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1、汽车文化教案一 所谓汽车文化，全世界尚无一个明确的定义，但大多数人倾向一个说法，即汽车文化是人类在汽车的研究、生产和使用过程中间产生的知识、信仰、艺术、法律、道德、风俗、习惯等等。何谓汽车文化？何谓汽车文化？2 汽车作为现代交通工具，已经广泛深入到人们的日常生活当中，随着汽车工业的发展和汽车保有量的增加，汽车文化日益发达，汽车文化是现代文明的标志之一。本课程旨在汽车文化知识的传播，注重体现广泛性、趣味性、实用性和大众化的特点。课程以汽车技术文化和汽车人文文化两条主线，展示人类追求方便、快捷、高效、舒适、安全、节能、环保交通的梦想，以及在梦想追求过程中产生的物质文明和精神文化成果。使学习者了解汽
2、车的过去、现在与未来，从而扩大知识面，提升综合素质。3 参考教材：曲金玉，任国军编，机械工业出版社出版的高职高专规划示范教材:汽车文化等。网络资源：（中国汽车文化网）；（汽车之家的汽车文化频道）；（浙江经济职业技术学院汽车文化精品课程网）；（武汉理工大学汽车文化与人类文明精品课程网）45第一讲汽车的产生与发展（一）6学习目标：了解汽车的起源及发展71.1.1 设想时期 一、车轮的出现车轮是车的最重要部件，而轮转工具的出现和使用是车轮问世的先决条件。在我国新石器时代，随着手工业的不断发展，人们创造出许多轮转工具，如纺线用的纺轮，制陶用的陶车和琢玉用的轮形工具等。山东、河南、河北、湖北、浙江、广东
3、等地新石器时代晚期遗址中，都出土了轮制陶器，这标志着陶车在当时已经普遍使用了，其技术也达到了相当高的水准。8大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静 继续保持安静9 车轮的出现，是人类对轮子更高层次的利用。古人运送物品，最初主要靠手提臂抱肩扛背负，进而采用将绳子系在物品上用人力拉拽的方法。但这种运输方法，物体着地面积大。为了减少摩擦，后来利用树枝为架，上铺横木，横木不触底，其上载物，即所谓撬载法。但是这种木撬在平滑的地面上进行还比较省力，如遇颠簸不平的路面时，仍很费力。古人进而发明把圆木放垫在地上，其上铺上横木载物，借其滚动而移动物体。10 后来人们发现用直径大的圆木运输速度较快，于是圆木直径越
4、来越大，逐渐演变为带轴的轮子，这就是最早车的雏形。最初的车轮和轴是固定的，车与车辕之间有一个滑动槽，轴在滑槽中转动，车轮就随着车轴滚动。利用车轮滚动而行，减少了车与地面的摩擦，既省人力，又可多载重物，还可以长途运输。车的问世，标志着古代交通工具的发展进入了一个新的里程。1 1花絮：发明车轮，人类为何花了这么长的时间？车轮技术含量似乎并不高，但令人不可思议的是，直到公元前3500年的铜器时代，人类的祖先才发明了车轮。发明者是谁，已经成为一个永远的迷。在那个距现在非常遥远的时代，人类祖先已经开始铸造金属合金，开凿运河，甚至开始设计竖琴等复杂乐器。车轮并不能简单地理解为一个可以滚动的圆环，它们必须能
5、够与一个稳定的固定平台组装在一起才能发挥作用。人类学教授大卫安东尼表示：“车轮必须与轮轴组装在一起，只有车轮毫无意义。不过，实现二者之间的结合并非易事。”为了制造出一个装有旋转轮的固定轮轴，轮轴的两端必须平滑并拥有接近完美的圆度，车轮中央的孔洞也是如此。否则的话，车轮在旋转会产生大量摩擦力，以致无法向前移动。12 车轮-轮轴系统不可能分阶段研制，是一种“要么全有要么全无”的结构。不管是谁发明了轮-轴系统，使用的木料一定是来自树干较粗的树木。据推测，他们应该是首先将树干切割成厚平板，而后雕刻出又大又圆的车轮。此外。他们同样需要金属工具，雕凿出彼此匹配的孔洞和轮轴，同时也需要工具运输木料。安东尼表
6、示：“可能就是这些复杂的木工活导致古人直到大约公元前3500年才发明出车轮。大约公元前4000年后，近东地区才开始普遍铸造铜制平凿和半圆凿。”13二、车的发明 相传，4600年前，黄帝创造了车。出于纪念黄帝的功绩，后人称他为“轩辕黄帝”。轩，一种有帷幕的车；辕，车前架牲畜的直木。传说黄帝与另一个部落九黎族的首领蚩尤在“涿鹿之战”中就用到了牲畜拉的“车”（图1-1-1）。虽然蚩尤以金作兵器，并能“呼风唤雨”，但在拥有“车”的黄帝面前，还是被杀得大败，丢了性命，从此黄帝统一了华夏各族，成就了中华民族的前身。1415 人类历史上的第一部车是中华民族的祖先发明的。据史料记载，在公元前2000多年的夏初
7、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（图1-1-2）。16 记里鼓车（图1-1-3）是早在公元3世纪时，中国最先发明的记录里程的仪器，可惜最初结构已失传，到宋代才由燕肃重新制造成功。指南车（图1-1-4）是三国时期马钧所造。这种车是一种由车子和一个小木人构成的指示方向的机械，车中装有可自动离合的齿轮传动装置，并与木人相连，木人有一只手指向前方，不管车辆朝什么方向行走，在自动离合齿轮装置的作用下，木人的手都指向南方，有人笑称这是现代卫星导航系统的先驱。171819 指南车和记里鼓车都是利用齿轮传动原理
8、来进行工作的。他们的出现体现了1700多年前中国车辆制造工程技术已达到的高度水平，是中国古代技术的卓越成就。世界上设想汽车的第一人，应该是我国唐朝天文学家僧一行（原名张遂，683-727），他发明“激铜轮自转之法，加以火蒸汽运，名曰汽车”（图1-1-5），这比西方人所推崇的达芬奇设想发明汽车的说法早了800年。2021 现代汉字中有个字叫“轩”。“轩”本义是一种有帷幕的车子，供人乘坐（图1-1-6），后来则演化为一种有窗的长廊或小屋，成为一个建筑的名字。每个字的出现和演化都有它的原因和道理，那“轩”字是不是昭示着车与建筑在某种程度上有着某种程度的依存呢？是不是那时的中国人对于车的要求已不再是单
9、纯的代步工具，而是对房车最早的理解呢？把建筑用移动的车来承载-这是一种多么充满智慧的浪漫想象！22世界最贵房车（标价高达190万英镑，约合人民币1905万元）23世界最贵房车内部配置241.1.2 自走式车辆动力的幻想与探索 1420年，有人制造出了一种滑轮车（图1-1-7）。人坐在车内，借用人力使绳子不停地转动滑轮。车虽然走了起来，但由于人力有限，这辆车的速度不能充分得以发挥，甚至比步行还要慢。人们寻找自走式车辆的原动力时，最先想到的是风，因为它早已用在帆船上。1600年，荷兰的西蒙斯蒂芬造出“风帆车”，它把车轮装在帆船上。25风帆车26 1649年，德国一个钟表匠汉斯郝丘制造了一台发条式的
10、汽车（图1-1-8）。但是这台发条车的速度不到1.6km/h，而且每前进230m，就必须把钢制发条卷紧一次，这个工作的强度太大了，所以发条车也没有能够得到发展。271.1.3 汽车早期探索时期 一、第一台蒸汽车 真正意义上的第一辆蒸汽车是1769年，法国一名军事工程师，尼古拉斯古诺大尉建造的三轮蒸汽车，（图1-1-9）。该车长7.32m，车宽2.2m，前轮直径1.28m，后轮直径1.5m。车架上放置一个大锅，前进时靠前轮控制方向，每前进12-15min就要停下来加热15min，运行速度为3.5-3.9km/h.由于操纵困难，在试车途中下坡时撞到了兵工厂的石头墙上，值得纪念的世界上第一辆蒸汽车就
11、这样成了一堆废铜烂铁，面目全非。28 由于这并非是现代意义上的汽车，所以我们称之为蒸汽车，这是汽车发展史上的一个里程碑。在古诺之后，欧洲掀起了研制蒸汽车的热潮。29 1801年，理查德特雷威蒂克制造了英国最早的蒸汽车。两年后，他又研制了形状类似公共马车的蒸汽车。这辆蒸汽车能乘坐8个人，创造了在平路上时速为9.6km/h，坡道上时速为6.4km/h的当时的世界记录。1825年，英国公爵嘉内制成了第一辆蒸汽公共汽车（图1-1-10）。这辆车的发动机装载于后部，后轴驱动，前轴转向。它巧妙地采用专用转向轴设计，最前面两个轮并不承重，可由驾驶者利用方向舵柄轻便地转动，然后通过一个车辕，引导前轴转动，使转
12、向可以轻松自如。1831年嘉内利用这辆车开始了世界上最早的公共汽车运营业务，所以这辆车也被认为是世界上最早的公共汽车。30 19世纪中叶，在欧洲各国和美国达到了研究和制造蒸汽车的高潮。各种用途的蒸汽车相继问世，出现了一个蒸汽车的全盛时期。沃尔特汉考克造蒸汽公共汽车（英国1835年）31 1928年，法国人佩夸尔制造了一辆蒸汽车。这辆蒸汽车首次采用将发动机置于车的前端，而由后轴驱动的布置方案。在发动机和后轴之间，用链条传动。后轴系由两根半轴构成，当中由差速齿轮连接，这就是最早发明的差速器。此外，两个小小的前轮是各自与车架弹性相接的，这称作独立悬挂。这种独立悬挂设计，在当时有划时代的意义。佩夸尔所
13、制蒸汽车采用的链条传动、差速器、独立悬挂设计等技术，对汽车的发展贡献极大，至今有些仍在汽车上广泛地应用。32 蒸汽车有很多缺点，运行时需要大量的水和煤、车身重、锅炉气压高易爆炸、不容易控制、车轴易断裂、易熄火、行车受天气影响、舒适性差，19世纪中叶后，蒸汽车日趋衰落。尽管存在上述的不足，但蒸汽车在汽车发展史上占有重要一页，它是现代汽车的奠基者，在汽车的“家谱”中，它应是“自动车”的祖先。二、电动汽车 早在1830年苏格兰发明家Robert Anderson便成功将电动马达装在一部马车上，后来于1842年和Thomas Davenport合作，打造出第一部以电池为动力的电动汽车，自此开创了电动车
14、的历史。33 法国物理学家Gaston Plante于1859年研发出可充电铅酸蓄电池。法国工程师Gustave Trouve又在1881年对电池进行了改进，提高了电池容量，并研制成世界第一辆可充电铅酸蓄电池电动三轮车。1891年，美国人莫里森成功研制了第一辆四轮电动车，为实用电动车的发展铺平了道路。1830年世界第一部电动马车34 在美国，爱迪生和福特都对电动汽车的开发作出了很大贡献。19世纪90年代，电动汽车有了较快的发展，于l898年创立的哥伦比亚电气公司当时曾生产了500辆电动汽车。l899年，法国人杰那茨驾驶着电动汽车创造了时速105kmh的最高车速纪录(图1-1-11)。在以后的2
15、0年间，电动汽车与蒸汽车展开了竞争。但无论是电动汽车还是蒸汽车，最后都在竞争中让位于后起之秀-装有内燃机的汽车。其主要原因是电动汽车一次充电的续驶里程太短，而且蓄电池的质量和体积很大（制约电动汽车发展的“瓶颈”问题），使车内空间过于狭小。35361900年费迪南德-波尔舍发布的油电混合动力车，车轮中央为电动马达，概念非常先进。37三、内燃机的诞生 内燃机的先驱 蒸汽机的燃料在锅炉中燃烧把水烧开，将蒸汽送进气缸，推动活塞和曲柄连杆机构工作，所以蒸汽机也称为外燃机。它的热量损失大，热效率仅10%左右，能源浪费严重。如果让气体燃料在气缸里直接燃烧产生的气体膨胀力推动活塞作功，就可大大提高气缸压力和热
16、效率，这就是所谓的内燃机。38 1794年，英国的斯垂特首次提出燃料与空气混合形成可燃混合气的原理。1801年，法国化学家菲利浦勒本采用煤干馏得到的煤气和氢气做燃料，制成一台活塞发动机，从此内燃机迈出开拓性的一步。1824年，法国的萨迪卡诺提出了热机的循环理论。1860年，法国技师雷诺尔研制了第一台二冲程实用化煤气机，从此开始了内燃机商品化生产。39 1862年，法国铁路工程师罗彻斯，发表了等容燃烧的四冲程发动机理论，即进气、压缩、作功、排气，并指出压缩混合气是提高热效率的重要措施。1862年1月16日他的发明获得法国专利，可惜他未造出实物来实践他的理论。奥托内燃机 德国工程师尼古拉斯奥托，2
17、2岁开始从事煤气发动机的试验工作。1866年，奥托研制出具有划时代意义的立式活塞式四冲程奥托内燃机。翌年，此物荣获巴黎博览会金质奖章。40 1876年，奥托对四冲程内燃机又作了改进，试制出第一台实用活塞式四冲程内燃机。1877年8月4日取得专利，并成批投入生产。花絮：1867年巴黎博览会上，德国工程师奥托的“内燃机”完全淹没在铺天盖地的展品中。多亏一位评委慧眼能识，发现这台0.5马力的2冲程直立式煤气内燃机具有惊人的热效率，奥托发动机最终获得了世博会金奖。41 奥托还提出了内燃机的工作原理，即“奥托循环”，他利用活塞的四个冲程，把进气、压缩、作功及排气融为一体，使内燃机的结构紧凑和简化，从而推
18、动了小型内燃机的实用化。奥托创建的内燃机工作原理，一直在现代汽车发动机上沿用至今。不过，奥托的内燃机以煤气为燃料，体积较大，重量较重，还不能用在汽车上。42 戴姆勒的小型内燃机 戴姆勒长期担任奥托创建的道依茨发动机公司技术工作。戴姆勒对汽油机更感兴趣，并认为奥托内燃机虽质量大、转速低，但只要稍加改进就可装在汽车上使用。奥托看到煤气机销路好，并认为内燃机在汽车上应用没有前途，不同意戴姆勒对他的内燃机进行改进。43 1881年，戴姆勒辞去道依茨公司的一切职务，同他的同事威廉迈巴赫合作开办了当时第一家汽车工厂，开始研究一种“轻便快速”发动机的设计方案。44 1883年8月15日，戴姆勒和迈巴赫在奥托
19、四冲程内燃机的基础上，通过改进开发出了第一台卧式汽油机。45 他们再接再厉，把发动机的体积尽可能缩小，终于制成了世界上第一台轻便小巧的化油器式、电点火的小型汽油机，转 速 达 到 了 当 时 创 记 录 的750r/min。这是世界上第一台立式发动机，取名为“立钟”。1885年4月3日取得德国专利。46 戴姆勒把这台发动机装在一辆自行车上，1885年8月29日、戴姆勒取得了这辆“骑式双轮车”的德国专利。这实际上是世界上第一辆摩托车。47 通过近一百年的努力，到19世纪80年代，小型内燃机终于在技术上取得了突破，已经可以实用化了。内燃机的发明与完善为内燃机汽车的发明提供了动力来源。内燃机的发明为
20、汽车的诞生奠定了坚实的基础。卧式发动机装于马车上48一、近代汽车的诞生 卡尔本茨(Karl Benz，1844-l929)(图1-l-12)是现代汽车工业的先驱者之一，人称“汽车之父”。1879年，卡尔本茨研制成功火花塞点火内燃机。随后他又将内燃机改进为汽油发动机。1885年卡尔本茨制造了世界上第一辆三轮汽油汽车，车上装有三个实心橡胶轮胎的车轮及一个卧置单缸二冲程汽油发动机。1.1.4 近代汽车的诞生与发展趋势49 卡尔本茨的妻子(贝尔塔)在试车（图1-l-13）1886年本茨制造的装有汽油机的三轮汽车，时速只有16km，但在当时人们的路上交通工具还是马车，因此这一速度足以令人“窒息”。50
21、卡尔奔茨1886年1月29日向德国皇家专利局申报专利并获得批准，因此l月29日被认为是世界汽车诞生日，1886年为世界汽车诞生年。这辆汽车被命名为“奔驰l号”，现保存在慕尼黑科学博物馆内(图1-l-14)。“奔驰l号51 该车前轮小，后轮大，发动机置于后桥上方，动力通过链和齿轮驱动后轮前进，行驶方向靠操纵杆控制，为了提高人员乘坐的舒适感，在车架和车轴问装有钢板弹簧悬架。该车已具备了现代汽车的一些基本特点，如电点火、水冷循环、钢管车架、钢板弹簧悬挂、后轮驱动、前轮转向和制动手柄等。其齿轮齿条转向器是现代汽车转向器的鼻祖。525354二、汽车的发展与完善 德国人发明了汽车，但在促进汽车初期发展方面
22、作出贡献最多的却是法国人。1889年法国人标致(Peugeot)研制成功齿轮变速器、差速器；l891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；l895年法国人开发出充气式橡胶轮胎；l898年法国的雷诺l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。另外，1893年德国人发明了化油器；1896年英国人首次采用石棉制动片和转向盘。551.发动机的完善 l901年，迈巴赫又发明了蜂窝状的冷却水箱，为高效率的冷却打下了基础。早期的汽车是靠手摇转动曲轴来起动发动机,l917年，美国凯迪拉克公司研制了第一个电起动器，它是用一个
23、小电动机带动与曲轴相连的飞轮转动来起动发动机。这项发明的关键在于认识到电动机能在瞬时超负荷运转，所以一个小电动机就可以带动曲轴转动至发动机点火起动。562.传动系统的完善 汽车靠传动轴传递功率后，在传动轴与发动机之间安置了变速器，使发动机在一定的转速内工作，而汽车可以有不同的行驶速度。变速器中是靠齿轮传动的，主动齿轮与发动机连接，从动齿轮与传动轴连接，行驶中换挡时，由于两个齿轮转速不同而啮合困难，强行啮合就有打齿的危险。57两轴式变速器58 开始，人们在变速器的前后各装一个离合器，换挡是用两个离合器将发动机与传动轴都分开。但由于惯性，两组齿轮同步需经过一段时间，另外，两个离合器配合控制很复杂，
24、使得换挡很困难。l929年，凯迪拉克公司首先研制出同步器，它是通过同步器中锥面相互摩擦使两个齿轮转速相同时才允许啮合。这样只要有一个离合器就行了，换挡时既轻便又不打齿，换挡时间也大大缩短了。593.制动系统的完善 汽车制动器开始是照搬马车上的结构，即用手制动器带动一个单支点的摩擦片来抱住后轮。但是汽车所需的制动力要比马车大得多，而且汽车倒退时这种制动器常常失灵。1914年开始出现轮内鼓式制动器(图l-1-15)。1919年，法国海斯柏诺-索扎公司制成用脚踏板统一控制的四轮鼓式制动器，并由变速器驱动一个机械伺服机构来增加制动力，使制动效果大为改善。l921年，美国的杜森伯格公司又推出了液压助力器
25、，由一个主液压缸来放大制动力。以后又出现了气动助力的制动器。制动装置逐渐形成了脚刹控制轮边制动，手刹控制传动轴制动的普遍的结构形式。60鼓式制动器(图l-1-15)61 在邓洛普发明了用于自行车的充气轮胎后不久，l895年，法国的米其林兄弟(Andre and Edouard Michelin)就制造出了用于汽车的充气轮胎。至今，米其林集团仍是全球轮胎科技的领导者。4.轮胎的发展及完善 初期的汽车还有使用实心木轮的，但很快大部分汽车都采用了自行车所谓的辐条式的铁制车轮，外套实心橡胶轮。实心橡胶轮胎减震性能很差，当车速稍快时，车身就会激烈的跳动使得乘员很不舒服。625.对道路建设的促进 当汽车发
26、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。后来发现沥青既可以消除尘土又可使路面平坦。l910年，英国成立了“公路署”，专门负责修筑沥青公路。l914年开始出现水泥公路。l924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。l942年，为了战时的需要，德国修筑了符合现代标准的高速公路。在高速公路上行驶的汽车车速一般都在80km/h以上，欧洲一些国家车速可超过l20km/h，这就使得汽车的运行效率大为提高。63 汽车欣赏专栏：主要安排：1、能较好展现汽车风采的影视剧作；2、名车图片欣赏；3、名车广告欣赏 本次课安排欣赏内容：意大利任务/偷天换日（片段）主要剧情：以查理为首的一伙职业盗贼，其中包括内线史蒂夫、电脑黑客里尔、驾车能手罗勃、爆破高手“一只耳”和专攻保险箱的约翰，在意大利威尼斯完成了一票大买卖，抢得了大量黄金。就在几个人满心欢喜准备分钱的时候，史蒂夫竟一个人带着金条溜之大吉并杀害了约翰。64 为了抢回属于自己的那份，剩下的人只好重新出发，与新加入的漂亮女贼斯黛拉(约翰的女儿)一起来到洛杉矶。为了抢在史蒂夫把金条脱手之前找到他，一伙人成功的控制了洛杉矶市的交通系统，造成了有史以来最大的城市交通阻塞。而他们驾驶着MINI宝马车，在装甲车与直升机的追逐下，在大街小巷甚至是地铁隧道里，完成了一场惊天大逃亡。65