汽车构造课件

汽车构造一、汽车概述二、内燃机三、汽车底盘四、汽车电子系统1一、汽车概述1、汽车的诞生2、汽车的定义3、汽车的分类4、汽车总体构造2汽车的诞生年？A)1825 B)1858C)1886 D)1904汽车的发明人？A)福特 B)法拉利C)奔驰 D)劳斯莱斯两个问题C,C31-1》汽车的诞生轮子的发明改变了人类在陆地运动的方式。到19世纪，马车曾是城市交通的重要交通工具。18世纪中叶(1759-1769)，瓦特发明了蒸气机。1769年，法国陆军技术军官古诺，制造出了第一辆蒸汽三轮车。19世纪初期，蒸汽公共汽车在英国、法国等得到一定的发展使用，被称为无马马车。5内燃机的诞生1860，法，雷诺，制成了可实用的常压煤气发动机，但无压缩行程，热效率很低。1862，法，罗沙，提出了内燃机的四冲程循环，取得了专利，但没有实际制造出来。1876，德，奥托，设计并制造出第一台以煤气为燃料的四冲程往复式内燃机，成为内燃机的正式发明人。1876,德,奥托,四冲程往复式内燃机,→汽油机1894,德,狄塞尔(Diesel),研制出柴油机,取得专利1957,德,汪克尔(Wankel),发明了转子发动机6德，卡尔·本茨，1885,两冲程汽油机，装在三轮车上；1886,公开试车；1886.1.29,取得了世界上第一辆汽车的专利权。本茨的第一辆三轮汽车单缸发动机排量576ml功率

0.89马力最高车速

15km/hCarlBenz71-2》汽车的定义根据GB7258：机动车：是指由动力装置驱动或牵引、在道路上行驶的、供乘用或（和）运送物品或进行专项作业的轮式车辆，包括汽车及汽车列车、摩托车及轻便摩托车、拖拉机运输机组、轮式专用机械车和挂车等，但不包括任何在轨道上运行的车辆。汽车：由动力驱动，具有4个或4个以上车轮的非轨道承载车辆。主要用于：载运人员和／或货物；牵引载运货物的车辆或特殊用途的车辆；特殊用途。它包括与电力线相连的车辆（如无轨电车）及整车整备质量超过400kg的三轮车辆。91-3》汽车的分类按动力装置分类蒸汽机、内燃机、电动汽车、其他动力装置（燃气轮机、太阳能）、混合动力。按用途分类轿车、客车、货车、专用（特种）汽车、越野汽车、工矿自卸汽车、农用汽车、牵引汽车按标准（GB/T3730.1-2001《汽车和挂车类型的术语和定义》）乘用车（passengercar）：最多不超过9个座位商用车辆（commercialvehicle)：客车、货车等1011中国汽车产品编号举例CA1090：长春一汽，载货车，总质量约为9吨(9319kg)，产品序号0表示为第一代产品CA7560：一汽，红旗牌轿车，发动机排量约为5.6升，第一代产品EQ2080：东风二汽，越野车，总质量7720kgDC7140：神龙汽车公司，富康牌轿车，发动机排量1.36升，第一代产品TJ6481：天津客车厂，客车，车长为4750毫米，第二代产品131-4》汽车总体构造汽车构造底盘车身传动系发动机电气电子设备转向系制动系行驶系14发动机是汽车行驶的动力源。内燃机(往复活塞式、转子发动机)。汽油机和柴油机，尾气排放问题；代用燃料：液化石油气、甲醇、乙醇、压缩天然气。电动汽车是通过蓄电池向电动机提供电能来产生动力的，是一种洁净型动力装置。被称为“绿色汽车”。混合动力汽车。装有两种动力装置，其中一种必须具有回收能量的储能装置，如内燃机和蓄电池复合动力汽车。其他形式的动力装置：燃气轮机、斯特林发动机（外燃式发动机）、氢气燃料动力装置、太阳能动力装置等。15电气与电子设备总原则：低压直流、并联制、单线制、负极搭铁电气设备汽车电源：蓄电池和发电机用电设备：点火系统、起动系统、照明信号系统、仪表显示系统、辅助电器等。电子设备汽车电子控制系统（汽车计算机控制系统）：1）发动机控制体系：EFI、ESA、ISC、EGR等2）底盘控制体系：ECT、CVT、ASR、ABS、EPS、4WS、CCS等3）车身控制体系：安全气囊系统、电子防撞、倒车测距系统等4）电源控制体系：包括发动机电压调节和过压保护。车载汽车电子装置：1）数字式收音机、音响、冰箱、电视、CD/DAT等；2）汽车信息系统；3）导航系统和智能运输系统的辅助设备等。17二、内燃机182-1》内燃机的分类按活塞运动方式往复活塞式发动机旋转活塞式发动机按工作循环分四冲程发动机二冲程发动机 按所用燃料分汽油发动机柴油发动机按冷却方式分风冷式发动机水冷式发动机按点火方式分强制点火式(点燃式)发动机压燃式发动机 按气缸数量分单缸发动机多缸发动机按气缸排列方式分 L型(直列式/单列式)发动机V型(双列式)发动机P型(平卧式/对置式)发动机 按混合气形成方式分化油器式发动机直接喷射式发动机按是否对进气增压分非增压(自然吸气)式发动机增压式发动机19发动机排量？压缩比？21汽油机一般由两个机构和五个系统组成：曲柄连杆机构配气机构燃油供给系点火系冷却系润滑系起动系柴油机没有点火系，供油系组成零件有区别22

气缸体曲轴箱组：气缸体－曲轴箱.下曲轴箱.气缸盖.

(机体组)气缸垫等

曲柄连杆活塞连杆组活塞组：活塞.活塞环.活塞销等

机构连杆组：连杆体.连杆盖.连杆螺栓等

曲轴飞轮组：曲轴.飞轮等

气门组：气门.气门导管.气门弹簧等

配气机构气门传动组：凸轮轴.挺柱.推杆.摇臂.摇臂轴.

正时齿轮等

汽油机：油箱.汽油滤清器.汽油泵.化油器.

燃料空气滤清器.进排气管等

供给系柴油机：油箱.柴油滤清器.输油泵.喷油泵.

空气滤清器.进排气管等

点火系(汽油机)蓄电池.发电机.配电盘.点火线圈.火花塞等

冷却系水冷：散热器.风扇.水泵.节温器.水套等

风冷：风扇.导流.散热片等

润滑系机油滤清器.机油泵.滤清器.油道等

起动系起动机，及其附属装置内燃机的主要零部件232-4》配气机构两个问题：DOHC?VVT？2526配气定时（配气相位）配气相位（配气定时）进排气门的早开晚关原因进气保证一定的气门开度，减小进气阻力利用高速气流的惯性，增大进气量排气利用气缸内外压力差来排气利用废气高速气流的惯性增大排气量气门重叠29VVT：可变气门正时CVVT：连续可变正时气门技术气门开、闭时刻可随发动机工况变化而改变30气门间隙气门间隙的必要性气门的冷间隙气门的热间隙气门间隙不当的危害过大：气门开启滞后，减少开启高度；使各零件之间的撞击与磨损加剧，噪声增大。过小：气门关闭不严，造成气缸漏气气门间隙磨损后的调整在气门完全关闭时进行，即在挺柱与凸轮背接触时进行松开锁紧螺母，调节调整螺钉即可间隙大小由厚薄规保证气门间隙是必须的吗?液力挺住312-5》汽油机燃油供给系组成汽油供给装置：油箱,汽油滤清器,油管,汽油泵空气供给装置：空气滤清器,进气管,可燃混合气形成装置：化油器,进气歧管电喷废气排出装置：排气管,消声器32332-6》柴油机燃油供给系功用：将柴油和空气按一定的要求分别送入气缸，使之形成良好的可燃混合气，并将燃烧后的废气排出。组成供给燃油：柴油箱、柴油滤清器、输油泵、带调速器的喷油泵（高压油泵）、喷油器供给空气：空气滤清器、进气管排出废气：排气管、消声器问题：混合气在哪形成？34352-7》冷却系36372-8》润滑系需润滑的部位：曲轴:主轴颈、连杆轴颈；凸轮轴：轴颈、凸轮工作面、偏心轮工作面、螺旋齿轮；正时齿轮；活塞销-活塞、活塞-缸壁；摇臂轴-支座；挺柱-座孔；机油泵传动轴-座孔；382-9》点火系39402-10》起动系41拉动线圈铁心保持线圈422-11》内燃机的增压增压技术的优点可以使内燃机的功率提高、比质量减轻、升功率增大、燃油消耗率降低、排气污染改善。增压的原理提高进入气缸的空气压力，就增加了进气密度，相应地增加了气缸中燃烧燃料的数量，从而大幅度提高功率，也能改善经济性和排放指标。43增压方法机械增压系统：由曲轴通过机械传动系统直接驱动压气机废气涡轮增压系统：由废气驱动涡轮来带动压气机复合增压系统其它增压方法惯性增压系统气波增压器44废气涡轮增压由以下三大部分组成：涡轮机与发动机的排气管相接压气机与发动机的进气管相接中间体与发动机的润滑系统相接发动机排出的废气在涡轮中膨胀作功，驱动涡轮并带动同轴的压气机叶轮高速旋转，新鲜空气在压气机叶轮离心力的作用下，被压缩后进入发动机气缸。452-12》转子发动机4647三、汽车底盘1、传动系统2、转向系统3、制动系统4、行驶系统483-1》传动系定义传动系是发动机和汽车驱动轮之间的动力传动装置。传动系的主要功用:减速、变速：减速增矩；变速以适应各工作状况。倒驶：设倒档。发动机不能倒转，汽车则可后退。中断传动：用离合器、空档。发动机不停机，汽车则可停驶。差速作用：允许左、右驱动轮转速不同，保证汽车正常转向。传动形式机械式、液力机械式、静液式、电力式、驱动方案（布置形式）前置前驱动、前置后驱动、后置后驱动、全桥驱动49汽车布置型式主要与发动机的位置及驱动型式有关。可分为：前置后驱—FR：即发动机前置、后轮驱动传统的布置型式。大多数货车、部分轿车和部分客车都采用这种型式。后置后驱—RR：即发动机后置、后轮驱动在大型客车上多采用这种布置型式，少量微型、轻型轿车也采用这种型式。前置前驱—FF：发动机前置、前轮驱动现在大多数轿车采取这种布置型式。中置后驱—MR：发动机中置、后轮驱动全轮驱动：越野汽车的传动系5051传动系基本组成及原理(前置后驱)离合器变速器万向传动装置万向节传动轴驱动桥主减速器差速器驱动半轴动力传递路线

发动机→离合器→变速器→万向传动装置→主减速器→差速器→驱动半轴→驱动车轮52离合器装在发动机飞轮和变速箱之间，由驾驶室内的脚踏板操纵。多为摩擦式。功用：保证汽车平稳起步保证传动系换挡时工作顺利防止传动系过载组成：主动部分：飞轮、压盘、离合器盖从动部分：从动盘(上有摩擦衬片)压紧机构：弹簧。分：螺旋弹簧和膜片弹簧操纵机构：分：机械式，液压式，气压式53离合器工作原理接和时分离时54离合器结构55变速器功用：改变传动比以适应各种情况实现汽车倒向行驶利用空挡可切断发动机与传动系的动力传递，以实现停车、滑行、起步、换挡为需要动力输出的专用车辆提供功率输出组成：变速传动机构操纵机构56结构_变速传动机构变速传动机构固定(常啮合)齿轮，滑动齿轮，接合套，同步器，轴57结构_操纵机构操纵机构自锁装置：防止自动脱档，保证全齿宽啮合互锁装置：防止同时挂入两个档位倒档锁装置：防止意外挂入倒档，驾驶员欲挂倒挡时需施加更大的力或采用不同的操作方法58变速器工作原理变速器各挡的实现(换档示意图)注意红色双向箭头59一轴二轴中间轴Ⅰ.倒ⅡⅢⅣ常啮齿轮箱体Ⅴ60二轴中间轴接合套空套花键毂中间轴二轴挂档

挂档方式

接合套：移动接合套，使接合套的内花键将花键毂与齿轮连为一体。

齿轮可用斜齿轮。二轴齿轮空套在轴上,不能轴向移动,始终与中间轴齿轮啮合。61万向节传动装置作用：使汽车各连接处能适应距离和轴向夹角的变化而安全工作。前端接变速器输出轴，后端接主减速器输入轴。组成：由万向节和传动轴，有时还包括中间支承结构62驱动桥功用进一步减速增扭、改变转矩的传递方向，传到左右两驱动轮，使汽车左右轮能以相同的转速直线行驶或以不同的转速转弯行驶。组成：主减速器：降低转速、增加转矩，并改变转矩传递方向差速器：在传递转矩的同时可使汽车两侧驱动车轮以不同的转速旋转半轴：将转矩由差速器传递到驱动车轮桥壳：支承汽车的部分质量，并承受驱动车轮传来的路面反力和力矩63主减速器差速器差速器壳体行星齿轮半轴齿轮十字轴(行星架)垫片64为什么需要差速?转弯时，内侧齿轮和外侧齿轮在相同的时间内，走过的路程是不等的。因此，它们的转速在行驶过程中不同。65差速器工作

原理直线行驶时

（行星齿轮

不自转）汽车转弯时

（行星齿轮

公转＋自转）66半轴和桥壳半轴为实心圆轴，装在桥壳内67关于自动变速器AT：AutomatedTransmission

自动变速器AMT：AutomatedMechanicalTransmission

电控机械式自动变速器（手自一体式变速器）ECT：CVT：ContinuouslyVariableTransmission

无级变速器DCT：DualClutchTransmission

双离合变速器

DSG：DirectShiftGearbox中文表面意思为“直接换挡变速器”，DSG只是大众对自己买断的双离合技术专有称谓而已。68CVTAMTATDCT693-2》转向系功用：遵从驾驶员的操纵，改变汽车行驶方向，并和汽车行驶系共同保证汽车机动灵活、稳定安全地行驶。分类机械转向系：以驾驶员施加于转向盘上的体力为转向能源。动力转向系：兼用驾驶员体力和发动机部分动力为转向能源。(PowerSteering)组成：转向操纵机构：转向操纵机构是指方向盘、转向传动轴转向器：转向器的作用是减速和改变运动方向。转向传动机构：转向传动机构的作用是将转向器输出的力和运动传到左右转向节，使左右转向车轮按一定关系偏转。70转向系组成及原理转向操纵机构转向盘转向柱转向器各种类型转向传动机构转向摇臂转向主拉杆转向节臂梯形臂转向横拉杆71转向理论与转向梯形转向时，左右车轮的偏转角是否相等？内侧轮的偏转角要大于外侧轮的偏转角。原因：转向时各车轮应同时作纯滚动而不发生侧滑，以防止产生附加阻力和磨损。所以，要求各车轮的垂线共交于一点，称为转向中心。应满足关系式：

B－近似为轮距；L－轴距；R－转向半径分析：（下页）72所以NM73如何满足转向理论要求（用什么机构可以完成转向时所要求的关系式）？很困难可以近似地满足，用：转向梯形我们知道：转向时，内侧车轮偏转角大于外侧αβ74转向梯形不同的布置形式75主要零部件－转向器转向器类型结构特点优缺点循环球式螺杆螺母副、齿条齿扇副，两对传动副效率高、轻便、回正好蜗杆齿扇式齿扇与球面蜗杆相啮合，齿扇作定轴转动简单，但传动效率低蜗杆指销式两个指销嵌在蜗杆的梯形槽中接触应力大，适用小操纵力齿轮齿条式齿轮齿条传动简单，适用小型车及动力转向76蜗杆齿扇式转向器77循环球式转向器两对传动副：螺杆、螺母；齿条、齿扇78蜗杆曲柄双销式转向器齿轮齿条式转向器79关于动力转向分类：气压式、液压式、电动式液压转向加力装置常压式——工作管路中总保持高压；用储能器积蓄液压能，可用流量较小的油泵。少数重型汽车采用。常流式——不转向时管路为低压。结构简单，油泵寿命长，泄漏少。目前普遍用于各种汽车。液压转向装置设有：转向油罐、转向油泵、转向控制阀及一些流量阀、压力阀等组成的液压系统。常流式的结构布置方案整体式动力转向器：转向器、动力缸、转向控制阀合为一体。普遍采用。半整体式动力转向器：转向器、转向控制阀合为一体，动力缸独立。转向加力器：在机械转向器的基础上，增设动力缸、转向控制阀合为一体的加力器。液压常流式整体动力转向器循环球式动力转向器（图）;齿轮-齿条式动力转向器（图）。以上两种在液压装置失效后，可完全由人工操纵。803-3》制动系功用行驶中减速、停车；下坡行驶时保持速度稳定；使停驶的汽车驻留原地不动。组成制动器：产生摩擦力矩鼓式制动器盘式制动器驱动装置：将驾驶员或其他的作用力传给制动器机械式液压驱动气压驱动81工作原理气压式82主要零部件－制动器盘(碟)式制动器和鼓式制动器鼓式----转动：制动鼓；不转：制动蹄盘式----转动：制动盘；不转：制动钳83双向双领蹄式自增力式双向自增力式领从蹄式双领蹄式双从蹄式鼓式制动器轮缸式制动器凸轮式制动器楔式制动器84定钳盘式浮钳盘式盘式制动器85驻车制动器（手制动器）可采用后轮制动器，另加操纵装置可另外设置，一般设置在变速箱后面盘式手制动器鼓式手制动器86四、行驶系功用：接受发动机经传动系传来的转矩，由驱动轮产生牵引力。传递、承受路面作用于车轮的反力、反力矩。缓和路面对车身的冲击、振动。组成：车架、车桥、车轮、悬架87车架（或承载式车身）

平行边梁式车架弯曲边梁式车架

中梁式车架

承载式车身88车桥车桥：是左右车轮的横梁，它通过悬架和车桥(或承载式车身)相连，两端安装汽车车轮。类型及构造驱动桥：后桥多用转向桥：前桥多见转向驱动桥：越野车、现代小车的前桥支持桥：多用于挂车89车轮与轮胎组成：轮毂、轮辋、及之间的连接部分辐板式

辐条式90轮胎的不同结构91轮胎的不同花纹92悬架定义：是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。功用：把路面作用于车轮的各种力和力矩传递到车架(或承载式车身)上，以保证汽车的正常行驶。组成：弹性元件(缓冲)减振器(减振)导向机构(导向)1－车架2－减振器3－弹性元件9394分类：非独立悬架：一个整体式的车桥独立悬架：每侧车轮单独装挂95弹性元件钢板弹簧螺旋弹簧扭杆弹簧气体弹簧橡胶弹簧减振器双向作用筒式减振器充气式减振器阻力可调式减振器96关于：前(转向)轮定位定义：为保证汽车直线行驶的稳定性和转向轻便，并减小汽车在行驶中轮胎和转向机构的磨损，要求转向车轮、转向节及主销和前桥三者之间的安装具有一定的相对位置。包括：主销后倾γ主销内倾β前轮外倾α前轮前束δ97主销后倾γ汽车转向时，

使前轮自动回正；直线行驶时，

保证其稳定性

(侧面看)98主销内倾β使转向轮自动回正；使转向操纵轻便

(正/迎面看)99前轮外倾α考虑汽车满载时受力变形，使车轮在满载时接近与路面垂直，以减轻轮胎的偏磨损。

(正/迎面看)100前轮前束δ减少或消除前轮外倾造成的车轮向外张开的不良后果；补偿汽车行驶阻力使前轮张开的作用。

(俯视)δ=A－B101四、汽车电子控制系统1024-1》ABS（防抱死制动系统）防抱死什么？为什么要防抱死？怎样实现防抱死？Anti-lockBrakeSystem含义：在紧急制动时可防车轮抱死而充分利用轮胎与地面间的附着系数，提高制动减速度、缩短制动距离以及保证汽车的方向稳定性。理论基础：车轮抱死时（纯滑动）的制动效果不是最好的。103汽车的制动过程，轮胎留在地面上的印痕从车轮滚动到滑动是一个渐变的过程。第一阶段：纯滚动，印痕的形状基本与轮胎胎面花纹相一致。第二阶段：边滚边滑－可辨别轮胎花纹的印痕，但花纹逐渐模糊，轮胎胎面相对地面发生一定的相对滑动，随着滑动成分的增加，花纹越来越模糊。第三阶段：拖滑－车轮抱死拖滑，粗黑印痕，看不出花纹。104φ-S关系曲线：附着系数φ：分纵向和横向滑动率S：表示车轮运动中滑动

成分所占的比例，S越大、滑动

成分越多。S=0：纯滚动S=100%：纯拖滑0<S<100%：边滚边滑经研究，S在15%~20%时，制动效果最佳纵向：获得最大的制动力，减少制动距离横向：保持较强的方向控制能力ABS是通过计算机控制系统，来控制调节制动器压力，使车轮的S在15%~20%范围。1054-2》EBD(电子制动力分配系统)EBD：ElectronicbrakeDistribution汽车制动时，如果轮胎与地面附着力不同，在制动时易打滑、倾斜、侧翻。电子制动力分配系统(EBD)能在制动时由传感器监测前、后轮负荷、转速差或车轮抱死情况，并通过调节装置自动分配前、后车轮的制动力，避免后轮制动力过大而抱死，从而避免因后轮抱死而产生甩尾现象。EBD通常是ABS的附加装置，可提高ABS的功效，各车轮由于有最理想的制动力分配，可进一步缩短汽车紧急制动时的制动距离。1064-3》牵引力控制系统或加速防滑控制系统ASR：Anti-SlipRegulation

TCS：TractionControlSystem汽车驱动力控制技术(TCS/ASR)是国际上20世纪80年代中期开始发展的新型实用汽车安全技术。作为汽车防抱制动(ABS)技术的延伸和扩展。TCS技术能够根据车辆行驶行为，运用数学算法和控制逻辑使车辆驱动轮在恶劣路面或复杂输入条件下充分利用地面的附着性能以获得最大的驱动力。比如，驾驶员踩加速踏板太大，则“滑移率监控系统”会识别到车轮有打滑的危险，发动机扭矩自动降低，通过与发动机管理系统对节气门开度、喷油量和点火正时进行调节来降低发动机扭矩，使轮胎与地面牵引力与路面附着力相适应的程度。由于防滑控制系统能够提高车辆的牵引性、操纵性、稳定性和舒适性，减少轮胎磨损和事故风险，增加行驶安全性和驾驶轻便性。使得汽车在附着状况不好的路面上能顺利起步和行驶并安全制动。1074-4》ESC(电子稳定控制系统)ESC:ElectronicStabilityControl2003年，ESC联合组织在美国成立，它的主要成员是有罗伯特•博世公司和美国大陆汽车公司。ESC并不是唯一的名字，世界主要汽车生产商都开发了自己的电子稳定控制系统。例如奥迪、Saab称之为ESP(ElectronicStabitizationProgramControlSystem)，宝马、陆虎称之为动态稳定控制DSC(DynamicStamicStabilityControl)，凌志、丰田称之为汽车动态控制VDC(VechileDynamicControl),沃尔沃称之为动态稳定牵引控制等等。ESC是目前最先进的主动安全系统，它能防止极限危险工况的出现，对提高驾驶安全性具有决定性的意义。它与ABS、EBD、TCS一脉相承，同时又显著的改善了汽车的操控性。ABS和EBD改善了制动性能，TCS改善了启动和在湿滑路面的动力表现，ESC则综合上述三者的特点，极大的改善了过弯的控制性并大大降低了翻车的可能。所有这些技术，都是为了提高汽车的极限操控性能，防止失控而发生意外事故，因此都可以纳入主动安全的范畴。108ESC的组成可以根据功能划分成三个单元;检测单元，包括四轮速度传感器、转向传感器、侧滑传感器、偏航和横向加速度传感器;控制单元ECU和执行单元。控制单元在检测到