车辆工程导论
自卡尔.本茨造出的第一辆三轮汽车至今，汽车的发展已经走过了风风雨雨的一百多年。这一百年的风雨征程中，汽车以每小时18公里的速度，跑到现在，竟然诞生了从速度为零到加速到100公里/小时只需要三秒钟多一点的超级跑车。汽车极大地改变的人们的生活。
一、 汽车的发展历史
（一）汽车的出现
1.以蒸汽机为动力的车
十八世纪中叶，瓦特蒸汽机的出现，成了欧洲第一次工业革命的导火索，它为蒸汽机车的诞生奠定了基础。
1769年，法国工程师兼陆军炮兵大尉尼古拉斯•古诺（N•JCUGNOT）制造出了世界上第一辆以蒸汽机为动力的前三轮车（题图）。当时制造这辆车的主要目的是为牵引火炮。车身为木制，用三个庞大车轮支撑。前轮直径1．28米，后轮直径1．5米。车的前部设有“梨”形锅炉，锅炉后部有两个容积为11加仑的汽缸，锅炉产生的蒸汽被送入两个汽缸，推动两个活塞运动。通过简易曲轴把活塞运动所产生的力传给前轮，由前轮带动整车行驶。这辆车看上去虽显笨重，制作简陋且工作效率不高。但它采用了机械动力，实现了自驱动，亦即现代意义上的“自动化”，这完全可以说是一次历史性飞跃。以此为起点，到十八世纪末，欧洲各国及美国又先后制造出运载物资、运送人员等用途更加广泛的蒸汽机车，车身和其它结构有了很大改进。
到十九世纪中期，便形成了一个蒸汽机车的全盛时代（本文专指公路蒸汽机车）。所以，蒸汽机车在人类交通史上占有重要地位。蒸汽机车与现代汽车相比具有自身驱动，不依靠轨道和架线，装有车轮，能在道路上行驶等特点。不同之处，它是以外燃机作为动力源的。但外燃也好，内燃也罢，都属发动机范畴，只是形式不同。由此可见，从动力来源看，不论它使用何燃料，只要靠自身驱动，就已具备汽车的基本条件。因此，蒸汽机车可以称之为汽车。
2.以内燃机为动力的车
1885年，德国工程师卡尔•奔驰（Karl Benz），制成了世界上第一辆以汽油为燃料，以内燃机为动力，主要用于人员乘坐的现代汽车“奔驰一号车”（图2），并获得了专利权。车上装有三个实心橡胶轮胎的车轮，前面一个小轮，后面两个大轮；将一台单缸四行程汽油发动机设置于两后轮之间；发动机产生的动力靠齿轮和链条机构传给装有差速器的后轴，行驶方向靠操纵杆控制。为了提高人员乘坐的舒适感，在车架和车轴间装有钢板弹簧悬架，使之更加具有现代汽车的特点。
以内燃机作为驱动力可使汽车的车体轻颖灵巧，自动化程度高，操作省力。同时也使得汽车工业得到了一次技术和理念上的升华。
人们一般都把1886年作为汽车元年，也有些学者把卡尔•本茨制成第一辆三轮汽车之年(1885年)，视为汽车诞生年。
二、汽车的组织构造
（一）发动机
发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油( 汽车发动机柴油)或天然气的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本原理。四冲程汽油机
往复活塞式内燃机所用的燃料主要是汽油(gasoline)或柴油(diesel)。由于汽油和柴油具有不同的性质，因而在发动机的工作原理和结构上有差异。
五大系统包括点火系、起动系、冷却系、润滑系以及供给系、
1、点火系：传统式由蓄电池、发电机、点火线圈、断电器、火花塞等组成。普通式和传统式点火系统类似，只是用电子元件取代了断电器。电子点火式全部是全电子点火系统，完全取消了机械装置，由电子系统控制点火时刻，包括蓄电池、发电机、点火线圈、火花塞和电子控制系统等。
在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系。所以，电火花常常出现在汽油机中，从而能够引燃汽缸中的可燃混合气。
2、起动系：起动系主要由起动机及其附属装置组成。
要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。
简单说来，起动系就是一个让汽车发动机开始运转的机构。
3、冷却系：冷却系主要有两种形式。水冷式由水套、水泵、散热器、风扇、节温器等组成。风冷式由风扇和散热片等组成。
冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。防止发动机因为温度原因而出现故障。
4、润滑系：润滑系由机油泵、集滤器、限压阀、油道、机油滤清器等组成。
润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。
5、供给系：供给系主要有两种形式。化油器式由汽油箱、汽油泵、汽油滤清器等组成。电控燃油喷射式由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统组成。
汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。所以，供给系的工作经常与配气机构相联系。
（二）底盘
底盘 底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动,保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。
（1）传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给汽车的驱动车轮，产生驱动力，使汽车能在一定速度上行驶。
（2）行驶系将汽车构成一个整体，承受汽车的总重量和地面的反力，与转向系配合，正确控制汽车的行驶方向，减振缓冲，保证汽车操纵稳定性。
（3）机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成；动力转向系统就是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。
（4）制动系统是汽车上用以使外界(主要是路面)在汽车某些部分(主要是车轮)施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置。
（三）车身
车身 车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物。轿车、客车的车身一般是整体结构，货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成。
车身一般分为承载式非承载式和半承载式三种。
1.非承载式
非承载式车身的汽车有刚性车架，又称底盘大梁架。车身本体悬置于车架上，用弹性元件联接。车架的振动通过弹性元件传到车身上，大部分振动被减弱或消除，发生碰撞时车架能吸收大部分冲击力，在坏路行驶时对车身起到保护作用，因此车厢变形小，平稳性和安全性好，而且厢内噪音低。 但这种非承载式车身比较笨重，质量大，汽车质心高，高速行驶稳定性较差。
2.承载式
承载式车身的汽车没有刚性车架，只是加强了车头，侧围，车尾，底板等部位，车身和底架共同组成了车身本体的刚性空间结构。这种承载式车身除了其固有的乘载功能外，还要直接承受各种负荷。这种形式的车身具有较大的抗弯曲和抗扭转的刚度，质量小，高度低，汽车质心低，装配简单，高速行驶稳定性较好。但由于道路负载会通过悬架装置直接传给车身本体，因此噪音和振动较大。
3.半承载式
还有一种介于非承载式车身和承载式车身之间的车身结构，被称为半承载式车身。它的车身本体与底架用焊接或螺栓刚性连接，加强了部分车身底架而起到一部分车架的作用，例如发动机和悬架都安装在加固的车身底架上，车身与底架成为一体共同承受载荷。这种形式实质上是一种无车架的承载式车身结构。因此，通常人们只将汽车车身结构划分为非承载式车身和承载式车身。
（四）汽车电子
汽车电子是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的总称。车体汽车电子控制装置，包括发动机控制系统、底盘控制系统和车身电子控制系统（车身电子ECU）。汽车电子最重要的作用是提高汽车的安全性、舒适性、经济性和娱乐性。用传感器、微处理器MPU、执行器、数十甚至上百个电子元器件及其零部件组成的电控系统。
电气设备由电源和用电设备两大部分组成。电源包括蓄电池和发电机。用电设备包括发动机的起动系、汽油机的点火系和其它用电装置。
按照对汽车行驶性能作用的影响划分，可以把汽车电子产品归纳为两类：一类是汽车电子控制装置，汽车电子控制装置要和车上机械系统进行配合使用，即所谓“机电结合”的汽车电子装置；它们包括发动机、底盘、车身电子控制。例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制悬架、电子控制自动变速器、电子动力转向等；另一类是车载汽车电子装置，车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系。它们包括汽车信息系统（行车电脑）、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。
三、中国汽车行业的发展
1901年，对了解汽车史的人来说是个值得关注的一年。这一年，一位叫李恩时（Leinz）的匈牙利人携两辆汽车登陆上海，开中国汽车风气之先。现存有照片为证。但也有人说，西太后乘坐过的一辆Duryen汽车是我国进口的第一辆汽车。现还有实物陈列在颐和园内。我国第一部汽车交通法规也由此伴随产生。
1907年以后，中国少数沿海城市陆续出现汽车客运和汽车货运。1913年，全国经济委员会成立，督导公路建设，拨款地方修路，鼓励民办汽车运输，将公路列为政要之一。1917年，当时中国第一条汽车运输线路张（家口）库（伦，今蒙古乌兰巴托）公路通车。到1927年全国公路总长已达29170千米，民用汽车保有量由1912年的294辆增长到18677辆。1934年成立公路委员会，统一路政，开展省际联运。到抗日战争爆发之前的这一时期，可以说是中国汽车运输业日趋繁荣的年代，每年平均进口汽车5500辆，全国公路总长延伸到117296千米，民用汽车保有量68917辆，出现了一批官办的和民营的出租汽车公司和公共汽车公司。
由于外界条件和国内政治氛围的制约，国内汽车直到新中国成立后才稳步发展起来，主要分为三个阶段——发展阶段，
（一）创建阶段（1949～1965年）
中华人民共和国成立之初，毛泽东主席、周恩来总理等第一代国家领导人非常关注、亲自参与建立中国汽车工业的重大决策，在前苏联援助中国建设一批重点工业项目中列入建设一座现代化的载货汽车工厂，并在中央重工业部下属机器工业局筹备组建期间，开始了筹建的前期工作。1953年7月15日，毛主席亲笔题名的第一汽车制造厂在吉林省长春市动工兴建，在中央动员、全国支援和参与建设者的奋力拼搏下，实现了党中央提出“力争三年建成长春汽车厂和出汽车、出人才、出经验”的目标，国产第一辆解放牌载货汽车于1956年7月13日驶下总装配生产线，从此结束了中国自己不能制造汽车的历史，圆了中国人自己生产国产汽车之梦。1957年5月，一汽开始仿照国外样车自行设计轿车；1958年先后试制成功CA71型东风牌小轿车和CA72型红旗牌高级轿车，毛主席等国家领导人亲自试乘了东风牌小轿车，十分高兴地称赞：“坐上自己制造的汽车了”；之后，红旗牌高级轿车被列为国家礼宾用车，并用作国家领导人乘坐的庆典检阅车。
进入60年代，国民经济实行“调整、巩固、充实、提高”方针，在国家和省市支持下，形成了一批汽车制造厂、汽车制配厂和改装车厂，其中，南京、上海、北京和济南共4个较有基础的汽车制配厂，经过技术改造成为继一汽之后第一批地方汽车制造厂，发展汽车品种，相应建立了专业化生产模式的总成和零部件配套厂，为今后发展大批量、多品种生产协作配套体系形成了初步基础。
1966年以前，汽车工业共投资11亿元，形成一大四小5个汽车制造厂，年生产能力近6万辆、9个车型品种。1965年底，全国民用汽车保有量近29万辆，其中：国产汽车17万辆（一汽累计生产15万辆）。
（二）成长阶段（1966～1980年）
这个历史阶段，主要是贯彻中央的精神建设三线汽车厂，以中、重型载货汽车和越野汽车为主，同时发展矿用自卸车。
1964年，国家确定在三线建设以生产越野汽车为主的第二汽车制造厂、四川和陕西汽车制造厂。二汽是国内自行设计、国内提供装备的工厂，采取了“包建”（专业对口老厂包建新厂、小厂包建大厂）和“聚宝”（国内的先进成果移植到二汽）的方法，同时在湖北省内外安排新建、扩建26个重点协作配套厂。一个崭新的大型汽车制造厂在湖北省十堰市兴建和投产，当时主要生产中型载货汽车和越野汽车。与此同时，川汽、陕汽和与陕汽生产配套的陕西汽车齿轮厂，分别在四川省重庆市大足县和陕西省宝鸡市（现已迁西安）兴建和投产，主要生产重型载货汽车和越野汽车。
60年代中后期，国家提出“大打矿山之仗”的决策，矿用自卸车成为其重点装备，上海32吨试制成功投产之后，天津15吨、常州15吨、北京20吨、一汽60吨（后转本溪）和甘肃白银42吨电动轮矿用自卸车也相继试制成功投产，缓解了冶金行业采矿生产装备需要。
为适应国民经济发展对重型载货汽车的需求，济南汽车制造厂扩建黄河牌8吨重型载货汽车的生产能力，安徽淝河、南阳、丹东、黑龙江和湖南等地方汽车也投入同类车型生产。邢台长征牌12吨重型载货汽车（源于北京新都厂迁建）、上海15吨重载载货汽车投产问世。
汽车工业成长阶段，1980年生产22.2万辆，是1965年产量的5.48倍；1966～1980年生产各类汽车累计163.9万辆；1980年全国民用汽车保有量169万辆，其中：载货汽车148万辆。
（三）全面发展阶段（1981～年）
在改革开放方针指引下，汽车工业进入全面发展阶段，主要体现在：汽车老产品（解放、跃进、黄河车型）升级换代，结束30年一贯制的历史；调整商用车产品结构，改变“缺重少轻”的生产格局；建设轿车工业，引进技术和资金，生产国产轿车形成生产规模；行业管理体制和企业经营机制改革，汽车、摩托车车型品种、质量和生产能力大幅增长。
1981～1998年，全国生产各类汽车累计1452万辆，其中：轿车260万辆，累计投资（包括引进外资）近1500亿元。至1998年底初步统计，有20多个国家、地区在中国建立了600多家外商投资企业，注册资本100多亿美元。
中国汽车工业经过50多年的发展，特别是改革开放20年来的发展，取得了长足进步。“六五”、“七五”和“八五”这3个5年计划以平均17.54％和24.5％的速度大幅增长；1994—1998年产品结构调整，每年以3～7％的速度持续增长。1999—2002年为第三个阶段，是汽车工业持续再发展阶段，兼并重组以及资本多元化改造开始活跃，企业和市场获得了新的活力，年增长率在12%以上。 2002年我国汽车产量超过韩国，进入世界5大汽车强国行列。
四、车辆对生活的影响
汽车是工业化时代城市发展的重要基础，是国民经济的支柱产业，产业链长，关联度高，就业面广，消费拉动大，是城镇化的重要基础对我们的生活起着至关重要的作用。
随着城镇化程度的加剧，社会对汽车产业的依赖也在进一步加强，汽车产业对国民经济的贡献率也在不断提高。汽车产业是一个高投入、高产出、长链条、高利润和集群式发展的产业，汽车的生产、研发、销售、物流、信贷、咨询、保险，甚至汽车博览、汽车运动、汽车旅游等诸多领域，都可以成为城市经济增长的推动力量。
然而，其产产业的高速发展同样带来了不可忽视的负面影响。
汽车产业的高速增长与城镇化进程的加快，带来了汽车的迅速普及，这使中国快步进入汽车社会。但同时必须清醒地认识到，汽车产业的高速增长也带来了一系列社会问题，其中能源短缺、交通拥堵和环境污染，不仅成为汽车产业可持续增长的三大制约因素，同时也对城镇化的健康发展产生了严重影响，使可持续发展的外部约束矛盾更加突出。在这种背景下，社会上出现了一种声音，呼吁国家对汽车产业进行限制、放慢汽车产业发展速度。我们认为对这种观点需要仔细加以辨析。
由此可见，如何积极利用各种有利因素，促进城镇化与汽车产业的协调发展，是新形势下摆在我们面前的一个很重要的现实问题。其一，要处理好世界汽车产业加速向中国市场转移给城镇化带来的新机遇，以及城市消费结构的转型升级给汽车产业带来新的发展机遇的关系。其二，要解决好在城镇化过程中如何科学规划、统筹安排汽车产业与城镇化协调发展的问题。其三，汽车产业向绿色低碳方向发展对促进经济社会包容性增长是一个非常关键的问题。
汽车行业的发展迅速，并将在未来向绿色环保方向继续努力，愿我们将来，为汽车产业贡献自己的一份力量。
