汽车的基本构造课件

1、汽车的基本构造 汽车一般由发动机、底盘、车身和电气设备等四个基本部分组成。汽车发动机：发动机是汽车的动力装置。由机体，曲柄连杆机构，配 气机构，冷却系，润滑系，燃料系和点火系（柴油机没有点火系）等组 成。按燃料分发动机有汽油和柴油发动机两 种；按工作方式分有二 冲程和四冲程两种，一般发动机为四冲程发动机。四冲程发动机的工作过程：四冲程发动机是活塞往复四个行程完成一个工作循环，包括进气、压缩、作功、排气四个过程。四行程柴油 机和汽油机一样经历进气、压缩、作功、排气的过程。但与汽油机的 不同之处在于：汽油机是点燃，柴油机是压燃。冷却系：一般由水箱、水泵、散热器、风扇、节温器、水温表和放水 开关组成

2、。汽车发动机采用两种冷却方式，即空气冷却和水冷却。一 般汽车发动机多采用水冷却。润滑系：发动机润滑系由机油泵、集滤器、机油滤清器、油道、限压 阀、机油表、感压塞及油尺等组成。燃料系：汽油机燃料系由汽油箱、汽油表、汽油管、汽油滤清器、汽 油泵、化油器、空气滤清器、进排气歧管等组成。化油器：是将汽油与空气以一定的比例混合为一种雾化气体的装置, 这种雾化气体叫可燃混合气，及时适量供入气缸汽车的底盘：传动系：主要是由离合器、变速器、万向节、传动轴和驱动桥等组成。离合器：其作用是使发动机的动力与传动装置平稳地接合或暂时地分 离，以便于驾驶员进行汽车的起步、停车、换档等操作。变速器：由变速器壳、变速器盖、

3、第一轴、第二轴、中间轴、倒档轴、 齿轮、轴承、操纵机构等机件构成，用于汽车变速、变输出扭矩。行驶系：由车架、车桥、悬架和车轮等部分组成。它的基本功用是支持全车质量并保证汽车的行驶。钢板弹簧与减震器：钢板弹簧的作用是使车架和车身与车轮或车桥之 间保持弹性联系。减震器的作用是当汽车受到震动冲击时使震动得到 鳏。减震器与钢板弹簧并联使队转向系：由方向盘、转向器、转向节、转向节臂、横拉杆、直拉杆等 组成，作用是转向。前轮定位：为了使汽车保持稳定直线行驶，转向轻便，减少汽车在行 驶中轮胎和转向机件的磨损，前轮、转向主销、前轴三者之间的安装 具有一定的相对位置，这就叫“前轮定位”。 它包括主销后倾、产销

4、内倾、前轮前束。前束值是指两前轮的前边缘距离小于后边缘距离的 差值。制动系：机动车的制动住能是指车辆在最短的时间内强制停 车的效能。I手制动器的作用：手制动器是一种使汽车停放时不致溜滑，在特殊情 况下，配合脚制动的装置。液压制动构造：液压制动装置由制动踏板、制动总泵、分泵、鼓式（车 轮）制动器和油管等机件组成。气压制动装置：由制动踏板、空气压缩机、气压表、制动阀、制动气 室、鼓式（车轮）制动 器和气管等机件组成。电气设备:汽车电气设备主要由蓄电池、发电机、调节器、起动机、点火系、仪表、照明装置、音响装置、雨刷器等组成。蓄电池：蓄电池的作用是供给起动机用电， 在发动机起动或低速运转 时向发动机点

5、火系及其他用电设备供电。当发动机高速运转时发电机 发电充足，蓄电池可以储存多余的电能。蓄电池上每个单电池都有正、 负极柱。其识别方法为：正极柱上刻有“ +”号，呈深褐色；负极柱上 刻有:“号，呈淡灰色。起动机：具作用是将电能转变成机械能，带动曲轴旋转，起动发动机。起动机使用时，应注意每次起动时间不得超过 5秒，每次使用间 隔不小于10-15秒，连续使用不得超过3次。若连续起动时间过长， 将造成蓄电池大量放电和起动机线圈过热冒烟，极易损坏机件。空气动力学：空气动力学在科学的范畴里是一门艰深的度量科学，一辆汽车在行使 时，会对相对静止的空气造成不可避免的冲击， 空气会因此向四周流 动，而蹿入车底的

6、气流便会被暂时困于车底的各个机械部件之中， 空 气会被行使中的汽车拉动，所以当一辆汽车飞驰而过之后，地上的纸 张和树叶会被卷起。止匕外，车底的气流会对车头和引擎舱内产生一股浮升力，削弱车轮对地面的下压力，影响汽车的操控表现。另外，汽车的燃料在燃烧推动机械运转时已经消耗了一大部分动力， 而当汽车高速行使时，一部分动力也会被用做克服空气的阻力。所以, 空气动力学对于汽车设计的意义不仅仅在于改善汽车的操控性，同时也是降低油耗的一个窍门。对付浮升力的方法对付浮升力的方法，其一可以在车底使用扰流板。不过，今天已经很 少有量产型汽车使用这项装置了，其主要原因是因为研发和制造的费 用实在太过高昂。在近期的量

7、产车中只有FERRARI 360M 、LOTUS ESPRIT、NISSAN SKYLINE GT R 还使用这样的装置。另一个主流的做法是在车头下方加装一个坚固而比车头略长的阻流 器。它可以将气流引导至引擎盖上，或者穿越水箱格栅和流过车身。至于车尾部分，其课题主要是如何令气流顺畅的流过车身， 车尾的气 流也要尽量保持整齐。如果在汽车行驶时，流过车体的气流可以紧贴在车体轮廓之上，我们称之为ATTECHED或者LAMINAR （即所谓的流线型）。而水滴的 形状就是现今我们所知的最为流线的形状了。 不过并非汽车非要设计 成水滴的形状才能达到最好的LAMINAR ,其实传统的汽车形态也可 以达到很好

8、的LAMIAR的效果。常用的方法就是将后挡风玻璃的倾斜角控制在25度之内FERRARI 360M 和丰田的SUPRA就是有此特点的双门轿跑车。其实仔细观察这类轿跑车的侧面，就不难发现从车头至车尾的线条会 朝着车顶向上呈弧形，而车底则十分的平坦，其实这个形状类似机翼 截面的形状。当气流流过这个机翼形状的物体时， 从车体上方流过的 气体一定较从车体下方流过的快， 如此一来便会产生一股浮升力。 随 着速度的升高，下压力的损失会逐渐加大。虽然车体上下方的压力差 有可能只有一点点，但是由于车体上下的面积较大，微小的压力差便 会造成明显的抓着力分别。一般而言，车尾更容易受到浮升力的影响， 而车头部分也会因

9、此造成操控稳定性的问题。传统的房车、旅行车和掀背车这类后挡风玻璃较垂直的汽车，浮升力 对它们的影响会较为轻微，因为气流经过垂直的后窗后就已经散落， 形成所谓的乱流效果，浮升力因此下降，但是这些乱流也正是气流拉 力的来源。有些研究指出像 GOLF之类的两厢式掀背车，如车顶和 尾窗的夹角在30度之内，它所造成的气流拉力会较超过 30度的设 计更低。所以有些人就会想当然的认为只要将后窗的和车顶的夹角控 制在28至32度之间，就能同时兼顾浮升力和空气拉力的问题。其 实问题并没有那么简单，在这个角度范围里气流既不能紧贴在车体上 也不足以造成乱流，如此一来将很难预计空气的流动情况。 因为汽车 在行驶时并非

10、在一个水平面上行驶， 随着悬挂系统的上下运动，其实汽车的离地距离是一个变量，而气流在流过车体上下所造成的压力差也会随时改变，同时在车辆过弯时车尾左右的气流动态也会对车尾的气流情况造成影响。当尾窗与车顶的夹角介于28至32度时，车尾将介于稳定和不稳定的边缘，这其实非常危险的。举个例子，AUDI TT 在推出时曾经发生高速翻车的问题，当时的事故调查报告指出AUDITT的后轴在高速时浮升力过高，造成后轮抓着力太弱。而 TT在设 计时以风格作为首要前提，在空气动力学上有所牺牲。后窗与车尾的 弧度就介于以上那个尴尬的角度之间。车厂在设计掀背车时宁愿将车 尾设计的平直一点，一来可以增加车内的空间，二来也克

11、服了空气动 力学上的不足。尾翼的基本设计尾翼和扰流器的诞生正是要解决气流和浮升力的问题。我们见到过的尾翼可谓五花八门、千奇百怪。不过它们却有着相同的特点：表面狭 窄、水平面离开车身安装（如果尾翼紧贴在车身安装，如果它不仅仅 起到装饰作用，便只有扰流器般的作用，这两者是不同的。）尾翼的 主要作用是增加下压力，所以尾翼的外形必须像倒置的机翼才行，这 样的设计会使流经尾翼下端的气流的速度较流经尾翼上端的来得高， 从而产生下压力。还有一种产生下压力的方法是将尾翼前端微微向下 倾斜，虽然这种设计会比水平式的尾翼产生更大的空气拉力，但是在调节下压力大小的方面却较有弹性。WING和SPOILER的分别尾翼和

12、车尾扰流器的分别是后者与车尾连为一体，或者干脆就是车身 整体设计的一部分。车尾扰流器其实也可以用来制造下压力， 但是常 见的功能扔是减少浮升力和气流拉力。掀背车的尾扰流器集结了大量 的空气于扰流器的前方，目的是分隔车尾的气流，从而降低浮升力。后扰流器也可以令气流更顺畅的流经车尾， 避免气流长时间的徘徊或 紧贴在车尾上，如此一来便可以减少空气拉力，同时也可以减低导致 浮升力的车底气压。所以，有很多车书喜欢统称车尾上的凸出物为尾翼是很不专业的行 为，比如普通版的911那个可以自动升降的东西该被称为扰流器， 而GT2上的那个才是货真价实的尾翼。一般来说，欧洲的车厂比较 注重汽车的美学设计，同时也很在

13、意 SPORTS SEDAN和RACING EDITION之间的分别。所以，欧洲的车厂比较忌用尾翼，而日本的 车厂则将尾翼作为卖点推给顾客，从这种分别中也可以轻易的体会出 不同国家造车哲学的不同。尾翼和扰流器的简史早在上世纪30年代，各大车厂已经开始致力于降低气流拉力，而对 于浮升力的研究，各车厂大致要到60年代才开始关注。FERRAR的 赛车手RICHIE GINTHER于1961年发明了能产生下压力的车尾扰 流器，他也因此闻名于世。随后的FERRARI战车也都使用此项设计。而第一部使用前扰流器（俗称气霸）的汽车应该是大名鼎鼎的FORDGT40。这部车在超越时速 300KM/H时所产生的浮升

14、力令其成为一部根本无法驾驭的汽车，据说在加装了前气霸之后， GT40在达到极 速时前轮的下压力由原来的310磅激增至604磅！ ！至于第一部 使用尾翼的汽车我没有准确的资料，不过据说时道奇于 60年代末生 产的 CHARGER DAYTONA PLYMOUTH SUPERBIRD 。在欧洲车厂方面，保时捷可以算首家兼顾扰流器的功能和美学设计的 车厂。1975的911 TUBRO的一体式的气霸和鲸鱼尾式的扰流器大 副降低了浮升力的产生，其效用高达 90%。于是在70年代末，气霸 和扰流器更成为保时捷的标志。当时有很多以高性能作为卖点的车厂 也跟随保时捷的步伐以气霸和扰流器作为卖点。（说到这里，我

15、到想起了一些题外话。其实车厂都要经过一个发展阶段才能走向成熟，其 实日本车与欧洲车的差距就体现在日本车其实在走欧洲车曾经走过 的一条道路，这条路每个车厂都必须经历。如果以后中国真正的拥有 自己的汽车工业的话，那么中国的车厂也必须走这条道路。 一般我认 为欧洲车厂的空气动力学水平要较日本车厂来的高一点，就拿对空气动力学要求很高的F1赛事来说，所有空气动力学高手都是欧洲人， 而这些欧洲人也无一例外的供职于欧洲车厂，英美车队在空气动力学 方面的研究在它这几年来几乎没有进步，从这一点上面就可以看出欧 洲车厂于日本车厂之间的差距。不过，这些差距是由时间造成的，我 想技术上的差距相对比较容易弥补。而文化背

16、景的不同才容易造成真 正的差异，而这种差异如果产生不良性的发展，日本车厂就真正的危险了。）现在气霸和扰流器已经非常非常的普通了，几乎时速可以达到百余公里的汽车都使用这些东西。其实如果你的车速并不高，这些东西并不 起作用。当车速介于60到80之间时，气流的拉力根本高不过车轮 的运动阻力，如果要感受尾翼和扰流器在浮升力和下压力方面的明显 作用，时速必须高于160KM。其中的原因是因为气流的动力往往是 车速的二次方，一部汽车从130KM/H加速至260KM/H ,浮升力和空 气拉力将会有四倍的增加。同时，所有汽车所有的气霸，在降低气流拉力方面都具有一定的作用。 一般来说可以减少510 %的整体气流拉

17、力。另一方面，气霸也有助 于冷却引擎，亦方便了雾灯的安装。不过仍然有为数不少的车厂认为 尾翼和扰流器是为了美观而设的。 不过总体来说，这些空气动力部件 都具有一定的实际作用，以上代凌志 SC系列来说，加装原厂车尾扰 流器之后，汽车的Cd数值（气流拉力）由原来的0.32降至0.31。 但是 FORD ADVANCED DESIGN STUDIO 的设计师 GRANT GARRISON曾经说过：如果尾翼和扰流器不是那么受欢迎，我们是 不会加在车身上的，但是我们可以用其它方法来把车辆设计得具有同 样的空气动力学效果。持相同观点的还有大名鼎鼎的FERRARI ,众所周知FERRARI为了迁就车身设计的

18、美感是很忌讳在车身上使用尾 翼的，而即使以快跑作为最高目的的 ENZO FERRARI也使用的是可升降的尾扰流板，其原因是FERRARI的主席认为一部静止的FERRARI不需要任何扰流器！ ！ ！对Cd值的一点解释最后值得一提的倒是普遍存在的对 Cd值的一些误解。在许多车厂的 产品介绍书中，常常会提及新车的风阻系数降低至多少多少Cd,而Cd所指的并不简单是指我们一般所说的空气阻力，而是流气拉力系 数（DRAG COEFFICIENT ）, 一般而言气流在车尾造成的拉力，数 值越低，表示车尾气流处理的越流畅，该部分的浮升力亦会越小，相 对而言，车辆行走时的阻力会低一点，后轮的下压力也会好一点。说

19、 到这里我们就应该明白，加装尾翼并不一定会增加 Cd值！如果加装 尾翼和尾扰流器后，车辆尾部气流通过的流畅度增高，那么这辆车的 Cd值反而应该降低。汽车设计的空气动力学问题并不止于车尾，其 实车头的长度和宽度也会影响一部汽车的总拉力数值。比如前纵置引擎的中心点要比前轴的中心点更前， 车头就容易造得很长，而如果加 阔前轮距来横置摆放引擎，车头部分就会随着加阔，以上两种情况都 会影响到整体的气流拉力（CdA）。虽然有可能一辆车的Cd造得很 低，但是同样难以弥补车头部分增加的长度和宽度所带来的整体气流 拉力数值的上升，举个例子来说，一部汽车的风阻系数由原来的 Cd0.40下降至Cd0.38，但是车头的宽度却增加了 75MM ,这时它的 CdA数值约会上升5%,这样一来等于完全抵消了 Cd下降的效果。