汽车原理与结构-总体构造与行驶原理

SVW7182

CA6440

BF6120

CA1110PSVW为厂牌上海大众，7为轿车，18为排量1.8~1.9L，2为第二次改型即第三代汽车。此车为桑塔纳2000。CA为厂牌一汽解放，6为客车，44为车长4.4~4.5米，0表示没有改型即第一代产品。BF为厂牌包头北方，6为客车，12为车长12~13米，0表示没有改型即第一代产品。CA厂牌一汽解放，1表示货车；11表示满载总重11~12吨,末位0表示没有改型，即第一代产品。第二章汽车总体构造和行驶原理虽然现代商品化汽车类型繁多、结构复杂，涉及机械、冶金、制造、电子、橡胶等行业。目前世界各国生产的汽车仍是以活塞式内燃机为动力的常规构造形式，主要由发动机、底盘、车身、电气及辅助四大部分组成。汽车的行驶则必须满足驱动条件和附着条件。§2.1

汽车的组成一、基本组成一般车辆可分解为发动机、底盘、车身、电气及辅助部分四大主要组成部分。

●发动机：汽车的动力源，最常用的是四冲程活塞式内燃机●底盘：车辆行驶及其他功能实现的基体●车身：以车架为主体，可根据需要造成客车、货车、特种用途车等；●电气控制和其他辅助部分构成汽车的不可缺少的内容。汽车的组成总体构造：●发动机●底盘●车身●电气解放CA1091型货车解放CA1091型货车模型总体1、汽车的总体构造发动机车身：前板制件、车厢底盘电气及其他发动机、底盘、电器、车身二、发动机将燃油化学能变成热能，最终获得机械能。1、常见汽车发动机类型

●内燃发动机

活塞式内燃机、涡轮式燃气轮机

●电动发动机

蓄电池、燃料电池、复合式等

●喷气式发动机

目前未见商业化，喷气式样车曾在1997.10创下1222.73km/h的陆上车辆最高时速。四缸汽油发动机2、往复活塞式发动机常用往复活塞式发动机按其使用燃料不同，可分为汽油机和柴油机两类，分别适用于不同功能的车型。●汽油发动机

体积小，噪声低，功率相对较小，适合中小型城市用车。●柴油发动机

功率大，常用于大型车辆。随着制造技术的进步，柴油机的体积不断减小，由于它优越的性能，现代一些轿车也采用柴油机动力。3、四冲程活塞往复式内燃机

汽油机和柴油机的工作原理完全一致（四个行程：进气、压缩、作功、排气），通称为往复活塞式四冲程内燃发动机。两者的不同之处：

●气体混合方式的区别

汽油机的燃料与空气是在燃烧室外常温常压混合；柴油机则利用高压泵将燃料、空气注入在燃烧室内高温高压混合。●点火的区别

汽油机用电火花点火；柴油机利用高温高压自燃。4、二冲程内燃机简介二冲程内燃机是发动机的早期的产品，中国市场在20世纪80年代末基本淘汰。

二冲程内燃机具有制造简单、成本低、输出角速度均匀、结构轻等特点，曾广泛应用于微型车、摩托车等领域。由于耗能大、环保性差，与当今汽车发展的趋势相违背。

本课程只介绍四冲程发动机。三、底盘底盘是汽车成为运载工具的基体，不同功能需求的车辆其底盘构造有很大区别。一般结构中，汽车底盘包括：●传动系统离合器、变速器、主轴系统及驱动桥等。

●行驶系统车架、车桥及车轮、悬架等。

●转向及制动系统等

另外，底盘中的车架还是汽车所有部件、总成、配置设备等的安装与支撑的基体。底盘底盘传动系统常见组成及布置示意图1离合器2变速器3万向节4驱动桥5差速器6半轴8传动轴前轴后轴发动机汽车底盘结构简图前保险杠后保险杠车顶盖车仓车门壳体（车前板制件、车箱等）及附属装置（各种防护等）四、车身的组成4、电气及辅助部分

●各种控制电路

点火、照明、信号、刮水、空调及智能化系统

●汽车仪表速度、里程、油量、档位显示、冷却温度及各种控制操作开关等随着现代信息、电子技术的迅速发展，为达到高效、舒适、安全的目的和对车辆、交通管理的需求，汽车电气及辅助功能不断增强和拓宽，智能化控制体系将在不久的未来成熟和应用。车载系统：GPS地面接收系统、自动收费装置、营业识别装置、地面障碍躲避控制等.

定义：指发动机、驱动桥和车身（或驾驶室）的相互关系。

1.乘用车的布置形式

(1)发动机前置前驱动(FF)(2)发动机前置后驱动(FR)(3)发动机后置后驱动(RR)§2.2汽车的总体布置形式

（1）发动机前置前驱动

a、有明显的不足转向性能；

b、越过障碍的能力高；

c、动力总成结构紧凑；d、有利于提高乘坐舒适性；（车内地板凸包高度可以降低）

e、有利于提高汽车的机动性；（轴距可以缩短）

f、有利于发动机散热，操纵机构简单；

g、行李箱空间大；

优点：

结构与制造工艺均复杂；（采用等速万向节）前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；（前桥负荷较后轴重）

汽车爬坡能力降低；发生正面碰撞事故，发动机及其附件损失较大，维修费用高。

应用：在重心较低的微型、普通型轿车上得到了广泛的运用。Audi100、Santana2000、Bulck、Passat、中华、富康、飞度、宝来、夏利等轿车，均采用发动机前置前轮驱动的布置形式。

主要缺点：（2）发动机前置后驱动

a、轴荷分配合理；

b、有利于减少制造成本；（不需要采用等速万向节）

c、操纵机构简单；

d、采暖机构简单，且管路短供暖效率高；

e、发动机冷却条件好；

f、爬坡能力强；g、行李箱空间大；

优点：

a、地板上有凸起的通道，影响了乘坐舒适性；

b、汽车正面与其它物体发动碰撞易导致发动机进入客厢，会使前排乘员受到严重伤害；

c、汽车的总长较长，整车整备质量增大，影响汽车的燃油经济性和动力性。

应用：

高级轿车（客厢较长，乘坐空间宽敞，行驶平稳）如宝马7系列、奔驰S级、雷克萨斯等主要缺点：（3）发动机后置后驱动

a、结构紧凑；（发动机、离合器、变速器和主减速器布置成一体）

b、改善了驾驶员视野；（汽车前部高度有条件降低）

c、整车整备质量小；d、客厢内地板比较平整；

e、爬坡能力强；

a、后桥负荷重，使汽车具有过多转向的倾向；

b、前轮附着力小，高速行驶时转向不稳定，影响操纵稳定性；c、行李箱在前部，行李箱空间不够大；

d、操纵机构复杂；应用：较少

优点：主要缺点：轿车各种布置方案优缺点比较2.客车的布置形式发动机前置后桥驱动(FR)

根据发动机的位置不同可分:发动机后置后桥驱动(RR)

发动机中置后桥驱动(MR)

（1）发动机前置后桥驱动

a、动力总成操纵机构结构简单；b、散热器位于汽车前部，冷却效果好；

特点

c、冬季在散热器罩前部蒙以保护棉被，能改善发动机的保温条件；d、发动机出现故障时驾驶员容易发现。

a、布置座椅时会受到发动机的限制；

b、地板平面离地面较高；

缺点

c、传动轴长度长；

d、发动机的声、气味和热量易于传入车厢内；隔绝发动机振动困难，影响乘坐舒适性；f、采用前开门布置会使前悬加长，同时可能使前轴超载。

（2）发动机后置后桥驱动

a、能较好地隔绝发动机的噪声、气味、热量；b、检修发动机方便；轴荷分配合理；

c、能改善车厢后部的乘坐舒适性；特点:

d、当发动机横置时，车厢面积利用较好，并有布置座椅受发动机影响较少；

f、行李箱大（旅游客车）、地板高度低（城市客车）

g、传动轴长度短。发动机后置后桥驱动

a、发动机的冷却条件不好，必须采用冷却效果强的散热器；

缺点

b、动力总成操纵机构复杂；

c、驾驶员不容易发现发动机故障。

发动机后置后桥驱动大客车优点明显。目前，这种布置形式的大客车得到广泛应用。

（3）发动机中置后桥驱动

a、轴荷分配合理；

特点

b、传动轴的长度短；

c、车厢内面积利用最好，并且座椅布置不会受发动机的限制；

d、乘客车门能布置在前轴之前等。

应用于旅游大客车a、发动机必须用水平对置式的，且布置在地板下部，给检修发动机带来困难；

b、驾驶员不容易发现发动机故障；缺点

c、发动机在热带的冷却条件和寒带的保温条件均不好；

d、发动机的噪声、气味、热量和振动均能传入车厢；

f、动力总成操纵机构复杂；

e、受发动机影响，地板平面距地面较高；

3.货车布置形式

长头式

按驾驶室与发动机相对位置的不同可分：短头式平头式偏置式

（1）长头式

a、发动机位于驾驶室前部；

特点：

b、发动机及其附件的接近性好；

c、有利于发动机散热，操纵机构布置简单。

a、汽车面积利用率低；

缺点：

b、视野差；

c、机动性差。

应用：使用条件差的货车、越野车（2）短头式

a、发动机有少部分位于驾驶室内；

特点：

b、汽车面积利用率及视野有所改善；

c、有利于发动机散热，操纵机构布置简单；a、汽车面积利用率低；缺点：

b、视野差；

c、机动性差；

d、驾驶室内部相对拥挤。

应用：中重型货车、越野车

（3）平头式

a、驾驶室位于发动机之上；

特点：

b、汽车面积利用率高、视野好；

c、最小转弯半径小；a、前轴负荷大，因而汽车通过性能变坏；

缺点：

b、驾驶室有翻转机构和锁住机构，机构复杂；

c、进、出驾驶室不如长头式货车方便；

d、驾驶室内受热及振动均比较大；

f、正面碰撞时，特别是微型、轻型平头货车，使驾驶员和前排乘员受到严重伤害的可能性增加。

应用：各种级别的货车

（4）偏置式

a、驾驶室位于发动机之旁

；特点：

b、具有具有平头式货车的一些优点；（轴距短、视野好）

c、还具有长头式货车的一些优点；（驾驶室通风条件好、维修发动机方便）

应用：主要用于重型矿用自卸车

4．发动机中置、后轮驱动布置形式

中置发动机后轮驱动型式简称（MR型）的传动系布置形式，基本上目前的赛车和超级跑车，都是使用MR的方式。例如F1赛车、法拉利（FERRARI）F360法拉利、兰博基尼（LAMBORGHINI）等等。因为MR车的车体重量分布接近理想平衡。这是使MR车获得最佳运动性能的最主要保证，MR车方向灵敏准确，刹车时不会出现头沉尾翘的现象。

5.越野汽车传动系布置形式

4×4越野汽车的布置形式,为了充分利用所有车轮与地面之间的附着条件，以获得尽可能大的牵引力，而采用四轮驱动。

它在路面通过性方面和普通两驱车相比具有不可比拟的优势，所以现在的越野车和城市SUV（SportUtilityVehicle）车型都是大量使用，如北京切诺基、长城赛弗、丰田的陆地巡洋舰（LANDCRUISER）、宝马X5、雷克萨斯（LEXUS）RX300汽车等。

驱动形式比较发动机前置后轮驱动发动机前置前轮驱动四轮驱动比较作业1、汽车常见驱动形式有哪些？2、五种驱动形式适用的车型各有哪些？3、FR、FF型有哪些特点？汽车作为一种现代交通工具，已经于当今人们的生活密不可分。随着汽车在日常生活中的日益普及化，人们对了解汽车各项相关专业知识的渴望也日益迫切。今天，我们就以大家能够易懂的解释开始下面汽车的车身参数介绍。§2.3汽车主要技术参数一、汽车主要尺寸的确定

外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬1.外廓尺寸

货车、越野车、整体式客车≤12m单铰接式客车≤18m外廓尺寸长半挂汽车列车≤16.5m全挂汽车列车≤20m汽车宽≤2.5m（不包括后视镜）汽车高≤4m（空载、顶窗关闭状态下）注：不在公路上行驶的汽车，其外廓尺寸不受上述规定限制。汽车外廓尺寸限界规定几种常见轿车外廓尺寸

整备质量汽车总长传动轴长度最小转弯直径纵向通过半径

确定原则：级别越高的轿车，装载量的货车或载客量多的客车轴距取得长。对机动性要求高的汽车轴距宜取短些。影响因素简单地说，汽车的轴距是同侧相邻前后两个车轮的中心点间的距离，即：从前轮中心点到后轮中心点之间的距离，就是前轮轴与后轮轴之间的距离，简称轴距，单位为毫米（mm）。2.轴距L轴距是反应一部汽车内部空间最重要的参数，根据轴距的大小，国际通用的把轿车分为如下几类：微型车：通常指轴距在2400mm以下的车型称为微型车，例如：奇瑞QQ3、长安奔奔、吉利熊猫等，这些车的轴距都是2340mm左右，更小的有SMARTFORTWO，轴距只有1867mm。小型车：

通常指轴距在2400-2550mm之间的车型称为小型车，例如：本田飞度、丰田驰、福特嘉年华等。紧凑型车：通常指轴距在2550-2700mm之间的车型称为紧凑型车，这个级别车型是家用轿车主流车型，例如：大众速腾、丰田卡罗拉、福特福克斯、本田思域等。中型车：

通常指轴距在2700-2850mm之间的车型称为中型车，这个级别车型通常是家用和商务兼用的车型，例如：本田雅阁、丰田凯美瑞、大众迈腾、马自达6睿翼等。中大型车：

通常指轴距在2850-3000mm之间的车型称为中大型车，这个级别车型通常是商务用车的主流车型，例如：奥迪A6、宝马5系、奔驰E级、沃尔沃S80等。需要说明的是：通常的中大型车轴距都在2900mm左右，不过由于中国人比较喜欢大车，所以很多车型到中国来都进行了加长，轴距都达到了2950mm以上，个别车型轴距达到了3000mm以上，例如宝马5系就是轴距加长的中大型车。豪华车：

通常指轴距在3000mm以上的车型称为豪华车，这个级别车型通常就是富豪们选择的车型了，价格基本都在百万元以上，例如：奔驰S级、宝马7系、奥迪A8等。而在豪华车这个分类中还有一个小群体，我们不妨称之为超豪华车吧，他们的轴距通常都在3300mm以上，价格动则几百甚至上千万，数量稀少，主要有三个品牌：劳斯莱斯、宾利和迈巴赫。最后还有一点需要给大家说明一下，根据各国车型的特点，一般同一类型的车型，欧洲品牌车型的轴距比较小，而美国品牌车型的轴距比较大，日韩系车是中间水平。

汽车总宽总质量

最小转弯直径

侧倾刚度

确定总原则：受汽车总宽不得超过2.5m限制，轮距不宜过大。

影响

轮距分为前轮距和后轮距，而轮距即左、右车轮中心间的距离，通常单位为毫米（mm），较宽的轮距有更好横向的稳定性与较佳的操纵性能。车轮着地位置越宽大的车型，其行驶的稳定度越好，因此越野车的轮距都比一般轿车车型的要宽。3.前轮距B1和后轮距B2

4.前悬LF和后悬LR

1）汽车通过性

2）驾驶员视野

3）碰撞安全性

4）前钢板弹簧长度

5）汽车造型

前悬LF

：长头货车一般在1100～1300mm范围内。

后悬LR

：轻型、中型货车一般在1200～2200mm之间；特长货箱汽车的后悬可达2600mm，但不得超过轴距的55%；

客车后悬长度不得超过轴距的65%，绝对值不大于3500mm。影响二、汽车质量参数的确定

1.整车整备质量m0

定义：指车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满燃料、水，但没有装货和载人时的整车质量。

影响：汽车的制造成本燃油经济性

减少m0

的措施主要有：采用强度足够的轻质材料，新设计的车型应使其结构更合理。

估算：a、货车采用质量系数法；

b、轿车和客车的整备质量也可按每人所占整车整备质量的统计平均值估计。

a、质量系数ηm的定义：指汽车装载质量与整车整备质量的比值。

质量系数反映了汽车的设计水平和工艺水平。不同类型汽车的质量系数b、轿车和客车人均整备质量

几种常见轿车整备质量2.汽车的载客量和装载质量

（1）汽车的载客量

定义：a、轿车的载客量用座位数表示。微型和普通级轿车为2～4座；中级以上轿车为4～7座。

b、城市大客车的载客量，由等于座位数的乘客和站立乘客两部分构成。站立乘客按每平方米8～10人计算。

c、长途大客车和专供游览观光用的大客车，其载客量等于座位数。

（2）汽车的装载质量me

定义：指在硬质良好路面上行驶时所允许的额定装载量。注：越野汽车的装载量是指越野行驶时或在土路上行驶时的额定装载量。

3.汽车总质量ma汽车总质量是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。乘用车和商用车客车的总质量由整备质量m0、乘客和驾驶员以及乘客行李质量三部分组成。

ma=m0+65n+an商用车货车的总质量由整备质量m0、装载质量me和驾驶员以及随行人员质量三部分组成。

ma=m0+me+65n14.轴荷分配

定义：指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直载荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。

a、轮胎磨损均匀和寿命相近；

b、保证足够的附着能力；（驱动桥应有足够大的载荷）

c、转向轻便；

d、轴荷转移尽量小；

f、良好的操纵稳定性；（不足转向特性）

g、通过性要求。确定原则各类汽车的轴荷分配

随着道路条件的改善，汽车特别是中、高级轿车的最高车速有逐渐提高的趋势。轿车的最高车速大于货车、客车的最高车速。级别高的轿车的最高车速要大于级别低些轿车的最高车速。微型、轻型货车最高车速大于中型、重型货车的最高车速，重型货车最高车速较低。（1）最高车速vamax1.动力性参数三、汽车性能参数的确定

指汽车所具有的牵引力所决定的汽车加速、爬坡和最大速度的性能。汽车的动力性能越好，就会有较高的车速、较好的爬坡能力和加速能力。（2）加速时间t

对于vamax

>100km/h的汽车，常用加速到100km/h所需的时间来评价

定义：汽车在平直的良好路面上，从原地起步开始以最大的加速强度加速到一定车速所用去的时间称为加速时间。

评价

对于vamax低于100km/h的汽车，可用0～60km/h的加速时间来评价。

（3）上坡能力货车能克服30%坡度；定义：用汽车满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数imax来表示。

越野汽车能克服60%坡度。要求：轿车、货车、越野汽车的使用条件不同，对它们的上坡能力要求也不一样。（4）汽车比功率和比转矩

定义比功率：汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比。

比转矩：汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比。可以综合反映汽车的动力性能反映汽车的牵引能力轿车的比功率大于货车和客车；货车的比功率随总质量的增加而减小。我国GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》规定：农用运输车与运输用拖拉机的比功率不小于4.0Kw/t，其它机动车不小于4.8Kw/t。客车的比功率见交通部行业标准JT/T325-1997

。要求表1-9汽车动力性参数范围汽车动力性参数范围2.燃油经济性参数评价指标：汽车在水平的水泥或沥青路面上，以经济车速或多工况满载行驶百公里的燃油消耗量(L/100km)。

注:

货车有时用单位质量的百公里油耗量来评价

轿车货车几种常见轿车动力性与经济性参数

3.机动性参数评价指标：最小转弯直径Dmin

定义:

转向盘转至极限位置时，汽车前外转向轮轮辙中心在支承平面上的轨迹圆的直径影响因素转向轮最大转角汽车轴距轮距等机动车的最小转弯直径不得大于24m。当转弯直径为24m时，前转向轴和末轴的内轮差（以两内轮轨迹中心计）不得大于3.5m。要求GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》

各类汽车的最小转弯直径Dmin

4.通过性的几何参数评价指标最小离地间隙hmin接近角γ离去角β通过角汽车通过性的几何参数●接近角、通过角、离去角接近角

接近角是指在汽车满载静止时,汽车前端突出点向前轮所引切线与地面的夹角。即水平面与切于前轮轮胎外缘（静载）的平面之间的最大夹角，通常单位为度（°），前轴前面任何固定在车辆上的刚性部件不得在此平面的下方。离去角

离去角是指汽车满载静止时，自车身后端突出点向后车轮引切线与路面之间的夹角，即是水平面与切于车辆最后车轮轮胎外缘(静载)的平面之间的最大夹角，通常单位为度（°）。位于最后车轮后面的任何固定在车辆上的刚性部件不得在此平面的下方。它表征了汽车离开障碍物(如小丘、沟洼地等)时，不发生碰撞的能力。离去角越大，则汽车的通过性越好。通过角

通过角指的是指汽车空载、静止时，分别通过前、后车轮外缘做切线交于车体下部较低部位所形成的夹角，通常单位为度（°）。最小离地间距

汽车的最小离地间距，就是在水平面上汽车底盘的最低点与地面的间距，通常单位为毫米（mm），不同车型其离地间距也是不同的，离地间距越大，车辆的通过性就越好。所以通常越野车的离地间隙要比轿车要大。●小结车身参数包括：车长、车高、车宽、轮距、轴距、最小离地距离。车门数、座位数、后备箱容积、油箱容积。接近角、通过角、离去角、爬坡角度。最大涉水深度。越野车性能指标之一。汽车分类微型车：轴距在2400mm以下。小型车：指轴距在2400-2550mm之间。紧凑型车：指轴距在2550-2700mm之间。中型车：指轴距在2700-2850mm之间。中大型车：指轴距在2850-3000mm之间。豪华车：指轴距在3000mm以上。●车身参数●接近角、通过角、离去角§2.4汽车行驶原理一、汽车行驶时存在的作用力及其计算

1、驱动力Ft＝Fη＝Mt/r其中Fη——轮与地面摩擦力，等于对车的驱动力Ft——驱动力Mt——发动机动力对驱动轴的扭矩