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文档简介
1、 专业英语翻译P151.1汽车构造汽车发动机基本原理汽车包括五个基本组成部分,它们是:1.发动机:是汽车的动力源,包括燃油系统、润滑系统、冷却系统和电器部分。2.车架:是支撑发动机、车轮、转向和制动系统以及车身。3.动力传动系:它将动力由发动机(经离合器、变速箱、驱动轴、差速器和后轴)传至车轮。4.车身5.车身附件;包括散热器、照明设备、风挡、刮雨器等等。发动机是使汽车移动的动力源。因为汽油是在发动机气缸或燃烧室内部燃烧,这种发动机通常称为内燃机。这是相对于燃料在发动机外部燃烧的外燃机来说的(如蒸汽机)。在发动机气缸内的燃烧产生动力。由动力传动系统将动力由发动机传至车轮,车轮转动使用车辆行驶。
2、燃油系统在动力产生过程中起举足轻重的作用。因为它向发动气缸中供给燃油。在发动机的每个气缸中汽油蒸汽和空气的混合汽体进入气缸,活塞上行在气缸内压缩混合气,然后电火花点燃压缩的混合气推动活塞下行。当然,活塞不会被推出气缸外部,活塞在气缸内做简单的上下往复运动活塞上行压缩混合气,当混合气燃烧时,活塞下行。在动力驱动车轮转动之前,活塞的直线运动必须变为旋转运动。这种转变由曲轴上的曲柄和连杆来实现。发动机的气门使燃烧废气排到气缸外部、将新鲜的汽油蒸汽和空气带到气缸内部。在气缸封闭端有两个开口,每个开口与一个气门相通。气门是带长杆的精密加工阀体。当气门关闭或落座时(也就是气门上行至开口处)开口被密封,这时
3、气体不能通过气门泄漏。当气门开启时,气体便可从开口流出。2、气门被发动机凸轮轴上的凸轮驱动打开。凸轮有一个最高点(或凸角),每当凸轮转动时,凸角转至气门挺柱下部并使挺柱向上运动。挺柱通过推杆将向上的运动传气门摇臂绕其支撑点旋转向下推动气门杆,使气门下移打开。当凸轮转动使凸角转离挺柱下端时,刚度较大的气门弹簧将气门推回原位落座。气门弹簧靠弹簧座和锁销与气门杆上端相联接。在发动机凸轮轴上有凸轮与相应的气门相联。曲轴通过齿轮传动或链传动与凸轮轴相联。整个工作循环过程需要四个活塞行程时(曲轴转两圈一个工作循环),这种发动机称为四冲程发动机。四个冲程分别是进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。在进气冲
4、程,进气门打开。曲轴驱动活塞下行。活塞的这种运动造成气缸内部的部分真空使空气通过进气门进入气缸填补真空。当空气向气缸运动时它必须经过化油器,空气与油蒸汽混合。这样,在进气冲程活塞下行时进人气缸的是空气和汽油蒸汽的混合气。在进气冲程中,活塞下行至下止点时,进气门关闭。控制进气门的凸轮凸角转离位于其上的气门挺柱。因为此时其它气门也是关闭的,气缸上部是密封的。随着曲轴的转动,活塞上行,已进人气缸的混合气被压缩。当活塞上行至上止点时混合气被压缩为原来体积的1/7-1/8。相当于1加仑空气被压缩成1品脱。其结果是气缸内部混合气形成很高的压力。在压缩行程中,当活塞接近上止点时,装在气缸上的火花塞发出电火花
5、。火花塞由2个电极组成,火花由2个电极产生。点火由点火系统产生。点燃被压缩的油气混合气体。迅速的燃烧,产生高温高压。此时,在活塞的顶部有可以达到2吨的向下的压力。强有力的推力强制活塞向下运动,动力通过连杆和曲柄传递到曲轴。在作功行程,活塞被燃烧的油气混合气向下推动。当活塞到达下止点时,排气门打开。此时,活塞向上运动,排出气缸中燃烧后的气体。当活塞到达上止点的时候,活塞中的气体被排净。排气门关闭进气门打开。然后活塞继续开始向下开始进气行程。当发动机运行时,这四个循环或者是活塞行程在不断的运行着。P591.2汽车整体布局汽车整体布局不同车辆的整体构造是不一样的。一辆可载八人的私人汽车一般为四座。汽
6、车布局见图1。汽车的主要部件。发动机位于车体的前部,其后是离合器、变速箱、驱动轴、万向节、差速器、后轴等。散热器位于发动机前部。11、various other parts of the vehicle shown in the layout are dynamo,horn,steering box,fan,timing在整体构造图中我们还可以看到,汽车还包括各不相同的其它部件,如发电机、喇叭、转向器、风扇、正时齿轮、化油器、空气滤清器、换挡总成、转向轮、汽缸、油箱和后桥等。变速箱的动力经过一个短轴传至驱动轴前端的万向节。又由驱动轴经可伸缩花键轴传至后部万向节。后部短轴上的斜齿轮由后部万向节驱
7、动。这个斜齿轮与另一个大斜齿轮啮合,这个大斜齿轮通过差速器驱动两个后轴。3、车辆的整体构造也包括带有椭圆形板簧的独立前轮悬架、(斜)齿轮转向控制装置和液力制动系统。8、the wheels which are four in number are fitted below the car chassisi to support the load of the vehicle and passengers as well as to run the car.四个车轮安装在车辆底盘下面来支承车辆和乘客的重量,同时也使车辆运动。车辆上装有内空的充气轮胎,轮胎内胎中的空气压力足以满足承受这些载荷之所需
8、。它们还可以吸收由于路面不平而引起的振动。在车轮和车辆间安装弹簧可以使车轮相对于车身间有垂直运动,同时也能在很大程度上适应不平的路况。前轴是用于前轮转向的,前轮装于轴端绕主销转动。转向臂和一个横拉杆将两个转向节立轴联结在一起,通过一个安装在前轮轴上的转向轮使它们联动。转向轮通过一个轴、一个齿轮箱和一个合适的联动装里与转向节立轴相联,由驾驶员的方向盘操纵。以前,前轴是一个通过弹簧支撑车辆的梁。后来独立悬架取代了先前的装置。在弹簧的控制下轮子可以彼此相互独立地升降。为安装后轮,采用了一根类似轴的管子,驱动轴通过合适的轴承安装在其内部,可以使车轮转动。管子的中部尺寸加大,用来容纳车辆的最终传动装置,
9、它是由发动机到驱动轮的主要减速装置。这根管子称为后轴,它也实现传动方向由纵向到横向的转变。12、when going round a curve,the inner wheel在车辆的转向工况中,内侧车轮行走距离较外侧车轮小。但是,如果两后轮同轴相联,它们将以同样的速度转动。这将使一侧或双侧车轮在路面上滑转,造成轮胎的过度磨损,轴也要受到扭转载荷作用。更严重的是,几乎等径的两个车轮(二者直径通常是不相等的)只能在直线道路上无滑转等速转动。安装在两侧的轮胎有不同的磨损状态,甚至同一或不同生产厂家生产的同一规格轮胎,其实际直径也不相同,或者不可能精确相近。由于滚动半径(轮心到地面的距离)的变化,轮
10、胎的有效尺寸也随轮胎充气压力的变化而变化。13、each wheel is provided with its own separate half shaft connected by a differential gear and meeting at a bout the center of the axle每个车轮安装在与差速器相联的各自半轴上,两个半轴一直延伸到(后)轴的中部。两个车轮可以自由地按不同的速度转动,尽管差速器提供它们相同的驱动方式。为防止振动从不平的路面传至车身,弹簧被安装在轴上,用于支撑车身。为适应车轮相对于车架的垂直运动,同时也便于以不同角度操纵轴的相关部件采用了另外
11、一种广泛使用的装置。它将最终传动齿轮和差速器齿轮安装在一个壳体中,该壳体通过独立悬架的车轮与车架相联,车轮通过万向节联于轴上。动力系统包括一个内燃机。它通常安装在车的前端。离合器和变速箱紧接其后布置。三个组成部分发动机、离合器和变速箱装配成一体。从变速箱的输出轴到后桥,是通过一棵长的传动轴来连接的。这个传动轴或封闭在管内或直接暴露在外,轴的端部通过万向节相连,以适应后桥轴线因地面起伏引起的上升或下降。万向节不能被取消,即使最后的驱动齿轮是固定在有独立减震的车轮框架上。无论是车身结构在颠簸路面上变形引起的偏心还是轴线的精度都可以通过万向节而被消除。14、for controlling the m
12、ovement of the vehicles or to stop them为控制车辆移动或停止,车辆需要高效的刹车系统。单独连接到四个车轮上的刹车有两种类型。在最初的类型中,在固定的盘上装有一对蹄铁,蹄铁张开时与安装在车轮上旋转的鼓面接触,阻止制动鼓的转动。在现代的刹车类型中,一对或多对衬垫被装在卡钳上,卡钳与车轴或车轮支撑件相连。刹车碟的一侧装在车轮上,被这些卡钳夹持。通过踏板的压力作用,刹车起作用。手动的刹车装置使用单独的连接和锁止件。为了操控刹车,使用机械或液压机构。机械机构需要齿轮机械系统,液压机构则使用液压油。P1518二、发动机系统2.1 发动机现代汽车发动机被称为内燃机,因为
13、燃料在发动机内部燃烧。发动机将燃料燃烧产生的热能转化为机械能。按照冲程分类: 分为两冲程和四冲程发动机按照冷却系统分类:分为水冷和风冷式发动机。水冷发动机在柴油机中最广泛应用。按照燃料种类分类:汽油机、柴油机和丙烷燃料发动机按照点火方式分类:汽油机用电火花点燃系统。在压缩行程末端,电子点火系统通过火花塞电极产生电火花,点燃油气混合气。在压缩行程末端,当燃料被吸入气缸后,柴油机用压缩空气产生的热量,引起燃料着火的内燃机。因为柴油机比汽油机的压缩比高很多,通过压缩空气可以产生足够的热量,使吸入的燃料燃烧。按照气阀布置分类:四种气阀布置形式被运用在汽油机和柴油机上。四种形式中(L,T,F,I),I型
14、缸盖常用在柴油机上。按照气缸布置分类:发动机缸体构造或者气缸布置取决于气缸设计。气缸被布置为直线,最常见的直列设计是四缸直列和六缸直列发动机。V型发动机用两侧气缸布置为60度或者90度设计。最常见的是两侧,每侧各有3-8个气缸。对置发动机两列气缸相对布置,曲轴位于两列气缸之间。按照排量分类:发动机排量是活塞从上止点运动到下止点排气总量。它和气缸大小,活塞行程,气缸数量有关。按照发动机速度分类:分为低速、中速、高速、超高速发动机2.1.1 往复式发动机3、除了转子式发动机,其余都是往复式(活塞式)发动机。往复指得是“从上到下”或者“从后到前”。因为活塞在气缸中从上到下运动,故此得名。几乎所有这种
15、形式的发动机都有一个缸体,或者叫机体。缸体是由钢或者铝铸造而成。缸体上部被缸盖覆盖,形成燃烧室。缸体下部是油底壳,或者叫集油盘。这种形式的一个特例是大众的风冷发动机。它是典型的风冷、水平对置发动机,近年来被保时捷、雪佛兰和其他一些汽车生产厂家运用。通过气缸内活塞的直线运动产生动力。然而,必须将直线运动转化为车轮的旋转运动,以便车辆行驶。连杆的顶部与活塞通过一个销进行连接,称为活塞销。连杆的底部连接曲轴。连杆把活塞的上下运动传递给曲轴,曲轴把直线运动转变为旋转运动。通过连杆轴承,连杆被装配到曲轴上。类似的轴承,叫主轴承、被用在曲轴上。可燃的油气混合气通过气阀进入气缸。汽车发动机用提升阀。气阀能被
16、放在缸盖或者缸体里,气阀的开启和关闭由凸轮轴控制。凸轮轴旋转时,凸耳推动气阀开启。当凸耳不推动气阀时,(气门)弹簧把气门关闭。最普通的气缸和气阀布置以后介绍。最基本的单缸发动机由气缸、一个运动的活塞、一个连接在活塞头部的连杆、一个曲轴、一个凸轮轴控制两个气阀(进气和排气)和缸盖。飞轮与曲轴的末端连接。两冲程发动机,凸轮轴齿轮是曲轴齿轮的两倍大。另一端,有一个齿轮与凸轮轴齿轮相连接。在四冲程发动机里,凸轮轴速度是曲轴速度的一半。在两冲程发动机里曲轴和凸轮轴以相同速度运行。能量转换15、the internal combustion diesel engine is a device used t
17、o convert the chemical energy of the fuel into heat energy and then convert this heat energy into usable mechanical energy内燃机通常是将燃料的化学能转化为热能,然后将热能转化为机械能的设备。在封闭的气缸内,通过精确的控制适当比例的空气和燃料比来实现。气缸内活塞的运动通过燃烧产生的膨胀气体来实现。气缸内运动的活塞与连杆头部连接。连杆的底部与曲轴连接。当活塞向下时,这个压力作用于曲轴,使曲轴旋转。这种活塞的往复运动(前后或者上下)转化为曲轴的旋转运动,给车辆提供驱动力。P192
18、016、in general an aerage air-fuel ratio for good combustion is about 15 parts of air to 1 part of fuel by weight一般情况下,好的内燃机的平均空燃比约为15:1(空气质量:燃油质量)。然而,柴油机总是充满大量的空气(因为大部分柴油机中没有节气门体),只是在发动机低速或怠速是才需要少量的空气。空气大约有20%氧气,剩下的80%大部分为氮气。这意味着,每加仑燃油燃烧,需要9000到10000加仑空气中所含的氧气。四冲程循环汽油本身不会燃烧,它必须和氧气(空气)混合。这种燃烧是一种释放储存在
19、空气燃油混合器中能量的方法。在一个发动机中进行任何有效功,空气燃油混合气必须被压缩,并在一个钢制的室内燃烧。这里燃烧能量能够作用在移动活塞上以产生机械能。燃烧室必须是钢制的并尽可能的轻以利于高效率的发动机工作。从燃烧室内的任何泄露会导致部分燃烧能量的损失,而没有被通过活塞运动增加到机械能里。四冲程发动机一般被称为奥托循环发动机,这是为纪念德国工程师 DR.Nikolaus Otto,他在1876年第一个应用了这个理论。在四冲程发动机中,在缸筒内的活塞需要进行四冲程以完成一个完整的循环:两个冲程上行、两个冲程下行。每个冲程因它的运动作用而被命名为进气、压缩、做功和排气:1、 进气冲程:当活塞下行
20、,雾化的燃油空气混合物通过打开的进气门进入缸筒。2、 压缩冲程:活塞回转上行,进气门关闭,混合气在燃烧室内被压缩,并被火花塞点燃。3、 做功冲程:燃烧气体膨胀压力使活塞在缸筒内下行。排气门在冲程下止点附近打开。4、 排气冲程:活塞上行,排气门打开,燃烧后的气体被排除以准备进入下一个进气冲程。进气门一般在排气冲程上止点前打开。当在发动机一直运行时,这4个冲程每个缸筒内连续重复。两冲程循环两冲程循环柴油机在曲轴转一圈或活塞的两个冲程内包括所有四个过程(进气、压缩、做功、排气)。一系列的常开的气门在缸筒周围分布,于是当活塞在冲程下止点时气门打开。一个风机迫使空气通过打开的气门进入气缸,驱动所有缸内的
21、废气通过打开的排气门排出,使缸内充忙空气。这过程被成为扫气。当活塞上行,排气门关闭,活塞遮盖气门。活塞上被封闭的气体因排气门的关闭而被压缩。恰好在活塞到达上止点之前,所需数量的燃油被喷进气缸。被压缩空气产生的热量立即点燃大部分燃油。燃烧持续进行直到喷射的燃油被烧光。燃烧压力迫使活塞下行进行做功冲程。当活塞大约下行一半时,排气门被打开,允许尾气排除。进一步的下行运动使得进气不再被关闭。当发动机继续运转,整个过程随之被重复。二冲程和四冲程发动机的比较假设二冲程发动机与四冲程发动机具有相同的缸数,排量,压缩比和速度,则前者与后者相比具有两倍的做功次数,同样就应具有两倍的功率。然而,这不是事实,因为当
22、扫气的存在,做功和压缩冲程都被缩短。两冲程发动机同样需要一个风机,这个也需要发动机能量驱动。在两冲程发动机中,每360度曲轴转角中有160度被用于尾气排出和吸进新鲜空气(扫气)。在四冲程发动机中,每720度曲轴转角中有约415度用于进气和排气。这些特点表明两冲程发动机有约44.5%的曲轴转角用于功率输出,而四冲程发动机有约59%的曲轴转角用于这些目的。四冲程发动机的摩擦损失比较大。然而二冲程发动机通过排气和冷却系统的热损失更加大。尽管有这些不同,两种发动机类型都在世界范围内使用杰出。发动机排量和压缩比两种常用的发动机参数是发动机排量和压缩比。排量和压缩比是相互联系的,我们将在如下图片中了解:发
23、动机排量一般用于反应发动机尺寸,这个参数是气缸容积的测量值。气缸的数量是决定排量的一个因数,但是缸筒或气门的布置方式不是。发动机排量是每个气缸活塞排量乘以气缸的数目。总的气缸排量是所有活塞排量的和。一个气缸的排量是活塞从它的冲程末端(下止点)到冲程顶端(上止点)时运行过的空间。它是气缸一个活塞冲程中移动的容积.活塞排量可以按下列方式计算:P2223发动机排量作为通常被用于表示发动机的大小的特征参数,实际上它是气缸容积的尺寸。气缸的数量是决定排量的因素之一,但是气缸或气门的排列方式不是。发动机排量是由发动机中的气缸数和每缸的活塞工作容积相乘计算得到的。发动机的总排量是指全部气缸的工作容积。每一气
24、缸的排量是指活塞顶面从它的行程底端(下止点)运动到行程顶端(上止点)而形成的空间。它是气缸一个活塞行程的工作容积。活塞的位移可以通过以下方式计算:1、 将缸孔(气缸直径)分为两部分。这样可以得到缸孔的半径。2、 将半径平方(自己乘自己)。3、 用半径平方乘以3.1416(pi或?)求出气缸截面的面积。4、 用气缸截面的面积乘以行程的长度。现在你知道一个气缸的工作容积了。用它和气缸数量相乘得出发动机的总排量。整个过程用公式表示为:R2*pi*行程*气缸数=排量压缩比这项参数是气缸总容积和燃烧室容积之比。气缸总容积看上去和活塞工作容积相同,但是并不一样。气缸总容积是活塞工作容积加上燃烧室容积。活塞
25、在上止点时的燃烧室容积通常称为余隙容积。压缩比是气缸总容积除以它的余隙容积。如果余隙容积是气缸总容积的八分之一,压缩比就为8。公式是这样的:总容积/余隙容积=压缩比。理论上讲,压缩比越大,发动机的效率越高,使用等量的燃料做的功越多。原因是燃烧更快,因为燃料分子更紧凑,燃烧的火焰传播的更迅速。但是压缩比的大小是有实际限度的。因为高辛烷值的燃料是不可用的,大多数汽油机的压缩比被限制在不大于11.5比1。压缩比过高反而会造成燃烧室的高温。这会促使产生氮氧化物,而这是大气的主要污染物。早在19世纪70年代,压缩比就被降低到8左右,以允许人们使用低辛烷值、低含铅量或无铅的燃油,同时降低氮氧化物的排放。1
26、9世纪80年代发动机电控的发展使得发动机压缩比允许提高到9到10比1的范围内,已达到动力性和经济性的最佳状态。26机体组机体是发动机所有部分的刚性金属基础。它包含气缸并支撑曲轴和凸轮轴。在老式发动机中,气门座、气门和导管是布置在机体上的。附件和离合器壳体由螺栓安装在机体上。注意曲轴箱和机体是一体的。机体组是铸铁的或铝的。一些小型一缸发动机材料是压铸金属的。压铸金属是一种相对较轻、软并且特别适合压铸加工的金属。机体的形成通常有两种方法。一种是将熔融的铸铁或铝倒入一个由沙子做成的模型中。模型中有一个砂芯用来形成机体里的空腔和通道。铸件冷却后将被移出模型,砂芯则被瓦解和冲掉。P2729第二种方法是使
27、用金属模子,在压力下把融化的铝或压铸金属压入模子。压力铸造工艺有一些优点。它制造的缸体没有气泡(亦叫沙眼),允许锐角,保持高精度。这使机械加工减少到最小。同样一个模子可以重复使用。所有的铝制或压铸缸体中需要经受磨损的部位都必需要在相应的地方嵌入金属或直接铸造进缸体。缸体越轻越好(需要提高足够的强度)。一个叫精密薄壁铸造的,更现代的工艺可以把核心尺寸和布置控制的比传统制造工艺更加精确。这允许缸体壁面铸造的更薄,因此有效的较少了重量。因为缸壁的厚度更加均匀,使用过程中缸体变形就更少。汽缸体是主要的支持结构,所有其它的发动机部件都直接或间接的安装在上面。两种基本的缸体结构被使用:整体式和钢结构焊接装
28、配式。缸体是通过将融化金属浇注到有砂芯的模具内形成的。当金属变冷变硬,金属和砂芯被移出。去掉砂芯后剩下开放的缸筒、水套、曲轴箱和轴承孔。在缸体一侧用于支撑砂芯的粗糙孔被机加工,并使用软金属塞封闭。这些砂芯孔塞子被称为膨胀塞或防冻塞。它们有碟状或杯状的。油道被铸造在机体内或在机加工过程中打孔加塞的方式制成油道被用于润滑轴承和凸轮轴随动件等其它发动机部件。两冲程发动机有空气通道在机体内,称为空气箱,以提供进气空气。缸体配合表面经过仔细的机加工,以提供好的密封表面由于连接缸盖,齿轮盖,油底壳和飞轮罩。主轴承盖被对中安装,凸轮轴承也一样。这确保轴能够自由旋转并没有任何弯曲。特别需要注意的是缸体的上表面
29、,缸套止口和曲轴中心线到上表面的尺寸。缸体中心线必须和曲轴中心线成精确的90度角,以确保活塞自由运转,没有作用于活塞,连杆和缸筒的侧应力。凸轮轴随动件轴承孔以相对于曲轴轴承孔正确的角度加工。在很多发动机中,分离式的凸轮轴随动件罩安装在缸体上。安装孔通过打孔攻丝以允许部件安装在上面。缸套缸套使发动机不需要通过更换昂贵的缸体来修复,如果缸体处于比较好的状态,可以通过更换缸套的方式把缸体修复成新的状态。在柴油机中有几种不同的缸套形式。这些形式包括干式、湿式、水套式和门式。一些小的柴油机被设计成无缸套的形式。在这些缸体中的缸筒可以通过镗孔扩缸和安装新大尺寸活塞的方式修复,或者更换缸体。干缸套干缸套不直
30、接和发动机冷却液接触。干式套有相对薄的金属壁,并且整个全尺寸的安装在缸体的缸孔内。装配时缸套是与缸体之间过盈配合,同时其它符合的则是松的滑动配合。压力装配的缸套在磨损后被更换时,常使用松的那些配合缸套这就需要重新加工缸孔至稍大一些的尺寸。所有缸体内的缸套必须是相同的形式和尺寸。干缸套通常有一个上凸缘与缸体上表面沉孔相配合。缸套被紧紧的固定在缸体上部中,并通过缸垫或密封环密封。湿缸套这种设计中,缸套使水套的一部分。缸套被设计成厚的璧面以承受燃烧压力,它通常是铸造的合金结构。缸套和缸体间在上下表面均有密封,以防止冷却水泄露到燃烧室和曲轴箱内。湿缸套通常有一个上凸缘和缸体上表面沉孔相配合。湿缸套保持
31、所在位置,并在顶部通过气缸垫或密封环密封,同干式套相似。水套式缸套这种形式的缸套在许多大型柴油机中用作发动机框架或集体。它们又有双层壁面结构,壁面之间的空隙用于冷却水循环。冷却水从水套一端进入并从另一端排出。37402.1.3 曲轴曲轴是发动机的主要运动部件之一。它是发动机动力产生部分和驱动车辆部分间的唯一连接。设计上它传递发动机的所有动力,必须能够无故障工作数千小时(图2-6)。顾名思义,曲轴是由一系列相对于曲轴中心线偏置的曲柄组成,直列式发动机通常每个气缸有一个曲柄,而V型发动机一般每一对气缸有一个曲柄。曲轴将活塞和连杆的往复运动转换为曲轴的旋转运动。现代柴油发动机通常由一件锻造合金钢构成
32、。锻造曲轴比铸钢曲轴强得多,通常用于汽车发动机。锻造方式使金属在高压工序下,形成所需形状和应力方向的曲轴。一些大型发动机的曲轴由两个锻造件构成,这两个锻造件的法兰端通过螺栓连接在一起。轴承表面甚至整个曲轴通过感应淬火来减少磨损率。曲轴的主要部分由主轴颈和连杆轴颈组成。连杆轴颈又名曲柄销。连杆轴颈通过两个联接板(也叫颊板或臂)连接在主轴颈上。曲柄销和它的两个连接臂叫做曲拐。整个曲轴依靠每个主轴颈上的滑动轴承支撑在气缸体上。为了减轻重量,一些大型发动机上的曲轴销和主轴颈是中空的。钻出润滑道连接主轴颈和联接颈。这些润滑道在轴颈表面倒角,有助于滑油分布及防止轴承被尖锐边角损坏。轴承的端向移动由带法兰的
33、主轴承来控制,或者由嵌在一个顶靠于曲轴机加工表面上的主轴颈上的止推式轴承来控制。同时机加工表面形成油封,以防止润滑油通过曲轴端漏出。很多曲轴都配置平衡块以抵消曲轴销和连杆在转动时产生的惯性力。平衡块可能是曲轴整体的一部分,或是用螺栓固定在曲轴上。轴一端的装配从动齿轮和减振器,另一端将飞轮或转扭器装在曲轴法兰上。键槽为齿轮、减振器及皮带轮提供可靠的驱动连接。曲轴端有一个共定位螺栓用的通孔。发动机的平顺运转很大程度上取决于传递给曲轴的空间动力脉冲。曲轴只有在在动力脉冲尽可能处于轴承交替端区间时运转平顺。设计上通过曲拐的精确定位达到这些目的。在一些情况下,气缸连续点火不可避免,特别是在2、3、4缸发
34、动机上。在直列式发动机设计种,曲拐在径向等角度分开。六缸四冲程直列式发动机的曲拐精确分开120°度角。由720°除以气缸数6得到。气缸以它们的径向位置配对。以1-5-3-6-2-4的点火顺序为例,1和6缸配对,2和5缸配对,3和4缸配对。当活塞1和6在上止点, 1号缸开始压缩冲程时,6号缸开始进气冲程。换句话说,在四冲程循环中每对活塞360°分开。虽然气缸列之间的形成角度是确定的,V型发动机的概念不简单,这是因为气缸在相对列点火。当所用角度不能够整除720°,曲拐的径向位置交替实现气缸均匀点火。60°V6设计的曲拐能够平均安置,因为60能够整除
35、720°,65°V6设计不同,因为65能够整除720°。为了实现均匀点火,其中的三个曲轴销必须从另外三个曲轴销补偿5度。曲轴上的曲拐数目和布置依赖于很多因素:如循环工作类型(二或四冲程),气缸布置(直列,V型,队置式),V型发动机相对倾斜的气缸角度和气缸数目等。P1811863.1离合器 181. 重型卡车里的离合器提供将发动机与变速器结合和分离的作用。它必须逐渐将发动机扭矩尽可能降低扭矩震动的传递给变速器。接合后,离合器必须继续在不打滑情况下将发动机扭矩传递给变速器。当档位由一个速比变为另一速比时,离合器提供发动机与传动齿轮系的分离手段。 经过离合器的动力输出主
36、要是由与发动机曲轴相连的一个或多个驱动元件和与动力输入轴相连的一个或多个被驱动元件相接触形成的。在从动件与主动件接合前,从动件静止或慢于或快于主动件的速度旋转。这些零件的接合通过弹簧压力建立和维持。弹簧施加到从动件的压力是驾驶员通过离合器踏板和联动装置控制的。主动件和从动件可靠的接合是通过元件表面摩擦完成的。当弹簧压力被饱和施加时,主动件和从动件将同速。在这一点时,离合器直接连接在发动机和离合器之间。 飞轮可能是平的或锥型的。飞轮的表面与被加工光滑的从动件配合。为了使离合器适当的工作,飞轮必须垂直于曲轴并有一个适当小的距离(小于0.005英寸) 182.离合器盖总成包括压盘、弹簧和取决于离合器
37、设计的多样化杠杆、套、结合环和定位装置。离合器盖用螺钉固定在飞轮上并以曲轴的速度旋转。 在离合器与压盘之间是弹簧。依据离合器设计,部分螺旋弹簧被用于压盘顶靠在从动盘上,或是离合器采用单个的膜片弹簧。在某些离合器内,螺旋弹簧被布置在垂直于压盘上,并均布在离合器壳的圆周位置上。另一些离合器使用很少的螺旋弹簧,并与离合器壳和定位销成一定角度。连接定位销的是一些杠杆,当被定位销推向前时,弹簧压力被放大。杠杆铰点把压盘压向从动盘。183.膜片弹簧离合器用定位销和杠杆施加压力到压盘上。 压盘朝向发动机一面被加工光滑,从动盘自身的驱动件被连接在离合器盖的凸台上。这个压盘在凸台上是能自由滑行的,当弹簧压力被施
38、加在压盘上,压盘与从动摩擦盘结合,压盘被夹在飞轮和离合器盖之间。 一些双盘离合器当离合器被安装在平型飞轮上时,采用结合环。结合环用螺栓固定在离合器盖和飞轮之间。确定它的尺寸需要提供安放第二离合器盘和中间压盘的深度尺寸。 如果离合器有两个从动盘,一个中间盘,那两盘将分开。由于被压在两个摩擦盘之间,中间盘被加工成光滑的两个表面。中间盘通过增加摩擦面积而提高传递离合器扭矩的能力,以有更多的面积传递变速器扭矩。一些中间盘边缘有长孔。长孔与飞轮壳上的销子配合并被它驱动。另一些中间盘有4个或更多的凸台,通过离合器盖的长孔或结合环被安装和驱动。 184.一些装有重型中间盘的离合器需要防震弹簧。这些减震装置降
39、低了中间盘与驱动销间的磨损,改善分离特性。没有弹簧,盘上的驱动槽将过度磨损,导致离合器分离不良。3或4个减震弹簧被布置在盘的边缘和锥形飞轮内侧之间。他们在空间位置等距分布。(3个120度,4个90度) 绝大多数重型卡车的离合器被离合器踏板和分离轴承间的机械连接装置控制。一些卡车有液压离合器控制系统。连接机构连接离合器踏板,分离叉。 当离合器踏板被完全抬起,在分离叉和分离轴承之间会产生游隙。游隙的产生在踏板踏入距离最初的11.5英寸位置。当踏板进一步踏入,分离叉顶靠在分离轴承上,迫使它随变速器输入轴移动。拖挂式离合器上有离合制动器。最后的1英寸或2个踏板行程将产生顶靠到离合器制动器上的力量。 有
40、两种类型的机械连接系统用于重型卡车:一种,驾驶员通过杠杆和支点的结合以增大盘的压力;另一种连接离合器踏板和支点通过一个特殊的离合器控制缆设计。 图3-3展示的是典型的液压式离合器的组成。离合器的控制和操作通过液压机构的液体和空气助力缸的助力完成。离合器包括一个主缸、液压储液器和空气助力缸。它们通过金属的挠性液压管路连接。 当卡车驾驶员踩下离合器踏板时,推杆迫使活塞在主缸内向前运动。 185.关闭储液器,造成液压液沿管线向下流动到反映杆,使导向阀进入到助力缸内。 当液压上升时,它迫使反应杆向前移动以关闭排放口,并使阀回位。当反应阀进一步移动,将开启导向阀,并施加压力到空气活塞的后部。空气活塞的移
41、动为离合器踏板助力。 当离合器踏板压力增加,空气活塞进一步向前移动,空气压力将克服反应杆上的液压压力。导致导向阀重新关闭,防止更多空气进入空气活塞。除非有压力的改变,反应杆和导向阀将维持这个位置不变。 186.当液压压力下降时,复位弹簧回到反应杆上,导向阀自行关闭。然后依次开启排气口,允许空气从助力缸内溢出。变速器P192196正常的操纵情况下,发动机的动力通过结合的离合器传递到变速器的输入轴。变速箱齿轮在将扭矩和输入轴转速传递到变速箱输出轴之前改变了扭矩和输入轴转速。然后转动的输出轴驱动传动轴,驱动半轴,最终到车轮。变速箱中的各种尺寸的齿轮使卡车发动机超过车辆驱动的机械优势。若没有这个机械优
42、点,发动机只能在低的速度下输出有限的转矩。没有足够大的扭矩,使得重载的车辆启动是不可能的。在任何发动机里,曲轴的旋转总是在同一个方向上。如果发动机直接把动力传到驱动轴,车轮只能在一个方向被驱动。相反,变速箱提供齿轮机构以相反动力驱动方向,所以使车辆能够倒车。安装在重型卡车上的标准或手动变速箱通常有5至20个不同档位。这使得车辆能够在各种负载和道路条件下发动机的效率最高。车辆在起步和爬坡时需要低速/高扭矩速比,同时,低速/高扭矩速比也被用在下陡坡时发动机制动。具有有限数量档位的变速箱通常是有一套齿轮在一个单独的壳体内。这种主变速器被用于产生所有的档位。这种变速箱可以是一轴或者是两个中间轴的设计。
43、许多重型卡车变速箱包括两个不同系列的的齿轮机构。一个是主变速器或前变速器。二是辅变速器,直接位于主变速器后面。主变速器和副变速器可以分别装在一个壳体内,副变速器壳体直接用螺栓连接在主变速器壳上。然而,在某些变速箱上,主变速器和副变速器装在一个壳体内。这种变速器的主要优点是它由大量的齿轮组成。这种结构通常除了倒档以外包含5个前进档。副变速器包含两档或三档。两档副变速器分为高速档和低速档。三档副变速器增加一个超速档。当动力组合产生动力流时,副变速器被用于产生9-,12-,15-,18-,20档位的变速器。变速器是安装在车辆发动机和驱动轮之间某个部位上的改变动力和转速的装置。它提供了一种改变发动机速
44、比和驱动轮速比在特定的驾驶环境下的方式。在水平路面上,一个没有变速器的汽车可以通过发动机加速和离合器的结合来起步。然而,在这些条件下的起步是缓慢的,有噪声的并且舒适性差。除此以外,在发动机和传动件上产生巨大的应力变形。所以为了获得平稳的起步和有动力爬坡,必须提供一个放大的发动机扭矩和转向力的动力比 。同时要求这个速比避免了在高速路发动机转速过高。变速器就是满足了这些功能。为了改变从发动机曲轴传递到传动轴的扭矩,车辆能够倒车和在离合器分离时车辆长时间的驻车和滑行,变速箱被设计出来。车辆行驶或者满载爬坡所需的扭矩比车辆在维持其在水平延伸的道路上且惯性大和牵引阻力低的情况下所需的扭矩要高的多。为适应
45、多种扭矩的需求,特殊的齿轮变速器被应用。这样的齿轮变速箱就叫做固定比变速器。 在齿轮系中包括一个主动齿轮和一个被动齿轮。被动齿轮上的扭矩将增大好多倍,这个倍数就是被动齿轮的齿数除以主动齿轮的齿数所得。被动齿轮的齿数除以主动齿轮的齿数所得的数就是齿轮比。如果一个齿轮系包括几对齿轮,那么总的速比就是所有齿轮速比的乘积。车辆在不同变化的工况下,为了提供其不同的扭矩,变速箱由不同速比的几对齿轮组合成的。如果在主动轮和被动轮之间插入一个齿轮,被动齿轮则反转。变速箱结构包括一个壳体,一个输入轴和输入轴齿轮,一个输出轴和输出轴齿轮,一个倒档轴,一个倒挡轮,一组齿轮和换挡机构。铸铁壳体有上盖和侧盖和用来支撑一
46、些轴的轴承孔,壳体底部和箱臂上的孔是用来注油和放油的。输入轴与主动轮、轮缘是一体的,由钢制成的。装有轴承的输入轴前端安装在曲轴上的孔内,而后端尾部安装在壳体上的轴承孔内,输入轴被装上了,所以主动轮和轮缘也被安放在壳体内,而伸出变速器的轴的花键部分承担着支撑着离合器从动盘轮毂。输出轴被加工成花键,装有滚动轴承的前端尾部被安装在输入轴的孔中。输出轴的另一端在变速箱壳体内的球轴承内旋转。输出轴花键支撑着滑动齿轮。输入轴和输出轴是同轴的。倒档轴支撑着不同尺寸的齿轮组。齿轮组安装在轴的滚动轴承上或者是和轴一起的,在箱壁的轴承孔的轴承上。倒档轴是随着输入轴恒转的,这是因为他们的齿轮是恒啮合的。倒档轮随着倒
47、档轴旋转。换挡机构的设计是为了挂档、挂空挡、挂倒档。这些速度的变化是通过变换齿轮或这输出轴上滑动套。变速器的类型取决与滑动齿轮或滑动套的数目。具有两个滑动齿轮或两个同步器齿套的变速器叫做双轨式变速器。具有三个同步器的叫做三角式变速器。根据前进档位可分为三档、四挡、五档变速器。换挡机构安装在箱盖顶部。换挡杆安装在箱盖上或者是在杆的支架上。变速档位是通过换挡机构来换档的。换挡机构包括换挡杆、换挡倒块、拨叉、定位键、锁止和倒档安全装置。安装在变速器上面的换挡杆有一个球垫,这个球垫在箱盖的凸起上。一个销子使换挡杆不旋转。P196变速箱档位是依靠换档机构切换的。换挡机构由换挡杆、拨叉轴、换档拨叉、止动机
48、构、互锁机构和一个倒档安全装置组成。换档杆安装在变速器上盖上,换档杆上的圆球嵌入上盖球槽中。上盖孔与安装着换档拨叉及带槽换档导块的拨叉轴配合。换挡杆的底端插进换档导块的凹槽中。拨叉安装在滑动齿轮的凹槽和同步器啮合套。变速时,换档杆上端滑动到一个特定位置,换挡杆底端移动换档滑块,后者推动带着拨叉和齿轮的拨叉轴直到要求的档位啮合。止动机构将齿轮保持在啮合或空档位置。 止动机构由放入换档盖孔槽的一个滚珠和一个弹簧组成。拨叉轴上有与由设定档位数相同数量的槽,外加一个空档槽。 当变速器在档或空档时,滚珠被弹簧压入槽中锁止拨叉轴。换挡时为移动拨叉轴,作用在滚珠上的弹簧力必须足够将滚珠从槽中推出。 换档时,
49、换档杆的底端可能同时阻止两个换档滑块并且移动两个拨叉轴,因此一次挂进两个档位。因为输出轴不能同时在两个不同速度下旋转,将造成打齿。两个齿轮同时啮合由互锁防止。互锁由位于拨叉轴之间水平槽中的滚珠和销子构成。当拨叉轴在空档位时,拨叉轴有与互锁槽对齐的凹槽。锁销的长度加上两个滚珠的直径与拨叉轴加上一个凹槽的间的距离相等。在滚珠的一部分或销子末端卡住其他拨叉轴的凹槽时不可能移动任一拨叉轴,因此其他拨叉轴锁止。P224驱动轴车辆有三种基本类型的轴:驱动轴、转向轴和支承轴。目前为止最复杂的是驱动轴,不仅有不同种类的驱动桥配置,而且他们包含复杂的不安装在其他两种类型桥上的齿轮组件。一个典型的驱动桥包括半轴和
50、差速器总成。差速器包括在转弯时改变车轮速度的齿轮,也为了当卡车工作在泥泞不平路面条件时为着地轮传递动力。驱动轴在重型车上通常用作后桥总成,因为差速器和它常常被称作后活动轴。转向轴和支承轴相似于驱动轴但是没有差速器的特点。它们主要用于运送和支撑车辆施加在它们上的重量,还有提供一个装配它们各自悬挂系统的安装表面。早期的发动机,车辆的驱动或装有动力的轮子是刚性的固结在一个连续的整体的轴的末端的。因此当轴被发动机的动力驱动时,在轴末端的轮子以相同的速度一起转动。这是一个驱动车辆的有效的方式。但是在除去直线行驶的任何其它方向时或者当动力车轮的直径失配时车轮趋于磨损在路的表面。这是能容忍的当行驶速度缓慢、
51、载荷轻和行驶距离短时。但是随着技术的进步,车辆速度、货物载荷和里程长度的增加,轮胎的摩擦变得越来越严重和不经济。工程师努力寻找使每一个驱动轮工作在各自的速度的方式。在今天基本的设计之前,许多不同的想法被尝试着混合使用,标准差速器是最终发展。这个成功的想法依旧用于今天的原理是通过连接在驱动轮的轴划分发动机动力每一个驱动轮分别的给他们各自的半轴并且安装在它们中间,一个精巧自由旋转的行星车轮装置。这个装置叫做差速器,因为它区分每一个车轮的实际速度需要和分隔从发动机传来的动力成为相等的驱动力给每一个车轮。道路车或者越野车和其它卡车需要搬运重型载荷有时是装配双击减速轴的。双击减速轴用两对齿轮副来产生总的
52、齿轮减速和峰值扭矩。这个设计是非常流行的对于应对非常恶劣的使用条件,像自卸车、混凝土搅拌车和其他重型运载工具。这个双击减速轴使用一个重型螺旋锥齿或者准双曲面车轮和齿环组合作为第一级减速。第二级减速的实现依靠一个宽面螺旋正齿和齿轮副。这个驱动齿轮齿环的作用正是作为单击减速轴。然而,驱动桥壳是不用螺栓连接环齿的。代替的,正齿小齿轮是被环齿键入和驱动的。正齿小齿轮是经常的在旋转啮合在联接在差速器壳的螺旋正齿的。许多重型卡车是装配两个后驱动轴的。这些串联轴卡车需要一个特殊的齿轮装置来分离动力给两个前后驱动轴。这个齿轮必须准许两个轴的速度的不同。为了提供轮毂和卡车车轮之间的支撑,两个轮毂装置是可行的:半
53、浮式车桥和全浮式车桥。两个当中,半浮式车桥是简单便宜的一体式设计,但是全浮式车桥更流行在重型卡车。在半浮式车桥,驱动力从差速器运送给桥的每一个半轴然后直接传递给车轮。一个简单的轴承装配,位置轴的末端,是用来支撑半轴的。在轴承装置那一边伸出的部分是花键或者锥形的一个轮毂和刹车鼓装配。这种类型的桥的主要的优点是它们每一个轴的外部末端必须运送和支撑卡车的重量施加在车轮上。如果一个半轴损坏,那么卡车的轮子会掉落。差速器驱动轴的功能是通过差速器控制的。一个差速器装置是由许多主要组件组成的。它们包括:1.输入轴和齿轮2.齿环3.两个差速器半壳、一个差速器十字轴、四个行星齿轮,和两个带垫片的半轴齿。差速器装
54、置安装在轴之间,通过花键连接在半轴齿轮上。图3-24显示一个完整的差速器爆炸图。这个差速器总车的各部分是固定在位置上,通过许多轴承和止推垫圈。P3133144.1 车身结构汽车车身一般分为四部分前部、上部、后部和下部。这些部分可以进一步分成小的单元,叫总成。总成又可以分成更小的单元,叫零件。前部由许多总成构成,例如散热器罩、发动机罩、左/右前翼子板和前围总成。前围总成是最大的总成之一,由前围上盖板、通风盖板、前风窗玻璃支撑、仪表板、与门槛连接的前柱和前围板构成。顶盖通常是所有车身板件中最大的一件,由前风窗上横梁、前柱、车门口上边梁、后窗上横梁支撑,顶盖的中部有加强横梁。后侧围总成位于汽车的后部
55、,由后侧围内板、轮罩板、后侧围外板构成。汽车车身被分成三个独立的舱,各舱由以下总成提供服务。车门为乘员舱提供便利的出入口,发动机舱有发动机罩,行李舱有行李厢盖。它们在设计结构上相似,都是外板不仅折边而且点焊成箱形框架或箱形内部结构,使它们强度很高。它们都通过铰链安装,并且装有锁,以便开关。20、they are located directly below the doors and are not only spot-welded to the sides of the floor pans门槛板是箱形的防锈结构,由门槛外板、后加强板和前加强板构成,它们位于车门下方,不仅与地板的两侧点焊连接
56、,大大加强了车身的下部,而且前面与前围总成、后面与后侧围总成点焊连接。前后保险杠不仅提供一定的保护作用,而且增强了外观。保险杠由支架、减震器或绝缘件固定,这些件是由螺栓连接到通常称为框架牛角的框架纵梁的两端。P389395第六章 汽车设计6.1 设计目标“他们为什麽要那样打造一辆车?”这是许多学生通常问的一个问题。要想了解为什麽汽车以某一方式打造,在工程师设计车之前必须了解制造厂需要回答的一些问题。第一件事制造厂必须考虑汽车的特殊用途,这需要被设计,即具备制造的能力。这被称作设计目标。例如:是否汽车被要求以重载低速或轻载高速行使?这些操作的每一种要求明显的需要不同形式的汽车。就像读者考虑的一样
57、一辆赛车的设计目标就需要更加生动。赛车不是被设计成在高速或交通拥挤的城市道路上行使的。另一方面,拖车在街道行人和车辆往来的道路上行使会很自如,但会是很糟的赛车。当讨论哪种车是最好的时候,人们必须说明汽车是为哪种操作要求所设计的。 当设计车辆的时候,工程师需要考虑大量的要求如:加速性,速度,经济性,载荷,平顺性和操纵特性,尺寸等等,这些需要从车辆预期中得到。一个特点和其他的交替使用,最终完工车辆是这些成分的混合体,这些特点的大量的限制被称做设计参数。下一步要考虑的是耐用性。在需要维修之前车辆应该运行多少公里?例如:乘用车在维修之前设计运行10万公里。一辆改装赛车需要完成仅仅500公里。一辆改装而成的高速赛车能够驾驶运行100的1/4即25公里。汽车的每个部分都有特定的设计寿命,工作载荷,速度,温度,润滑等都应考虑在内。例如:球轴承生产商提供了列有球轴承基于速度和载荷的预期寿命。超载减少轴承的预期寿命,载荷不足延长轴承寿命。一旦被告知了设计要求,生产厂家一定要考虑成本。因此,主要设计目标之一是以设计参数的妥协换取较低的价格。某些情况下,大幅度地降低成本可通过在设计目的上稍微妥协而保证车的竞技
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