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第二章汽车构造,第一节 汽车的总体构造 第二节 汽车发动机总体构造及性能指标 第三节 发动机曲柄连杆机构 第四节 发动机配气机构 第五节 发动机燃料供给机构 第六节 发动机点火系和起动系 第七节 发动机润滑系和冷却系 第八节 汽车传动系 第九节 行驶系 第十节 制动和转向系 第十一节 车身和油漆 第十二节 汽车电气设备 第十三节 现代汽车新结构 第十四节 现代汽车发展动态,基本内容,按照我国传统划分，汽车通常由发动机、底盘、车身、电气设备四个部分组成。 1.发动机 2.底盘 底盘由下列部分组成：传动系、行驶系、转向系、制动系。 3.车身 4.电气设备,第一节 汽车的总体构造,一、发动机总体构造 汽车发动机是一部由许多机构和系统组成的复杂机器。现以EQ1090E型汽车用的EQ6100-1型发动机为例，介绍四冲程化油器式汽油机的一般构造(见图2-1)。 车用汽油机一般由两个机构和五个系统所组成：(1)曲柄连杆机构 (2)配气机构 (3)供给系 (4)点火系 (5)冷却系 (6)润滑系 (7)起动系。,第二节 汽车发动机总体构造 及性能指标,二、发动机的常用术语 图2-2为发动机示意图。,常用术语有： (1)上止点 (2)下止点 (3)活塞行程 (4)曲柄半径 (5)气缸工作容积：通常用Vh表示。气缸工作容积的总和称为发动机排量，用VL表示： 式中：D气缸直径，cm S活塞行程，cm i气缸数。,(6)燃烧室容积 (7)气缸总容积：用Va表示 (8)压缩比：用表示 三、发动机的主要性能指标 1.动力性指标 (1)有效转矩 (2)有效功率 式中：Me有效转矩，N·m n曲轴转速，rmin,2.经济指标 发动机的经济指标主要指燃油消耗率。 燃油消耗率指发动机每发出1kw有效功率，在1h内所消耗的燃油质量(以克为单位)，称为燃油消耗率，用ge表示，单位为gkw·h。,曲柄连杆机构是将气缸中的可燃混合气燃烧时放出的热能转换成机械能的重要机构 。它包括活塞组、连杆组和曲轴飞轮组。 一、活塞组 活塞组包括活塞、活塞环、活塞销及固定件(见图2-3)。 1.活塞 (1)功用：活塞承受气缸中的燃气力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。 (2)工作条件,第二节 发动机曲柄连杆机构,(3)活塞材料：广泛采用铸铝合金制造。 (4)活塞构造；活塞基本上可分为三部分：即顶部、头部(或称为“环槽部”)和裙部(见图：2-4）。 活塞顶部 汽油机活塞顶部多采用平顶（见图2-4a），也有采用凸顶或凹顶的活塞。 柴油机的活塞顶部大多有各种凹坑。 活塞头部 ：其主要作用有三。 头部切有若干道用以安装活塞环的环槽。,活塞裙部 ：活塞裙部是自环槽部分的油环槽下端面起至活塞底的一段高度部分，它用作引导活塞在气缸内运动和承受侧压力。,2.活塞环 活塞环包括气环和油环。 (1)功用 (2)工作条件 (3)活塞环材料：目前广泛应用的活塞材料是合金铸铁。 (4)气环的切口,3.活塞销 (1)功用 (2)工作条件 (3)活塞销材料 活塞销和活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接配合有全浮式和半浮式。目前大多采用全浮式。（见图2-5）,二、连杆组 连杆组包括连杆、连杆螺栓(或连杆螺钉)和连杆轴承。 1连杆 (1)功用 (2)工作条件 (3)材料 (4)连杆的构造：连杆主要由小头、杆身和大头三部分组成(见图2-6)。,三、曲轴飞轮组 曲轴飞轮组主要由曲轴，飞轮以及其它不同作用的零件和附件组成。典型结构见图2-7所示。 1.曲轴 (1)功用 (2)工作条件 (3)材料 汽油机和柴油机的曲轴广泛采用高强度球墨铸铁(简称球铁)的铸造毛坯，或者45号优质中碳钢的模锻毛坯制造。 (4)曲轴构造 曲轴主要由三个部分组成，即：曲轴前端(或称自由端)、曲拐(包括主轴颈、曲柄销和曲柄)以及曲轴后端(或称功率输出端)，见图28a)、b)所示。,曲轴的前端(见图2-9)装有驱动配气凸轮轴的正时齿轮4，驱动风扇和水泵的皮带轮7以及止推片3等。 曲拐由若干个曲柄销3和左右两端的曲柄4，以及前后两个主轴颈2组成(见图2-8)；,按照曲轴的主轴颈数，可以把曲轴分为全支撑曲轴和非全支撑曲轴两种。在相邻的两个曲拐之间，都设置了一个主轴颈的曲轴，称为全支撑曲轴(见图2-8a)；否则为非全支撑曲轴(见2-8b)。 2.飞轮 飞轮的主要功用是储藏作功冲程能量，克服辅助冲程的阻力，使曲轴能够均匀地旋转。,第四节 发动机配气机构,配气机构的功用是按照气缸间的发火顺序和气缸中所进行的工作过程，适时的开启和关闭进气门及排气门，相应地保证气缸填充新鲜燃料混合气或空气，并使气缸内的废气得以排除。 一、气门式配气机构的布置及传动 气门式配气机构由气门组和气门传动组组成。 配气机构按以下方法分类。 (1)按气门的布置形式，配气机构可分为气门顶置式和气门侧置式。气门顶置式配气机构的特点是进、排气门均安装在汽缸盖上，如图2-10所示。,(2)按凸轮轴的布置位置，配气机构可分为凸轮轴下置式，凸轮轴中置式和凸轮轴上置式。 (3)按曲轴和凸轮轴的传动方式，配气机构可分为齿轮式传动和链条式传动。 (4)按气门数目及布置 分 每缸两气门、四气门或五气门。,二、配气机构的主要零部件 配气机构的组成可按其功用分为：气门组及气门传动组。 1.气门组 气门组有气门、气门导管、气门座及气门弹簧等零件(见图2-11)。 气门由气门头部和杆部组成。气门头部的形状有平顶的、球形的和喇叭形的(见图2-12)。 气门导管：气门导管的主要作用是保证气门作直线运动，使气门与气门座能正确闭合。 气门弹簧：气门弹簧的作用是使气门关闭时与气门座保持密合，并防止在开闭过程中，因传动件的惯性而产生彼此脱开现象。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧(见图2-13a所示)。,2 .气门传动组 气门传动组有凸轮轴正时齿轮、挺柱及其导管，气门项置式配气机构还有推杆、摇臂和摇臂轴等。 1.气门组 凸轮轴：整体式凸轮轴的结构见图2-14所示。,凸轮轴上主要配置有各缸进、排气凸轮，用以使气门按一定的工作次序和配气相位及时开闭，并保证气门有足够的升程。,气门挺柱：气门挺柱的主要作用是将凸轮推力传给气门杆或推杆，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。气门顶置式配气机构的气门挺柱一般制成筒式的(如图2-15b)，以减轻质量。 推杆的作用是将挺柱所受的推力传给摇臂，是配气机构中最易弯曲的零件。 摇臂实际上是一个双臂杠杆，用来将推杆传来的力改变方向，作用在气门杆端以推开气门。,三、配气相位 气门开始开启和关闭终了时刻的曲轴转角称为配气相位。用环形图表示配气相位叫做配气相位图。 发动机配气相位如图2-16所示， 由图2-16，发动机进气门早开，迟关，进气冲程持续角相当于曲轴转角1800+ ；排气门早开为，迟关为 ，排气冲程持续角相当于曲轴转角1800+ + 。,第五节 发动机燃料供给系,在此主要介绍柴油机的燃油供给系（汽油机在后面介绍） 1.柴油机燃料供给系的功用和组成 柴油机燃料供给系的功用是根据柴油机的工作要求，定时、定量、定压地将雾化质量良好的柴油按一定的喷油规律喷人气缸内，井使其与空气迅速而良好地混合和燃烧。 柴油机燃料供给系包括油箱、柴油粗滤器、输油泵、柴油细滤器(低压油路)以及喷油泵、喷油器(高压油路)和燃烧室等。 柴油机燃料供给系如图2-19所示。,2.柴油机燃料供给系低压油路组件 (1)柴油箱 (2)输油泵 (3)柴油滤清器 3.柴油机可燃混合气的形成和燃烧 1)可燃混合气的形成和燃烧 2)柴油机燃烧室 柴油机燃烧室可分为(1)涡流式燃烧室(图2-20)、(2)预燃室式燃烧式(图2-21) 、(3)直接喷射式燃烧室(图2-22) 、(4)球形燃烧室(图2-23)。,4.喷油泵 喷油泵的功用是根据柴油机的不同工况，定时、定量、定压地供油 。最常用的是柱塞式喷油泵。 5.喷油器 喷油器有双重作用：第一将燃料雾化成较细的油滴，以利着火燃烧；第二使喷注的形状同燃烧室的形状适当配合，以形成质量良好的可燃混合气。 闭式喷油器有轴针式（图2-25）和孔式（图2-26）两种基本形式。,一、汽油机点火系 点火系的功用是将电源提供的低压电(一般为12V)升高为点火所需的高压电(1000015000V)，然后按发动机点火顺序分配给各缸火花塞，使其产生电火花以点燃可燃混合气。 1.蓄电池点火系的构造 图2-27所示为蓄电池点火系的构造图，由蓄电池11、电流表10、点火开关1、点火线圈2及附加电阻12、分电器3、断点器4及容电器5、火花塞6及高、低压电线组成。其中分电器3、断电器4和容电器5组成为一个总成，叫分电器总成。各机件的作用如下：,第六节 发动机点火系和起动系,2.蓄电池点火系的点火原理 触点闭合时，低压电路的电流从蓄电池11电流表10点火开关1附加电阻12点火线圈中的初级线圈(粗线圈)断电器壳触点搭铁蓄电池负极流回蓄电池。初级线圈通电后，在线圈周围产生磁场。 触点断开后，初级线圈中的电流被截断，原来在线圈周围建立起来的磁场跟随消失。磁场消失时，在次级线圈上感应产生出1000015000V左右的高压电(因次级线圈匝数很多)。电流从次级线圈(细线圈)初级线圈附加电阻点火开关电流表蓄电池正级蓄电池负极搭铁火花塞侧电极跳火中央电极分电器分火头分电器中央插孔点火线圈中央插孔次级线圈组成回路。,二、发动机起动系 发动机起动装置由起动电动机、操纵机构和离合器三大部分组成。 1.起动电动机 目前汽车发动机采用串激式直流电动机作起动电动机。 2.操纵机构 图2-29所示为电磁操纵机构工作原理图。 3.离合机构 常用的离合机构有自由轮式、弹簧式和摩擦片义三种。,第七节 发动机润滑系和冷却系,一、发动机润滑系 润滑系的作用就是利用润滑油膜减少摩擦零件的磨损，降低零件因摩擦产生的热量并带走摩擦面上磨下的金属微粒，使零件的运动阻力减小，磨损减慢，延长寿命。 1.润滑系的组成 图2-30为东风EQ1900型汽车发动机润滑系的构造示意图。它的组成机件有：机油集滤器14、机油泵11和限压阀12、机油粗滤器9、机油细滤器16等。 2.润滑系的润滑方式 润滑系的润滑方式有压力润滑和飞溅润滑。,1)压力润滑 压力润滑的润滑以一定压力通过一定的管路将润滑油直接引到润滑部位。如曲轴、正时齿轮、凸轮轴、摇臂和摇臂轴等。 2)飞溅润滑 飞溅润滑的润滑主要是用来润滑气缸壁和活塞销等零件。 3.润滑系的主要部件 1)机油泵 机油泵的作用是将机油从油底壳吸人泵内并以一定压力将机油压送到各润滑部位。 图2-31所示为机油泵的结构图，它由泵体、油泵盖、主动轴4、动齿轮3、从动轴7、从动齿轮8、传动齿轮5和进出油管1、9组成。,1）机油滤清器 机油滤情器一般分为集滤器、根滤器和细滤器三种。 (1)集滤器：集滤器装在机油泵前面，作用是滤除机油中的较大杂质。图2-32所示为集滤器的构造和工作原理图。 (2)机油粗滤器：机油粗滤器装在机油泵与主油道之间，滤除机油小较细的杂质。 图2-33a)汽车发动机的粗滤清器。,(3)机油细滤器可滤除润滑油中微细杂质，经它滤清后的润滑油流回油底壳。 图2-33b)汽车发动机的离心式细滤清器。,二、发动机冷却系 目前汽车绝大多数采用水冷。水冷却系的作用是维持发动机的正常工作温度(冷却水温在80-90度)。 1.水冷系的构造 图235所示为强制循环水冷却系示意图，它由百叶窗1、散热器2、风扇4、水泵5、节温器6和分水管9等机件和缸体与缸盖内的水套组成冷却系统。 2.水冷却系的主要机件 1)水泵 水泵的作用是强制冷却水在冷却系内进行循环。 目前汽车上都用离心式水泵，其结构如图2-36所示。它由泵壳1、泵盖9、水泵轴12、叶轮2和水封装置等零件组成。如图3-37所示。,2)风扇 风扇与水泵共轴安装并一同转动。 风扇的作用是将空气从前向后吸，使气流与空气相对流动方向一致以加快空气的流动，增大发动机冷却强度。如图2-38所示。,3)散热器 散热器俗称水箱。它的作用是给发动机散热和贮存水量。图2-39所示为散热器的结构图，它由上水室1、芯部2、下水室3、散热器盖7、护风圈4等组成。,一、概述 传动系的主要作用是： (1)增加转矩降低转速。 (2)改变汽车行驶速度。 (3)实现汽车倒向行驶。 (4)能够在必要时切断动力的传递。 (5)保证汽车的正常转向。 1.汽车传动系的组成 一般汽车的传动系如图2-40所示，由离合器1、变速器2、万向节3、传动轴8、主减速器7、差速器5、半轴6及驱动桥组成。,第八节 汽车传动系,2. 汽车传动系的布置形式 汽车传动系一般可分为三类：前置后驱动；前置前驱动；后置后驱动。 二、离合器 离合器的作用可使汽车起步时平稳；使齿轮变速器换挡容易；避免汽车紧急刹车时传动机件负荷过重而损坏。 1.摩擦式离合器的构造 膜片弹簧离合器的构造如图2-43所示。主要由膜片弹簧、压盘、离合器盖及从动盘组成。,三、变速器 汽车变速器的主要作用就是满足汽车在不同条件下行驶所需的驱动力。此外，利用变速器使汽车能够倒车和截断动力的输出。 图2-44为东风EQ1090型汽车变速器构造图。,四、万向传动装置 万向传动装置的作用是将安装位置不在同一高度的变速器和驱动桥的主减速器连接起来并将变速器1的输出动力顺利传给驱动桥3的主减速器，见图2-45。,1.万向节 万向节分为刚性万向节和挠性万向节：刚性万向节又分为普通刚性万向节和等速万向节。图2-46所示为普通万向节构造。,2.传动轴 汽车传动轴一般由传动轴管和伸缩花键等组成。,五、驱动桥 一般汽车的驱动桥主要由主减速器、差速器、半轴和桥壳等组成。如图2-47所示。,1.主减速器 主减速器的作用是将传动轴传给的转速降低，使扭矩增大并改变转动方向(如90o)，然后将动力经差速器传给左、右半轴。,2.差速器 差速器的作用是，将主减速器传来的动力分别传给两半轴并根据汽车行驶需要使左、右半轴差速转动，防止汽车转弯时车轮产生滑拖。 图2-49所示为行星齿轮式差速器零件图，由差速器壳1和5、行星齿轮轴8、行星齿轮4、半轴齿轮3组成。,2.半轴和桥壳 半轴是传动系中传递转矩的一个重要零件。 半轴根据受力情况不同可分为半浮式和全浮式二种形式。图2-51为全浮式半轴支撑示意图。 驱动桥壳是传动系的组成部分，同时也是行驶系的组成部分。它是主减速器、差速器、半轴、车轮及悬架等的安装基础。,第九节 行驶系,汽车行驶系一般由车架、车桥、悬架、车轮和轮胎组成。 一、车架 汽车上有两种不同的车架和车身结构。 (1)有车架的非承载式结构 (2)无车架的承载式结构 图2-52为箱式车架，多用于轿车结构之中。,二、车桥 车桥即左右车轮之间的横梁。 转向桥是利用转向节使车轮可以偏转一定角度以实现汽车的转向，同时承受汽车前部重量及有关的力和力矩。 转向桥一般由前轴、转向节、主销和轮毂等部分组成，如图2-53所示。 前轮定位包括：主销后倾、主销内倾、前轮外倾和前轮前束。,三、悬架 悬架把车架与车桥弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩，并且缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的振动。 悬架由弹性元件、导向装置和减振器等部分组成。 1.弹性元件 汽车悬架所用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧和油气弹簧。 钢板弹簧如图2-54所示。 2.减振器 减振器的作用是减缓和迅速消除汽车的振动，提高汽车的平顺性和减缓机件的损伤。,四、车轮和轮胎 车轮和轮胎的作用是：支撑汽车的质量、传递汽车与路面间的各种力和力矩，吸收不平路面引起的振动，并确定汽车的行驶方向。 1.车轮 车轮是轮毂、轮辋以及这两元件间的连接部件所组成。,2.轮胎 图2-55所示为有内胎的充气轮胎的组成。它有外胎1、内胎2和衬带3。,第十节 制动与转向系,一、制动系 制动系的作用是：强制行驶中的汽车减速或停车以及防止停放的汽车产生滑移。 1.制动系的基本组成 图2-57所示为液压制动系的基本组成图。它是由车轮制动器和液力传动机件组成。,1)车轮制动器 车轮制动器是产生制动力使车轮停止转功的装置。它由制动底板12、两块制动蹄10、制动蹄回位弹簧14和制动鼓13组成。 2)液压传动机件 液压传动机件由制动总泵(主缸)16、制动分泵(轮缸)9和油管组成。 3.制动器 目前汽车上所用的摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大类。 桑塔纳轿车的后轮制动器如图2-59所示。,4.汽车制动传动机构 图2-60所示为液压制动系的装置简图。它由制动踏板6、推杆10、总泵7、分泵3和油管8、5、11组成。 (1)制动总泵 (2)制动分泵,二、转向系 1.概述 汽车转向系的作用是遵从驾驶员的操纵改变汽车的行驶方向。 转向系的构造 图261所示为一般汽车的转向系构造图。,2.转向系主要机件 1)转向器 图2-62所示为奥迪轿车的齿轮齿条式转向器。 2)转向传动机构 转向传动机构将转向器输出的动力和运动传到转向桥两侧的转向节上使其两侧转向轮偏转，并且使两侧转向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。,第十一节 车身和油漆,一、汽车车身 汽车车身结构主要包括：车身壳体、车门、车窗、车身内外装饰件和车身附件、座椅以及通风、暖气、冷气、空气调节装置等。 车身的作用是容纳和保护乘客或货物并为驾驶员提供工作场所。 1.载货汽车车身 一般载货汽车车身的构造特点是：车箱与驾驶室绝然分开，车箱为敞开式，车箱的后部栏板或后部和侧面栏板可以向外翻转，以便利货物的装卸。 图2-63为一般载货汽车的车身，由驾驶室、车箱、发动机罩、翼子板、水箱罩等组成。,2.客车车身 客车车身的结构特点是：车厢与驾驶室为一体，采用封闭式结构。 图2-64为一般大客车的车身。,3.轿车车身 轿车车身形式有开式、闭式和可开式三种。 图2-65为轿车车身。,二、油漆(涂饰) 汽车涂饰的目的是保护车身和提高其装饰性。 1.车身涂料 2.车身用底漆 3.车身用中间层涂料：中间层涂料是指介于底漆层与面漆层之间的涂层所用的涂料。 4.车身面漆：汽车面漆是汽车覆盖件最后一层涂料。,一、电源 汽车电源包括蓄电池、交流发电机及其调节器。 1.蓄电池 蓄电池的型号规格： 6-QA-100型蓄电池表示额定电压12V，起动用干荷铅蓄电池，额定容量100A·h。 2.发电机及其调节器 发电机是将机械能转变为电能的设备。它是汽车的主要电源，在正常工作时，除了向用电设备供电外，还要向蓄电池充电。,第十二节 汽车电气设备,二、汽车附属设备 1.汽车仪表 1)车速里程表及速度报警装置 2)机油压力表及机油低压报警装置 3)燃油表及燃油低油面报警装置 4)水温表及水温报警灯 5)电流表和充电指示灯,2.照明装置及信号装置 1)照明装置 前大灯、前小灯、后灯、牌照灯、雾灯、驾驶室顶灯、车厢照明灯、车门灯、行李箱灯、发动机罩下灯、工作灯、仪表板照明灯等。 2)信号装置 转向信号灯、制动信号灯、倒车信号灯、故障停车信号灯、电喇叭等。 3.风窗刮水器与风窗洗涤器 4.汽车防盗装置,一、汽油发动机电子控制燃油喷射系统 这项技术能使发动机在任何工况下均处于最佳工作状态，较好地解决了节能和排污的问题。 和化油器供油系统相比，汽油机燃料喷射系统使用各种传感器来检测发动机的运行参数，并且微机对各参数进行分析、比较、计算；准确地控制汽油喷射量，使发动机在各种工况下均能获得准确、合适的空燃比，使发动机处于最佳工况，从而降低了燃料消耗和排气污染。,第十三节 现代汽车新结构,电控式汽油喷射系统在六七十年代大多只控制汽油喷射，80年代开始与点火控制一起构成发动机电子集中控制系统。它根据各种传感器送至电脑的发动机运行状况的信号，由电脑运算后，发出控制喷油量和点火时刻等多种执行指令，实现了多种机能的控制。如Bosch公司Motronic系统，如图2-70所示。 (一)汽油发动机燃油喷射系统的优点 1.混合气分配均匀性好； 2.在任何工况下都能得到精确空燃比的混合气； 3.加速响应好； 4.起动性能好； 5.减速断油，减少排污； 6.充气效率高。,二、汽车自动变速器 自动变速器可根据不同行驶条件自动适时换档，减轻了驾驶员的劳动强度和精神负担。 汽车自动变速结构如图2-71所示，其结构组成可分为五大部分： 1.变矩器 2.行星齿轮变速器 3.液压自动换档控制系统 4.电控装置 5.冷却、滤油装置,三、汽车制动防抱死系统(ABS) （一）概述 制动防抱死系统(简称ABS)，可以在汽车紧急制动时，迅速而准确地控制车轮的运动状态，使车轮的滑移率保持在1520，此时，纵向附着系统达到最大值，制动力也可达到最大值，同时横向附着系数也保持较大的值，使汽车具有良好的抗侧滑能力及制动时的转向能力。 （二)ABS系统的组成 制动防抱死系统由电子控制模块(电脑，又称ECU)、液压控制单元(液压调节器)和车轮速度传感器等组成。ABS系统的组成如图2-77。,(三) ABS系统的优点 (1)ABS系统能缩短制动距离。 (2)ABS系统增加了汽车制动时的稳定性。 (3)ABS系统改善了轮胎的磨损状况。 (4)ABS系统使用方便，工作可靠。,四、电子控制动力转向系统 （一）电子控制动力转向系统的组成及工作原理简介 电子控制系统通常由转矩传感器、车速传感器、电子控制器、电动机、电磁离合器和减速机构等组成。如图2-83所示。,(二)电子控制动力转向的优点 (1)将电动机、减速装置、转向杆、转向器等各部件装配成一个整体，这样既无管道也无控制阀，结构紧凑，质量轻。 (2)没有液力式动力转向所必需的常运转油泵，电动机只是在需要转向时才接通电源转动，从而节省了发动机动力。 (3)没有液压系统，不需要给油泵补充油，也不必担心漏油，工作更加可靠。 (4)能根据不同的情况产生适合各种车速的动力转向，不受发动机停止运转的影响。,