汽车构造总论(ppt 63页).ppt

汽车构造总论 发动机 燃烧燃料而发出动力 再通过底盘的传动系驱动汽车行驶 底盘 接受发动机的动力使汽车产生运动 并保证汽车正常行驶 由传动系 行驶系 转向系 制动系组成 车身 驾驶员的工作场所和容纳乘客或货物的场所 电气设备 汽车的用电设备 一 汽车总体构造 二 汽车类型 1 按用途分为轿车 按发动机排量分 微型 普通级 中级 中高级 高级轿车运输汽车客车 按总长度分 微型 轻型 中型 大型 特大型客车货车 按总质量分 微型 轻型 中型 重型货车竞赛汽车特种用途汽车娱乐汽车特种作业汽车消防车 救护车 工程车 2 按动力装置分为活塞式内燃机汽车电动汽车复合动力汽车燃气轮机汽车3 按行驶道路条件分为公路用车非公路用车 越野汽车 4 按行驶机构特征分为轮式汽车驱动型式符号 n m 车轮总数 驱动轮数 其它型式的车辆 履带式 雪撬式 气垫式 步行机构式车辆 三 国产汽车产品型号编制规则 GB 企业自订代号用途特征代号结构特征代号产品序号主参数代号车辆类别企业代号 第一章发动机构造一 发动机分类 热力发动机 内燃机 活塞式内燃机 燃气轮机外燃机 蒸汽机活塞式内燃机分类 按活塞运动方式分为按工作循环分为按所用燃料分为按冷却方式分为 按点火方式分为按气缸数量分为按气缸排列方式分为按混合气形成方式分为按是否对进气增压分为 二 发动机基本参数及术语 气缸工作容积 气缸排量 Vh发动机工作容积 发动机排量 VL燃烧室容积Vc气缸总容积VaVa Vh Vc压缩比 Va Vc 压缩比 CompressionRatio 定义 Va Vc 越大 压缩终了时的压力越大 温度越高 燃烧速度越快 因此 发动机功率 Power 越大 油耗率 SpecificFuelConsumption 越低 过大 易产生爆燃 Deflagrate 易产生表面点火 爆燃 爆震 离点燃中心较远处的可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧 表面点火 由燃烧室内炽热面或炽热点点燃混合气而产生的一种不正常燃烧 化油器式发动机的压缩比 一般为6 9 柴油发动机的压缩比 一般为16 22 可变压缩比 图 三 柴油机 DieselEngine 1 柴油的主要特点粘度大 不易蒸发 自燃温度低 2 柴油机工作循环与汽油机相同3 柴油机与汽油机主要不同点 图1 4 混合气形成 柴油机不用化油器 燃油直接喷射入气缸内 点火方式 压燃 无点火系统 4 柴油机的特点压缩比高柴油机16 22 汽油机为6 9 最高转速较低柴油机2500 3000rpm 汽油机4000 7000rpm 热效率较高柴油机为30 42 汽油机为20 38 油耗较低比汽油机低约30 质量较大制造 维修费用高喷油泵 喷油器的制造难度大振动 噪声较大工作粗暴排气污染小过量空气系数大 燃烧比较完全 CO HC NOx的排放量较少 四 四冲程发动机汽油机的工作循环 汽油机 图 五 二冲程汽油机工作原理1 工作循环 图 图1 5 第一行程 活塞向上 压缩 进气 进入曲轴箱 第二行程 活塞向下 燃烧作功 换气 缸内进气 排气 2 结构无进 排气阀 进气孔 排气孔 扫气孔均由活塞开 闭 活塞顶部为一特殊形状 以利换气 3 特点功率大理论上为四冲程发动机的2倍 实际为1 5 1 6倍 运转平稳每两次行程就有一次作功 结构简单 质量小无配气机构使用 维修方便燃油经济性差换气时有部分新鲜可燃混合气随废气被排出排气污染大 六 发动机总体构造 七 发动机主要性能指标与特性 1 主要性能指标有效转矩 EffectiveTorque Te发动机通过飞轮对外输出的转矩 有效功率 EffectivePower Pe发动机通过飞轮对外输出的功率 燃油消耗率 SpecificFuelConsumption ge发出1Kw有效功率 1h内所消耗的燃油量 g kw h 2 主要特性转速特性 主要性能指标随发动机转速变化的规律 发动机外特性节气门全开时的转速特性 图1 18 发动机部分特性节气门部分开启时的转速特性 Pe Te ge n 发动机外特性曲线 第二章曲柄连杆机构 功用把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩 以向工作机械输出机械能 力 转矩 直线运动 转动 组成 图 图 机体组 图 图 气缸体 气缸盖 气缸衬垫 油底壳活塞连杆组 图2 19 活塞 活塞环 活塞销 连杆曲轴飞轮组 图2 47 曲轴 图2 48 飞轮曲轴扭转减振器减振原理型式橡胶摩擦式 图2 58 干摩擦式 图2 59 粘液摩擦式 硅油减振器 图2 60 第三章配气机构 概述作用根据工作循环的要求 定时开启 关闭进 排气门 充气效率 充气系数 M 实际充入质量 v M 在进口状态的充满质量 v v越大 功率越大 提高充气效率 v是发动机设计制造所追求的目标之一 很多结构装置都是为了提高充气效率 v 配气相位图 图3 10 用相对于上 下止点曲拐位置的曲轴转角来表示配气相位的环形图进气门提前开启 保证进气行程开始时进气门已开大 进气门延迟关闭 利用气流惯性和压力差继续进气 排气门提前开启 利用缸内压力排气 使排气行程开始时排气门已开大 排气门延迟关闭 利用缸内压力继续排气 利用气流惯性继续排气 气门重叠角 进 排气门同时开启的曲轴转角 配气机构的类型 图 气门的布置型式 顶置式 图3 1 气门位于缸盖上部侧置式 图3 3 气门位于缸体侧部凸轮轴的布置型式 图 下置式 凸轮轴位于曲轴箱中部 气缸以下 中置式 凸轮轴位于缸体上部上置式 OHC 凸轮轴位于气缸盖上面凸轮轴传动方式 图 齿轮传动 用于下置式链传动 用于中置式 上置式 噪声较大齿形皮带传动 用于中置式 上置式每缸气门数及排列方式 门 门 图3 9 配气机构的组成 气门组 图 图3 11 气门 气门导管 气门座 气门弹簧 气门传动组 图3 1 正时齿轮 图3 21 凸轮轴 挺柱 推杆 摇臂 可变气门正时 VVT 气门开 闭时刻可随发动机工况变化而改变 液控气门 图 电控气门气门动作所需的动力采用液压力或电磁力 可方便地改变动作时刻或行程 第四章汽油机燃油供给系 组成 图4 1 燃油供给装置 图4 37 油箱 汽油泵 汽油滤清器 油管 空气供给装置 图4 46 空气滤清器 可燃混合气形成装置 化油器 可燃混合气供给及废气排出装置 图4 45 进气管 排气管 消声器 汽油 1 主要性能指标蒸发性 Volatility 10 馏出温度 影响发动机冷起动性 50 馏出温度 影响发动机加速性能 工作稳定性 90 馏出温度 影响燃烧完全 油耗 对润滑油的损坏 热值每 kg燃料燃烧产生的热量 抗爆性 AntiknockQuality 避免产生爆燃的能力 亦抗自燃的能力 2 辛烷值 OctaneRating 辛烷值是评价抗爆性的指标参数 标准燃料由异辛烷 抗爆性好 辛烷值为100 和正庚烷 抗爆性差 辛烷值为0 组成 汽油的辛烷值与汽油的抗爆性相同的标准燃料中的异辛烷值含量的百分比例 如70 85 90 93 97 汽油代号66号70号85号90号93号97号马达法辛烷值 MON 不小于667085研究法辛烷值 RON 不小于909397马达法辛烷值发动机在油门全开和高速运转时的抗爆性 研究法辛烷值发动机在低速至中速运行时的抗爆性 含铅汽油中添加有四乙铅 可提高其抗爆性 可燃混合气成分 浓度 空燃比 Air fuelRatio A F 理论空燃比14 7A F 14 7为 理论混合气 A F 14 7为 稀混合气 A F 14 7为 浓混合气 过量空气系数 Air excessFactor 1为理论混合气 1为稀混合气 1为浓混合气 混合气成分对发动机性能的影响混合气偏稀时 油耗率最低 原因 混合不是绝对均匀的 偏稀可使氧气足够 混合气偏浓时 功率最大 原因 燃烧速度高 散失热量小 汽车发动机工况对可燃混合气成分的要求 车用发动机的工作特点工况变化范围大 负荷0 100 工况变化频繁 变化速度有时很大 大部分为中等负荷工况 各种工况对混合气成分的要求1 稳定工况 发动机热态 无转速或负荷的突然变化 怠速和小负荷 要求 较小 以保证正常燃烧 中等负荷 要求 较大 以使油耗较低 大负荷和全负荷 要求 较小 以满足功率要求 2 过渡工况冷起动 要求 极小 0 2 0 6 以使发动机能起动 暖机 逐渐增至怠速时的 要求 加速 要求额外增加燃油 以使能及时加浓 燃油供给装置 燃油供给装置的组成 图 油箱 滤清器 汽油泵 碳罐 油管 碳罐 图 防止燃油蒸气污染燃油泵总成 图 电动油泵浸在箱内 避免产生火花 润滑好 各种阀的作用 防止液体流入蒸气管 限制最大燃油加注量 保持箱内压力 简单化油器的工作原理和工作过程 图4 2 汽油直接喷射 1 直喷的类型按喷射位置分 缸内喷射喷油压力3 5MP进气管内喷射 多点喷射 MPI 图 每一进气岐管设一喷油器 喷射压力0 2 0 35MPa 单点喷射 节气门体喷射 SPI 图 进气总管设1个喷油器 喷射压力0 1MPa 按喷射时间分 连续喷射 稳定喷射 间隙喷射 脉冲喷射 同时喷射 各缸同时喷射 顺序喷射 按各缸进气顺序喷射 分组喷射 分组同时喷射 按控制手段分 机械控制电子控制对进气流量的计量控制方式 压力型 D型 通过进气岐管压力测量进气空气量 流量型 L型 用空气流量计直接测量进气空气量 2 L型电控汽油喷射系统 图4 68 第五章柴油机供给系 柴油机与汽油机主要不同点 图1 4 混合气形成 柴油机不用化油器 燃油直接喷射入气缸内 点火方式 压燃 无点火系统 柴油机的特点压缩比高柴油机16 22 汽油机为6 9 最高转速较低柴油机2500 3000rpm 汽油机4000 7000rpm 热效率较高柴油机为30 42 汽油机为20 38 油耗较低比汽油机低约30 质量较大制造 维修费用高喷油泵 喷油器的制造难度大振动 噪声较大工作粗暴排气污染小过量空气系数大 燃烧比较完全 CO HC NOx的排放量较少 组成 图5 1 燃油供给装置 油箱 输油泵 低压油泵 滤清器 喷油泵 高压油泵 图5 12 图5 11动 喷油器 油嘴 图5 8 空气供给装置 空气滤清器 进气管混合气形成装置 燃烧室 图5 3 图5 4 废气排出装置 排气管 消声器 第七章发动机冷却系 类型风冷系水冷系组成 图 图7 2 水泵 节温器 散热器 水箱 风扇 水温表 冷却强度调节装置百叶窗 风扇离合器 改变空气流量 节温器 改变水流量 图7 15 控制大循环 冷却水通过散热器 或小循环 冷却水不通过散热器 第八章发动机润滑系 组成 图 EQ6100发动机 油底壳集滤器机油泵粗滤器润滑面BJ492发动机 图8 3 油底壳集滤器机油泵粗滤器细滤器润滑面旁通阀安全阀需润滑的部位 图8 1 曲轴 主轴颈 连杆轴颈 凸轮轴 轴颈 凸轮工作面 偏心轮工作面 螺旋齿轮 正时齿轮 活塞销 活塞 活塞 缸壁 摇臂轴 支座 挺柱 座孔 机油泵传动轴 座孔 曲轴箱通风 自然通风 将曲轴箱内的气体直接导入大气中 强制通风 将曲轴箱内的气体导入进气管内 图8 15 图8 16 强制通风中 曲轴箱和进气阀之间装流量控制阀 PCV阀 是防止低速小负荷时进气管的真空度太大而将机油从曲轴箱内吸出的单向阀 图8 18 图6 14 第九章发动机点火系 火花的产生 高电压 击穿电压 击穿两电极间的间隙 火花塞间隙 产生电火花 组成 图9 1color 蓄电池 点火开关 点火线圈 分电器 含断电器 配电器 火花塞 工作原理 图9 2f 初级电路 低压电路 蓄电池一点火线圈初级绕组一断电器次级电路 高压电路 点火线圈次级绕组一配电器一火花塞分电器的功用 用断电器触发点火线圈产生高压 图9 7f 用配电器将高压电分配给各火花塞 用点火提前调节装置自动调整点火时刻 点火系的类型点火系中要完成的具体功能有 初级电流续断 点火时刻控制 高压电的发生 配电 电火花的产生 初级电流续断有触点 分电器中的断电器 无触点 由曲轴位置传感器提供电信号 点火时刻控制机械式 分电器中的离心式 真空式点火提前调节装置 电子式 由ECU根据发动机转速 进气管真空度 冷却水温度控制 配电机械式 分电器中的配电器 电子式 又称为无分电器式 同时点火方式 1个点火线圈只供2个气缸同时在压缩 排气行程点火 点火线圈数为1 2缸数 独立点火方式 1个点火线圈只供1个气缸点火 点火线圈数与缸数相同 第十章发动机起动系 起动机 图 组成 直流电动机 操纵机构 离合机构 操纵机构 图10 08 作用 使起动机上的小齿轮与飞轮齿圈进入或退出啮合 离合机构电动机轴与小齿轮之间设有单向离合器 超越离合器 使电机可带动小齿轮转动 而小齿轮不能带动电机转动 滚柱式 图10 11 提高柴油机的低温起动性的措施 电热塞 装在副燃烧室内 图10 1 进气预热器 将柴油用电热丝加热 点燃 以预热进气 图10 2 预热锅炉 燃烧柴油以预热冷却水 机油 图10 3 起动液 向进气管喷入易燃物 乙醚 丙酮 图10 4 减压装置 将进 或排 气门略开 减小压缩行程阻力 使曲轴容易转动起来 然后再按正常方式工作 图10 5 减速起动机提高电机转速 降低电机转矩 以减小电机体积 在起动机内装齿轮减速器 永磁起动机用永磁材料取代磁场绕组和磁极铁芯 以使起动机结构简化 体积和重量减小 并节约金属材料 汽车底盘组成 传动系 行驶系 转向系 制动系 第十二章汽车传动系传动系的主要功用 减速 变速 减速增矩 变速以适应各工作状况 倒驶 设倒档 发动机不能倒转 汽车则可后退 中断传动 用离合器 空档 发动机不停机 汽车则可停驶 差速作用 允许左 右驱动轮转速不同 传动形式 机械式 液力机械式 静液式 电力式 机械式传动系的组成 图12 1 离合器 变速器 万向传动装置 主减速器 差速器 半轴 驱动方案 前置前驱动 图 前置后驱动 图 后置后驱动 图 全桥驱动 图 第十三章离合器 功用 1 保证汽车平稳起步 2 保证传动系换档时工作平顺 3 防止传动系过载 摩擦离合器工作原理 图13 1 型式螺旋弹簧离合器 膜片弹簧离合器 周布弹簧离合器 中央弹簧离合器 单片离合器 双片离合器 干式离合器 湿式离合器 周布弹簧离合器结构及工作原理 组成 主动部分 飞轮 离合器壳 压盘 压紧弹簧 分离杠杆从动部分 从动盘动力传递路线 飞轮离合器壳压盘从动盘变速器 膜片弹簧离合器 膜片弹簧 图13 10 工作原理 图13 11 作用 压紧弹簧 分离杠杆特性 图13 12 摩擦片磨损后压紧力降低少 分离时的弹簧力较小 操纵轻便 膜片弹簧离合器的结构 图13 13 膜片弹簧离合器的特点结构简单 质量小 压紧力分布均匀 摩擦片磨损均匀 摩擦片磨损后 传递转矩的能力变化小 分离操纵轻便 压紧力受离心力的影响小 离合器操纵机构 作用 传递力 离合器踏板分离套筒 人力式操纵机构机械操纵机构杆系传动装置 图13 2 用于脚踏板布置在距离合器较近的位置 绳索传动装置 图13 20 用于脚踏板布置在距离合器较远的位置 液压操纵机构 图13 21 图13 22 图13 23 用液体作为传递介质 可远距离传递操纵力 可通过设置主缸 工作缸活塞直径比来取得适当的踏板力和踏板行程 气压助力式操纵机构气压助力式机械操纵机构气压助力式液压操纵机构 第十四章变速器 功用 变速 倒驶 中断传动类型 按传动比变化 分为按操纵方式 分为 结构 三轴式变速器动力传递路线 第一轴 中间轴 第二轴 倒档轴 直接档 挂档方式接合套 移动接合套 使接合套的内花键将花键毂与齿轮连为一体 齿轮可用斜齿轮 二轴齿轮空套在轴上 不能轴向移动 始终与中间轴齿轮啮合 传动比ii 主动轮转速 从动轮转速档位越低 i越大 减速程度越大 直接档 i 1 超速档 增速 i 1 倒档 i较大 同步器作用 使接合套与接合齿在同步后再接合 基本原理 先让作用在接合套的轴向力使接合套与齿轮其间产生摩擦力 同步后再让接合套移动挂档 变速器操纵机构 图14 19 三锁 自锁装置 防自动脱档 保证以全齿宽啮合 互锁装置 防止同时挂入两个档 倒档锁 防误挂倒档 二轴式变速器 图 组合式变速器当要求传动比变化范围大 档位数多时 采用组合式 第十五章液力机械传动 液力变矩器工作原理变矩器的主要元件 图 泵轮 涡轮 导轮 变矩器的特性 图15 8 nw Mw 即输出转矩随输出转速减小而增大 此为液力变矩器的主要优点 变矩器的效率 图15 11 高效率范围较窄 此为液力变矩器的主要缺点 液力机械变速器 图15 16 图15 17 图15 18 用离合器 制动器使元件变换为固定件或起连接作用 由于换档是用摩擦来传递动力 所以不需同步器 不存在齿间冲击 也不需要主离合器 第十六章万向传动装置 作用 图16 1 连接两相交的轴 并传递转矩 组成部份 图16 2 万向节 传动轴 中间支承 十字轴刚性万向节 图16 3 不等速性 主动轴以等角速度转动时 从动轴的角速度不均匀 两轴交角 越大 不等速性越严重 不等速性将引起扭振 产生附加交变载荷 双万向节实现等角速度传动的条件 图16 8 1 第一万向节两轴交角等于第二万向节两轴交角 2 第一万向节从动叉与第二万向节主动叉在同一平面 第十七章驱动桥 一 主减速器 图17 10 作用 减速增矩 改变运动方向 二 差速器作用 允许左右车轮有不同转速 防止车轮与地面产生滑移 图17 24 图17 26 三 半轴作用 将差速器上左 右差速齿轮上的扭矩分别传到左右车轮上 第十八章汽车行驶系概说 组成 图18 1 车架 车桥 车轮 悬架 功用 1 接受发动机经传动系传来的转矩 由驱动轮产生牵引力 2 传递 承受路面作用于车轮的反力 反力矩 3 缓和路面对车身的冲击 振动 第十九章车架 边梁式车架 图19 1 图19 6 图19 8 中梁式车架 图 19 9 图19 12 第二十章车桥和车轮一 车桥 图20 2 分类根据悬架结构分 图21 2 整体式车桥 非断开式车桥 断开式车桥 根据车轮的作用分 转向桥 驱动桥 转向驱动桥 支持桥 二 转向定位参数 主销后倾 主销内倾 前轮外倾 前轮前束 主销后倾 Caster 图20 5 作用 保证汽车稳定地直线行驶 主销内倾 SteeringAxisInclination KingPinAxisinclination BallJointAxleinclination 图20 6 作用 保证汽车稳定地直线行驶 使转向轻便 前轮外倾 Camber 图20 6 作用 补偿汽车满载时车轮内倾的趋势 以减小轮胎偏磨损 轮毂轴承受力状况好 前束 Toe in 图20 7 作用 抵消车轮外倾带来的不良后果 三 车轮 普通斜交胎 帘布层胎冠角为30 40 子午线胎 帘布层胎冠角为70 90 特点 弹性大 缓冲性好 滚动阻力小 附着性好 承载能力大 胎侧易裂 技术要求高 成本高 轮胎标记 货车轮胎标记示例 9 00 209 00R20轿车轮胎标记示例 185 60MR13 轮胎名义断面宽度代号 轮辋名义直径代号 子午线胎标记 轮胎名义断面宽度代号轮胎名义高度比代号 轮辋名义直径代号子午线结构代号 速度符号的记号 LMNPQRSTYH120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 第二十一章悬架 悬架是车架与车桥间的一切传力连接装置的总称 图21 3 组成 弹性元件钢板弹簧 图 螺旋弹簧 图 扭杆弹簧 图 气体弹簧 图 橡胶弹簧 图 作用 传力 缓和冲击 衰减振动 减振器 图21 4 作用 传力 缓和冲击 衰减振动 导向机构作用 导向 使车轮按一定轨迹跳动 横向稳定杆 图21 44 作用 减小车身横向倾斜 分类 非独立悬架 用于整体式车桥 图21 2 图21 26 图21 27 独立悬架 用于断开式车桥 图21 31 横臂式 图21 32 图21 33 纵臂式 图21 39 车轮沿主销移动的悬架 烛式 图21 41 麦弗逊式 图21 42 第二十二章汽车转向系 分类 机械转向系 图22 1 转向动力来自人力动力转向系 图 转向动力来自发动机 人力控制 组成 转向操纵机构转向操纵机构是指方向盘 转向传动轴转向器转向器的作用是减速和改变运动方向 转向器的类型有 循环球式转向器 图 齿轮齿条式转向器 图22 7 图 蜗杆曲柄指销式转向器 图 转向传动机构 图22 11 转向传动机构的作用是将转向器输出的力和运动传到左右转向节 使左右转向车轮按一定关系偏转 图22 3color 动力转向器 分类 气压式 液压式 电动式 图 液压转向加力装置常压式 图22 17 工作管路中总保持高压 用储能器积蓄液压能 可用流量较小的油泵 少数重型汽车采用 常流式 图22 18 不转向时管路为低压 结构简单 油泵寿命长 泄漏少 目前普遍用于各种汽车 液压转向装置设有 图 转向油罐 转向油泵 转向控制阀及一些流量阀 压力阀等组成的液压系统 常流式的结构布置方案 图22 19 整体式动力转向器 转向器 动力缸 转向控制阀合为一体 普遍采用 半整体式动力转向器 转向器 转向控制阀合为一体 动力缸独立 转向加力器 在机械转向器的基础上 增设动力缸 转向控制阀合为一体的加力器 液压常流式整体动力转向器循环球式动力转向器 图 齿轮 齿条式动力转向器 图 以上两种在液压装置失效后 可完全由人工操纵 转向控制阀的工作原理 图 功用 行车减速 下坡限速 驻车不动 基本原理 摩擦力矩 第二十三章汽车制动系 图23 1 分类 1 按作用分2 按制动能源分3 按能量传4 按传输回路递方式分的型式分组成 供能装置 控制装置 传动装置 制动器 一 制动器 摩擦式制动器分类 按转动部分形状分按在车上的位置分鼓式制动器分类 1 按制动蹄的促动装置分为 2 根据制动蹄摆动方向与鼓的转动方向 分为 制动效能大小排列 自增力式 双领蹄式 领从蹄式 双从蹄式制动效能对摩擦系数的依赖程度也有以上顺序 因此抗热衰退性的排序正好与之相反 3 按制动蹄法向力的大小 方向 分为 平衡式制动器 两蹄对鼓的法向力合力能互相平衡非平衡式制动器 两蹄对鼓的法向力合力不能互相平衡 结构上中心对称的双领蹄式 双向双领蹄式 双从蹄式都属于平衡式制动器 结构上不是中心对称的领从蹄式 自增力式为非平式制动器 非平衡式制动器对轮毂轴承有一附加载荷 4 按促动装置的作用性质分等促动力式制动器 如领从蹄式轮缸式制动器 等位移式制动器 如凸轮式制动器 楔式制动器 自增力式制动器 凸轮式制动器 领蹄上的促动力小于从蹄上的促动力 虽