第3章走马观车汽车基本构造

汽车文化1．发动机图2-18发动机第3章走马观车——汽车基本构造3.1汽车总体构造1.发动机发动机是汽车的动力装置，它的作用是使供入其中的燃料燃烧而发出动力。一般汽车都采用往复活塞式内燃机。车用发动机一般由机体、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、冷却系、润滑系、点火系（汽油发动机用）和起动系等几部分组成。图3-1发动机（解剖照片）2.传动装置传动装置（图3-2）是将发动机输出的动力传给驱动车轮的装置，包括离合器、变速器、传动轴、驱动桥、主减速器、差速器等部件。3.行驶和控制装置行驶和控制装置（图3-3）是将汽车各总成及部件连接成一个整体、起到支承全车并保证汽车正常行驶的装置，包括制动器、转向器、悬架、车轮等部件。图3-2传动装置图3-3行驶和控制装置4.车身车身是形成驾驶员和乘客乘坐空间的装置，也是存放行李等物品的工具。因此，要求车身既要为驾驶员提供方便的操作条件，又要为乘客提供舒适的环境；既要保护全体乘员的安全，又要保证货物完好无损。也就是说，车身既是保安部件又是承载部件。在现代汽车中，车身又是技术与艺术的有机结合的艺术品。轿车车身由本体、内外装饰和车身附件等组成。图3-4车身图2-20车身5.电气设备电气设备是汽车的重要组成部分，由电源、发动机点火系（汽油机）和起动系、照明和信号装置、空调、仪表和报警系统以及辅助电器等组成。对于高级轿车，更多地采用了现代新技术，尤其是电子技术，如微处理机（汽车电脑）、中央计算机系统及各种人工智能装置等，从而显著地提高了汽车的性能。图3-5电气设备图2-22汽车电脑图3-6典型轿车的总体构造3.2发动机构造3.2.1发动机工作原理与分类1.发动机的分类发动机是将自然界某种能量直接转换为机械能并拖动某些机械进行工作的机器。将热能转化为机械能的发动机，称为热力发动机（热机），其中的热能是由燃料燃烧产生的。内燃机是热力发动机的一种，其特点是液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能，然后再转变成机械能。根据车用内燃机将热能转化为机械能的主要构件形式的不同，可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类。前者又可按活塞运动方式不同分为往复活塞式和旋转活塞式两种。往复活塞式内燃机在汽车上应用最广泛。汽车发动机（指汽车用活塞式内燃机）可以根据不同的特征分类：（1）按着火方式分类可分为压燃式与点燃式发动机。（2）按使用燃料种类分类可分为汽油机、柴油机、气体燃料发动机、煤气机、液化石油气发动机及多种燃料发动机等。（3）按冷却方式分类可分为水冷式、风冷式发动机。图3-7水冷式发动机图3-8风冷式发动机（4）按进气状态分类可分为非增压（或自然吸气）和增压发动机。图3-9非增压（自然吸气）发动机图3-10增压发动机（5）按冲程数分类活塞往复四个单程（或曲轴旋转两转）完成一个工作循环的称为四冲程发动机；活塞往复两个单程（或曲轴旋转一转）完成一个工作循环的称为二冲程发动机。（6）按汽缸数及布置方式分类按汽缸数可分为单缸发动机和多缸发动机；按汽缸中心线的布置可分为立式、斜置式与卧式发动机；多缸发动机根据汽缸间的排列方式可分为直列式、对置式和Ⅴ形等发动机。图3-11对置式发动机图3-12Ⅴ形发动机3.四冲程发动机工作原理图3-14四冲程汽油机工作原理图a）进气冲程；b）压缩冲程；c）作功冲程；d）排气冲程2．发动机的总体构造通常，汽油机由两大机构五大系统组成，柴油机由两大机构四大系统组成（无点火系统）。下面以一汽奥迪100型轿车发动机（见图2-24）为例，介绍四冲程汽油机的基本构造。图2-24一汽奥迪100型轿车发动机（1）机体组。（2）曲柄连杆机构。（3）配气机构（4）燃料供给系统。（5）点火系统。（6）冷却系统。（7）润滑系统。（8）起动系统。3.2.2发动机的总体构造1.机体组发动机的机体组包括汽缸盖、汽缸盖罩盖、汽缸体及油底壳等。汽缸盖和汽缸体的内壁共同组成燃烧室的一部分，是承受高温、高压的机件。1）汽缸体水冷发动机的汽缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为汽缸体-曲轴箱，也可称为汽缸体。汽缸体一般用灰铸铁铸成，汽缸体上部的圆柱形空腔称为汽缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在汽缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。图3-15汽缸体汽缸体应具有足够的强度和刚度，根据汽缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把汽缸体分为以下三种形式。a）一般式b）龙门式c）隧道式图3-16汽缸体结构形式a）干缸套b）湿缸套图3-17汽缸套2）曲轴箱汽缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与汽缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳。图3-18油底壳3）汽缸盖图3-19汽缸盖汽缸盖安装在汽缸体的上面，从上部密封汽缸并构成燃烧室。水冷发动机的汽缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。a）半球形燃烧室b）楔形燃烧室c）盆形燃烧室图3-20汽油机燃烧室的结构形式图3-21汽缸垫2.曲柄连杆机构曲柄连杆机构（图3-22）是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。图3-22曲柄连杆机构3.配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入汽缸，并使废气从汽缸内排出，实现换气过程。图3-23顶置气门式配气机构图3-24气门组4.燃料供给系汽油机燃料供给系（图3-25）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，供入汽缸，并将燃烧后的废气从汽缸内排到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入汽缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。图3-25汽油机燃料供给系5.点火系在汽油机中，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（图3-26），点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。图3-26点火系6.冷却系冷却系（图3-27）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。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。图3-27冷却系7.润滑系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。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。图3-28润滑系8.起动系发动机由静止状态过渡到工作状态，需用外力转动曲轴，在外力作用下曲轴从开始转动到发动机开始自动怠速运转的全过程，称为发动机的起动。汽车发动机常用的起动方式有人力起动和电动机起动两种。图3-30起动机图3-29电动机起动原理图3.3汽车底盘构造3.3.1汽车传动系1.传动系的功用与组成汽车传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给驱动车轮，使汽车行驶。图3-31机械式传动系的组成及布置1-离合器；2-变速器；3-万向节；4-驱动桥；5-差速器；6-半轴；7-主减速器；8-传动轴传动系应具有如下功能：1）减速和变速2）实现汽车倒驶3）中断传动4）差速作用2.离合器离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的部件。离合器的功用就是由驾驶员控制，根据需要随时切断和接通发动机传给传动系的动力，从而保证了汽车的平稳起步、换挡平顺，同时还可以防止传动系过载（过载时离合器自动打滑）。图3-32离合器3.变速器1）变速器的功用变速器的主要功用是：①在较大的范围内改变汽车的行驶速度和汽车驱动轮上转矩的数值；②在发动机旋转方向不变的前提下，利用倒挡实现汽车倒向行驶；③在发动机不熄火的情况下，利用空挡中断动力传递，可以使驾驶员松开离合器踏板，离开驾驶位置，且便于汽车起动、怠速、换挡和动力输出。汽车上广泛使用的活塞式发动机，其输出的扭矩和转速变化范围很小，而汽车在行驶中所遇到的复杂的道路条件和使用条件要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化。为此，在汽车的传动系中设置了变速器。2）变速器的分类①有级式变速器。有级式变速器应用最为广泛，传动方式采用齿轮传动（包括普通齿轮传动和行星齿轮传动）。它具有若干个数值一定的传动比，传动比的变化呈阶梯式或跳跃式。目前，轿车和轻、中型载货汽车装用的有级式变速器多为3～6个前进挡和一个倒挡。图3-33有级式变速器②无级式变速器。无级式变速器有电力式和液力式两种，传动部件分别为直流串激电动机和液力变矩器。它的传动比在一定数值范围内可以连续多级变化。近年来，金属带式无级变速器CVT(ContinuouslyVariableTransmission)在中高档轿车中的应用日渐增多。图3-34奥迪multitronicCVT剖视图③综合式变速器。综合变速器是由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的电控液力机械式变速器，其传动比可以在最大值和最小值之间的几个间断的范围内作无级变化。图3-35电控液力机械式变速器4.万向传动装置在汽车上，万向传动装置主要用于变速器与驱动桥之间、变速器与分动器之间实现变角度的动力传递，在转向驱动桥和某些汽车的转向操纵机构中也有应用。1-万向节；2-前传动轴；3-中间支承；4-传动轴图3-36万向传动装置在汽车上的应用万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，必要时还可加装中间支承。图3-37万向传动装置1-变速器；2-中间支承；3-后驱动桥；4-后传动轴；5-球轴承；6-前传动轴5.驱动桥驱动桥的功用是将万向传动装置传来的发动机动力经减速增矩改变传动方向后，分配给左、右驱动轮，并且允许左、右驱动轮以不同转速旋转。驱动桥通常由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳组成。主减速器可减速增矩，并可改变发动机转矩的传递方向，以适应汽车的行驶方向。差速器可保证左、右驱动轮以不同的转速旋转。半轴把转矩从差速器传到驱动轮。桥壳支承汽车的部分质量，承受驱动轮上的各种力及力矩，并起到保护主减速器、差速器和半轴的作用。图3-38驱动桥示意图1-轮毂；2-半轴；3-驱动桥壳；4-主减速器；5-差速器按驱动轮与桥壳的连接关系，驱动桥分非断开式驱动桥和断开式驱动桥两种。图3-39非断开式驱动桥1-后桥壳；2-差速器壳；3-差速器行星齿轮；4-差速器半轴齿轮；5-半轴；6-主减速器从动齿轮齿圈；7-主减速器主动小齿轮图3-40断开式驱动桥4）主减速器主减速器的功用是将输入的转矩增大并相应降低转速，并可根据需要改变转矩的方向。主减速器由主动锥齿轮、从动锥齿轮、圆锥滚子轴承及其他附件组成。图3-41主减速器图3-42主减速器的组成1-差速器轴承盖；2-轴承调整螺母；3、13、17-圆锥滚子轴承；4-主减速器壳；5-差速器壳；6-支承螺栓；7-从动锥齿轮；8-进油道；9、14-调整垫片；10-防尘罩；11-叉形凸轮；12-油封；15-轴承座；16-回油道；18-主动锥齿轮；19-圆柱滚子轴承；20-行星齿轮垫片；21-行星齿轮；22-半轴齿轮推力垫片；23-半轴齿轮；24-行星齿轮轴（十字轴）；25-螺栓图3-43东风EQ1090E型汽车单级主减速器及差速器5）差速器汽车直线行驶时，行星齿轮自身不转动，只随行星齿轮轴、差速器保持架、大锥齿轮绕半轴轴线公转，两个半轴齿轮就由行星齿轮带动以同样的转速旋转。当汽车转弯时，行星齿轮不仅如前述同样地绕半轴轴线公转，而且还通过绕行星齿轮轴本身的自转，使两根半轴有不同的转速。对于普通差速器（图3-44），由于行星齿轮的作用，两根半轴传递着相同的转矩。如果某一侧半轴的阻力消失（如一侧车轮陷于淤泥中），另一侧半轴也无法传递转矩，车辆便无法开动。图3-44普通差速器3.3.2汽车行驶系1.汽车行驶系概述汽车行驶系由车架、悬架、车轴和车轮组成。车架对汽车并不一定是必需的，只有在非承载式车身结构中需用车架联接并支承车身、发动机和传动系、悬架等零件，承受和传递底盘零件传来的外力，还提供撞车时所需的强度和吸收冲击能量的能力。2.车桥车桥（也称车轴）通过悬架与车架（或承载式车身）相连接，两端安装汽车车轮。车架所受的垂直载荷通过车桥传到车轮；车轮上的滚动