汽车材料的基础知识

第一章汽车材料的基础知识汽车是现代交通的重要工具。汽车作为现代高速行走机械，其发明、发展和完善经历了一个漫长的过程。下面，就让我们遵循历史的足迹走进汽车的世界吧。认识汽车人类历史上的第一部车是中华民族的祖先发明的。在公元前2000多年的夏初大禹时代，有一个叫奚仲的人，他发明的车由两个车轮架起车轴，车轴固定在带辕的车架上，车架附有车箱，用来盛放货物，这就是世界上的第一辆车。最初的车辆，都是由人力来推动的，称为人力车。后来人们开始用牛、马拉车，称为畜力车。在历代车辆发展过程中，有重要技术价值的还要数指南车和记里鼓车。马钧发明的指南车记里鼓车最早的一辆蒸汽汽车是法国人居纽在1769年制造的。蒸汽三轮车1825年英国公爵古涅制成了第一辆蒸汽公共汽车。第一辆蒸汽公共汽车为了纪念奥托对内燃机发展所作的贡献，人们称这种循环为奥托循环。奥托本人的那个试制车间后来发展成为赫赫有名的道依茨（DEUTZ）发动机公司。随着石油开始取代煤气，以及汽油汽化性好这一特点被研究者所注意。在奥托四冲程煤气机和梅巴克关于汽化器设想的基础上，1886年，戴姆勒将他制造的排量为0.46L、功率为0.82kW、转速为650r／min的发动机装在一辆据说由美国制造的马车上，最高车速达到18km／h。这辆车被公认为是世界上第一辆汽油发动机驱动的四轮汽车。戴姆勒制造的汽油发动机1886年戴姆勒的装有汽油机的四轮汽车也是在1886年，另一位德国人卡尔·本茨研制成功一台单缸两冲程汽油机，并将其装在一辆三轮车上进行了公开试车。卡尔·本茨卡尔·本茨的妻子（贝尔塔）在试车这辆车可以说是近代汽车的原型。该车的单缸机排量为0.576L，输出功率约0.52kW，转速为300r／min，车速约15km／h。具备了近代汽车的一些基本特点，如：火花点火、水冷循环、钢管车架、后轮驱动。前轮转向、带制动手把等。这辆车现保存在慕尼黑科学博物馆内。1886年奔驰制造的装有汽油机的三轮汽车为了纪念这两位天才的发明家，人们把戴姆勒和卡尔·本茨称为汽车之父，并把1886年作为现代汽车的诞生元年。从一百多年的汽车发展史表明，汽车诞生于德国，成长于法国，成熟于美国，兴旺于欧洲，挑战于日本。目前，美国、日本和欧洲3个区域是世界汽车生产的中心。德国人发明了汽车，但在促进汽车初期发展方面作出贡献最多的却是法国人。1889年法国人标致研制成功齿轮变速器、差速器；1891年法国人首次采用前置发动机后轮驱动，开发出摩擦片式离合器；1895年法国人开发出充气式橡胶轮胎；1898年法国的雷诺1号车采用了箱式变速器、万向节传动轴和齿轮主减速器；1902年法国的狄第安采用了流传至今的狄第安后桥半独立悬架；1919年，法国的海斯柏诺-索扎公司制成用脚踏板统一控制的四轮鼓式制动器等。汽车诞生于欧洲，但最早形成的汽车工业却在美国。说到汽车工业的形成，汽车大王——美国人亨利·福特功不可没。福特于1903年成立了福特汽车公司，提出了将汽车由奢侈品变为人们必需品的主张，要求汽车可靠、耐用、操作简便、售价低廉、使用和维护费用低，即生产普及型汽车。此后，福特致力于普及型轿车T型车的开发。1908年秋，令人注目的福特T型车隆重问世了。T型车在设计思路、生产工程、零售定价、销售组织、售后服务等许多方面都采用了与众不同的方法。T型车的各种零件被首次设计成统一规格，实现了总成互换；在大型总装车间，钟表制造业采用的总成装配法被他发展成为了由机械传送带运送零件和工具的流水线装配法，极大地提高了工作效率。福特T型车福特汽车生产流水线1917年，美国的凯迪拉克公司研制了第一个电起动器。1921年，美国的杜森伯格公司又推出了液压助力器。1929年，凯迪拉克公司首先研制出同步器。这样只要有一个离合器就行了，换档时既轻便又不打齿，换档时间也大大缩短了。同步器1905年，在美国的圣·路易斯发生了最初的汽车被盗事件，于是发明了带钥匙的点火开关。福特汽车公司的T型轿车从1908年到1927年间共生产了1500万辆。据记载，到1923年美国已有2／3的家庭拥有一辆轿车。美国农民开着福特T型车给蔬菜销售网点送货1910年，英国修筑了沥青公路；1914年开始出现了水泥公路。1924年，意大利首先建造了高速公路，当然它还达不到现代高速公路的标准。1942年，为了战时的需要，德国修筑了符合现代标准的高速公路。以后，尤其是第二次世界大战之后，欧美各国都相继修筑大量的高速公路，其中美国的高速公路修得最长，多达70000km。当汽车已经发展起来后，公路却还是由碎石和土填成的，汽车行驶时不仅颠簸，而且扬起大量尘土。第二次世界大战期间，各国汽车工业均为军事目的服务，生产坦克、装甲车等军用装备和物资。这也起到了缓和美国与欧洲汽车工业竞争的作用。二战前，德国汽车工业已具有很好的基础，戴姆勒-奔驰、奥迪、大众、宝马等汽车公司均形成一定规模。二战期间，汽车工业转为为战争服务，大部分工厂遭到破坏。被炸成一片废墟的宝马工厂在德国汽车发展史上，最值得一提的是“甲壳虫”汽车的发展。1972年2月，甲壳虫汽车的累计生产量高达15007034辆，成为了世界上最畅销和最流行的车型。德国的汽车厂总数不多，但是却个个大名鼎鼎，如：奔驰、宝马、大众、奥迪、欧宝、波尔舍（保时捷）、曼等都是在全球范围内久负盛名的企业。1892年的标致汽车1902年的梅赛德斯汽车1902年的雷诺汽车最早出现的汽车，其车身造型基本上沿用了马车的形式，因此称为“无马的马车”。1908年福特推出T型车时，车身由原来的敞开式改为封闭式，其舒适性、安全性都有很大的提高。1908年开始生产的美国福特T型轿车19世纪流行于欧洲的马车1928年的奥斯汀12型汽车随着车速的提高，迎面风使乘员难以忍受，为此考虑到改变汽车的外型，出现箱型汽车。这种造型的汽车，从整体上看是四方形的，形似箱子，并装有车门和车窗，称箱型汽车。1932年的杜森博格SJ高级轿车1934年克莱斯勒气流牌轿车1940年的林肯高级轿车1946年的福特轿车从20世纪30年代流线型汽车开始普及到40年代末的20多年间，是甲壳虫型汽车的黄金时代。1949年起，无论是美国还是欧亚大陆均风靡船型车身，这种车身是既考虑了机械工程学、流体力学诸因素，又强调了以人为主体，注重乘员舒适性和驾驶员操纵性的新车型。1952年的福特轿车1952年的别克轿车1956年的雪佛兰轿车1959年的凯迪拉克轿车为了克服船型汽车的尾部过分向后伸出，在汽车高速行驶时会产生较强的空气涡流作用这一缺陷，人们又开发出像鱼的脊背的鱼型汽车。1969年的jaguar轿车设计师在鱼型汽车的尾部安上了一个上翘的“鸭尾巴”以此来克服一部分空气的升力，这便是“鱼型鸭尾式”车型。1992porscheturbo鱼型鸭尾式轿车有“鸭尾形”尾翼的汽车为了从根本上解决鱼型汽车的升力问题，人们设想了种种方案，最后终于找到了一种楔型设计方法。1963年阿凡提第一次设计了楔型小客车。楔型车在高速汽车设计方面已接近于理想的造型。雪佛莱子弹头汽车兰博基尼康塔什跑车法拉利521型跑车阿库拉NSX跑车1996年的莲花跑车奥迪A6汽车日本汽车制造业的开山者是吉田真太郎，1904年他成立了东京汽车制造厂（现五十铃汽车公司），3年后制造出第一辆日产汽油轿车“太古里１号”。随后日本国内出现了众多汽车制造厂，情形不亚于80年代的中国。出于军事的需要，政府颁布了《军用汽车补助法》，对汽车厂商进行扶持，这成为早年日本汽车业发展的原动力。在第二次世界大战期间，日本的汽车工业为侵略战争服务，到1941年年产量5万辆，绝大部分是载货车。1950年，朝鲜战争爆发。日本的特殊地理位置使它成为美国军需的一个重要供应基地，美国为不景气的日本汽车工业输血，极大地刺激了日本汽车工业的发展。1960年时，日本汽车年产量仅为16万辆，远远低于同时期美国和西欧各主要汽车生产国的产量。然而仅仅过了７年时间，日本汽车年产量就奇迹般地达到了300万辆，超过欧洲各主要汽车生产国产量，跃居世界第二位。丰田、本田、日产、富士重工、铃木等公司迅速成为世界级的汽车生产厂，丰田公司在1972年到1976年的4年间就生产了1000万辆汽车。1980年，日本汽车总产量达到1104万辆，超过美国而成为世界最大的汽车生产国和出口国，日本终于成为美国和欧洲之后世界第三个汽车工业发展中心。日本凭借着汽车国内销售和出口量双高速增长的现实创造了世界汽车工业发展的奇迹。1901年（大清光绪27年）是慈禧的66岁寿辰，直隶总督袁世凯买了一辆洋汽车，献给慈禧作为寿礼。而今，这辆珍贵的汽车——中国头号汽车古董，仍然静静地停放在北京颐和园的“德和园”，这是中国第一辆进口汽车。经考证，该车是由设在美国马萨诸塞州的图利亚汽车与弹簧公司于1896年制造的图利亚（DURYEA）牌汽车。想象一下慈禧老佛爷当年坐着这辆车是何感觉呢？新中国成立后，建立自己的汽车工业被提到重要的议事日程上。1950年初，毛泽东主席和周恩来总理在莫斯科与斯大林会谈时，建设汽车制造厂便被作为第一个五年计划期间苏联援助中国的重要项目之一。斯大林馈赠的“吉斯防弹车”1953～1984年期间是中国汽车工业的起步阶段。1951年批准初步设计方案。1952年开始进行技术设计和施工设计。1953年6月，中央指示力争3年建成第一汽车制造厂，同年7月15日正式破土动工，并由毛泽东主席亲自题写奠基纪念。1950年4月，中央人民政府重工业部成立了汽车工业筹备组，确定在吉林省长春市建立第一汽车制造厂。毛泽东主席亲自题写的第一汽车制造厂奠基纪念长春第一汽车制造厂正门（今一汽集团公司1号门）1956年7月14日，第一批解放牌CA10型4t载货汽车出厂，当年生产了1600多辆。此后，经过改进设计，陆续开始生产解放CA15、CA10B型等载货汽车。1965年，出于国际形势和国家安全等各方面的考虑，开始在湖北十堰筹建第二汽车制造厂（东风汽车厂）。4年之后，二汽破土动工，并从一汽抽调人员援建二汽。全国500多家机床厂、大专院校和科研单位为二汽设计、制造了各种设备一万多台，以一汽为主的国内30多家工厂、企业包建二汽的各个分厂，从产品设计、工艺工装、人员培训直至调试生产完全是自力更生。东风EQ2402.5t越野汽车下线仪式我国自行研制1984式火箭布雷车就是采用EQ240型6×6越野车为载具。在中国汽车的起步阶段里，轿车也曾短暂地繁荣过。1958年，一汽相继生产了“东风”和“红旗”两种轿车，并在“乘东风，展红旗，造出高级轿车去见“毛主席”的口号中，把小轿车送进了中南海。中国第一辆轿车——“东风”牌轿车中国第一辆“红旗”牌高级轿车同样在1958年，北京汽车制造厂研制的“井冈山”牌小轿车、上海打造的“凤凰”牌轿车也被作为向共和国献的礼物生产出来。1984～1994年期间是中国汽车工业与国外汽车制造商合资合作阶段。北京吉普汽车公司、上海大众汽车公司、南京菲亚特汽车公司、广州标致汽车公司等都是这一时期合资合作的产物。从1994年至今，是中国汽车工业的快速发展阶段。全国的主要工科大学也都开设了汽车专业，一批又一批带着汽车设计师梦想的青年人走进了汽车的殿堂。同时，汽车工业本身散、乱、规模小的劣势也愈发明显。在企业层面，新的合资项目越来越多，而像吉利、奇瑞这样的民企也得以进军轿车领域。吉利汽车奇瑞汽车红旗最高端的豪华轿车红旗检阅车造价400万元经过近年来的快速发展，我国汽车产品的品种与质量提高，品种增加，产品全面更新换代。纵观我国汽车工业的发展历程，尽管遭受了各种艰难险阻，经过多年建设，特别是近十几来在改革开放的方针指引下加快发展，已经初步建立了一定规模具有中国特色的汽车工业体系，取得了不少经验和教训，培养了一大批从事汽车研究、设计、生产、管理的人才，这些都为我国汽车工业的腾飞奠定了基础。1、中国汽车企业仍不具备自主开发能力，这也是中国汽车业最大的软肋。2、汽车产业存在多年的散乱局面仍未改观。3、汽车消费环境仍有待改善。存在不足主要有以下几个方面：汽车工业从美国首先发展，其后重心转移，经欧洲到日本，现在正向发展中国家进一步