汽车工程概论,KT1014-2-20.袁雪君

PPT制作人•班级、KT1014-2•学号、20•姓名、袁雪君•所打内容为汽车工程概论的1.3.5.7.页由于在WORD中打的是1.2.3.4.5.6.7.8页，所以在PPT中也是相对应的，汽车工程概论第一章汽车的发展史第一节汽车与社会发展衣食住行——人类生活的四大基本要求，因而也是人类社会经济发展，科学进步的中心议题。人类生活质量的提高，也以满足这四项基本要求为基础，对于行，人们的要求是安全、快捷和方便。安全、迅速而方便地从甲地到乙地，越过河流山川乃至大洋大海。人们逐渐开始发出种种水上工具、陆上工具，然后是空中交通工具。每一种新的交通工具的诞生、成熟和普遍应用，都标志着人类社会的一个重要进步。汽车的发明的迅速成熟，并且逐渐形成以汽车为主要交通工具的公路交通系统，无疑是近代和现代史上最重要的事件之一。现在已经明确，汽车和公路交通实际上从18世纪就开始了。第一辆真正意义上的汽车是蒸汽机驱动的三轮车辆。直到20世纪初，蒸汽机被19世纪诞生并迅速成熟起来的内燃机汽车全面超越，1923年最后一辆蒸汽机汽车也厂才退出历史舞台。内燃机汽车以其十分优越的性能掀开现代工业和科学技术史上辉煌的一页。特别是1914年以汽车流水装配线投产为主要标志的在生产方式，创造了20世纪工业生产的奇迹。汽车被应用于国民经济的各个部门，也成为各种人群出门办事旅行的最方便的工具。汽车大生产和公路运输业的大发展牵动各个经济部门的高速发展。其上游是为汽车生产提供原料、材料、配件、设备、工具等的部门或行业，其下游是为汽车使用提供保障的部门或行业，例如燃料和润滑油供应网，汽车维修网，通信及各种服务。有人统计，每一个汽车生产岗位将形成7个以上相关部门的就业岗位。汽车对于现代社会生活的重要性，一方面靓为对国民经济发展的重要的性，另一方面表现为在民众日常生活中的不可缺少。因此，公路运输网是一个国家最重要的基础设施之一。当代中国农村用一句十分通俗的话作了贴切的概括：“要致富，先修路”。诚然，对农村如此，对一个国家又何尝不是！汽车对国家的重要性还有一个极其重要的方面，即对国防建设、对军队力的意义。可以毫不夸张的说，汽车的数量和质量在很大程度上决定了一个国家的国防，决定了军队的威力。后勤运输尽管可以同时采用陆海空所有形式，但就了活机动而方，汽车运输是其基本形式，也是所有其他运输方式的前担条件。现代军队的机动性是最重要的军事素质指标，“骑兵”的现代概念是吃草的“铁马”，是具有高越野性的各种车辆。汽车已不仅限于后勤，相当部分车辆，如侦察、突击、指挥、通信、导弹车等是实实在在的战勤车辆。正因为汽车对一个国家的国计民生有如此重大的意义，因此各国政府及社会各界极其重视汽车工业的发展。在整个20世纪的社会发展过程中，汽车大生产，汽车在社会生活各个方面的广泛应用确实是一个个有目共暏的亮丽风景。西方工业国如此，逐渐走向现代化道路的各国，包括中国在内显然也将有汽车的大发展汽车，不管是的18世纪的蒸汽机汽车，还是19世纪的内燃机汽车都诞生于欧洲，因为当时的科学技术中心在欧洲。但汽车的大生产却诞生在20世纪初的美国。美国也借汽车大生产之强风独霸全球汽车工业整整半个世纪。直到1980年才被三足鼎立的(欧洲、北美、日本）的情势所取代。20世纪后半期，汽车逐渐向世界各国各地区扩散，先是汽车产品由西方国家输入非汽车生产国，后来是汽车生产企业向各国扩散。汽车使用和汽车生产在世界各国逐渐成为热潮。汽车运输业和汽车制造业受到极大的重视并在各国发展起来。使汽车具有无穷魅力的关键因素是，与其他交通工具相比，汽车和汽车交通有其独特的优势——门对门运输方式。以小型客车为打赌小型客运车辆，好像自行车、摩托车一样置于自家院中，开门出去可以直接到达目的地之门前，而不必转乘其他交通工具。货物运输则表现为由地仓库出门之货物装到货运车辆上后，可以直接运到目的地的乙仓库之门前，中间不再转运和上下装卸，即方便又安全。这种门对门运输是铁路运输，水上运输和空中运输都不可能做到的。公路网络建设的方便性使汽车和公路交通业如虎添翼。对于一般公路车辆而言，汽车可以到达一切公路（包括硬实的乡间小路）网络的末端。对于高越野性车辆而言，汽车可到达无路的地方。公路建设投资相对低，建设相对容易。这也是机场、铁路无可比拟的。正是由于这一点，公路网络和汽车运输构成了其他运输方式的基础条件，即到达机场、车站、港口及从机场、车站和港口疏散人流、物流，都要依赖公路网和汽车运输。汽车大小随意性是另一个优势。现代汽车按照运输目的可以做成各种要求的尺寸。适应高速重载的高速公路运输车，可载货扢挂数十上百吨货物，或载数十上百旅客；重载矿山、工地用车甚至可超过百吨，城市用轻型微型车则可小到百公斤，穿小弄而行；迷你轿车只搭载1到2人。汽车交通甚至成为现代城市交通的最基本、最重要和最广泛的形式。四通八达的公共汽车交通，加上数量庞大的出租车成为当代都市交通的主要风景。公共交通为每天城市生活节奏提供基本保证，他们按时运送大量客流，保证机关、企业和各行业人员上下班。出租汽车则成为所有随机性客流最方便、最合理的交通工具。不过，由于汽车、汽车运输以及以内燃机为动力的各种机械设备的巨大发展，在极大促进社会经济发展的同时，也带来了负面影响，主要问题有两个:第一个问题是内燃机消耗大量石油，而世界石油能源的储备相当有限。多数权威性石油组织统计，目前以探明石油储量大约只能支持世界石油消耗30到40年（按日前每年耗用30亿到32亿t的水平）。未来可能发生石油危机迫使人们做出努力，一方面要求现有内燃机提高效率，降低单位功率油耗；一方面开辟新途径，或者找到替代石油的新燃料，或者找到取代内燃机，不用石油的新动力机（例如电动机系统）。第二个问题是内燃机工作过程中公排出众多有害有毒物质，污染了环境，破坏了生态系统平衡。其中主要是、和三种有害气态物质，及一种固态物质——微粒。汽车内燃机排放物处理的特别困难，其原因是汽车不断运动；处理的急迫性又高，因为汽车总是集中于城市和交通干线。汽车排放污染已成为公认的城市和交通干线附近污染的主要污染源之一。人类对环境不断改善的要求，将越来越迫切，越来越高，因而对汽车排放控制的压力也迅速加重。如果不能有效控制汽车排放，内燃机汽车将有被新的无污染动力取代的趋势。当然，作为交通工具的汽车还将为人们所喜爱。第二节汽车技术发展史概要汽车并非空穴来风，它实际上在人类数百上千年幻想和企盼的东西，随着人类科学知识和技术才能的积累，终于一朝瓜熟。一、关于汽车的幻想幻想或许是人类高明于其他生物的又一特征，尽管没有人能肯定其他生物是否也会幻想。幻想实际上还是人类文明发展的原动力。幻想的本质是人类需要和欲望的表达。远古的神话中，不论是东方的还是西文的神话，都能找到让人高速行走（或飞行）的神话形象，其中与车或车轮相关，无须人力或畜力而是利用其他神奇自然力，如太阳、风等使之飞速前行的形象，就像是后世汽车的早期幻想。中国古典小说《封神演义》中哪吒太子脚踩的两只风火轮就十分生动而形象。从神话幻想到科学幻想是巨大然而漫长的进步，是老一代哲学家苦苦求索的结果。中国唐朝著名科学家、僧人一行和尚（俗名张瑞，公元677到712年）在其著述中曾设想过“激铜轮自转之法，加以火蒸汽运，名曰汽车”。令人惊叹的是，短短十七个字，勾勒了一台后世蒸汽机汽车的精要，即以火为热源，烧水得汽为工质的“汽车”原型形象。15世纪意大利文艺复兴运动一扫中世纪的黑暗，科学技术得以飞速发展。科学、技术并兼艺术巨匠的意大利人达·芬奇将人类关于自动行驶车辆的幻想推进到技术设计的阶段。他留下的一幅以弹簧储能系统为动力，用齿轮作为动力传递机构的车辆的壁画，已不再是一幅艺术画作，而是最早的汽车设计草图。这是当时钟表工业、机械学的必然反映。这幅图画未付诸制作，因而仍属设想。现代儿童玩具车中最广泛的形式恰好是发条-齿轮式，是达·芬奇设计的复活。二，风帆车——汽车的开山鼻祖16世纪，荷兰人西蒙·斯蒂芬迈出了技术史上伟大的一步，他第一次实践了人类关于自动行驶车辆的理想。他为一艘双桅帆船装上了车轴和车轮，在风力的驱动下，创造了令人难忘的功绩：28位乘客坐其中，该车最高达到34km/h的行驶速度。这辆车切切实实具备现代汽车两个基本要素，一是车，二有原动机（风帆）。因此，它确实是第一辆原型汽车（图1-1）由于风力来源不稳定，西蒙的风力汽车不能继续发展。但是，风能的利用至仍旧是一个研究课题，不排除将来利用风力驱动汽车的可能性。因此，丁蒙的风力车具有开创性意义三、完整的蒸汽机汽车史（1769——1923）1765年是蒸气机诞生之年。随着蒸汽机不断的完善，它迅速被应用于一切可能的场合，将它应用于车辆驱动是十分自然的事。1769年法国炮兵工程师N·J库诺首先制成第一辆蒸汽机汽车图（1-2）。这是一辆三轮式车辆，蒸汽机锅炉在前方，准备用于牵引大炮，由于车辆很笨重，操纵困难，在其最初行驶中不幸撞墙而毁坏，引起“全巴黎大笑”。但他并未退缩，两年之后再造两台蒸汽机汽车，他成功了。这是两辆载重4-5t，时速达到9.5km/h的车辆。至仿这种车仍珍藏于巴黎国家艺术与机械制品陈列馆。随后各种蒸汽机汽车立即发展起来，西方各国纷纷开发和制造了自己的蒸汽机汽车，并开辟了商业运营业务。1831年英国利物浦——伦敦间的蒸汽机公共汽车，乘客达22人，车速达32km.h。蒸汽机汽车的外形也大为必观（图1-3，1-4）最大的蒸汽机汽车生产国是美国。其中美国洛克姆比乐公司属大型工厂，在1899-1902年的三年间，生产出4000辆蒸汽机汽车，当时美国全国有8000多辆。迫使蒸汽机退出汽车动力舞台的是它与内燃机竞争的失败。汽车因其总体积和质量的限制，需要酷小而功率大的动力。内燃机的发展很快超过了蒸汽机。1923年，美国最后一辆蒸汽机汽车出厂。蒸汽机在其他动力领域仍旧得到极大的发展，直到20世纪中叶。四、电动汽车电磁现象的发现，电动机和发电机的发明，最后是蓄电池的诞生创造了电动机汽车问世的全部条件。能量存储密度较大的铅酸蓄电池诞生于1860年。1873年英国人汉·达彼得逊完成了第一台电动机汽车，这是一台4.8m长、1.8m宽的4轮载重汽车，使用硫酸-铁和锌汞合金制蓄电池。1880年以后采用可以充放电的蓄电池，使技术上了一个层次。19世纪末电动汽车曾有过短暂的辉煌，在1890年前后伦敦和巴黎街头行驶着电动大客车。1899年法国人考门·吉纳驾一辆功率为44kw的双电动机后轮驱动汽车曾创造了106km/h的速度纪录。当时已经问世的内燃机汽车因为还处于幼稚期，性能不佳，故障多，正处于成熟前的发展阶段。另一方面，蒸汽机汽车最成熟，接近尾声。所以，在这个时代是三路“英雄”交汇、较劲的时代。据史料，1900年美国生产的汽车中，电动汽车1575辆，蒸汽机汽车1684辆，汽油机汽车936辆。电动汽车后来迅速被内燃机超越，并开始了持续一百年的历史沉默。主要是因为内燃机技术发展很快，转速提高，功率上升，重量减轻，故障减少。而电动汽车特别困难的问题有两个，第一是造价昂贵，特别是蓄电池充电既慢又费，第二是一次充电的持续行驶里程短（实质是蓄电池单位重量的能量密度小）。所以电动机汽车退居一隅，在某些特殊环境——不宜采用内燃机的地方，如仓库内，坑道中，电动机汽车（多以小型电瓶车形式出现）继续得到应用。20世纪出现的两大问题使人们的眼光重新转向电动汽车。一是石油危机，即世界总的石油储量难以支持世界石油消费；二是环境保护，即由汽车排出的有害物质已成为大气污染，特别是城市生态环境恶化的主要根源之一。电动汽车既可广泛利用各种能源（最后以电的形式提供给电动汽车），又在行驶中不产生有害排放，噪声也低，正好克服内燃机汽车的缺点。沉默百年的电动汽车又被人们予以高度关注。五、内燃机汽车诞生及其百年辉煌1862年法国B·D罗杰斯提出一种四行程的内燃机循环理论。1876年德国青年工程师N·A鄂图以曲柄连杆机构实现了罗杰斯的设想，制成了第一台往复活塞式内燃机。这台有4马力的汽油机具有2.5的压缩比，转速250r/min，有效热效率达到12%-14%，是空前的高效