汽车构造1-3章

1、西安科技大学机械工程学院 汽车的结构和分类 各部件的工作原理及工作环境 各部件类型的构造形式及工作过程 不同类型的部件的设计特点和材料性能汽车构造的主要内容西安科技大学机械工程学院1.汽车的定义2.汽车的作用3.汽车发展史4.汽车的类型5.国产汽车产品型号编制规则6.汽车总体构造7.汽车行驶基本原理总论西安科技大学机械工程学院汽车是借助于自身的动力装置驱动，且具有4个（或4个以上）车轮的非轨道无架线车辆。1.汽车的定义火车，拖拉机有（无）轨电车自走式工程机械二（三）轮机动车武器装甲作战车辆不属于汽车西安科技大学机械工程学院 汽车主要用于载运人和货物，是最重要的现代化交通工具。目前，全世界共有汽

2、车10亿辆（2010年末数据）。美国是最大的汽车拥有国，汽车注册量达2.398亿。我国汽车保有量为7800万。汽车普及的原因：1. 机动性能强，不受时间和路线的限制，提高了工作效率。2. 扩大了人的活动范围和交流区域，使社会丰富精彩。3. 促进公路建设和运输业的发展，有助于地区经济文化交流和偏远落后地区的开发。 2.汽车的作用西安科技大学机械工程学院汽车对经济的作用2.汽车的作用社会需求汽车工业零部件业工业部门第三产业材料广泛工艺多样 汽车工业为社会创造了许多就业机会，拉动了经济增长，繁荣了社会经济。世界上的发达国家都把汽车工业作为国民经济的支柱产业。西安科技大学机械工程学院汽车对科技发展的作

3、用2.汽车的作用 汽车工业的发展，促进了科学技术的进步。汽车性能提高新材料新结构电子控制技术新车型的开发先进设计理论精确算法现代化设计方法日益进步的测试汽车是高科技产品体现社会的科技水平西安科技大学机械工程学院汽车带来的社会难题2.汽车的作用 近年来，经过不懈的研究和努力，治理这些问题的工作已经取得明显成绩。交通堵塞停车场短缺 交通事故频发 能源消耗大 环境污染严重行车安全节约能源环境保护西安科技大学机械工程学院 车辆是人类智慧的结晶。人类使用车辆已有4000年的历史。不过，直到18世纪动力机械出现以后，才出现了机动车。1885年，第一辆三轮汽车诞生。此后的一百年间，汽车以惊人的速度得到了发展

4、。发展史上的历史性时刻发展史上的历史性时刻1765年，JamtesWatt（英国）发明了蒸汽机，开始了工业革命。1769年，NikolasCugnot(法国)制造了最早的机动车。1801年，PhilippeLebon (法国)提出了以煤气为燃料的内燃机工作循环原理。1824年，Nicolas Lonard Sadi Carnot（法国）发表了热力发动机的经典理论卡诺原理。1860年，EtienneLneoir (法国)制造了煤气机，使内燃机商品化。1866年， NikolasOtto(德国)制造出往复活塞四冲程内燃机。 3.汽车发展史西安科技大学机械工程学院3.汽车发展史1885年： 卡尔卡尔

5、.奔驰奔驰 （德国） 单缸四冲程内燃机，三轮汽车单缸四冲程内燃机，三轮汽车 奔驰（Benz,Carl Friedrich），德国工程师，出生于一个火车司机家庭，年青时受过技术方面的教育。1878年开始研究新型内燃机，1879年首次研制成功火花塞点火内燃机。1882年开始尝试把发动机安装在三轮车上，1885年他的三轮车试制成功，并于1886年1月29日获得专利，被公认为汽车的诞生日；1887年开始把汽车作为商品出售；1894年生产出著名的“维洛”小客车，后置发动机、双人座、并且首先采用了橡胶充气轮胎。西安科技大学机械工程学院1886年：哥特里布哥特里布.戴姆勒戴姆勒（德国） 单缸四冲程内燃机，改

6、装汽车单缸四冲程内燃机，改装汽车 戴姆勒（Daimler,Gottlieb）,（1834-1900），德国工程师，1886年和他的助手威廉迈巴赫制造出第一辆1.1匹马力的汽油机发动机四轮车，1897年戴姆勒的公司生产出“凤凰”牌小客车，尤其是以戴姆勒公司驻法国的总进口商埃米尔耶利内克的女儿“梅塞得斯Mercedes”命名的小客车投产后，其前置发动机，有前车灯、挡风板、双门5座位敞蓬车造型更加接近现代轿车的特征，大大提高了戴姆勒公司的商业地位。1926年6月29日和奔驰公司合并，成立了在汽车史上举足轻重的戴姆勒奔驰公司。3.汽车发展史西安科技大学机械工程学院1892年：鲁道夫鲁道夫.狄赛尔狄赛尔

7、 （德国） 柴油机发明专利，四冲程柴油机柴油机发明专利，四冲程柴油机 鲁道夫.狄塞尔（Rudolf Diesel，1858-1913)，德国著名热机工程师。1892年,狄塞尔取得了用压缩空气点燃煤粉提供动力的机械装置的专利.一年后,奥古斯堡的MAN公司依据他的原理制造了第一台发动机.狄塞尔卒于1913年,其他人继承了他的工作.1924年,在柏林汽车展上展出了MAN公司制造的第一台狄塞尔卡车发动机(柴油机).与此同时在曼海姆,一台带预燃烧室的狄塞尔发动机被装在了奔驰车上。Diesel （engine）：柴油发动机。3.汽车发展史西安科技大学机械工程学院1903年： 亨利亨利.福特福特 （美国）

8、福特汽车公司，1908年推出T型车 1913年： 亨利亨利.福特福特 （美国） 流水线生产，汽车走入千家万户流水线生产，汽车走入千家万户 亨利福特（HenryHenryForFord d，1863年7月30日1947年4月8日），美国汽车工程师与企业家，福特汽车公司的建立者。 1908年推出T型车。1913年，福特公司年首次使用生产流水线。1920年，实现了每分钟生产1辆汽车的速度。借助流水线，亨利福特“单一品种、超大规模”的战略得以实施。T型车在二十年内生产了1500万辆，汽车从五六千美元的“富人专利”变成了几百美元的大众消费品。 3.汽车发展史西安科技大学机械工程学院国外主要汽车公司的成立

9、时间：3.汽车发展史西安科技大学机械工程学院20世纪30年代至70年代初，汽车发展的全盛时期。汽车的技术主要是向高速、高速、方便、舒适方便、舒适方面发展。德国大众的甲壳虫汽车，19361973年共生产了2150万辆，创下汽车单产记录。1970以后，汽车企业兼并改组，汽车产量相对稳定时期。汽车技术主要向提提高汽车安全性和降低排放污染高汽车安全性和降低排放污染方面发展。3.汽车发展史西安科技大学机械工程学院 50年代：中国汽车呱呱坠地年代：中国汽车呱呱坠地1953年7月15日，第一汽车制造厂在长春市动工。1956年7月，第一辆解放CA10货车诞生。1958年5月，第一辆红旗轿车诞生。 6070年代

10、：光荣与遗憾年代：光荣与遗憾1964年，红旗轿车正式被国家定为礼宾车。 同时上海牌轿车发展成型成为我国主要的公务用车。1967年4月，二汽动工修建。1975年7月，东风货车投产。我国汽车工业的发展3.汽车发展史由于当时国家不开放，我国汽车工业被现代汽车工业抛在后面。西安科技大学机械工程学院 80年代年代今今 ：汽车大发展：汽车大发展 改革开放后，汽车进入快速发展阶段。2010年，汽车产量达到1800万辆，是1980年的82倍。中国汽车产销连续两年全球第一。 第一阶段80年代中期，引进摸索，消化吸收 第二阶段90年代之后，中外合作，技术引进我国汽车工业的发展3.汽车发展史目前的主要问题：目前的主

11、要问题：是制造大国，但不是制造强国。汽车品牌基本都来自国外，自主开发能力弱。西安科技大学机械工程学院4.汽车的类型按用途分类：依据国家标准 GB/T 3730.12001汽汽 车车乘用车乘用车商用车商用车四门，双门轿车敞篷轿车，跑车多用车（MPV），越野轿车特种轿车（装甲车，医疗车）等客车载货车牵引汽车新标准没有按照汽车的主要特征参数或容量对各类汽车进一步分级。西安科技大学机械工程学院4.汽车的类型 我国汽车行业及许多企业仍沿用 GB/T 3730.11988，将汽车分为普通运输车辆和专用汽车两大类，普通运输车辆又分为轿车、客车和货车三类。并按照汽车的主要特征参数分级。轿车轿车供个人使用的载送

12、少量乘员的汽车供个人使用的载送少量乘员的汽车 1、按排量分类、按排量分类类型发动机排量（L）车型微型1.0夏利、奥拓普通型1.01.6富康、捷达中级1.62.5桑塔纳3000、奥迪A6中高级2.54.0皇冠、奔驰300高级4.0CA770、卡迪拉克、林肯、奔驰600系列铃木雨燕西安科技大学机械工程学院2、按发动机布置形式分类、按发动机布置形式分类发动机布置和驱动型式发动机布置和驱动型式示意图示意图发动机前置、前驱发动机前置、前驱发动机前置、后驱发动机前置、后驱发动机后置、后驱发动机后置、后驱4.汽车的类型西安科技大学机械工程学院客车客车供公共服务用的载送较多乘员的汽车供公共服务用的载送较多乘员

13、的汽车1.按照车辆总长度分级按照车辆总长度分级4.汽车的类型类型类型 车辆长度（车辆长度（m m）微型微型3.5 3.5 轻型轻型3.53.57 7中型中型 7 710 10 大型大型101012 12 超大型超大型1212（铰接式）（铰接式） 10101212（双层）（双层）西安科技大学机械工程学院2.按照车身形式分类按照车身形式分类长（短）头客车长（短）头客车箱形客车箱形客车流线型客车流线型客车铰接式客车铰接式客车双层客车双层客车4.汽车的类型西安科技大学机械工程学院货车货车载送货物的运输汽车载送货物的运输汽车1.按照汽车的总质量分级按照汽车的总质量分级4.汽车的类型类型类型总质量（总质量

14、（t t）微型微型 1.81.8轻型轻型1.81.86 6中型中型6 61414重型重型 1414西安科技大学机械工程学院2.按照驾驶室总成结构类型分类按照驾驶室总成结构类型分类长头车短头车平头车4.汽车的类型西安科技大学机械工程学院3.按照货箱形式分类按照货箱形式分类栏板式栏板式罐式罐式自卸式自卸式平台式平台式箱式箱式篷式篷式4.汽车的类型西安科技大学机械工程学院工矿自卸车工矿自卸车西安科技大学机械工程学院专用汽车专用汽车对基本车型改装，装上专用设备，完成专门运输任务或对基本车型改装，装上专用设备，完成专门运输任务或作业任务的汽车作业任务的汽车专用汽车专用汽车运输型运输型作业型作业型闭式车厢

15、货车冷藏车厢货车平台货车罐车等医疗救护车公安消防车电视广播车机场作业车等4.汽车的类型西安科技大学机械工程学院几种特种用途车几种特种用途车*防弹高级迎宾车防弹高级迎宾车 *检阅车检阅车 *银行运款专用车银行运款专用车 4.汽车的类型西安科技大学机械工程学院改装车改装车消防车消防车洒水车洒水车救护车救护车扫雪车扫雪车殡丧车殡丧车垃圾装运车垃圾装运车清扫车清扫车混凝土混凝土搅拌车搅拌车4.汽车的类型西安科技大学机械工程学院改装车改装车4.汽车的类型西安科技大学机械工程学院按动力装置类型分类按动力装置类型分类1.内燃机汽车活塞式内燃机：占大多数，以汽油和柴油为燃料。燃气轮机汽车：采用涡轮式内燃机。功

16、率大，质量小，转矩特性好，但是耗油大、噪声大、制造成本高。从没有大批商品化产品出现。2.电动汽车蓄电池电动车：铅酸电池质量大，比能量低，充电时间长，寿命短，造成性能不理想。研制轻巧高效廉价的蓄电池，是发展这种车的关键。燃料电池电动汽车：燃料在转化器中反应释放氢气，再把氢气输到燃料电池中与氧气结合而发出电力，推动电机工作。主要问题：价格昂贵。复合车（混合动力电动汽车）：装备了两套动力源：电动机和发动机。汽车低负荷时，电动机变发电机，给蓄电池充电；高负荷时，蓄电池给电动机供电，作为汽车的第二动力源。结构复杂，但前景较好。3.喷气式汽车：依靠航空发动机或火箭发动机，以喷气反作用力驱动。普通汽车和赛车

17、都不用这种结构。4.汽车的类型西安科技大学机械工程学院按行驶道路条件分类按行驶道路条件分类1.道路用车 适于公路和城市道路上行驶的汽车。要适应道路和桥涵的尺寸和承载 能力。2.非道路用车在矿山，机场工地，专用道路等非公路地区使用能在无路面上行驶的高通过性汽车，称为越野汽车1.轮式汽车 分为非全轮驱动和全轮驱动两种形式 驱动形式用符号 ”n x m”表示 n为车轮总数，m为驱动轮数2.其他类型行驶机构的车辆 履带式，雪橇式车辆4.汽车的类型按行驶机构的特征分类按行驶机构的特征分类西安科技大学机械工程学院 GB/T 94711988规定国产汽车型号应能表明其厂牌，类型和主要特征参数等。型号由拼音字

18、母和阿拉伯数字组成，分为首部，中部和尾部3部分。首部拼音字母组成，识别企业代号 CA一汽 EQ二汽 BJ北京汽车中部由4位阿拉伯数字组成首位数字代表类别.中间两位数代表主要特征，参数末位数字1载货汽车数字表示汽车的总质量表示企业自定序号2越野汽车3自卸汽车4牵引汽车5专用汽车6客车X0.1m表车辆总长（大于10m ，X1m ）7轿车X0.1L表发动机工作容积汽车型号中部4位阿拉伯数字含义5.国产汽车产品型号编制规则西安科技大学机械工程学院尾部拼音字母加上阿拉伯数字 表示变型车与基本型的区别ZK6860H郑州宇通8.6米中型客车JLY6101SA中大金陵10米双层客车ZK6180A75郑州宇通1

19、8米铰链式客车CA4075 解放长头牵引车 CA7460L2 红旗旗舰加长型 5.国产汽车产品型号编制规则西安科技大学机械工程学院6.汽车总体构造发动机发动机底盘底盘车身车身电气设备电气设备西安科技大学机械工程学院发动机发动机：使输进汽缸的燃料燃烧而发出动力基本组成：机体 一体 曲柄连杆机构、配气机构 两机构 燃油供给系统、冷却系统、润滑系统 五系统 点火系统、 起动系统、6.汽车总体构造西安科技大学机械工程学院底盘底盘：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。基本组成：行驶系统、转向系统、制动系统、传动系统6.汽车总体构造西安科技大学机械工程学院车身车身：驾驶员

20、的工作场所，也是装载乘客和货物的地方电器设备电器设备：电源组、发动机起动系统、点火系统、汽车照明和信号装置、仪表、导航系统，电视，音响，电话等电子设备、微处理机、中央计算机及各种人工智能操控装置。6.汽车总体构造西安科技大学机械工程学院布置形式代表意义特点适用车型FR发动机前置后轮驱动传统的布置形式货车、轿车、客车FF发动机前置前轮驱动结构紧凑，质量轻，地板高度低，操纵稳定性好轿车RR发动机后置后轮驱动室内噪声低，利于车身内部布置大、中型客车，轿车MR发动机中置后轮驱动轴荷分配合理跑车，方程式赛车，大型客车AWD全驱动驱动力分配均匀越野车汽车布置形式6.汽车总体构造西安科技大学机械工程学院7.

21、汽车行驶基本原理F0FtVMtF0= Mt/r汽车行驶所受阻力汽车行驶所受阻力 滚动阻力滚动阻力F Ff f 空气阻力空气阻力F Fw w 上坡阻力上坡阻力F Fi i 总阻力总阻力F= FF= Ff f +F+Fw w+F+Fi i M Mt t -为汽车车为汽车车 轮的转距轮的转距r r-为汽车车为汽车车 轮的半径轮的半径 驱动条件：驱动条件：西安科技大学机械工程学院7.汽车行驶基本原理行驶时总阻力与驱动力的关系行驶时总阻力与驱动力的关系驱动力和总阻力的关系驱动力和总阻力的关系行驶状态行驶状态F Ft t FF加加 速速F Ft t =F =F匀匀 速速F Ft t F F F =G =G

22、 汽车车轮打滑汽车车轮打滑附着条件：附着条件：附着力附着力F F ： 指地面对轮胎切向反作用力的极限值。指地面对轮胎切向反作用力的极限值。 F F =G=G G= G=驱动轮承受的垂直于地面的法向反作用力驱动轮承受的垂直于地面的法向反作用力 = =附着系数附着系数西安科技大学机械工程学院小 结对汽车分类对汽车分类构成：主要由构成：主要由发动机、底盘、车身和电器发动机、底盘、车身和电器 电子设备电子设备构成构成 。行驶原理：理解行驶原理：理解附着力附着力的概念的概念 。汽车的定义、作用和发展史汽车的定义、作用和发展史西安科技大学机械工程学院思考题：1.为了使中国成为汽车工业强国，需要采取哪些有力

23、措施？2.说明汽车是由哪几部分组成，以及各部份的作用。3.为什么绝大多数货车都采用前置发动机后轮驱动的形式？Class is Class is over.over.See you See you laterlater！西安科技大学机械工程学院回 顾对汽车分类对汽车分类构成：主要由构成：主要由发动机、底盘、车身和电器发动机、底盘、车身和电器 电子设备电子设备构成构成 。行驶原理：驱动条件和附着条件。行驶原理：驱动条件和附着条件。理解理解附着力附着力的概念的概念 。汽车的定义、作用和发展史汽车的定义、作用和发展史国产汽车产品型号编制规则国产汽车产品型号编制规则西安科技大学机械工程学院ZK6860H

24、郑州宇通8.6米中型客车JLY6101SA中大金陵10米双层客车CA4075 解放长头牵引车 CA7460L2 红旗旗舰加长型 西安科技大学机械工程学院F0FtVMtF0= Mt/r汽车行驶所受阻力汽车行驶所受阻力 滚动阻力滚动阻力F Ff f 空气阻力空气阻力F Fw w 上坡阻力上坡阻力F Fi i 总阻力总阻力F= FF= Ff f +F+Fw w+F+Fi i M Mt t -为汽车车为汽车车 轮的转距轮的转距r r-为汽车车为汽车车 轮的半径轮的半径 驱动条件：驱动条件：西安科技大学机械工程学院行驶时总阻力与驱动力的关系行驶时总阻力与驱动力的关系驱动力和总阻力的关系驱动力和总阻力的关

25、系行驶状态行驶状态F Ft t FF加加 速速F Ft t =F =F匀匀 速速F Ft t F F F =G =G 汽车车轮打滑汽车车轮打滑附着条件：附着条件：附着力附着力F F ： 指地面对轮胎切向反作用力的极限值。指地面对轮胎切向反作用力的极限值。 F F =G=G G= G=驱动轮承受的垂直于地面的法向反作用力驱动轮承受的垂直于地面的法向反作用力 = =附着系数附着系数西安科技大学机械工程学院1.发动机的类型2.往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语3.往复活塞式内燃机的工作原理4.发动机的总体构造5.发动机的性能指标 第一章 汽车发动机的工作原理 及总体构造西安科技大学机械工程学院第一

26、节第一节 汽车发动机的类型汽车发动机的类型发动机是汽车的动力源。除电动汽车外，汽车发动机都是热能动力机械装置，简称热机。在热机中借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。热机有内燃机和外燃机两种。直接以燃料燃烧所生成的燃烧产物为工质的热机为内燃机，反之则为外燃机。内燃机活塞式内燃机气轮机外燃机蒸汽机汽轮机热气机热机优点：结构紧凑，体积小，质量轻，易起动西安科技大学机械工程学院活塞运动方式活塞运动方式往复活塞式发动机往复活塞式发动机旋转活塞式发动机旋转活塞式发动机1.1汽车发动机的类型-活塞式内燃机的分类燃料种类燃料种类汽油发动机汽油发动机柴油发动机柴油发动机气体燃料发动机气体燃料发动

27、机（代用燃料）（代用燃料）西安科技大学机械工程学院1.1汽车发动机的类型-活塞式内燃机的分类冷却方式冷却方式水冷发动机水冷发动机风冷发动机风冷发动机活塞行程数活塞行程数四冲程发动机四冲程发动机二冲程发动机二冲程发动机西安科技大学机械工程学院1.1汽车发动机的类型-活塞式内燃机的分类气缸数气缸数单缸发动机单缸发动机多缸发动机多缸发动机气缸排列方式气缸排列方式单列式发动机单列式发动机多列式发动机多列式发动机西安科技大学机械工程学院 目前，应用最广、数量最多的汽车发动机为水冷、四冲程往复活塞式内燃机，其中汽油机用于轿车和轻型客、货车上，而大客车和中、重型货车发动机多为柴油机。少数轿车和轻型客、货车发

28、动机也有用柴油机的。 1.1汽车发动机的类型-活塞式内燃机的分类进气状态进气状态增压发动机增压发动机非增压发动机非增压发动机西安科技大学机械工程学院一、基本结构：一、基本结构：气缸活塞连杆曲轴进气门排气门第二节第二节 往复活塞式内燃机的往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语基本结构及基本术语 往复活塞式内燃机的圆柱形工作腔称作气气缸缸。在气缸内作往复运动的活塞通过活塞销与连杆的一端铰接，连杆的另一端则与曲轴相连，构成曲柄连杆机构曲柄连杆机构。当活塞在气缸内作往复运动时，连杆便推动曲轴旋转，或者相反。这时，工作腔的容积也在不断的由最小变到最大，再由最大变到最小，循环进行。气缸的顶端用气缸盖气缸盖封

29、闭。在气缸盖上装有进气门和排气门，进、排气门是头朝下尾朝上倒挂在气缸顶端的。通过进、排气门的开闭实现向气缸内充气和向气缸外排气。进、排气门的开闭由凸轮轴控制。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机配气机构构。构成气缸的零件称作气缸体气缸体，支承曲轴的零件称曲轴箱曲轴箱，气缸体与曲轴箱的连铸体称作机体机体。西安科技大学机械工程学院1.2往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语1）工作循环 活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、作功和排气等四个工作过程组成的封闭过程。周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续地作功。2）上、下止点 活塞顶离曲轴回转中心最远

30、处为上止点；活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。在上、下止点处，活塞的运动速度为零。 回转中心线二、基本术语：二、基本术语：西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院3）活塞行程 上、下止点间的距离 S 称为活塞行程。曲轴的回转半径 R 称为曲柄半径。曲轴每回转一周，活塞移动两个活塞行程。对于气缸中心线通过曲轴回转中心的内燃机，其 S2R 。 4）气缸工作容积 上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作容积。 1.2往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院5）内燃机排量 内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量。 6）燃烧室容积 活塞位于上止点

31、时，活塞顶面以上气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积，也叫压缩容积。 1.2往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语西安科技大学机械工程学院7）气缸总容积 气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容积。 1.2往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院8）压缩比 气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比 e 。 压缩比的大小表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内的气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。 （？）1.2往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语西安科技大学机械工程学院9)工况内燃机在某一时刻的运行状况简称

32、工况，以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转速表示。曲轴转速即为内燃机转速。10)负荷率内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值称为负荷率，以百分数表示。负荷率通常简称负荷。1.2往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语西安科技大学机械工程学院一、四冲程汽油机工作原理一、四冲程汽油机工作原理 四冲程往复活塞式内燃机在四个活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气等四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过程。因此，活塞行程分别用四个过程命名。第三节第三节 往复活塞式内燃机的工作原理往复活塞式内燃机的工作原理西安科技大学机械工程学院活塞活塞活塞活塞1.3往复活塞式内燃机的工作原

33、理西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院1.3往复活塞式内燃机的工作原理四冲程参数变化表四冲程参数变化表行程行程活塞运动活塞运动方向方向气门状态气门状态气体压力气体压力进气门进气门排气门排气门进气行程压缩行程做功行程排气行程上止点到下止点开关减小下止点到上止点关开减小下止点到上止点关关增大上止点到下止点关关先增大后减小西安科技大学机械工程学院1.3往复活塞式内燃机的工作原理 状态状态 行程行程温度温度(K)压力压力进气行程进气行程3203800.080.09MPa压缩行程压缩行程6007500.81.5MPa作功行程作功行程22002800(瞬时最高瞬时最高) 12001500(作功

34、终了作功终了)36.5MPa (瞬时最高瞬时最高) 0.350.5 MPa (作功终了作功终了)排气行程排气行程90011000.1050.12 MPa汽油机工作时各行程状态参数汽油机工作时各行程状态参数西安科技大学机械工程学院1.进气行程进气行程 在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净的空气。2.压缩行程压缩行程 因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力高。3.作功行程作功行程 在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入燃烧室。因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状。细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化，并借助于空气的运动，迅速与空气混合形成可燃混合

35、气。由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧。燃烧气体的压力、温度迅速升高，体积急剧膨胀。在气体压力的作用下，活塞推动连杆，连杆推动曲轴旋转作功。4.排气行程排气行程 排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭，燃烧后的废气排出气缸。二、四冲程柴油机工作原理二、四冲程柴油机工作原理 1.3往复活塞式内燃机的工作原理西安科技大学机械工程学院1.3往复活塞式内燃机的工作原理西安科技大学机械工程学院柴油机工作时各行程状态参数柴油机工作时各行程状态参数 状态状态 行程行程温度温度(K)压力压力进气行程进气行程3103400.0850.095 MPa压缩行程压缩行程750100035M

36、Pa作功行程作功行程18002200(瞬时最高瞬时最高) 10001200(作功终了作功终了)69MPa (瞬时最高瞬时最高) 0.20.5MPa (作功终了作功终了)排气行程排气行程7009000.1050.12 MPa1.3往复活塞式内燃机的工作原理西安科技大学机械工程学院四冲程汽油机与四冲程柴油机的比较四冲程汽油机与四冲程柴油机的比较 共同点：共同点：1)每个工作循环都包含进气、压缩、作功和排气等四个活塞行程，每个行程各占180曲轴转角，即曲轴每旋转两周完成一个工作循环。2)四个活塞行程中，只有一个作功行程，其余三个是耗功行程。在作功行程曲轴旋转的角速度要比其他三个行程时大得多，即在一个

37、工作循环内曲轴的角速度是不均匀的。为了改善曲轴旋转的不均匀性，可在曲轴上安装转动惯量较大的飞轮或采用多缸内燃机并使其按一定的工作顺序依次进行工作。1.3往复活塞式内燃机的工作原理西安科技大学机械工程学院不不 同同 点点 汽油机汽油机柴油机柴油机汽油与空气缸外混合，汽油与空气缸外混合，进入气缸的是可燃混合气进入气缸的是可燃混合气进入气缸的是纯空气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧高温气体加热柴油燃烧有点火系有点火系无点火系无点火系无喷油器无喷油器有喷油器有喷油器1.3往复活塞式内燃机的工作原理西安科技大学机械工程学院 二冲程内燃机的工作循环是在两个活塞行程即曲

38、轴旋转一周的时间内完成的。在四冲程内燃机中，常把排气过程和进气过程合称为换气过程。在二冲程内燃机中换气过程是指废气从气缸内被新气扫除并取代的过程。这两种内燃机工作循环的不同之处主要在于换气过程。 1.3往复活塞式内燃机的工作原理三、二冲程汽油机工作原理三、二冲程汽油机工作原理西安科技大学机械工程学院1.第一行程第一行程活塞在曲轴带动下由下止点移至上止点。活塞在曲轴带动下由下止点移至上止点。 当活塞还处于下止点时，进气孔被活塞关闭，排气孔和扫气孔开启。这时曲轴箱内的可燃混合气经扫气孔进入气缸，扫除其中的废气。随着活塞向上止点运动，活塞头部首先将扫气孔关闭，扫气终止。但此时排气孔尚未关闭，仍有部分

39、废气和可燃混合气经排气孔继续排出，称其为额外排气。当活塞将排气孔也关闭之后，气缸内的可燃混合气开始被压缩。直至活塞到达上止点，压缩过程结束。2.第二行程第二行程活塞由上止点移至下止点。活塞由上止点移至下止点。 在压缩过程终了时，火花塞产生电火花，将气缸内的可燃混合气点燃。燃烧气体膨胀作功。此时排气孔和扫气孔均被活塞关闭，惟有进气孔仍然开启。空气和汽油经进气孔继续流入曲轴箱，直至活塞裙部将进气孔关闭为止。随着活塞继续向下止点运动，曲轴箱容积不断缩小，其中的混合气被预压缩。此后，活塞头部先将排气孔开启，膨胀后的燃烧气体已成废气，经排气孔排出。至此作功过程结束，开始先期排气。随后活塞又将扫气孔开启，

40、经过预压缩的可燃混合气从曲轴箱经扫气孔进入气缸，扫除其中的废气，开始扫气过程。这一过程将持续到下一个活塞行程中扫气孔被关闭时为止。1.3往复活塞式内燃机的工作原理西安科技大学机械工程学院二冲程内燃机与四冲程内燃机的不同二冲程内燃机与四冲程内燃机的不同二冲程内燃机四冲程内燃机曲轴每转一周作功一次，因此曲轴旋转的角速度比较均匀。曲轴每转两周作功一次换气过程时间短，仅为四冲程内燃机的1/3左右。换气过程时间较长进、排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，新气可能流失，废气也不易清除干净。二冲程内燃机的换气质量较差。进、排气为两阶段分别进行曲轴箱换气式二冲程内燃机因为没有进、排气门，而使结构大为简化。

41、有进、排气门，结构复杂。1.3往复活塞式内燃机的工作原理西安科技大学机械工程学院 汽油机由以下两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。 第四节第四节 发动机的总体构造发动机的总体构造西安科技大学机械工程学院1.4发动机的总体构造1）曲柄连杆机构）曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。西安科技大学机械工程学院2）配气机构）配气机构 配

42、气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。1.4发动机的总体构造西安科技大学机械工程学院3）冷却系统）冷却系统 冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。 1.4发动机的总体构造西安科技大学机械工程学院4）燃料供给系统）燃料供给系统 汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空

43、气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。 1.4发动机的总体构造西安科技大学机械工程学院5）润滑系统）润滑系统 润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。1.4发动机的总体构造西安科技大学机械工程学院6）点火系统）点火系统 在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火

44、线圈和火花塞等组成。1.4发动机的总体构造西安科技大学机械工程学院7）起动系统）起动系统 要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。1.4发动机的总体构造西安科技大学机械工程学院 发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点，并作为评价各类发动机性能优劣的依据。同时，发动机性能指标的建立还促进了发动机结构的不断改进和创新。因此，发

45、动机构造的变革和多样性是与发动机性能指标的不断完善和提高密切相关的。 动力性指标经济性指标 强化指标 紧凑性指标 环境指标 可靠性指标 耐久性指标 工艺性指标 内燃机速度特性 表征发动机作功能力大小表征发动机使用是否经济评价和选用发动机时就必须考察它在各种工况下的性能 发发动动机机性性能能指指标标第五节第五节 发动机的性能指标发动机的性能指标西安科技大学机械工程学院1.5发动机的性能指标一、动力性指标：一、动力性指标：1.有效转矩 发动机对外输出的转矩称为有效转矩，记作 Te，单位为 Nm 。有效转矩与曲轴角位移的乘积即为发动机对外输出的有效功。2.有效功率 发动机在单位时间对外输出的有效功称

46、为有效功率，记作 pe 单位为 kW。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。发动机的有效功率可以用台架试验方法测定，也可用测功器测定有效转矩和曲轴角速度，然后用公式计算出发动机的有效功率 pe：式中：Te有效转矩，Nm； n曲轴转速，r/min。 西安科技大学机械工程学院3.发动机转速 发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速，用 n 表示，单位为 r/min 。发动机转速的高低，关系到单位时间内作功次数的多少或发动机有效功率的大小，即发动机的有效功率随转速的不同而改变。4.平均有效压力 单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力，记作 pme，单位为 MPa 。显然，平均有效压力越大，发动机的作

47、功能力越强。1.5发动机的性能指标西安科技大学机械工程学院二、经济性指标二、经济性指标1.有效热效率 燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率，记作e。显然，为获得一定数量的有效功所消耗的热量越少，有效热效率越高，发动机的经济性越好。 2.有效燃油消耗率 发动机每输出 1kW 的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率，记作 be，单位为 g/（kWh）。 式中：B发动机在单位时间内的耗油量，kg/h；Pe发动机的有效功率，kW。 1.5发动机的性能指标西安科技大学机械工程学院 强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般包括升功率和强化系数等。1.升功率 发动机在标

48、定工况下，单位发动机排量输出的有效功率称为升功率。升功率大，表明每升气缸工作容积发出的有效功率大，发动机的热负荷和机械负荷都高。2.强化系数 无论活塞的平均速度高，还是平均有效压力大，都会使发动机的热负荷和机械负荷增高。所以，需要一个系数来表征发动机的强化程度。平均有效压力与活塞平均速度的乘积称为强化系数。活塞平均速度是指发动机在标定转速下工作时，活塞往复运动速度的平均值。1.5发动机的性能指标三、强化指标三、强化指标西安科技大学机械工程学院 紧凑性指标是用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，通常用比容积和比质量衡量。1.比容积 发动机外廓体积与其标定功率的比值称为比容积。2.比质量 发动机的

49、干质量与其标定功率的比值称为比质量。干质量是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量。比容积和比质量越小，发动机结构越紧凑。1.5发动机的性能指标四、紧凑性指标四、紧凑性指标西安科技大学机械工程学院五、环境指标五、环境指标 环境指标用来评价发动机排气品质和噪声水平。由于它关系到人类的健康及其赖以生存的环境，因此各国政府都制定出严格的控制法规，以期消减发动机排气和噪声对环境的污染。六、可靠性指标六、可靠性指标 可靠性指标是表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。可靠性有多种评价方法，如首发故障行驶里程、平均故障间隔里程、主要零件的损坏率等。七、耐久性指标七、耐久性指标 耐久性指标是指

50、发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。通常用发动机的大修里程，即发动机从出厂到第一次大修之间汽车行驶的里程数来衡量。八、工艺性指标八、工艺性指标 工艺性指标是评价发动机制造工艺性和维修工艺性好坏的指标。发动机结构工艺性好，则便于制造，便于维修，就可以降低生产成本和维修费用。1.5发动机的性能指标西安科技大学机械工程学院九、内燃机速度特性九、内燃机速度特性 发动机的工况（即功率和转速）是在一个很大的范围内变化的。当发动机的工况变化时，它的性能也会变化。 发动机性能指标随调整状况及运行工况而变化的关系称为发动机特性，这一特性可以用特性曲线来表示，从而可以直观而又方便地评价发动机性能。 发

51、动机的有效功率 Pe、有效转矩 Te 和有效燃油消耗率 be 随发动机转速 n 的变化关系称为发动机速度特性。1.5发动机的性能指标 发动机的速度特性曲线通过实验得到，节气门全开时的速度特性叫外特性，部分开启时的速度特性叫部分速度特性。西安科技大学机械工程学院1.5发动机的性能指标 发动机负荷率的定义，如果利用发动机的速度特性来说明负荷率或负荷的概念就更为清楚。曲线I为外特性，曲线II、III为部分速度特性。在 n3500r/min时，若节气门全开，可得到该转速下可能发出的最大功率45KW。但如果不全开而开到II和III的位置，则同样转速下只能发出32KW和20KW的功率。根据上述定义，可求出

52、 a、b、c 和 d 四个工况下的负荷值：工况 a 负荷为零(称为发动机空转工况)；工况 b 负荷20/4510044.4；工况 c 负荷32/45 10071.1；工况 d 负荷45/45100100(即发动机全负荷)。 西安科技大学机械工程学院注意：负荷注意：负荷功率。功率。某转速时的全负荷，并不是指发动机的功率最大。发动机的最大功率是指在某一转速下，发动机所能达到的最大的输出功率。功率大，并不代表是全负荷。同一部分特性曲线上各点的负荷值并不相同。同一转速下，节气门开度越大表示负荷越大，但二者并不成比例。1.5发动机的性能指标西安科技大学机械工程学院思考题思考题1.汽车发动机有哪些类型?2

53、.四冲程往复活塞式内燃机通常由哪些机构与系统组成?它们各有什么功用?3.四冲程汽油机和柴油机在基本工作原理上有何异同?4.CA488型四冲程汽油机有4个气缸，气缸直径87.5mm，活塞行程92mm，压缩比为8.1，试计算其气缸工作容积、燃烧室容积和发动机排量。 西安科技大学机械工程学院回 顾1.发动机的类型2.往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语3.往复活塞式内燃机的工作原理4.发动机的总体构造5.发动机的性能指标西安科技大学机械工程学院上节重点内容回顾内燃机排量： 压缩比 ：四冲程汽油机工作原理四冲程汽油机工作原理 内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量。气缸总容积与燃烧室容积之比称为压

54、缩比 e 。气缸工作容积： 上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作容积。 负荷率：内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值称为负荷率，简称负荷。几个常用术语：几个常用术语：西安科技大学机械工程学院上节重点内容回顾四冲程汽油机与四冲程柴油机的比较四冲程汽油机与四冲程柴油机的比较 共同点：共同点：1)每个工作循环都包含进气、压缩、作功和排气等四个活塞行程，每个行程各占180曲轴转角，即曲轴每旋转两周完成一个工作循环。2)四个活塞行程中，只有一个作功行程，其余三个是耗功行程。 汽油机汽油机柴油机柴油机汽油与空气缸外混合，汽油与空气缸外混合，进入气缸的是可燃混合气进入

55、气缸的是可燃混合气进入气缸的是纯空气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧高温气体加热柴油燃烧有点火系有点火系无点火系无点火系无喷油器无喷油器有喷油器有喷油器不同点：不同点：西安科技大学机械工程学院上节重点内容回顾汽油机和柴油机分别由那几部分组成？汽油机和柴油机分别由那几部分组成？ 汽油机由以下两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。 动力性指标经济性指标 内燃机速度特性

56、 表征发动机作功能力大小的指标，一般包括有效转矩、有效功率、发动机转速和平均有效压力。表征发动机使用是否经济的指标，包括有效热效率和有效燃油消耗率发动机性能指标发动机性能指标西安科技大学机械工程学院九、内燃机速度特性九、内燃机速度特性 发动机的工况（即功率和转速）是在一个很大的范围内变化的。当发动机的工况变化时，它的性能也会变化。 发动机性能指标随调整状况及运行工况而变化的关系称为发动机特性，这一特性可以用特性曲线来表示，从而可以直观而又方便地评价发动机性能。 发动机的有效功率 Pe、有效转矩 Te 和有效燃油消耗率 be 随发动机转速 n 的变化关系称为发动机速度特性。1.5发动机的性能指标

57、 发动机的速度特性曲线通过实验得到，节气门全开时的速度特性叫外特性，部分开启时的速度特性叫部分速度特性。西安科技大学机械工程学院1.5发动机的性能指标 发动机负荷率的定义，如果利用发动机的速度特性来说明负荷率或负荷的概念就更为清楚。曲线I为外特性，曲线II、III为部分速度特性。在 n3500r/min时，若节气门全开，可得到该转速下可能发出的最大功率45KW。但如果不全开而开到II和III的位置，则同样转速下只能发出32KW和20KW的功率。根据上述定义，可求出 a、b、c 和 d 四个工况下的负荷值：工况 a 负荷为零(称为发动机空转工况)；工况 b 负荷20/4510044.4；工况 c

58、 负荷32/45 10071.1；工况 d 负荷45/45100100(即发动机全负荷)。 西安科技大学机械工程学院注意：负荷注意：负荷功率。功率。某转速时的全负荷，并不是指发动机的功率最大。发动机的最大功率是指在某一转速下，发动机所能达到的最大的输出功率。功率大，并不代表是全负荷。同一部分特性曲线上各点的负荷值并不相同。同一转速下，节气门开度越大表示负荷越大，但二者并不成比例。1.5发动机的性能指标西安科技大学机械工程学院1.曲柄连杆机构中的作用力及力矩2.机体组3.曲柄连杆机构4.平衡机构 第二章 机体组及曲柄连杆机构西安科技大学机械工程学院第一节 曲柄连杆机构中的作用力及力矩气体力运动惯

59、性力曲柄连杆机构上的力连杆曲柄销主轴承，作功行程的气体力是发动机对外作功的原动力。活塞组零件质量连杆小头集中质量曲柄质量连杆大头集中质量往复惯性力旋转惯性力西安科技大学机械工程学院2.1曲柄连杆机构中的作用力及力矩Fg气体力Fj 往复惯性力Fk 旋转惯性力F 总作用力FN 侧向力FS 连杆力FT 曲柄切向力FR 曲柄径向力F= Fg+ FjFFN ：加剧磨损 翻倒力矩FS 径向力FR切向力FT产生发动机转矩西安科技大学机械工程学院2.1曲柄连杆机构中的作用力及力矩曲柄连杆机构上的力的影响分析：曲柄连杆机构上的力的影响分析： 往复惯性力、旋转惯性力、翻倒力矩和发动机转矩的周期性变化会引起发动机的

60、振动，从而降低了汽车行驶的平顺性和舒适性。因此要尽量降低曲柄连杆机构运动件质量以减少惯性力，还可以在曲轴上加平衡重量和设置平衡机构来平衡惯性力。西安科技大学机械工程学院机体组功用：发动机支架主要部件装配基体第二节 机体组发动机机体组主要包括机体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖以及油底壳等组成。西安科技大学机械工程学院2.2机体组一、机体 机体包括气缸体和曲轴箱，一般是连铸体。1机体的工作条件及要求 在发动机工作时，机体承受拉、压、弯、扭等不同形式的机械负荷，同时还因为气缸壁面与高温燃气直接接触而承受很大的热负荷。 机体应具有足够的强度和刚度，且耐磨损和耐腐蚀，并应对气缸进行适当的冷却，以