汽车与工程装备设计制造

吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告汽车与工程装备设计制造一、项目定义项目名称:汽车与工程装备设计制造项目所属领域:基础产业和高新技术涉及的主要学科：车辆工程（国家重点学科）、机械设计及理论、机械制造及自动化、动力机械及工程、机械电子工程项目主要研究方向：●汽车动态仿真与控制●汽车动力传动控制技术●汽车空气动力学●汽车发动机公害控制●汽车工程装备先进制造技术二、项目背景1．项目建设意义汽车与工程装备是高新技术高度集中的产业，它代表了一个国家民族工业的整体实力和水平。

特别是进入WTO以后，来自国外的竞争日益激烈。

面对这种挑战，63吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告我国政府从可持续发展以及振兴民族工业的角度，制定了切实可行的应对措施，在国家“十五”“863”计划及攻关计划中，对汽车与工程装备行业的若干重大关键技术问题都给与了特别关注，特别强调，在今后3～5年内，在国家支持下，建立和完善以大企业、科研单位、高等院校为核心的基础技术与共性技术研究开发体系，以形成我国汽车与工程装备行业的自主开发能力。

吉林大学在汽车与工程装备方面在国内具有较强的实力，学科优势明显。

其中，车辆工程学科整体水平居国内领先地位，部分领域达到国际先进水平；在工程装备领域，特别是在铲土运输装备方面在全国处于领先地位；动力机械及工程学科已成为我国培养车辆发动机方面高层次人才规模较大的基地，通过“九五”“211工程”的建设，在学术队伍、人才培养、科研水平、试验设施等诸方面都已处于国内一流水平，并具备了承担国家重大科研攻关项目的能力，取得了一批标志性成果。

为适应国民经济建设及行业发展的迫切需要，充分发挥我校建校五十年来在汽车与工程装备方面形成的学科优势与行业特色，吉林大学在“十五”“211工程”建设中将“汽车与工程装备设计制造”作为重点学科建设项目来进行建设，进一步改善其教学和科研条件，增强其在国民经济主战场中作为行业依托单位的作用，对于培养我国汽64吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告车与工程装备方面的高层次人才，促进我国早日形成汽车与工程装备的自主开发能力，提高国际竞争力具有重要意义。

2．国际水平在汽车方面，发达国家汽车大修里程已达30万公里，升功率已达50kW/l，经济型轿车的行驶油耗接近3L/100km，排放已达到欧Ⅲ甚至欧Ⅳ水平。

近年来工业发达国家对车身外型的汽车空气动力学、汽车轮胎力学，汽车传动力学的试验研究工作极为重视，先后投资开发了汽车多用风洞、室内外汽车轮胎试验台，汽车碰撞试验台、电控动力传动试验台等大型试验装置，并进行了系统的研究工作，取得一批有价值的研究成果，其中混合动力汽车、汽车自动变速、各种电控技术等已在生产中得到应用。

如日本丰田、本田和尼桑三大汽车公司分别于1997年、1999年和2000年推出了自己的混合动力轿车，累计销量已近10万辆。

比传统内燃机汽车平均节省燃油约50%，减少排放约90%。

国际上大的汽车企业集团都广泛采用了以CAD /CAM/CAE技术为代表的汽车车身现代设计方法，日本丰田公司、美国通用公司、德国大众公司等的CAD /CAM/CAE技术已贯穿汽车设计、制造、销售的整个过程，是否采用现代设计方法用于汽车开发已成为汽车制造企业的水平标志。

近年来，基于并行工程、面向产品开发的65吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告虚拟制造技术、快速原型制造技术的汽车车型开发技术飞速发展，国际上新车型的开发上市周期已由原来的5~8年缩短到2年以内。

在工程装备方面，国际上工程装备技术先进的国家主要有美、日、德等，由于广泛采用光、机、电、液、讯一体化技术、动态设计及智能设计手段和先进制造技术，产品的主要性能指标特别是工作效率和使用寿命比较高。

如美国推土机平均无故障工作时间为350小时，关键部件的平均使用寿命高达1万小时；日本及美国的全液压挖掘机使用电子节能技术后，整机机械效率已达90％以上。

90年代末期，国外大型工程项目的建设，有的已采用群控技术，施工中众多的工程装备通过机载控制器、无线卫星通讯系统和GPS技术，与总部互联在一起，通过合理的调度与优化，大幅度提高了工作效率、施工质量，并缩短了施工周期。

国外大型公司拥有高水平的科技队伍和先进的试验设备，以美国卡特彼勒公司为例，科技人员达1万多人。

目前国外知名大学在工程装备方面的前沿研究工作主要包括：整机动态设计理论与智能CAD技术、整机的多体分析技术、液力传动三维流动设计方法与测试技术、无线及卫星通讯技术、作业面激光调平技术、电子节能技术、虚拟现实技术在工程装备上的应用等，许多研究成果已应用于生产。

66吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告在动力源方面，发动机在近10多年来发展迅速，轿车汽油机已经完全采用电子控制的汽油喷射以及多气门、可变配气相位、涡轮增压等最新技术，由于普遍采用高效的三效催化剂等措施，轿车发动机的废气排放量已降低到采用控制措施前的5%以下。

工程车辆用柴油机广泛采用电控高压喷射和多次喷射、增压中冷、废气再循环以及新型燃烧室等先进技术，各项性能指标显著提高。

在学科建设和人才培养方面，国外知名大学注重高新技术的应用和多学科交叉渗透，设置适于学生能力培养和进行科学研究的开放型实验基地，为培养高水平的研究开发人才提供了良好条件。

在人才培养方面，国外注重拓宽知识面，强调多学科交叉渗透，培养高层次的复合型人才。

3．国内水平国内汽车与工程装备的技术水平与国外差距较大，主要体现在没有自主开发能力，电控技术、设计制造技术比较落后等几个方面。

在汽车技术方面，近年来我国对汽车空气动力学、汽车轮胎力学，汽车系统动力学等的试验研究也做了不少工作，“九五”期间设在吉林大学的汽车动态模拟国家重点实验室研制开发了平板式轮胎动态试验台，最近长春汽车研究所又开发了轮胎高速试验台，应用这些实验台只能进行一些简单的轮胎高速实验，存在着如“轮胎纵向的驱动67吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告和制动试验还无法实现”等较多的缺点。

我国至今尚无专用的汽车风洞，这给汽车空气动力学的研究造成了很大的障碍。

虽然曾对航空风洞（FD—09风洞）进行了改造，从技术上能满足汽车风洞试验的要求，但存在许多问题。

例如，电机功率过大，耗电量大，试验费用昂贵等。

在自动变速理论与控制技术方面，国内水平与国际先进水平相差并不大，差距主要反映在执行机构的加工质量、传感器及电子元件的质量与可靠性方面，而在动态特性与智能控制方面尚须努力。

在先进设计制造技术方面，近年来，一汽、二汽、上汽等企业都购买了CAD/CAM软件及快速模型制作设备，并广泛采用了三维设计软件，清华大学、同济大学、吉林大学等也都开展了此方面的研究。

在混合动力车方面，国家“十五”863计划已经设立电动汽车重大专项（覆盖纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车），投资8.8亿元人民币。

目标是到2005年底，推动纯电动汽车在特定区域的商业化运作，建立燃料电池汽车产品技术平台，实现混合动力汽车的批量生产。

预计2003年上半年试制成功第一批混合动力样车。

在工程装备方面，国内工程装备产品的主要性能指标(主要是工作效率与使用寿命等)特别是自动化程度与国外相比差距较大，目前大型的工程项目(如三峡工程)，其主要土方机械首先选用国外产品。

国产推土机平均无故障工68吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告作时间仅为150小时，关键部件的平均使用寿命不足4000小时；国产全液压机械因无电子节能装置，整机机械效率只有50～70％。

“九五”期间，国家重大科技攻关项目在工程装备方面投入了大量的资金，主要是解决工程装备的机电一体化与智能化技术，在“九五”“863”计划中投入约4000余万元，在徐工集团列出了“机器人化装载机”项目。

吉林大学、清华大学、中国矿业大学参加了该项目，主要解决了“工程机械工作装置电子定位技术”、“混凝土搅拌楼的自动控制技术”与“沥青摊铺机的故障诊断与远程监控”。

但是工程装备的机电一体化与智能化远不止这些。

而“十五”“863”已经预列出了“工程机械机群的群控技术”等项目，以适应未来快速建设大型工程建设项目的需要。

在动力机械及工程方面，我国的内燃机工业近年来在数量上有较快的发展，产品质量也有一定提高。

工程车辆用柴油机与国外的技术水平差距正在缩小，而轿车用汽油机主要是引进国外生产线和产品，总体技术水平与国际先进水平相比，差距估计在15年左右。

由于发动机工作过程的基础研究十分缺乏，所以很难有效应用国际上已经采用的新结构、新技术，导致国产发动机的动力性、经济性、可靠性和耐久性指标落后，特别是排气污染和噪声污染严重，缺乏国际竞争能力。

69吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告在汽车与工程装备技术的人才培养方面，近年来国内高校汽车与工程装备方面人才培养的规模与水平有了明显提高，但是还远不能满足国家对汽车与工程装备方面高水平人才的迫切需要。

与国外高校相比，我国高校基础试验研究条件较差，教学内容高新技术偏少，科研工作中科技前沿项目和科研成果总量偏少，博士生培养规模和质量尚有一定差距，特别在跟踪世界汽车与工程装备产品技术的最新发展和多学科综合研究水平以及研究手段现代化方面尤为欠缺。

三、项目现有基础本建设项目由机械工程、动力工程与力学3个一级学科内的7个博士点和2个硕士点组成。

吉林大学机械工程学科是博士学位一级授权学科，设有“机械工程”博士后流动站，其中的“车辆工程”二级学科是我国最早的国家重点学科，设有汽车动态模拟国家重点实验室，在国内外汽车行业享有很高的声誉。

动力机械及工程学科是国内培养汽车发动机方面高层次人才规模较大的基地，也是内燃机行业在排气污染和振动噪声等公害控制、内燃机新技术、新型车用动力等关键技术的重要开发基地。

我国在“十五”期间要加大汽车工业与工程装备行业的发展力度，而这两个行业所需要的基础技术和关键技术均包含在本建70吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告设项目的学科之内，在长期的科研实践中，各学科之间相互配合，已形成了密不可分的协作关系。

在师资队伍建设方面，现有教授74人。

其中，中国工程院院士1人，国务院学位委员会学科评议组成员1人，长江学者奖励计划特聘教授1人，博士生指导教师39人。

具有博士学位和在职攻博的教师有66名。

师资队伍学历结构、年龄结构合理，实力雄厚。

在人才培养方面，本项目学科已累计培养本科生17760余名，硕士研究生1252名，博士研究生247名，出站博士后研究人员16名。

为我国汽车工业与工程装备行业的人才培养做出了突出贡献。

在科学研究方面，汽车动态仿真与控制研究领域的研究成果处于世界先进水平，稳态轮胎模型和非线性非稳态轮胎六分力模型是迄今为止国际汽车工程界公认的两种轮胎模型之一，在汽车操纵动力学和现代汽车动力学中得到了广泛的应用；车辆自动变速理论与动力传动控制技术在国内处于领先地位，开发的液力变矩器投产效益显著，获得国家科技进步二等奖。