1、“ 达则兼济天下，穷则独善其 身” 学说。 杨勇的杨勇的心灵鸡汤心灵鸡汤：鸡汤、有错别：鸡汤、有错别 的字条的字条 爱和文化水平有关吗？爱和文化水平有关吗？ 补充身体的营养，何尝不是补充补充身体的营养，何尝不是补充 心灵的营养，拥有一颗懂得爱，心灵的营养，拥有一颗懂得爱， 懂得感激的心，孩子将来会怎样懂得感激的心，孩子将来会怎样 ？ 爱就在平日里的每一件小事中，爱就在平日里的每一件小事中， 爱的光辉在生活小事中闪光。爱的光辉在生活小事中闪光。 陈兆源陈兆源兄弟，对不起兄弟，对不起 握住乞丐的手，乞丐感激的目光握住乞丐的手，乞丐感激的目光 。 尊重每一个人。尊重每一个人。 施舍物质不足贵，可贵的
2、是给予施舍物质不足贵，可贵的是给予 他平等的眼光，把他当人，当兄他平等的眼光，把他当人，当兄 弟。这才是真爱，大爱。弟。这才是真爱，大爱。 廖婉英：廖婉英：港湾港湾 寒冷的冬日，温馨的小店、热情寒冷的冬日，温馨的小店、热情 爽朗的老大爷。爽朗的老大爷。 人与人之间和谐美好的交往，可人与人之间和谐美好的交往，可 以融化冰雪。以融化冰雪。 修改习作修改习作 流星流星 问题：问题： 1 、平铺直叙，缺少细节描写。、平铺直叙，缺少细节描写。 2 、结尾的抒情有点空洞。、结尾的抒情有点空洞。 流 星流 星 刚下过一场雨，太阳害羞得像个姑娘，躲在云里迟迟不刚下过一场雨，太阳害羞得像个姑娘，躲在云里迟迟不
3、肯出来，却又偷偷地往云缝外瞧。肯出来，却又偷偷地往云缝外瞧。 马路上显得很嘈杂，刺耳的汽车喇叭声令人心烦，正赶马路上显得很嘈杂，刺耳的汽车喇叭声令人心烦，正赶 上了孩子们放学。公交车上，同学们都在叽叽喳喳地谈论着上了孩子们放学。公交车上，同学们都在叽叽喳喳地谈论着 最近发生的新鲜事儿。最近发生的新鲜事儿。 我走到一个同龄女孩身边，准备坐在她旁边我走到一个同龄女孩身边，准备坐在她旁边那是个那是个 靠窗户的座位。女孩转让过身，把脚挪出来，以便让我进去靠窗户的座位。女孩转让过身，把脚挪出来，以便让我进去 ， “有水！”她提醒我，显然，凳子的凹面积了水。我这才， “有水！”她提醒我，显然，凳子的凹面积
4、了水。我这才 注意到后面的几个空位上都有水。我书包里有纸，却懒得掏注意到后面的几个空位上都有水。我书包里有纸，却懒得掏 。我对女孩笑了，表示我不坐了。女孩转过身，腿也自然地。我对女孩笑了，表示我不坐了。女孩转过身，腿也自然地 缩了回去。缩了回去。 “ “ 莫靠在这里，没看到我的包要放这里呀。”莫靠在这里，没看到我的包要放这里呀。”我听到一我听到一 个不耐烦的声音，那女人双眉紧锁着在说。个不耐烦的声音，那女人双眉紧锁着在说。 “ “ 望着干什么，没坐过车吗？那里有位子啦！”女人随望着干什么，没坐过车吗？那里有位子啦！”女人随 手指了指那些靠窗的座位。手指了指那些靠窗的座位。 这时，一名中年男子从
5、她的座位旁离开这时，一名中年男子从她的座位旁离开 ，左肩上挎着根扁担，地上还有两个蛇皮袋。左肩上挎着根扁担，地上还有两个蛇皮袋。 “ “ 不好意思！”声音不是很大，但由于不好意思！”声音不是很大，但由于 我和他隔得的很近，还是听得很清楚。我和他隔得的很近，还是听得很清楚。 “ “ 没坐过车一样！没坐过车一样！ ”那女人还在唠叨。 ”那女人还在唠叨。 那名男子无身声地转过身，朝我这边走来那名男子无身声地转过身，朝我这边走来 。我现在才看清，他的脸很黑，衣服很脏，袖我现在才看清，他的脸很黑，衣服很脏，袖 口上还沾了些泥，他的裤腿卷起来了，露出半口上还沾了些泥，他的裤腿卷起来了，露出半 截小腿，一双
6、很旧的，脏兮兮的布鞋子不大不截小腿，一双很旧的，脏兮兮的布鞋子不大不 小套在脚上。小套在脚上。 他准备坐在女孩旁面，他准备坐在女孩旁面，可女孩并没有让他可女孩并没有让他 过去的意思转，反而噘起个嘴巴，皱着个眉头过去的意思转，反而噘起个嘴巴，皱着个眉头 ，一副很不满意的态度写在脸上，很显然，她，一副很不满意的态度写在脸上，很显然，她 不想和他坐一起，也不愿和他说话。不想和他坐一起，也不愿和他说话。 他可能看到了女孩的表情，他刚提起他可能看到了女孩的表情，他刚提起 的腿又放了下来。他“认真”地看了看凳子的腿又放了下来。他“认真”地看了看凳子 自言自语道，“算了，有水。”女孩无声的自言自语道，“算了
7、，有水。”女孩无声的 笑了。紧皱的眉头也舒展开了。笑了。紧皱的眉头也舒展开了。 我望了望那个男子，眉间有颗黑痣，我望了望那个男子，眉间有颗黑痣， 眉头很浓，双眼皮，但眼睛小。鼻子高高挺眉头很浓，双眼皮，但眼睛小。鼻子高高挺 起，嘴巴很大，嘴唇很厚。起，嘴巴很大，嘴唇很厚。当他发现我在看当他发现我在看 他后，莫名其妙地对我点头微笑！我扭过头他后，莫名其妙地对我点头微笑！我扭过头 去。去。 这时，一位年过六旬的老太太上了车这时，一位年过六旬的老太太上了车 ，蹒跚地位往车厢内走着，却没有人主动地，蹒跚地位往车厢内走着，却没有人主动地 站起来给她让座。站起来给她让座。 那个男子竞走过去扶着老奶奶。并且
8、温和地那个男子竞走过去扶着老奶奶。并且温和地 说：“来，慢点，有水，别滑了！”说：“来，慢点，有水，别滑了！”他话中夹杂他话中夹杂 着乡音。着乡音。 走到女孩身边，女孩主动地站起身来让座。走到女孩身边，女孩主动地站起身来让座。 她对女孩笑了，眼神中流露出一种感激，她对女孩笑了，眼神中流露出一种感激，老大娘老大娘 说，“没事，你坐！”男子从裤子的口袋里掏出说，“没事，你坐！”男子从裤子的口袋里掏出 一双手套，那是一双做工用的白色手套。一双手套，那是一双做工用的白色手套。 他麻利地擦干座位上的水。我的心，他麻利地擦干座位上的水。我的心，猛地一猛地一 揪，被他，这个朴实的农民深深地震撼了。他扶揪，被
9、他，这个朴实的农民深深地震撼了。他扶 着老奶奶坐上去，还对她憨憨地笑着。老奶奶很着老奶奶坐上去，还对她憨憨地笑着。老奶奶很 感动，不停地道谢。感动，不停地道谢。 我这才意识到他是一个多好 我这才意识到他是一个多好 的人，完全被他的行为所感动。的人，完全被他的行为所感动。 当妇女轻视他时，他没有争辩，而是当妇女轻视他时，他没有争辩，而是 离开。这不是软弱，而是一种宽容；当他离开。这不是软弱，而是一种宽容；当他 知道女孩不愿和他坐在一起时，他选择了知道女孩不愿和他坐在一起时，他选择了 放弃，这不是胆小，而是对他人的一种尊放弃，这不是胆小，而是对他人的一种尊 重；当我望着他时，他给我一个微笑，这重；
10、当我望着他时，他给我一个微笑，这 不是做作，而是心地善良；当老太太需要不是做作，而是心地善良；当老太太需要 帮助时，他主动伸手，这不是逞英雄，而帮助时，他主动伸手，这不是逞英雄，而 是发自内心的淳朴热诚。是发自内心的淳朴热诚。 他真的只是个普普通通的农民吗？不是的，他他真的只是个普普通通的农民吗？不是的，他 是个真正地的男子汉，是个真正地的男子汉，他的一言一行总能站在他人他的一言一行总能站在他人 的立场为别人解决难题，避免不必要发生的尴尬。的立场为别人解决难题，避免不必要发生的尴尬。 要做到了这些，多难！但他做到了。要做到了这些，多难！但他做到了。 我想，那位老太太一定不会忘记，在一辆公交我想
11、，那位老太太一定不会忘记，在一辆公交 车上，曾有一中年男子亲自为他擦椅子上的水，扶车上，曾有一中年男子亲自为他擦椅子上的水，扶 着她坐上去。着她坐上去。 我想，我可能再不也会见到到他，但是，在我的我想，我可能再不也会见到到他，但是，在我的 生命里，他就像一颗流星，来也匆匆，去也匆匆。生命里，他就像一颗流星，来也匆匆，去也匆匆。 但我知道，但我知道，他的光芒，虽然无法照亮整个世界，但他的光芒，虽然无法照亮整个世界，但 能给人带来短暂的兴奋与惊叹，也就是这短暂的一能给人带来短暂的兴奋与惊叹，也就是这短暂的一 刻，能让人眼睛为之一亮。刻，能让人眼睛为之一亮。 课后作业 丛书总序 作为中国制造2025
12、战略部署的主要支点之一，汽车业持续、快速、健康的发展将为实现中国制造业强国目标奠定坚实 的基础。面对中国汽车产业大而不强的现状，自主品牌汽车产业的发展壮大时不我待。重庆自主品牌汽车协同创新中心，依托国 家“2011计划”，立足于重庆地区汽车产业的资源和优势，以我国自主品牌汽车发展重大需求为牵引，以体制机制创新为手 段，探索我国汽车自主品牌的发展模式。中心面向国内自主品牌汽车产业，重点开展培养高端人才，汇聚优秀团队，研发核心技 术，推广产业应用，整合优势资源，搭建交流平台等工作。重庆自主品牌汽车协同创新中心瞄准“节能环保、安全可靠、智能舒 适”的国际汽车三大发展趋势，凝练学科发展方向，汇聚创新资
13、源和汽车及相关领域的优势学科群，建立了全面涵盖汽车行业研 究领域的创新团队。 为了满足汽车领域人才培养的多学科交叉性、行业化、工程化和国际化需求，重庆自主品牌汽车协同创新中心委托中心特别 顾问、福特汽车亚太区技术总监韩维建博士作为本套“汽车工程专业系列丛书”的主编，组织多位具有多年国际知名汽车公司研 发工作经验的专家和国内一线汽车领域的专家组成编写团队，立足汽车行业现有先进技术，紧跟国际前沿，把握创新特点，遴选 汽车领域最新技术成果及发展方向，编写本套丛书。本套丛书的出版将为中国汽车领域高层次人才培养提供支撑。 书籍是知识传播的介质，也是人才培养及创新意识传承的基础。正如重庆大学建校宣言“人类
14、之文野，国家之理乱，悉以人 才为其主要之因”所阐释的，本套丛书秉承重庆自主品牌汽车协同创新中心人才培养方针，主要面向高校汽车相关学科的本科及 研究生教学，同时也可为汽车行业工程人员提供参考。相信本套丛书会对我国汽车领域学科及行业产生积极良好的推动作用。 重庆自主品牌汽车协同创新中心 自序 我国的汽车产业发展迅速，已经成为国民经济的支柱产业之一。随着家庭平均汽车保有量的迅速增长，汽车给整个社会带来 的能源、环境、交通和安全的压力日益加大。尽管汽车在轻量化、电动化、排放控制技术和安全技术方面已经有了长足的进步， 尤其是近几年互联网和通信技术在汽车的独立驾驶和智能化方向提供了极大的发展和创新的空间，
15、但诸多的发展也给汽车产业带 来无限的挑战和机遇。因此，行业的快速变化亟需培养一大批不仅懂专业技术，更熟悉跨界知识的创新型人才。 重庆大学汽车协同创新中心认识到人才培养的迫切需求，组织我们为新成立的汽车学院编写一套教材。参与这套教材编写的 所有作者都身在汽车行业的科研和技术开发的第一线，其中大部分作者是近年海归的年轻博士。教材的选题经过专家在传统学科 和新兴学科中反复论证和研讨，遴选了汽车行业面临紧迫挑战性的技术和话题。第一批教材有八本，包括汽车材料及轻量化趋 势汽车设计的耐久性分析汽车动力总成现代技术汽车安全的仿真与优化设计汽车尾气排放处理技术汽车系 统控制及其智能化中国汽车二氧化碳减排路径和
16、汽车制造系统和质量控制。 这套教材的一个共同特点就是与国际发展同步、内容新颖。编著者对于比较传统的学科，在编写过程中尽可能地把最新的技 术和理念包括进去，比如在编写汽车材料及轻量化趋势的过程中，不仅介绍了各种轻量化材料的特点和动向，而且强调了轻 量化材料的应用必须系统地考虑材料的性能、部件的加工方法和成本。有些选题针对汽车行业发展的新的技术动向，比如汽车 安全的仿真与优化设计主要介绍汽车安全仿真的模型验证和优化，这是汽车产品开发采用电子认证的必经之路；而汽车系统 控制及其智能化概括了汽车的主要系统及其控制，以及智能化技术在各个系统中的应用，这些都是汽车自动驾驶的基础。 这套教材的另一个突出的特
17、点是实用。比如一般汽车设计要求非磨损件的寿命是24万千米。汽车设计的耐久性分析着 重介绍了汽车行业用于耐久性分析的主要工具和方法，以及这些方法的理论基础。这是进行汽车整车和零部件寿命耐久性正向设 计的基础。随着环境保护的法规日益严格，汽车排放控制技术也在不断发展提高。汽车动力技术已经形成从化石燃料到其他燃料 的多元化发展，汽车尾气排放处理技术和中国汽车二氧化碳减排路径介绍了排放控制技术的进程和法规实施的协调，以 及达到法规要求的不同技术路线。汽车质量一直是热门话题，也是一个汽车企业长期生存的关键问题之一。汽车制造系统和质 量控制介绍了现代汽车制造系统与质量控制的基本概念和实践。 本套丛书不仅对
18、汽车专业的学生大有裨益，也可以作为汽车从业人员和所有对汽车技术感兴趣者的参考读物。由于时间有 限，选题的范围还不全面。每本书的内容也会反映出作者的知识和经验的局限性。在此，真诚地希望广大读者提出意见，供我们 不断修改和完善。 2016年8月5日 推荐序 随着我国汽车工业的快速发展，先进的汽车设计理论和技术在车身开发中越来越受到重视。同时，汽车发展遇到了环保、能 源、交通等各个方面的诸多问题，在这种新形势下，从业者掌握和熟练运用核心设计技术显得尤为重要。 汽车的设计与制造是一个非常复杂的系统工程，需要考虑零件、子系统、系统，乃至整车等各个层面，综合运用材料科学、 能源科学、信息科学和制造科学的相
19、关知识、理论和方法。本套“汽车工程专业系列丛书”涵盖了汽车制造系统和质量、汽车动 力总成、汽车材料及轻量化、车身耐久性、汽车安全仿真与优化、汽车系统控制及其智能化、汽车尾气排放处理与二氧化碳减排 等多个方面的内容，涉及汽车轻量化、安全、环保、电子控制等关键技术。 本套丛书的作者既有在汽车相关领域工作多年、有丰富经验的专家，也有学成回国、已崭露头角的后起之秀；丛书内容安排 上既有适合初学者学习的大量基础理论知识，也融入了编著者在相关领域多年来的研究体会和经验，从中我们能充分体会到现代 汽车技术节能、环保和智能化的发展趋势。丛书结合大量实例，取材丰富、图文并茂。 本套丛书可作为汽车设计的参考工具，
20、也可作为车辆工程、机械工程、环境工程等专业研究生的专门教材及学习参考书。相 信该套丛书对于汽车行业相关领域的研究生、企业研发人员和科研工作者会产生重要的启发作用，特作序推荐。 上海交通大学 前言 作为提高汽车燃油经济性的手段之一，轻量化并不是新鲜的技术名词。从20世纪70年代以来，汽车轻量化已经有了长足的 发展。为了满足各国政府的安全法规、排放法规以及消费者对于个性化和舒适性的要求，各种零部件、子系统被逐步安装到汽车 上。这导致在过去40年，汽车平均质量实际上在缓慢上升。近几年世界各地燃油经济性法规不断加严的趋势，使汽车公司和零 部件供应商进一步大力开展汽车轻量化研究，各种新材料、新技术层出不
21、穷。应该注意的是，汽车轻量化不只是单纯的减重，必 须同时考虑性能、工艺、成本等因素。单一材料很难同时满足各种汽车零部件的不同要求。因此，汽车轻量化的发展趋势是多种 材料的混合使用。为了确保在恰当的部位使用最合适的材料，工程人员有必要了解各种轻量化材料、加工工艺、相关的连接技术 以及优化技术。 基于新颖、实用、系统的理念，本书第1章回顾了汽车用材料的组成与演变，以及汽车轻量化发展趋势，强调要系统地研发 和推进轻量化。第26章覆盖了常用轻量化材料在汽车中的应用，包括高强钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料。由于这些材 料必须连接在一起，因此各种连接技术是保证汽车结构整体性的关键。第7章介绍了多种用于
22、汽车轻量化设计的连接技术。第8 章讨论了优化设计技术在汽车轻量化中的应用。 参与本书编写的是一个比较“新”的博士团队，这一团队在汽车材料和轻量化方面累积了丰富的经验。除了韩维建、张瑞 杰、郑江以外，参加编写的还有黄诗尧、马秋、包祖国、石燕栋和石磊。每个人都尽力把自己对轻量化的理解和经验反映在本书 的内容里面。将汽车轻量化的一些基础知识介绍给高校相关专业的学生和从事汽车轻量化工作的工程师，以及所有对汽车轻量化 感兴趣的人。由于时间仓促和作者们的阅历局限，本书的不足之处在所难免，欢迎读者提出批评和修改意见。 韩维建 第1章 绪论 1.1 汽车材料的发展历程 汽车自诞生100多年以来，其设计、制造工
23、艺得到了巨大的发展。随着新材料开发、制造及加工水平的不断提高，现代汽车 材料与100年前相比发生了巨大的变化。 早期的汽车是从马车演变来的。20世纪初期基于马车的制造经验，最初的车身是简单的木制“箱形”结构。随着金属制备 技术的发展，金属在汽车上的用量逐渐增加。福特T型车（Model T，见图1-1）是汽车历史上非常著名同时也是获得了巨大成 功的一款汽车。在亨利福特改进了汽车生产工艺之后，T型车的生产、组装时间由12.5h降到了93min，当时市面上50%的汽车 由福特汽车公司生产。12表1-1及图1-2是1915年款福特T型车所用材料及其用量。由表1-1可见，该车整备质量仅为545kg， 远
24、远低于现代汽车的平均质量。其中，铸铁和钢材是最主要的材料，其用量接近60%；木材的用量约为76.3kg，用于轮毂及某 些骨架结构（如座椅骨架）等，其虽用量远不及钢铁，但大大超过了其他材料；铝合金在1915年款T型车上也得到了应用，主要 用于车顶篷、变速器盖等部位，然而1916年款T型车顶篷又改用了钢材，铝合金的应用在当时较为有限。3 图1-1 福特T型车 图1-2 1915年款T型车所用材料及其用量 表1-1 1915年款福特T型车所用材料及其用量 随着汽车制造技术的不断发展，特别是第二次世界大战以后，用户对舒适性需求的提高和汽车安全法规的不断完善，使得 20世纪中后期汽车质量与汽车诞生初期相
25、比大大增加。到了1975年，乘用车平均整备质量达到了1700kg以上，约为1915年款 福特T型车的3倍。经过几十年的发展，更多的新材料被开发、应用到汽车制造中，表1-2所列为1975年汽车制造中用到的材料及 其平均用量。4由表1-2可见，钢铁仍然是最主要的汽车材料，其总用量占汽车总质量的比例甚至比T型车还要高；而作为T型车 主要材料之一的木材，因其易燃性较高，在20世纪70年代的汽车中已经消失不见；很多密度小的材料在汽车上得到了应用，如 塑料、橡胶等。 表1-2 1975年乘用车材料及其用量 进入20世纪90年代，钢铁公司开发出第一代先进高强钢，汽车材料发生了较大的变化，如图1-3所示。此时
26、轻型汽车中钢材 的用量仍占汽车总重的50%以上，虽然低碳钢仍占钢材用量的主导地位，但先进高强钢已经迅速发展并得到广泛应用。5铝合金 的用量（质量而非占汽车总重的百分比）逐年提高，平均每辆车的铝合金用量为100kg左右，其中80%为铸造铝合金。6塑料等 非金属材料在汽车总重中所占的比重显著提高，在北美市场中，非金属材料在汽车总质量中所占的比重超过20%。 图1-3 1995年乘用车所用材料及其用量 在当今的汽车工业中，新型汽车材料不断被开发出来，汽车制造过程中使用的材料越来越丰富。以2013款福特Fusion为 例，其制造过程中用到的材料及其占汽车总重的比例见表1-3。7Fusion用到的金属材
27、料中，钢材占绝对主导地位，受益于先进 高强钢的不断开发，制造商在对钢材的利用上也有了更多的选择。该车车身主要由钢材制成，在车身结构的承载部位大量使用了 各种牌号的先进高强钢，普通低碳钢的平均用量较20世纪车型大幅降低，如图1-4所示。除先进高强钢外，当代汽车还采用铝合 金、镁合金、工程塑料及复合材料等多种金属/非金属材料，以满足汽车对功能、安全、效率等多方面的需求。图1-5为100多年 来汽车材料的发展趋势。 表1-3 2013年款福特Fusion所用材料及其用量 零件数总计不包括紧固件数量。 图1-4 2013年款福特Fusion车身 图1-5 汽车材料的发展趋势 自汽车诞生之日起，随着其功
28、能的不断完善，汽车的质量是不断增加的。此外，第二次世界大战结束后的20多年间是汽车 工业发展的黄金时期。战后初期，汽油价格低至25美分/加仑，汽车制造商们不必考虑任何与燃油经济性有关的问题，汽车设计 的趋势是设计更大、更舒适、动力更强劲的大型车。 然而好景不长，爆发于1973年的第一次石油危机导致汽油价格暴涨，并彻底改变了全球汽车工业的格局。高昂的油价迫使 制造商推出质量更小、油耗更低的小型车，乘用车的平均质量在石油危机之后的几年迅速降低。之后，各国政府纷纷推出了各种 影响汽车工业的能源政策，如排放法规、燃油经济性法规以及油耗税等，这些政策以及油价波动共同影响着汽车的轻量化进 程。8910 1
29、 Sandler，Martin.Driving Around the USA:Automobiles in American LifeC.Oxford University Press.2003. 2 Wheels for the world:Henry Ford，his company，and a century of progress，1903-2003C:Brinkley，Douglas，2003. 3 Cole G，S Bartosiewicz L，Alberts F E.Automotive Materials and Their Characterization:1916 to 1
30、991，Metallography Past，Present，and Future（75th Anniversary Volume）M.Pennsyl vania:ASTM STP 1165，1993. 4 Cole G，S Bartosiewicz L，Alberts F E.Automotive Materials and Their Characterization:1916 to 1991，Metallography Past，Present，and Future（75th Anniversary Volume）M.Pennsyl vania:ASTM STP 1165，1993. 5
31、 Ghassemieh E.Materials in Automotive Application，State of the Art and Prospects，New Trends and Developments in Automotive IndustryM.InTech，2011. 6 Ducker Worldwide.Aluminum Association Auto and Light Truck Group 2009 Update on Aluminum Content in North American Light VehiclesJ.Troy，Michigan，2008. 7
32、 A2M .2013My Ford Fusion SE 2.5 Material Report（by Family）C.Automotive Benchmarking，2014. 8 Bureau of Transportation Statistics.Average Fuel Efficiency of U.S.Light Duty VehiclesC.Washing ton:United States Department of Transportation，2014. 9 Center for Automotive Research.Automotive Technology:Gree
33、ner Products，Changing Skills（Lightweight MaterialsForming Report）Cfunded Washington:U.S.Employment and Training Administration，2011. 10 Department of Transportation.2017 and Later Model Year Light-Duty Vehicle Greenhouse Gas Emissions and Corporate Average Fuel Economy Standards:Final RuleN.Federal
34、Register，Vol.77，No.199，Book 2 of 2 Books:62623-63200. 第1章 绪论 1.1 汽车材料的发展历程 汽车自诞生100多年以来，其设计、制造工艺得到了巨大的发展。随着新材料开发、制造及加工水平的不断提高，现代汽车 材料与100年前相比发生了巨大的变化。 早期的汽车是从马车演变来的。20世纪初期基于马车的制造经验，最初的车身是简单的木制“箱形”结构。随着金属制备 技术的发展，金属在汽车上的用量逐渐增加。福特T型车（Model T，见图1-1）是汽车历史上非常著名同时也是获得了巨大成 功的一款汽车。在亨利福特改进了汽车生产工艺之后，T型车的生产、组装
35、时间由12.5h降到了93min，当时市面上50%的汽车 由福特汽车公司生产。12表1-1及图1-2是1915年款福特T型车所用材料及其用量。由表1-1可见，该车整备质量仅为545kg， 远远低于现代汽车的平均质量。其中，铸铁和钢材是最主要的材料，其用量接近60%；木材的用量约为76.3kg，用于轮毂及某 些骨架结构（如座椅骨架）等，其虽用量远不及钢铁，但大大超过了其他材料；铝合金在1915年款T型车上也得到了应用，主要 用于车顶篷、变速器盖等部位，然而1916年款T型车顶篷又改用了钢材，铝合金的应用在当时较为有限。3 图1-1 福特T型车 图1-2 1915年款T型车所用材料及其用量 表1-
36、1 1915年款福特T型车所用材料及其用量 随着汽车制造技术的不断发展，特别是第二次世界大战以后，用户对舒适性需求的提高和汽车安全法规的不断完善，使得 20世纪中后期汽车质量与汽车诞生初期相比大大增加。到了1975年，乘用车平均整备质量达到了1700kg以上，约为1915年款 福特T型车的3倍。经过几十年的发展，更多的新材料被开发、应用到汽车制造中，表1-2所列为1975年汽车制造中用到的材料及 其平均用量。4由表1-2可见，钢铁仍然是最主要的汽车材料，其总用量占汽车总质量的比例甚至比T型车还要高；而作为T型车 主要材料之一的木材，因其易燃性较高，在20世纪70年代的汽车中已经消失不见；很多密
37、度小的材料在汽车上得到了应用，如 塑料、橡胶等。 表1-2 1975年乘用车材料及其用量 进入20世纪90年代，钢铁公司开发出第一代先进高强钢，汽车材料发生了较大的变化，如图1-3所示。此时轻型汽车中钢材 的用量仍占汽车总重的50%以上，虽然低碳钢仍占钢材用量的主导地位，但先进高强钢已经迅速发展并得到广泛应用。5铝合金 的用量（质量而非占汽车总重的百分比）逐年提高，平均每辆车的铝合金用量为100kg左右，其中80%为铸造铝合金。6塑料等 非金属材料在汽车总重中所占的比重显著提高，在北美市场中，非金属材料在汽车总质量中所占的比重超过20%。 图1-3 1995年乘用车所用材料及其用量 在当今的汽
38、车工业中，新型汽车材料不断被开发出来，汽车制造过程中使用的材料越来越丰富。以2013款福特Fusion为 例，其制造过程中用到的材料及其占汽车总重的比例见表1-3。7Fusion用到的金属材料中，钢材占绝对主导地位，受益于先进 高强钢的不断开发，制造商在对钢材的利用上也有了更多的选择。该车车身主要由钢材制成，在车身结构的承载部位大量使用了 各种牌号的先进高强钢，普通低碳钢的平均用量较20世纪车型大幅降低，如图1-4所示。除先进高强钢外，当代汽车还采用铝合 金、镁合金、工程塑料及复合材料等多种金属/非金属材料，以满足汽车对功能、安全、效率等多方面的需求。图1-5为100多年 来汽车材料的发展趋势
39、。 表1-3 2013年款福特Fusion所用材料及其用量 零件数总计不包括紧固件数量。 图1-4 2013年款福特Fusion车身 图1-5 汽车材料的发展趋势 自汽车诞生之日起，随着其功能的不断完善，汽车的质量是不断增加的。此外，第二次世界大战结束后的20多年间是汽车 工业发展的黄金时期。战后初期，汽油价格低至25美分/加仑，汽车制造商们不必考虑任何与燃油经济性有关的问题，汽车设计 的趋势是设计更大、更舒适、动力更强劲的大型车。 然而好景不长，爆发于1973年的第一次石油危机导致汽油价格暴涨，并彻底改变了全球汽车工业的格局。高昂的油价迫使 制造商推出质量更小、油耗更低的小型车，乘用车的平均
40、质量在石油危机之后的几年迅速降低。之后，各国政府纷纷推出了各种 影响汽车工业的能源政策，如排放法规、燃油经济性法规以及油耗税等，这些政策以及油价波动共同影响着汽车的轻量化进 程。8910 1 Sandler，Martin.Driving Around the USA:Automobiles in American LifeC.Oxford University Press.2003. 2 Wheels for the world:Henry Ford，his company，and a century of progress，1903-2003C:Brinkley，Douglas，2003.
41、3 Cole G，S Bartosiewicz L，Alberts F E.Automotive Materials and Their Characterization:1916 to 1991，Metallography Past，Present，and Future（75th Anniversary Volume）M.Pennsyl vania:ASTM STP 1165，1993. 4 Cole G，S Bartosiewicz L，Alberts F E.Automotive Materials and Their Characterization:1916 to 1991，Meta
42、llography Past，Present，and Future（75th Anniversary Volume）M.Pennsyl vania:ASTM STP 1165，1993. 5 Ghassemieh E.Materials in Automotive Application，State of the Art and Prospects，New Trends and Developments in Automotive IndustryM.InTech，2011. 6 Ducker Worldwide.Aluminum Association Auto and Light Truc
43、k Group 2009 Update on Aluminum Content in North American Light VehiclesJ.Troy，Michigan，2008. 7 A2M .2013My Ford Fusion SE 2.5 Material Report（by Family）C.Automotive Benchmarking，2014. 8 Bureau of Transportation Statistics.Average Fuel Efficiency of U.S.Light Duty VehiclesC.Washing ton:United States
44、 Department of Transportation，2014. 9 Center for Automotive Research.Automotive Technology:Greener Products，Changing Skills（Lightweight MaterialsForming Report）Cfunded Washington:U.S.Employment and Training Administration，2011. 10 Department of Transportation.2017 and Later Model Year Light-Duty Veh
45、icle Greenhouse Gas Emissions and Corporate Average Fuel Economy Standards:Final RuleN.Federal Register，Vol.77，No.199，Book 2 of 2 Books:62623-63200. 1.2 汽车轻量化的驱动力及影响因素 1.2.1 石油危机和油价 20世纪70年代发生了两次大的石油危机。在20世纪60年代，美国逐渐关闭了其国内部分石油产能，使得石油逐渐依赖进 口，1进口石油比例从1967年的19%上升至1973年的36%。21973年，阿拉伯国家和以色列的战争引发了第一次石油危机
46、，导 致美国石油及石化产品供应不足。随着美国介入该战争并支持以色列，中东产油国对美国石油出口量锐减。国际油价从5.4美元/ 桶提高到17美元/桶。为了抵消油价上涨的影响，尼克松总统还宣布将高速公路限速降低至55MPH（英里每小时），并出台政 策鼓励公民拼车出行。这次石油危机直到1974年战争结束才得到缓解。 石油输出国组织（OPEC）在战后仍将石油价格控制在较高水平，从而拖累了全球经济发展。31975年美国国民生产总值 （GNP）下降约6%，失业率达到9%，而发展中国家由于难以承受高油价造成的经济影响更为明显。第二次石油危机是1978年 在伊朗的沙阿政权倒台后石油出口暂停的背景下发生的。石油公
47、司、制造商、政府的恐慌，使得该危机的影响明显扩大。1980 年该次危机达到最严重的状态。42008年前后的油价上涨以及金融危机，造成整个汽车工业的重创和通用汽车公司的破产。从 图1-6可以看到这几次国际原油的价格巨变。 图1-6 国际原油价格的波动（19152015年） 由于石油危机和油价的影响，通常首先受到冲击的是大型豪华车。这迫使汽车制造商和进口商提高汽车的平均燃油经济性以 保住市场地位。为达到这一目标，汽车制造商在努力改进发动机效率的同时，也采用轻量化策略尝试降低车辆质量。56根据 EPA统计数据，图1-7给出了美国轻型车19752009年的质量变化趋势。由于石油危机的发生，加上政府开始
48、实行致力于降低汽 车油耗的法规，美国轻型车的平均质量在19751985年降低了25%。此后，汽车质量整体上呈缓慢增长的趋势，这主要与汽车 在发展过程中要求不断提高的安全性、尾气排放和功能性等方面有关。 图1-7 轻型车质量变化趋势（19752009年） 注：1磅0.4536千克。 1 Ikenberry，G John.Reasons of State:Oil Politics and the Capacities of American GovernmentM.Ithaca N.Y.:Cornell University Press，1988. 2 Hemmer，Christopher M.Which Less
