示燈是為了防止車速超過(guò)一定限制，避免碰撞系統(tǒng)可以防止汽車之間的因距離過(guò)小而造成汽車碰撞。這些功能的實(shí)現(xiàn)不會(huì)和車輛駕駛員造成沖突，駕駛員和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交換可以繞開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)。車輛信息交換/傳輸模型

二、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)總線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流暢通，需解決如下幾個(gè)問(wèn)題：（1）實(shí)現(xiàn)滿足CAN2.0B協(xié)議的CAN總線物理層與數(shù)據(jù)鏈路層。（2）編寫CAN總線驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)CAN節(jié)點(diǎn)微處理器操作CAN控制器完成數(shù)據(jù)收發(fā)、波特率設(shè)置功能。（3）設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)包格式。（4）編寫應(yīng)用層相關(guān)協(xié)議代碼，解析各節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)的含義，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)命名、節(jié)點(diǎn)地址聲明、地址聲明沖突檢測(cè)與處理、多包傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)請(qǐng)求、命令與應(yīng)答功能。（5）用戶功能設(shè)計(jì)，基本功能塊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)車輛的檢測(cè)與智能控制。車聯(lián)網(wǎng)在智能交通的應(yīng)用展望（一）停車引導(dǎo)系統(tǒng)（二）高端用戶消費(fèi)增值系統(tǒng)（三）交通實(shí)時(shí)指揮系統(tǒng)（四）公交線路管理系統(tǒng)（五）車輛年檢核查系統(tǒng)（六）車輛健康狀況追蹤系統(tǒng)（七）車輛追蹤與告警系統(tǒng)（八）手持式抄牌系統(tǒng)（九）汽車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)（十）停車場(chǎng)車位引導(dǎo)系統(tǒng)（十一）停車場(chǎng)全自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)（十二）電子駕照系統(tǒng)（十三）電子牌照系統(tǒng)（十四）公交優(yōu)先系統(tǒng)（十五）不停車收費(fèi)系統(tǒng)謝謝第八章

新能源汽車技術(shù)電動(dòng)汽車概論電動(dòng)汽車電機(jī)及電池技術(shù)電動(dòng)汽車充電及充電設(shè)備檢測(cè)技術(shù)燃料電池電動(dòng)汽車內(nèi)容概要8.1電動(dòng)汽車概論電動(dòng)汽車是至少以一種動(dòng)力源為車載電源，全部或部分由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，符合道路交通安全法規(guī)的汽車。它因車載動(dòng)力系統(tǒng)不同可分為三類：以車載燃料電池為動(dòng)力的燃料電池電動(dòng)汽車（FuelCellElectricVehicle--FCEV）；以車載蓄電池為動(dòng)力的蓄電池電動(dòng)汽車（ElectricVehicle--EV），亦稱之為純電動(dòng)汽車；以車載多能源為動(dòng)力的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HybridElectricVehicle--HEV），其動(dòng)力來(lái)自2個(gè)或2個(gè)以上能源，如蓄電池，超級(jí)電容，飛輪電池，太陽(yáng)能，內(nèi)燃機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)等。電動(dòng)汽車的電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式當(dāng)汽車行駛時(shí)，由蓄電池輸出電能（電流）通過(guò)控制器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)車輪前進(jìn)或后退。電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程與蓄電池容量有關(guān)，蓄電池容量受諸多因素限制。要提高一次充電續(xù)駛里程，必須盡可能地節(jié)省蓄電池的能量。電動(dòng)汽車主要由電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)3部分組成。1、電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和車輪等。它的功用是將存儲(chǔ)在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動(dòng)能，并能夠在汽車減速制動(dòng)時(shí)，將車輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能充人蓄電池。電源系統(tǒng)主要包括電源、能量管理系統(tǒng)和充電機(jī)等。它的功用是向電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電能、監(jiān)測(cè)電源使用情況以及控制充電機(jī)向蓄電池充電。純電動(dòng)汽車的常用電源有鉛酸電池、鎳鎬電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。它的主要功用是對(duì)電動(dòng)汽車用電池單體及整組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、充放電、巡檢、溫度監(jiān)測(cè)等。2、電源系統(tǒng)輔助系統(tǒng)主要包括輔助動(dòng)力源、空調(diào)器、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、刮水器、收音機(jī)以及照明和除霜裝置等。輔助系統(tǒng)除輔助動(dòng)力源外，其余的依據(jù)車型不同而不同。輔助動(dòng)力源主要由輔助電源和DC/DC功率轉(zhuǎn)換器組成。它的功用是向動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空調(diào)器及其他輔助設(shè)備提供動(dòng)力。3、輔助系統(tǒng)電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)1、電動(dòng)機(jī)及控制技術(shù)電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)屬于特種電動(dòng)機(jī)，是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件。要使電動(dòng)汽車有良好的使用性能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有較寬的調(diào)速范圍及較高的轉(zhuǎn)速，足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，體積小、質(zhì)量輕、效率高且有動(dòng)態(tài)制動(dòng)強(qiáng)和能量回饋的性能。電動(dòng)汽車所用的電動(dòng)機(jī)正在向大功率、高轉(zhuǎn)速、高效率和小型化方向發(fā)展。2、電池及管理技術(shù)電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源泉，也是一直制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。電動(dòng)汽車用電池要求比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng)，但目前的電池能量密度低，電池組過(guò)重，續(xù)駛里程短，價(jià)格高，循環(huán)壽命有限。3、整車控制技術(shù)新型純電動(dòng)轎車整車控制系統(tǒng)是兩條總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速CAN總線和車身系統(tǒng)的低速總線。高速CAN總線每個(gè)節(jié)點(diǎn)為各子系統(tǒng)的ECU。低速總線按物理位置設(shè)置節(jié)點(diǎn)，基本原則是基于空間位置的區(qū)域自治。實(shí)現(xiàn)整車網(wǎng)絡(luò)化控制，其意義不只是解決汽車電子化中出現(xiàn)的線路復(fù)雜和線束增加問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)的通信和資源共享能力成為新的電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車上應(yīng)用的一個(gè)基礎(chǔ)，同時(shí)也為X-by-Wire技術(shù)提供了有力的支撐。4、整車輕量化技術(shù)整車輕量化始終是汽車技術(shù)重要的研究?jī)?nèi)容。純電動(dòng)汽車由于布置了電池組，整車重量增加較多，輕量化問(wèn)題更加突出。但可以采用以下措施減輕整車質(zhì)量。

電動(dòng)汽車的發(fā)展趨勢(shì)1、純蓄電池驅(qū)動(dòng)的超微型汽車

2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)呈多樣性發(fā)展

3、混合動(dòng)力汽車（節(jié)能產(chǎn)品）

4、燃料電池汽車成為競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)

8.2、電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)及電池技術(shù)在電動(dòng)汽車上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器是電動(dòng)汽車中把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的動(dòng)力部件，目前常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有四種：（1）直流電機(jī)（DCMotor）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)控制器一般采用脈寬調(diào)制（PWM）控制方式；（2）異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)控制器采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的變頻調(diào)速方式；（3）交流永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要包含兩類電機(jī)：永磁同步電機(jī)（PMSM）和無(wú)刷直流電機(jī)（BDCM）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；（4）開(kāi)關(guān)磁阻（SR）電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。工業(yè)用和汽車上用的電動(dòng)機(jī)的區(qū)別

一、直流電動(dòng)機(jī)（1）定子部分直流電動(dòng)機(jī)定子主要由主磁極、機(jī)座、換向極和電刷裝置等組成。主磁極的作用是建立主磁場(chǎng)，它由主極鐵心和套裝在鐵心上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成。主極鐵心一般由1~1.5mm的低碳鋼板沖壓一定形狀疊裝固定而成，是主磁路的一部分。勵(lì)磁繞組用扁銅線或圓銅線繞制而成，產(chǎn)生勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)。（2）轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子部分主要由電樞鐵心、電樞繞組、換向器等三部分組成。

電樞鐵心既是主磁路的組成部分，又是電樞繞組的支撐部分，電樞繞組嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)。電樞鐵心一般用0.55mm硅鋼沖片疊壓而成。

電樞繞組由扁銅線或圓銅線按一定規(guī)律繞制而成，它是直流電動(dòng)機(jī)的電路部分，也是產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的部分。直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)

二、永磁同步電動(dòng)機(jī)永磁同步電動(dòng)機(jī)（PermanentMagnetSynchronousMotor，簡(jiǎn)稱PMSM）具有高效、高控制精度、高轉(zhuǎn)矩密度、良好的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)性及低振動(dòng)噪聲的特點(diǎn)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)永磁磁路結(jié)構(gòu)能獲得較高的弱磁性能，在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方面具有很高的應(yīng)用價(jià)值，受到國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車界的高度重視，是最具競(jìng)爭(zhēng)力的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)之一。永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，和傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)一樣，主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分構(gòu)成。定子與普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)基本相同，由電樞鐵心和電樞繞組構(gòu)成。電樞鐵心一般采用0.5mm硅鋼沖片疊壓而成，對(duì)于具有高效率指標(biāo)或頻率較高的電動(dòng)機(jī)，為了減少鐵耗，可以考慮使用0.35mm的低損耗冷軋無(wú)取向硅鋼片。電樞繞組則普遍采用分布、短距繞組；對(duì)于極數(shù)較多的電動(dòng)機(jī)，則普遍采用分?jǐn)?shù)槽繞組；需要進(jìn)一步改善電動(dòng)勢(shì)波形時(shí)，也可以考慮采用正弦繞組或其他特殊繞組。永磁同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)

四、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)是由雙凸極的定子和轉(zhuǎn)子組成，其定子、轉(zhuǎn)子的凸極均由普通的硅鋼片疊壓而成。定子極上繞有集中繞組，把沿徑向相對(duì)的兩個(gè)繞組串聯(lián)成一個(gè)兩級(jí)磁極，稱為“一相”；轉(zhuǎn)子既無(wú)繞組又無(wú)永磁體，僅由硅鋼片疊成。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的磁阻隨著轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極的中心線對(duì)準(zhǔn)或錯(cuò)開(kāi)而變化。因?yàn)殡姼信c磁阻成反比，所以當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極在定子磁極中心線位置時(shí)，相繞組電感最大；當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極中心線對(duì)準(zhǔn)定子磁極中心線時(shí)，相繞組電感最小。電動(dòng)汽車電池技術(shù)電動(dòng)汽車使用的動(dòng)力電池可以分為化學(xué)電池、物理電池和生物電池三大類。1、化學(xué)電池化學(xué)電池是利用物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)發(fā)電?；瘜W(xué)電池按工作性質(zhì)分為原電池、蓄電池、燃料電池和儲(chǔ)備電池。2、物理電池物理電池是利用光、熱、物理吸附等物理能量發(fā)電的電池。如太陽(yáng)能電池、超級(jí)電容器、飛輪電池等。3、生物電池生物電池是利用生物化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的電池，如微生物電池、酶電池、生物太陽(yáng)電池等。

一、鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池由正負(fù)極板、隔板、電解液、溢氣閥、外殼等部分組成。極板是鉛酸蓄電池的核心部件，正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛，負(fù)極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛。隔板是隔離正、負(fù)極板，防止短路；作為電解液的載體，能夠吸收大量的電解液，起動(dòng)促進(jìn)離子良好擴(kuò)散的作用；它還是正極板產(chǎn)生的氧氣到達(dá)負(fù)極板的“通道”，以順利建立氧循環(huán)，減少水的損失。電解液由蒸餾水和純硫酸按一定比例配制而成，主要作用是參與電化學(xué)反應(yīng)，是鉛酸蓄電池的活性物質(zhì)之一。鉛酸蓄電池放電示意圖鉛酸蓄電池使用時(shí)，把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程叫放電。在使用后，借助于直流電在電池內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能而儲(chǔ)蓄起來(lái)，這種蓄電過(guò)程稱作充電。鉛酸蓄電池是酸性蓄電池，其化學(xué)反應(yīng)式為PbO+H2SO4═PbSO4↓+H2O

二、鋰離子電池鋰離子電池由正極、負(fù)極、隔板、電解液和安全閥等組成。1—絕緣體；2—墊圈；3—PTC元件；4—正極端子；5—排氣孔；6—防爆閥；7—正極；8—隔板；9—負(fù)極；10—負(fù)極引線；11—正極；12—外殼為鋰離子電池的工作原理，電池在充電時(shí)，鋰離子從正極材料的晶格中脫出，通過(guò)電解質(zhì)溶液和隔膜，嵌入到負(fù)極中；放電時(shí)，鋰離子從負(fù)極脫出，通過(guò)電解質(zhì)溶液和隔膜，嵌入到正極材料晶格中。在整個(gè)充放電過(guò)程中，鋰離子往返于正負(fù)極之間。鋰離子電池工作原理圖

三、超級(jí)電容超級(jí)電容器（supercapacitor）又叫電化學(xué)電容器、雙電層電容器，是一種新型的電容器，它的出現(xiàn)使得電容器的極限容量驟然上升了3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到了1PF/g級(jí)以上的大容量。它不同于傳統(tǒng)意義上的電容器，它類似于充電電池，但比傳統(tǒng)的充電電池（鎳氫電池和鋰離子電池）具有更高的比功率和更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。超級(jí)電容器具有高功率密度、循環(huán)壽命長(zhǎng)、充電速度快、工作溫度范圍寬、充放電線路簡(jiǎn)單、檢測(cè)方便、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。超級(jí)電容器自面市以來(lái)，全球需求量快速擴(kuò)大，已成為化學(xué)電源領(lǐng)域內(nèi)新的產(chǎn)業(yè)亮點(diǎn)。超級(jí)電容器在電動(dòng)汽車、混合燃料汽車、特殊載重汽車、電力、鐵路、通信、國(guó)防、消費(fèi)性電子產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)潛力，被世界各國(guó)所廣泛關(guān)注。

四、飛輪儲(chǔ)能器飛輪儲(chǔ)能器（亦稱飛輪電池等）指利用飛輪高速旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)存和釋放能量的一種裝置。使用飛輪以機(jī)械能的形式存儲(chǔ)能量并不是一個(gè)新的設(shè)計(jì)理念?，F(xiàn)代的飛輪儲(chǔ)能器多使用輕質(zhì)復(fù)合材料轉(zhuǎn)子，質(zhì)量?jī)H有幾十千克而轉(zhuǎn)速可達(dá)每分幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)，因此，飛輪儲(chǔ)能器常被稱為高速、超高速飛輪儲(chǔ)能器。飛輪儲(chǔ)能器的結(jié)構(gòu)飛輪儲(chǔ)能器是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車儲(chǔ)能要求的一種有效方式，超高速飛輪主要具有比能量高、比功率高、電能和機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化效率高，能快速充電、可實(shí)現(xiàn)免維護(hù)和具有良好的性能價(jià)格比等優(yōu)點(diǎn)。因此飛輪儲(chǔ)能器成為電動(dòng)汽車遠(yuǎn)期儲(chǔ)能裝置的一種選擇。

五、質(zhì)子交換膜燃料電池在20世紀(jì)90年代，質(zhì)子交換膜燃料電池獲得了較大的發(fā)展。質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）采用可傳導(dǎo)離子的聚合膜作為電解質(zhì)，所以也叫聚合物電解質(zhì)燃料電池（PEFC）、固體聚合物燃料電池（SPFC）或固體聚合物電解質(zhì)燃料電池（SPEFC）。PEMFC由質(zhì)子交換膜，催化劑層，擴(kuò)散層、集流板（又稱雙極板）組成。質(zhì)子交換膜燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)前電動(dòng)汽車正處于發(fā)展高潮，對(duì)于電動(dòng)汽車技術(shù)的全面發(fā)展，重中之重就在于能量存儲(chǔ)技術(shù)的提高。動(dòng)力電池將向著高比能量、高可靠性、低成本、安全環(huán)保方向發(fā)展。近階段，鉛酸電池雖然年代久遠(yuǎn)，但其技術(shù)成熟、成本低，在今后的一定時(shí)期內(nèi)依然具有競(jìng)爭(zhēng)能力，仍將擁有一定市場(chǎng)；燃料電池代表著未來(lái)動(dòng)力電池的發(fā)展方向，但其成本太高，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法得到大規(guī)模商業(yè)化；鎳氫蓄電池依然具有優(yōu)勢(shì)；鋅空氣電池有待開(kāi)發(fā)；鋰離子電池具有很多優(yōu)點(diǎn)，是我們今后要大力發(fā)展的動(dòng)力電池。8.3、電動(dòng)汽車充電技術(shù)及充電檢測(cè)電動(dòng)汽車充電技術(shù)對(duì)于一輛電動(dòng)車來(lái)講，蓄電池充電設(shè)備是不可缺少的子系統(tǒng)之一，它的功能是將電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)化為電動(dòng)車車載蓄電池的電能。電動(dòng)汽車充電裝置的分類有不同的方法。總體上可分為車載充電裝置和非車載充電裝置。電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)圖電動(dòng)汽車充電設(shè)備圖車載充電裝置，指安裝在電動(dòng)汽車上的采用地面交流電網(wǎng)和車載電源對(duì)電池組進(jìn)行充電的裝置。包括車載充電機(jī)、車載充電發(fā)電機(jī)組和運(yùn)行能量回收充電裝置。它將一根帶插頭的交流動(dòng)力電纜線直接插到電動(dòng)汽車的插座中給電動(dòng)汽車充電。車載充電裝置通常使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便的接觸式充電器也可以是感應(yīng)充電器。它完全按照車載蓄電池的種類進(jìn)行設(shè)計(jì)，針對(duì)性較強(qiáng)。非車載充電裝置，即地面充電裝置，主要包括專用充電機(jī)、專用充電站、通用充電機(jī)、公共場(chǎng)所用充電站等。它可以滿足各種電池的各種充電方式。通常非車載充電器的功率、體積和重量均比較大，以便能夠適應(yīng)各種充電方式。另外，根據(jù)對(duì)電動(dòng)車蓄電池充電時(shí)的能量裝換的方式不同，充電裝置可以分為接觸式和感應(yīng)式。電動(dòng)汽車充電方式主要分為以下幾種：（1）常規(guī)充電方式該充電方式采用恒壓、恒流的傳統(tǒng)充電方式對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行充電。以相當(dāng)?shù)偷某潆婋娏鳛樾铍姵爻潆?，電流大小約為15A，若以120Ah（例如360V，即串聯(lián)12V100Ah30只）的蓄電池為例，充電時(shí)間要持續(xù)8個(gè)多小時(shí)。相應(yīng)的充電器的工作和安裝成本相對(duì)比較低。電動(dòng)汽車家用充電設(shè)施（車載充電機(jī)）和小型充電站多采用這種充電方式。常規(guī)充電方式

（2）快速充電方式快速充電也可稱為迅速充電或應(yīng)急充電，其目的是在短時(shí)間內(nèi)給電動(dòng)汽車充滿電，充電時(shí)間應(yīng)該與燃油車的加油時(shí)間接近。大型充電站（機(jī)）多采用這種充電方式。大型充電站（機(jī)）—快速充電方式主要針對(duì)長(zhǎng)距離旅行或需要進(jìn)行快速補(bǔ)充電能的情況進(jìn)行充電，充電機(jī)功率很大，一般都大于30kW，采用三相四線制380V供電。其典型的充電時(shí)間是：10～30min。（3）無(wú)線充電方式電動(dòng)汽車無(wú)線充電方式是近幾年國(guó)外的研究成果，其原理就像在車?yán)锸褂玫囊苿?dòng)電話，將電能轉(zhuǎn)換成一種符合現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的特殊的激光或微波束，在汽車頂上安裝一個(gè)專用天線接收即可。有了無(wú)線充電技術(shù)，公路上行駛的電動(dòng)汽車或雙能源汽車可通過(guò)安裝在電線桿或其它高層建筑上的發(fā)射器快速補(bǔ)充電能。電費(fèi)將從汽車上安裝的預(yù)付卡中扣除。無(wú)線充電方式

（4）更換電池充電方式除了以上幾種充電方式外，還可以采用更換電池組的方式，即在蓄電池電量耗盡時(shí)，用充滿電的電池組更換已經(jīng)耗盡的電池組。蓄電池歸服務(wù)站或電池廠商所有，電動(dòng)汽車用戶只需租用電池。電動(dòng)汽車用戶把車停在一個(gè)特定的區(qū)域，然后用更換電池組的機(jī)器將耗盡的蓄電池取下，換上已充滿電的電池組。

（5）移動(dòng)式充電方式對(duì)電動(dòng)汽車蓄電池而言，最理想的情況是汽車在路上巡航時(shí)充電，即所謂的移動(dòng)式充電（MAC）。這樣，電動(dòng)汽車用戶就沒(méi)有必要去尋找充電站、停放車輛并花費(fèi)時(shí)間去充電了。MAC系統(tǒng)埋設(shè)在一段路面之下，即充電區(qū)，不需要額外的空間。接觸式和感應(yīng)式的MAC系統(tǒng)都可實(shí)施。電動(dòng)汽車充電設(shè)備需要檢測(cè)的參數(shù)電動(dòng)汽車充電站就像加油站，充電樁就像加油機(jī)一樣，是電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)條件，直接影響電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用的效果，因此充電設(shè)備的檢測(cè)成為迫切需要解決的問(wèn)題，而檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)技術(shù)規(guī)程在我國(guó)都是空白。充電機(jī)應(yīng)具有自動(dòng)、安全地為電動(dòng)汽車蓄電池系統(tǒng)充滿電能的能力，充電過(guò)程中不應(yīng)對(duì)電池造成傷害，即使在正常使用時(shí)出現(xiàn)誤操作，也不應(yīng)給周圍的人或環(huán)境造成傷害。幾乎所有有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)文件都采用類似上述的總則，說(shuō)明對(duì)充電機(jī)的最基本要求是充電和安全。一、檢測(cè)總則

二、充電站檢測(cè)內(nèi)容充電機(jī)一般情況下都是設(shè)置在充電站內(nèi)的，所以對(duì)充電機(jī)周圍的環(huán)境，如充電站，也有一定的要求，對(duì)充電機(jī)所在充電站的檢測(cè)是充電機(jī)檢測(cè)的內(nèi)容之一。首先，充電站的基本構(gòu)成必須包括供電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、安全防護(hù)設(shè)施、停車場(chǎng)地等硬件配套。其次，是對(duì)充電站所在地環(huán)境的檢測(cè)。充電站不宜設(shè)在有劇烈震動(dòng)、高溫、潮濕、低洼地等場(chǎng)所，防止不利環(huán)境條件可能對(duì)充電機(jī)的損害和對(duì)人員造成的傷害。

三、充電機(jī)檢測(cè)內(nèi)容充電機(jī)是充電站充電系統(tǒng)的主要部分，它是充電站的服務(wù)功能的核心，它對(duì)充電站的工作效率和安全均有重要影響，在檢測(cè)充電機(jī)時(shí)主要是對(duì)充電機(jī)工作環(huán)境及其本身結(jié)構(gòu)的檢測(cè)、各功能模塊的檢測(cè)、工作參數(shù)和高壓連接器的檢測(cè)。8.4、燃料電池電動(dòng)汽車燃料電池汽車的基本結(jié)構(gòu)多種多樣。按照驅(qū)動(dòng)形式分可分為純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)和混合驅(qū)動(dòng)兩種形式。按照能量來(lái)源可分為車載純氫和燃料重整兩種方式。由于燃料電池電動(dòng)汽車正處在研究的初期階段，所以各種技術(shù)競(jìng)相試用并各有優(yōu)缺點(diǎn)。純?nèi)剂想姵仄囍挥腥剂想姵匾粋€(gè)動(dòng)力源，汽車的所有功率負(fù)荷都由燃料電池承擔(dān)。其主要缺點(diǎn)有：燃料電池的功率大，成本昂貴；對(duì)燃料電池系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和可靠性提出很高要求；不能進(jìn)行制動(dòng)能量回收。基于這些不利因素，目前的燃料電池汽車主要采用的是混合驅(qū)動(dòng)形式，即在燃料電池的基礎(chǔ)上，增加了一組電池或超級(jí)電容作為另一動(dòng)力源。燃料電池汽車基本結(jié)構(gòu)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)在FCEV所采用的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)中，為保證PEMFC、組的正常工作，除以PEMFC組為核心外，還裝有氫氣供給系統(tǒng)、氧氣供給系統(tǒng)、氣體加濕系統(tǒng)、反應(yīng)生成物的處理系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等。只有這些輔助系統(tǒng)匹配恰當(dāng)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)，才能保證燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。以氫為燃料的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)1一氫氣儲(chǔ)存罐；2一氫氣壓力調(diào)節(jié)儀表；3一熱交換器；4一氫氣循環(huán)泵；5一冷凝器及氣水分離器；6一水箱；7一水泵；8一空氣壓縮機(jī)(或氧氣罐)；9一加濕器及去離子過(guò)濾裝置；10一燃料電池組；11一電源開(kāi)關(guān)；12一DC./DC變換器；13一DC./AC逆變器；14一驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配思路是：首先針對(duì)某種給定的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)型，選擇一種基本的能量分配策略；然后在已知整車參數(shù)、目標(biāo)工況以及基本能量分配策略的條件下，以滿足車輛動(dòng)力性為前提，燃料經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)為目標(biāo)，進(jìn)行整車及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)匹配，最后，改變構(gòu)型方式，完成每種構(gòu)型下的參數(shù)匹配。這樣，就完成了構(gòu)型方式、參數(shù)匹配以及控制策略三者之間的解耦。8.5、其它清潔能源汽車技術(shù)按照發(fā)改委公告定義，新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來(lái)源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動(dòng)力裝置），綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。其他清潔能源汽車主要指的以天然氣（NG）、液化石油氣（LPG）、乙醇汽油（EG）、甲醇、二甲醚、氫能、太陽(yáng)能等為燃料的汽車。

一、天然氣汽車按照燃料使用狀況的不同，天然氣汽車可分為專用燃料天然氣汽車、兩用燃料天然氣汽車和雙燃料天然氣汽車。專用燃料天然氣汽車是指發(fā)動(dòng)機(jī)只使用天然氣作為燃料；兩用燃料天然氣汽車是指既可以使用天然氣也可以使用汽油作為燃料；雙燃料天然氣汽車是指可以同時(shí)使用液體燃料和天然氣。混合器式閉環(huán)控制天然氣供給系統(tǒng)1—汽油箱；2—油位傳感器；3—汽油表；4—汽油濾清器；5—電動(dòng)汽油泵；6—車用氣瓶；7—充氣閥；8—過(guò)濾器；9—手動(dòng)截止閥；10天然氣電磁閥；11—高壓表；12—安全閥；13—低壓表；14—減壓調(diào)節(jié)器；15—步進(jìn)電機(jī)；16—混合器；17—化油器；18—壓力顯示器；19—壓力傳感器；20—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器；21—氧傳感器；22—發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管；23—三元催化轉(zhuǎn)換器；24—電控單元；25—汽油/天然氣轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)二、液化石油氣汽車以液化石油氣為燃料的汽車稱為液化石油氣汽車。液化石油氣汽車與燃油汽車相比，其特性如表所示。LPG供給系統(tǒng)示意圖1—汽油箱；2—油位傳感器；3—汽油濾清器；4—電動(dòng)汽油；5—汽油表；6—輔助液面顯示器；7—?dú)馄浚?—集成閥；9—LPG電磁閥；10—蒸發(fā)調(diào)壓器；11—混合器；12—真空電磁閥；13—汽油/LPG轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；14—節(jié)氣門位置傳感器；15—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器；16—電控單元；17—氧傳感器；18—三元催化轉(zhuǎn)化器；19—發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管

三、甲醇燃料汽車甲醇燃料汽車是指利用甲醇燃料做能源驅(qū)動(dòng)的汽車。甲醇作為燃料在汽車上的應(yīng)用主要有摻燒和純甲醇替代兩種。摻燒是指將甲醇以不同的比例（如M10、M15、M30等）摻入汽油中，作為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，一般稱為甲醇汽油；純甲醇替代是指將高比例甲醇（如M85、M100）直接用作汽車燃料。甲醇汽油是指把甲醇部分添加在汽油里，用甲醇燃料助溶劑復(fù)配的M系列混合燃料。目前我國(guó)市場(chǎng)上使用的甲醇汽油主要有M5、M15、M50、M85以及M100等。

四、乙醇燃料汽車在2000年以前，國(guó)內(nèi)開(kāi)展乙醇燃料研究及應(yīng)用工作的并不多。2000年9月，根據(jù)國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)指示，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委要求中國(guó)石化集團(tuán)公司組織有關(guān)科研單位開(kāi)始對(duì)乙醇作為車用燃料的可行性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。已經(jīng)完成的研究工作包括：燃料乙醇作為車用燃料的可行性試驗(yàn)研究、乙醇汽油的行車試驗(yàn)、燃料乙醇作為車用燃料的經(jīng)濟(jì)性分析、變性燃料乙醇及車用乙醇汽油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定、燃料乙醇金屬腐蝕抑制劑研究、車用乙醇汽油應(yīng)用技術(shù)研究等。乙醇燃料汽車發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)

五、二甲醚燃料汽車

二甲醚作為環(huán)保、清潔、安全的新型替代能源，已經(jīng)得到國(guó)際社會(huì)的公認(rèn)。二甲醚是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的理想替代品。針對(duì)我國(guó)自然條件和“富煤、少油、有氣”的能源資源特色，發(fā)展?jié)崈裟茉炊酌?，?duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)與生態(tài)平衡具有重大戰(zhàn)略意義。

由于二甲醚燃料的卓越性能，二甲醚燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)已引起西方發(fā)達(dá)國(guó)家政府和專家高度重視。近年來(lái)歐美、日韓、俄羅斯等國(guó)家十分看好二甲醚燃料汽車的市場(chǎng)前景和環(huán)保效益，紛紛開(kāi)展二甲醚燃料發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車的研發(fā)。在歐洲VOLVO汽車公司研制出了燃用二甲醚燃料的大客車樣車用于示范，在日本JFE、產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、COOP低公害車開(kāi)發(fā)會(huì)社、交通公害研究所、五十鈴汽車公司和伊藤忠會(huì)社等分別研制了多輛燃用二甲醚燃料的卡車樣車和城市客車樣車，計(jì)劃在3～5年內(nèi)小規(guī)模推廣。

六、氫能汽車氫能汽車是以氫為主要能量作為移動(dòng)的汽車?？梢苑譃橐韵聝深悾海?）氫燃料汽車；（2）氫燃料電池汽車。

氫內(nèi)燃機(jī)在汽車上的應(yīng)用方式又有三種：（1）純氫內(nèi)燃機(jī)（2）氫/汽油雙燃料內(nèi)燃機(jī)（3）氫-汽油混合燃料內(nèi)燃機(jī)氫燃料汽車是在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)上加以修改后可以直接用氫為燃料燃燒，產(chǎn)生動(dòng)力。氫燃料燃燒產(chǎn)物只有H2O和NOX，不會(huì)產(chǎn)生顆粒、積炭等，從而大大減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，減輕了潤(rùn)滑油被污染的程度，可以認(rèn)為氫是發(fā)動(dòng)機(jī)最清潔的燃料，氫燃料汽車不污染環(huán)境，是一種環(huán)境友好的綠色交通工具。缺點(diǎn)是氫燃燒效率低，大約只有38%，且由于氫燃料熱值高、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤旌椭鸱秶鷮挼龋瑲淙剂习l(fā)動(dòng)機(jī)容易出現(xiàn)早燃、回火、敲缸、負(fù)荷高以及NOX排放偏高等情況。

七、太陽(yáng)能汽車太陽(yáng)能汽車是利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，并利用該電能作為能源驅(qū)動(dòng)行駛的汽車，它是電動(dòng)汽車的一種。太陽(yáng)能汽車一般由太陽(yáng)能電池板、電力系統(tǒng)、電能控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械系統(tǒng)等組成。

太陽(yáng)能汽車能量流動(dòng)圖太陽(yáng)能汽車外形圖目前研發(fā)的太陽(yáng)能汽車主要用于實(shí)驗(yàn)或競(jìng)賽。實(shí)用型的太陽(yáng)能汽車還比較少。制約太陽(yáng)能汽車發(fā)展的主要因素是太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率低，因此，最有發(fā)展前途的太陽(yáng)能汽車是太陽(yáng)能電池和蓄電池組合形式的汽車。今后，太陽(yáng)能汽車的研究主要集中在提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率、最大功率跟蹤技術(shù)和蓄電池充放電技術(shù)等。謝謝第九章汽車先進(jìn)制造新技術(shù)目錄1、鍛造技術(shù)2、鑄造技術(shù)3、沖壓技術(shù)4、焊接技術(shù)5、機(jī)械加工與熱處理第一節(jié)鍛造技術(shù)1.鍛造技術(shù)簡(jiǎn)介鍛造是利用鍛造設(shè)備使金屬毛坯發(fā)生塑性變形從而獲得具有一定形狀和尺寸的金屬鍛件的技術(shù)。鍛造采用塑性成形的方法，保留了較完好的金屬流線。第一節(jié)鍛造技術(shù)冷鍛成形是一種先進(jìn)的鍛造技術(shù)，冷鍛產(chǎn)品性能好，可達(dá)到凈成形標(biāo)準(zhǔn)，在汽車鍛造這個(gè)需要大批量生產(chǎn)的行業(yè)來(lái)說(shuō)，冷鍛具有生產(chǎn)成本低、工序少、節(jié)約材料和能源，坯件不需要加熱，甚至不需后續(xù)機(jī)械加工和熱處理等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于一些變形阻力大的鍛件，可采用溫鍛技術(shù)，既降低了冷鍛會(huì)遇到的變形阻力太大的問(wèn)題，又避免了很多后續(xù)加工。第一節(jié)鍛造技術(shù)汽車大量采用了鋁合金來(lái)制造零部件，鋁合金重量輕、比強(qiáng)度高、加工容易、美觀且適于做各種表面處理。如就鋁輪轂來(lái)說(shuō)，鍛造的鋁輪轂有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械性能高于鑄造鋁輪轂，因?yàn)殄懺毂Ａ袅送暾慕饘倭骶€、結(jié)構(gòu)密實(shí)、晶粒細(xì)?。毁|(zhì)量可比鑄鋁輪轂輕20%以上；散熱性好，所以制動(dòng)系統(tǒng)更安全，使用壽命長(zhǎng)；輪轂圓度好，輪胎更耐用。材料與輪轂加工方法ZL305-T6A606-T6A6061-T6鑄造鍛造擺輾抗拉強(qiáng)度/MPa254276297抗壓強(qiáng)度/MPa232248283伸長(zhǎng)率5%10%15%第一節(jié)鍛造技術(shù)2、擺動(dòng)輾壓擺動(dòng)輾壓技術(shù)屬于特種鍛造成形工藝，采用連續(xù)局部加載成形。毛坯的擺輾成形與上模和下模形狀都有關(guān)系，圓錐上模的母線形狀決定了毛壞上表面的形狀。第一節(jié)鍛造技術(shù)擺動(dòng)輾壓工藝常將工件形狀復(fù)雜的一面由下模來(lái)加壓成形，而上表面一般由形狀較簡(jiǎn)單的上模通過(guò)擺輾成形。在汽車鍛造方面，擺輾可用于離合器盤轂、半軸、錐齒輪、法蘭、同步器齒環(huán)及各類薄壁回轉(zhuǎn)體等零部件。第一節(jié)鍛造技術(shù)3、輾環(huán)技術(shù)輾環(huán)技術(shù)是借助輾環(huán)機(jī)(環(huán)軋機(jī))對(duì)環(huán)狀毛坯進(jìn)行局部連續(xù)塑性加工，使環(huán)狀毛坯的外徑和內(nèi)徑都擴(kuò)大，壁厚減小，內(nèi)、外側(cè)面成形或接近成形的鍛造工藝。第一節(jié)鍛造技術(shù)鍛造時(shí)，毛坯加熱后置于輾壓環(huán)與芯輥之間，輾壓環(huán)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中逐漸向芯輥靠近，使毛坯在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中壁厚在輾壓環(huán)與芯輥之間逐漸變小，同時(shí)，輾壓環(huán)與芯輥的形狀決定了鍛件在輾環(huán)后外、內(nèi)側(cè)面的截面形狀。輾環(huán)技術(shù)按毛坯加工時(shí)溫度可分為冷輾環(huán)、溫輾環(huán)和熱輾環(huán)，其中冷、溫輾環(huán)用于精密輾環(huán)鍛造。第一節(jié)鍛造技術(shù)4、熱擠壓技術(shù)擠壓按溫度分為冷擠壓、溫?cái)D壓和熱擠壓，各種擠壓方法適用于不同的工件，如冷擠壓可用于擠壓各種花鍵，溫?cái)D壓可用于擠壓各種閥體，熱擠壓可用于擠壓汽車后軸的半軸套管。第一節(jié)鍛造技術(shù)熱擠壓工藝適用于擠壓深孔薄壁、要求具有良好的金屬纖維流線和變形強(qiáng)化特點(diǎn)的零件。熱擠壓工藝溫度的確定是相當(dāng)重要的。毛坯加熱的溫度越高，金屬的塑性越好，毛坯越易變形；但溫度過(guò)高會(huì)引起毛坯表面的氧化和脫碳、過(guò)熱等現(xiàn)象，使擠壓件成形后出現(xiàn)缺陷，影響擠壓質(zhì)量。第一節(jié)鍛造技術(shù)5、楔橫軋技術(shù)楔橫軋技術(shù)是階梯軸類零件塑性成形的新工藝。通常工件的成形過(guò)程可分為三個(gè)階段，即：楔入階段、展寬階段、整形階段。具有拔模角、階梯形狀、軸肩而沒(méi)有拔模斜度的外壁都可以用楔橫軋的方法加工。第一節(jié)鍛造技術(shù)楔橫軋技術(shù)大致可以分為兩大類，輥式楔橫軋和板式楔橫軋。輥式楔橫軋按軋輥數(shù)目可分為單輥式、雙輥式和三輥式三類；板式楔橫軋可分為凹楔式和平楔式兩類。輥式楔橫軋機(jī)床的模具是扇形的，工作時(shí)要加導(dǎo)板，通常只用于軋制直徑較大的階梯形軸類零件。板式楔橫軋機(jī)床加工時(shí)不用導(dǎo)板，產(chǎn)品精度比輥式楔橫軋高，模具制造容易，機(jī)器造價(jià)低、壽命高。第二節(jié)鑄造技術(shù)1、鑄造技術(shù)簡(jiǎn)介鑄造是通過(guò)將金屬熔煉至熔融狀態(tài)，澆注入預(yù)先制定好形狀的鑄型模具中，冷卻凝固后獲得具有一定形狀、尺寸的金屬制品的成型方法。在汽車制造工業(yè)中，鑄造工藝用于生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器蓋等部件。第二節(jié)鑄造技術(shù)2、靜壓造型技術(shù)靜壓造型使用的是靜壓造型機(jī)，砂箱上方有空氣壓縮機(jī)，用于產(chǎn)生壓縮空氣，高壓氣體吹向砂箱，穿過(guò)砂層，使砂層流動(dòng)性增大，能迅速填充型芯的各個(gè)部位，氣流穿過(guò)砂箱后從排氣塞流出。第二節(jié)鑄造技術(shù)采用氣流緊實(shí)后再采用壓實(shí)緊實(shí)，可以在很大程度上彌補(bǔ)鑄型上部硬度不夠的缺點(diǎn)，使鑄型總體上達(dá)到一個(gè)較高的強(qiáng)度。這樣做的好處是使得鑄型上部的砂量可以大量減少，使鑄型質(zhì)量降低。第二節(jié)鑄造技術(shù)3、消失模鑄造消失模鑄造采用與鑄件形狀尺寸幾乎一樣的泡沫代替原來(lái)的金屬芯或木模芯，造型后不必取出模芯，澆注后泡沫消失，金屬代替了原來(lái)泡沫的位置，經(jīng)過(guò)脫砂和清理，便得到鑄件。第二節(jié)鑄造技術(shù)4、熔模鑄造熔模鑄造一般采用的是蠟?zāi)＃災(zāi)Ｖ瞥鰜?lái)后，將其浸入流體狀的耐火材料中(常用陶瓷)，干燥后涂層硬化，加熱蠟?zāi)Ｊ瓜炄刍钩?，得到一個(gè)空腔殼型，經(jīng)過(guò)焙烤之后殼型硬化，將金屬液倒入該空腔殼型中進(jìn)行澆鑄，金屬液冷卻后敲碎外殼，從而獲得鑄件。第二節(jié)鑄造技術(shù)5、低壓鑄造低壓鑄造是利用氣壓或電磁力使金屬液沿管道進(jìn)入型腔中實(shí)現(xiàn)充型的。在現(xiàn)今的汽車鑄造行業(yè)中經(jīng)常被用于生產(chǎn)鋁、鎂合金薄壁鑄件。在充型過(guò)程中，主要考慮的是氣體壓力的大小與充型速度的快慢。第二節(jié)鑄造技術(shù)6、金屬型鑄造

金屬型鑄造(PermanentMoldCasting)也稱為硬模鑄造或永久型鑄造。它不同于砂型鑄造使用型砂作為鑄模，而是使用金屬作為模具，將金屬液澆入金屬鑄型獲得鑄件的鑄造方法。在汽車的生產(chǎn)中，有些齒輪或凸輪軸等零部件可通過(guò)金屬型鑄造工藝生產(chǎn)出來(lái)。第二節(jié)鑄造技術(shù)7、熔煉技術(shù)熔煉技術(shù)是指在金屬鑄造過(guò)程中將金屬原料熔煉成金屬液以用于澆鑄的技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)外鑄造熔煉技術(shù)主要有兩種工藝，一種是大型熱風(fēng)除塵沖天爐與大型有芯工頻保溫爐雙聯(lián)法工藝，一種是采用中頻感應(yīng)電爐熔煉工藝。第二節(jié)鑄造技術(shù)8、冷芯盒制芯技術(shù)冷芯盒制芯采用石英砂作為原砂，使用酚醛樹(shù)脂作為粘結(jié)劑，使用三乙胺作為催化劑，脫模劑用于防止脫模時(shí)芯盒的樹(shù)脂粘膜。冷芯盒制芯的特點(diǎn)是硬化速度快、強(qiáng)度高、生產(chǎn)率高、砂芯尺寸精度高，可用于生產(chǎn)薄壁高強(qiáng)度的鑄件的砂芯。第二節(jié)鑄造技術(shù)9、結(jié)合鎖芯技術(shù)結(jié)合鎖芯以冷芯盒制單體芯為基礎(chǔ)，將各單體芯用機(jī)械的方式組合到組芯夾具，然后將它們?cè)谕瑯拥睦湫竞袑Ｓ脵C(jī)上以射砂方式將它們鎖為一個(gè)整體芯。結(jié)合鎖芯的尺寸精度可以達(dá)到-0.25～0mm。其高精度取決于該工藝的整體芯誤差為組合時(shí)定位銷的誤差之和