汽车构造教案

汽车构造教案汽车运用与维修专业教案200/200学年第学期课程名称：汽车构造（一）授课教师：班级：第01讲题目：第一章汽车总论第01讲汽车总论第周星期本讲教学目标：知识点：·汽车类型·汽车总体构造能力点：·具备识别汽车类型的能力·具备认识汽车总体构造的能力本讲主要内容：·汽车类型·汽车总体构造·国内外汽车工业发展·国产汽车产品型号编制规则本讲教学要求及适合专业：·汽车检测与维修专业（2课时）·汽车维修与营销专业（2课时）·汽车电子技术专业（2课时）·汽车制造与维修专业（2课时）·简介国内外汽车工业发展、国产汽车产品型号编制规则·重点讲解汽车类型、汽车总体构造教学重点：·汽车类型·汽车总体构造教学难点：·汽车总体构造教学方法及手段：导入、简要介绍、对比示例、重点介绍、归纳小结、多媒体作业或课外阅读资料：·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置回主页下一讲不同专业本章内容比较：·汽车检测与维修专业（2课时）·简介国内外汽车工业发展、国产汽车产品型号编制规则·重点讲解汽车类型、汽车总体构造·要求学生了解全球著名汽车公司及名牌（三）著名汽车公司、名牌1．通用汽车公司·美国最大也是世界最大的汽车制造商，1908年9月威廉.杜兰特创建，主要品牌有凯迪拉克、别克、雪佛兰、旁蒂克等。2．福特汽车公司·美国第二大汽车公司，世界十大汽车公司中名列前茅。主要品牌有福特、美洲狮、林肯、雷鸟等。3．戴姆勒—克莱斯勒汽车公司·克莱斯勒美国第三大汽车公司，1998年4月合并为戴姆勒—克莱斯勒汽车公司，主要品牌有道奇、顺风、克莱斯勒、鹰.吉普等。4．丰田汽车公司·日本最大的汽车公司，仅次于通用汽车公司，和福特汽车公司争雄的世界有名的世界十大汽车公司之一。主要品牌花冠、凌志、皇冠等。5．日产汽车公司·日本第二大汽车公司（又称尼桑），世界十大汽车公司之一。主要品牌有蓝鸟、公爵、王子。6．大众汽车公司·德国最大也是欧洲最大的汽车公司，是世界十大汽车公司之一。主要品牌有甲壳虫、高尔夫、帕萨特、捷达、奥迪等。7．梅赛德斯—奔驰汽车公司·世界十大汽车公司之一，梅赛德斯是戴姆勒公司早期著名的名牌轿车。8．宝马汽车公司·世界著名的名牌轿车公司，1994年收购英国罗孚汽车公司，“座奔驰，开宝马”。9．标志—雪铁龙汽车公司·法国第一大汽车公司，是世界十大汽车公司之一。10．雷诺汽车公司·法国第二大汽车公司，是世界十大汽车公司之一，已成为法国汽车业的领袖。11．菲亚特汽车公司·意大利最大的汽车公司，是世界十大汽车公司之一。重点介绍：汽车类型·汽车是由自身动力装置驱动，通常是指具有4个或4个以上车轮的非轨道无架线的车辆。·要求学生了解特种运输汽车（一）按用途分1．运输汽车·根据GB3730.1—88的规定，运输汽车可分为轿车、客车和货车等，并按照汽车的主要特征参数分级：轿车按照发动机工作容积、客车按照车辆总长度、货车按照汽车的总质量。见表0-1。2．特种运输汽车·特种用途汽车：商业售货车、医疗救护车、公安消防车、环卫环保作业车、市政建设工程作业车、农牧副渔作业车、石油地质作业车、机场作业车等，·竞赛汽车：F1方程式赛、拉力赛·娱乐汽车：旅游汽车、高尔夫球场专用车、海滩游玩汽车等对比示例：·要求学生掌握国内运输汽车分级方法表0-1运输汽车分级（1）轿车：载送2～9个乘员，主要供私人用的汽车分级发动机工作容积/L示例微型普通级中级中高级高级≤1.0>1.0～≤1.６>1.６～≤２.５>1.５～≤４.０>４.０奥拓、夏利TJ7100、福莱尔捷达王、富康988、羚羊7130桑塔纳2000、奥迪100、红旗CA7220丰田皇冠、奔驰300、别克新世纪卡迪拉克、林肯、奔驰S600、奥迪A6（2）客车：载送9个以上乘员，供公共服务用汽车分级车辆总长度/m示例微型轻型中型大型特大型≤3.5>3.5～≤7>7～≤10>10～≤12铰接式客车与双层客车松花江HF6350、天津大发解放CA6440、金杯RZH114L四平SPK6900、金华BK6820LPG黄海DD6112H、上海SK6115KHP2上海SK6142铰接式客车、金陵JLY6121双层客车（3）货车：载送货物的运输汽车分级汽车总质量/t示例微型轻型中型重型≤1.8>1.8～≤６>６～≤14>1４福田微卡、小卡、轻卡北京BJ1041、跃进NJ1060、江铃JX1030DS解放1091、1092、东风1090E黄河1171、斯太尔重型汽车·要求学生了解汽车按动力装置类型分类情况（二）按动力装置类型分类1．活塞式内燃机汽车·通常分为汽油车、柴油车，代用燃料：合成液体石油、液化石油气（LPG）、压缩天然气（CNG），醇类等。2．电动汽车·以电动机为驱动机械，以蓄电池为能源的车辆。3．复合车·有发动机和蓄能器两套动力源，克服了电动车续驶里程短和车速低的缺点以及内燃机汽车油耗大和排放污染严重的缺点。4．燃气轮机汽车·1964年燃气轮机汽车以648.71km/h创造当时陆上车辆（靠车轮驱动）速度最高世界记录（不依靠喷气驱动）。5．喷气式汽车·依靠航空发动机或火箭发动机以及特殊燃料，并以喷气反作用力驱动的轮式汽车，1997年以1227.73（超过声速）创造陆上车辆速度最高世界记录。·要求学生了解汽车按行使道路条件分类情况（三）按行使道路条件分类1．公路用车·适用于公路和城市道路上行驶的汽车2．非公路用车·只能在矿山、机场、工地、专用道路等非公路地区使用；另一类是能在无路地面上行驶的高通过性的越野汽车，越野汽车可以是轿车、客车、货车或其他用途的汽车，按总质量分级为轻型（≤5t）、中型（>5～≤13t）、重型（>13t）·要求学生掌握轮式汽车驱动型式表示方法（四）按行驶机构的特征分类1．轮式汽车·分为非全轮驱动和全轮驱动两种类型。汽车驱动型式一般用符号“n×m”（车轮总数×驱动轮数）表示：·4×2—非全轮驱动，如普通轿车及大多数汽车·4×4—全轮驱动轻型越野汽车，如BJ2020型·6×6—中型越野汽车，如EQ2080型2．其它型式的车辆·如履带式、雪橇式、气垫式、步行机械式车辆等简要介绍：·要求学生掌握国产汽车型号表示方法国产汽车产品型号编制规则·按照国标9417-88，国产汽车型号应能表明汽车的厂牌、类型和主要特征参数等。该型号由拼音字母和阿拉伯数字组成，包括首部、中部、尾部。·首部——企业代号，如CA代表一汽，EQ代表二汽，SH代表上海等。·中部——由4位数字组成，分为首位、中间两位和末位数字三部分。其含义·尾部——专用汽车分类或变型车与基本型的区别，如X表示厢式汽车、G表示罐式汽车等。·示例：·CA1092表示一汽货车，总质量9t，末位2表示在原车型CA1091上改进型。·CA7226L表示一汽轿车，发动机排量2.2升，6表示安装5缸发动机的车型，L重点介绍：汽车总体构造·要求学生掌握汽车总体构造的四大组成部分图1-1：汽车总体构造（一）汽车总体构造的组成部分（如图1-1）·汽车通常由发动机、底盘、车身、电器设备四个部分组成。1．发动机·使供入其中的燃料燃烧而发出动力。广泛应用往复活塞式内燃机，一般由机体、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、点火系（汽油机）、起动系等部分组成。2．底盘·接受发动机的动力，使汽车运动并按驾驶员的操纵正常行驶。包括：·传动系：将发动机的动力传给驱动车轮，包括离合器、变速器、传动轴、主减速器及差速器、半轴、驱动桥等部件。·行驶系：使汽车各总成及部件安装在适当的位置，对全车起支承作用，以保证汽车正常行驶。包括车架、车身、悬架、车轮等部件·转向系：使汽车按驾驶员选定的方向行驶，由转向操纵装置、转向器、转向传动装置组成，有的汽车还带有动力转向装置。·制动系：使汽车减速或停车，并保证驾驶员离去后汽车能可靠地停驻。包括供能装置、控制装置、传动装置和制动器。3．车身·是驾驶员工作及容纳乘客和货物的场所，由本体、内外装饰和车身附件等组成。4．电器设备·由电源、发动机起动系和点火系、照明和信号装置、空调、仪表和报警系统、辅助电器及现代汽车电子技术等组成。·要求学生掌握汽车总体布置形式图1-2：汽车的总体布置形式归纳小结：·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容（二）汽车的总体布置形式（如图1-2）·按发动机相对于各总成的位置，汽车有下列几种布置形式：1．发动机前置后轮驱动（FR）·传统布置形式，大多数货车、部分轿车和客车采用。2．发动机前置前轮驱动（FF）·大多数轿车盛行。3．发动机后置后轮驱动（RR）·大、中型客车盛行，少数轿车也采用。4．发动机中置后轮驱动（MR）·方程式赛车和大多数跑车采用，少数大、中型客车也采用。5．全轮驱动（nWD）·越野汽车特有的布置形式，通常发动机前置，在变速器之后的分动器将动力分别输送给全部驱动轮。汽车运用与维修专业教案200/200学年第学期课程名称：汽车构造（一）授课教师：班级：第02讲题目：第二章发动机工作原理与总体构造第02讲发动机基本术语和类型第周星期本讲教学目标：知识点：·发动机的基本术语·发动机的总体构造·发动机的分类能力点：·熟练掌握发动机基本术语和总体构造·理解发动机分类本讲主要内容：·发动机基本术语·发动机分类·发动机总体构造本讲教学要求及适合专业：·汽车检测与维修专业（2课时）·汽车维修与营销专业（2课时）·汽车电子技术专业（2课时）·汽车制造与维修专业（2课时）·简介发动机分类·重点讲解发动机基本术语、发动机总体构造教学重点：·发动机的基本术语·发动机总体构造教学难点：·发动机的基本术语·发动机总体构造教学方法及手段：重点介绍、简要介绍、重点分析、归纳小结、多媒体作业或课外阅读资料：·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置上一讲回主页下一讲不同专业本章内容比较：·汽车检测与维修专业（6课时）·重点讲解发动机基本术语和类型·重点讲解发动机简单工作原理。发动机详细工作原理在《汽车发动机原理》课程中重点讲授·简介发动机性能指标。发动机主要性能指标的概念在《汽车发动机原理》课程中重点要求·汽车维修与营销专业（6课时）·汽车制造与维修专业（6课时）·汽车电子技术专业（6课时）本讲教学内容：重点介绍：·要求学生理解掌握发动机基本术语图2-1：发动机基本术语一、发动机的基本术语（如图2-1）1．上止点（TopDeadCenter）·活塞离曲轴旋转中心最远的位置2．下止点（BottomDeadCenter）·活塞离曲轴旋转中心最近的位置3．活塞行程S·上下止点之间的距离4．曲柄半径R·曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离5．气缸工作容积VS（单位L)·活塞由上止点运动到下止点,活塞顶部所扫过的容积·VS=(π/4)D2·S×10-36．燃烧室容积（余隙容积）VC·活塞位于上止点时，活塞顶部上方的容积7．气缸最大容积Va·活塞位于下止点时,活塞顶部上方的容积Va=VS+VC8．内燃机排量VL·所有气缸的工作容积之和VL=i·VS9．压缩比ε·气缸最大容积Vt与燃烧室容积VC之比·ε=1+VS/VC·ε越大，循环热效率越高·汽油机ε=7～9·柴油机ε=18～22简要介绍：·要求学生理解柴油机与汽油机的区别·要求学生理解四冲程与二冲程的区别图2-2：汽油机和柴油机的比较二、内燃机的分类·根据划分标准的不同，可将内燃机分为好多种类1．根据所用燃料的不同（如图2-2）·柴油机：以柴油为燃料，进气过程中进入汽缸的是纯空气，压缩终了时喷入柴油，柴油与空气在汽缸内混合由于空气经压缩后所达到的温度能引起柴油的自燃，这种内燃机也称为压燃式内燃机·汽油机：以汽油为燃料，空气与汽油在气缸外混合，形成可燃混合气后进入气缸，经压缩后依靠火花塞产生电火花引起燃烧·煤气机：汽油机进行适当的改进2．按冲程数·二冲程：每两个活塞行程（曲轴每转一转）完成一个工作循环。如摩托车·四冲程：每四个活塞行程（曲轴每转两转）完成一个工作循环。绝大多数发动机所采用3．按气缸数·单缸：只有一个气缸·多缸：由多个气缸组成4．按气缸排列方式·直列立式·直列卧式·V型5．按冷却方式·风冷：以空气为冷却介质，没有专门的冷却系统如：坦克·水冷：以液体为冷却介质，有专门的冷却系统6．按进气方式·增压：在进气过程中，可燃混合气或空气是通过装在进气管道上的增压器提高压力，然后进入气缸内·非增压：也叫自然吸气发动机，靠活塞的抽吸作用7．按着火方式·点燃：靠火花塞点火来产生燃烧，汽油机所采用·压燃：靠燃油的自燃来产生燃烧，柴油机所采用8．按用途·固定式：工程机械采用·移动式重点分析：·要求学生理解掌握发动机的总体构造三、发动机的总体构造图2-3：发动机曲柄连杆机构1．机体与气缸盖·机体：骨架作用，安装各个机构和系统，包括气缸体、油底壳、曲轴箱·缸盖：组成燃烧室，布置各种零部件2．曲柄连杆机构（如图2-3）·组成：活塞、连杆、曲轴三部分·作用：将活塞的往复直线运动—曲轴的旋转运动对外输出动力图2-4：电控汽油喷射系统的供给系统3．供给系统·组成：燃油供给系统和进、排气系统组成·作用：将燃油系统和空气及时地供给气缸，并将燃烧后的废气及时排除·主要部件：化油器（汽）、喷油泵和喷油器（柴）、空气滤清器、进气管、排气管、消声器等·示例：电控汽油喷射系统的供给系统（如图2-4）图2-5：发动机配气机构4．配气机构（如图2-5）·功用：定时开启和关闭进排气门·主要部件：气门组、传动组图2-6：汽油机点火系统5．点火系统（如图2-6）·汽油机和煤气机所采用，点燃混合气·主要部件：火花塞、点火线圈、断电器、分电器图2-7：发动机冷却系统6．冷却系（如图2-7）·功用：防止发动机过热，及时散发热量·分类：风冷、水冷·主要部件：水泵、风扇、水箱、节温器图2-8：发动机润滑系统7．润滑系（如图2-8）·功用：润滑、冷却、清洁、密封、防腐·润滑方式：·飞溅润滑：靠曲轴等旋转部件飞溅起的油滴润滑·压力润滑：靠润滑系统建立起的油压经过各个油道润滑各零部件油雾·主要部件：集滤器、机油泵、滤清器、各种阀体等图2-9：发动机起动系统归纳小结：·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容8．起动系（如图2-9）·功用：内燃机不能自行起动，借助外力使之运转·主要部件：起动机、蓄电池、点火开关等汽车运用与维修专业教案200/200学年第学期课程名称：汽车构造（一）授课教师：班级：第03讲题目：第二章发动机工作原理与总体构造第03讲：发动机简单工作原理第周星期本讲教学目标：知识点：·四冲程发动机工作原理·二冲程发动机工作原理·发动机的示功图能力点：·熟练掌握发动机（四冲程和二冲程，汽油机和柴油机）工作原理·熟练掌握各冲程的工作特点本讲主要内容：·四冲程发动机工作原理：·汽油机的工作原理·柴油机的工作原理·二冲程发动机工作原理·发动机的示功图本讲教学要求及适合专业：·汽车检测与维修专业（2课时）·汽车维修与营销专业（2课时）·汽车电子技术专业（2课时）·汽车制造与维修专业（2课时）·重点讲解四冲程发动机工作原理、汽油机和柴油机的工作原理及其示功图·简介二冲程发动机工作原理教学重点：·四冲程发动机工作原理·发动机的示功图教学难点：·柴油机的工作原理教学方法及手段：重点介绍、重点分析、简要介绍、归纳小结、多媒体作业或课外阅读资料：·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置上一讲回主页下一讲本讲教学内容：重点介绍：·要求学生理解掌握四冲程发动机工作循环一、四冲程发动机工作原理1．四冲程发动机的简单工作原理·四冲程发动机在活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过程，因此，活塞行程可分别用四个过程命名，分别称为进气冲程、压缩冲程、作功冲程、排气冲程。2．四冲程内燃机工作循环·第一冲程：活塞由上止点移到下止点，即曲轴由0º转到180º（活塞位于上止点为0ºCA），进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。·第二冲程：下止点—上止点，180º～360º，气体被压缩，进排气门均关闭·第三冲程：上止点—下止点，360º～540º，气体膨胀，进排气门均关闭；·第四冲程：下止点—上止点，540º～720º，废气被排出，排气门打开。重点分析：·要求学生理解掌握四冲程汽油机各个冲程的工作特点图2-10：四冲程汽油机示功图进气行程二、汽油机的工作原理1．进气行程（如图2-10示功图ra段曲线）·由进气门开启到进气门关闭·进气提前角：进气门打开时刻与活塞位于上止点之间的曲轴转角（为了获得较多的充气量，活塞到达上止点前就开始开启）·进气晚关角：活塞到达下止点时刻与进气门关闭时刻之间的曲轴转角。（利用空气流动的惯性及气体的动量，使更多的空气充入气缸。）·进气终了时刻：气缸压缩压力p=0.07~0.09MPa<大气压；气缸温度T=370~400K。图2-11：四冲程汽油机示功图压缩行程2．压缩行程（如图2-11示功图ac段曲线）·由进气门关闭到活塞移到上止点（成为压缩上止点）为止。·进排气门都关闭。·活塞上行，气缸内气体被压缩，缸内压力温度都升高：p=0.8~11.4MPa；T=600~700K。图2-12：四冲程汽油机示功图作功行程3．作功行程（燃烧及膨胀行程）（如图2-12示功图czb段曲线）·在压缩上止点前10~15ºCA，火花塞跳火，点燃可燃混合气，形成火焰中心。·高温高压燃气推动活塞下行，对外作功：p=3~5MPa；T=2200~2700K。右图2-13：四冲程汽油机示功图排气行程4．排气行程（如图2-13示功图br段曲线）·从排气门开启到排气门关闭的时刻·排气提前角：在活塞到达下止点之前与下止点之间的曲轴转角。·排气晚关角：在上止点与排气门关闭这一时期曲轴所转过的角度。·在活塞到达下止点之前30~80ºCA，膨胀行程还没有结束的时刻就将排气门打开。（原因：气门有一定的开启时间，利用压差,使排气彻底，利用气流的惯性多排出一部分废气，减少残余废气）·气门重叠角：在排气门关闭之前，进气门就已打开，进排气门同时开启时期所对应的曲轴转角·要求学生理解绘制四冲程汽油机示功图图2-14：四冲程汽油机示功图·ra段：进气行程·ac段：压缩行程·czb段：作功行程·br段：排气行程5．汽油机示功图（如图2-14）重点分析：·要求学生理解掌握四冲程柴油机各个冲程的工作特点三、柴油机的工作原理1．进气行程·在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净空气。由于柴油机进气系统阻力较小，残余废气的温度较低，因此进气行程结束时气缸内气体的压力较高，约为0.085~0.095Mpa。2．压缩行程·因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力可高达3~5Mpa，温度可高达750~1000K。3．作功行程·在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入燃烧室。因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状。细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化并借助于空气的运动，迅速与空气混合形成可燃混合起。由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧。燃烧气体的压力、温度迅速升高，体积急剧膨胀。在气体压力的作用下，活塞推动连杆，连杆推动曲轴旋转做功。·在做功行程中，燃烧气体的最大压力可达6~9Mpa，最高温度可达1800~2200K。做功结束时压力约为0.2~0.5Mpa，温度约为1000~1200K。4．排气行程·排气行程与汽油机类似，排气终了时气缸内残余废气压力约为0.105~0.12Mpa，温度为700~900K。·要求学生理解绘制四冲程柴油机示功图图2-15：四冲程汽油机示功图·ra段：进气行程·ac段：压缩行程·czb段：作功行程·br段：排气行程5．柴油机示功图（如图2-15）简要介绍：·要求学生理解二冲程发动机的特点及工作过程图2-16：二冲程发动机唤起机构四、二冲程发动机工作原理1．特点·二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程即曲轴旋转一圈的时间内完成的。经过两个冲程完成一个工作循环，包括进气、压缩、作功、排气四个过程；没有专门的配气机构。2．换气机构（如图2-16）·没有进排气门，换气是通过三个孔（进气孔、排气孔、扫气孔）来实现3．工作过程·以采用曲轴箱扫气的单缸二冲程汽油机为例：·上行冲程：活塞上移，三个孔均关，开始压缩气体，同时，活塞上移使曲轴箱出现真空，上行到进气孔打开时，新鲜混合气进入曲轴箱。·下行冲程：活塞接近下止点时，电火花产生点燃可燃混合气，使其温度、压力上升，推动活塞下行作功，行致排气口打开，废气排出。另外，进气口关闭，下行活塞使其压缩，受压气体经扫气口进入气缸，完成换气过程。·要求学生了解二冲程发动机示功图图2-17：二冲程汽油机示功图·a：排气孔关闭·ac：压缩过程·czb：作功过程·b：排气孔打开·bf：先期排气阶段·f：扫气孔开启·fdh：扫气过程·h：扫气孔关闭·ha：额外排气阶段4．二冲程发动机示功图（如图2-17）·要求学生理解二冲程与四冲程发动机工作原理上的区别归纳小结：·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容5．二冲程与四冲程发动机的比较（1）曲轴每转一周完成一个工作循环，做功一次。当曲轴转速相同时，二冲程发动机单位时间的做功次数是四冲程发动机的两倍。由于曲轴每转一周做功一次，因此曲轴旋转角速度比较均匀。（2）二冲程发动机换气过程时间短，仅为四冲程发动机的1/3左右。另外，进排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，新气可能流失，废气也不易清除干净。（3）曲轴箱换气方式二冲程发动机因为没有进排气门，结构大大简化。（4）综上所述，二冲程优缺点可概括如下：·优点：功率大、运转平稳、配气机构简单·缺点：作功冲程多、机件受热程度增加、经济性差、燃油消耗率高、润滑条件差汽车运用与维修专业教案200/200学年第学期课程名称：汽车构造（一）授课教师：班级：第04讲题目：第二章发动机工作原理与总体构造第04讲发动机性能指标第周星期本讲教学目标：知识点：·动力性指标和经济性指标·速度特性和负荷·内燃机产品名称能力点：·熟练掌握发动机各性能指标·了解发动机速度特性和负荷·了解内燃机产品名称和型号编制规定本讲主要内容：·发动机速度特性和负荷·发动机动力性指标和经济性指标·内燃机产品名称和型号编制规定本讲教学要求及适合专业：·汽车检测与维修专业（2课时）·汽车维修与营销专业（2课时）·汽车电子技术专业（2课时）·汽车制造与维修专业（2课时）·重点讲解动力性指标和经济性指标、速度特性和负荷·简介内燃机产品名称教学重点：·主要性能指标·速度特性和负荷教学难点：·速度特性和负荷教学方法及手段：重点介绍、简要介绍、归纳小结、多媒体作业或课外阅读资料：·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置上一讲回主页下一讲本讲教学内容：重点介绍：一、主要性能指标·发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准·要求学生理解掌握发动机动力性指标的概念1．动力性指标·概念：指内燃机对外作功能力的指标（1）有效转矩Te·曲轴传给汽车传动系的转动力矩。单位：N·m（2）有效功率Pe·发动机曲轴的输出功率·Pe=Te（2πn/60）×10-3（KW）式中：Te—有效扭矩，单位为N·mn—曲轴转速，单位为r/min·标定功率：并不是该内燃机所能发出的最大功率，而是内燃机出厂时根据使用目的而调整的。由于使用目的的不同，同一种内燃机的标定功率可以不同：·十五分钟功率：内燃机允许连续运转15分钟的最大有效功率·一小时功率：内燃机允许连续运转1小时的最大有效功率·十二小时功率：内燃机允许连续运转12小时的最大有效功率·持续功率：内燃机允许长期连续工作的最大有效功率（3）曲轴转速·指曲轴每分钟的转数，通常用n表示，单位为r/min。·在标定功率时的转速为标定转速·要求学生理解掌握发动机经济性指标的概念经济性指标·概念：是指内燃机的生产成本、运转中的消耗以及修理费用等各项指标。通常用燃油消耗率来评价内燃机的经济性能（1）有效燃油消耗率be·发动机每发出一千瓦有效功率在一小时内所消耗的燃油量·be=（B/Pe）×10-3（g/KW·h）式中：B—每小时的燃油消耗量，kg/hPe—有效功率，kW·要求学生了解发动机环保性指标·要求学生了解发动机强化指标3．环保性能指标（1）有害排放物·对汽油机，主要是废气中的CO和HC的量·对柴油机，主要是废气中的NOx和颗粒的排放量（2）发动机的噪声·是汽车噪声的主要来源，约占城市噪声的75%4．强化指标（1）平均有效压力·是作用在活塞顶上的一个假想的、不变的压力，在这个压力推动下，活塞由上止点移动到下止点所做的功。（2）活塞平均速度·在标定转速下，曲轴每转一转的两个形成活塞速度的平均值（3）升功率·每升发动机工作容积所发出的有效功率重点介绍：二、发动机的特性·发动机特性的概念：内燃机的主要性能指标随工况而变化的关系称为内燃机特性。若这种关系以曲线的形式表示，称为内燃机特性曲线。·要求学生理解掌握发动机速度特性图2-18：奥迪1001.8L轿车发动机外特性1．速度特性·概念：指发动机的主要性能指标有效转矩Te、有效功率Pe、燃油消耗率be随其转速变化而变化的关系。包括发动机外特性和发动机部分特性（1）发动机外特性（如图2-18）·指节气门全开时的速度特性。发动机的外特性表示了发动机所具有最高动力性能（2）发动机部分特性·指在节气门不全开的任意位置所得到的速度特性·要求学生理解掌握发动机负荷图2-19：发动机负荷·工况a：负荷为0·工况b：负荷（20/45）×100%·工况c：负荷（32/45）×100%·工况d：负荷（45/45）×100%（发动机全负荷）·Ⅰ—外特性·Ⅱ—部分特性·Ⅲ—部分特性2．发动机负荷（如图2-19）·概念：发动机在某一转速发出的有效功率与相同转速下所发出的最大有效功率的比值，以百分数表示·负荷与功率是两个不同的概念（负荷：发动机在某一转速下实际发出的功率与可能的最大功率之比简要介绍：·要求学生了解内燃机产品名称和型号编制国标规定有关内容·要求学生理解掌握内燃机常用型号含义归纳小结：·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容三、内燃机产品名称和型号编制规定1．国标规定内容·GB725-91对内燃机的名称和型号编制方法颁布了国家标准：·内燃机名称按其所采用的主要燃料命名，例如：柴油机、汽油机、煤气机·内燃机型号应反映内燃机的主要结构特征及性能，包括以下内容：·首部：产品特征代号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需经行业标准化归口单位核准、备案。·中部：由缸数符号、气缸布置形式符号、冲程符号和缸径符号组成。·后部：结构特征和用途特征符号，分别按上表规定。·尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。2．示例（1）柴油机·12V135ZG：12缸、V型、四冲程、缸135径mm、水冷增压、工程机械用·6E430SDzZCz：6缸、二冲程、缸径430mm、水冷、可倒转、船用主机、右机基本型（2）汽油机·1E65F：单缸、二冲程、缸径65mm、风冷、通用型·4100Q：四缸、四冲程、缸径100mm、水冷、汽车用汽车运用与维修专业教案200/200学年第学期课程名称：汽车构造（一）授课教师：班级：第05讲题目：第三章曲柄连杆机构第05讲曲柄连杆机构组成及功用第周星期本讲教学目标：知识点：·曲柄连杆机构的功用·曲柄连杆机构的组成·曲柄连杆机构的受力分析能力点：·熟悉曲柄连杆机构的各个组成部件·了解曲柄连杆机构的工作特点·能够分析各组成部件的受力状况本讲基本内容：·曲柄连杆机构的功用·曲柄连杆机构的组成·曲柄连杆机构的受力分析本讲教学要求及适合专业：·汽车检测与维修专业（2课时）·汽车维修与营销专业（2课时）·汽车电子技术专业（2课时）·汽车制造与维修专业（2课时）·重点讲解曲柄连杆机构的功用、曲柄连杆机构的组成·启发分析曲柄连杆机构的受力情况教学重点：·曲柄连杆机构的功用·曲柄连杆机构的组成教学难点：·曲柄连杆机构的受力分析教学方法及手段：导入、启发分析、重点介绍、归纳小结、多媒体作业或课外阅读资料：·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置上一讲回主页下一讲不同专业本章内容比较：·汽车检测与维修专业（8课时）·简介曲柄连杆机构组成及功用·重点讲解机体组·重点讲解活塞连杆组·重点讲解曲轴飞轮组·汽车维修与营销专业（8课时）·汽车制造与维修专业（8课时）·汽车电子技术专业（8课时）本讲教学内容：由总体构造导入：启发分析：·启发学生结合四冲程发动机工作原理理解曲柄连杆机构的功用曲柄连杆机构的功用·把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，从而向工作机械输出机械能·在做功冲程将燃料燃烧产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力·在其他三个辅助冲程中，将曲轴的旋转运动转变为活塞的往复运动，为做功冲程做准备重点介绍：图3-1：曲柄连杆机构及机体组成曲柄连杆机构的组成·曲柄连杆机构及机体由下列三部分组成（如图3-1）·要求学生理解掌握曲柄连杆机构的三大组成部分及其主要零部件1．机体组·主要包括气缸体、曲轴箱、气缸套、气缸垫等不动件·机体是内燃机的骨架，除了作为气缸套以及曲柄连杆机构运动件的支撑外还可安装气缸盖、配气机构和驱动机构的机件以及各辅助系统的一些附件，并以其支座安装在车辆上，同时机体内部还设有冷却水道和润滑油道。因此结构复杂2．活塞连杆组·主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等运动件3．曲轴飞轮组·主要包括曲轴、飞轮等启发分析：·要求学生正确理解气缸内的气体压力曲柄连杆机构的受力分析1．气缸内的气体压力（1）气体作用力情况·在工作循环中，气体压力是不断变化的，其瞬时最高压力，对汽油机和柴油机分别可达3~5MPa和5~10MPa，这意味着作用在曲柄连杆机构上的瞬时冲击力可达数万牛顿。（2）受力分析（如图3-2、图3-3）·气体压力使气缸盖承受向上推力，活塞顶承受向下压力，活塞侧面和气缸壁间有侧压力，活塞销、连杆杆身、曲柄销处及曲轴主轴颈处均承受压力，曲轴还承受弯曲力矩和扭转力矩。图3-2：作功行程时气缸内气体作用力分析·Fp—燃气压力·Fp1—连杆分力·Fp2—侧压力·FR—压紧力·FS—曲轴旋转力图3-3：压缩行程时气缸内气体作用力分析·F'p—气体压力·F'p1—连杆分力·F'p2—侧压力·F'R—压紧力·F'S—旋转阻力启发分析：·要求学生正确理解运动惯性力2．运动惯性力·由于运动的速度和方向都时刻在改变，包括往复惯性力和旋转惯性力（离心力）（如图3-4、3-5）（1）往复惯性力·是指活塞组件和连杆小头在气缸内做往复运动所产生的惯性力，其大小与机件的质量及加速度成正比，其方向与加速度方向相反。·活塞从上止点向下运动时，速度由零开始作加速运动，至接近中部时，速度最大这一段惯性力向上；然后作减速运动，惯性力向下至下止点速度为零，总之，活塞在上半个冲程时惯性力都向上，下半个冲程时，惯性力都向下。在上下止点出，活塞运动方向改变，速度为零加速度最大，惯性力也最大，在冲程中部，活塞运动速度最大，加速度等于零，惯性力也为零。（2）旋转惯性力·是指曲柄、连杆轴颈、连杆大头等围绕曲轴轴线做圆周运动产生的离心惯性力，简称离心力。·其大小与运动件的质量、旋转半径、角速度的平方成正比，其方向总是背离曲轴中心向外，离心力使连杆大头的轴瓦和曲柄销、曲轴主轴颈及轴承受到又一附加载荷，增加他们的变形和磨损。图3-4：活塞在上半行程时（向下运动）运动惯性力分析·Fj—惯性力（向上）·Fc—离心力·Fcy—上下振动·Fcx—水平振动图3-5：活塞在下半行程时（向下运动）运动惯性力分析·F'j—惯性力(向下)·F'c—离心力·F'cy—上下振动·F'cx—水平振动启发分析：·要求学生正确理解各运动件表面的摩擦阻力归纳小结：·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容3．各运动件表面的摩擦阻力（相对运动）·互相接触的表面相对运动时都存在摩擦力，其大小与正压力和摩擦系数成正比，其方向与相对运动的方向相反。·摩擦力的存在是造成配合表面磨损的根源。汽车运用与维修专业教案200/200学年第学期课程名称：汽车构造（一）授课教师：班级：第06讲题目：第三章曲柄连杆机构第06讲机体组第周星期本讲教学目标：知识点：·气缸体的结构类型及特点·气缸套的结构类型及特点·气缸盖的结构类型与特点能力点：·了解机体组的组成·掌握气缸体的结构形式及特点·掌握气缸套的结构形式及特点·掌握气缸盖的结构形式及特点本讲基本内容：·气缸体·气缸盖·气缸盖罩与气缸衬垫·油底壳本讲教学要求及适合专业：·汽车检测与维修专业（2课时）·汽车维修与营销专业（2课时）·汽车电子技术专业（2课时）·汽车制造与维修专业（2课时）·重点讲解气缸体、气缸套、气缸盖的结构形式及特点·简要介绍机体组的组成与功用，气缸盖罩、气缸衬垫、油底壳教学重点：·气缸体、气缸套、气缸盖的结构类型及特点教学难点：·气缸体、气缸套、气缸盖的结构类型及特点教学方法及手段：导入、简介、重点介绍、对比介绍、重点分析、归纳小结、多媒体作业或课外阅读资料：·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置上一讲回主页下一讲本讲教学内容：由曲柄连杆机构导入机体组：·机体组主要包括气缸体、气缸盖、曲轴箱、气缸套、气缸垫等不动件重点讲解：一、气缸体简要介绍：·要求学生了解气缸体的工作条件和常用材料1．气缸体的工作条件和材料（1）功用·气缸体提供构成活塞运动的空间—气缸，以及为气缸进行冷却的空间（水套和散热片），曲轴箱提供连杆摆动和曲轴转动的空间，并为曲轴提供支撑（2）工作条件·要有足够的刚度·热负荷高的部位要进行适当的冷却·与各运动部件构成摩擦副的部位，要有很好的耐磨和减磨性能（3）材料·铸铁材料：为提高其强度和耐磨性，加入少量的合金元素，如：镍、铬等·铝合金：质量轻，导热性好重点对比介绍：·要求学生理解掌握气缸体的三种结构型式及特点2．气缸体的结构型式（如图3-6）（1）一般式·概念：曲轴中心线和曲轴箱上下结合面一致·特点：便于机械加工但刚度较差·应用：多用于中小型发动机。如夏利、富康发动机，BJ492Q（2）龙门式·概念：上下曲轴箱结合面下沉到曲轴中心线下面·特点：刚度强度较好但工艺性较差·应用：中型及重型车用发动机。如捷达/高尔夫发动机，CA6102（3）隧道式·概念：主轴承座、盖为一体·特点：结构刚度大但最重·应用：机械负荷大柴油机。如6135Q滚动主轴承图3-6：气缸体的结构型式·一般式·龙门式·隧道式重点对比介绍：·要求学生理解掌握气缸的三种排列方式及特点3．气缸的排列方式（发动机形式）（如图3-7）（1）气缸直列式·结构简单、加工容易、长度较大、高度较大，一般多用于6缸以下发动机（2）气缸V型式·缩短长度、缩短高度、刚度增加、重量减轻，形状复杂、宽度加大、加工困难，一般多用于8缸以上发动机（3）气缸对置式·高度较小、布置方便，对风冷发动机有利图3-7：气缸的排列方式·气缸直列式·气缸V型式·气缸对置式重点对比介绍：·要求学生比较理解湿式缸套和干式缸套的结构特点及区别4．气缸套（如图3-8）（1）无气缸套·气缸套与气缸体为一体，广泛应用于强化程度不高的轿车用汽油机中。·合金铸铁缸体（2）湿式缸套·缸体铸造方便容易拆卸更换冷却效果较好刚度较差，易漏气和漏水。·用合金铸铁制造的湿式缸套壁厚一遍5~9mm，利用缸套的上、下定位环A、B实现其径向定位，轴向定位靠缸套上方凸缘与气缸体顶部的支撑面C实现。·普通铸铁或铝合金缸体（3）干式缸套·气缸套不与冷却液接触，通常压入气缸套座孔内。可分为普通干式缸套和可卸干式缸套。·普通铸铁或铝合金缸体1）普通干式缸套·与缸体紧配合、刚度较好、制造工艺复杂、拆卸困难2）可卸干式缸套·与缸体不是紧配合、可拆卸更换、上端有凸缘（4）干式缸套和湿式缸套的比较·湿式缸套：和冷却水直接接触、与缸体配合较松、壁厚5～9mm·干式缸套：不直接和冷却水接触、与缸体紧配合、壁厚1～3mm图3-8：气缸套的结构方式·无气缸套·湿式缸套·普通干式缸套·可卸干式缸套简单对比介绍：·要求学生了解湿水冷与风冷式气缸体5．水冷与风冷式气缸体（1）水冷式气缸体·利用水套中的冷却水流过高温零件的周围带走多余热量（2）风冷式气缸体·缸体与曲轴箱分开铸造，缸体和缸盖铸有散热片。如有风扇可加强散热重点讲解：气缸盖简要介绍：·要求学生了解气缸盖的工作条件和常用材料1．工作条件和材料（1）气缸盖的功用·气缸盖密封燃烧室，和其他各部分共同形成燃烧空间，其上安装配气机构的大部分零件和喷油器或火花塞，内设冷却水路和润滑油道，进、排气道。（2）气缸盖的工作条件与要求·气缸盖承受气体力和紧固气缸盖螺栓所造成的机械负荷，同时，还由于与高温燃气接触而承受很高的热负荷。为保证良好密封，气缸盖既不能损坏，也不能变形。为此，气缸盖要有足够的强度和刚度。为使温度分布均匀，冷却要良好。（3）气缸盖的材料·导热性好、机械强度和热强度高、铸造性能好。·一般采用铝合金、灰铸铁、合金铸铁等。重点对比介绍：·要求学生比较理解气缸盖的结构型式及特点2．气缸盖的结构型式·气缸盖是结构复杂的箱形零件，其构造受许多结构因素的影响，如每缸气门数、凸轮轴的位置、冷却方式以及进排气道及燃烧室形状。水冷发动机的气缸盖有整体式、分块式和单体式三种。·整体式：能覆盖全部气缸，缩短气缸中心距，适合于缸径小于105mm，缸数小于6的发动机。可缩短发动机总长度，刚性较差·分块式：两个气缸或三个气缸采用一个气缸盖·单体式：每个气缸都采用一个气缸盖，一般缸径大于140mm或风冷发动机采用。重点对比介绍：·要求学生比较理解汽油机三种燃烧室的结构型式及特点3．燃烧室（1）汽油机燃烧室（如图3-9）1）楔形燃烧室·结构紧凑，面容比小，爆燃的可能性小，火花塞处扫气方便，点火性能好，气门布置在斜面上，可增大进气面积，能形成一定的挤流，利于火焰的传播和燃料的燃烧，但工作粗暴。2）盆形燃烧室·结构简单，但面容比较大，HC排放较大，能形成一定的挤气面积，有利于火焰传播和燃料燃烧，工作柔和，缸盖的工艺性好。3）半球形燃烧室·结构紧凑，气门位于球面上，可增大进气面积，火花塞位于气门中间，火焰传播距离短，没有挤气面积，所以气缸内的气流运动较弱，容易实现多气门机构的布置。图3-9：汽油机燃烧室·楔形燃烧室·盆形燃烧室·半球形燃烧室重点对比介绍：·要求学生比较理解柴油机四种燃烧室的结构型式及特点（2）柴油机燃烧室1）直喷式燃烧室（如图3-10）·又称统一式燃烧室·燃烧室容积集中于活塞顶上的燃烧室凹坑内①ω型燃烧室·结构简单，燃烧室位于活塞顶，喷油器采用孔式喷油器，混合气的形成以空间雾化为主。②球形燃烧室·燃烧室位于活塞顶部的深坑内，采用单孔或双孔喷油器，混合气的形成以油膜蒸发为主。采用螺旋进气道形成强烈的进气涡流。图3-10：柴油机直喷式燃烧室·ω型燃烧室·球形燃烧室重点对比介绍：·要求学生比较理解柴油机四种燃烧室的结构型式及特点2）分隔式燃烧室（如图3-11）·分为两个部分，主燃烧室位于活塞顶，而副燃烧室位于缸盖上，主副燃烧室通过通道相同，喷油嘴位于副燃烧室内。①涡流燃烧室·主副燃烧室之间通过狭窄的切向通道相通，空气被挤入涡流室形成强烈有规则涡流运动，大部分柴油在涡流室内燃烧，形成二次涡流混合燃烧②预燃燃烧室·空气被挤入预燃室产生无规则紊流，小部分柴油在预燃室内燃烧，产生二次紊流混合完全燃烧。图3-11：柴油机分隔式燃烧室·涡流燃烧室·预燃燃烧室简要介绍：·要求学生了解气缸盖罩与气缸衬垫的结构及材料气缸盖罩与气缸衬垫1．气缸盖罩·位置气缸盖上部·功用起封闭及防尘作用·材料一般为薄钢板冲压而成·缸盖螺栓：用于固定缸盖，要求用规定力矩按规定顺序分2~3次拧紧2．气缸衬垫（1）功用·保持气缸密封不漏气，保持由机体流向气缸盖的冷却液和机油不泄漏。（2）要求·要有足够的强度；要耐压、耐热、耐腐蚀；要有弹性，补偿机体顶面和缸盖底面的粗糙度和不平度。（3）种类·按所用材料不同，可分为金属－石棉衬垫、金属－复合材料衬垫、全金属衬垫。·金属－石棉衬垫：以石棉为基体，外包铜皮或钢皮；有的以钢丝或带孔钢板为骨架，外附石棉而成，气缸孔，油孔，水孔周围用金属包边。·金属－复合材料衬垫：钢板的两面粘附耐热、耐压和耐腐蚀的新型材料。·全金属衬垫：用优质的铝板或不锈钢叠片制成简要介绍：·要求学生了解油底壳结构与材料归纳小结：·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容四、油底壳1．作用·用来封闭机体的下部和储存润滑油。2．材料·薄钢板冲压而成（有的采用铝合金制成，如GM公司3.1LV6汽油机）3．结构·一般用薄钢片冲压而成，或者用铝合金铸造而成，为了加强散热，通常铸有散热片，曲轴箱中部和后部通常做的深一些，内部有隔板，防治大量泡沫的产生，下部有放油螺塞。汽车工程系教案200/200学年第学期课程名称：汽车构造（一）授课教师：班级：第07讲题目：第三章曲柄连杆机构第07讲活塞连杆组第周星期本讲教学目标：知识点：·活塞的结构型式及特点·活塞环的结构型式及特点·活塞销的结构型式及特点·连杆组各零件的结构及特点能力点：·掌握活塞连杆组的部件组成·熟悉活塞、活塞环、活塞销、连杆的功用、材料、结构及特点本讲主要内容：活塞组连杆组本讲教学要求及适合专业：·汽车检测与维修专业（2课时）·汽车维修与营销专业（2课时）·汽车电子技术专业（2课时）·汽车制造与维修专业（2课时）·重点讲解活塞、活塞环、连杆的结构及特点·简要介绍活塞销、连杆螺栓的结构及特点教学重点：·活塞、连杆的结构及特点教学难点：·活塞、连杆的结构及特点教学方法及手段：重点讲解、简介、重点介绍、对比分析、启发分析、归纳小结、多媒体作业或课外阅读资料：·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置上一讲回主页下一讲本讲教学内容：由曲柄连杆机构导入活塞连杆组：·活塞连杆组包括活塞组和连杆组等。·活塞组主要包括活塞、活塞环、活塞销重点讲解：活塞简要介绍：·要求学生了解活塞的功用和工作条件1．活塞的功用和工作条件（1）活塞的功用·承受燃气压力并将此力传递给连杆、与气缸盖共同组成燃烧室（2）工作条件·高温、高压、高速往复直线运动·高温：与活塞顶部相接触的燃气温度最高达2273~2773K，活塞顶部的最高温度可达473~673K。材料的强度和硬度由于温度升高而降低，温度不均匀易产生热应力［裂纹］。·高压：作功冲程中受到燃气的带冲击性的高压力的作用。柴油机瞬时最高压力6~9MPa，汽油机3~5MPa。导致活塞侧压力增大，加速活塞表面磨损，引起活塞变形。·高速：在作往复运动时，活塞还承受本身所产生的往复惯性力侧压力。活塞由于受到上述周期性变化的燃气压力和惯性力的作用，各个部分就产生交变的拉伸，压缩和弯曲应力，使活塞容易变形。简要介绍：·要求学生了解活塞的材料及要求2．活塞的材料及要求（1）材料及要求·要求：活塞的质量要小，可以减小惯性力；热膨胀系数要小，减小受热时的变形；导热性好，防止活塞过热，发生损坏；耐磨性好，防止在往复运动中大量磨损。·材料：常用铝合金制造，质量小，导热性好，但是热膨胀系数大，高温下，强度和硬度下降很快。有的柴油机采用高级铸铁或耐热钢制造。（2）成型方法·铸造：高温强度下降较小、成本低，易出现气孔、缩松等铸造缺陷。·锻造：强度比铸造高、导热性较好，适用于强化发动机，制造成本高。·液态模锻：兼顾锻造与铸造的特点，消除铸造缺陷且提高了毛坯质量。重点介绍：图3-12：活塞顶部、头部和裙部3．活塞的结构型式·根据所起作用的不同，可将活塞分为顶部、头部和裙部（如图3-12）·要求学生比较理解汽油机与柴油机活塞顶部的结构型式及特点（1）活塞顶部·活塞顶部指活塞的顶面，它承受气体压力，并组成燃烧室。图3-13：汽油机活塞顶部1）汽油机活塞顶部（如图3-13）·多采用平顶、有些采用凹顶，二冲程汽油机多用凸顶。·平顶：吸热面积小、制造工艺简单。·凹顶：改善混合气形成和燃烧、调节压缩比。图3-14：柴油机活塞顶部2）柴油机活塞顶部（如图3-14）·多采用各种各样的凹坑·凹坑：形状、位置和大小必须与柴油机混合气形成或与燃烧室要求相适应。·要求学生了解活塞头部的结构图3-15：活塞头部（2）活塞头部（如图3-15）·活塞环槽以上部位：承受气体的压力，与活塞环一起实现气缸内气体的密封，将热量通过活塞环传给气缸壁。·环槽：用来安装气环和油环，一般气环槽有2~3个，油环槽为一个。·隔热槽：活塞顶面和燃气接触，使活塞头部温度过高，导致气环损坏，造成漏气，因此有的发动机的活塞在第一到环的上方开一条隔热槽，改变热流方向，降低第一道环的温度。·护圈：保护环槽，防止高温下损坏，一般为热负荷较高的发动机采用。护圈的材料一般为耐热且膨胀系数与铝合金接近的高锰奥氏体铸铁。启发分析：·要求学生理解掌握活塞裙部的变形及形状（3）活塞裙部·活塞环槽以下部位。在活塞运动的时候起导向作用并承受侧压力。图3-16：活塞裙部变形1）活塞裙部变形（如图3-16）·燃气使裙部弯曲变形，·侧压力使销座轴线方向增大，使活塞工作时变成轴线沿活塞销轴线方向的椭圆形·热变形使销座轴线方向增大图3-17：活塞裙部形状2）活塞裙部形状（如图3-17）·冷态下把活塞加工成裙部断面为长轴垂直于活塞销方向的椭圆形重点讲解：活塞环简要介绍：·要求学生了解活塞环的功用和工作条件及材料1．活塞环功用、工作条件及材料（1）活塞环功用·气环功用：起到封气、导热，即防止高温、高压的燃气窜入曲轴箱，污染机油，同时将活塞顶所吸收的大部分热量传给缸壁的作用。·油环功用：刮除缸壁上多余的燃油，形成均匀的油膜，防止窜油，减小磨损。此外，起辅助封气作用（2）活塞环工作条件·高温高压高速及润滑条件极差·磨损严重，发动机零件中工作寿命最短（3）活塞环材料·一般活塞环多用优质灰铸铁、球墨铸铁或合金铸铁制造·第一道活塞环甚至所有的环，其外表面进行多孔镀铬来减缓磨损·其他的环多采用镀锡、磷化或硫化处理来提高磨合性重点介绍：2．气环结构与工作·要求学生理解气环密封原理3-18：气环密封原理（1）气环密封原理（如图3-18）·气环自由状态非圆，随活塞装入气缸后，靠气弹力紧贴在气缸壁上（F1），形成第一密封面。·同时，气环在燃气作用下被压向环槽下端面（F3），形成第二密封面。·另外，绕到环背后的燃气使气环更贴紧缸壁（F2），加强了第一密封面的密封效果·几道气环切口错开布置，这样形成迷宫式封气系统，这样，窜入曲轴箱内的燃气量已很少了·要求学生了解气环三种切口形状及特点图3-19：气环切口形状·直角型·阶梯形·斜切口（2）气环切口形状（如图3-19）·直角型：工艺性好，密封性差·阶梯形：密封性好，工艺性差·斜切口：密封性和工艺性介于上述二者之间·要求学生理解掌握气环六种断面形状及特点对比分析：图3-20：气环断面形状（3）气环断面形状（如图3-20）1）矩形环·工艺性和导热效果较好·但产生泵油作用2）扭曲环·正扭曲环：扭曲成碟子形。包括内圆上边缘切槽及外圆下边缘切槽的气环·反扭曲环：扭曲成盖子形。内圆下边缘切槽的气环·进气、压缩和排气行程：环扭曲，消除泵油现象，减轻磨损·作功行程：燃气压力作用使环不再扭曲，与矩形环相同3）锥面环·环的外圆面为锥面，理论上为线接触·活塞下行时：能刮油；·活塞上行时：锥面油楔作用浮起，减少磨损，不泵油·若扭曲环的外圆面为锥面则为扭曲锥面环，（正反扭曲锥面环）（4）梯形环·断面为梯形，抗粘结性好，避免环被粘结而折断·侧向力换向活塞左右摆动时，梯形环的侧隙发生变化，将环槽中胶质挤出·作功行程中，燃气径向压力加强了环的密封·缺点：上下面精磨工艺复杂（5）桶面环·外圆面为外凸圆弧形·桶面环上下运动时均能形成楔形油膜，将环浮起，减轻环与气缸壁磨损·其密封性、磨合性、对气缸表面的适应性都比较好·缺点：凸圆弧表面加工困难重点介绍：3．油环结构与工作·要求学生理解油环刮油原理图3-21：油环刮油原理（1）油环刮油原理（如图3-21）·在油环径向方向开有贯穿的油孔或油槽，在活塞的油环槽内和环岸上开有许多排小孔和斜孔·当活塞下行时，刮下的油通过油环径向槽内的小孔或狭缝和环岸上的斜孔流入机体内·当活塞上行时，活塞环都贴在环槽下侧面，使气环与油环间的机油通过活塞环槽上的排油孔流入机体内·要求学生理解油环结构及特点（2）油环类型与结构图3-22：普通油环1）普通油环（如图3-22）·槽孔式油环：刮油靠油环自身弹力、外圆面加工环形集油槽、结构简单加工容易成本低·槽孔撑簧式油环：槽孔式油环内圆面加装撑簧、增大接触压力提高刮油能力耐久性·槽孔式油环·槽孔撑簧式油环图3-23：钢带组合油环2）钢带组合油环（如图3-23）·接触压力大、刮油能力强、防机油上窜、上下刮片能单独动作、对气缸活塞变形适应能力强、优质钢成本高简单讲解：活塞销·要求学生了解活塞销的功用、工作条件、材料1．活塞销功用、工作条件及材料（1）活塞销功用·连接活塞和连杆·将活塞承受的力传给连杆（2）活塞销工作条件·承受冲击载荷，润滑条件差，所以刚度，强度要求较高，韧性好，耐磨；质量要小，销和销孔适当的配合并要有好的表面质量（3）活塞销材料·低碳钢或低碳合金钢，外表面渗碳淬硬，再精磨和抛光。既提高表面硬度和耐磨性又保证较高强度和冲击韧性连杆·要求学生了解活塞销的结构图3-24：活塞销的结构2．活塞销的结构（内孔形状）（如图3-24）·圆柱形·两段截锥形·组合形重点讲解：图3-25：连杆组的组成连杆组·连杆组的组成（如图3-25）简要介绍：·要求学生了解活塞连杆组的功用和工作条件及材料1．连杆组功用、工作条件及材料（1）连杆组功用·将活塞承受的力传给曲轴·并将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动（2）连杆组工作条件·连杆小头与活塞销连接，同活塞一起作往复运动；连杆大头与曲柄销连接，同曲轴一起作旋转运动，因此连杆作复杂的平面运动·连杆组主要受到压缩、拉伸和弯曲交变载荷。最大压缩载荷出现在做功行程上止点附近，最大拉伸载荷出现在进气行程上止点附近。在压缩载荷和连杆组作平面运动时产生的横向惯性力的共同作用下，连杆体可能发生弯曲变形·要求：刚度高，尤其是大头要有足够的刚度；疲劳强度要求，防止断裂；轻巧，减小惯性力（3）连杆组材料·连杆体、连杆盖：优质中碳钢和中碳合金钢，如45、42CrMo40Cr、40MnB·连杆螺栓：优质合金钢，如40Cr、35CrMo重点介绍：图3-26：连杆的组成2．连杆构造·连杆由连杆大头、连杆小头、连杆杆身等组成（图3-26）·有的柴油机杆身内还设有润滑油道·要求学生理解掌握连杆小头构造及特点（1）连杆小头（与活塞销连接方式）（如图3-27）1）全浮式·青铜衬套（连杆衬套）以一定的过盈压入小头内部，工作时，活塞销可以在小头内作一定角度的摆动，而且还可在活塞销座孔内摆动·全浮式活塞销的连接方法，使活塞销磨损均匀，为防止活塞销两端刮伤气缸壁，在活塞销孔外侧装置活塞销档圈（卡环）2）半浮式·活塞销只在活塞销孔内转动，在小头孔内不转·用螺栓将活塞销夹紧在连杆小头孔内·另一种方法：首先将小头加热到300℃图3-27：连杆小头的结构·全浮式·半浮式·要求学生了解连杆杆身构造及特点图3-28：连杆杆身的结构（2）连杆杆身（图3-28）·杆身断面多为工字形，刚度大，质量轻，适于模锻·要求学生理解掌握连杆大头剖分形式及特点图3-29：连杆大头的剖分形式（3）连杆大头1）剖分形式（连杆大头剖分，用连杆螺栓紧固）（图3-29）①平切口·结合面与连杆轴线垂直·这种剖分形式刚度大，变形小，加工简单，成本低，多应用于汽油机②斜切口·柴油机的曲柄销直径较大，所以连杆大头的尺寸相应较大，要使拆卸时能从气缸上断取出连杆体，必须采用斜切口·结合面与连杆轴线成30°~60°夹角，而且要有一定形式的定位机构·平切口·斜切口·要求学生理解掌握连杆大头定位方式及特点图3-30：斜切口连杆大头的定位形式2）定位方式（防止连杆盖横向移动）（图3-30）①平切口连杆·利用连杆螺栓上一段精密加工圆柱面与精密加工螺栓孔进行定位②斜切口连杆·连杆螺栓承受较大剪切力，易产生疲劳破坏，应采用能承受横向力的定位方法·止口定位：利用连杆盖与连杆体大端的止口进行定位，由止口承受横向剪切力。工艺简单，加工方便，但容易造成大头尺寸增大，定位不可靠。·锯齿定位：在连杆体与连杆盖的结合面上拉处锯齿，依靠齿面实现横向定位。优点是锯齿接触面大，贴合紧密，定位可靠，机构紧凑，因此应用广泛·套筒定位：在连杆盖上的每个连杆螺栓孔中，同心的压入刚度大、抗剪切的定位套筒，套筒外圆与连杆体大端的定位孔为高精度配合。优点是多向定位，定位可靠；缺点是工艺要求高，若定位孔距不准，则会发生过定位而使大头失圆·止口定位·锯齿定位·套筒定位简要介绍：·要求学生了解V型发动机连杆的三种结构形式及特点3．V型发动机连杆（图3-31）（1）并列连杆·两个完全相同的连杆一前一后地并列装在同一个曲柄销上，因此左右两列活塞的运动规律完全相同，前后连杆可以通用·但是增加了曲轴和发动机长度（2）主副连杆·副连杆通过销轴铰接在主连杆体或主连杆盖上。一列气缸装主连杆，一列气缸装副连杆·这种结构主副连杆不能互换，且副连杆对主连杆作用以附加弯矩·两列气缸中活塞的运动规律和上止点位置均不相同·但发动机的长度可缩短（3）叉形连杆·一列气缸的连杆大头为叉形，另一列气缸的连杆则插在叉形连杆大头的开裆中·优点是两列气缸中活塞的运动规律相同·但结构复杂，制造和维修困难，且刚度差图3-31：V型发动机连杆的三种结构形式归纳小结：·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容·并列连杆·主副连杆·叉形连杆汽车运用与维修专业教案200/200学年第学期课程名称：汽车构造（一）授课教师：班级：第08讲题目：第三章曲柄连杆机构第08讲曲轴飞轮组第周星期本讲教学目标：知识点：·曲轴的结构特点·飞轮的结构特点·曲轴轴承的结构特点能力点：·掌握曲轴的结构及特点·掌握曲轴轴承的结构及特点·了解曲轴油封及曲轴扭转减震器·了解曲飞轮轴平衡机构本讲主要内容：·曲轴·曲轴前后端密封·曲轴扭转减震器·飞轮·曲轴轴承·平衡机构本讲教学要求及适合专业：·汽车检测与维修专业（2课时）·汽车维修与营销专业（2课时）·汽车电子技术专业（2课时）·汽车制造与维修专业（2课时）·重点讲解曲轴、曲轴轴承的结构及特点·简要介绍飞轮、曲轴油封、曲轴扭转减震器、平衡机构的结构及特点教学重点：·掌握曲轴的结构及特点·掌握曲轴轴承的结构及特点教学难点：·曲轴扭转减震器·平衡机构的结构教学方法及手段：导入、重点介绍、简要介绍、启发分析、归纳小结、多媒体作业或课外阅读资料：·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置上一讲回主页下一讲本讲教学内容：由曲柄连杆机构导入曲轴飞轮组：·曲轴飞轮组包括曲轴、曲轴轴承、飞轮、曲轴油封、曲轴扭转减震器、曲轴平衡机构等。重点讲解：一、曲轴简要介绍：·要求学生了解曲轴的功用和工作条件1．曲轴功用和工作条件、材料及要求（1）曲轴的功用·将活塞的直线往复运动转化为曲轴的旋转运动·驱动配气机构和其它辅助装置（2）工作条件·曲轴在周期性变化的气体力、惯性力及其力矩的共同作用下工作，承受弯曲和扭转交变载荷。·因此，曲轴应有足够的抗弯曲、抗扭转的疲劳强度和刚度；·轴径应有足够大的承压表面和耐磨性；·曲轴的质量应尽量小；·对各轴径的润滑应该充分简要介绍：·要求学生了解曲轴的材料及要求2．曲轴材料及要求·一般由45、40Cr、35Mn2等中碳钢和中碳合金钢模锻而成，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，最后进行精加工。·有的柴油机采用球墨铸铁曲轴，价格便宜，耐磨性好，轴颈不需硬化处理。·为提高曲轴的疲劳强度，消除应力集中，轴颈表面应进行喷丸处理，圆角处要经滚压处理。重点介绍：3．曲轴构造·曲轴由若干个单元曲拐组成。一个曲柄销（连杆轴颈）、左右两个曲柄臂和左右两个主轴颈构成一个单元曲拐·装正时齿轮的一端称为自由端（前端），另一端用来装飞轮，称为输出端（后端）·要求学生比较理解曲轴类型及特点（1）曲轴分类1）按主轴颈数分类·全支撑曲轴：在相邻的两个曲拐间都有主轴颈的曲轴。优点是抗弯能力强，但主轴颈多，加工表面多，曲轴长。·非全支撑曲轴：主轴颈数少于全支撑的曲轴，其优缺点与全支撑曲轴相反。2）按单元曲拐连接方式分类图3-32：整体式曲轴·整体式曲轴：各单元曲拐锻制或铸造成一个整体的曲轴。工作可靠，质量轻，结构简单。（如图3-32）图3-33：组合式曲轴·组合式曲轴：由单元曲拐组合装配而成的曲轴。单元曲拐便于制造，使用中损坏可以更换，不必将整根轴报废，但拆装不便。（如图3-33）·要求学生重点掌握单元曲拐结构及特点图3-34：单元曲拐结构（2）单元曲拐结构·主轴颈和曲柄销一般是实心，曲柄臂一般是椭圆形·部分锻钢曲轴曲柄销空心，减小曲柄销质量及其产生的旋转惯性力（图3-34a）·部分铸铁曲轴主轴颈和曲柄销铸成空心。空心的连杆轴颈，与主轴颈之间有油孔相连。或空心的连杆轴颈的润滑靠来自主轴颈的润滑油经压入曲轴的油管而实现（图3-34b）（a）（b）启发分析：·要求学生理解分析曲拐布置与发动机工作顺序3．曲拐布置与发动机工作顺序各曲拐的相对位置或曲拐布置取决于气缸数、气缸排列形式和发动机工作顺序。当气缸数和气缸排列形式确定之后，曲拐布置就取决于发动机工作顺序。在选择发动机工作顺序时，应注意以下几点：·应该使连接做功的两个气缸相距尽可能远，以减轻主轴承载荷和避免在进气行程中发生抢气现象·各缸发火的间隔时间应该相同·V型发动机左右两列气缸应交替发火图3-35：直列四缸发动机工作循环（1）直列四缸发动机工作循环（图3-35）·发火间隔角为：720°/4＝180°·工作顺序为：1－2－4－3或1－3－4－2图3-36：直列六缸发动机工作循环（2）直列六缸发动机工作循环（图3-36）·发火间隔角为：720°/6＝120°·工作顺序为：1－5－3－6－2－4或1－4－2－6－3－5图3-37：直列六缸发动机工作循环（3）V8发动机工作循环（图3-37）·发火间隔角为：720°/8＝90°·工作顺序为：R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2或L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1简要讲解：·要求学生了解曲轴油封种类、结构及原理二、曲轴前后端油封图3-38：曲轴前端的密封1．曲轴前端的密封（图3-38）·曲轴前端借助甩油盘和橡胶油封实现密封·发动机工作时，落在甩油盘上的机油，在离心力的作用下被甩到定时传动室盖的内壁上，再沿壁面流回油底壳·即使有少量机油落到甩油盘前面的曲轴上，也会被装在定时传动室盖上的自紧式橡胶油封挡住图3-39：曲轴后端密封2．曲轴后端密封（图3-39）·由于近年来橡胶油封的耐油、耐热和耐老化性能的提高，再现代汽车发动机上曲轴后端的密封愈来愈多的采用与曲轴前端一样的自紧式橡胶油封·自紧式油封由金属保持架、氟橡胶密封环和拉紧弹簧构成简要讲解：·要求学生了解曲轴扭转减震器种类、结构及原理三、曲轴扭转减震器1．曲轴扭转减震器的功用·概念：当发动机工作时，曲轴在周期性变化的转矩作用下，各曲拐之间发生周期性相对扭转的现象称为扭转振动·危害：当发动机转矩的变化频率与曲轴扭转的自振频率相同或成倍数时，就会发生共振。共振时扭转振幅加大，并导致传动机构磨损加剧，发动机功率下降，甚至使曲轴断裂·功用：为了消减曲轴的扭转振动，现代发动机多在扭转振幅最大的曲轴前端装置扭转减震器2．橡胶扭转减震器（图3-40a）·震器壳体与曲轴连接，减震器壳体与扭转振动惯性质量粘结在硫化橡胶层上·发动机工作时，减震器壳体与曲轴一起振动，由于惯性质量之后于减震器壳体，因而在两者之间产生相对运动，使橡胶层来回揉搓，振动能量被橡胶的内摩擦阻尼吸收，从而使曲轴的扭振得以消减3．硅油扭转减震器（图3-40b）·由钢板冲压而成的减震器壳体与曲轴连接。侧盖与减震器壳体组成密封腔，其中滑套着扭转振动惯性质量。惯性质量与密封腔之间留有一定的间隙，里面充满高粘度硅油·当发动机动作时，减震器壳体与曲轴一起旋转、一起振动，惯性质量则被硅油的粘性摩擦阻尼和衬套的摩擦力所带动。由于惯性质量相当大，因此它近似作匀转动，于是在惯性质量与减震器壳体间产生相对运动。曲轴的振动能量被硅油的内摩擦阻尼吸收，使扭振消除或减轻图3-40：曲轴扭转减震器（a）橡胶扭转减震器（b）硅油扭转减震器简要讲解：·要求学生了解曲轴飞轮结构四、飞轮1．飞轮功用·能量存储器，保证发动机运转平稳·摩擦式离合器的主动件·轮缘上镶嵌起动用飞轮齿圈·刻有上止点记号，用于调整点火正时、喷油正时或配气正时2．飞轮的结构（图3-41）·盘形零件·轮缘较宽厚以获得较大的转动惯量·与曲轴一起进行动平衡，用定位销将飞轮紧固·多用灰铸铁制造，也有球墨铸铁或铸钢图3-41：曲轴飞轮重点讲解：五、曲轴轴承·要求学生理解掌握曲轴主轴承和连杆轴承的结构及材料1．主轴承和连杆轴承（1）载荷及材料要求·连杆轴承和主轴承均承受交变载荷和高速摩擦，因此轴承材料必须具有足够的抗疲劳强度，而且要摩擦小、耐磨损和耐腐蚀（2）结构和材料（图3-42）·连杆轴承和主轴承均由上下两片轴瓦对合而成。每一片轴瓦都是由钢背和减磨合金层或钢背、减磨合金层和软镀层构成·轴瓦一般是等壁厚的，但也有变厚度轴瓦，多用于强化程度较高的发动机·轴瓦在自由状态时，两个结合面外端的距离比轴承孔的直径大，其差值称为轴瓦的扩张量。在装配时，轴瓦的圆周过盈变成径向过盈，对轴承孔产生径向压力，使轴瓦紧密贴合在轴承孔内·在轴瓦的结合端冲压出定位唇，在轴承孔中加工有定位槽。以便装配时有正确的定位·通过连杆小头喷油孔喷油冷却活塞的发动机，在主轴承和连杆轴承的上下轴瓦上均加工有环形油槽和油孔，以便不间断的向连杆小头喷孔供油图3-42：曲轴轴承的结构和材料·要求学生理解掌握曲轴止推轴承的结构及作用2．曲轴止推轴承（如图3-43）（1）功用·保证曲轴轴向定位（2）翻边轴承·轴瓦止推面与曲轴止推面之间隙:0.06~0.25（3）半圆环止推片·一般为四片，上下各两片，分别安装在机体和主轴承盖