上海交通大学 硕士学位论文 GMT材料在轿车轻量化设计中的应用 姓名：赵勇 申请学位级别：硕士 专业：车辆工程 指导教师：沈利冰;胡敏 20090401
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GMT 材料在轿车轻量化设计中的应用
摘
要
汽车的轻量化设计直接影响到车辆的安全性和燃油经济性。目前， 轿车轻量化新材料的应用已经成为国内外研究的热点。本文研究 GMT 材料在汽车轻量化的应用方法，并以轿车保险杠缓冲梁和后备胎支架 零件的新材料替换方案为实际应用案例进行了验证。所提出的新材料 设计方案已在汽车企业生产中得到实际应用。 论文具体研究了 GMT 新材料的材料性能、成型工艺及其在汽车零 部件制造过程中的控制方法。论证了 GMT 新材料应用于后备胎支架的 可行性，研究分析了从材料到模具成型过程的零部件加工工艺，最终 将 GMT 材料应用于实际生产中。同时研究了保险杠缓冲梁采用 GMT 新 材料代替传统金属材料的可行性，利用有限元分析方法分析材料替换 后的整车碰撞安全性，最终验证了新方案能够满足碰撞安全法规要求。 本文主要研究工作体现在以下几个方面： （1）研究分析了 GMT 新材料的材料特性和原材料的生产方法。并 对 GMT 材料应用于零部件生产的工艺过程进行研究，对烘温工序和模 压工序的控制和需要注意的工艺问题进行系统的研究分析。为 GMT 材 料成功地应用于后备胎支架设计和保险杠缓冲梁设计提供了基础。
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（2）研究了 GMT 新材料在后备胎支架种的应用可行性，并对后备 胎支架设计中所采用的 GMT 材料的种类，零件生产过程中所采用的烘 温工艺和模压工艺的控制进行了系统分析。 （3）对有限元方法的碰撞安全分析进行了阐述，建立了保险杠缓 冲梁的有限元模型。并对采用 GMT 材料代替传统金属材料前后缓冲梁 的碰撞安全性按照碰撞法规 ECE R42 和 RCAR 的要求进行了有限元仿真 模拟，最终验证了 GMT 材料在保险杠缓冲梁设计中的可行性。
关键词：GMT，轻量化，缓冲梁，有限元分析
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THE APPLICATION OF GMT MATERIAL IN AUTOMOTIVE LIGHT-WEIGHT DESIGN
ABSTRACT
Automotive lightweight structure design and automotive passive safety become more and more concerned all over the world. Automotive Materials are the basis of automotive design and competition, the development of automobile technology depends on the development of new materials. In recent years, aluminum alloy, high strength steel, synthetic plastic, composite materials and ceramics are used more and more widely in the automotive industry. In this paper, based on the lightweight structure design and automotive passive safety, the manufacture process of GMT part and the application of GMT material on bumper beam design are discussed. First, the paper presents some basic ideas, applications and development in lightweight structure, new materials and automotive passive safety. Then the performance of GMT material is researched and some work about manufacture process and molding method is done. At last, a bumper beam model for FEA analysis is built and the results are used in
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GMT material application. The main research works are focused in the following aspects: 1. The performance and manufacture of GMT material. The performance of GMT material is discussed, manufacture and molding process is researched. This is a basic study for application of GMT material. 2. GMT part manufacture process and parameter analysis. By manufacture, molding and parameter analysis, the heat and molding process are discussed. 3. FEA analysis of bumper beam for passive safety. A FEA model of bumper beam is built. The FEA analysis is done based on the ECE R42 and RCAR specification. The results validated the application of GMT on bumper beam.
Keywords: GMT, light weight, bumper beam, FEA analysis
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上海交通大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：赵勇
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学位论文作者签名：赵勇 日期： 年 月 日
指导教师签名：沈利冰 日期： 年 月
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第一章 绪论
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 背景和意义
近年来，中国汽车行业蓬勃发展，自主开发能力的提高势在必行。但是，随着 科学技术的不断进步和人们生活观念的改变，给汽车行业的发展带来了前所未有的 机遇和挑战。随着生活观念的改变，人们对汽车的舒适性、安全性、环保性和经济 性的要求越来越高；同时由于人类可利用能源和原材料的紧张，以及企业对汽车成 本的控制越来越重视，汽车的轻量化也越来越受到重视。 汽车的振动舒适性是评价汽车性能的一个重要指标。车身承受来自地面传到车 桥的振动，因此车身的固有振动频率和振型是研究车身振动舒适性的重要切入点。 得到车身结构的固有振动频率和振型有两种方法[1]：一种是通过对实际样车进行试 验，得到车身的各阶振动频率和振型；另一种是通过理论分析计算，分析计算出车 身的各阶频率和振型。试验方法的局限性在于必须在设计样车制造出来以后才能进 行试验分析，根据试验结果再进行修改设计，最终得到一个较好的设计方案，但这 种方法时间周期长、试验费用高。理论分析计算可以在没有样车的情况下，在设计 过程中进行， 从而能减少样车的制造数量和试验次数， 节约开发成本缩短开发周期。 目前最经济，最有效的方法就是车身模态的有限元分析方法。 车身的轻量化设计对提高汽车的经济型、环保性和动力性能有重要的现实意 义， 已经成为当前汽车技术研究的一个重要方向。 目前车身轻量化主要有两个途径： 一个是改进车身结构设计。主要思想是充分利用材料的性能，在保证汽车的安全性 和强度特性的前提下，通过改变车身的结构布局以及构件的截面设计来减轻车身重 量；另一种是采用轻型材料。主要思想是在材料选型上遵循等强度的原则，通过选 用高强度的合金材料达到减轻车身重量的目的。通过改进车身结构设计来实现轻量 化，需要在车身设计初期来完成，而且需要对车身结构重新设计花费大量的人力资 源； 采用先进轻型材料， 则有可能造成车身成本的增加和车身制造加工工艺的困难。
[1]
基于目前汽车振动舒适性和车身的轻量化的需要，找出一种能够在提高车身振 动特性的同时实现车身轻量化的有效方法越来越重要。
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第一章 绪论
1.1.2 课题来源
本课题依托某知名汽车厂商现行项目车身轻量化的要求，研究新型材料在保险 杠缓冲梁和全尺寸备胎支架中替代金属材料的可行性，并最终成功实现新材料的实 际应用。 a)采用GMT新材料替代金属材料应用于保险杠缓冲梁。 b)采用GMT新材料替代金属材料制作全尺寸轮胎备胎。
1.2 新材料在汽车轻量化中的国内外应用情况
1.2.1 轻量化是节能环保需求,是汽车发展的趋势
汽车产业在世界各地蓬勃发展的同时，也带来环境污染和能源短缺两大严重的 负面影响。据调查，石油消费品中，其中35%是作为汽车的燃料被使用，可见汽车 燃料消耗占有很大比重。这种状况必将导致汽车行业的研究方向进行相应调整：轻 量、节能和环保成为国际汽车工业研究的主题。
电力 7% 交通 船舶 农林水产 3% 3% 航空业 2% 城市煤气 1%
矿产 15%
家庭业务 16% 化学与原料 18%
汽车 35%
图 1-1 石油消耗分布图 Fig 1-1 Petrol overall application
轻量和节能：为减轻汽车产品自重，节省材料，降低汽车燃油消耗和低排量， 降低生产和使用成本。 轻量和节能一直是国际汽车工业研究的主题。 与20年前相比， 国外轿车自重减少了20%-26％，每辆轿车所用钢、铸铁、铜、玻璃的数量将分别下 降15%、29%、13%和13％；铝、镁、粉末冶金、塑料的用量将分别增加31％、100%、 20%和29%。 环保： 为保护环境， 国际汽车工业对汽车产品使用环保型材料给予了高度重视， 汽车废旧材料回收、再生与利用技术已成为热点，并开始形成一种新兴的产业。汽
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车轻量、节能和环保既是国际汽车的发展方向，也是我国产业政策的要求，近期国 家发改委、科技部和环保局联合制定了《汽车产品回收利用技术政策》，要求2010 年车辆可回收利用率达80% -85%，材料的再利用率不低于75%-80%。在这方面，汽 车材料的革命和发展将起着主要的和推动的作用。而塑料与汽车轻量化、节能和环 保有着密不可分的关系。
1.2.2 新材料的应用现状
世界交通运输车辆发展的总趋势是轻量化，以达到节能降耗的目的。车身质量 减小，能耗就会下降，废气排放减少，有利于改善人类生存环境。与20年前相比， 国外汽车自身质量减小20%-26%。来来汽车不管选用何种动力驱动，都必须轻量化， 尤以轿车最为突出，轻量化、节能降耗和降低排放污染是发展轿车的三项战略性课 题，其中轻量化是关键。 汽车材料是汽车设计、品质、质量及竞争力的基础，汽车技术的发展在很大程 度上取决于汽车材料的发展。自19世纪90年代以来到今后相当长的一段时期内，汽 车用材料将紧紧地围绕着环保、节能、安全、舒适性和低成本这五个主题展开，因 而汽车材料的发展也更加多样化、多元化。其中轻量化的要求更为突出，使汽车材 料构成有了明显变化。这几年，铝合金、高强度钢、合成塑料、复合材料和陶瓷在 汽车中的应用越来越广泛。当前国内外重点材料的开发方向是：铝合金、锰合金、 钛合金、高强度钢、复合材料(如金属基复合材料、玻璃钢和碳纤维复合材料)和热 塑性材料等。复合材料是由基体材料(包括树脂、金属、陶瓷等)和增强剂(有纤维 状的、晶须状的、颗粒状的等)复合而成的。复合材料的力学性能和功能，可以根 据实际需要，通过适当选材和优化设计来获得。当前复合材料开展的重点在以下几 个方面：热塑性树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳基复合材 料。 1、铝在汽车中的应用范围进一步扩大，并将成为仅次于钢的第二大汽车材料。 铝是应用较早且技术日趋成熟的轻量化材料。它在汽车上的用量呈现持续增长 的趋势。根据世界铝协统计，在1991-1999年间，铝在汽车上的应用翻了一番，预 计到2005年还将再翻一番。 2002 年北美平均每辆车的用铝量已达124kg。汽车上 的铝零件以铸件为主，如缸体、缸盖、变速器壳体、气缸盖罩等，它们大约占去了 汽车用铝量的80％。在轻量化的推动下，铝合金材料及其应用技术发展很快，在近 年来出现的全铝车身以及铝密集型汽车（如福特P2000）中，铝的比例更是高达37 ％。铝的应用现正朝车身零件及结构件的方向发展，如应用日益广泛的铝合金车箱 盖、发动机罩、提升式后车门、前端翼子板、发动机支架以及全铝车身骨架等。未 来铝在汽车中的应用范围将进一步扩大，并将呈现铸件、型材、板材并举的局面。
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铝将会成为仅次于钢的第二大汽车材料。 2、 镁应用呈现快速增长趋势， 但近期内在汽车中所占的比例预计不会超过1％。 镁是比铝更轻的金属材料，它可在铝减轻质量基础上再减轻15％－20％。在轻量化 的驱动下，自1990年以来，镁在汽车中的应用就一直处于快速增长阶段。尽管目前 全球每辆汽车镁合金的平均用量不到3kg，但是汽车用镁正以年均增长20％的速度 迅速发展。镁合金的开发与应用已成为汽车材料技术发展的一个重要方向。 目前，已实现工业化生产并大量用于装车的镁合金零件主要是车身和底盘零 件。包括仪表板骨架与横梁、座椅骨架、转向盘、进气歧管，以及各种支架、罩盖 等， 所用的镁合金材料以铸造镁合金为主， 如AM、 AS系列铸造镁合金， AZ、 其中AZ91D 用量最多，镁在汽车中应用的下一目标是发动机等动力系零件，为适应发动机零件 工作温度较高的需要。近年来欧美等国家先后开发出了AE、Mg－Al－Ca、Mg－Al－ Ca－Re、AJ系列和ZAC8506等高强度抗蠕变镁合金 ，以 及 最 新 研 制 的 MRI201S、MRI202S与MRI203S高温镁合金。各大汽车公司投入了大量人力财力，正 致力于镁合金在发动机等动力系零件上的应用研究。 当前，制约镁在汽车中大量应用的最主要因素是技术问题。就结构件而言，由 于存在诸如对镁材料的特性缺乏深层次的理解，镁零件的防蚀技术未取得突破，镁 材料的性能数据缺乏（尤其缺少工艺－性能数据），镁零件的设计、使用经验不足 等问题，使镁在汽车中的普及程度暂时还难以与铝匹敌。据此估计，近期内镁在汽 车用材中所占的比例不会超过1％。 3、泡沫材料的开发与应用研究十分活跃 泡沫材料是一种应用日益普及的汽车轻量化材料，分为非金属泡沫材料（如泡 沫塑料）和金属泡沫料（如泡沫铝）两大类。泡沫材料是一种具有复合功能的材料， 它不仅可减轻零部件的质量，而且还可以提高其刚度与抗压陷性能、减振、降噪、 隔热、吸收较高的冲击能量。因此，在汽车零部件设计中，泡沫材料越来越受到人 们的青睐，其应用方式通常有如下两种：一是作为中间夹层材料与两侧金属板材组 合在一起，构成所谓复合板，这种复合板的外板一般为碳钢板或铝板，最近又出现 了不锈钢板。复合板目前主要用于生产的汽车车身与发动机上的板壳类零件，如缓 冲板、发动机气门罩、油底壳、SUV的飞轮室与车辕顶部、小型载货车车顶外板与 地板等。最近的研究表明，复合板在承载零件的应用方面同样具有广阔的前景。二 是作为填充材料（即所谓“结构泡沫”直接填入零部件中那些需要加强的部位，常 用作结构泡沫基材的有聚氨酯、环氧树脂和尼龙/玻璃纤维复合材料等。结构泡沫 材料作为加强内衬用于轿车车身骨架中的各类构件，如前部车架、摆梁、后侧骨架 和保险杠、A型柱－铰链柱、车顶纵梁－B 型柱等的结合部位。可显著提高车身的 刚度与车辆的抗碰撞性能。在对车门、提升式后车门和车箱盖等车身部件的研究表
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明。采用结构泡沫构材料同样可取得较好的减轻质量效果。 4、钢铁材料仍占据主导地位 在今后一段时期内，钢铁材料在汽车材料构成中所占的比例保持相对稳定，但 是其内部结构将发生变化。主要变化趋势是高强度钢和超高强度钢的用量将有较大 的增长，铸铁和中、低强度钢的比例将会逐步下降。 高强度钢的应用是汽车钢铁材料今后的主要发展方向之一。为了应对来自轻质 材料的挑战，钢铁企业将开发的重点放在了高强度材料上，先后开发出了高强度钢 板(屈服强度大于210N/mm2)、超高强度钢板(屈服强度大于550N/mm2和先进的高强度 钢(以下统称为高强度钢)，取得了良好的减轻质量效果。目前，汽车使用的高强度 钢主要为板材与管材，它取代普钢&铸铁用于车身零件和其他结构件，如高强度钢 制成的传动轴可减轻质量约10％。而北美开发的PNGV－Class轿车，其车身全部采 用高强度钢，质量只有218kg与全铝车身相当)事实上，高强度钢已成为颇具竞争力 的汽车轻量化材料，它在抗碰撞性能、耐蚀性能和成本方面较其他材料仍具有较大 的优势。最新的应用情况表明，有些铝、镁合金零件，如保险杠、车轮、骨架、前 门、后门、横梁等，又转而采用高强度钢设计。安全法规是推动高强度钢应用的重 要动力，为满足更为严格的安全法规要求(如侧面碰撞)，各大汽车公司均加快了高 强度钢在汽车车身&底盘&悬架和转向系零件上的应用，高强度钢在汽车中的应用逐 年增加。以强度级别为340N/mm2和550N/mm2的钢板为例，它们在汽车用板材中所占 的比例分别将由1998年的9％和1％，提 高 到2004年 的28％和5％而 强 度 级 别 为280N/mm2的普通钢板在同期内则将由 10％下降到4％。预计到2008年，高强度钢 在汽车用钢中所占的比例将达到60％。 5、轻量化材料的应用范畴正在扩大 轻量化材料是指能减轻汽车零部件自身质量的材料。早期的轻量化材料主要为 密度较小的轻质材料，如铝合金、镁合金、泡沫材料、塑料和复合材料等。为适应 汽车市场的需求，钢铁企业开发出了高强度钢，采用高强度钢生产汽车零件，同样 可以达到减轻质量的效果。最近，不锈钢又成为一种潜在的新型轻量化材料。不锈 钢在汽车中的应用虽然有较长的历史。据统计，自上世纪 90年代以来，典型的家 用轿车的不锈钢用量基本上稳定在25kg左右 /辆，但它主要用于制造轿车的排气系 统零件，而作为轻量化的材料应用于结构零件的试验与试制研究是近几年才开始 的。具有减轻质量潜力的不锈钢材料主要为高强度不锈钢，如AISI300系列和 AISI200 系 列 含 氮 的 高 强 度 奥 氏 体 不 锈 钢 # 以 及 不 锈 钢 复 合 板 。 例 如 ， 采 用 AISI300、AISI204M等高强度不锈钢板试制的轿车前侧防撞弓形梁和保险杠、后挡 板、发动机支架、LPG瓶等零部件，减轻质量幅度一般可达30％左右。不锈钢应用 的主要障碍是成本问题，降低成本的主要途径有两个：一是选用价格相对较低的材
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料，如AISI204M因镍含量较低而比AISI301便宜;二是通过优化设计与工艺优化,如 减少零件数,取消防蚀处理、表面处理等，来消化一部分材料增加的费用。此外， 由于不锈钢的镍、铬等合金元素含量很高，大量应用还存在资源的问题。[2]
1.3 轻量化材料的研究现状
汽车轻量化的技术内涵是:采用现代设计方法和有效手段对汽车产品进行优化 设计,或使用新材料在确保汽车综合性能指标的前提下,尽可能降低汽车产品自身 重量,以达到减重、降耗、环保、安全的综合指标。然而,汽车轻量化绝非是简单地 将其小型化。首先应保持汽车原有的性能不受影响,既要有目标地减轻汽车自身的 重量,又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性,同时汽车本身的造价 不被提高,以免给客户造成经济上的压力。汽车轻量化技术包括汽车结构的合理设 计和轻量化材料的使用两大方面。目前国外实现汽车轻量化的方法主要有两种： 1)改进汽车结构，使部件薄壁化、中空化、小型化和复合化，对内饰、发动机 和底盘等所有汽车零部件进行结构和工艺改进等； 2)采用轻量化的金属和非金属材料，主要是指铝合金、镁合金、高强度钢材、 工程塑料及纤维增强复合材料等。 随着材料技术的发展新型材料不断出现。同时各种加工成型技术的发展使新型 材料在汽车制造中的应用得以实现。目前汽车的轻量化在材料方面主要考虑二个因 素: 第一种是采用低密度合金材料，可以采用铝合金、镁合金、钛合金等代替钢材。 但需解决材料更换所可能引发的问题。 Fiat公司的Renzo Porro等人研究了镁合金在Alfa Romeo 156 轻量化设计中的 应用。Fiat公司通过Teksid, Meridian, Lear等供应商的支持在纵梁、方向盘、转 向管柱和座椅结构中广泛采用了镁合金材料，使这些部件的质量减少了30-50%，同
[3] 时获得了更佳的结构刚度、尺寸精度并降低了噪音的产生 。
第二种是采用塑料、复合材料。复合材料即纤维增强塑料,是一种增强纤维和 塑料复合而成的材料，常用的是玻璃纤维和热固性树脂的复合材料。增强用的纤维 除玻璃外,还有高级的碳纤维、合成纤维目前塑料复合材料已经广泛应用到内饰和 外饰零件中，并且新的高性能复合材料的出现使复合材料在车身等其它结构中的应 用成为可能。目前塑料和复合材料在汽车中的应用越来越广泛。 例如近年来常用高密度聚乙烯制造轿车汽油箱，常取4mm壁厚，即5倍于常用的 钢板厚度，仍可使油箱减重30%之多[4]。 GE Plastics 的Darin Evans等人研究了不同种复合材料在保险杠设计应用中
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第一章 绪论
的效果情况。他们在保险杠的设计中共分别采用了IM-PC/PBT、BM-PC/PBT、CM-GMT、 BM-HDPE、EPP五种塑料复合材料和钢、铝两种金属材料。最终通过试验分析比较出 保险杠性能最好的两种材料是选用PC/PBT和GMT[5]。 3M公司的Loren D. Larson和Dold L. Robertson等人研究了SMC的性能及其在 汽车中的应用[6]。 AZDEL公司的Enamul Haque等人，根据美国联邦汽车安全标准FMVSS 201中头部 伤害指数HIC 要小于1000的规定，开发了一种新的材料LD-GMT用于车身机构当中。 并通过CAE分析和试验验证了新材料完全符合美国安全法规的要求，而且这种材料
[7] 具有更好的可加工性能，最后该公司设计了采用新材料LD-GMT的蛋壳承载结构 。
DaimlerChrysler 公司的工程师研究了光纤加强的热塑性材料在车身结构中 的应用。该材料成本低，质量轻，通过先进的加工工艺其产品满足车身复杂结构的 安全性能，耐久性能，NVH性能和北美汽车严格的A面质量要求，并且具有可回收性。
[8]
北京吉普汽车有限公司郭峰研究了玻璃纤维增强塑料FRP在汽车车身上的应 用。他详细地讲述了FRP的两种主要成型工艺方法及特点，及FRI用于切诺基吉普车 举升门遇到的具体问题及解决为法[9]。 上海交通大学的李玉璇，林忠钦等人采用有限元方法，对汽车的碰撞过程进行 了数值仿真并进行了实验验证。根据汽车车身在碰撞过程中的变形和吸能特点，提 出了利用高强度钢板和GMT复合材料进行车身轻量化的具体措施，并通过碰撞仿真 验证了其有效性。最终还得出了GMT材料适合满足强度要求的轻量化设计而不适合 保证碰撞吸能能力不变的轻量化设计[10]。 复合材料作为汽车材料具有很多优点:密度小、设计灵活美观、易设计成整体 结构、耐腐蚀、隔热隔电、耐冲击、抗振等。目前玻璃钢复合材料的应用非常广泛, 尤其在欧美车系中。其中尤以SMC和GMT的应用最为广泛。奔驰、宝马、大众、标志、 雪铁龙、福特、尼桑等各大汽车公司的汽车材料中均尝试采用了GMT。 总体看来GMT在轿车车身上的应用目前还处于尝试阶段，并且由于其优越的可 加工性能越来越多的被用在车身大的结构件当中。国内由于材料技术的落后目前还 处于起步阶段，但是国内各大汽车企业和高校研究机构也越来越重视GMT材料的研 究及其在汽车车身设计中的应用。
1.4 本文主要研究内容
随着社会和汽车工业的发展，对汽车的经济性和安全性要求越来越高，使得汽 车的轻量化和耐撞性研究也越来越迫切。鉴于轿车用户对汽车经济性和安全性的要
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第一章 绪论
求，并依托某知名汽车企业现行项目，本文研究了GMT新型材料在保险杠缓冲梁和 后备胎支架中的应用。 对新型GMT材料的性能和生产工艺进行分析，研究其在汽车零部件的制造过程 和成型工艺的应用可行性。 在保证汽车安全性能不能降低的前提下，研究保险杠缓冲梁采用GMT材料替代 传统金属材料实现轻量化的可行性。对保险杠采用GMT材料和传统金属材料的力学 性能和吸能性能进行有限元仿真模拟计算。 鉴于轿车用户对目前轿车普遍采用的小尺寸备胎的不满, 分析采用GMT材料替 代金属材料并应用于传统车身后地板备胎支架总成对整车结构性能及重量的影响。 针对上述三个方面的研究内容，本文主要工作内容如下： 1．收集资料, 分析正常尺寸备胎对传统后地板备胎支架的要求；分析碰撞安 全性对保险杠缓冲梁的力学性能和吸能的要求。 2．分析以普通钢板为材料制作该零件所需的工艺/性能要求及其对整车重量的 影响(对比常见使用小备胎车辆)； 3．分析使用新材料(GMT)来制作该零件须达到的性能要求, 及如何通过造型, 结构和安装点的布置来到达此要求； 4．通过以上几个方面的分析, 提出使用新材料后的优化设计方案并比较重量 的对车辆的影响程度； 展望新材料在车身零件上大量使用的前景。 本课题的目标：通过课题研究及工程实例, 确认新材料(工程塑料)取代传统钢 板的可能性及其对整车性能提升并实现轻量化的重要意义. 本课题研究过程流程如下图所示：
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第一章 绪论
对汽车轻量化技术进行研究
新材料应用现状
车身轻量化的方法
GMT材料的应用研究
GMT的工艺可行性
GMT性能研究
材料和工艺分析
缓冲梁的性能要求
GMT在后备胎支架中 的应用
GMT与金属缓冲梁的 性能对比 有限元分析方法
总结与展望
图 1-2 本文研究内容流程图 Fig.1-2 Topic study flow chart
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第二章 汽车轻量化技术研究
第二章 汽车轻量化技术研究
汽车轻量化技术包括汽车结构的合理设计和轻量化材料的使用两大方面。目前 国外实现汽车轻量化的方法主要有两种： 1)车身结构轻量化方法。改进汽车结构，使部件薄壁化、中空化、小型化和复 合化，对内饰、发动机和底盘等所有汽车零部件进行结构和工艺改进等； 2)车身材料轻量化方法。采用轻量化的金属和非金属材料，主要是指铝合金、 镁合金、高强度钢材、工程塑料及纤维增强复合材料等。
2.1
优化车身结构的轻量化方法
车身结构设计必须具备如下功能：车辆发生碰撞时，其碰撞能量必须能被车身
结构的指定部位吸收，从而保证碰撞后车身座舱的生存空间，减少碰撞造成的成员 伤害；防止由于碰撞作用导致的乘员与室内部件的撞击，必须利用车身结构的变形 来吸收碰撞能量，从而尽可能缓和吸收车辆及乘员的运动能量。车身轻量化不能盲 目的减重，应在保证汽车整体质量和性能不受影响的前提下，最大限度地减轻各零 部件的质量。通过对车辆碰撞时的减速度、车身伸缩、变形长度和状态、碰撞力吸 能状况等重要指标的分析对比评价轻量化方案的可行性。评价车身轻量化的技术标 准还包括空气动力学性能减振降噪舒适性可制造性以及零件的合理布局等方面的 指标。 1.高强度钢轻量化车身骨架 1994年，国际钢铁协会成立了由来自全世界18个国家的35个钢铁生产企业组成 的ULSAB
[11]
( Ultra Light Steel Auto Body)项目组，其目的是在保持性能
和不提高成本的同时，有效降低钢制车身的质量，并向全世界的汽车生产商提 供信息和技术帮助。 ULSAB 应用的技术手段包括： 使用高强度钢(HSS)、强化型高强度钢(AHSS)； (2)使用新结构、新工艺，如复合钢板(Tailored Blanks)结构、钢夹心结构、 液压成形工艺、激光焊接工艺等； (3)使用有限元(FEM)对结构进行分析并对尺寸参数进行优化。包括对液压成 形、静态扭转、静态弯曲、模态、碰撞过程的分析和优化。 ULSAB 项目于1998年5月完成， 其成果是显著的。 从表1-1列出的报告结果可见，
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第二章 汽车轻量化技术研究
ULSAB试制的车身总质量比对比车的平均值降低25%,同时扭转刚度提高80%弯曲刚 度提高52%，一阶模态频率提高58%,满足碰撞安全性要求，同时成本比对比车身造 价降低巧15%。 从1997年5月启动的ULSAC[12] (Ultra Light Steel Auto Closuers).ULSAS(Ultra Light Steel Auto Suspension)和1999年1月启动的ULSAB_AVC(Advanced Vehicle Concepts)，作为ULSAB的后续项目，也在轻量化研究上取得很人成绩。ULSAC121项 目以车门、车盖等覆盖件为对象进行轻量化研究，其目标是使世界上最具代表性的 15种车型的覆盖件减重19%-32%o ULSAC项目中除了采用高强度钢板、复合钢板与液 压成型等技术外，车门采用无框架结构，在不增加成本与不降低抗冲击安全性的情 况下，与对比车车门相比，减轻质量33%0UL SA SI3 l项目以悬挂件为对象进行轻 量化研究。悬挂件在汽车总重中约占12%，通过铸造件的锻造化、实心部件的钢管 化等加工方法的改变及部件结构的最佳化，实现了高强度与高耐久性，与对比车的 钢制悬挂件相比，在同等成本下可减轻20%-30%，与铝制悬挂件相比，在同等重量 下可削减成本30%a与前 面 三个面向2000年需求的项目不同，ULSAB_AVC(01面向的 是2004年及未来需求，它以欧洲C级轿车和北美中型轿车为对象。ULSAB AVC提出了 整体设计的设计理念，从车身、发动机、悬挂件到内部装饰，进行车辆整体设计。 ULSAB_AV C采用高强度钢板，液压成形、激光焊接等材料和工艺，对车辆结构进行 整体优化。项目部分结果如表2-2所示。 2.铝合金轻量化车身骨架
[13]
采用更先进的车身骨架结构使得强度合理分配到车身上，可以在提高整个车身 强度刚度的同时减轻车身的重量，从近年来各国汽车制造商推出的概念车看，在车 体结构上大多数采用无骨架式结构和空间框架式结构，而且大多数以铝挤压型材为 主，使用铝材后的车身空间框架式结构质量下降了47%，同时采用了改进的截面形 式使车身抗扭、抗弯能力增加13%。美国铝业公司与德国奥迪汽车厂利用空间构架 结构联手开发了铝合金轿车，该车身的空间框架是由铝合金挤压件和内部连接铝合 金压铸接头经自动焊接后形成， 车身由车身框架刚性型材、 铸铁接头和罩壳板组成， 比传统的钢体车身轻40%，机械强度提高40%。可见采用铝合金骨架以及其蒙皮，车 身在增加整个车身的刚度，提高汽车被动安全性的同时大大降低了车身的总重量。 奥迪公司的A2 型轿车由于采用全铝骨架车身和铝合金蒙皮结构，使其总重量 减少到895kg，比采用传统钢材料车身减轻了43%。另外奥迪A8 系列良好的碰撞安 全性也是基于它的ASF(Aluminum Space Frame )车身结构。这种车身采用高强度铝 合金骨架包围整个乘员室就像一个防护的笼子。宝马Z8型车也采用了骨架结构和铝 合金蒙皮车身，不仅提高了整车的刚度而且减少了汽车的振动使其成为宝马家族中 最受欢迎的一种车型。相对钢材而言轻金属铝镁和复合材料对连接技术的要求较
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上海交通大学工程硕士学位论文
第二章 汽车轻量化技术研究
高，而多材料组合的要求就更高。设计新型的连接方式达到轻量化的效果，在复合 材料车体中由于多种材料的连接很难由传统的点焊来完成，因而各种机械连接或粘 接的方法被大量使用，用于同种和异种材料的各种机械连接方法与点焊和凸焊相比 各种机械连接有如下优点： a) 可实现多种材料相连接 b) 可连接带涂层 无论有机物或无机物金属材料 c) 可连接带中间层 如塑料的夹层材料 d) 投资成本低 e) 不需要加热被连接件 避免因加热而导致的材料性能改变和变形 f) 不需要预处理及加工 g) 机械连接可与粘接相加工 由于在复合结构车身中应用了多种材料，为了达到车身结构的多方面要求需要 采用多种现代连接方法。 3.车身零件结构轻量化 车身零部件的轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的作用，对车身零件结构 轻量化的研究主要是通过对车身零件结构的优化设计，并结合高强度轻质材料的使 用以实现零件的小型化、薄壁化、复合化，通过CAE 技术分析验证零件结构在满足 车身性能要求的前提下实现轻量化的目的。整合零部件减少其数量是实现零件结构 轻量化的有效途径，某些车型的车身骨架零件数已由400个减到了75个质量减轻达 到30%左右，由于减少了零件之间的连接车身刚度得以加强，在提高车身舒适性的 同时达到减重的目的。奥迪A6 采用了整体式发动机罩盖结构，发动机罩盖与散热 器罩做成一个整体，由厚度为1.1mm 的铝板制成，在保留了奥迪车造型特征的同时 具有质量，轻耐腐蚀等优点。 优化零件截面形式是零件结构轻量化的另一条有效途径，可以在保证原有刚度 强度及耐撞性能的前提下减薄壁厚，达到减重的目的。Honda 公司的Insight 采用 了挤压成形铝合金的前纵梁结构，其截面为正六边形整个前纵梁结构只需一次挤压 成形，与原钢结构相比省去了焊接工艺过程，在保证原有刚度及吸能特性的同时减 重效果达到37%。
2.2
轻质材料替换的轻量化方法
自1973年石油危机以来，世界各汽车厂在轿车上采用轻量化材料的进展较为明
显。 时至今日， 现代轿车中占自重90%的六类主要材料大体为钢55%～60%， 铸铁12%～ 15%（以上两项通称黑色金属约共占65%），塑料8%～12%，铝6%～10% 复合材料4%，
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第二章 汽车轻量化技术研究
陶瓷及玻璃3%。除此六类以外的其他材料共占车重的10%，它们是各种重有色金属、 各种液体和诸如油漆等杂项材料。 1990～2000 年，美、日、德、韩等国汽车使用 材料变化为： 平均每辆车铝合金5kg～270kg； 镁合金0kg～40kg； 钢铁900kg～200kg； 有机材料115kg～200kg；玻璃30kg～0kg，整车重量降低35%。 1.钢材[14] 目前，诸多汽车工业发达国家致力于减轻汽车用钢铁材料的重量，以期达到汽 车轻量化目的。由于性能的不断改进，以及新的制造技术和加工工艺的开发，至少 在今后一段时间内钢材仍然是大批量生产汽车车身的主要材料。作为车身的主要部 分近年来钢材的品质和性能大大提高，预计到2010年新型钢材的使用将超过70%， 当前车身用新型钢板主要有
[15]
：冷轧钢板、高强度钢板、表面处理钢板、高强度拼
焊钢板、夹层钢板、不锈钢板。
图 2-1 高强度钢材在车身中的轻量化应用 Fig. 2-1 High-Tensile Steel application on New Accord
2.有色金属 目前,用于汽车配件上的有色金属一般有电解铜、锌合金、铝合金、镁合 金及钛合金等。其中铝合金和镁合金是汽车配件轻量化的主要研究方向。 a) 铝和铝合金 铝的密度是铁的1/3，在金属中是镁之后的轻金属，其导热率比铁高3倍，仅次 于铜，具有良好的导热导电性能，铝有着丰富的资源，以重量百分比计算，在氧、 硅之后，铝占第3 位，明显地超过铁。铝作为汽车材料有许多优点，如在满足相同 机械性能的条件下比钢减少质量60% ，易于回收，在碰撞过程中比钢多吸收50%的 能量，不需防锈处理等[16]。随着铝合金化技术的发展和技术进步，铝中添加镁、铬、 硅等合金元素获得高强度铝合金材料，为汽车配件的轻量化高质量化高水平低成本 化提供了可靠条件。 铝合金向全车身的应用进展较慢，80 年代后期开始在发动机罩挡泥板上使用。
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材料加工技术讲义 徐刚，韩高荣编制 浙江大学材料科学与工程学系 二0一二年六月
绪论 材料是人类文明的物质基础，是社会进步和高新技术发展的先导。自上世纪70年代开始，人们把信息、能源和材料看作是现代社会的三大支柱。新材料和新材料技术的研究、开发和应用反映了一个国家的科学技术与工业化水平。以大规模集成电路为代表的微电子技术，以光纤通信为代表的现代通信技术，以及及现代科技与技术于一体的载人航天技术等，几乎所有的高新技术的发展与进步，都以新材料和新材料技术的发展为突破和前提。 材料的制备与加工，和材料的成分与结构，材料的性能是决定材料使用性能的三大基本要素，构成材料科学与工程学四面体的底面，这充分反映了材料制备及加工技术的重要作用和地位。材料制备与加工技术的发展既对新材料的研究开发、应用和产业化具有决定性的作用，同时又可有效地改进和提高传统材料的使用性能，对传统材料产业的更新改造具有重要作用。因此，材料制备与加工技术的研究开发是目前材料科学与工程学最活跃的领域之一。 材料种类很多，按材料的键合特点和组成分类，大致分为四大类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料；按材料的用途分类，既可分为结构材料和功能材料两大类，也可细分为建筑材料、信息材料、能源材料、生物材料、航空航天材料等等。相应地，为了适应不同种类材料的键合特点，和使用特点及功能要求，材料制备和加工技术也多种多样。 本讲义是面向浙江大学材料科学与工程学专业学位硕士研究生培养而编写的“材料加工技术”。主要涉及金属材料加工和陶瓷粉体成型烧结先进制备技术，包括：金属材料快速凝固、定向凝固、半固态加工、连续铸轧、复合铸造技术，以及金属粉体、陶瓷粉体制备，和先进陶瓷成型、烧结等材料加工新技术新工艺。注重材料制备及加工技术案例分析，从技术个案的起源、开发、改进和完善的整个过程，对材料加工技术特点及其原理进行系统介绍，重点突出新技术创新的基本规律，培养学生自主创新和利用新技术开发新材料的能力。
2016年春季学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目:航天材料与工艺可靠性技术 :机电学院 学生所在院 （系） 学生所在学科:机械电子工程 学生姓名:陈婷 学号:15S D08382 学生类别:代培（学术） 考核结果阅卷人
航天材料与工艺可靠性技术 ——航天复合材料制造技术与工艺进展 摘要 复合材料结构制造工艺是复合材料应用的关键，也是结构设计得以实现的关键。复合材料制造工艺的特殊性和复杂性，使其成为了结构可靠性、制件质量和成本控制的核心技术。 近些年来，随着先进复合材料在航空航天领域的广泛应用，复合材料制造技术与工艺理论得到了很大发展。本文即围绕飞行器结构用复合材料，归纳作者掌握的资料，结合作者近期研究成果，介绍先进复合材料制造技术与工艺理论的国内外研究进展，阐述复合材料工艺质量控制的主要方法，展望复合材料制造新技术的未来发展方向，以期促进我国航空航天领域复合材料用量与应用水平快速提高。 关键词 飞行器结构；复合材料；制造技术；工艺质量 0 引言 航天产品轻质化、小型化、功能化、高可靠性要求的发展趋势，对复合材料产品研制过程中的新技术、新工艺进行研究显得非常重要。近年来，随着计算机和精益管理技术的飞速发展，越来越多的企业将数字化设计与集成产品开发模式运用到复合材料的设计中，如波音公司在787 项目中将复合材料设计工艺数字化集成技术应用到设计、制造整个过程，效果非常显著；空客集团的A350、庞巴迪公司C系列飞机均大量应用复合材料数字化产品设计工艺集成研制技术，大幅度提高了研制效率。这些案例表明，借鉴国外已有先进经验，研究航天复合材料产品数字化集成技术并进行探索应用，对构建复合材料全数字化生产线、实现航天器复合材料结构高效高质研制具有重要意义。 众所周知，对于飞行器复合材料结构，制造技术非常关键，不仅决定产品质量而且左右制造成本。与金属材料截然不同，复合材料的材料成型与结构成型是同时完成的，因此复合材料的结构性能对制造工艺敏感，材料的最终性能也是通过制造过程被赋予到结构，制造过程的控制影响着复合材料结构的质量，复合材料制造工艺自身的复杂性和对外界环境的敏感性，使得一旦工艺某环节不合理，复合材料制件将产生缺陷和尺寸偏差，严重影响其性能、使用寿命和装配性，甚至导致制件报废。另一方面，飞行器复合材料结构的制造成本一般要占到总成本的７０％以上，可见制造技术在很大程度上决定着复合材料的成本。可以说，制造工艺是复合材料应用的关键，也是结构设计得以实现的关键。为此，世界各国对航空航天领域用复合材料结构制造技术都极其重视，给予了很多大型项目计划支持，使复合材料结构制造技术与工艺理论取得突破性进展。本文即根据作者掌握的资料，结合作者团队相关研究
电器制造工艺特点与材料 1、电器制造的特点和要求 电器制造基本属于机械制造的范畴，但也有它本身的特点。第一，电器制造的总体结构是由金属材料制造的机械结构，用以完成支撑、传动、储能等机械动作，以达到电器分断的目的。第二，电器零部件的加工方法主要是采用冷冲压、机械切削加工和热处理等通用机械加工工艺。这是与机械行业本身基本相同的制造范畴。 但是，电气制造业有其独特的特点，主要有以下几点： 1.）工艺涉及面极广。电器制造，尤其是开关制造因其电器性能的要求，设计了多种不同的制造工艺：如冷冲压工艺、塑料压制工艺、绝缘处理工艺、电阻焊接工艺、电器元件热处理工艺、弹簧制造工艺、电镀工艺。当然还包括机加工工艺等工艺。涉及面极广，这就使得电器制造工艺有许多与普通机械工艺不同的特点。有些特殊工艺如果减少，在外观上无法发现，如：双金属稳定处理工艺，不进行这些复杂的工艺，可大大降低成本，但产品会有严重的隐患。 2.）工艺装备多。工艺装备时指除机加工之外，所有的工、量、卡具和模具。在开关制造中，冲压模具是最主要的工艺装备，约占整个工艺装备数量的50%~80%。电器制造都是大批制造。一般来说，工艺装备越多，产品质量越稳定而生产效率越高。 3.）材料的品种、规格繁多。在电器制造中，采用的材料品种规格可达数千种。电器对材料性能有多方面的要求。有些材料不仅要有良好的机械性能，还需要有良好的导磁、导电、导热性能，对另外一些材料又要求有很高的绝缘强度和耐导弧性能，另外还对材料提出了耐磨、耐化学、耐腐蚀等苛刻的要求，当然，所有的材料都要求有良好的工艺性。 4. ）制造精度高。低压电器在工作过程中，不仅有简单的机械运动。同时还有一系列的电、热、磁能的能量转换。因此，对于电器零件，不仅要求有尺寸、几何形状和位置的精度，还要考虑零件及零件材料的导电、导热、导磁、灭弧、绝缘等性能对产品特性的影响。零部件的精度等级必须满足产品技术参数的要求。如：触头压力、接触电阻、动作参数、动作时间、温升等。 此外，对影响产品电磁特性的零件相互位置、几何形状、精度以及热处理规范也有着很高的要求。有些零部件在常温常态下没有问题，但是一但通电，改变了常温常态在电场、电磁场、高温的状态下，会产生很大变化。会严重影响技术参数。如弹簧、常温下压力正常，高温下可能退火变软，压力迅速减小，引发电器故障。再如绝缘材料，如果因潮湿导致绝缘性能大幅下降，有可能引起开关相间短路而爆炸。 制造精度如何，仅从电器外观上是看不出来的，劣质产品的外观有时甚至比质量好的还漂亮，但对于用户来说选购了这种产品就等于选择了事故隐患。 5 ）材料： 在电气材料中，除了大量采用黑色金属，有色金属外，还大量采用了贵重、稀有金属。如：银、镍、铂、铬和磷青铜、铍青铜、镍铬铁、铁铬铝，双金属等合金材料，在塑料、绝缘材料中，也广泛使用了聚四氟乙烯、DMC（玻璃纤维增强塑料）、聚酰胺（尼龙）、三聚氰胺等高绝缘强度和耐磨、耐电弧材料。 这些大量的贵重、有色金属、绝缘材料其价格都很高，近年来又连年提高价格。他们在产品成本中一般要占70%~80%。有些非正规生产厂家，之所以产品价格很低而还可以拿到利润，就是在这些内容上作了手脚。 A、金属材料 1.黑色金属：主要指钢板、圆钢类、钢丝类材料 用途：黑色金属是组成开关电器的主要材料，其制品负责满足电器动作、传动、支撑的要求。也有少量要满足电器的电性能要求（如弧角、栅片）。 质量：板类材料主要对材料的材质、厚度、表面质量有要求。如：常用的Q235（A3)钢板，要求材料保证机械性能指标（不保证化学成分），材料厚度要在国标允差范围之内，例如厚度为1mm的钢板（冷）允差为±0.07mm。再如钢丝类材料，要求具有准确的外径，具有均匀的材质和良好的热处理性能等。弹簧对开关的重要性使大家都知道的。 B、有色金属：主要指铜及铜合金材料。它们具有高导电性、足够的机械强度、不易氧化、不易腐蚀、易 加工、易焊接的特性。
汽车设计课程设计说明书 题目：重型载货汽车转向器设计 姓名：席昌钱 学号：5 同组者：严炳炎、孔祥生、余鹏、李朋超、郑大伟专业班级：09车辆工程2班 指导教师：王丰元、邹旭东
设计任务书 目录 1.转向系分析 (4) 2.机械式转向器方案分析 (8) 3.转向系主要性能参数 (9) 4.转向器设计计算 (14) 5.动力转向机构设计 (16) 6.转向梯形优化设计 (22) 7.结论 (24) 8.参考文献 (25)
1转向系设计 基本要求 1.汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。 2.操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于200N。 3.转向系的角传动比在23~32之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上。 4.转向灵敏。 5.转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。 6.转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 基本参数 1.整车尺寸： 11976mm*2395mm*3750mm。 2.轴数/轴距 4/（1950+4550+1350）mm 3.整备质量 12000kg 4.轮胎气压 2.转向系分析 对转向系的要求[3] (1) 保证汽车有较高的机动性，在有限的场地面积内，具有迅速和小半径转弯的能力，同时操作轻便; (2) 汽车转向时，全部车轮应绕一个瞬时转向中心旋转，不应有侧滑; (3) 传给转向盘的反冲要尽可能的小; (4) 转向后，转向盘应自动回正，并应使汽车保持在稳定的直线行驶状态; (5) 发生车祸时，当转向盘和转向轴由于车架和车身变形一起后移时，转向系统最好有保护机构防止伤及乘员. 转向操纵机构 转向操纵机构包括转向盘，转向轴，转向管柱。有时为了布置方便，减小由于装置位置误差及部件相对运动所引起的附加载荷，提高汽车正面碰撞的安全性以及便于拆装，在转向轴与转向器的输入端之间安装转向万向节，如图2-1。采用柔性万向节可减少传至转向轴上的振动，但柔性万向节如果过软，则会影响转向系的刚度。采用动力转向时，还应有转向动力系统。但对于中级以下的轿车和前轴负荷不超过3t的载货汽车，则多数仅在用机械转向系统而无动力转向装置。
汽车设计课程小结 汽车设计理论是指导汽车设计实践的；而汽车设计实践经验的长期积累和汽车生产技术的发展与进步，又使汽车设计理论得到不断的发展与提高。汽车设计技术是汽车设计的方法和手段，是汽车设计实践的软件与硬件。 由于汽车是一种包罗了各种典型机械元件、零部件、各种金属与非金属；材料及各种机械加工工艺的典型的机械产品，因此其设计理论显然要以机械设计理论为基础，并考虑到其结构特点、使用条件的复杂多变以及大批量生产等情况。它涉及许多基础理论、专业基础理论及专业知识，例如：工程数学、工程力学、热力学与传热学、流体力学、空气动力学、振动理论、机械制图、机械原理、机械零件、工程材料、机械强度、电工学、工业电子学、电控与微机控制技术、液压技术，液力传动汽车理论、发动机原理、汽车构造、车身美工与造型、汽车制造工艺、汽车维修等。 在一个学期的课程中，我们主要学习了汽车总体设计、离合器设计、机械式变速器设计、万向传动轴设计、驱动桥设计、悬架设计、转向系设计和制动系设计，并且有效巩固了机械原理、机械设计、汽车构造、汽车理论及工程力学等相关课程的知识。 汽车设计的学习光有理论知识是不够的，还需要与实践相结合。学期末的课程设计就是理论结合实践的过程，历时两周的课程设计我们进行了实践探索并完成了汽车转向系的设计。 转向系统是汽车底盘的重要组成部分，转向系统性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶舒适性，它对于确保车辆的行驶安全、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要作用。随着现代汽车技术的迅速发展，汽车转向系统已从纯机械式转向系统、液压助力转向系（HPS）、电控液压助力转向系统（EHPS），发展到利用现代电子和控制技术的电动助力转向系统（EPS）及线控转向系统（SBW）。 两周的课程设计，使我更加扎实的掌握了有关汽车转向系设计方面的知识。 在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。 过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获龋最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可! 课程设计是对我们本学期所学知识的一次总结，同时也是对我们各种能力的一次考验。设计过程中通过初步尝试、发现问题、寻找解决方法、确定方案的步骤，逐渐培养了我们独立思考问题的能力和创新能力，同时也是我们更加熟悉了一些基本的机械设计知识。本次设计几乎运用了我们所学的全部机械课程，内容涉及到机械设计、机械材料、力学、液压传动、机械图学等知识，以及一些生产实际方面的知识。通过设计巩固了理论知识，接触了实际经验，提高了设计能力和查阅文献的能力，为今后工作最后一次在学校充电。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵
第一章工程材料与制造技术简论 本章教学学时：2 本章内容主要是为了拓宽学生的知识面，所涉及内容十分丰富。从横向看，内容包括工程材料、材料成型、机械加工、计算机技术、自动化技术、工业管理等系列知识；从纵向看，内容则包括了材料与制造技术的发展历程和相关学科发展对制造技术的积极渗透。可以说本章是工科低年级同学进入本课程学习，也是进入专业学习的起点。建议同学在学习中能跳出本课程，站在技术和社会发展的高度，理解该课程的基础地位和重要性。 本章教学方式：课堂讲课及学生自学 主要内容： 一、工程材料发展简述 世界各国对材料传统的分类：金属材料、无机非金属材料（陶瓷）、有机高分子材料和复合材料四大类。 这四类工程材料不同历史阶段所具有的相对重要性急发债趋势见图1-1。 图1-1 工程材料发展历史虽时间推移的相对重要性示意图（时间是非线性的） （一）金属材料的发展史 （二）金属材料的发展现状及趋势 1．高纯材料以超高纯铁为例，在高纯状态，纯铁不仅有优异的软磁性能，良
好的耐腐蚀性能，残余电阻率高，而且以高纯铁为基础进行合金研制，预计在高真空容器、极低温材料、核反应堆材料等方面的应用将十分引人注目。 2．高强度及超高强度金属材料超高强度是当代材料科学家为减轻重量、节省资源而追求的设计目标，这在航空、航天、原子能、深海潜艇等领域有极大的需求。提高材料强度，严格讲，一是指提高抵抗塑性变形的能力，二是提高材料抵抗破坏的能力。提高抵抗塑性变形的能力通常叫强化，提高材料抵抗破坏的能力叫韧化，两者同时提高，则称强韧化。通常典型超高强材料包括超高强度钢、高强度铝合金、高强度钛合金等。 3．超易切削钢和超高易切削钢金属材料通常要求机械加工，据统计,切削加工费用大约占总成本的75%。若改成超高易切削钢，实验表明刀具寿命可提高30倍，因此零件成本会大幅度下降，甚至可减少一半。其社会效益和经济效益极其显著。 4．硬质合金与金属陶瓷金属陶瓷最早是为耐磨材料而设计，它是金属材料与陶瓷的复合材料。 5．高温合金与难熔合金 很大程度上 6．纤维增强金属基复合材料该类复合材料的比强度极高，其强度σ c 。目前可供选择的纤维较多，如硼纤维，碳纤维、碳化硅纤取决于增强体纤维强度σ f 维、玻璃纤维、氧化铝纤维等。纤维的选择原则是：比重小，弹性模量E大，强度σ f 高。金属复合材料的发展目标是：制备出各种比强度、比弹性模量高的材料。 7．共晶合金定向凝固材料该材料属新型复合材料，是共晶合金在特殊工艺条件下制备出来的复合材料，其性能特点是在超高温情况下呈现更高强度。它是通过温度梯度定向凝固，使共晶各相在本身的相上连续长大而成的复合材料，这种复合也叫原生复合。共晶合金定向凝固材料可广泛用于涡轮叶片等耐热材料，也可以用于偏光材料。 8．快速冷凝金属非晶及微晶材料快速冷凝技术是本世纪下半叶以来材料制备技术中的重大突破，由此产生了一系列非平衡态的金属合金。快速冷凝可以导致非晶和微晶材料。 典型非晶和微晶金属材料： （1）金属玻璃；（2）金属微晶材料 9．有序金属间化合物金属间化合物是新一代高温结构材料，这类化合物与正常价化合物之间的区别在于，金属间化合物的晶体结构中，其构成元素的原子以整数比构成化合物，不是按照化学价的概念，而是按照金属键或部分共价键结合，由于原子在晶体中作长程有序排列，因而也称有序金属间化合物。 10．纳米金属材料纳米金属是泛指颗粒径小于100纳米(nm)的金属材料，大于100纳米的金属颗粒称为粉末,小于2纳米的金属颗粒则称为原子簇，纳米金属颗粒具有一些明显不同于块状金属和一般粉末金属的属性。
原材料使用及生产工艺流程说明 第一章：原材料明细 婴儿纸尿裤、纸尿片的组成材料主要为：非织造布、进口原生纯木浆、高分子吸水树脂（SAP）、湿强纸、仿布防漏流延膜、热熔胶、左右腰贴、前腰贴、弹性PU等。 一．原材料使用要求：所有原材料外观应洁净，无油污、脏污、蚊虫、异物；并且符合环保要求；无毒、无污染、材料可降解；卫生指标符合GB15979 《一次性使用卫生用品卫生标准》规定要求。 二．原材料使用明细： 非织造布：主要用于产品的面层、直接与婴儿皮肤接触、可选的材料有无纺布或竹炭纤维； 进口原生木浆：主要作用是快速吸收尿液；可选材料主要为原生针叶木浆。已经考察的品牌有美国的石头、白玉、惠好、IP、瑞典的女神、俄罗斯的布阔等； 高分子吸水树脂：主要作用是吸收、锁住水分；主要选择日本住友和德国巴斯夫； 湿强纸：卫生包装用纸，含有湿强剂；主要用于包覆绒毛浆和SAP的混合物，便于后续工艺以及防止吸收体分解； 仿布防漏流延膜：主要用作产品的底层；防止尿液渗漏污染衣物或床上用品；主要参考的材料是台湾的复合透气流延膜； 热熔胶：用于任意两种材料的复合；主要选用德国汉高的产品或国民淀粉； 左右腰贴和前腰贴：主要用于婴儿纸尿裤上、让产品具备一定的形状；主要采用美国3M公司产品； 弹性PU：主要作用是让产品更贴身、防止尿液后漏；首选产品为美国3M 弹性PU 。 第二章：工艺流程
一．工艺流程 木浆拉毛——SAP添加——湿强纸包覆——吸收体内切——面层复合——前腰贴复合——底膜复合——左右贴压合——主体折合——产品外切——三折——成品输送——包装——装箱——检验入库——结束 二．流程说明 木浆拉毛：原生木浆经过专用设备拉毛成为绒毛浆；才具备快速吸水的能力； SAP添加：准确控制SAP的施加量，使其均匀混合在绒毛浆里，增加吸收体的吸水速度；利用SAP的锁水特性使混合物吸水后不会反渗； 湿强纸包覆：为了工艺的流畅性以及吸收体的整体性，利用湿强纸的特性对绒毛浆和SAP的混合物进行包覆； 吸收体内切：对经过湿强纸包覆的混合装物体进行分切；使其具备吸收体的形状； 面层复合：将面层材料（无纺布或竹炭纤维）用热熔胶复合在吸收体上，是吸收体不直接与皮肤接触； 前腰贴复合：在底膜和吸收体符合前，为了工艺的流畅性首先把前腰贴复合在底膜上； 底膜复合：利用热熔胶将底膜复合在吸收体上； 左右贴压合：利用压力将左右贴复合在底膜和面层上； 主体折合：将吸收体以外的部分折合在吸收体上，方便后续工艺进行； 产品外切：根据产品规格对产品进行分切； 三折：对分切后的产品进行折合，方便后续包装； 成品输送：将分切后的产品输送到包装部位； 包装：将三折后的产品按照一定的数量装入包装袋； 装箱：将包装后的产品装入纸箱。 检验入库：入库前对产品进行最后一次检验；合格后入库。 流程结束！
目录摘要2 第一章绪论3 1.1汽车转向系统概述3 1.2齿轮齿条式转向器概述9 1.3液压助力转向器概述10 1.4国内外发展情况12 1.5本课题研究的目的和意义12 1.6本文主要研究内容13 第二章汽车主要参数的选择14 2.1汽车主要尺寸的确定14 2.2汽车质量参数的确定16 2.3轮胎的选择17 第三章转向系设计概述18 3.1对转向系的要求18 3.2转向操纵机构18 3.3转向传动机构19 3.4转向器20 3.5转角及最小转弯半径20 第四章.转向系的主要性能参数22 4.1转向系的效率22 4.2传动比变化特性23 4.3转向器传动副的传动间隙△T25 4.4转向盘的总转动圈数26 第五章机械式转向器方案分析及设计26 5.1齿轮齿条式转向器26 5.2其他转向器28 5.3齿轮齿条式转向器布置和结构形式的选择29 5.4数据的确定29 5.5设计计算过程31 5.6齿轮轴的结构设计35 5.7轴承的选择35 5.8转向器的润滑方式和密封类型的选择35 5.动力转向机构设计36 5.1对动力转向机构的要求36 5.2动力转向机构布置方案36 5.3液压式动力转向机构的计算38 5.4动力转向的评价指标43
6. 转向传动机构设计45 6.1转向传动机构原理45 6.2转向传送机构的臂、杆与球销47 6.3转向横拉杆及其端部47 6.4杆件设计结果48 7.结论49 致谢49 摘要 本课题的题目是转向系的设计。以齿轮齿条转向器的设计为中心，一是汽车总体构架参数对汽车转向的影响；二是机械转向器的选择；三是齿轮和齿条的合理匹配，以满足转向器的正确传动比和强度要求；四是动力转向机构设计；五是梯形结构设计。因此本课题在考虑上述要求和因素的基础上研究利用转向盘的旋转带动传动机构的齿轮齿条转向轴转向，通过万向节带动转向齿轮轴旋转，转向齿轮轴与转向齿条啮合，从而促使转向齿条直线运动，实现转向。实现了转向器结构简单紧凑，轴向尺寸短，且零件数目少的优点又能增加助力，从而实现了汽车转向的稳定性和灵敏性。在本文中主要进行了转向器齿轮齿条的设计和对转向齿轮轴的校核，主要方法和理论采用汽车设计的经验参数和大学所学机械设计的课程内容进行设计，其结果满足强度要求，安全可靠。 关键词：转向系；机械型转向器；齿轮齿条；液压式助力转向器 Abstract The title of this topic is the design of steering system. Rack and pinion steering gear to the design as the center, one vehicle parameters on the overall framework of the impact of vehicle steering; Second, the choice of mechanical steering; third rack gear and a reasonable match to meet the correct steering gear ratio and strength requirements; Fourth, power steering mechanism design; Fifth, the structural design of trapezoidal. Therefore, taking into account the above issues and factors that require study, based on the steering wheel rotary drive transmission shaft of the steering rack and pinion steering, through the universal joint drive shaft rotation gear shift, steering rack and steering gear shaft meshing, thereby encouraging steering rack linear motion to achieve steering. Simple structure to achieve the steering tight, short axial dimension, and the number of parts can increase the advantages of less power in order to achieve the vehicle steering stability and sensitivity. In this article a major design steering rack and pinion steering gear shaft and the check, the main methods and theoretical experience in the use of automotive design parameters and the University of mechanical design school curriculum design and the results meet the strength
标题 转向系统设计与优化 摘要 汽车在行驶过程中，需要按照驾驶员的意志经常改变行驶方向，即所谓汽车转向。用来改变或保持汽车行驶方向的机构称为汽车转向系统。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全是至关重要的。因此需要对转向系统进行优化，从而使汽车操作起来更加方便、安全。本次设计是EPS电动转向系统，即电动助力转向系统。该系统是由一个机械系统和一个电控的电动马达结合在一起而形成的一个动力转向系统。EPS系统主要是由扭矩传感器、电动机、电磁离合器、减速机构和电子控制单元等组成。驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。汽车不转向时，电子控制单元不向电动机控制器发出指令，电动机不工作。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。因此，电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。 关键词：机械系统，扭矩传感器，电动机，电磁离合器，减速机构，电子控制单元。 概述 汽车在行使过程中，需要经常改变行驶方向，即所谓的转向。这就需要有一套能够按照司机意志来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，它将司机转动方向盘的动作转变为车轮的偏转动作，这就是所谓的转向系统。转向系统是用来改变汽车的行使方向和保持汽车直线行使的机构，既要保持车辆沿直线
《汽车设计》作业 1-1.拟开发一种五座中级轿车，试初选其： (1)布置形式，并且说明其优缺点； (2)轴距、轮距； (3)整车整备质量； (4)轴荷分配； (5)性能指标； (6)发动机； (7)轮胎。 2-1.某汽车采用普通有机摩擦材料做摩擦片的单片离合器。已知：从动片外径 D= 355mm，从动片内径 d =178mm，摩擦系数 f =0.25，摩擦面积单位压力p=0.16N/mm2 ，求该车离合器可以传递的最大摩擦力矩。 2-2.已知膜片弹簧的参数，试计算其压紧力-变形特性曲线。要求写出计算公式，并且画出特性曲线。弹性模量（Mpa）E=2.1*10^5;泊松比 =0.3;自由状态下碟簧部分大端半径(mm)R=120;自由状态下碟簧部分小端半径(mm)r=100;自由状态下碟簧部分内截锥高度（mm）H=5.4;膜片弹簧钢板厚度（mm）h=3;压盘加载点半径（mm）R1=119; 支承环加载点半径（mm）r1=103。 2-3.下图为某车型离合器液压操纵机构简图。已知：离合器压紧弹簧对压盘的总工作F=5000N,从动盘面压缩量△h=1mm，分离轴承为常接式，主缸活塞顶部间隙δ＝0.5mm,摩擦面数Z＝2，压盘与摩擦片之间的分离间隙△s=0.75,分离轴承与分离指之间的间隙Sof=3mm，各杆系尺寸： a2=300mm;a1=60mm;b2=162mm;b1=90mm;d1=18mm;d2=22mm;c2=61mm;c1=19mm。
回位弹簧1、2的力忽略不计，系统效率n=0.85。试计算：（1）操纵机构总传动比； （2）踏板行程；（3）踏板力。 4-1.发动机的最大转速为2500r/min，最大转矩为700N.m，变速器传动比为： 1档：6.11：1；2档：3.15：1；3档：1.71：1；4档：1.00：1；5档：0.78：1；倒档：5.22：1；主减速传动比为1.263，传动轴长度为482mm，传动轴外径为95mm，内径为85mm，试校核该传动轴的临界转速是否满足设计要求。 5-1.下面是一辆越野车的参数： (1)发动机的最大转速为2500r/min，最大转矩为700N.m，发动机纵置； (2)变速器效率为0.95，传动比为：1档6.11：1；2档3.15：1；3档1.71：1；4档1.00：1；5档0.78：1；倒档5.22：1； (3)分动器效率为0.95，传动比为低档3.0：1；高档1：1； (4)主减速器传动比为2.0，效率为0.96； (5)轮边减速器传动比2.2，效率为0.98； (6)越野车总质量9000kg，质心至前桥的距离a=1815mm，至后桥的距离b=1485mm；质心距地面高度h=1100mm；设计爬坡度为31 o；地面附着系数取0.85； (7)决定采用螺旋锥齿轮。 试为这辆越野车设计主减速锥齿轮，即选择锥齿轮的主要参数和进行全面的强度计算，其中前、后主减速器采用相同的设计。 5-2.有一辆15座小公共汽车采用普通锥齿轮式差速器，其锁紧系数为K=0.15。设驱动桥上的一个车轮位于冰面上，附着系数为0.1，另一个车轮位于水泥路面上，附着系数为0.7，驱动桥轴轴荷为20000N。试确定在这个驱动桥上可以发出的最大驱动力。 6-1.拟设计一辆长途大客车，载客60人，采用平头式布置形式，其采用两轴设计，发动机前置，后轴驱动，驱动形式为4X2，后轴采用双胎。试确定： (1)整车整备质量、总质量、轴距、轮距和轴荷分配； (2)其后悬架采用主、副板簧形式，试分别确定主、副板簧的刚度？
材料加工技术讲义 徐冈I」，韩高荣编制 浙江大学材料科学与工程学系
二0一二年六月 绪论 材料是人类文明的物质基础，是社会进步和高新技术发展的先导。自上世纪70年代开始，人们把信息、能源和材料看作是现代社会的三大支柱。新材料和新材料技术的研究、开发和应用反映了一个国家的科学技术与工业化水平。以大规模集成电路为代表的微电子技术，以光纤通信为代表的现代通信技术，以及及现代科技与技术于一体的载人航天技术等，几乎所有的高新技术的发展与进步，都以新材料和新材料技术的发展为突破和前提。 材料的制备与加工，和材料的成分与结构，材料的性能是决定材料使用性能的三大基本要素，构成材料科学与工程学四面体的底面，这充分反映了材料制备及加工技术的重要作用和地位。材料制备与加工技术的发展既对新材料的研究开发、应用和产业化具有决定性的作用，同时又可有效地改进和提高传统材料的使用性能，对传统材料产业的更新改造具有重要作用。因此，材料制备与加工技术的研究开发是目前材料科学与工程学最活跃的领域之一。 材料种类很多，按材料的键合特点和组成分类，大致分为四大类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料；按材料的用途分类，既可分为结构材料和功能材料两大类，也可细分为建筑材料、信息材料、能源材料、生物材料、航空航天材料等等。相应地，为了适应不同种类材料的键合特点，和使用特点及功能要求，材料制备和加工技术也多种多样。 本讲义是面向浙江大学材料科学与工程学专业学位硕士研究生培养而编写的材料加工技术”。主要涉及金属材料加工和陶瓷粉体成型烧结先进制备技术，包括：金属材料快速凝固、定向凝固、半固态加工、连续铸轧、复合铸造技术，以及金属粉体、陶瓷粉体制备，和先进陶瓷成型、烧结等材料加工新技术新工艺。注重材料制备及加工技术案例分析，从技术个案的起源、开发、改进和完善的整个过程，对材料加工技术特点及其原理进行系统介绍，重点突出新技术创新的基本规律，培养学生自主创新和利用新技术开发新材料的能力。
各种材料及其加工工艺详解 1. 表面立体印刷（水转印）水转印——是利用水的压力和活化剂使水转印载体薄膜上的剥离层溶解转移，基本流程为： a. 膜的印刷：在高分子薄膜上印上各种不同图案； b. 喷底漆：许多材质必须涂上一层附着剂，如金属、陶瓷等，若要转印不同的图案，必须使用不同的底色，如木纹基本使用棕色、咖啡色、土黄色等，石纹基本使用白色等； c. 膜的延展：让膜在水面上平放，并待膜伸展平整； d. 活化：以特殊溶剂(活化剂)使转印膜的图案活化成油墨状态； e. 转印：利用水压将经活化后的图案印于被印物上； f. 水洗：将被印工件残留的杂质用水洗净； g. 烘干：将被印工件烘干，温度要视素材的素性与熔点而定； h. 喷面漆：喷上透明保护漆保护被印物体表面； i. 烘干：将喷完面漆的物体表面干燥。水转印技术有两类，一种是水标转印技术，另一种是水披覆转印技术，前者主要完成文字和写真图案的转印，后者则倾向于在整个产品表面进行完整转印。披覆转印技术(CubicTransfer)使用一种容易溶解于水中的水性薄膜来承载图文。由于水披覆薄膜张力极佳，很容易缠绕于产品表面形成图文层，产品表面就像喷漆一样得到截然不同的外观。披覆转印技术可将彩色图纹披覆在任何形状之工件上，为生产商解决立体产品印刷的问题。曲面披
覆亦能在产品表面加上不同纹路，如皮纹、木纹、翡翠纹及云石纹等，同时亦可避免一般板面印花中常现的虚位。且在印刷流程中，由于产品表面不需与印刷膜接触，可避免损害产品表面及其完整性。 2. 金属拉丝直纹拉丝是指在铝板表面用机械磨擦的方法加工出直线纹路。它具有刷除铝板表面划痕和装饰铝板表面的双重作用。直纹拉丝有连续丝纹和断续丝纹两种。连续丝纹可用百洁布或不锈钢刷通过对铝板表面进行连续水平直线磨擦（如在有装置的条件下手工技磨或用刨床夹住钢丝刷在铝板上磨刷）获取。改变不锈钢刷的钢丝直径，可获得不同粗细的纹路。断续丝纹一般在刷光机或擦纹机上加工制得。制取原理：采用两组同向旋转的差动轮，上组为快速旋转的磨辊，下组为慢速转动的胶辊，铝或铝合金板从两组辊轮中经过，被刷出细腻的断续直纹。乱纹拉丝是在高速运转的铜丝刷下，使铝板前后左右移动磨擦所获得的一种无规则、无明显纹路的亚光丝纹。这种加工，对铝或铝合金板的表面要求较高。波纹一般在刷光机或擦纹机上制取。利用上组磨辊的轴向运动，在铝或铝合金板表面磨刷，得出波浪式纹路。旋纹也称旋光，是采用圆柱状毛毡或研石尼龙轮装在钻床上，用煤油调和抛光油膏，对铝或铝合金板表面进行旋转抛磨所获取的一种丝纹。它多用于圆形标牌和小型装饰性表盘的装饰性加工。 螺纹是用一台在轴上装有圆形毛毡的小电机，将其固定在桌
汽车设计 全球八大知名汽车设计师 此次罗列出的现役知名汽车设计师，多身处豪华品牌首席设计师的岗位上，他们也多是来自在“汽车发源地”的德国人，血液中充满了对汽车设计的无限向往与追求。相比前辈们的设计，他们更加富有激情，想法也更加大胆，在他们之中的某些人甚至通过自己的汽车设计改变了一个品牌，让他们从平凡无奇到个性鲜明，更缔造一段令人称道的行业佳话。接下来我们就从这位缔造传奇的设计师彼得·希瑞尔开始讲起，共同去了解在全球风起云涌的汽车行业中最知名八大现役设计师。 1.大气晚成缔造传奇——彼得·希瑞尔 彼得·希瑞尔可谓是缔造传奇的人物，同时更被人授予欧洲三大汽车设计师之一的头衔。但从彼得·希瑞尔的从业历程看，他也是一位大器晚成的汽车设计师。在1978年时，25岁的彼得希瑞尔来到了大众汽车造型设计部门，直至2006年离开大众集团，彼得·希瑞尔在大众集团工作了28年的年头，在这段期间彼得·希瑞尔参与了众多汽车项目的设计，直到1994年的时候彼得·希瑞尔职业生涯的才出现转折点。在这段时间里彼得希瑞尔先后设计了新甲壳虫 (详情图片报价)、奥迪A6、奥迪TT (详情图片报价)等多款备受好评的车型，随后陆续担任奥迪及大众首席设计师，与此同时彼得·希瑞尔也引领了奥迪一个时代的设计语言。 在2006年彼得·希瑞尔离开了为之效力近30年的大众集团，同年出任起亚首席设计师，负责起亚的全球设计工作，自此彼得·希瑞尔又将开启了人生中缔造传奇的又一篇章。在起亚公司效力第二年，彼得·希瑞尔通过在2007年日内瓦车展上亮相cee’d概念车而技惊四座，并昭示出未来起亚车型的年轻动感设计走向。2009年彼得·希瑞尔又通过三年的蛰伏设计出了全球车型Forte(国内命名为福瑞迪 (详情图片报价))，并在当年的上海车展亮相，而这一车型的推出也展示出了起亚未来家族式的格栅标识。“虎啸式”的进气格栅设计
思考题： 1.什么是材料的感觉物性？ 指通过人的感知系统对材料作出的综合印象，包括人的感觉系统因生理刺激对材料做出的反映，或由人的知觉系统从材料表面得出的信息。 2.材料的质感及其构成。 是指物体表面的构成材料和构成形式作用于人的视觉和触觉而产生的心理反映，即表面质地的粗细程度在视觉和触觉上的直观感受。 包括：形态、色彩、质地和肌理等 肌理：材料本身的肌体形态和表面纹理。是质感的形式要素，反映材料表面的形态特征，使材料质感体现更具体形象。 质地：是质感的内容要素。是物面的理化特征。 构成：质感的表情、质感的物理构成、 3.材料按照其化学组成可以分为金属材料、非金属材料、复合材料 和天然材料四类。 4.材料基本性能包括工艺性能和使用性能。 5.材料的工艺性能包括切削加工工艺性能、铸造工艺性能、锻造工艺性能、焊接工艺性能、热处理工艺性能等。 6.工业产品造型材料应具备的特殊性能包括感觉物性、加工成型性、表面工艺性和环境耐候性。 7. 材料的使用性能有哪些？其主要的参数指标分别是什么？ 主要包含：材料的力学性能和材料的物理化学性能 力学性能包括：1.强度-抵抗塑性变形和破坏的能力。2.弹性-产生弹性变形的能
力。3.塑性-产生永久变形而不破坏的能力。4.硬度-抵抗其他物体压入的能力。5冲击韧性6疲劳强度7蠕变8松弛 8.钢铁材料按照其化学组成可以分为钢材、纯铁和铸铁三大类；其中钢材按照化学组成可以分为碳素钢和合金钢两大类； 9. 铸铁材料按照石墨的形态可以分为可锻铸铁、灰口铸铁和球墨铸铁三种。 10.变形铝合金材料主要包括锻铝、硬铝、超硬铝和防锈铝合金。 11. 金属制品的常用铸造工艺包括砂型铸造、熔模铸造和金属型铸造等。 12. 金属材料的表面处理技术包括表面改质处理、表面精整加工和表面被覆处理。 13. 金属件的连接工艺可以分为机械性连接、金属性连接和化学性连接三种类型。（“。”表示对，“？”表示错） 14. T8A表示含碳量约为0.8％的高级优质碳素结构钢。（错）（碳素工具钢） 15.冷加工黄铜俗称“七三黄铜”，热加工黄铜俗称“六四黄铜”。（对） 16.金属材料的热处理工艺中，淬火的目的是提高材料的硬度和耐磨性。（对） 17.铝及铝合金通过化学氧化生成Al2O3氧化膜的工艺俗称“发蓝”。（？）（磷酸盐） 18.从材料性能考虑，要设计具有切削硬质材料功能的产品部件，以下钢铁材料 中最为适宜的是T12A ，要加工制作弹簧零件，最适宜选用60Mn 。 A. 60M n B. T12A C. T8A D.
金属加工工艺 第一篇变形加工第二篇切削加工第三篇磨削加工第四篇焊接第五篇热处理第六篇表面处理 第一篇变形加工 一、塑性成型 二、固体成型 三、压力加工 四、粉末冶金 一、塑性成型加工 塑性(成型) 塑性(成型)加工是指高温加热下利用模具使金属在应力下塑性变形。 分类： 锻造： 锻造：在冷加工或者高温作业的条件下用捶打和挤压的方式给金属造型，是最简单最古老的金属造型工方式给金属造型，艺之一。艺之一。 扎制： 扎制：高温金属坯段经过了若干连续的圆柱型辊子，高温金属坯段经过了若干连续的圆柱型辊子，辊子将金属扎入型模中以获得预设的造型。 挤压：用于连续加工的，具有相同横截面形状的实心或者空心金属造型的工艺，状的实心或者空心金属造型的工艺，既可以高温作业又可
以进行冷加工。 冲击挤压：用于加工没有烟囱锥度要求的小型到中型规格的零件的工艺。生产快捷，可以加工各种壁厚的零件，加工成本低。 拉制钢丝： 拉制钢丝：利用一系列规格逐渐变小的拉丝模将金属条拉制成细丝状的工艺。 二、固体成型加工 固体成型加工：是指所使用的原料是一些在常温条件下可以进行造型的金属条、片以及其他固体形态。加工成本投入可以相对低廉一些。 固体成型加工分类：旋压：一种非常常见的用于生产圆形对称部件的加工方法。加工时，将高速旋转的金属板推近同样高速旋转的，固定的车床上的模型，以获得预先设定好的造型。该工艺适合各种批量形式的生产。弯曲：一种用于加工任何形式的片状，杆状以及管状材料的经济型生产工艺。 冲压成型： 金属片置于阳模与阴模之间经过压制成型，用于加工中空造型，深度可深可浅。 冲孔： 利用特殊工具在金属片上冲剪出一定造型的工艺，小批量生产都可以适用。冲切：与冲孔工艺基本类似，不同之处在于前者利用冲下部分，而后者利用冲切之后金属片剩余部分。 切屑成型：当对金属进行切割的时候有切屑生产的切割方式统称为切屑
汽车转向系统EPS设计毕业论文 目录 1 引言 (1) 1.1汽车转向系统简介 (1) 1.2汽车转向系统的设计思路 (3) 1.3 EPS的研究意义 (4) 2 EPS控制装置的硬件分析 (5) 2.1汽车电助力转向系统的机理以及类别 (5) 2.2 电助力转向机构的主要元件 (8) 3 电助力转向系统的设计 (11) 3.1 动力转向机构的性能要求 (11) 3.2 齿轮齿条转向器的设计计算 (11) 3.3 转向横拉杆的运动分析[9] (21) 3.4 转向器传动受力分析 (22) 4 转向传动机构优化设计 (24) 4.1传动机构的结构与装配 (24) 4.2 利用解析法求解出外轮转角的关系 (25) 4.3 建立目标函数 (27) 5 控制系统设计 (29) 5.1 电助力转向系统的助力特性 (29) 5.2 EPS电助力电动机的选择 (30)
本科毕业设计（论文） 5.3 控制系统框图设计 (31) 结论 (32) 致谢 (34) 参考文献 (35)
1 引言 1.1汽车转向系统简介 汽车转向系统，顾名思义是为了能够使车辆按照驾驶员的意愿向左或者向右转弯或者直线行驶。转向装置有很多种，也一直在经历一个循序渐进不断更新不断创新的过程。从发明家本茨发明汽车的初期，转向系统知识最简单的形式来转向，其机构为单纯的扶把式，没有助力，所以笨重，费力，以及行驶状态不稳定。从在原始的雏形开始，各国人士不断创新改革，到现在为止，汽车转向系统的应用按先后顺序可以分为：机械转向装置、液压助力转向装置、电子控液压助力转向系统、电助力转向系统、四轮转向系统、主动前轮转向系统和线控转向系统[1]目前市场大部分中低档轿车采用的液压式转向器，当然电控的也很常见，所以在该种系统的转向器技术的发展如今已经遇到了瓶颈。随着人们对乘车舒适，节能，安全，稳定的期望，电控液压式转向系统逐渐取代了先前的版本，但随着科技的进步，越来越多的科学家期待有路感的转向系统问世，所以流量阀式液压助力转向器出现了，在不同车速下，驾驶员手握方向盘，感觉到了路感的存在，助力特性曲线描述的就是“路感”，但是美中不足的是这种液压式转向器依然存在很多缺陷，电机，液压泵，转向器，流量阀等等转向器在发动机旁的布置问题又出现了，还有就是液压油的泄漏问题越来越的突出尖锐。电助力EPS （Electronic Power steering system）是在纯机械转向机构的前提下，设计加装了扭矩和车速等信号传感器、电子控制单元和转向助力装置等[2]。所以电助力式转向器弥补了上述的不足，而且节能环保，易于线性控制，所以现在很多研究人员把目光转向了电助力式转向机，瞬时其成为了国际汽车工业转向系统新的研究主题，且这种系统也正在慢慢实现整车量产状态。