汽車性能簡介

1、第三章汽車性能簡介第一節(jié) 汽車的設(shè)計第二節(jié) 汽車試驗第三節(jié) 汽車的制造第四節(jié) 汽車使用性能及指標(biāo)復(fù)習(xí)思考題第一節(jié) 汽車的設(shè)計一、設(shè)計師的作用所謂設(shè)計，是根據(jù)一定的要求而進行構(gòu)思，并且用恰當(dāng)?shù)姆椒?，如文字、圖樣、模型等表達出來。這里有兩重意思，不妨以產(chǎn)品設(shè)計為例：第一，為了滿足使用者對產(chǎn)品的要求，設(shè)計師必須進行創(chuàng)造性的思考，以確定產(chǎn)品的形態(tài)；第二，為了使制造者了解產(chǎn)品的形態(tài)，設(shè)計師還必須以恰當(dāng)?shù)谋磉_方式。 如圖紙、說明書等反映自己的構(gòu)思?，F(xiàn)代化產(chǎn)品的生產(chǎn)過程與手工業(yè)時代的生產(chǎn)方式有本質(zhì)的差別。手工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)造者獨自一人包攬構(gòu)想和制作，不存在現(xiàn)代化生產(chǎn)那種設(shè)計與制造分工配合的方式，因而不需要對別人

2、表達自己的構(gòu)想。手工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)造者為了顯示自己巧妙的構(gòu)想和精湛的技藝以提高產(chǎn)品的價值，往往選用名貴的材料，并刻意追求精雕細琢和繁雜的紋樣裝飾。 這種“巧奪天工，舉世無雙”的手工業(yè)產(chǎn)品只能供少數(shù)有錢人享用，不能服務(wù)于廣大人民群眾。遺憾的是，中國幾千年來涌現(xiàn)過無數(shù)“巧奪天工”的佳作，卻沒有使國家繁榮富強，沒有改變?nèi)嗣褙毟F落后的面貌。只有發(fā)展現(xiàn)代化的工業(yè)技術(shù)，才是真正強國富民的康莊大道。設(shè)計，是工業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分，是國家繁榮昌盛的支柱之一。在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，設(shè)計是第一步，其工作量只占產(chǎn)品開發(fā)全部工作量的10%，成本只占5%左右，但卻決定了產(chǎn)品成敗的命運。美國哈佛大學(xué)著名的“影子理論”生動地反映了

3、與產(chǎn)品品質(zhì)有關(guān)的設(shè)計、材料、勞動、行政管理四個方面所投入的成本及其所產(chǎn)生的影響，如圖3-1所示。設(shè)計雖然只占成本的5%，而它對產(chǎn)品的影響卻占70%，可見設(shè)計對產(chǎn)品的影響是至關(guān)重要的。圖3-1 哈佛大學(xué)影子理論汽車是一件非常復(fù)雜的產(chǎn)品，即使是最富有經(jīng)驗和知識最淵博的設(shè)計師，也不可能深入了解汽車上每一個細節(jié)，更不可能由一個人獨自包攬全部設(shè)計。因此，設(shè)計師們必須有不同的分工，相互配合?？傇O(shè)計師、主任設(shè)計師、普通設(shè)計師分別在不同崗位上各自發(fā)揮作用，形成一個組織嚴(yán)密的工作群體。譬如，福特汽車公司就很善于從不同的部門抽調(diào)各種專家組成跨部門的設(shè)計小組，以解決單個部門無法處理的問題。由此可見，一個成功的設(shè)計，

4、不僅是每個設(shè)計師良好素質(zhì)的體現(xiàn)，而且是強調(diào)設(shè)計師們的配合協(xié)作的集體成果。二、汽車的設(shè)計過程1產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃在汽車產(chǎn)品開始技術(shù)設(shè)計之前，必須制訂產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃。根據(jù)國家的需要或企業(yè)發(fā)展的需要，由國家機關(guān)或企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)下達開發(fā)指令。首先，必須確定具體的車型，亦即打算生產(chǎn)什么樣的汽車。其次是進行可行性分析，根據(jù)使用調(diào)查、市場情況、技術(shù)條件、工藝分析、成本核算等，預(yù)測產(chǎn)品是否符合需求，是否符合工廠的技術(shù)工藝能力，是否對國民經(jīng)濟和企業(yè)有利。 2初步設(shè)計 汽車初步設(shè)計的主要任務(wù)是構(gòu)造汽車的形狀，或稱初步造型設(shè)計，包括如下內(nèi)容：1) 汽車總布置設(shè)計所謂總布置設(shè)計，是將汽車各個總成及其所裝載的人員或貨物安排在恰當(dāng)?shù)奈?/p>

5、置，以保證各總成運轉(zhuǎn)相互協(xié)調(diào)、乘坐舒適和裝卸方便。為了保證汽車各部分之間合理的相互關(guān)系，需要定出許多重要的控制尺寸稱為“硬點”。 2) 效果圖效果圖是表現(xiàn)汽車造型效果的圖畫。造型設(shè)計師根據(jù)總布置設(shè)計所定出的汽車尺寸和基本形狀，就可勾畫出汽車的具體形象。效果圖又分為構(gòu)思草圖和彩色效果圖兩種。構(gòu)思草圖是記錄造型設(shè)計師靈感的速寫畫，如圖3-2所示。彩色效果圖是在構(gòu)思草圖的基礎(chǔ)上繪制的較正規(guī)的繪畫，需要正確的比例、透視關(guān)系和表達質(zhì)感。彩色效果圖包括外形效果圖(如圖3-3所示)、室內(nèi)效果圖(如圖3-4所示)和局部效果圖(如圖3-5所示)，其作用是供選型討論和審查。效果圖的表現(xiàn)技法多種多樣：可采用鉛筆、鋼

6、筆，也可采用毛筆(水彩畫或水粉畫)等，而目前較流行的是混合技法用塑料記號筆(又稱麥克筆)描畫、噴筆噴染、以及涂抹、遮擋等同時并用的技法。只要效果良好，表現(xiàn)技法可不拘一格。圖3-2 構(gòu)思草圖 圖3-3 外形效果圖 圖3-4 室內(nèi)效果圖 圖3-5 局部效果圖 3) 縮小比例模型圖3-6 造型設(shè)計師正在塑制轎車的縮比模型縮小比例模型是在構(gòu)架上涂敷造型泥雕塑而成的。轎車縮比模型常用15的比例，亦即是真車尺寸的1/5。英美等國采用英制尺寸，模型的比例是3/8，如圖3-6所示。造型泥是一種油性混合物，又稱油泥，在常溫下有一定硬度(比肥皂硬些)，涂敷前需經(jīng)烘烤。圖3-6 造型設(shè)計師正在塑制轎車的縮比模型縮小

7、比例模型是在彩色效果圖的基礎(chǔ)上更進一步表達造型構(gòu)思，具有立體(三維)形象，比效果圖(二維)更有真實感，要求比例嚴(yán)格、曲線流暢、曲面光順。雕塑一個縮小比例汽車模型，需要從各個角度審視，反復(fù)推敲，精工細雕，因而很難在兩、三天內(nèi)完成。4) 選型討論會經(jīng)過初步設(shè)計，繪制出一批彩色效果圖和塑制出幾個縮小比例模型，就可以召開選型討論會。會議的目的是從若干個造型方案中選擇出一個合適的車型方案，以便作為技術(shù)設(shè)計的依據(jù)。選型討論會主要討論審美問題，但也涉及結(jié)構(gòu)、工藝等方面，故通常由負責(zé)人召集造型設(shè)計師、結(jié)構(gòu)設(shè)計師和工藝師等參加會議，如圖3-7所示。 選型討論會結(jié)束，說明選定的車型的造型構(gòu)思基本成熟，汽車初步設(shè)計

8、亦結(jié)束。圖3-7 紅旗轎車選型討論會3技術(shù)設(shè)計技術(shù)設(shè)計包括確定汽車造型和確定汽車結(jié)構(gòu)兩個方面。選型討論會選定的車型方案需要制成空氣動力學(xué)試驗?zāi)Ｐ徒桓讹L(fēng)洞試驗，驗證其形狀是否合理，提出修改意見。技術(shù)設(shè)計階段的造型工作包括以下幾個方面：1) 膠帶圖膠帶圖是用細窄的彩色不干膠紙帶粘貼成的11(全尺寸)汽車整車圖樣，可表達零部件形狀及外形曲線，如圖3-8所示。膠帶圖的外形曲線數(shù)據(jù)取自選定的縮小比例模型，可用來審查整車外形曲線的全貌。如發(fā)現(xiàn)某條曲線不美觀或不符合要求，可將膠帶揭起重新粘貼，直到滿意為止。膠帶圖完成后，縮小比例模型放大的曲線又經(jīng)過進一步修訂。圖3-8 膠帶圖2) 11整車外形效果圖單純由縮

9、小比例的繪畫表達汽車的外形效果尚嫌不夠，還需要繪制等大尺度(全尺寸)的彩色效果圖。現(xiàn)代造型設(shè)計非常重視等大的尺度感?？s小比例圖樣和全尺寸圖樣的真實感是截然兩樣的。縮比模型上某些圓角和曲線看上去很小巧雅致，放大5倍后就顯得笨拙臃腫。因此，汽車形狀的最后確定，不能從縮小比例的圖樣或模型直接放大，而應(yīng)經(jīng)過11效果圖和11模型的修正，以符合等大的尺度感和審美要求。 3) 11外部模型11外部模型是汽車外形定型的首要依據(jù)。根據(jù)縮比模型的放大數(shù)據(jù)，結(jié)合膠帶圖和11效果圖的修訂情況，就可以制造11外部模型。這個模型是在一個帶有車輪的構(gòu)架上涂敷造型泥而雕塑成。由于采用數(shù)以噸計的造型泥，并雕塑得細致、平整、光順

10、，所以制造一個11外部模型的時間很長，通常需要幾個星期。11外部模型需要集中各個設(shè)計步驟的反饋意見，加以精工修飾而完成。將模型放置在燈光下看，其逼真程度幾乎與真車無異，如圖3-9所示。圖3-9 11外部模型4) 11內(nèi)部模型11內(nèi)部模型用以審視汽車內(nèi)部造型效果和檢驗汽車內(nèi)部尺寸。11內(nèi)部模型與11外部模型同時制作，其設(shè)計和尺寸相互配合。11內(nèi)部模型的形狀、色彩、覆飾物的質(zhì)感和紋理都應(yīng)制造得十分逼真，使人具有置身于真車室內(nèi)的感覺。為了獲得一個極優(yōu)秀的汽車室內(nèi)設(shè)計，對11內(nèi)部模型反復(fù)推敲，精工制造，力求逼真，是十分必要的。一些高級轎車，其外觀固然不凡，但內(nèi)部設(shè)施更為豪華考究，對內(nèi)部設(shè)計及其模型的重

11、視程度，甚至比外形設(shè)計及其模型的精工細作有過之而無不及。如圖3-10所示。 圖3-10 11內(nèi)部模型 5) 造型的審批11外部模型、內(nèi)部模型、效果圖完成后，需要交付最高領(lǐng)導(dǎo)審批，使汽車造型最終定型。汽車造型設(shè)計是促進汽車銷路的重要競爭手段，受到最高領(lǐng)導(dǎo)的重視和社會普遍關(guān)注。大公司為了擊敗對手而采用頻繁更換車型的手段。 汽車造型審定后，就可以著手進行汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計。汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計是確定汽車整車、部件(總成)和零件的結(jié)構(gòu)。也就是說，設(shè)計師需要考慮由哪些部件組合成整車，又由哪些零件組合成部件。按照零件所使用的材料，可分為金屬材料和非金屬材料兩大類。確定汽車零件的形狀，也要花費設(shè)計師許多心血。設(shè)計師必須

12、把所設(shè)計的汽車結(jié)構(gòu)用圖紙表達出來。在零件裝配成部件時，零件與鄰近零件之間的尺寸必須相互適應(yīng)。 在設(shè)計時，設(shè)計師必須無條件地執(zhí)行國家制定的有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。對于出口的產(chǎn)品，還必須執(zhí)行外國的標(biāo)準(zhǔn)，如ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)、SAE(美國汽車工程師協(xié)會)、JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))、EEC(歐洲經(jīng)濟共同體)、ECE(歐洲經(jīng)濟委員會)等等的標(biāo)準(zhǔn)。圖紙繪制成后，需要將部件和零件按照它們所屬的裝配關(guān)系編成“組”及其下屬的“分組”號碼。每個部件、每個零件及其圖紙都給定一個編號，以便于對全部圖紙進行管理。我國汽車行業(yè)慣用的編號方式是采用7位數(shù)字。例如，駕駛室的左車門外板這個零件的編號是6401015。屬于64組(駕

13、駛員門)及其下屬的6401分組(車門骨架及蓋板)。最后，設(shè)計部門將全部圖紙、圖紙明細表、設(shè)計說明書及有關(guān)文件移交生產(chǎn)部門。三、現(xiàn)代化設(shè)計技術(shù)1以計算機為中心的設(shè)計變革前文談到的汽車設(shè)計過程，沒有提到采用電子計算機。這個過程如果全部采用手工勞動，耗費大量的勞動力和時間是顯而易見的。電子計算機具有運算速度快、存貯量大、計算精確等許多優(yōu)點。計算機進入設(shè)計領(lǐng)域，使得設(shè)計工作產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量并縮短了開發(fā)周期。計算機輔助設(shè)計(CAD)已成為現(xiàn)代化設(shè)計的主要特色。 1) 信息技術(shù)在這個千頭萬緒、瞬息多變的世界，迅速獲得準(zhǔn)確的信息是使決策成功的關(guān)鍵。福特汽車公司把信息技術(shù)放在極其重要的地位，

14、提出了“信息就是戰(zhàn)略資產(chǎn)”的口號。該公司不惜巨資建立了全球性信息系統(tǒng)，擁有4000條世界范圍的專用電訊線路，每天可傳遞和處理160萬條電子郵件信息，進行200萬條工作日程安排表的更新。這個信息系統(tǒng)把設(shè)在美國、英國、德國、日本、澳大利亞和意大利的7個設(shè)計中心聯(lián)網(wǎng)， 2) 設(shè)計過程的變革現(xiàn)在汽車造型師的計算機工作站配備了先進的ALIAS和CDRS軟件，他們可以手執(zhí)壓力敏感電筆在屏幕上直接繪畫可以模仿鉛筆、鋼筆、塑料筆、毛筆或噴筆進行描畫、涂抹等各種粗細筆觸，還可以調(diào)配各種顏色和擦拭修改任何一個有美術(shù)功底的設(shè)計師都可運用自如，得心應(yīng)手地繪制效果圖。 用計算機設(shè)計非常方便，可以輕而易舉地將圖像放大，投

15、影到大屏幕上生產(chǎn)11效果圖，以獲得更真實的“等大”感覺。在大屏幕上，設(shè)計師還可對汽車模型進行修改、補充和細化?？墒牵魏巫罡哳I(lǐng)導(dǎo)人都不愿意依據(jù)大屏幕去審批汽車造型，或者說他們還不適應(yīng)這樣做，而需要看到11的實物模型。為慎重起見，目前盛行的做法是用數(shù)控機床切削出11實體模型，如圖3-11所示。畢竟，11實體模型的真實感又比11屏幕進了一步，而且造型師還有機會推敲和修改這個實體模型。由于預(yù)先已設(shè)計好數(shù)字化模型并以此為依據(jù)，數(shù)控加工的過程只需要幾天，比手工制作同樣的模型快捷得多。圖3-11 用數(shù)控機床切削11油泥模型在零部件計算機輔助設(shè)計方面，亦已開發(fā)出許多適用的大型軟件，例如通用汽車公司采用的UG

16、軟件，福特汽車公司采用的I-DEAS軟件，美國克萊斯勒公司和德國奔馳公司、寶馬公司采用的CATIA軟件等。這些大型軟件均具備實體零件設(shè)計、二維及三維工程繪圖、曲面造型等許多實用功能。設(shè)計師可以運用這些軟件在計算機中構(gòu)造他們所需要的零件。如果計算機中已存貯了大量的零件和標(biāo)準(zhǔn)件的圖形和數(shù)據(jù)，則可以利用它們來合成總成部件，這樣就更加快捷方便了。圖3-12就是用計算機合成的發(fā)動機剖面圖。圖3-12 計算機合成的發(fā)動機剖面圖零部件設(shè)計中，工作量大的是車身設(shè)計。前文提到，設(shè)計師必須把自己的構(gòu)思用圖紙表達出來。如果設(shè)計師用計算機設(shè)計汽車，似乎就應(yīng)該將計算機與繪圖機連接，繪出零件和部件的圖紙，再交給生產(chǎn)部門。

17、如果將計算機中的設(shè)計信息直接通過網(wǎng)絡(luò)輸送到生產(chǎn)部門的計算機，就有可能省去繪制圖紙的步驟?！盁o圖紙化生產(chǎn)”的設(shè)想不是不可捉摸的空中樓閣，而是企業(yè)現(xiàn)代化應(yīng)追求的目標(biāo)，而且業(yè)已在一些先進的企業(yè)中逐步地實現(xiàn)。2計算機輔助工程分析設(shè)計師在設(shè)計時，必須借助于各種計算方法去驗證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。計算機輔助工程分析正是借助于計算機的計算和模擬去分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性。傳統(tǒng)的手工方式最大的缺點就是不可能從事龐大復(fù)雜的計算。例如，車身是一個形狀復(fù)雜的薄殼結(jié)構(gòu)，構(gòu)件很多，按傳統(tǒng)的方式通過簡化得出粗略的力學(xué)模型并計算出結(jié)果，其精確性和可信度都很低，與實際情況相差太大。 3最優(yōu)化設(shè)計最優(yōu)化技術(shù)是研究怎樣在一切可能的方案中尋求最

18、好的方案。在產(chǎn)品設(shè)計方面，希望產(chǎn)品在滿足所要求的性能的前提下，體積和重量小，成本最低。最優(yōu)化設(shè)計往往需要從許多方案的計算對比中選出最理想的方案，就不可避免大量的反復(fù)運算。現(xiàn)代汽車產(chǎn)品以高、精、尖為特色，運用新技術(shù)、新材料、新工藝，就迫切要求提高設(shè)計質(zhì)量，尋求最優(yōu)的設(shè)計方案。電子計算機技術(shù)的發(fā)展，為最優(yōu)化設(shè)計提供了強有力的運算工具，用手工無法解決的很復(fù)雜龐大的問題也會迎刃而解。最優(yōu)化設(shè)計的過程一般可分為如下幾個階段：(1) 確定所解決的設(shè)計問題。(2) 建立數(shù)學(xué)模型或設(shè)定目標(biāo)函數(shù)。(3) 進行運算、對比與評價。4智能化設(shè)計所謂智能化或人工智能(AI)，是使電子計算機模仿人類思維推理的過程。例如，

19、60年代初美國IBM公司編制的下棋程序。稍后，又提出了專家系統(tǒng)(ES)。它是依據(jù)計算機中所歸納的專家經(jīng)驗進行推理判斷從而得出結(jié)論，典型的例子是70年代開發(fā)的一些疾病診斷程序。人工智能系統(tǒng)是以知識庫和推理機為兩大核心，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)加上算法的計算機程序截然不同。第二節(jié) 汽 車 試 驗一、汽車試驗的重要性科學(xué)試驗和理論研究是發(fā)展科學(xué)技術(shù)相輔相成的兩個方面，理論以試驗為基礎(chǔ)，試驗需要理論指導(dǎo)，相互密切結(jié)合，促進科學(xué)技術(shù)發(fā)展。然而，實踐畢竟是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。無論什么理論，都必須經(jīng)過實踐驗證后才能成立，才是真正實用的理論，產(chǎn)品設(shè)計所采用的理論和計算，乃至大型計算機軟件和模擬方法，都必須以實踐為基礎(chǔ)。

20、汽車企業(yè)在新型汽車開發(fā)過程中，在全部設(shè)計完成后，通常需要試制出一批樣車，然后將樣車交付試驗。汽車試驗的任務(wù)，就是按照標(biāo)準(zhǔn)的試驗規(guī)范對汽車進行全面測試，測出各項性能指標(biāo)，最后做出評價。設(shè)計部門隨后根據(jù)試驗部門反饋的評價報告，再對設(shè)計不完善(在試驗中已暴露問題)的地方加以修改補充，使產(chǎn)品更為完善，然后才可以交付生產(chǎn)部門進行投產(chǎn)的準(zhǔn)備工作。簡而言之，新型汽車的設(shè)計必須由試驗把關(guān)。二、汽車試驗場與典型的汽車試驗汽車試驗的種類很多，按照汽車的結(jié)構(gòu)特點可以分為整車試驗、部件(總成)試驗和零件試驗；按照所采用的試驗設(shè)施又可分為道路(室外)試驗和臺架(室內(nèi))試驗等。由于汽車試驗在汽車開發(fā)過程中處于極為重要的地

21、位，許多汽車企業(yè)都投入巨額資金修建大型的汽車綜合試驗場，例如通用汽車公司的密爾福德試驗場、日本汽車研究所試驗場、英國汽車工業(yè)研究協(xié)會(MIRA)試驗場、我國海南汽車試驗場等。1試驗場的道路設(shè)施1) 高速環(huán)形跑道高速環(huán)形跑道是平面形狀，長度48 km左右，多數(shù)采用兩端圓形路和中間直線路的形狀，也有橢圓形或其他形狀，設(shè)有35個車道，如圖3-13所示。這種跑道的設(shè)計車速通常在200 km/h以上，可供汽車長時間持續(xù)高速行駛，以考驗汽車的高速性能和零部件的可靠性。 圖3-13 高速環(huán)形跑道2) 高速直線跑道高速直線跑道是水平直線路，長度2.54 km左右，可供汽車動力性、制動性和燃料經(jīng)濟性試驗。為了節(jié)

22、省建設(shè)費用，許多實驗場將高速直線跑道設(shè)置在高速環(huán)形跑道的直線部分，兩者結(jié)合使用。 3) 可靠性、耐久性試驗道路模仿汽車使用壽命中在各種好路和壞路上行駛的情況，在汽車實驗場內(nèi)，除了建造瀝青路外，也建造沙土路、礫石路和凹坑路以便進行強化試驗，使汽車在較短的行駛里程內(nèi)就能暴露出各種問題，如圖3-14所示。圖3-14 凹坑路4) 扭曲試驗路汽車在這種道路上行駛時，車身和車架、前、后軸、懸架以及汽車傳動系統(tǒng)都產(chǎn)生反復(fù)扭轉(zhuǎn)，以考驗這些部件的性能，如圖3-15所示。5) 坡路汽車實驗場通常還建造各種坡度的坡路，用以檢驗汽車的爬坡能力，還可考察駐車制動器在坡道上的停車能力、汽車在坡路上起步時離合器的工作狀況等

23、。圖3-15 扭曲試驗路6) 操縱性、穩(wěn)定性試驗設(shè)施操縱性、穩(wěn)定性試驗設(shè)施最常見的是圓形廣場，直徑為100 m，可供汽車轉(zhuǎn)向或繞“8”字形行駛試驗。有的圓場備有灑水裝置，使地面生成均勻的水膜以測試汽車的側(cè)滑情況。易滑路是用來試驗汽車在冰雪或附著條件很低的情況下的行駛性能和制動性能，采用磨光、灑水、冰雪等方法降低路面的附著系數(shù)。 橫向風(fēng)路段是考驗汽車空氣動力穩(wěn)定性的設(shè)施。在試驗路段旁排列十幾個直徑23 m的大型風(fēng)扇，產(chǎn)生垂直于道路的橫向風(fēng)，以考驗汽車在橫向風(fēng)作用下的操縱性能，如圖3-16所示。圖3-16 橫向風(fēng)路段7) 涉水池涉水池有淺水池(水深約200 mm)或深水池(水深12 m)兩種，用以

24、檢查汽車涉水時水對汽車各種部件的影響，如電氣設(shè)備、制動器、發(fā)動機進排氣管浸水后的工作情況。8) 爆曬試驗汽車爆曬試驗要在典型的氣候環(huán)境下進行，例如我國的海南省，實踐證明只有在典型氣候條件下進行自然老化試驗，才能較全面、真實地反映出汽車實際使用的老化問題，這樣才能提高汽車的耐大氣環(huán)境老化性能，如圖3-17所示。 圖3-17 爆曬試驗場9) 碰撞試驗設(shè)施試驗時，汽車在電動機驅(qū)動的鋼絲繩牽引下，先在助跑道斜坡下滑逐漸加速，繼而調(diào)節(jié)至勻速運動，脫開鋼絲繩掛鉤，最后滑行并撞向屏壁。在汽車碰撞試驗時，通常在座位上安置假人模型，有時也用尸體進行試驗，如圖3-18所示。除了上述汽車正面碰撞設(shè)施外，還有汽車側(cè)面

25、、尾部碰撞設(shè)施以及翻車試驗設(shè)施等。 圖3-18 汽車碰撞試驗2臺架試驗設(shè)施1) 轉(zhuǎn)鼓試驗臺轉(zhuǎn)鼓試驗臺是可使汽車在室內(nèi)模擬行駛的設(shè)施，用于動力性、燃料經(jīng)濟性等試驗，如圖3-19所示。汽車的驅(qū)動車輪放在一個滾筒狀的轉(zhuǎn)鼓上，就可使驅(qū)動輪以各種速度轉(zhuǎn)動而汽車在原地不動。與轉(zhuǎn)鼓同軸相連接的測功器可對驅(qū)動輪產(chǎn)生不同的阻力并能測出汽車所做的功。由于轉(zhuǎn)鼓施加于車輪上的驅(qū)動力有使汽車向前運動的趨勢，這個力由鋼絲繩平衡并使汽車保持在原地不動，測力計上的讀數(shù)就是驅(qū)動力的大小。在汽車靜止或以不同的速度運動時，前輪下方的臺秤的讀數(shù)并不相同。圖3-19 測功試驗臺示意圖2) 電子液壓振動試驗臺電子液壓振動試驗臺可以在室內(nèi)

26、模擬汽車在道路上行駛時車輪在不平道路上的跳動情況，用于研究整車及其承載系統(tǒng)的零部件在行駛時的振動和壽命，而且便于進行強化試驗。試驗時，將汽車4只車輪放置在液壓激振器上，按照計算機預(yù)先編制的程序，4個激振器分別模擬汽車行駛時道路的凹凸情況推動車輪上下跳動。圖3-20是我國長春汽車研究所的電子液壓振動試驗臺正在對解放牌貨車進行試驗。 圖3-20 電子液壓振動試驗臺3) 汽車風(fēng)洞風(fēng)洞是考驗汽車空氣動力性能的設(shè)施，可以測定空氣作用在汽車上的6個分力和進行流譜顯示等。新車在造型設(shè)計階段，必須將汽車制成風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ瓦M行風(fēng)洞試驗，以便改進汽車的形狀，提高空氣動力性能。按照尺寸的大小，風(fēng)洞可分為供縮小比例模型

27、試驗的風(fēng)洞和供整車試驗的大型風(fēng)洞。按照氣流流動的形式，風(fēng)洞又可分為直流式和回流式兩種。用道路試驗的方法，不可能同時測得空氣作用力的6個分力，因而風(fēng)洞試驗就成為研究汽車空氣動力性能的最有效的手段。圖3-21是奔馳汽車在進行實車風(fēng)洞試驗 圖3-21 汽車風(fēng)洞試驗4) 發(fā)動機性能試驗臺發(fā)動機試驗臺的主要特點是把發(fā)動機與測功器連接。測功器用作發(fā)動機的負載，并能測量發(fā)動機輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。如果采用電力測功器，則測功器實質(zhì)上等于一臺發(fā)電機，可把從汽車發(fā)動機輸入的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，電能通常被輸送到負載電阻組(或其他設(shè)施)上消耗掉。在發(fā)動機開始運轉(zhuǎn)后，就可以測量各種工況下的特性。例如，通常需要測定發(fā)動機的外特性

28、。此外，還可以進行壽命試驗、廢氣分析試驗以及發(fā)動機安裝不同的零部件的性能對比試驗等等。5) 傳動系統(tǒng)性能試驗臺傳動系統(tǒng)性能試驗臺的主要結(jié)構(gòu)特點是：在傳動系統(tǒng)部件的輸入端連接電動機，使部件轉(zhuǎn)動，而在部件的輸出端連接測功器，以吸收所傳遞的能量。在電動機和測功器中間，可安裝不同的傳動系統(tǒng)部件進行試驗，如：液力變矩器的轉(zhuǎn)矩特性與效率特性的測定、自動變速器換檔性能測試等等。3測量儀器1) 傳感器傳感器用來傳遞被測量部位的變化信息?，F(xiàn)代測量儀器通常以電子儀器為主，因此，傳感器的構(gòu)造原理，是把非電量(位移、速度、加速度、力、溫度等)以一定的數(shù)值關(guān)系轉(zhuǎn)換成電量(電阻、電流、電壓、電容、電感等)。舉個簡單的例子

29、，通常用一個滑線電阻來測量位移值，當(dāng)滑動觸點隨被測物的位移而滑移時，電阻值亦產(chǎn)生變化，就可以將位移的信息變換成電阻變化的信息。2) 電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片又可簡稱為電阻片或應(yīng)變片，是由一條繞成柵狀的細電阻絲制成像回形別針大小的薄片。將應(yīng)變片粘貼在試驗部位，當(dāng)試件受力變形時，應(yīng)變片亦隨之伸長或縮短。由物理學(xué)原理可知，電阻線伸長時電阻值增加，縮短時電阻值減小，就可以將試件變形的信息變換成電阻變化的信息。應(yīng)變片除了直接應(yīng)用于測量變形和應(yīng)力外，還被廣泛地用于各種應(yīng)變片式傳感器。3) 第五輪儀第五輪儀是與一個自行車車輪相象的儀器，在道路試驗時附裝在汽車上，用以測定汽車的動力性及制動性能等。在汽車行駛時，第

30、五輪亦隨汽車一起向前滾動，通過儀器內(nèi)的記錄裝置記下汽車的行駛距離，再與計時器結(jié)合而求出汽車的速度和加速度。舊式的第五輪儀是用機械裝置驅(qū)使筆在記錄紙帶上畫線，新式的第五輪儀設(shè)置了傳感器和電子顯示、分析儀器，可更準(zhǔn)確方便地得到測試結(jié)果，如圖3-22所示。圖3-22 用第五輪儀進行道路試驗4) 其他測試儀器汽車試驗所采用的儀器很多，不能全部列舉，在下面再扼要介紹幾種：燃油流量計串連在發(fā)動機供油系統(tǒng)的管路中用以測定燃料消耗量。每當(dāng)燃油充滿流量計內(nèi)的特定體積(例如1 mL)容器時便發(fā)出一個脈沖，使數(shù)字顯示器進1個單位。電荷放大器把傳感器微弱的變化按一定規(guī)律放大至可檢測的數(shù)值。磁帶記錄儀是利用磁帶磁性的變

31、化來記錄實驗數(shù)據(jù)，存貯量很大，并可將所記錄的數(shù)據(jù)重放，是應(yīng)用較廣泛的試驗儀器。但是，磁帶記錄的信號無法直觀檢視，需要與顯示儀器連接或?qū)⑿盘査椭翆ｉT的分析儀器中處理成直觀的實驗結(jié)果。噪聲測量儀器是根據(jù)聲壓的大小測出噪聲的大小，還可進行頻率分析。車輪定位測量儀器包括測量主銷后傾、主銷內(nèi)傾、車輪外傾和車輪前束的儀器。目前已有計算機操縱的綜合測量汽車四輪定位的試驗臺。三維坐標(biāo)測量儀，是計算機控制的供測量位置和形狀的精密儀器。儀器的測頭觸到被測的試件時，計算機可自動顯示測頭所處的x、y、z坐標(biāo)數(shù)值并記錄存貯，還可用掃描的方法測出試件完整的形狀。這種儀器常用來測量和檢查汽車車身、沖膜等的曲面形狀，還可以用

32、來確定試驗設(shè)施的坐標(biāo)。應(yīng)變儀是與應(yīng)變片直接連接，通過電橋和放大器，就可將應(yīng)變片的電阻變化值轉(zhuǎn)換成直觀的變形數(shù)值和應(yīng)力數(shù)值。在汽車試驗時，通常還需要配備：調(diào)節(jié)供電、穩(wěn)定電壓的儀器以及遠距離發(fā)送、接收信號的儀器等等。第三節(jié) 汽車的制造一、汽車制造方法1鑄造鑄造是將熔化的金屬澆灌入鑄型空腔中，冷卻凝固后而獲得產(chǎn)品的生產(chǎn)方法。在汽車制造過程中，采用鑄鐵制成毛坯的零件很多，約占全車重量10%左右，如氣缸體、變速器箱體、轉(zhuǎn)向器殼體、后橋殼體、制動鼓、各種支架等。制造鑄鐵件通常采用砂型。砂型的原料以砂子為主，并與粘結(jié)劑、水等混合而成。砂型材料必須具有一定的粘合強度，以便被塑成所需的形狀并能抵御高溫鐵水的沖刷

33、而不致崩塌。為了在砂型內(nèi)塑成與鑄件形狀相符的空腔，必須先用木材制成模型，稱為木模。熾熱的鐵水冷卻后體積會縮小，因此，木模的尺寸需要在鑄件原尺寸的基礎(chǔ)上按收縮率加大，需要切削加工的表面亦應(yīng)加厚?？招牡蔫T件需要制成砂芯子和相應(yīng)的芯子木模(芯盒)。有了木模，就可以翻制空腔砂型(所以俗語把鑄造稱為“翻砂”)。在制造砂型時，要考慮上下砂箱怎樣分開才能把木模取出，還要考慮鐵水從什么地方流入，怎樣灌滿空腔以便得到優(yōu)質(zhì)的鑄件。砂型制成后，就可以澆注，就是將鐵水灌入砂型的空腔中。澆注時，鐵水溫度在12501350，熔煉時溫度更高。鑄鐵件冷卻至450時就可落砂，亦即將砂子從鑄件表面清除干凈，如圖3-23所示。 圖

34、3-23 砂型鑄造鋼和鐵都是以鐵元素為主要成分，它們之間的區(qū)別是含碳量的不同。含碳量小于0.02%的稱為工業(yè)純鐵。鋼的含碳量在0.022.06%之間，生鐵的含碳量在2.066.67%之間。隨著含碳量的提高，鋼鐵中所含的碳化三鐵Fe3C亦逐漸增多，而碳化三鐵又脆又硬，沒有塑性。也就是說，鋼的韌性和塑性比鐵好，而鐵比鋼更脆更硬。當(dāng)含碳量達到6.67%時，全部鐵元素都和碳化合成碳化三鐵。常用的鑄鐵是灰口鑄鐵。由于鑄鐵的含碳量比鋼高，一部分碳元素以片狀石墨的形式存在于組織中，所以灰口鑄鐵的強度比鋼低。為了提高鑄鐵的機械性能，在熔煉時加入球化劑，就可使石墨變成球狀，稱為球墨鑄鐵。強度較高的可鍛鑄鐵，是通

35、過退火的辦法使組織中的碳化三鐵分解出團絮狀石墨。由此可見，改變鑄鐵的金相組織，就可提高鑄鐵的性能。鑄鋼的機械性能雖然比鑄鐵高，但鑄鋼的熔點高、流動性差而且收縮量大，需要較高的鑄造技術(shù)。鑄鋼件通常還須經(jīng)過熱處理。2鍛造在汽車制造過程中，廣泛地采用鍛造的加工方法。鍛造分為自由鍛造和模型鍛造。自由鍛造是將金屬坯料放在鐵砧上承受沖擊或壓力而成形的加工方法，俗稱打鐵。典型的自由鍛造，亦即將燒熱的鋼料放在鐵砧上用錘子擊打成形。汽車的齒輪、軸等毛坯可用自由鍛造的方法加工。 3冷沖壓冷沖壓或板料沖壓是使金屬板料在沖模中承受壓力而被切離或成形的加工方法。日常生活用品如鋁鍋、飯盒、臉盆等就是采用冷沖壓的加工方法制

36、成。采用冷沖壓加工的汽車零件有：發(fā)動機油底殼，制動器底板，汽車車架縱、橫梁以及大多數(shù)車身零件。這些零件一般都經(jīng)過下料、沖孔、拉深、彎曲、翻邊、修整等工序而成形。 為了制造冷沖壓零件，必須制備沖模。沖模通常分為兩塊，其中一塊安裝在壓床上方并可上下滑動，另一塊安裝在壓床下方并固定不動。生產(chǎn)時，坯料放在兩塊沖模之間，當(dāng)上下模合攏時，沖壓工序就完成了。由此可見，沖壓加工的生產(chǎn)率很高，并可制造形狀復(fù)雜而且精度較高的零件。圖3-24所示為車身鈑金沖壓車間。 圖3-24 車身鈑金沖壓車間4焊接焊接是將兩片金屬局部加熱或同時加熱又加壓而接合在一起的加工方法。在汽車車身制造中應(yīng)用最廣的是點焊。點焊適于焊接薄鋼板

37、，操作時，兩個電極向兩塊鋼板加壓力使之貼合并同時使貼合點(直徑為56 mm的圓形)通電流加熱熔化從而牢固接合。兩塊車身零件焊接時，其邊緣每隔50100 mm焊接一個點，使兩零件形成不連續(xù)的多點連接。焊好一個轎車車身，通常需要上千個焊點。焊點的強度很高，每個焊點可承受5000 N的拉力，甚至將鋼板撕裂，仍不能將焊點部位分離。 圖3-25所示為車身焊接車間。在修理車間常見的氣焊，是用乙炔燃燒并用氧氣助燃而產(chǎn)生高溫火焰使焊條和焊件熔化并接合的方法。還可以采用這種高溫火焰將金屬割開，稱為氣割。氣焊和氣割應(yīng)用較靈活，但氣焊的熱影響區(qū)較大，使汗腳產(chǎn)生變形和金相組織變化，性能下降。因此，氣焊在汽車制造中應(yīng)用

38、極少。圖3-25 車身焊接車間5金屬切削加工金屬切削加工是用刀具將金屬毛坯逐層切削而使工件得到所需要的形狀、尺寸和表面粗糙度的加工方法。金屬切削加工包括鉗工和機械加工兩種方法。鉗工是工人用手工工具進行切削的加工方法，操作靈活方便，在裝配和修理中廣泛應(yīng)用。機械加工是借助于機床來完成切削的，包括車、刨、銑、鉆、磨等方法。機械加工方法不同，其切削運動方式就不同，采用的機床和刀具亦不同。 1) 車削車削是在車床上用車刀加工工件的工藝過程，其運動特點是工件作旋轉(zhuǎn)主運動而刀具作直行的進給運動。車床適于切削各種旋轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)、外圓柱和圓錐面，還可以車削端面。在車削時若進給速度較大，就可以加工螺紋。汽車的許多

39、軸類零件以及在切齒前的齒輪毛坯都是在車床上加工的。2) 刨削刨削是在刨床上用刨刀加工工件的工藝過程，其運動特點是刀具相對于工件作直線主運動，而進給運動則是垂直于主運動的橫向直線運動。刨床適于加工水平面、垂直面、斜面、溝槽等。汽車上的氣缸體和氣缸蓋的平面、變速器箱體和蓋的配合平面等都是用刨床加工的。 3) 銑削銑削是在銑床上用銑刀加工工件的工藝過程，其運動特點是銑刀作旋轉(zhuǎn)主運動而工件作直線進給運動。銑床可以加工平面、斜面、溝槽，甚至可加工齒輪和曲面等。與刨削相比，銑削生產(chǎn)率較高而且加工得更精細，幾乎可全部代替刨削。銑削廣泛地應(yīng)用于加工各種汽車零件。汽車車身冷沖壓的模具都是銑削加工的。計算機操縱的

40、數(shù)控銑床可以加工形狀很復(fù)雜的工件，是現(xiàn)代化加工的一種主要機床。 4) 鉆削及鏜削鉆削及鏜削是加工孔的主要切削方法，其運動特點是刀具繞自身軸線作旋轉(zhuǎn)主運動并沿軸線作直行進給運動。大家熟識的鉆頭呈麻花形，有兩條螺旋槽，其主切削刃在鉆頭頂尖的兩側(cè)，副切削刃在螺旋槽的邊緣。鉸孔是應(yīng)用較廣的孔的精加工方法，鉸刀比擴孔用的鉆頭的齒數(shù)更多而且導(dǎo)向好。鉸孔時切削速度低而且切削量小，因而可獲得精度高而且光整的孔。鏜削是用于加工直徑較大的孔，通常在鑄件的毛坯中已鑄出孔形，再將工件放在鏜床上用鏜刀切削成準(zhǔn)確的尺寸。汽車發(fā)動機氣缸的孔和變速器箱體的軸承孔等都用鏜削加工。5) 磨削和拋光磨削是在磨床上用砂輪加工工件的工

41、藝過程，其運動特點是砂輪作旋轉(zhuǎn)的主運動而工件作直線的進給運動。磨削是一種精加工方法，可以獲得尺寸精確和很光潔的工件，而且可以磨硬度很高的工件。一些經(jīng)過熱處理后的汽車零件，往往用磨床進行精加工，如發(fā)動機曲軸等。拋光是利用涂上磨膏的軟輪對工件表面細磨的工藝過程。拋光可以獲得光澤的鏡面，但不能維持或提高原來的加工精度，所以主要用于裝飾性加工，如電鍍裝飾前的準(zhǔn)備工序。6) 齒輪加工齒輪的種類很多，加工原理也較復(fù)雜。通俗來說，相配對的兩個齒輪，如果把一個齒輪制成具有切削能力的刀具，就可以將另一個齒輪制造出來。7) 安裝與定位工件在切削加工時必須在機床上安裝夾持牢固，避免串動和振動而影響精度。此外在切削加

42、工時還必須使工件和刀具保持正確的相對位置。因此，除了機床、刀具和工件外，還需要有夾具。夾具不但可使工件夾持牢固，還可以正確定位。例如車床床頭上的卡盤就是典型的夾具，不但可牢固地夾住工件旋轉(zhuǎn)，還能保證工件的軸線與車床的軸線對正。 6熱處理熱處理是將固態(tài)的鋼重新加熱、保溫、冷卻而改變其組織結(jié)構(gòu)，以滿足零件的使用要求或工藝要求的方法。加熱溫度的高低、保溫時間的長短、冷卻速度的快慢，可使鋼產(chǎn)生不同的組織變化。熱處理工藝包括退火、正火、淬火、回火等。退火是將鋼件加熱，保溫一定時間，隨后連同爐子一起緩慢冷卻，以獲得較細而均勻的組織，降低硬度，以利于切削加工。正火是將鋼件加熱，保溫后從爐中取出，隨后在空氣中

43、冷卻，適于對低碳鋼進行細化處理。淬火是將鋼件加熱，保溫后在水中或油中快速冷卻，以提高硬度。回火通常是淬火的后續(xù)工序，將淬火后的鋼件重新加熱，保溫后冷卻，使組織穩(wěn)定，消除脆性。有不少汽車零件，既要保留中心部分的韌性，又要改變表面的組織以提高硬度，就需要采用表面高頻淬火或滲碳、氰化等熱處理工藝。 7裝配裝配是按一定的要求采用連接零件，如螺栓、螺母、銷、卡扣等，把各種零件相互連接和組合成部件，再把各種部件相互連接和組合成整車。無論是把零件組合成部件，或是把部件組合成整車，都必須滿足設(shè)計圖紙規(guī)定的相互配合關(guān)系，以便使部件或整車達到預(yù)定的性能。 如果你到汽車制造廠參觀，最引人入勝的是汽車總裝配線。在這條

44、總裝配線上，每隔幾分鐘就駛出一輛汽車。不妨以我國一汽的解放CA1092貨車總裝配線為例。這條裝配線是一條165m長的傳送鏈，汽車隨著傳送鏈移動至各個工位并逐步裝成，四周還有輸送懸鏈把發(fā)動機總成、駕駛室總成、車輪總成等源源不斷地從各個車間輸送到總裝配線上相應(yīng)的工位。在傳送鏈的起始位置首先放上車架(底朝天)， 然后將后橋總成(包括鋼板彈簧和輪轂)和前軸總成(包括鋼板彈簧、轉(zhuǎn)向節(jié)和輪轂)安裝到車架上，繼而將車架翻過來以便安裝轉(zhuǎn)向器、貯氣筒和制動管路、油箱及油管、電線以及車輪等，最后安裝發(fā)動機總成(包括離合器、變速器和中央制動器)，接上傳動軸，再安裝駕駛室和車前板制件等。至此，汽車就可以駛出裝配線接受

45、必要的性能測試和校正燈光。解放CA1092的貨箱不在總裝配線上裝配，需要將汽車駛到貨箱分廠去完成這項裝配工作。 一般轎車的總裝配線每1.5 min可裝配出1輛汽車，每小時可裝配出40輛車，每天16小時(工人分成2班，每班工作8小時)就可裝配出640輛，每年(按250個工作日計算)就可生產(chǎn)16萬輛汽車。顯然，為了與年產(chǎn)16萬輛相適應(yīng)，每種零件和部件每年都要生產(chǎn)出16萬個或更多些，而工廠的機床、工藝裝備、廠房等都需要根據(jù)這個年產(chǎn)量進行配套。如果每種零件都在同一個工廠制造，這個工廠就成為十分龐大的體系而且管理困難，也不經(jīng)濟。事實上，汽車上許多零部件都是其他一些配套工廠制造的，最后將這些配套零部件集中

46、到總裝配線上。每1.5 min裝配出一輛汽車，并不是說在1.5 min內(nèi)就可把各種零部件都迅速地裝好，這是不可能的。一般轎車總裝配線長達800900 m，約有100多個工位，汽車從總裝配線的起始點開始運動，直至到裝配線終點完成全部裝配工作，裝配時間實際上要200 min以上而不是1.5 min。圖3-26所示為轎車的總裝配線。圖3-26 轎車的總裝配線二、汽車生產(chǎn)的經(jīng)濟規(guī)模大批量生產(chǎn)比小批量生產(chǎn)或單件生產(chǎn)的成本更低、質(zhì)量更好，因而競爭能力更強。不但如此，大批量生產(chǎn)還可以裝備專用機床和流水生產(chǎn)線，再進一步提高生產(chǎn)效率和降低成本。大批量生產(chǎn)具有許多優(yōu)點，并不是說，生產(chǎn)規(guī)模可以無限擴大或工廠無限擴張

47、。每臺生產(chǎn)設(shè)備都具有一定的壽命， 三、現(xiàn)代化生產(chǎn)方式1計算機輔助制造計算機輔助制造(CAM)是借助于計算機操縱制造設(shè)備和實施生產(chǎn)管理及調(diào)度。前面提到的數(shù)控加工，就是典型的計算機輔助制造。數(shù)控加工是將零件的形狀轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)模型，然后編成計算機程序， 將計算機應(yīng)用于流水線和自動化生產(chǎn)線的控制與調(diào)度，就使得各個工位的相互配合更有效、更精確，有利于實施材料和零部件的供應(yīng)計劃以及推行準(zhǔn)時制。計算機輔助設(shè)計與計算機輔助制造(CAD/CAM)一體化是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要特征。CAD/CAM一體化的本質(zhì)是具有共享的數(shù)據(jù)庫。由于設(shè)計部門的計算機和生產(chǎn)部門的計算機都以同一數(shù)據(jù)協(xié)同工作，因而大大提高了產(chǎn)品精度和質(zhì)量，并且

48、縮短了開發(fā)周期。 計算機在生產(chǎn)中的應(yīng)用還促成了生產(chǎn)自動化和制造柔性化。機械設(shè)備和機器人按照預(yù)先編制的程序去完成生產(chǎn)任務(wù)，不但取代了大量不適于人工操作的繁重勞動，而且實現(xiàn)了人工難以達到的快節(jié)奏、均勻性和精確度，因而大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 制造柔性化是指在同一臺設(shè)備上可以制造不同的產(chǎn)品，亦即這臺設(shè)備可變換操作以便適應(yīng)不同形態(tài)的產(chǎn)品。在現(xiàn)代化汽車工廠中，最壯觀的要算是點焊機器人組成的車身焊裝線。數(shù)以百計的機器人將焊鉗伸到指定的位置干凈利落地焊好車身的每一個部位。 2虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬現(xiàn)實(VR)技術(shù)是借助于計算機而用圖像、音響、觸感等模擬尚未成為現(xiàn)實的事件。在產(chǎn)品現(xiàn)代化開發(fā)過程中(包括設(shè)計

49、、試驗、試制等)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用尤為廣泛。在汽車尚未生產(chǎn)出來之前，就可以虛擬一輛概念車以供研究，還可以看到它在真實的街道中行駛的情況。 設(shè)計和安裝一條自動化裝配線，耗資巨大，需要有多種方案反復(fù)比較，可以先用虛擬現(xiàn)實技術(shù)把點焊機器人、車身部件和各種設(shè)備拼成虛擬的裝配線進行演習(xí)，以求得最佳搭配方案。虛擬現(xiàn)實技術(shù)對破壞性項目的研究更能顯示出優(yōu)越性，如撞車試驗和武器試驗等。在開發(fā)一種新車型的過程中，若能用虛擬的撞車試驗代替許多實車碰撞試驗，不但能節(jié)省大筆資金，而且還可以縮短研究開發(fā)周期，如圖3-27所示。像發(fā)射火星探測器這樣的重大項目，不可能進行發(fā)射試驗，預(yù)先采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬其發(fā)射及在火星表面著

50、陸的情況，就可以解決許多關(guān)鍵技術(shù)問題。圖3-27 虛擬撞車試驗3并行工程并行工程(SE)或稱同時同步工程，是指產(chǎn)品開發(fā)過程的各個環(huán)節(jié)不采用串接方式而采用同時并舉方式。汽車的開發(fā)過程，包括規(guī)劃、造型、技術(shù)設(shè)計、試制、試驗、生產(chǎn)準(zhǔn)備等環(huán)節(jié)。如果采取串接方式，每個先行環(huán)節(jié)結(jié)束才著手后續(xù)環(huán)節(jié)，若每個環(huán)節(jié)需要1年，則總共需要6年。由此可見，很有必要使后續(xù)環(huán)節(jié)提前執(zhí)行，縮短開發(fā)周期，使產(chǎn)品能夠迅速投放市場從而使企業(yè)具有靈活的開發(fā)應(yīng)變能力，以便在激烈的競爭中取得主動的有利地位。 在現(xiàn)代化的開發(fā)技術(shù)支持下，先行環(huán)節(jié)完全可以為后續(xù)環(huán)節(jié)的提前執(zhí)行提供必要的條件。例如，造型部門及早確定車身外形的數(shù)學(xué)模型，就使得技術(shù)

51、設(shè)計、工程分析、沖膜制造等環(huán)節(jié)有了依據(jù)而提前執(zhí)行并且逐步開展。例如福特汽車公司的產(chǎn)品開發(fā)體系(FPDS)中的C3P體制，就是一個組織嚴(yán)密的開發(fā)技術(shù)支持系統(tǒng)。“C3”是指CAD、CAE和CAM，“P”是指PIM產(chǎn)品信息管理?！癈3”和“P”四方面的有機結(jié)合，就使得所有的工作匯集成統(tǒng)一決策的整體。第四節(jié) 汽車使用性能及指標(biāo)汽車的使用性能是指汽車滿足使用要求的程度，也是衡量汽車性能好壞的重要指標(biāo)。汽車的使用性能包括：動力性、燃料經(jīng)濟性、制動性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性、乘坐舒適性、通過性、安全性、可靠性和耐久性等。由于汽車的種類繁多，需要滿足的使用要求亦各不相同，在設(shè)計汽車時往往有針對性地滿足一、兩項

52、主要性能而把其他性能放在較次要的位置。例如，普及型家用轎車需要強調(diào)燃料經(jīng)濟性，競賽汽車則強調(diào)動力性而把燃料經(jīng)濟性放到較次要的地位。由此可見，要評價一輛汽車的優(yōu)劣，就需要辨證地考慮各方面的因素。一、汽車的動力性汽車屬于高效率的運輸工具，運輸效率的高低在很大程度上取決于汽車的動力性。隨著我國高等級公路里程的增長，公路路況的改善，汽車的動力性越發(fā)顯得重要。汽車的動力性是指汽車在良好路面上直線行駛時所能達到的平均行駛速度。它主要由下列三個指標(biāo)來衡量：汽車的最高速度、汽車的加速能力和汽車的爬坡能力。1汽車的最高速度汽車的最高速度是指汽車以廠定最大總質(zhì)量狀態(tài)在風(fēng)速3 m/s的條件下，在干燥、清潔、水平的良

53、好路面(混凝土或瀝青)上能達到的最高穩(wěn)定行駛速度。最高車速與汽車所選擇的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、傳動系統(tǒng)的傳動比以及車輪半徑的大小有關(guān)。在設(shè)計汽車時要考慮道路條件與交通情況。在道路設(shè)計時，也規(guī)定了道路的持續(xù)車速和最高車速。 2汽車的加速能力汽車的加速能力是指汽車在行駛中迅速增加行駛速度的能力，通常用汽車的加速時間來評價。加速時間是指汽車以廠定最大總質(zhì)量狀態(tài)在風(fēng)速3 m/s的條件下，在干燥、清潔、水平的良好路面(混凝土或瀝青)上，由某一低速加速到某一高速所需的時間。汽車的加速時間可分為原地起步加速時間和超車加速時間。 1) 原地起步加速時間原地起步加速時間亦稱起步換擋加速時間，是指用規(guī)定的低擋起步，以最大的

54、加速度(包括選擇適當(dāng)?shù)膿Q擋時機)逐步換到最高擋后，加速至某一速度(例如100 km/h)所需的時間，或用規(guī)定的低擋起步，以最大的加速度逐步換到最高擋后，達到某一距離(例如400 m)所需的時間，起步加速時間越短，動力性越好。2) 超車加速時間超車加速時間亦稱直接擋加速時間，指用最高擋或次高擋，由某一預(yù)定車速開始，全力加速到某一高速所需的時間，超車加速時間越短，表明汽車的超車能力越強，亦即在車流密度大的情況下有較好的機動性。因為超車時汽車與被超車輛并行，容易發(fā)生安全事故，所以超車加速能力強，并行的時間就短，行駛就安全。3汽車的爬坡能力汽車的爬坡能力通常用最大爬坡度來表示，是指汽車滿載時，在良好路

55、面上以最低擋所能爬上的最大爬坡度，用i來表示。如果汽車能爬上的角度為度的坡，則itan100%?？紤]到各種道路條件，普通汽車的最大爬坡度都不小于30%(即16.7左右)，越野車的最大爬坡度可達60%(即30左右)或更高。汽車的動力性是汽車各種性能最基本的一種，也是提高運輸效率所必須具備的性能。 二、燃油經(jīng)濟性汽車的主要能源是石油產(chǎn)品中的汽油和柴油，隨著各國石油的短缺，汽車的燃料經(jīng)濟性越發(fā)顯得重要，汽車的省油與否直接影響到人們的經(jīng)濟生活。汽車的燃料經(jīng)濟性常用一定工況下汽車行駛百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽車行駛的里程來衡量。在我國及歐洲采用的指標(biāo)是汽車行駛100 km消耗多少升燃料(L/1

56、00 km)，而美國的指標(biāo)是消耗每加侖燃料能夠行駛多少英里(MPG)。 由于影響汽車燃料經(jīng)濟性的因素很多，因而測定汽車燃料消耗的試驗方法也不少。首先必須制定被測試的保養(yǎng)、調(diào)整規(guī)范及所用燃料、潤滑油的規(guī)格，其次規(guī)定行駛的道路、操作方式、氣候等。例如在良好的水平的直線道路上測定汽車的等速百公里油耗，或在各種道路上行駛并測定汽車的綜合油耗等，更多的是在底盤測功試驗臺上模擬路試來檢測其燃油消耗量。三、制動性汽車的制動性直接關(guān)系到行車安全，重大交通事故往往與制動距離太長，緊急制動時發(fā)生側(cè)滑等情況有關(guān)。隨著行車速度的提高，汽車的制動性對保障交通安全尤顯重要。汽車的制動性，是指汽車行駛時能在短距離內(nèi)迅速停車

57、且維持行駛方向穩(wěn)定和在下長坡時能維持一定車速，以及在坡道上長時間保持停駐的能力。只有在保證行車安全的前提下才能充分發(fā)揮汽車的其他使用性能，汽車的制動性不僅取決于汽車本身制動系統(tǒng)的性能，還與汽車的行駛性能、輪胎的特性、道路的附著條件以及與制動操作有關(guān)的人體工程特性有密切關(guān)系。汽車的制動性能主要由制動效能、制動效能的恒定性和制動時的方向穩(wěn)定性三方面來評價。1制動效能制動效能是指汽車迅速減速直至停車的能力，可用制動力、制動距離、制動減速度或制動時間來評定。最直觀的方法是用制動距離，即汽車在良好路面上以一定初速度制動到停車的距離來衡量，制動距離越短制動性能就越好。 2制動效能的恒定性制動效能的恒定性是指汽車在高速制動、短時間重復(fù)制動或下長坡連續(xù)制動時制動系統(tǒng)的效能是否保持恒定。汽車高速時制動或汽車下長坡時連續(xù)制動，剎車副因溫度升高(可超過600)，摩擦系數(shù)下降，摩擦力矩減小，從而使制動效能降低，這種現(xiàn)象稱為熱衰退現(xiàn)象。選用優(yōu)質(zhì)的摩擦材料，改進制動器的結(jié)構(gòu)和散熱方式等辦法有助于提高制動效能的恒定性。盤式制動器由于容易散熱，制動效能的恒定性較好。3制動時的方向穩(wěn)定性制動時的方向穩(wěn)定性即汽車制動時不發(fā)生跑偏、側(cè)滑甚至失去轉(zhuǎn)向能力的性能。汽車在制動時，車輪的旋轉(zhuǎn)速度很快下降，甚至可能停止轉(zhuǎn)動，即車輪抱死，此時汽車仍依靠慣性向前沖，車輪與地面之間就產(chǎn)生滑