《机械装备导论》课件第9章

第9章交通运输机械9.1交通运输机械总论9.2典型交通运输机械——汽车的构造9.3其他交通运输机械9.1交通运输机械总论现代化交通运输主要包括铁路、水路、公路、航空和管道五种运输方式，各有其不同的技术经济特征与使用范围。

公路运输是现代运输主要方式之一。它的主要优点是它的机动、灵活性很强，可实现门到门运输。汽车运输在运输时间上的机动性也比较大，并且对客运量、货批量大小具有很强的适应性。由于汽车运输灵活方便，因而不需中途倒装，既加速了中、短途运输的速度，又加快了货物资金周转，有利于保持货物的质量和提高客、货的时间价值。在短距离运输时，汽车客运速度明显高于铁路。此外，公路运输与其他运输方式相比，投资少、资金周转快，原始投资回收期短，且技术改造比较容易。另外，它又可以补充和衔接其他运输方式。由于公路运输具有上述一些特点，因此，公路运输在中、短途运输中，效果最突出。但汽车运输在担负长途运输业务方面，有着难以弥补的缺陷。第一是燃料消耗大，造成费用过高；第二是机器磨损大，造成折旧费和维修费很高；第三是公路运输所耗用的人力多。

铁路运输是一种现代陆地运输工具。自1825年从英国的斯托克顿至达林顿修建第一条铁路以来，至今已有170多年的历史。在工业发达国家中，铁路运输一度占有十分重要的地位。后来由于公路、水路运输、航空、管道运输方式的发展，动摇了铁路运输先前的地位。但是，在剧烈竞争面前，各国铁路部门努力更新技术，提高行车速度和客货运输的服务设施，采用先进的大功率内燃机车和电力机车取代蒸汽机车，使铁路运输增添了新的活力，从而，使铁路适应了大量增长的运输需求。20世纪60年代初又出现了城市间旅客列车高速化的热潮。1964年，日本修建了世界上第一条由东京至大坂的现代化高速铁路线，全长515 km，最高时速达到210 km/h，成为铁路旅客运输新技术的代表。法国在1981年建成了它的第一条高速铁路(TGV东南线)，列车时速达到270 km/h；后来又建成了TGV大西洋线，时速达到300 km/h；1990年5月13日试验的最高时速已达515.3 km/h。中国也于1994年建成广州至深圳的准高速铁路，全长147.3 km，时速为160 km/h。2002年12月31日建成通车的上海磁悬浮列车线路全长33 km，设计时速430km/h，是世界上第一条也是唯一的一条商业磁悬浮线路。2008年北京奥运前夕，又开通了北京至天津的城际高速铁路，时速达350km/h。北京至上海的高速铁路也于2008年动工兴建。目前，高速铁路技术在世界上已经成熟，高速化已经成为当今世界铁路发展的共同趋势。铁路运输与其他各种现代化运输方式相比较，具有运输能力大，能够负担大量客货运输的优点。每一列车载运货物和旅客的能力远比汽车和飞机大得多。速度快是铁路运输的另一特点。常规铁路的列车运行速度一般为100 km/h左右，高速铁路上运行的旅客列车时速目前可达350 km/h左右。铁路货运速度虽比客运慢些，但比水道运输快得多。铁路运输成本较低也是一个重要的优点。运作越长、运量越大，单位成本就越低。一般铁路的单位运输成本比公路运输和航空运输要低。在经常性和准确性方面铁路运输也名列前茅，可以全年全天候不停地运营，受地理和气候条件的限制很少。此外，铁路运输还具有单位能源消耗较少、安全可靠以及环境污染小的优点。由于其具有上述的技术经济特点，因此，铁路运输适合于国土幅员辽阔的大陆国家，适合于运送经常的、稳定的大宗货物运输，适合于运送中长距离的一般货物运输以及适合中长距离和短距离的城市间旅客运输的需要。

水路运输由船舶、航道和港口三部分组成。水路运输按照航行的区域分为远洋运输、沿海运输和内河运输三种类型。远洋运输指无限航区的国际运输。沿海运输指在沿海区域各港口之间的运输。内河运输指在江、河、湖泊及人工水道上从事的运输。在水路运输中，除运河以外，内河航道均是利用天然江河加以整治，修建必要的导航设备和港口码头等就可通航；海运航道更是大自然的产物，一般不需要人工整治，且海运航线往往可以取两个港口间的最短距离。因此，一般说来，河运的平均运输成本比铁路略低，而海运成本则远比铁路为低，这是水路运输的一个突出优点。水路运输的运输能力相当大。在海洋运输中，目前世界上超巨型油船的载重量达55万吨，巨型客船已超过8万吨。水路运输的能源消耗也比较低。那是因为船舶在低速行驶下所需克服阻力小。能够节约燃料；如果航速略微增大，则所需克服的阻力就直线上升。因此，一般船只的行驶速度只能达到40km/h，比铁路、汽车慢得多，水运送达速度通常比铁路运输慢1～2倍。水运的另一个缺点是受自然条件的限制较大。冬季河道或港口冰冻时即须停航，海上风暴也会影响正常航行。由于水路运输具有占地少、运量大、投资省、运输成本低等特点，在运输长、大、重件货物时，与铁路、公路相比，水上运输更具有突出的优点。对几百吨重、几十米长的大重件，铁路、公路无法承担，而水上运输都可完成。对大宗货物的长距离运输，水路运输则是最经济的一种运输方式。

航空运输在20世纪迅速崛起，是运输行业中发展最快的行业，在一些发达国家，已经成为交通运输业的主要方面。航空运输与其他运输方式相比，其最大的特点是速度高，并具有较大机动性。现代的喷气式运输机，时速一般在900 km/h左右。其缺点是载运能力小、能源消耗大、运输成本高和要受恶劣天气影响。管道运输是使用管道输送流体货物的一种方式。它是随着石油工业发展而兴起并随着石油、天然气等流体燃料需求的增加而发展，逐渐形成的沟通石油、天然气资源与石油加工场地，及消费者之间的输送工具。管道运输具有输送能力大、效率高、成本低及能耗小等优点。由于管道埋于地下，管道占用土地少；埋于地下基本不受气候影响，可以长期稳定运行，沿线不产生噪声，而且漏失污染少。管道输送流体能源，主要依靠每隔一段距离设置的增压站提供压力能，设备运行比较简单，易于就地自动化和进行集中遥控，由于节能和高度自动化，用人较少，使运输费用降低，因此是一种很有发展前途的现代化运输方式。管道运输也存在一些缺点，它适于长期定向、定点输送，合理运输量范围较窄，如运输量变换幅度过大。则管道的优越性就难以发挥。总之，各种运输方式都有自己的特性和优缺点，应在保证运输安全，合理利用自然资源，保护环境等前提下，充分发挥各种运输方式的技术经济优势和功能，做到合理分工和协调发展，力求达到最经济合理的需求。9.2典型交通运输机械——汽车的构造随着国民经济的蓬勃发展，汽车已一跃成为当前极为重要的交通运输工具。汽车工业在带动其他各行各业的发展中，已日益显示出其作为重要支柱产业的作用。汽车自从被发明到今天已经历了100余年，它对人类社会所起的作用是任何其他东西都不能替代的。估计2010年全世界的汽车保有量将达到10亿辆。我国的汽车保有量近年来也高速增长，新购置汽车中私家车的数量已超过一半，汽车已经走入千家万户。9.2.1汽车类型

汽车种类繁多，一般可按用途、动力装置、道路特征和行驶机构特征而将其分类。

1．按用途分类

汽车按用途可分为运输汽车和特种用途汽车两大类。其中运输汽车包括轿车、客车、旅游车和货车。特种用途汽车主要执行除运输以外的特殊任务，为此常装设不同的专用设备以便进行某种特定的作业，包括建筑工程用车，如起重车、混凝士搅拌车等，还包括市政和公用事业用车，如清扫车、医疗车、消防车等。

2．按车用动力分类

内燃机仍在车用动力中占统治地位，所以绝大多数汽车都属于内燃机汽车。根据内燃机的种类和燃料的不同，内燃机汽车又分为往复机汽车、转子机汽车、汽油机汽车、柴油机汽车、氢气发动机汽车、甲醇发动机汽车、天然气汽车等。一般说来，轿车多数为汽油机汽车，而其他车辆则大都为柴油机汽车。可使用多种能源的混合动力汽车也在不断的发展中。

以蓄电池和电动机为动力装置，经机械式传动系驱动车轮的汽车称电动汽车，这种汽车由于节约石油资源、无污染、噪声小而被称之为21世纪的车辆，目前正处于研制定型期、即将进入商品化阶段。9.2.2汽车的基本构造

普通的一辆汽车需由数以万计的零件装配而成，而其中有一千多个零件在同时运转。任何类型的汽车，其主要结构可分为四大部分：动力装置、底盘、车身及其附件、电气设备。动力装置通常是发动机，它提供汽车动力，该动力通过底盘的传动系驱动汽车行驶。底盘除传动系外，还有行驶系、转向系和制动系，它们用于确保汽车的正常行驶。车身用于安置驾驶员、乘客或货物。轿车和客车通常是一个整体车身，而货车车身常由驾驶室和货箱组成。电气设备由汽车电源、发动机的起动系和点火系、汽车的照明、信号和控制设备等组成。目前，随着电子技术的发展以及对汽车性能的高要求，电气设备(包括各种电子装置)在汽车上的比重越来越大。汽车的总体构造和结构形式随不同的使用要求而不同。轿车的总体布置除发动机前置、后轮驱动以及发动机后置、后轮驱动外，目前盛行发动机前置、前轮驱动，这是因为这种布置形式有利于减轻汽车自重、降低油耗、增加车身容积以及改善高速时的操纵稳定性。大、中型客车为增加乘坐面积，有不少采用发动机后置、后轮驱动型，或卧式发动机中置后轮驱动型，而货车则大部分是发动机前置、后轮驱动型。越野汽车为提高其通过性用全轮驱动型，即所有车轴均是驱动桥。

1．动力装置

尽管当前电动汽车的发展有了一个很好的势头，但在未来10年内以内燃机为动力的汽车仍将占统治地位。车用内燃机的特点是将液体或气体燃料与空气混合后直接在机器内部燃烧产生热能，然后再转变为机械能。根据内燃机将热能转化为机械能的主要构件的形式，可分为活塞式内燃机和燃气轮机两类，前者按活塞运动方式分往复活塞式和旋转活塞式两类，其中往复活塞式内燃机在汽车上应用最广，旋转活塞式的也有应用，主要是三角转子发动机(又称汪克尔发动机)。按所用燃料区分，常见的有汽油机和柴油机。由于汽油机需用火花点燃可燃混合气才能使燃料燃烧发热而作功，故汽油机属于火花点火(点燃)式发动机。柴油机通过压缩气体而使燃料在高温下自燃后发热作功，因此柴油机属于压燃式发动机。在内燃机中，每一次将热能转化为机械能都必须经过进气、压缩、燃烧膨胀和排气这样一系列连续过程，称为工作循环。对往复活塞式发动机来说，活塞经过上行、下行两个行程(又称冲程)完成一个工作循环的称二冲程发动机，而需要四个行程完成一个工作循环的称四冲程发动机。就目前来说，车用发动机都是四冲程发动机。发动机是汽车的动力装置，是汽车的“心脏”。其作用是使燃料燃烧后产生动力，然后通过底盘的传动系驱动汽车行驶。汽车发动机由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、冷却系、润滑系和点火系、起动系(“二大机构”、“五大系”)组成。由于发动机的详细构造及工作原理已经在第2章中作了介绍，我们在这里不再赘述。

2．底盘

1)传动系

传动系的作用是将发动机动力传给驱动轮，并与发动机配合，保证汽车在不同条件下能正常行驶。为此，传动系应具有减速增扭、变速、使汽车倒驶、中断动力传递、使两侧驱动轮差速旋转等功能。传动系和发动机的匹配还应使汽车在常用工况下有良好的动力性、燃料经济性和尽可能低的排气污染。传动系的组成和布置形式取决于发动机的类型和性能、汽车的总体结构形式、汽车行驶系和对传动系本身的要求等诸多因素。图9-1所示为轿车动力传动布置的三种常见形式：发动机前置，后轮驱动(前置—后驱动)(图9-1(a))；发动机后置，后轮驱动(后置—后驱动)(图9-1(b))；发动机前置，前轮驱动(前置—前驱动)(图9-1(c))。前置—后驱动是传统布置方式，至今仍广泛用于中、高级轿车，其优点是轴荷分配较均匀，有利于提高操纵稳定性、行驶平顺性和延长轮胎寿命，缺点是要布置长的传动轴，汽车自重较大，地板中部有凸起的传动轴通道，因而也不利于降低地板高度。后置一后驱动和前置一前驱动都省去了长的传动轴，汽车自重减轻，制造成本降低，地板平坦，轴距较短。但后置—后驱动带来的缺点也不少，如发动机后置使操纵机构复杂，发动机冷却条件变差，前轮附着重量过小，高速时易产生转向不稳，这些问题对于前置—前驱动布置是不存在的。相反，由于前轴轴荷较大，汽车转向稳定性好，不易侧滑，故现在越来越多的轿车(不仅是微型和经济型轿车)采用前置—前驱动结构形式。图9-1轿车动力传动布置的三种常见形式普通汽车的传动系主要由离合器、变速器、万向传动装置、减速器、差速器等组成，如图9-2所示。多轴驱动的越野汽车上还装有分动器。图9-2普通汽车传动系示意图

(1)离合器。离合器装在发动机与变速器之间，驾驶员根据需要，通过离合器踏板操作离合器，使发动机与变速器暂时分离或逐渐接触，以切断或传递发动机输往变速器的动力。在汽车发动、起步、换挡、制动及停车时，都少不了离合器的分离与接合。离合器需实现汽车的平稳起步；需保证汽车换挡时切断动力，减小齿轮冲击；需有足够的容量保证传递最大转矩，并通过打滑保护传动系不致过载。为了达到上述目的，广泛采用结构简单、维护方便的摩擦式离合器。摩擦式离合器有干式和湿式两种，湿式是将摩擦片浸在油中工作，干式是摩擦片在干燥状态下工作。通常，湿式离合器采用多片形式而成为自动变速器的组合元件，轿车常用的单片离合器都是干式离合器。单片摩擦式离合器有采用膜片弹簧和螺旋弹簧两种形式，如图9-3和图9-4所示。其工作原理都是相同的，它们均由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分构成。主动部分是由曲轴带动的飞轮、压盘和离合器盖。带有摩擦片的从动盘是从动件，它通过花键与变速器主动轴相连。压紧机构靠弹性件实现，在螺旋弹簧式离合器中，紧靠在离合器盖端面上的螺旋弹簧通过压板将从动片紧紧地压在飞轮上，由飞轮、压盘带动从动件一起转动；在膜片弹簧式离合器中，顶在分离轴承端面的膜片弹簧在接合状态下将压板压向从动片。操纵机构一般由分离轴承、分离叉和分离爪组成，但在膜片弹簧式离合器中，膜片弹簧同时起压紧弹簧和分离爪的作用。图9-3螺旋弹簧式离合器图9-4膜片弹簧式离合器膜片弹簧式离合器有许多优于螺旋弹簧式离合器的特点，如结构简单、压力分布均匀、分离省力、压紧力不受离心力影响而更适合高速时使用等。

离合器的操纵由驾驶室内的离合器踏板控制，操纵可以是机械式的，也可以是液压式的。离合器踏板上的踏力和行程，对轿车一般取80～150 N和50～80 mm。

为了减轻驾驶员负担，可以采用各种自动离合器。自动离合器是由离合器本体以及用电力、油压、真空吸力等方法控制离合器的控制装置所组成的。

(2)变速器。汽车在行驶中需要满足变化的动力特性要求，这个特性要求可用图9-5说明。图中横坐标是车速，在确定了最高车速vmax以后，驾驶员应能在此范围内自由选择车速；纵坐标是牵引力和功率，当牵引力一定时，功率与车速成正比，而最大牵引力受车轮与地面的附着力制约，因此有一个受附着力制约的界限线。图9-5汽车的理想驱动特性场此外，每个动力装置总有一个最大驱动功率Pmax，也成为一条界限线，上述界限线所限定的区域(图中用阴影线表示)即为汽车希望动力装置所提供的理想特性场。然而，目前广泛应用的内燃机动力装置所绘出的特性场与在较宽转速范围内全负荷功率应保持常值的要求相反，其转矩接近常值，而功率在低转速时急剧下降，因此如果没有变速装置(也即变扭矩装置)，内燃机只能覆盖图9-5中所需的特性场的一部分(图9-6中的实线)。增加发动机转速对车轮转速的减速比，发动机特性曲线相对于汽车所需特性场左移。例如通过一个四速变速器，可以获得图9-6所示的实际可用特性场(用阴影线画出)。变速器除用于满足上述动力性能的要求外，也有利于内燃机在功率较高而油耗较低的经济工况下工作。另外，变速器还具有通过空挡中断动力传递和通过倒挡使汽车倒向行驶的功能。图9-6通过传动系所获得的实际可用特性场按传动比的变化方式划分，汽车用变速器可分为有级式、无级式和综合式三类。中、轻型汽车多采用齿轮式有级变速器，它由变速传动机构和操纵机构组成，一般有3～5个前进挡和一个倒挡。小轿车和重型汽车常采用动液传动式无级。后者往往是液力变扭器与机械有级变速器(通常是行星齿轮机构)的组合，常称液力—机械变速器，是一种综合式变速器。按操纵方式不同，汽车变速器还可分为手动操纵式、半自动操纵式和自动操纵式变速器。以往的汽车都有踏板控制的离合器和手动变速杆，但不断的重复操作使人容易疲乏。在半自动操纵变速器中，驾驶员仅需选择适当的挡位，离合器的操作是自动的。至于全自动变速器，挡位的选择和换挡全由控制机构自动操作，控制机构依照车速以及驾驶员如何踩油门踏板而做出反应。带有自动变速器的汽车没有离合器踏板，代替变速杆的是一个控制手柄，它只供空挡、停车、前进和倒车控制用。图9-7是一个典型的五挡齿轮变速器。它共有四根轴，第一轴的前端与离合器和发动机曲轴相连；第二轴是输出轴，其后端一般与万向传动装置相连；另两根轴是中间轴和倒挡轴。变速器中第一轴、中间轴和倒挡轴上的齿轮通常都与轴固定，第二轴上则装有一些滑动的齿轮或啮合套(为使换挡平顺，常采用所谓的同步啮合装置)，通过它们进行换挡。图9-7五挡齿轮变速器

(3)万向传动装置。万向传动装置通常由万向节和传动轴组成，有时还包括中间支承。图9-8是几种万向传动装置的结构。传动轴前端与变速器输出轴相连，后端则与驱动桥内的主减速器的主动锥齿轮相连。当汽车在不平坦路面上行驶时，后桥随弹簧上下跳动，传动轴为了与此相适应，不仅要能改变其与输入、输出轴间的夹角，而且能改变其长度。夹角的改变靠两端的十字轴万向节实现，长度的改变则靠传动轴前十字轴万向节前端做成滑动花键或者在传动轴中间装设滑动联轴节实现。图9-8万向传动装置的结构对于那些前轮驱动或后置发动机后轮驱动的汽车，发动机输出的动力经离合器、变速器后可直接通过半轴传给驱动轮，为此，在半轴上装置万向节，以利于弹簧及转向机构发生作用，并也要有花键与驱动桥连接，以适应行驶中所产生的长度变化。由于当驱动桥又是转向桥时，转向轮的偏摆角过大会引起普通十字轴万向节转动角度过大波动，后者会引起汽车的振动，因此在这种情况下必须采用等速万向节。图9-9所示为球笼式等速万向节。图9-9球笼式等速万向节

(4)驱动桥。主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳组成了驱动桥。驱动桥的主要功用有：降低转速、增大扭矩以适应行车需要；允许两侧车轮在汽车转弯或行驶在不平坦路面上时有不同的转速，即起差速作用；在发动机纵置时，把动力传动改变90°角以驱动车轮。图9-10给出了驱动桥的一般构造。图中的一对锥齿轮构成了主减速器，其中小锥齿轮是与传动轴相连的主动齿轮，大锥齿轮为从动齿轮，它与差速器保持架结合在一起。这一对锥齿轮传动一方面实现减速增扭，一方面改变动力的传输方向。图9-10驱动桥的一般构造(a)全浮式；(b)3/4浮式；(c)半浮式差速器的工作原理说明见图9-11。汽车走直线时，行星齿轮自身不转动，只是随行星齿轮轴、差速器保持架、大锥齿轮绕半轴轴线公转，两个半轴齿轮就由行星齿轮带动以同样的转速旋转。当汽车转弯时，行星齿轮不仅如前述同样地绕半轴轴线公转，而且还通过绕行星齿轮轴本身的自转，使两根半轴有不同的转速。图9-11差速器的工作原理图(a)汽车直行；(b)汽车转弯对于普通差速器，由于行星齿轮的作用，两根半轴传递着相同的转矩。如果某一侧半轴的阻力消失(如一侧车轮陷于淤泥中)，另一侧半轴也无法传递转矩，车辆便无法开动。为了改善这一缺陷，有各种差速自锁装置，保证在一轮打滑情况下，另一轮可实现单轮驱动。驱动桥还有各种形式，这里不一一赘述。

2)行驶系

汽车的行驶系由车架、悬挂、车轴和车轮组成。车架对汽车并不一定是必需的，只有在非承载式车身结构情况下需用车架连接并支承车身、发动机和传动系、悬挂等零件，承受和传递底盘零件传来的外力，还提供撞车时所需的强度和吸收冲击能量的能力。对于承载式车身结构来说，它没有车架，车身承担整车结构的主要强度，车身的底板部分起着车架的作用。承载式结构的优点是整车重量轻、刚度大、高度降低、室内空间大，但具有制造变型车困难、换型代价大、撞坏难以处理、振动噪声易传到室内等缺点，因此它仅适用于小型轿车。悬挂是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间一切传力连接装置的总称。现代汽车尽管有不同结构形式的悬挂，但一般都是由弹性元件、减振器和导向装置三部分组成，它们分别起缓冲、减振和导向作用，同时又都起传力作用。悬挂只要具备上述各种功能，在结构上并不是非设置上述三套单独的装置不可。例如，常见的钢板弹簧除起弹性元件的缓冲作用外，多片重叠时又可借片间摩擦起减振作用，同时也可担负起传递各种力和力矩的作用，故可不装减振器和其他导向机构。悬挂有两大类，即非独立悬挂和独立悬挂(图9-12)。非独立悬挂的特点是由一根整体式车桥连接两侧的车轮，车轮与车桥一起通过弹性悬挂与车架(或车身)相连。独立悬挂每一侧车轮单独地通过弹性悬挂与车架(或车身)相连。采用独立悬挂时，车桥显然是断开的。非独立悬挂由于结构简单、成本低、强度高而广泛用于货车和大客车。独立悬挂由于提高了汽车的舒适性，并有利于降低汽车重心而在轿车上用得相当普遍。也有一些车前轮采用独立悬挂，后轮采用非独立悬挂。独立悬挂的结构很多，按车轮的振摆形式可分为横摆臂式、纵摆臂式、沿主销移动等几种形式。图9-12非独立悬挂和独立悬挂悬挂中的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧、橡胶弹簧等，其中前两种应用最多。汽车上的减振器通常是双向作用筒式减振器，即在伸张和压缩行程中都能起阻尼作用。阻尼大则消除振动快，但却使与之并联的弹簧的作用不能充分发挥，同时过大的阻尼力还可能导致减振器连接零件及车架的损坏。因此，通常要求减振器在压缩行程内给出较小的阻尼，以便充分利用弹性元件的弹性缓和冲击；在伸张行程内给出较大的阻尼，以求迅速衰减振动；当车桥(或车轮)与车架(或车身)的相对速度过大时，减振器应能自动加大液流通道截面积，使阻尼力始终保持在一定限度内，以免承受过大的冲击载荷。车桥通过悬挂与车架相连，车桥的两端安装车轮。根据车桥上车轮的作用，车桥可分为驱动桥、转向桥、转向驱动桥和支持桥。一般汽车的前桥多为转向桥，后桥多为驱动桥。越野汽车的前桥为转向驱动桥。支持桥主要用于挂车上。

3)转向系

汽车行驶方向的改变是通过转向轮在路面上相对于汽车纵轴线偏转一定角度来实现的。由驾驶员操纵的用来使转向轮转向的一整套机构称为转向系。在汽车直线行驶时，有时转向轮受路面侧向干扰力的作用产生自动偏转而改变行驶方向，此时，驾驶员也可利用转向系使转向轮反方向偏转，从而使汽车恢复原来的行驶方向。转向系可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。前者以驾驶员体力作转向能源，其中所有的传力件都是机械的；而后者则同时利用驾驶员体力和发动机动力为车向能源，且正常情况下，大部分转向力是由发动机通过转向加力装置提供的。动力转向系在转向加力装置失效时，一般都可由驾驶员独立完成转向任务，因此它是在机械转向系的基础上加装一套转向加力装置构成的。机械转向系由转向器和转向传动装置组成。转向器将驾驶员操纵转向盘的旋转力矩和旋转位移通过机械传动关系，传给转向传动机构，使车轮偏转。例如在图9-13中，转向盘1转动时，转向轴2和蜗杆3也随之转动，蜗杆带动与之啮合的扇形齿轮4转动，使转向垂臂5作前后摆动，从而推动转向纵拉杆6和转向节臂7作前后运动，使左转向节及装于其上的左转向轮绕主销8偏转。图9-13汽车转向系示意图与此同时，左梯形臂经转向横拉杆10和右梯形臂，使右转向节和右转向轮向同一方向偏转。在这里，零件1～4构成转向器，其他的则组成转向传动装置。

(1)转向器。转向器需满足下述基本要求：首先，转向力的大小应适度，以使操作轻便，为此转向器有一个减速比，一般轿车转向器减速比为12∶21；其次，转向过程中保持转向盘不动时所需的力应与转向盘转角有一定关系，并被驾驶员明显感到；此外，驾驶员松开转向盘后，转向盘应能自动回正，保持作直线行驶；最后，当转向轮承受路面冲击时应当有适度反力传给转向盘，使驾驶员能感受到。以上几条要求决定了转向器机构应是可逆的，或是极限可逆的。转向器按其基本形式有球面蜗杆滚轮式、蜗杆蜗轮式、蜗杆曲柄销式、循环球式和齿轮齿条式。现代轿车广泛采用齿轮齿条式，它结构简单、传动可逆，为防止路面冲击时的反力传动过大，常在齿轮和转向盘轴之间采用弹性体作中间联轴节。对于中、高档轿车，一般采用带转向加力器的齿轮齿条式转向器，以弥补这种转向器传动比较小的缺点(图9-14)。图9-14带转向加力器的齿轮齿条式转向器

(2)转向传动机构。转向传动机构是根据前桥悬挂布置的特点和空间条件，用不同方法来保证转向器到转向轮的转向传动以及左、右转向轮的转角关系。例如图9-13中的梯形臂、转向横拉杆所组成的梯形机构，就是为了保证左、右转向轮有一个协调的转角关系，以使转向时各车轮有同一个转向中心点(图9-15)。转向轮的定位参数(主销后倾角一般小于3°、主销内倾角一般小于8°)用来保证转向轮的自动回正。图9-15转向传动保证左、右转向轮的转角关系顺便指出，转向轮定位还有所谓车轮外倾角和车轮前束，前者主要意图是使轮胎接地点向内缩，以减小横向偏距，从而改进制动时的方向稳定性和转向轻便性；后者则用于消除或减轻由于车轮外倾所造成的边滚边滑现象。图9-16表示了上述四种转向轮定位参数。图9-16转向轮定位参数

4)制动系

汽车在行驶过程中，必然有车速由快到慢，或由慢到停等情况，这时就需要对车轮施加制动阻力，它靠行车制动装置来实现。汽车在停放，尤其是在坡道上停放时，需要防止汽车移动，这主要依靠驻车制动装置来实现。在汽车特别是重型汽车满载下长坡时，若完全依靠行车制动装置来保持下坡时的稳定车速，势必使制动器承受很大的热负荷，驾驶员操作也很紧张，因此常配备各种辅助制动装置，如发动机排气制动。此外，有些车辆为防止制动气压不足等故障情况造成重大安全事故，设置了应急制动装置。通常，在汽车上起码装有行车制动和驻车制动两种装置。应急制动装置常常与驻车制动装置结合在一起，而辅助制动装置只在必要时采用。各种制动装置一般由制动器和制动控制机构组成。制动器按其构造分为盘式、蹄式(或鼓式)和带式(或箍式)，制动控制机构按其操纵传动方式有机械式、液压式、气压式等。驻车制动装置通常又称手制动器，它是机械式的制动系统。这种制动装置作用在变速器后的传动轴上时，称中央制动式手制动器；安装在车轮上与车轮制动器一起时，则称为车轮制动式手制动器。行车制动装置以液压式和气压式应用最广泛，前者多用于轿车和轻型车，后者多用于中型以上的客车和货车。为了保证制动的可靠性，无论是气压或液压式的多采用双管路制动系统，如前、后轮分开的双管路系统和对角线(左前轮、右后轮一条管线，右前轮、左后轮一条管线)交叉的双管路系统。图9-17是液压式双管路制动系的布置示例。为了加强制动效能，减轻驾驶员的踏板力，许多轿车广泛采用液压加真空助力器的复合式制动控制装置。图9-17双管路制动系布置示例目前行车制动装置用的制动器，货车用蹄式的为多，轿车用盘式的为多，特别是轿车的前轮制动器几乎都是盘式的。这是因为盘式制动器制动效能虽不如蹄式的高，但制动效能的稳定性好，例如它几乎不发生蹄式制动器所具有的自动增力作用，它在高速制动和反复制动时也很少发生衰减作用。此外，制动盘左右两侧制动作用的不平衡现象极少，于是汽车能保持良好的方向稳定性。图9-18给出了未包括驻车制动在内的典型的轿车制动系统。目前，这类制动系统又增加了电子防抱死控制，以增加其行车安全性。图9-18典型轿车的制动系统9.3其他交通运输机械9.3.1铁路运输设备铁路车辆是运送旅客和货物的工具。在铁路车辆上一般没有动力装置，需要把车辆连挂编成一列，由机车牵引在线路上运行。铁路车辆的种类虽然很多，但它们的构造都是相似的。每一辆车均由车体、车底架、走行部、车钩缓冲装置和制动装置五个基本部分组成。

1．车体

车体是输送旅客和货物的部分，车体一般和车底架构成一个整体，其结构形式与车辆的用途有关。货车按用途可分为通用货车和专用货车两大类。

通用货车有棚车、敞车、干车、保温车和罐车等。专用货车有长大货物车、漏斗车、自翻车等。

2．车底架

车辆底架是车体的基础。它承受车体和所装货物的重量，并通过上、下心盘将重量传给走行部。在列车运行时，它还承受机车牵引力和列车运行中所引起的各种冲击力，所以必须具有足够的强度和刚度。

货车底架由中梁、侧梁、枕梁、横梁及端梁等组成。

中梁位于车底架的中央，两端是安装车钩缓冲装置的地方，是车底架的骨干，承担全部垂直载荷和纵向作用力。枕梁是车底架和转向架摇枕衔接的地方。在枕梁下部安装的上旁承和上心盘，分别与转向架摇枕上的下旁承和下心盘相对，并通过上下心盘将重量传给走行部。

客车底架构造和货车底架相似。但因客车两端必须设置通过台，所以它的中梁伸出端梁之外和通过台端梁、侧梁组成一个通过台架。

3．走行部

走行部的作用是引导车辆沿轨道运行，并把车辆的全部重量传给钢轨。它应保证车辆以最小的阻力在轨道上运行，并能顺利地通过曲线。走行部是否能够保持良好的状态，对于车辆能否安全、平稳、高速运行有很大影响。在四轴车上，四组轮对分成相同的两部分，每一部分叫转向架。它由两组轮对和轴箱油润装置、侧架、摇枕、弹簧减振装置、基础制动装置等组成一个整体。并通过摇枕上的下心盘、中心销和车体底架枕梁上的上心盘对接。四轴车采用两个转向架的形式后，能相对于车底架自由转动，缩短了车辆的固定轴距，便于车辆顺利通过曲线。铸钢侧架式转向架是我国铁路上广泛使用的一种货车转向架。下面我们就以它为例来说明转向架的一般构造。

1)轮对

轮对是由两个车轮紧密地压装在一根车轴上面组成的。轮对承受着车辆的全部重量，并在负重的条件下以较高的速度引导车辆在钢轨上行驶，它是车辆上最重要的部件之一。

车轮的圆周表面，即它与钢轨头部的接触面，称为踏面。踏面做成一定的斜度，可使车辆的重心落在线路中心线上，以减少或避免车辆的蛇行运动，并可使轮对较顺利地通过曲线，减少车轮在钢轨上的滑行。车轮内侧外缘凸起的部分叫轮缘。它的作用是防止轮对脱轨，保证车辆在线路上安全运行。车辆两端伸进轴箱的部分叫轴颈。安装车轮的地方叫轮座。车辆的中部为轴身。

2)轴箱油润装置

轴箱油润装置的作用是使轮对和侧架或构架连接在一起，将车辆的重量传给轮对；润滑轴颈，减少摩擦，降低运行阻力，使车轴在载重下高速运转时不致发生燃轴事故；防止尘土、雨水等异物侵入，保证车辆能安全运行。我国铁路车辆上有两种类型的轴箱，即滑动轴承轴箱装置和滚动轴承轴箱装置。现在大量推广采用的是滚动轴承轴箱，如图9-19所示。这种轴箱由轴箱体、轴箱前盖、轴箱后盖、滚动轴承等组成。在轴箱内加入适量的软干油，当轴颈和滚子转动时，就能将油脂带入摩擦表面。滚动轴承能减少运行阻力，适合高速运行，减少燃轴事故，延长检修周期，缩短检修时间，加速车辆周转，节省油脂，降低运营成本。采用滚动轴承后，在牵引力相同的条件下，可以提高牵引列车的重量和运行速度。图9-19滚动轴承轴箱

3)侧架、摇枕及弹簧减振装置

侧架(如图9-20所示)是转向架的一个重要部件，它把转向架各零、部件组成一个整体，因此它不仅仅承受、传递各种作用力及载荷，而且它的中部设有弹簧承台，是安装弹簧减振装置的地方，并应满足制动装置、轴箱定位装置等安装的要求。

摇枕(如图9-21所示)中间用螺栓固定下心盘，在下心盘和摇枕之间加适当厚度的垫板，以调整车钩的高度。摇枕的两端支座在弹簧上，两旁有旁承座，车体的重量和载荷通过下心盘经摇枕传给两侧的枕弹簧，并通过摇枕将两个侧架联系起来。图9-20侧架

图9-21摇枕

4．车钩缓冲装置

车钩缓冲装置可使机车和车辆或车辆和车辆之间实现连挂，并且传送牵引力和制动力，缓和列车运行或调车作业时所产生的冲击力。

车钩缓冲装置由车钩、缓冲器、钩尾框、从板等零部件组成。图9-22为货车车钩缓冲装置的一般结构形式。图9-22车钩缓冲装置为了实现挂钩或摘钩，使车辆连接或分离，车钩具有以下三种位置：

1)锁闭位置(图9-23(a))

锁闭位置是两个车钩互相连挂的位置。钩锁铁1挡住钩舌2的尾部，使钩舌不能绕钩舌销3向外自由转动，这时钩锁铁的臀部A坐在钩舌椎铁4的端部。

2)开锁位置(图9-23(b))

开锁位置即钩锁铁已被提起，钩舌可以向外转开的位置。当锁提销5将钩锁铁提起后，钩锁铁就不能挡住钩舌，使钩舌可以绕钩舌销自由转动，这时钩锁铁的B部坐在钩舌椎铁的端部。

3)全开位置(图9-23(c))

全开位置即钩舌已经完全向外转开的位置。当钩锁铁处于开锁位置后，如果继续提开锁提销，钩锁铁的顶部桩钩头内肩阻挡而使钩锁铁向后转动，带动钩舌推动，使椎铁转动，钩舌锁铁的另一端就将钩舌推开，使钩舌处于全开位置。

挂钩时，先将一个车钩的提杆用力提起，使钩舌向外完全转开，成为全开位置，当两个车钩相互碰撞后，原来全开的钩舌就完全转入同它相连挂车钩的钩头内方，两个钩舌互相抱合，两个车钩都处于锁闭位置，它们就连挂在一起了。摘钩时，先将一个车钩的提杆提起，使它成开锁位置，再用机车拉开车辆，两个车钩就可以分开了。图9-23车钩三态作用位置图(a)锁闭位置；(b)开锁位置；(c)全开位置车辆在连挂和起动时会发生撞击，列车在运行中也会因牵引力的变化、速度的增减和制动等原因而发生冲击。为了缓和并削减冲击力，提高列车的平衡性，延长车辆使用寿命，在车钩的后面装有缓冲器。

目前，我国货车上大多采用2号缓冲器，客车上采用1号缓冲器。

货车用缓冲器(图9-24)的外壳是由钢板制成的弹簧盒、弹簧盒盖和弹簧盒底板所组成。弹簧盒内装有外环弹簧和内环弹簧，在内环弹簧的外面和外环弹簧的内面具有15°的斜面。图9-24货车用缓冲器当缓冲器受力压缩时，使各环相互挤压，这时外环弹簧中就储存了大部分的冲击能量，同时各内外环簧的斜面之间因相互摩擦而将一部分冲击能变成热能。当外力除去后，各环簧之间又产生摩擦，将所储存能量的一部分再一次转变为摩擦热能而消散，因而起到了缓冲和减振作用。货车用环簧缓冲器还安装有小外环弹簧和开口内环弹簧，以满足货车对缓冲器容量较大的要求。客车用缓冲器和货车用缓冲器的构造、作用基本相同。为适应旅客列车对平稳的要求，在客车用缓冲器的端部另设卷弹簧，使较小的冲击也能得到缓和。

为了适应客车高速运行和货车载重量大的要求，现在还采用一种橡胶缓冲器(图9-25)。它的箱体是铸钢的，里面放有三层波浪形胶片，用以承受冲击能量。这种缓冲器的优点是：容量大，重量轻，结构简单，维修工作量小。因此现已大量生产使用。图9-25橡胶缓冲器

5．制动装置

制动装置是用外力迫使运行中的机车车辆减速或停车的一种设备。它不仅是列车安全、正点运行的重要保证，而且也是提高列车重量和运行速度的前提条件。因此，制动装置的性能好坏，对铁路的运输能力和行车安全都有直接影响。

我国机车车辆上的制动装置一般包括空气制动机和手制动机两个部分。空气制动机也叫自动制动机，是利用压缩空气产生制动力的，一般作为列车制动用。手制动机是用人力进行制动的，一般只在调车时对个别车辆或车组实行制动用。9.3.2船舶种类与构造

在水运的主要技术装备中，船舶用于运载旅客和货物以及从事其他水上活动，是实现水运过程不可缺少的工具。

由于人类社会生产和生活需要以及科学技术发展的结果，当今船舶种类繁多，广泛用于国防、交通运输、生活、科研和贸易等方面。为区别各类船舶，一般按其自身的特征，主要是按军用船舶和民用船舶分类，也可以按不同航行区域、航行状态、动力装置等来进行分类。本章主要根据民用船舶的分类来介绍船舶的结构和特点。

1．船舶的种类

1)客船

客船是用来载运旅客及其行李并兼带少量货物的运输船舶。纯粹载客不装货物的船舶是很少的。以载客为主兼运一部分货物的船舶叫做客货船。

为了保证旅客的安全，船体结构必须设双层底，客船上有足够的救生设备，如救生艇、救生筏、救生圈和救生衣等。对防火要求也有严格规定，例如对要求较高的客船上的舱室设备、家具和床上用品等需经防火处理。此外，客船上还应有完善的通信、照明设备，有的还设有空气调节系统。对于要求较高的客船，为了使船舶在海洋中航行平稳，船上还装有减摇水舱或减摇鳍等装置。

客船与其他交通工具比较，具有客运量大、费用低、比较安全、旅客占用的活动面积大等优点。

2)货船

货船是专门运输各种货物的船只。

3)其他船舶

其他如渡船、驳船等。

2．船舶的一般组成与基本构造

在使用过程中，船舶承受各种外力及自然条件的侵袭，不应损坏、翻沉或产生不应有的变形，所以必须有足够的强度、良好的航行性能和完善的设备与装置。一般运输船舶由船体构造、推进器、船舶设备、船舶系统及助航仪器等部分组成。

1)船体构造

船体是指主甲板以下部分，它是一个直接承受静水压力、浮力、波压力、冲击力、货载及本身重量等各种外力的空间结构。为了使船舶行驶时所受的阻力最小，船体做成流线形曲面，船体两端多为尖楔形或匙形。船体前端叫船首，后端叫船尾。一般货船的中部较肥，首尾端较瘦。船体中部适宜于作货舱和机舱。首尾端常用作压载水舱和放置锚链或舵机等。船体左右两侧叫船舷。船体顶盖为一全通连续甲板，称为主甲板。主甲板架在横梁上，它是承载船舶纵向强度的重要构件，同时也支撑压在甲板上的负荷。除主甲板外，大型船舶内还有起分隔作用的第二、第三甲板。船体构造中，主要部分是主船体和上层建筑。

(1)主船体。就全船而言，主船体是被外板和连续的上甲板全部包起来的水密结构，主船体的空间又被舱壁、甲板和千台分隔成不同用途的舱室。主船体由首端、中部和尾端构成。首端构造是指首尖舱壁以前，上甲板以下的船体结构。首端最前端的一个舱叫首尖舱，内有平台甲板，平台甲板以上有锚链舱和储物舱，平台甲板以下是压载水舱。首端结构与中部结构相比有明显的不同，船体中部剖面近似于矩形，而首端呈V形，船体外板与舷侧外板连接在一起。船舶在逆浪行驶时，首端水下部分受到波浪拍击，这部分结构应很强。所有航海船舶必须在首端设置防撞舱壁，保证船舶的安全，当船舶前端遭受到意外破损时，可以防止海水进入大舱内。通常情况下，首尖舱壁也就是防撞舱壁。

中部结构主要是舱室结构，各种船舶的舱室结构根据其用途的不同而各异。船舶甲板下面空间被许多内隔壁分成若干房间，叫做舱。舱室用来装货、乘坐旅客和安装船上的机械设备。货舱之间用水密横壁隔开，普通干货船每个货舱在主甲板设有舱口，用以装卸货物，舱口用水密舱盖盖住。

尾端结构主要指尾尖舱壁以后，上甲板以下的船体部分。根据船舶的不同类型，有巡洋舰尾、方尾和椭圆形尾等主要形式。

(2)上层建筑。船舶主甲板以上，由一舷伸至另一舷的围壁建筑物称为上层建筑。上层建筑位于水密的连续甲板之上，它包括船楼和甲板室。

上层建筑作为驾驶室、工作室、船员和旅客的住室、生活用舱室或安装船舶上某些设备之用。

2)推进器

船舶的行驶是由船舶主机(主要发动机)带动推进器来进行的。常用的主机有内燃机、汽轮机与蒸汽机三种。

船舶推进器种类很多，目前广泛采用螺旋推进器，它有3～6片车叶，安装在船尾部舵的前面，固定在车轴(推进器轴)末端。车轴与发动机轴连接。发动机带动推进器旋转，推动船舶前进或后退。小船推进器直径约为0.4～0.6 m，大型船舶的推进器直径可达5.0～6.0 m。

3)船舶设备

为了操纵船舶、装卸货物和安全救护，船舶配备有舵、锚、系缆、起货和救生设备，统称为船舶设备。

(1)舵设备。舵设备是控制船舶航行方向的装置，包括舵和操纵装置两部分。

舵由舵叶和舵杆构成，如图9-26所示。舵叶是一块平板或流线形板，可绕竖轴转动，变换舵叶与船舶中线干面所成的角度。舵杆用来转动舵叶。在驾驶室设有舵的操纵装置，通过传动机械，转动舵杆，由指示器标示舵叶的位置。图9-26螺旋推进器和舵

(2)锚设备。锚设备是帮助船舶操纵和停泊的装置。船舶在停车前抛锚，可以克服停车后的船舶惯性力；船舶驶靠码头时，用锚来调节车速和舵效，以保证安全停靠。船舶锚泊时，将锚抛到水底，靠锚的抓力来系留船舶，以克服风、波浪和水流等各种力的作用。

锚设备主要由锚、锚链、锚链筒、掣链器、起锚机及锚链舱等组成。锚的类型很多，常用的有海军锚和霍尔锚。目前大船上主要使用霍尔锚，它的特点是锚杆和锚爪分别铸造，两个锚爪由锚冠连接起来。锚冠可绕锚杆转动，其向每侧转动的角度为30°～40°，工作时，两个锚爪同时入土。

(3)系缆设备。系缆设备是用来将船舶系在码头的系船柱上或其他所需要的位置上。系缆设备主要包括缆索、带缆桩、导缆孔、导缆器及绞缆机等。

缆索用柔软的钢索或麻索，近年较多的船舶改用尼龙索。带缆桩是用铸铁或钢板焊接成的柱子，固定在甲板上，供挽牢缆索用。为了把缆索从带缆桩引出船外，在舷墙上开孔，称为导缆孔。为使缆索按照需要改变方向，在甲板上或舷塘上设有导缆器。为了收缆时卷起缆索，设有缆索卷车。

在船舶靠码头过程中，缆索一端套在码头系船柱上，用船上绞缆机或锚机绞紧缆索，使船向码头靠拢。因此，在船上布置缆设备时常与锚设备、拖带设备一并考虑。

(4)起货设备。起货设备是船上用来装卸货物的机械。普通货船装有吊货杆或起重机；油船上则设油泵。

(5)救生设备。船舶救生设备的形式较多，有救生艇、救生筏、救生浮具、救生圈和救生衣等。

4)船舶系统

为了安全运转和船员、乘客生活的需要，船舶上设有船底水排泄系统、压载系统、灭火系统、生活用水系统、通风系统、冷暖系统等，统称为船舶系统。特殊船舶还有特殊系统，如油船的输油系统，冷藏船的冷却系统等。船舶系统主要用来输送船上自用的液体和气体，如淡水、海水、热水、污水、蒸汽、空气等。它的设备包括管道、泵及其他附件。

为船舶系统与船舶设备所配置的动力装置，称为辅机。

此外，船舶上还配备有助航仪器、索具、信号设备等设施。9.3.3航空运输设备

飞机是航空运输系统的运载工具。经过近一个世纪的发展，飞机的飞行性能已达到了很高的水平，成为当今世界最安全、最快捷的交通方式。由于成本、舒适性等原因，目前大部分民航机都是亚音速民航机。

1．飞机的分类

1)按构造分类

按不同的构造可将飞机分为不同的类型。按机翼数目，飞机一般可分为双翼机和单翼机。按发动机类型可分为活塞发动机及螺旋桨组飞机和喷气式飞机。按发动机数目可分为单发动机飞机、双发动机飞机、三发动机飞机和四发动机飞机。按起落地点可分为陆上飞机、雪(冰)上飞机、水上飞机、两栖飞机和舰载飞机。按起落方式可分为滑跑起落式飞机和垂直/短距起落式飞机。此外，还可按尾翼位置或数量、机身数量分类。

2)按用途分类

由于飞机的性能、构造和外形基本上由用途来确定，故按用途分类是最主要的分类方法之一。现代飞机按用途主要可分为军用机与民用机两类，另有一类专门用于科研和试验的飞机，可称为研究机。

2．飞机基本构造和工作原理

飞机对结构材料和构造精度要求很高，同时，飞机零部件多，装配工作量大、难度也大。从原理上看，飞机构造应满足下列要求：

(1)空气动力要求，最佳飞行性能要求阻力小、举力大，具有良好的空气动力外形，能保证空气动力外形的精确度和表面质量。

(2)重量、强度和刚度要求，在保证强度和刚度要求下，重量最轻，同时，飞机的耐“疲劳”能力也要大。这里，强度是指飞机构件在受力时抵抗破坏的能力。刚度是指受力时抵抗变形(即形状与尺寸的改变)的能力。疲劳则是指构件受到外力的反复、多次、大小和方向变化的作用时，构件虽无明显的永久变形但某些薄弱部分产生的细小裂痕迅速扩大而被破坏的现象。

(3)使用维护要求，包括使用中便于检查、维护和修理，员工有良好的工作条件。军用机与民用机的构件还应有较大的生存力，这里，军用机的生存力是指构件被炮火击中时仍能受力和飞行的能力，民用机的生存力则是指构件抗锈蚀的能力。

(4)工艺和经济要求，在满足生产条件、数量和质量基础上，制造容易，成本低廉。

3．飞机主要组成部分及其构造

飞机主要由机翼、机身、动力装置、起落装置、操纵系统等部件组成。

1)机翼

机翼是为飞机飞行提供举力的部件。飞机在平衡飞行时，受到四个力的作用：举力、阻力、拉(推)力与重力。这些外力称为“外载荷”，它们会使飞机的某些部件产生变形，而飞机内部会产生一种抵抗变形的内力。这些载荷加到机翼上，会使机翼产生弯曲、扭转、剪切、拉伸和压缩五种变形。因此，要求构件必须有足够的强度、刚度和抗疲劳能力来抵抗这种变形以保证空气动力外形的精确度。机翼受力构件包括内部骨架、外部蒙皮以及与机身连接的接头，如图9-27所示。其中骨架包括沿翼展方向的纵向骨架和沿翼弦方向的横向骨架。纵向骨架包括三个部件，一是翼梁，主要功能是承受弯矩和剪力；二是桁条，主要功能是支持蒙皮；三是纵墙，又名假梁，与蒙皮等组成围框以承受扭矩。横向骨架包括普通翼肋、加强翼肋和张线等。图9-27机翼构造蒙皮具有承受局部空气动力(吸力和压力)、形成并维持机翼外形的双重作用。早期的蒙皮是布质的，质轻、价廉、易维修。

随着机翼结构形式的发展，蒙皮发展到金属铆接蒙皮、夹心蒙皮等。现代飞机采用的大多是金属铆接蒙皮，速度高的，可采用钛合金和不锈钢蒙皮。在高亚音速、跨音速及马赫数不很大的超音速飞机上可采用夹层蒙皮。为提高装配效率，增加运输、使用及维修的方便性，机翼一般分几段制造，接头处用接头连接，如梁式机翼可用叉式集中接头连接，单块式机翼可采用周缘接头。

高速飞机机翼的气动外形与低速飞机有较大差异，机翼形式有后掠角形、三角形和小展弦比梯形等。

2)机身

飞机机身的主要功能是装载人员、货物、燃油、武器、各种装备和其他物资。除此以外，它还用于连接机翼、尾翼、起落架和其他有关构件。

根据机身的功能，其构造首先要具有尽可能大的空间以便使单位体积利用率最高；其次是连接必须安全可靠；第三是要有良好的通风加温、隔音设备，视界广阔，利于飞机起落；第四是在气动方面要求尽可能减少阻力，如迎风面积尽可能小，表面尽可能光滑；形状流线化等；第五是在保证强度、刚度、抗疲劳能力的条件下重量尽可能轻。机身的外形与发动机的类型、数量及安装位置有关。一般机身的侧面外形为拉长的流线体，它很大程度上受驾驶舱的影响。机身的剖面形状有圆形、椭圆形、方形、梯形等，它们适合不同用途和速度范围的飞机。例如，低速飞机可用方形，具有气密座舱的高亚音速大型客机多用圆形或椭圆形。

机身的构造形式包括构架式、梁式与复合式三种。构架式机身像桥梁结构，完全靠内部的骨架受力，它适合于速度与高度较低、体积与重量较轻的飞机。构架式机身的优点是构造简单，便于施工、开门方便；缺点是阻力大，空气动力性能较差，蒙皮只受空气动力，其他载荷全由骨架承受，故重量较重，当某一根桁梁损坏时，整个机身强度将大大削弱从而降低其生命力；此外，由于有纵横构件，机身内部空间难以很好利用。梁式机身又称薄壁式机身，它用金属蒙皮代替蒙布，将蒙皮与骨架牢固地结合在一起而成为一个整体。梁式机身又包括桁梁式机身、桁条式机身、硬壳式机身三种。目前，大多数采用复合式机身，如前机身采用桁梁式，后机身采用桁条式；此外，还可采用构架式加梁式、硬壳式加半硬壳式等。

由于机身的重要作用是装载人员、货物和设备，故必须要配备各种舱室和必要的装备，如驾驶员座舱、旅客舱、货舱、军用机的炸弹舱等。此外，还有机身的通风、保暖、防止噪音、增压与安全等辅助设备。

旅客机的空勤人员较多，空勤组座舱大，设备多。旅客舱除有足够的装载旅客的空间外，还必须考虑旅客的安全与舒适。无论民用机还是军用机，都必须考虑高空飞行时的气密增压问题、大型高亚音速客机的通风保暖与防止噪音问题。旅客机中必须有较小的货舱以便装载旅客随身行李和部分货物。货运机上的舱室均用于装货。大型客机还需有辅助舱，如衣帽间、厕所等。现代飞机性能不断提高，升限也不断提高，高空飞行时若气象变化不剧烈，云少、风速与风向都较稳定，油耗也较低，这时可增大飞机航程和续航时间。实验证明：高度超过2000 m时，氧气分压的降低已开始对人发生显著影响，高度超过4000 m时，必须使用氧气设备；高度达到12 000 m时，大气压已降到很低，必须采用能增大人体外部气压的密封飞行衣或气密座舱。在8000 m以上飞行时，气压的降低会使人感到关节和肌肉发疼，即出现“减压症”。高空飞行还有气温过低问题，如9000 m高空的大气温度降为－43.5℃。客机上常用的通风保暖方法是“夹层法”，即利用发动机为动力将空气压缩机中的空气加热，然后送入座舱两层夹壁的中间使座舱得到加温。气密座舱的作用一是使座舱气压增高，保证机上人员吸入的空气有足够的氧气分压，满足人对氧气的生理需要；二是使机内人员能避免周围气压过低而发生“减压症”；三是使座舱便于加温或冷却，保持适当温度。目前飞机上最常用的气密座舱是通风式(也叫“增压式”)座舱。通风式气密座舱可增大座舱的气压并保持通风，它利用涡轮喷气式发动机的压气机将进入的空气加压，同时提高了气流的温度。如温度适当，则通过控制活门由导管直接进入座舱；座舱中有压力调节器，可调节气压大小。若加压的空气温度过高，则控制活门引导热空气到散热器，冷却到适当温度再导入座舱。通风式气密座舱内的空气与外界大气连通，其优点是对座舱气密性的要求较低，构造简单，增压空气的温度较高，不须另增加温设备；缺点是只适用于升限不超过20 000～25 000 m的飞机。

3)动力装置

当飞机飞行速度提高到需要突破“音障”时，螺旋桨动力装置已不能满足需要。这时要用结构简单、重量轻、推力大的涡轮喷气式发动机。涡轮喷气式发动机的气流速度越大，推力也越大。目前有的喷气发动机的喷气速度可达到600～900 m/s。它包括进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管五部分；更高速度的飞机上还安装了加力燃烧室。

(1)进气道。外形像一个圆管，其中包括整流罩、支柱及防冰装置，功能是整理进入发动机的空气，消除紊乱涡流，在飞行时利用冲入的空气进行压缩。

(2)压气机。包括位于前部高速旋转以使空气向后流动的工作叶轮和引导空气以适当角度进入下一级的定子叶片两部分；作用是将进入发动机的压气加以压缩以