第五章 汽車設(shè)計與制造

第五章汽車設(shè)計與制造目錄《汽車概論》講座1主要內(nèi)容§5-1汽車設(shè)計目錄§5-2汽車制造工藝§5-3汽車工程材料§5-4汽車的試驗(yàn)?zāi)夸?一、汽車設(shè)計的內(nèi)容及特點(diǎn)1．汽車設(shè)計的內(nèi)容整車總體設(shè)計又稱為汽車的總布置設(shè)計，其任務(wù)是使所設(shè)計的產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計任務(wù)書所規(guī)定的整車參數(shù)和性能指標(biāo)的要求，并將這些整車參數(shù)和性能指標(biāo)分解為有關(guān)總成的參數(shù)和功能。汽車設(shè)計的內(nèi)容包括整車總體設(shè)計、總成設(shè)計和零件設(shè)計。汽車總成設(shè)計的任務(wù)，主要是滿足整車設(shè)計對總成功能和布置的要求，也存在是否易于維修、保養(yǎng)的“人—機(jī)”關(guān)系問題。零件設(shè)計的任務(wù)主要是滿足總成的設(shè)計要求并解決強(qiáng)度、壽命和生產(chǎn)技術(shù)問題。為了滿足總成的設(shè)計要求，還應(yīng)取得整車的有關(guān)性能之間、相關(guān)總成的參數(shù)之間的理想匹配?！?-1汽車設(shè)計15-1目錄32．汽車設(shè)計的特點(diǎn)和要求目錄（1）產(chǎn)品系列化、零部件通用化、零件標(biāo)準(zhǔn)化（2）良好的適應(yīng)性（3）汽車使用中的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保要求（4）在保證可靠性的前提下盡量減小汽車的自身質(zhì)量（5）外觀造型的藝術(shù)性（6）滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的要求（7）汽車設(shè)計是考慮人機(jī)工程、交通工程、制造工程、運(yùn)營工程、管理工程的系統(tǒng)工程§5-1汽車設(shè)計4目錄§5-1汽車設(shè)計二、汽車設(shè)計過程1．調(diào)查研究與初始決策2．總體方案設(shè)計3．繪制總布置草圖4．車身造型設(shè)計及繪制車身布置圖5．編寫設(shè)計任務(wù)書6、汽車的總布置設(shè)計

其主要任務(wù)是根據(jù)汽車的總體方案及整車性能提出對各總成及部件的布置要求和特性參數(shù)等設(shè)計要求；協(xié)調(diào)整車與總成之間、相關(guān)總成之間、總成與有關(guān)部件之間的布置關(guān)系和參數(shù)匹配關(guān)系，使之組成一個在給定使用條件下的使用性能達(dá)到最優(yōu)并滿足設(shè)計任務(wù)書所要求的整車參數(shù)和性能指標(biāo)的汽車。其具體工作有：5目錄§5-1汽車設(shè)計（1）繪制汽車總布置圖。（2）根據(jù)整車參數(shù)和性能指標(biāo)提出對各總成和部件的設(shè)計要求。（3）對相對運(yùn)動的零部件進(jìn)行運(yùn)動校核以避免發(fā)生運(yùn)動干涉。（4）確定有關(guān)總成和部件支承的型式、結(jié)構(gòu)參數(shù)與特性等，特別是對發(fā)動機(jī)前后支承、駕駛室支承以及排氣管支承等的位置和剛度要精心選擇。（5）確定各總成的質(zhì)心位置、核算汽車空載和滿載時的軸荷分配以及整車質(zhì)心位置。（6）制作模型進(jìn)行布置空間的校核。通常制作1：1的車身內(nèi)、外模型來檢查駕駛操作及上下車的方便性、視野范圍、乘坐空間及舒適性等。（7）汽車總成、部件及零件的選型與設(shè)計。（8）設(shè)計圖紙的工藝審查及必要的修改。（9）繪制汽車總裝配圖。7．試制、試驗(yàn)、修改與定型三、汽車設(shè)計理論與設(shè)計技術(shù)的發(fā)展6汽車制造業(yè)是在許多相關(guān)聯(lián)的工業(yè)和技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的綜合性工業(yè)。汽車制造廠既自己制造零部件，還要外協(xié)加工及外購零部件。汽車制造所采用的工藝，從毛坯制造到整車裝配，可分為鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、機(jī)械加工、焊接、涂裝和裝配等工藝。一、沖壓工藝

汽車（特別是轎車）車身絕大部分是沖壓件，如頂蓋、擋泥板、車身側(cè)板、地板、發(fā)動機(jī)罩、車門內(nèi)外板、行李箱蓋板、中門柱、前門柱、保險杠等。汽車沖壓件品種繁多、生產(chǎn)批量大，因此必須采用機(jī)械化、半自動化或全自動化流水生產(chǎn)。

沖壓生產(chǎn)線通常有兩種型式，一種是單機(jī)聯(lián)線、另一種是采用多工位壓床的生產(chǎn)線。

二、焊接工藝

車身制造與一般機(jī)械制造不同，車身幾乎全部由沖壓件焊接而成。車身焊接常稱為焊裝，是將沖壓零件組裝、焊接成符合產(chǎn)品設(shè)計要求的白車身(即未經(jīng)涂裝的車身)。

目錄§5-2

汽車制造工藝7

圖5-1轎車車身焊裝工藝流程圖目錄§5-2

汽車制造工藝8目錄§5-2

汽車制造工藝圖5-2轎車車身焊接機(jī)器人

915-2目錄§5-2

汽車制造工藝三、涂裝工藝

汽車涂裝的目的是起保護(hù)、裝飾和標(biāo)志等作用，以及對車內(nèi)隔熱、消聲、抗震密封等特殊作用。因此，轎車、客車車身和貨車駕駛室的涂裝不僅裝飾性要求高，而且還要求良好的力學(xué)性能、高的耐候性和耐腐蝕性。裝飾性要求包括涂層光亮、平滑、豐滿、美感好等；為了適應(yīng)汽車行駛中的振動和應(yīng)變，要求涂層具有一定的硬度、良好的韌性和耐磨性；耐腐蝕性要求包括外觀銹蝕、穿孔腐蝕、結(jié)構(gòu)損壞腐蝕等出現(xiàn)的使用時間，例如加拿大規(guī)定這三種腐蝕出現(xiàn)的使用時間應(yīng)分別為5年、10年和20年，此外還要求能耐汽油、機(jī)油和瀝青等的腐蝕，在這些介質(zhì)中浸泡一定時間不產(chǎn)生軟化、變色、失光、溶解或印斑等現(xiàn)象，并要求與清洗劑、肥皂等接觸后不留痕跡等。10目錄§5-2汽車制造工工藝圖5-3轎車車身涂涂裝工藝11目錄§5-2汽車制造工工藝四、裝配工工藝汽車的裝配配可分為組組裝、部裝裝和總裝，，現(xiàn)代汽車車廠一般只只進(jìn)行總裝裝?？傃b是是整個汽車車制造過程程的最后環(huán)環(huán)節(jié)，提高高裝配精度度是保證汽汽車質(zhì)量的的關(guān)鍵。零件的加工工精度是達(dá)達(dá)到裝配精精度的基礎(chǔ)礎(chǔ)，但裝配配精度也取取決于裝配配的工藝和和技術(shù)，特特別是裝配配生產(chǎn)線的的先進(jìn)程度度等。此外外，裝配車車間的環(huán)境境條件，如如溫度、濕濕度、清潔潔度、照明明、噪聲、、振動以及及其他條件件對裝配質(zhì)質(zhì)量也有影影響；由于于目前裝配配過程還需需要大量的的手工勞動動，因此裝裝配質(zhì)量的的保證，還還要依靠裝裝配工人的的技術(shù)水平平和高度責(zé)責(zé)任感，這這在任何國國家都不例例外。汽車總裝工工作的內(nèi)容容，因車型型及生產(chǎn)綱綱領(lǐng)的不同同而有區(qū)別別。其主要包括括：整車裝裝配、飾件件裝配、檢檢驗(yàn)調(diào)整、、性能試驗(yàn)驗(yàn)及試車等等?？傃b的的基本任務(wù)務(wù)，可概括括為將汽車車的動力—傳動系統(tǒng)、、車身圖圖5-4神龍—富康轎車裝裝配線內(nèi)飾飾、車身外外飾、以及及電子裝置置等部分裝裝配成整車車。12目錄圖5-4神龍—富康轎車裝裝配線§5-2汽車制造工工藝13目錄§5-2汽車制造工工藝總裝線一般般是由以下下幾個部分分組成：（1）內(nèi)飾裝配配線內(nèi)飾裝配線線的主要任任務(wù)是將儀儀表盤、座座椅、加熱熱與冷冷氣設(shè)備、、車頂棚及及側(cè)壁內(nèi)飾飾件、車門門飾件等部部件安裝到到車身或駕駕駛室內(nèi)。。（2）底盤裝配配線底盤裝配線線的主要任任務(wù)是將發(fā)發(fā)動機(jī)、離離合器、變變速器、傳傳動軸、前前軸、后橋橋(包括懸架系系統(tǒng))、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)統(tǒng)、制動系系統(tǒng)、散熱熱器、車輪輪等部件安安裝到車架架上。（3）外飾裝配配線主要是將散散熱器護(hù)柵柵、前大燈燈、風(fēng)窗玻玻璃、門窗窗玻璃、保保險杠、后后燈組合、、反射鏡、、標(biāo)識器和和電子裝置置等部件安安裝到汽車車上。（4）車輛行駛駛性能檢查查調(diào)整線(簡稱檢測線線)主要是對裝裝配完的整整車、車輪輪定位、動動力性能、、經(jīng)濟(jì)性能能、側(cè)滑性性能、制動動性能等整整車性能進(jìn)進(jìn)行檢查、、測試和調(diào)調(diào)整，以保保證出廠的的汽車達(dá)到到質(zhì)量要求求。圖5-5為東風(fēng)風(fēng)汽車車集團(tuán)團(tuán)總裝裝配廠廠檢測測線工工藝布布置簡簡圖。。14目錄§5-2汽車制制造工工藝圖5-5東風(fēng)汽汽車集集團(tuán)總總裝配配廠檢檢測線線工藝藝布置置簡圖圖工位一一—外觀檢檢查及及登錄錄工位位工工位位二—速度表表檢測測工位位工工位位三—重及制制動力力檢測測工位位工工位位四—燈光檢檢測及及調(diào)整整、聲聲級檢檢測工工位工工位五五—側(cè)滑檢檢測、、廢氣氣檢測測及調(diào)調(diào)整工工位工工位六六—底盤盤檢檢查查及及報報告告單單打打印印工工位位1——登錄錄室室2——電纜纜溝溝3——速度度表表試試驗(yàn)驗(yàn)臺臺4——稱重重臺臺5——制動動試試驗(yàn)驗(yàn)臺臺6——踏板板力力計計7——前照照燈燈檢檢測測儀儀8——聲級級計計9——煙度度計計10——CO／HC分析析儀儀11——側(cè)滑滑試試驗(yàn)驗(yàn)臺臺12——底盤盤檢檢查查連連通通地地溝溝13——主控控室室15目錄錄§5-3汽車車工工程程材材料料汽車車工工程程材材料料指指生生產(chǎn)產(chǎn)汽汽車車過過程程中中所所用用的的材材料料。。汽汽車車工工程程材材料料可可分分為為金金屬屬材材料料和和非非金金屬屬材材料料兩兩大大類類。。一、金屬屬材料金屬材料料分為黑黑色金屬屬和有色色金屬。。黑色金金屬是指指鋼鐵材材料；有有色金屬屬是指除除鋼鐵材材料以外外的所有有金屬材材料，如如鋁、銅銅、鎂及及其合金金。1．鋼鐵材材料2．有色金金屬二、非金金屬材料料非金屬材材料包括括塑料、、橡膠、、玻璃、、陶瓷、、合成纖纖維、膠膠粘劑、、摩擦材材料、涂涂裝材料料等。1.塑料2．橡膠16目錄§5-3汽車工程程材料3．玻璃4．陶瓷5．摩擦材材料6．復(fù)合材材料（1）玻璃纖纖維增強(qiáng)強(qiáng)復(fù)合材材料（2）碳纖維維增強(qiáng)復(fù)復(fù)合材料料三、汽車車材料的的發(fā)展和和新型汽汽車材料料（1）稀土金金屬（2）記憶金金屬（3）泡沫鋁鋁材（4）稀土永永磁材料料（5）特種密密封材料料17目錄§5-4汽車的試試驗(yàn)理論研究究和試驗(yàn)驗(yàn)研究密密切結(jié)合合是現(xiàn)代代科學(xué)技技術(shù)的一一個顯著著特點(diǎn)，，兩者互互相依賴賴、相輔輔相成，，加速了了科學(xué)技技術(shù)的發(fā)發(fā)展。由由于汽車車的使用用條件復(fù)復(fù)雜、汽汽車工業(yè)業(yè)所涉及及的技術(shù)術(shù)領(lǐng)域極極為廣泛泛，致使使許多理理論問題題研究得得還不夠夠充分，，因此汽汽車工業(yè)業(yè)特別重重視試驗(yàn)驗(yàn)研究。。如前所所述，在在汽車的的設(shè)計、、制造過過程始終終都離不不開試驗(yàn)驗(yàn)，無論論是設(shè)計計思想和和理論計計算、初初步設(shè)計計、技術(shù)術(shù)設(shè)計、、汽車定定型還是是在生產(chǎn)產(chǎn)過程，，都要進(jìn)進(jìn)行大量量的試驗(yàn)驗(yàn)。最后后，在客客戶購買買了汽車車并使用用的過程程中，車車輛交通通管理部部門還要要定期對對車況進(jìn)進(jìn)行測試試，以確確保行車車安全性性。一、汽車性能能試驗(yàn)汽車性能試驗(yàn)驗(yàn)是為測定汽汽車的基本性性能進(jìn)行的試試驗(yàn)。1．動力性能試試驗(yàn)對常用的三個個動力性指標(biāo)標(biāo)即對汽車的的最高車速、加速和爬坡性能進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)測定。1815-3目錄§5-4汽車的試驗(yàn)圖5-6汽車轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)驗(yàn)臺19目錄§5-4汽車的試驗(yàn)2．燃油經(jīng)濟(jì)性性試驗(yàn)3．制動性能4．操縱穩(wěn)定性性5．平順性6．通過性試驗(yàn)驗(yàn)一般在汽車試試驗(yàn)場和專用用路段上進(jìn)行行。7．安全性試驗(yàn)驗(yàn)安全性試驗(yàn)項項目很多，而而且通常耗資資巨大。特別別是碰撞安全全試驗(yàn)，除正面撞車試驗(yàn)外，近來來還增加側(cè)面撞車試驗(yàn)?？梢赃M(jìn)進(jìn)行實(shí)車撞車試驗(yàn)驗(yàn)，也可以進(jìn)行行模擬試驗(yàn)或撞車模擬計算算。但不少國家家或廠家規(guī)定定新車型必須須經(jīng)過實(shí)車撞撞車試驗(yàn)，以以驗(yàn)證其撞車車安全性。在在撞車試驗(yàn)中中需用假人(又稱人體模型型)進(jìn)行試驗(yàn)，美國等國家為人體模型制制定了標(biāo)準(zhǔn)，，我國目前尚尚無人體模型型標(biāo)準(zhǔn)。20目錄§5-4汽車的試驗(yàn)圖5-7正面撞車試驗(yàn)驗(yàn)21目錄§5-4汽車的試驗(yàn)二、大型試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)施汽車試驗(yàn)場和和汽車風(fēng)洞是是汽車試驗(yàn)的的兩種大型試試驗(yàn)設(shè)施。1．試驗(yàn)場表5-3有代表性的汽汽車試驗(yàn)場

試車場名稱總面積(km2)高速環(huán)道形狀長度(km)設(shè)計車速(km/h)GM，Milford162圓形7.2177Fofd，Romeo15.6長圓形8.0225Chrysler，Chelsea16長圓形7.6225Volkswagen10.6電話聽筒形20.5190TRC，Ohio30長圓形12225海南汽車試驗(yàn)場0.68電話聽筒形6.0120襄樊汽車試驗(yàn)場1.93長圓形5.3160定遠(yuǎn)汽車試驗(yàn)場2.39K圓形4120交通部公路交通試驗(yàn)場2.4長圓形5.519022§5-4汽車的試驗(yàn)汽車試驗(yàn)場的的主要功用是是：①汽車產(chǎn)品的的質(zhì)量鑒定試試驗(yàn)；②汽車車新產(chǎn)品的開開發(fā)、鑒定和和認(rèn)證試驗(yàn)；；③為試驗(yàn)室室的零部件試試驗(yàn)或整車模模擬試驗(yàn)以及及計算機(jī)模擬擬確定工況和和提供采樣條條件；④汽車車標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)規(guī)的研究和驗(yàn)驗(yàn)證試驗(yàn)等。。2．風(fēng)洞汽車行駛時，，周圍的空氣氣與其產(chǎn)生相相對運(yùn)動，形形成氣流。汽汽車行駛的速速度越快，該該氣流對汽車車影響的作用用越大。汽車車的空氣動力力特性影響其其經(jīng)濟(jì)性、動動力性，操縱縱穩(wěn)定性、視視野、污染、、振動、汽車車噪聲、車身身內(nèi)室的通風(fēng)風(fēng)換氣、汽車車空調(diào)及汽車車重要部位的的熱狀態(tài)等。。隨著高速公公路的發(fā)展，，高速行駛是是汽車常用的的工況。因此此，汽車的空空氣動力特性性成為汽車主主導(dǎo)地位的特特性。風(fēng)洞是用來研研究汽車空氣氣動力特性的的重要設(shè)施，，有開式風(fēng)洞（又稱直流式式風(fēng)洞）和閉式風(fēng)洞（又稱回流式式風(fēng)洞）兩種種基本型式。。23§5-4汽車的試驗(yàn)圖5-8襄樊汽車試驗(yàn)驗(yàn)場布置示意意圖1—高速環(huán)道2—綜合試驗(yàn)路3—比利時環(huán)道4—普通路環(huán)道5