汽车总体构造及典型零件

2023/1/151汽车的总体构造及典型零件燕山大学车辆学院王连东教授

裴永生副教授2013年7月1日目录

一、汽车的总体构造简介

二、发动机构造1.发动机的结构组成2.发动机装配视频3.发动机典型铸件介绍三、汽车底盘构造1.汽车底盘组成2.变速器结构介绍（包含典型铸件）3.驱动桥结构介绍（包含典型铸件）4.某重型卡车驱动桥装配动画及运动仿真四、汽车零部件的内高压成形22023/1/153一、汽车的总体构造发动机：是汽车的动力装置，使燃料燃烧而发出动力。底盘：输出发动机的动力，使汽车按驾驶员的操作正常行驶。车身：驾驶员工作的场所，也是装载乘客和货物的部件。电气设备：由汽车电子控制系统和汽车电器系统两部分组成。2023/1/156二、发动机的总体构造两大机构曲柄连杆机构配气机构五大系统供给系统点火系统冷却系统润滑系统起动系统2023/1/157桑塔纳发动机结构示意图2023/1/158某发动机总成装配与运动仿真动画2023/1/159§2.1曲柄连杆机构概述（一）功用将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。（二）组成1、机体组2、活塞连杆组3、曲轴飞轮组2023/1/1510（1）机体组曲轴箱气缸体气缸垫气缸盖气缸油底壳2023/1/1511（2）活塞连杆组气环油环活塞销活塞连杆连杆螺栓连杆轴瓦连杆盖2023/1/1512（3）曲轴飞轮组起动爪正时齿轮主轴瓦皮带轮扭转减振器飞轮飞轮螺栓曲轴2023/1/1513桑塔纳轿车发动机曲轴飞轮组2023/1/1514§2.2发动机典型铸件简介汽车所用材料主要是钢铁、有色金属，其中铸件约占汽车总重的20%。发动机作为汽车的重要组成部分，其多个零件是由铸造工艺制成。发动机铸件包括：汽缸体、汽缸盖、气缸罩、油底壳活塞、活塞环、曲轴发动机支架2023/1/1515（1）气缸体水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体——曲轴箱。工作特点：高温高压、高速运动摩擦结构特点：要求具有足够强度和刚度、高精度内表面一汽奥迪100汽车发动机气缸体气缸体曲轴箱

铸造工艺常用材料：铸钢（ZG15Gr2Mo1）、蠕墨铸铁、高密度球墨铸铁、HT200或HT250、合金灰铸铁、Al-Si合金（美国牌号B390铝合金）2023/1/1516成型方式特点砂型铸造所用的造型材料廉价易得，铸型制造简便，试用范围广低压铸造利用气体压力或电磁力将金属液压入铸型，并在一定压力下结晶凝固，材料利用率高达（85~95）%。没有冒口和浇道，浇口较小，可以大幅度降低材料费和加工工时。容易形成方向性凝固，内部缺陷少。容易实现自动化，可以多台作业、多工序作业，受操作者熟练程度的影响。材料的使用范围广。挤压铸造挤压铸造又称为液态锻造，是一种使用液态金属在高机械压力下成型凝固的工艺方法，具有减少或消除缩松和缩孔，减轻偏析，使铸件组织致密等优点。2023/1/1517(2)气缸盖功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。工作条件：接触温度很高的燃气，承受的热负荷很大。

铸造工艺材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金（Y4B5S、4AC4B合金、铝硅合金ZL101A）。2023/1/1518成型方式特点低压铸造同上中压铸造能够使用砂芯，能够铸造出复杂结构的缸体金属型重力铸造模具一般是用耐热合金钢制作，反复多次使用，生产效率很高。铸件尺寸精度好，表面光洁，强度要比砂型的更高，更不容易损坏。消失模铸造利用泡沫模样代替复杂造型过程实现零件生产的铸造。广泛应用于具有复杂结构零件的铸造，通常情况，铸件越复杂越能体现工艺的优越性。是一种无余量、精确成形的工艺，容易实现清洁生产，但成本较高Cosworth法（冷芯组芯造型）在可控气氛、压力下充型的铸造工艺。与其他低压铸造相似，不同之处在于：砂芯采用锆砂，膨胀率小且恒定，有利于获得尺寸精度高的铸件。2023/1/1519(3)气缸罩常用材料：AE44、铝合金YL112、LM27（近似ZL106）铸造方法：压力铸造、金属型铸造2023/1/1520(4)油底壳功用：封闭曲轴箱作为贮油槽的外壳，防止杂质进入，并收集和储存由柴油机各摩擦表面流回的润滑油，散去部分热量，防止润滑油氧化。油底壳多由薄钢板冲压而成，形状较为复杂的一般采用铸铁或铝合金浇铸成型。

2023/1/1521（5）活塞功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。材料：铝合金、灰铸铁。常用材料：ZL108、ZL109，柴油机活塞多用铜镍镁铝合金铸造工艺：金属型重力铸造、挤压铸造、半固态流变挤压铸造、低压铸造、金属型底冒口补缩铸造。中型活塞：内冷油道铸造工艺、镶钢片工艺、镶耐磨铸铁圈工艺2023/1/1522（6）曲轴功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。

常用材料：球墨铸铁（QT600-2、QT700-2、QT800-2、QT900-2）铸造工艺：湿型砂造型工艺、铁型覆砂工艺、消失模工艺制造方法：锻造（大型、中型）、铸造（中型、小型）2023/1/1523§2.3配气机构概述一、功用：

按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。二、组成：

气门组传动组驱动组2023/1/15242023/1/1525§2.4供给系统概述功用：储存、输送、清洁燃料，根据发动机工况，供给汽缸一定浓度的可燃混合气，并将燃烧后的废气排入大气。组成：汽油供给装置空气供给装置混合气形成装置废气排出装置2023/1/1526桑塔纳轿车汽油供给系示意图油箱油管汽油泵汽油滤清器化油器空气滤清器2023/1/1527§2.5点火系统概述功用：保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的混合其。组成：蓄电池分电器点火线圈火花塞2023/1/1528§2.6冷却系统概述功用：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。组成：水泵散热器风扇分水管2023/1/1529§2.7润滑系统概述功用：

将润滑油输送到传动件的摩擦表面，在摩擦表面之间形成油膜，实现液体摩擦。从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损。组成：机油泵机油集滤器限压阀机油滤清器2023/1/1530§2.8启动系统概述功用：通过启动机将蓄电池的电能转换成机械能，启动发动机运转。组成：蓄电池点火开关启动继电器启动机2023/1/15313.底盘总成

§3.1底盘总成简介

底盘是汽车的集体，主要由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统四大部分组成。2023/1/1532（1）传动系统

传动系的作用将发动机发出的动力按照需要传给驱动车轮。动力传递路线：离合器变速器万向传动装置主减速器差速器半轴车轮2023/1/1533（2）行驶系统

行驶系统由车架、车桥、悬架和车轮组成。行驶系统的作用把来自于传动系的扭矩转化为地面对车辆的牵引力；承受外界力和力矩，保证汽车正常行驶。2023/1/1534（3）转向系统

转向系统由转向操纵机构、转向器以及转向传动机构组成。转向系统的作用改变或恢复汽车行驶方向。2023/1/1535（4）制动系统

制动系统由制动器和制动驱动机构组成。行驶系统的作用是保证汽车行驶中能按驾驶员要求减速停车，保证车辆可靠停放。2023/1/1536§3.2手动变速器简介手动变速（ManualTransmission，简称MT）又称机械式变速器，即必须用手拨动变速杆（俗称“挡把”）才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。组成：变速传动机构操纵机构2023/1/1537变速器结构图

变速箱壳体常用材料：铝合金、灰口铸铁HT200

铸造工艺：压力铸造、消失模铸造、湿砂型造型工艺

变速箱壳体2023/1/1538成型方式材料原理优缺点湿砂型造型工艺HT200成本低、生产率高，劳动条件得到改善，易于实现机械化自动化；但铸型水分多、强度低。易产生呛火、夹砂、气孔、冲砂、粘砂、涨箱等铸造缺陷。压力铸造铝合金工序简单，节省材料，精度高，压铸变速箱壳体已被广泛地应用于轻型车和轿车的生产。消失模工艺HT200（如FT700、FT800等系列变速箱体铸件）消失模铸造有它的工艺适应性和局限性；优点消失模能生产壳体铸件结构复杂，内腔有很多脐子、筋板及局部小的结构空腔，尺寸精度要求较高的变速箱壳体。2023/1/1539§3.3汽车驱动桥简介

驱动桥一般由主由主减速器、差速器、半轴、桥壳组成。它的作用将发动机传出的驱动力传给驱动车轮，实现降速增扭的作用，同时改变动力传递的方向。2023/1/1540（1）主减速器主减速器的作用是降低传动轴传来的转速并增大输出扭矩，同时改变旋转方向。主减速器的结构类型按减速齿轮副的级数可分为单级和双级主减速器。单级：结构简单，体积小，重量轻，传动效率高，可有效降低车身和重心。双级：可获得较大传动比，保证驱动桥足够离地间距，并缩短传动轴的长度。2023/1/1541某汽车主减速器结构图主减速器壳2023/1/1542多采用球墨铸铁QT400-10，QT450-10成型方式特点有冒口铸造采用雨淋浇口并辅以三块冷铁调节凝固速度，运用均衡凝固理论实现无冒口铸造，铸件自补缩，出品率高，成产成本低。无冒口铸造

取消冒口，在型板芯头处用气眼针扎透，这样既有溢流排气的作用，也可以起到一定的补缩作用。更易实现浇注系统的短期补缩，冷却时铸件整体同时降温，显著降低缩孔缺陷。2023/1/1543斯太尔卡车主减速器动画2023/1/1544（2）差速器差速器由行星齿轮、行星齿轮轴、半轴齿轮等组成。差速器的功用是当汽车转弯或在不平路面行驶时，左右驱动轮以不同的角速度滚动，保证两侧车轮在地面纯滚动。差速器壳2023/1/1545差速器多为铸件，铸造大多采用球墨铸铁QT450-10、QT600-10、QT500-7混合基体球铁成型方式特点无冒口铸造采用雨淋浇口并辅以三块冷铁调节凝固速度，运用均衡凝固理论实现无冒口铸造，铸件自补缩，出品率高，成产成本低。水平分型无箱射压造型工艺型砂为普通粘土砂，分型面选择在最大圆盘的下端面处投资小，产品质量较好，成品率高。V法铸造又称真空密封干砂造型法，采用塑料薄膜覆膜，干砂真空造型，在负压下浇注。铸件轮廓清晰，尺寸精度高，成本低，劳动环境好，铸件表面质量方面较传统砂型铸造有相当的优势。消失模铸造利用加粗的直浇道代替冒口补缩，并提高铸型紧实度，生产劳动条件好、生产成本低。2023/1/1546斯太尔卡车差速器动画2023/1/1547（3）斯太尔驱动桥总成

汽车桥壳2023/1/1548制造方法：冲压焊接、钢管扩张成形、胀压成形、铸造铸造工艺：普通铸造、挤压铸造。常用材料：球墨铸铁QT450-10、QT600-10成型方式

特点普通铸造采用桥壳水平中间为浇注位