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教 案 车辆装备管理 第二章 车辆基本知识汽车结构与工作原理授课内容1、 发动机的工作原理；2、 汽车传动系、行驶系、转向系和制动系介绍；3、 汽车附属设备介绍；目的要求通过学习使学员掌握汽车发动机的工作原理、汽油机和柴油机的区别以及汽车各总成的功能和结构。重点1、 发动机的原理；2、 汽油机和柴油机的区别。 3、 汽车传动系、行驶系、转向系和制动系的工作原理。难点1、发动机的原理；2、汽油机和柴油机的区别。3、汽车传动系、行驶系、转向系和制动系的工作原理。教学方法与手段1、复习上节课。52、整体介绍汽车的结构。102、发动机分类、结构和工作原理讲解。303、结合图例讲解汽车的传动系、行驶系、转向系、制动系和汽车附属设备。354、总结10思考题1 发动机通常由哪些机构与系统组成的？他们各有什么功用？2 柴油机和汽油机在可燃混和气形成方式和点火方式上有何不同？他们所用的压缩比为何不一样？3 四冲程汽油机和柴油机有什么不同点？4 汽车传动系的基本功用是什么？5 汽车行驶系的功用是什么？它主要由哪些部件和总成组成？各起什么作用？6 机械转向系由哪几部分组成？第二章 车辆基本知识汽车结构（发动机和底盘） 汽车由四大部分组成：发动机、底盘、车身和电气设备。一、 汽车的布置型式汽车的布置型式通常有：发动机前置后轮驱动（FR）发动机前置前轮驱动（FF）发动机后置后轮驱动（RR）中置后轮驱动（MR）全轮驱动（nWD）二、 发动机发动机的作用是使供入其中的燃料燃烧而发出动力1、 发动机的分类1） 按着火方式不同分为点燃式和压燃式；2） 按气缸数分为单杠发动机和多缸发动机；3） 根据每一个工作循环所需活塞行程数分为四冲程发动机和二冲程发动机；4） 按照气缸排列的形式分为直列、水平对置和V形；5） 按照冷却方式分为水冷和风冷；2、 发动机的结构汽油机一般都是由两个机构、五个系统所组成。两机构有：曲柄连杆机构、配气机构。五系包括：供给系、点火系（柴油机采用压燃式点火，无点火系）、冷却系、润滑系和起动系。曲柄连杆机构包括气缸盖、气缸、气缸体水套、活塞、活塞销、连杆、曲轴、曲轴箱、飞轮和油底壳。配气机构包括进气门、排气门、挺柱、推杆、摇臂、凸轮轴以及和凸轮轴正时齿轮。供给系包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进气管、排气管和排气消声器等。点火系包括蓄电池、发电机、断电器、点火线圈、火花塞等。 润滑系包括机油泵、集滤器、机油管和机油冷却器等。冷却系包括水泵、分水管、气缸体放水阀、风扇和气缸体水套等。起动系包括起动机和一些附属装置。3、 发动机常用术语上止点：活塞顶离曲轴中心最远处，也就是活塞的最高位置。下止点：活塞顶部离曲轴中心最近处，即活塞的最低位置。活塞行程：上、下止点间的距离S。曲柄半径：曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离R。气缸工作容积（气缸排量）：活塞从上止点到下止点所扫过的容积，用符号Vh表示。燃烧室容积：当活塞位于上止点时，活塞顶上方的容积。气缸的总容积:活塞位于下止点时，活塞顶上方的容积, 用Va表示。压缩比:气缸总容积Va与燃烧室容积Vc之比。用表示。4、 发动机的工作原理四冲程发动机的工作循环包括进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程。化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混和，形成可燃混和气，然后再吸入气缸。进气行程:进气门开启，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而气缸内的压力降低到大气压以下，即在气缸内造成真空吸力。这样，可燃混和气便经进气管道和进气门被吸入气缸。这是气体的压力约为0.075009MPa，由于气体与气缸壁的摩擦，并且与前一循环留下的高温残余废气混和，所以，这时候的温度升高到370400K。压缩过程:进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程成为压缩行程，压缩终了时，活塞到达上止点，此时，混和气被压缩到活塞上方的很小空间，也就是我们说的燃烧室中，这时就形成了高温高压的气体。这时候混和气的压力升高到0.61.2MPa，温度也达到了600700K。作功行程：在这个行程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，装在气缸盖上的火花塞就立即发出电火花，点燃被压缩的可燃混和气，可燃混和气被燃烧后，就放出大量的热能。所以，燃气的压力和温度在这个时候迅速增加，所能达到的压力大约为35MPa，相应的温度则为22002800K。这时候高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，这部分机械能除了用来维持发动机本身继续运转以外，其余的就用于对外作功。排气行程：当膨胀作功接近结束时，排气门就开启。靠废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，继续将废气强制排到大气中。活塞到上止点附近时，排气行程就结束，在整个的排气行程中气缸内的压力稍高于大气压力。约为0.1050.115MPa。在排气终了时，由于燃烧时占有一定容积，气缸内还会留一部分的残余废气，这些废气的温度约为9001200K。5、 汽油机和柴油机的区别四冲程柴油机和四冲程汽油机基本上是一样的，每个工作循环也是经历进气、压缩、作功、排气四个冲程。但是由于柴油机的燃料是柴油，粘度比汽油大，不易蒸发，然而它的自然温度却比汽油要低。所以可燃混和气的形成和点火方式等方面与汽油机不相同。他们的不同点有这么几个：1、 他们的燃料不同，这个很明显。汽油机用的是汽油，而柴油机用的是柴油。2、 混和气的形成过程不同。汽油机我们知道是在气缸外面形成的，直接吸入气缸的就是可燃混和气。而柴油机的可燃混和气是在气缸内部形成的。柴油机在进气行程中吸入气缸的是纯空气，进气终了时气体压力比汽油机略高而温度比汽油机略低。气体压力约为8090kPa，气体温度约为320350K。当柴油喷入气缸后，在很短的时间内与空气混合后便立即着火燃烧。柴油机燃烧过程中气缸内最高压力要比汽油机高得多，可以达到69MPa，最高温度也可高达20002500K。3、 压缩比不同。柴油机的压缩比比汽油机的压缩比大很多，一般为1622。压缩终了时气体压力约为3.54.5MPa，温度约为7501000K，大大超过了柴油的自燃温度。在压缩行程接近上止点时，喷油器将高压柴油喷入燃烧室，由于柴油的自然温度比较低，柴油和空气在气缸内形成可燃混合气并着火燃烧。4、 点火方式不同。这个也很明显，汽油机是点燃式的，柴油机是靠压力自燃的，所以它是压燃式的。5、 结构不同。柴油机比汽油机少了点火系。柴油机与汽油机相比较，各有自己的特点。汽油机的转速高、质量小、工作时噪声小、起动容易、制造和维修的费用也比较低。所以他广泛被应用在轿车和中小型货车及军用越野车上。唯一的不足就是他的燃油消耗率比较高。而柴油的燃油消耗率平均比汽油机的要低30%左右，并且柴油的价格比较低，所以柴油机的燃油经济性比较高。但是柴油机的弱点就是转速跟汽油机相比比较低、质量大、制造和维修费用也比较高。他的维修费用高就高在喷油泵和喷油器的加工精度要求很高。目前这些弱点都在逐渐得到克服。他的应用范围也在不断地扩展，国外的一些轿车上采用的柴油机的转速已经和汽油机的比较接近。三、 底盘底盘是接受发动机的动力，使汽车产生运动，并保证汽车按照驾驶员的操纵正常行驶，它主要由四大系组成：传动系、行驶系、转向系和制动系。1、 传动系传动系的基本作用是将发动机发出的动力传给驱动车轮。传动系根据其结构和传动介质可以分为机械式、液力机械式、容积液压式和电力式。这里仅介绍机械式传动系。发动机发出的动力依次经过离合器、变速器、由万向节和传动轴组成的传动装置，以及安装在驱动桥中的主减速器、差速器和半轴传到驱动轮。传动系的首要任务是与发动机协同工作，以保证汽车能在不同使用条件下正常行驶，并具有良好的动力性和燃料经济性。传动系的功用：1） 减速和变速汽车要能在道路上行驶，需要克服很多的阻力，只有当作用在驱动轮上的牵引力足以克服外界对汽车的阻力时，汽车才能起步和正常行驶。试验得知，即使汽车驶在平直的沥青路面上以低速匀速行驶，他也需要克服数值约相当于1.5%汽车总重力的滚动阻力。以东风EQ1090E为例，他的满载总质量为9290kg，也就是说总重力为91135N，其最小滚动阻力约为1367N。如果要求满载汽车能在坡度为30%的道路上匀速上坡行驶，则所要克服的上坡阻力就达到2734N。他所使用的6200-1型发动机所能产生的最大转矩为353N.m，假如说这一转矩直接传给驱动轮，则驱动轮可能得到的牵引力仅仅为784N。很显然，在这样的情况下，汽车不仅不能爬坡，即使是在平直的良好路面上也不可能匀速行驶。另外，6100Q-1发动机在发出最大功率时的曲轴转速是3000r/min。假如将发动机与驱动轮直接连接，则对应这一曲轴转速的汽车速度将达到510km/h，显然因为牵引力太小，这么高的车速汽车根本就没办法起步，这样的车速也是不使用的。所以为了解决这些矛盾，就必须使传动系具有减速增距作用，简称为减速作用，即使驱动轮的转速降低为发动机转速的若干分之一，相应地驱动轮所得到的转矩则增大到发动机转矩的若干倍。为了使发动机能保持在有利转速范围内工作，而汽车牵引力和速度又能在足够大的范围内变化，应当使传动系传动比能在最大值与最小值之间变化，即传动系应起变速作用。2） 实现汽车倒驶汽车在很多时候都需要倒向行驶。然而，发动机是不能反向旋转的，所以只能依靠于发动机共同工作的传动系在发动机旋转方向不变的情况下，能使驱动轮反向旋转。一般的就够措施是在变速器内加设一个倒档。3） 必要时中断传动传动系不仅仅要传递动力，在必要的时候还需要他能够中断传动。发动机只能在无负荷的情况下才能够启动，而且启动后的转速必须保持在最低稳定转速以上，否则就很容易熄灭。所以在汽车起步之前，必须将发动机与驱动轮之间的传动线路切断，以便能够启动发动机。另外在换档和对汽车进行制动之前，也都有必要暂时中断动力传递。这个作用就是靠装设在发动机与变速器之间的离合器。它是一个依靠摩擦来传动，且他的主动和从动部分可以在驾驶员的操纵下彻底分离，随后再柔和结合的机构。另外在汽车长时间停驻时，以及在发动机不停止运转情况下，使汽车暂时停驻，或在汽车获得相当高的车速后，想停止对汽车提供动力，使他靠自身的惯性长时间滑行时，传动系应该能长时间保持在中断传动状态。所以在变速器上就设有空档。这时各档齿轮都能自动保持在脱离状态位置。4） 差速作用当汽车在转弯时，左右车轮的速度是不一样的，他们在转弯时所滚过的距离是不相同的，是两个不同的圆弧，那么如果他们的速度也一样的话，在汽车转弯时就必然会产生车轮相对于地面滑动的现象。这样的话，转向就非常困难，并且将会增加汽车的动力消耗，加剧传动系内某些零件和轮胎的磨损。所以，就在驱动桥内装一个差速器来实现左右车轮以不同的角速度旋转。动力的传递主要就是先传到差速器，再由差速器分配给左右两半轴，最后传到两侧的驱动轮。2、 行驶系汽车行驶系的功用是接受由发动机经传力系传来的转矩，并通过驱动轮与路面间的附着作用，产生路面对汽车的牵引力，以保证整车正常行驶；传递并承受路面作用于车轮上的各向反力及其所形成的力矩；另外他还要尽可能缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，并且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。保证汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。关于汽车行驶系的组成和结构型式，在很大程度上取决于汽车经常行驶路面的性质。绝大多数汽车行驶在比较坚实的道路上，其行驶系重直接与地面接触的部分就是车轮，这种叫做轮式行驶系。另外还有全履带式、半履带式和车轮-履带式等几种。半履带式汽车的主要特点就是前桥装有车轮来实现转向，只有后桥上面装有履带。如果前后桥上都装有履带就称为全履带式汽车。车轮-履带式汽车的车轮和履带可以互换。履带的作用主要就是减少对地面的单位压力（比压），防止汽车在松软的路面上下陷，同时靠履带上的履刺，可以增加附着能力，提高通过能力，防止在雪地上打滑。轮式汽车行驶系的结构主要是由车架、车桥、车轮和悬架组成。车架是全车的装配基体，它将汽车的各相关总称连接成一整体。车轮分别支承着从动桥和驱动桥，从动桥和驱动桥又通过弹性前悬架和后悬架与车架相连接，悬架的作用就是为了减少车辆在不平路面上行驶时车身所受到的冲击和振动。3、 转向系汽车转向系是用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构。转向系按转向能源的不同可以分为机械转向系和动力转向系两大类。机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。转向操纵机构：驾驶员操纵转向器的工作机构，操纵机构包括从转向盘到转向万向节这一系列部件和零件。 转向器：将转向盘的转动变为转向摇臂的摆动，并按一定的角传动比和力传动比进行传递的机构。转向器一般固定在汽车车架或车身上。 转向传动机构：将转向器输出的力和运动传给车轮（转向节），并使左右车轮按一定关系进行偏转的机构。传动机构包括转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、转向节、转向梯形臂和转向横拉杆等。动力转向系是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系。在正常情况下，汽车转向所需的能量，只有一小部分由驾驶员提供，而大部分是由发动机通过转向加力装置提供的。但在转向加力装置失效时，一般还应当能由驾驶员独立承担汽车转向任务。因此，动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套转向加力装置而形成的。4、 制动系起到使汽车在行驶中减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动的作用。1）制动系的种类：按照制动能源来分：人力制动系、动力制动系、伺服制动系。按照制动能量的传输方式来分：机械式、液压式、气压式和电磁式等。根据传动装置的不同来分：行车制动系又分为单回路制动系和双回路制动系。专门用于挂车：惯性制动系和重力制动系。2）制动系的四个组成部分：供能装置、控制装置、传动装置和制动器。供能装置包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。其中产生制动能量的部分称为制动能源，人的肌体也可作为制动能源；控制装置包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件；传动装置包括将制动能量传输到制动器的各个部件；制动器是产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其中也包括辅助制动系中的缓速装置。有些比较完善的制动系还会有制动力调节装置以及报警装置、压力保护装置等一些附加装置。3）制动系的工作原理一个以内圆面为工作表面的金属的制动鼓固定在车轮轮毂上，随车轮一起旋转。在固定不动的制动底板上，有两个支承销，支承着两个弧形制动蹄的下端，制动蹄的外