汽车概论（第2版）课件 第3章 传统燃油汽车认知

第3章传统燃油汽车认知3.1汽车总体构造与行驶原理3.2汽车发动机3.3汽车底盘3.4汽车车身与电器设备3.1汽车总体构造与行驶原理3.1.1汽车基本组成

四个总成1.发动机总成发动机是汽车的“心脏”，它负责将燃料燃烧产生的热能转化为机械能，以为汽车提供必需的驱动力。现代车用发动机都为内燃机，根据运动机构不同，内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式内燃机。目前绝大部分汽车都采用往复活塞式内燃机作为动力装置。3.1汽车总体构造与行驶原理2.底盘总成底盘是汽车的基础，用来支撑车身和安装汽车其他各部件及总成；底盘接受发动机输出的动力，使汽车产生运动，并保证汽车正常行驶。汽车底盘主要由以下几个系统组成：传动系统行驶系统转向系统制动系统3.1汽车总体构造与行驶原理3.车身总成汽车车身主要用来覆盖、包装和保护汽车的零部件，它既具有结构性功能，又具有装饰性功能，其外形应能保证汽车在高速行驶时空气阻力小，且造型美观，并能反映当代车身造型的发展趋势。3.1汽车总体构造与行驶原理4.电子与电气设备总成电器与电子设备是对汽车实施动力传递和行驶控制、提供安全显示和方便操作、保证行驶舒适性的装置。汽车电器设备由电源和用电设备两大部分组成。电源包括蓄电池和发电机。用电设备包括发动机的起动系统、汽油机的点火系统和其他用电装置，如照明、信号、仪表、空调、音响、刮水器等。3.1汽车总体构造与行驶原理3.1.2汽车行驶原理1.驱动条件Ft为发动机转矩传递到车轮地面对车轮施加的发作用力-驱动力。汽车的行驶总阻力ΣF包括滚动阻力Ff、空气阻力Fw、坡度阻力Fi和加速阻力Fj。驱动行驶条件：Ft≥Ff+Fw+Fi3.1汽车总体构造与行驶原理3.1.2汽车行驶原理2.附着条件驱动力大，加速能力好，爬坡能力强，动力性能好，但这一切只有在轮胎与路面有足够大的附着力时才可以实现。地面对轮胎切向反作用力的极限值（最大值）称为附着力Fφ。地面对轮胎的切向反作用力Ft不能大于附着力Fφ，否则将发生驱动轮滑转现象，这就是汽车行驶的附着条件，可表达为：Ft≤Fφ3.1汽车总体构造与行驶原理3.1.3汽车总体布局1.发动机前置后轮驱动（FR布局）优点:轴重分配均匀，即整车的前后重量比较平衡，因此操纵稳定性比较好。后轮作驱动轮时，轮胎的附着利用率要优于发动机前置前轮驱动的布局，这是中、大型轿车都采用后轮驱动的主要原因。缺点:传动部件多、传动系统质量大，贯穿座舱的传动轴占据了座舱的地台空间，影响了脚部空间和乘坐舒适性。3.1汽车总体构造与行驶原理3.1.3汽车总体布局2.发动机前置前轮驱动（FF布局）FF布局的驱动轮附着利用率较低，上坡时驱动轮的附着力会减小；前轮的驱动兼转向结构比较复杂，发动机和传动系统集中在发动机舱内，布局拥挤，限制了采用大型发动机的可能性。这是大型轿车不采用FF布局的主要原因。但近年来出现了纵置发动机的FF布局，从而可以采用较大型的发动机。3.1汽车总体构造与行驶原理3.1.3汽车总体布局3.发动机中置后轮驱动（MR布局）发动机放置在前、后轴之间，经变速器直接驱动后轮该布局最大的优点是轴重均匀，具有很中性的操控特性。缺点是发动机占据了座舱的空间，降低了空间利用率和实用性。因此采用MR布局的汽车大都是追求操控性的跑车3.1汽车总体构造与行驶原理3.1.3汽车总体布局4.发动机中置后轮驱动（MR布局）这种布局方式早期被广泛应用在微型车上，如甲壳虫汽车，因为其结构紧凑，既没有沉重的传动轴，又没有复杂的前轮转向兼驱动结构。RR布局的缺点是后轴重较大，在高速转弯时稳定性差，容易侧滑。3.1汽车总体构造与行驶原理3.1.3汽车总体布局5.四轮驱动（4WD布局）无论是发动机前置、中置还是后置，都可以采用四轮驱动。由于四个车轮均有驱动力，附着利用率最高，但重量大、占空间是4WD布局的缺点。此外，其动力传动损失比单轴驱动汽车的大。四轮驱动过去只用于越野车，近年来越来越多地应用于高性能跑车。3.1汽车总体构造与行驶原理3.2.1发动机结构原理与分类1.发动机基本结构单缸汽油机单缸柴油机3.2

汽车发动机3.2.1发动机结构原理与分类1.发动机基本结构汽车发动机（多缸）3.2

汽车发动机3.2.1发动机结构原理与分类2.发动机工作原理单缸发动机四个冲程3.2

汽车发动机3.2.1发动机结构原理与分类2.发动机工作原理单缸发动机四个冲程3.2

汽车发动机3.2.1发动机结构原理与分类2.发动机工作原理动画单缸发动机四个冲程3.2

汽车发动机3.2.1发动机结构原理与分类3.多缸发动机的结构与工作特点车用发动机都是多缸发动机（简称多缸机）。多缸机由多个单缸机组成，但共用一个机体，一根曲轴，且曲轴的曲柄布置应该使各缸做功行程均匀分布在720°曲轴转角内。四缸发动机曲轴3.2

汽车发动机3.2.1发动机结构原理与分类3.多缸发动机的结构与工作特点

3.2

汽车发动机3.2.1发动机结构原理与分类4.发动机分类3.2

汽车发动机3.2.1发动机结构原理与分类4.发动机分类3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造通常汽油机是在机体组上安装一个机构（曲柄连杆机构）和六大系统（起动系统、点火系统、换气系统、燃料供给系统、润滑系统和冷却系统）；柴油机则为五大系统，没有点火系统。3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造1.机体组件，发动机的机体组件是发动机的“骨架”，支承发动机的所有零部件。发动机机体组件主要由汽缸体、汽缸、汽缸盖、汽缸垫、曲轴箱和油底壳等组成。3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造2.曲柄连杆机构，曲柄连杆机构的作用是将活塞顶的燃气压力转变为曲轴的转矩，输出机械能。其主要组成部件有活塞、活塞环、活塞销、连杆、曲轴以及飞轮等。3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造3.换气系统，发动机换气系统的作用是按照发动机要求，定时开闭进、排气门，吸入干净空气，排出废气。换气系统主要由空气滤清器、进气管系、排气管系、配气机构（气门组件、凸轮轴、驱动机构）、排气消声器等组成。3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造3.换气系统-配气机构3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造3.换气系统-配气机构动画3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造3.换气系统-配气相位为使进气充分，排气彻底，进气门应在上止点前打开，下止点后关闭；而排气门应在下止点前打开，上止点后关闭。进、排气门实际开启和关闭的时刻以曲轴转角表示即为配气定时，也称配气相位。用环形图表示的配气相位称为配气相位图3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造4.燃料供给系统根据发动机运转工况的需要，向发动机供给一定数量的、清洁的、雾化良好的汽油，与空气混合形成可燃混合气，还需要要储存相当数量的汽油，以保证汽车有相当远的续驶里程。汽油机燃料供给系统主要由汽油箱、汽油泵、输油管、滤清器、油压调节器、喷油器等组成.3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造4.燃料供给系统柴油机燃料供给系统主要由油箱、输油泵、滤清器、喷油泵、喷油器等组成。3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造5.点火系统

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统。点火系统通常由电源、点火开关、点火线圈组件、分电器、火花塞等组成。3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造5.点火系统

电源由蓄电池和发电机并联组成，供给点火系统电能。发动机工作时，由发动机带动发电机向提供电能，并向蓄电池充电。当设备耗电量过大，蓄电池和发电机同时供电。当发电机不发电时，电能完全由蓄电池供给。3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造6.润滑系统该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。润滑系统通常由油底壳、机油集滤器、机油泵、机油滤清器、润滑油道等组成。

3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造6.润滑系统

3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造7.冷却系统该系统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。现代汽车发动机采用的冷却系统都是强制循环水冷系统，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。它通常由冷却水泵、风扇、节温器、散热器和冷却水道等组成。

3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造7.冷却系统3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造8.启动系统起动系统的功用是按发动机要求，提供一定的转矩，使发动机达到规定的转速，顺利完成起动过程。低温起动时，还应进行预热起动。发动机起动系统主要由蓄电池、起动开关、起动机等组成。3.2

汽车发动机3.2.2发动机总体构造8.启动系统3.2

汽车发动机传动系统行驶系统转向系统制动系统3.3汽车底盘3.3.1传动系统传动系统的功用是将发动机发出的动力传给驱动轮，并实现减速增矩等功能。机械式传动系统包括离合器、变速器、万向节、传动轴和驱动桥（包括主减速器、差速器、半轴等）3.3汽车底盘3.3.1传动系统-离合器离合器的功用是分离和结合发动机的动力，保证汽车平稳起步，使换挡时工作平顺，防止传动系统过载。

摩擦式离合器，主要由主动部分（飞轮、压盘）、从动部分（从动盘）、压紧机构（压紧弹簧）和分离机构（分离轴承）四部分组成。3.3汽车底盘3.3.1传动系统-离合器

3.3汽车底盘3.3.1传动系统-变速器变速器的功用是改变汽车的行驶速度，实现倒车和利用空挡切断离合器与传动轴之间的动力传递，以便汽车换挡、发动机起动及怠速运转。变速器按操纵方式可分为手动变速器和自动变速器。手动变速器，换挡机构简单，工作可靠，但操作复杂。自动变速器自动换挡，没有离合器，通过加速踏板控制车速，操作简单，但结构复杂。

3.3汽车底盘3.3.1传动系统-变速器手动变速器原理

3.3汽车底盘3.3.1传动系统-变速器手动变速器原理

3.3汽车底盘3.3.1传动系统-变速器手动变速器原理动画

3.3汽车底盘3.3.1传动系统-变速器自动变速器自动变速器主要由液力变矩器、行星齿轮变速器、液压控制系统、自动变速器ECU和各种传感器组成。工作时，自动变速器ECU根据驾驶员踩加速踏板（发动机的节气门位置）、汽车车速等各种传感器发送的信息，发出换挡等控制信号，通过各种电磁阀实现自动换挡。

3.3汽车底盘3.3.1传动系统-变速器自动变速器

3.3汽车底盘3.3.1传动系统-万向传动装置万向传动装置的功用是在轴线相交且相对位置经常发生变化的两轴间传递动力。主要应用于变速器与驱动桥之间（，变速器与分动器之间、分动器与驱动桥之间，以及在转向驱动桥和某些汽车的转向操纵机构中。

3.3汽车底盘3.3.1传动系统-驱动桥驱动桥的功用是减速增矩，并协助转向。其主要组成有主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等。

3.3汽车底盘3.3.1传动系统-驱动桥差速器就是实现汽车转弯行驶时左、右车轮以不同转速旋转的装置。3.3汽车底盘3.3.2行驶系统汽车行驶系统的功用是保证汽车的工常行驶，并对全车起支撑作用，它由车轮总成、车桥、悬架和车架等组成。

3.3汽车底盘3.3.2行驶系统-车轮总成车轮与轮胎组成车轮总成，其功用是支承整车；缓和来自路面的冲击力；产生驱动力、制动力和侧向力；产生回正力矩等。

3.3汽车底盘3.3.2行驶系统-车桥

车桥通过悬架与车架相连，两端安装车轮。车桥的功用是传递车架与车轮之间各方向的作用力及其力矩。整体式和断开式（悬架结构不同）支持桥、转向桥、驱动桥和转向驱动桥。（车桥在车轮上的作用）

3.3汽车底盘3.3.2行驶系统-车轮定位参数转向轮的定位参数有：主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束。保证车辆正常转向，自动回正，直线行驶。

1.主销后倾角在汽车的纵向平面内，转向主销上部向后倾斜一个角度α，该角即为主销后倾角3.3汽车底盘3.3.2行驶系统-车轮定位参数2.主销内倾角汽车的横向平面内，转向主销上部向内倾斜一个角度，主销轴线与铅垂线之间的夹角β称为主销内倾角3.车轮外倾角在汽车的横向平面内，车轮中心平面向外倾斜一个角度γ，称为车轮外倾角。3.3汽车底盘3.3.2行驶系统-车轮定位参数俯视车轮，汽车的两前轮并不完全平行，在通过两前轮中心的水平面内，两前轮的前边缘距离B小于两前轮后边缘距离A，AB之差称为前轮前束。3.3汽车底盘3.3.2行驶系统-车架车架的功用主要是支承连接汽车的各零部件，承受来自车内外的各种载荷。现代许多轿车和大客车上没有车架，车架的功能由轿车车身或大客车车身骨架承担，故称其为承载式车身。3.3汽车底盘3.3.2行驶系统-悬架悬架是车架（或车身）与车桥（或车轮）间所有传力连接装置的总称。其作用是把路面作用于车轮上的各种反力及其所造成的力矩传递到车架（或车身）上，同时减少汽车振动，以保证汽车稳定正常行驶。基本组成：弹性元件减振器导向机构3.3汽车底盘3.3.2行驶系统-悬架非独立悬架：两侧车轮通过整体式车桥相连，车桥通过悬架与车架或车身相连。车轮跳动相互影响。独立悬架的特点是：车桥是断开的，每一侧车轮单独地通过悬架与车架（或车身）相连，每一侧车轮可以独立跳动。

3.3汽车底盘3.3.2行驶系统-悬架独立悬架动画3.3汽车底盘3.3.3转向系统汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。汽车转向系统按转向能源的不同分为机械转向系统和动力转向系统两大类。机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机（或电动机）的动力作为转向能源的转向系统。3.3汽车底盘3.3.3转向系统-汽车转向原理汽车转向行驶时，为避免车轮相对地面滑动产生附加阻力，以及减轻轮胎磨损，要求转向系统能保证所有车轮均作纯滚动，即所有车轮轴线的延长线都相交于一点O。ctga=ctgb+B/L

3.3汽车底盘3.3.3转向系统-汽车转向原理3.3汽车底盘3.3.3转向系统-机械转向系统机械转向系统主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。

3.3汽车底盘3.3.3转向系统-机械转向系统1.转向操纵机构转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转向操纵机构，它们将驾驶员的操纵力传给转向器。

转向盘自由行程，从中间位置开始不超过15°。

3.3汽车底盘3.3.3转向系统-机械转向系统2.转向器-是转向系统中的减速增矩装置，并改变转向力矩的传动方向。

3.3汽车底盘3.3.3转向系统-机械转向系统3.转向传动机构-从转向器到转向轮之间的所有传动杆件总称为转向传动机构。转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使转向轮偏转，并使两转向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。

3.3汽车底盘3.3.3转向系统-动力转向系统动力转向系统是将发动机输出的部分机械能转化为压力能，并在驾驶员控制下，对转向传动机构或转向器中某一传动件施加辅助作用力，使转向轮偏摆，以实现汽车转向的一系列装置。动力转向系统由机械转向器和转向加力装置组成。根据助力能源形式的不同可分为液压助力、气压助力和电动机助力三种类型。其中液压助力转向系统应用较为普遍。

3.3汽车底盘3.3.4制动系统制动系统概念制动系统组成：供能装置、控制装置、传动装置和制动器。

3.3汽车底盘3.3.4制动系统-制动器制动器是产生制动摩擦力矩的部件。目前车用制动器主要有鼓式和盘式两种。

3.3汽车底盘3.3.4制动系统-制动系统工作原理

不制动时，制动鼓的内圆面与制动蹄摩擦片的外圆面有一定的间隙，使制动鼓可以随车轮自由旋转。制动时，踩下制动踏板1，推杆2便推动主缸活塞3，使油液流入制动轮缸6，通过轮缸活塞7使两制动蹄10的上端向外张开，从而使摩擦片压紧在制动鼓的，迫使车轮停止转动。

3.3汽车底盘3.3.4制动系统-制动系统工作原理

3.3汽车底盘3.3.4制动系统-制动系统分类

3.3汽车底盘3.4汽车车身与电器设备汽车车身是驾驶员的工作场所，也是容纳乘客和装载货物的场所。车身应为驾驶员提供方便的操作条件，为乘客提供舒适安全的环境，以及保证货物完好无损且装卸方便。轿车、客车的车身一般由整体式外壳和一些附件构成，货车车身一般由驾驶室和货箱两部分组成。汽车车身结构包括车身壳体、车前板制件、车门、车窗、车身外部装饰件和内部覆饰件、座椅以及通风、暖气、空调装置等。

3.4汽车车身与电器设备

3.4.1车身壳体与开启件-车身壳体车身壳体是一切车身零部件的安装基础，通常指纵、横梁和支柱等主要承力元件以及与它们相连的板制件共同组成的刚性空间结构。车身壳体按受力情况可分为非承载式车身、半承载式车身和承载式车身三种。3.4汽车车身与电器设备

3.4.1车身壳体与开启件-车身壳体非承载式车身的特点是保留车架，车身与车架通过弹簧或橡胶柔性连接。半承载式车身的特点是保留车架，车身与车架刚性连接，车身分担车架的部分载荷。车身对车架有加固作用。承载式车身的特点是无车架，车身便作为发动机和底盘各总成的安装基础，上述各种载荷均由车身承受。3.4汽车车身与电器设备

3.4.1车身壳体与开启件-车身壳体承载式车身3.4汽车车身与电器设备

3.4.1车身壳体与开启件-车门和车窗

车门的功能是供乘员进出汽车。按其开启方式可分为：逆开式、顺开式、水平滑移式、折叠式、上掀式、外摆式等。汽车的前、后风窗通常采用曲面玻璃，轿车的前后风窗又称前后风挡玻璃。前风挡玻璃一般采用夹层玻璃，而其他部位玻璃都用钢化玻璃。现代轿车普遍使用电动车窗。3.4汽车车身与电器设备

3.4.2车身安全防护装置-车外防护装置车外防护装置主要有保险杠和护条，其作用是在撞车时使汽车和被撞体间产生一定的缓冲作用，保护被撞体和车辆。车外防护装置除满足本身的功能和安全性要求外，还要求能起装饰作用。除了保险杠外，经常使行人受伤的构件主要有前翼子板、前大灯、发动机罩、车轮、风窗玻璃等。这些构件不应尖锐和坚硬，最好是平整、光滑而富有弹性的3.4汽车车身与电器设备

3.4.2车身安全防护装置-车内防护装置安全带和安全气囊是避免人体与上述构件相撞的两种常用的车内防护装置。除此之外，车内防护装置还包括头枕、安全玻璃、门锁和门铰链等。3.4汽车车身与电器设备

3.4.2车身安全防护装置-车内防护装置三点式安全带3.4汽车车身与电器设备

3.4.2车身安全防护装置-车内防护装置安全气囊（SRS）。按位置不同安全气囊有正面、侧面和顶部安全气囊之分。3.4汽车车身与电器设备

3.4.2车身安全防护装置-车内防护装置头枕：限制人的头部向后运动的安全装置，它可避免或减轻乘员颈椎受伤安全玻璃：分为钢化玻璃和夹层玻璃两种，避免人员受到飞溅尖锐玻璃伤害。门锁和门铰：同时承受纵、横两个方向的载荷而不致使车门开启，避免乘员被甩出车外而遭受重伤或死亡的危险。3.4汽车车身与电器设备

3.4.3汽车仪表汽车驾驶室内的仪表板上装有各种指示仪表、指示灯及各种报警信号装置。汽车上常用的仪表有车速里程表、发动机转速表、机油压力表、燃油表、冷却液温度表等，它们通常与各种信号灯一起安装在仪表板上，称为组合仪表。3.4汽车车身与电器设备

3.4.3汽车仪表1.车速里程显示系统：车速里程表、车速报警装置、发动机转速表。2.机油压力显示系统:机油压力表、油压报警装置、油压指示系统。3.燃油量显示系统：燃油表、燃油过低油面报警装置4.冷却液温度显示系统:冷却液温度表、冷却液温报警灯、冷却液不足报警器5.充放电显示系统：电流表、充电指示灯3.4汽车车身与电器设备3.4.4汽车照明与信号装置1.照明装置:车外照明装置和车内照明装置2.信号装置:转向信号装置、制动信号装置、倒车信号装置、故障停车信号装置、汽车喇叭。3.燃油量显示系统：燃油表、燃油过低油面报警装置4.冷却液温度显示系统:冷却液温度表、冷却液温报警灯、冷却液不足报警器5.充放电显示系统：电流表、充电指示灯3.4汽车车身与电器设备3.4.5其他车身电器设备-汽车空调系统对车厢内空气实现