车辆工程学讲义一_汽车构造

车辆工程学讲义一汽车构造概述刘祚时目录§1现代汽车类型§2发动机构造§3汽车底盘概述§4汽车传动系统§5汽车行驶系统§6汽车转向系统§7汽车制动系统§1现代汽车类型1）轿车3）货车2）客车5）特种车4）牵引车和汽车列车7）农用汽车6）工矿自卸车8）越野汽车轿车的分类类型发动机排量（L）车型微型≤1.0夏利、奥拓普通型＞1.0~≤1.6富康、捷达中级＞1.6~≤2.5桑塔纳、奥迪100中高级＞2.5~≤4.0皇冠、奔驰300高级＞4.0CA770、卡迪拉克、林肯、奔驰500系列1、按排量分类轿车的分类2、按发动机布置和驱动方式分发动机布置和驱动型式示意图发动机前置、前驱发动机前置、后驱发动机后置、后驱客车的分类按汽车的长度分类：类型车辆长度（m）微型＜3.5轻型3.5~7中型7~10大型10~12超大型＞12（铰接式）10~12（双层）客车的分类按车身型式分类：长（短）头客车箱形客车流线型客车铰接式客车双层客车货车的分类1、按驾驶室总成结构型式分类长头车短头车平头车货车的分类2、按货箱型式分类栏板式罐式自卸式平台式箱式篷式货车的分类3、按汽车质量分类：类型总质量（t）微型＜1.8轻型1.8~6中型＞1.6~≤2.5重型＞14牵引车EQ4166G型牵引车采用武之6×4驱动方式，装备东风康明斯6BTA5.9型增压、中冷柴油发动机，φ380mm离合器，先进的平衡悬挂系统，HFB52型整体式动力转向器，9吨级中、后桥。特种用途车防弹高级迎宾车检阅车银行运款专用车改装车消防车洒水车救护车扫雪车殡丧车垃圾装运车清扫车混凝土搅拌车§2发动机构造1）发动机2）底盘3）车身4）电气设备§2.1发动机工作原理和总体构造基本术语四冲程发动机工作原理和总体构造二冲程发动机工作原理和总体构造o发动机的分类单缸发动机结构示意图§2.2基本术语VL=Vh×iVh=πD2·S×10-6/4（L）D——气缸直径mmS——活塞行程mm上止点下止点活塞行程(S)曲柄半径(R)气缸工作容积(Vh)发动机排量(VL)燃烧室容积(Vc)气缸总容积(Va)工作循环§2.3四冲程发动机的简单工作原理一、四冲程汽油机的工作原理1、进气行程2、压缩行程3、作功行程4、排气行程单缸四冲程汽油机的工作过程进气行程排气门关闭进气门开启活塞温度370~440K，压力75~90kPa大气压力线PVra示功图上止点下止点示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞压缩比：ε=Va/VcPVra示功图大气压力线c上止点下止点温度600~800K，压力600~1500kPa作功行程进气门关闭排气门关闭活塞PVra示功图大气压力线cZb上止点下止点瞬时最高：温度2200~2800K，压力3~5MPa作功终了：温度1500~1700K，压力300~500kPa排气行程进气门关闭排气门打开活塞PVr示功图大气压力线cZb上止点下止点温度900~1200K压力105~125kPa残余废气二、四冲程柴油机的工作原理喷油器喷油泵吸气行程压缩行程作功行程排气行程进气门排气门纯空气温度300~370K压力800~900kPa温度800~1000K压力3~5MPa瞬时：温度1800~2200K压力5~10MPa温度800~1000K压力105~400kPa终了：温度800~1000K压力105~400kPa思考四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢？共同特点：1每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴转半周。2只有作功行程产生动力。思考四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么不同呢？不同点汽油机柴油机汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧有点火系无点火系无喷油器有喷油器§2.4二冲程发动机的工作原理•二冲程发动机•二冲程汽油发动机工作原理•二冲程柴油发动机工作原理二冲程汽油机工作原理压缩混合气进气点火燃烧排气扫气孔进气孔排气孔火花塞1、结构二冲程柴油机工作原理换气燃烧排气压缩喷油器空气扫气泵废气排气门思考二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？1.理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。2.由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀平稳。3.构造简单，质量较小。4.易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。§2.5发动机的分类车用内燃机水冷发动机风冷发动机车用内燃机车用内燃机车用内燃机四冲程发动机二冲程发动机汽油发动机柴油发动机单缸发动机多缸发动机化油器式发动机直接喷射式发动机发动机车用内燃机单列式发动机双列式发动机§2.6发动机的总体构造两大机构曲柄连杆机构配气机构五大系统供给系点火系冷却系润滑系起动系连杆飞轮曲轴活塞进气门排气门推杆挺柱正时齿轮■配气机构■曲柄连杆机构摇臂凸轮轴桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机冷却系示意图桑塔纳发动机润滑系示意图压缩比定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用ε表示。ε=Va/Vc现代化油器式发动机压缩比一般为6～9(轿车有的达9～11)。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.2。压缩比过大的不良后果返回压缩比过大的不良后果名称成因现象后果爆燃由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。火焰以极高的速率向外传播，形成压力波，以声速向前推进。当压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等。表面点火由于燃烧室内炽热表面与炽热处(如排气门头，火花塞电极，积炭处)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。伴有强烈的较沉闷敲击声。产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降低。返回四冲程发动机工作状态状态行程温度(K)压力进气行程370~44075~90kPa压缩行程600~800600~1500kPa作功行程2200~2800(瞬时最高)1500~1700(作功终了)3~5MPa(瞬时最高)300~500kPa(作功终了)排气行程900~1200105~125kPa柴油机工作时各行程状态参数状态行程温度(K)压力进气行程320~350800~900kPa压缩行程800~10003~5MPa作功行程2200~2800(瞬时最高)1500~1700(作功终了)3~5MPa(瞬时最高)300~500kPa(作功终了)排气行程800~1000105~125kPa§3汽车底盘概述汽车底盘的作用是支承、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，使汽车产生运动并按驾驶员的操控而正常行驶的部件。汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。1．传动系汽车发动机与驱动轮之间的动力传递装置称为汽车的传动系。它应保证汽车具有在各种行驶条件下所必需的牵引力、车速，以及它们之间的协调变化等功能，使汽车有良好的动力性和燃油经济性；还应保证汽车能倒车，以及左、右驱动车轮能适应差速要求，并使动力传递能根据需要而平稳地接合或彻底、迅速地分离。传动系包括：离合器，变速器，万向传动装置，主减速器及差速器，半轴等部分。2．行驶系汽车行驶系的功用是接受发动机经传动系传来的转矩，并通过驱动轮与路面间附着作用，产生路面对汽车的牵引力，以保证整车正常行驶；此外，它应尽可能缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车行驶平顺性，并且能与汽车转向系很好地配合工作，实现汽车行驶方向的正确控制，以保证汽车操纵稳定性。行驶系包括：车架，车桥，悬架和车轮等部分。3．转向系汽车转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。在汽车转向行驶时，还要保证各转向轮之间有协调的转角关系。驾驶员通过操纵转向系统，使汽车保持在直线或转弯运动状态，或者使上述两种运动状态互相转换。转向系包括：转向操纵机构、转向器、转向传动机构等部分。4．制动系制动系是汽车装设的全部制动和减速系统的总称，其功能是使行驶中的汽车减低速度或停止行驶，或使已停驶的汽车保持不动。制动系包括：制动器、制动传动装置。现代汽车制动系中还装设了制动防抱死装置。§4汽车传动系统传动系概述离合器手动变速器自动变速器万向传动装置驱动桥四轮驱动/全轮驱动系统汽车巡航控制系统传动系的组成及各总成的功用1．机械式传动系主要由离合器，手动变速器，万向传动装置，主减速器及差速器，半轴组成。传动系的组成及各总成的功用2．液力机械式传动系主要由液力机械变速器，万向传动装置，主减速器及差速器，半轴组成。传动系统的布置形式1．发动机前置后轮驱动(FR)FR的优点是：附着力大，易获得足够的驱动力，整车的前后重量比较平衡，操控稳定性较好。缺点是：传动部件多、传动系统质量大，贯穿乘座舱的传动轴占据了舱内的地台空间。a)发动机纵向布置b)发动机横向布置传动系统的布置形式2．发动机前置前轮驱动(FF)FF的优点是：降低了车厢地台，操控性有明显的转向不足特性，另外其抗侧滑的能力也比FR强。缺点是：上坡时驱动轮附着力会减小；前轮由于驱动兼转向，导致结构复杂、工作条件恶劣。传动系统的布置形式3．发动机中置后轮驱动(MR)MR的优点是：轴荷分配均匀，具有很中性的操控特性。缺点是：发动机占去了座舱的空间，降低了空间利用率和实用性，因此MR大都是追求操控表现的跑车。传动系统的布置形式4．发动机后置后轮驱动(RR)RR的优点是：结构紧凑，没有沉重的传动轴，也没有复杂的前轮转向兼驱动结构。缺点是：后轴荷较大，在操控性方面会产生与FF相反的转向过度倾向。传动系统的布置形式5．四轮驱动(4WD)4WD的优点是：四个车轮均有动力，地面附着率最大，通过性和动力性好。1．实现变速变矩。变速器通过改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利的工况下工作；2．实现汽车倒驶。由于内燃机是不能反向旋转的，利用变速器的倒档，实现汽车的倒向行驶；3．必要时中断传动。利用变速器中的空档，中断动力传递，使发动机能够起动和怠速运转，满足汽车暂时停车或滑行的需要；4．实现动力输出，驱动其他机构。如有需要，可将变速器作为动力输出器，驱动其他机构。如自卸车的液压举升装置等。手动变速器变速器的类型1．按传动比变化方式分类（1）有级变速器。目前使用最广的一种。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比，传动比成阶梯式变化。轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有3-6个前进档和一个倒档，在重型货车用的组合式变速器中，则有更多档位。（2）无级变速器。其传动比在一定范围内可连续地变化。常见的有电力式和液力式两种，多用液力式。（3）综合式变速器。它是由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，目前应用较多。变速器的类型2．按操纵方式不同分类（1）手动操纵式变速器。靠驾驶员直接操纵变速杆进行换档。这种变速器的换档机构简单，工作可靠并且经济省油，目前应用最广。（2）自动操纵式变速器。其传动比的选择和换档是自动进行的。所谓“自动”，是指机械变速器每个档位的变换是借助反映发动机负荷和车速的信号系统来控制换档系统的执行元件而实现的。驾驶员只需操纵加速踏板和制动装置来控制车速。此种方式因操作简便，目前运用较多。（3）半自动操纵式变速器。此种变速器有两种形式：一种是几个常用档位可自动操纵，其余几个档位由驾驶员操纵；另一种是预选式的，即驾驶员先用按钮选定档位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，接通自动控制和执行机构进行自动换档。自动变速器的基本组成及作用自动变速器是一种能实现自动变速、连续变矩的动力传动装置。它从低档自动换到高档，无需驾驶员进行离合器操作。具有操作方便；换档平稳、乘坐舒适；过载保护性好等特点。但其结构较复杂，成本较高，修理较麻烦。自动变速器的基本组成如图5-1所示。由图中可知，自动变速器由液力变矩器、齿轮变速传动装置、液压控制系统、电子控制系统等组成。此外还有自动变速器油冷却和滤清装置。自动变速器的基本组成及作用自动变速器各组成部分的作用如下：（1）液力变矩器：使发动机产生的转矩成倍增长；起