《汽车拖拉机学 第2版》(中文电子课件)第一章 汽车拖拉机总体构造与行驶原理

汽车拖拉机学2024/7/2通过对《汽车拖拉机学》课程的学习，使学生了解汽车拖拉机的发展历程和行业的发展动态掌握汽车拖拉机的总体构造掌握传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统、工作装置的基本结构和工作原理掌握汽车拖拉机的使用性能具备分析汽车拖拉机的不同结构、比较其优劣的能力养成分析问题和探究结构奥秘的习惯，领悟汽车拖拉机的设计思想，强化实践动手能力和工程意识为培养理论与实践紧密结合，具有分析与解决问题能力、创新意识和综合素质高的应用型高级工程技术人才打下坚实的基础。1课程目标2024/7/2

汽车拖拉机学第一章汽车拖拉机总体构造与行驶原理2024/7/2第一章汽车拖拉机总体构造与行驶原理第一节汽车拖拉机的发展概况第二节汽车拖拉机的类型第三节汽车拖拉机的总体结构第四节汽车拖拉机行驶原理第五节汽车拖拉机的性能第一章的教学内容2024/7/2汽车类型拖拉机类型汽车总体结构拖拉机的总体结构汽车行驶原理拖拉机的行驶原理第一章的重点、难点2024/7/2掌握汽车拖拉机总体构造掌握车辆行驶原理第一章的教学要求2024/7/21.我国拖拉机工业的发展与讨论2.我国汽车工业的发展与讨论3.车辆行驶原理与实现第一章的课程思政融入点2024/7/2扎根“三农”改革开放民族自豪感使命担当农业农村现代化第一章的课程思政的育人目标2024/7/2课程耕读教育要点耕读教育映射与融入点教育方法与载体途径耕读育人预期成效我国拖拉机工业的发展与讨论1.我国拖拉机工业是如何发展？2.我国拖拉机历年生产量和保有量是如何发展的？3.拖拉机发展中有哪些关键技术？信息化载体、课堂讨论；制作讲义或教材、制作PPT扎根“三农”改革开放民族自豪感使命担当农业农村现代化我国汽车工业的发展与讨论1.我国汽车工业是如何发展的？2.指南车、记里鼓车是如何体现我国历史上造车的技术水平？3.我国汽车历年生产量如何连续位于世界第一？4.汽车发展中有哪些关键技术？信息化载体、课堂讨论；制作讲义或教材、制作PPT改革开放大国复兴民族自豪感使命担当车辆行驶原理与实现1.车辆是如何行驶的？2.如何提高汽车拖拉机的驱动力？3.如何减少汽车拖拉机的行驶阻力？参观体验、课堂讨论；制作讲义或教材、制作PPT扎根“三农”科学精神科技发展辩证思想第一章的“耕读教育”思政点映射表2024/7/22024/7/2第一节汽车拖拉机的发展概况10一、我国汽车的发展概况

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中国汽车工业与共和国共命运，经过半个世纪的努力，发生了天翻地覆的变化。从一个曾经是“只有卡车没有轿车”、“只有公车没有私车”、“只有计划没有市场”的汽车工业，终于形成了一个种类齐全、生产能力不断增长、产品水平日益提高的汽车工业体系。回顾新中国汽车工业60年来走过的路程，一步一个脚印，处处印证着各个历史时期的时代特色，经历了从无到有、从小到大，创建、成长、全面、高速发展四个历史阶段。11

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我国的汽车产业在1993年首次成为第5大支柱产业。2000年汽车产量突破200万辆,2002年汽车产量突破300万辆,2004年汽车产量突破500万辆,2009年汽车产量突破1000万辆,2010年汽车产量突破1500万辆,2013年汽车产量突破2000万辆,2022年我国汽车产销分别完成2702.1万辆和2686.4万辆,连续14年蝉联世界第一。截至2022年年底,我国机动车保有量达4.17亿辆,其中汽车3.19亿辆;机动车驾驶人突破5亿人,达5.02亿人,其中汽车驾驶人4.64亿人。1955—2022年我国汽车生产量统计见表1-1。表1-11955-2022年中国汽车生产量统计（单位：辆）2024/7/21213

2024/7/2中国拖拉机行业的发展经历了3个主要阶段。第一阶段：引进与仿制改进阶段（1950～1965年）。第二阶段：自行设计研制阶段（1965～1983年）。第三阶段：系列产品开始阶段（1983年～目前）。2022年,我国生产小型拖拉机的企业240余家,年生产能力约500万台。我国生产大中型拖拉机的企业30余家,目前年生产能力约80万台。拖拉机的保有量已达到2000多万台,基本达到饱和状态,但技术含量较高的拖拉机相对较少。我国2006—2022年的拖拉机年产量见表1-2。二、我国拖拉机的发展概况2024/7/214表1-22004-2022年中国拖拉机的年产量（单位：万台）2024/7/2第二节汽车拖拉机的类型1.国家标准分类16

新的国家标准《汽车和挂车类型的术语和定义》（GB/T3730.1－2001）将汽车分为乘用车和商用车两大类。

2024/7/2一、汽车的类型1.按国家标准分类17

（1）乘用车是指在其设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和／或临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。它也可以牵引一辆挂车。共分为11种（普通乘用车、活顶乘用车、高级乘用车、小型乘用车、敞篷车、舱背乘用车、旅行车、多用途乘用车、短头乘用车、越野乘用车、专用乘用车）2024/7/2图1-1乘用车和商用车a)乘用车b)商用车1.国家标准分类18

（2）商用车是指在设计和技术特性上用于运送人员和货物

的汽车，并且可以牵引挂车

包括客车、货车、半挂牵引车2024/7/2图1-1乘用车和商用车a)乘用车b)商用车19

1)客车是指在设计和技术特性上用于载运乘客及其随身行李的商用车辆,包括驾驶人座位在内座位数超过9座。客车分为小型客车、城市客车、长途客车、旅游客车、铰接客车、无轨电车、越野客车和专用客车8大类。2)货车是指一种主要为载运货物而设计和装备的商用车辆,它能否牵引一辆挂车均可。货车分为普通货车、多用途货车、全挂牵引车、越野货车、专用作业车、专用货车、低速货车和三轮汽车8种类型。3)半挂牵引汽车是指装备有特殊装置用于牵引半挂车的商用车辆。2024/7/22.动力装置类型分类20

2024/7/2可分为汽油机汽车、柴油机汽车、电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等。2.动力装置类型分类21

2024/7/2①汽油汽车。以汽油为内燃机燃料的汽车称为汽油汽车。车用汽油是从石油中提炼出来的，由碳、氢元素组成的烃类化合物。汽油的挥发性好，但抗爆性差，发动机压缩比小，一般用于轻型汽车上。②柴油汽车。以柴油为内燃机燃料的汽车称为柴油机汽车。柴油和汽油一样,是从石油中提炼出来的,也是由碳、氢元素组成的烃类化合物,在石油蒸馏过程中,温度在200~350℃范围内的馏分即为柴油。柴油具有良好的抗爆性能,因此,发动机的压缩比大,产生的驱动力矩大,所以被广泛用在越野汽车、大型客车、大型货车、农用汽车和工程机械上。③电动汽车。是指由电动机驱动并且自身装备供电能源（不包括供电架线）的汽车。包括蓄电池式电动汽车、插电式电动汽车、燃料电池式电动汽车等。④混合动力汽车。是指装备两套动力源的汽车，这种汽车通常装有内燃机—发电机组以及蓄电池。可分为普通混合动力汽车和插电式混合动力汽车两大类。2024/7/22223

2024/7/23.按公安机关管理分类为了便于机动车辆技术检验、核发牌证以及进行专门管理，公安机关根据目前中国汽车工业标准和公安机关管理的需要，汽车分为：大型汽车和小型汽车两种。4.按发动机布置分类可分为：前置发动机汽车、后置发动机汽车、中置发动机汽车、下置发动机汽车、双发动机汽车等。5.按驱动方式进行分类可分为：前轮驱动汽车、后轮驱动汽车、全轮驱动汽车等。6.按发动机位置和驱动方式进行分类可分为：前置前驱动汽车、前置后驱动汽车、后置后驱动汽车、中置后驱动汽车等。7.按行驶道路条件分类可分为：公路用车和非公路用车。8.按行驶机构的特征分类可分为：轮式汽车、履带式汽车、半履带式汽车等。2024/7/2241.按结构特点分类25

（1）轮式拖拉机（2）履带式拖拉机（3）手扶拖拉机（4）船形拖拉机2024/7/22.按用途分类（1）普通型拖拉机（2）园艺型拖拉机（3）中耕型拖拉机（4）特殊用途拖拉机二、拖拉机的类型3.按功率大小分类26

（1）大型拖拉机。功率：73.6kW（100马力）以上。（2）中型拖拉机。功率：14.7～736kW（20～100马力）。（3）小型拖拉机。功率：在14.7kW（20马力）以下。2024/7/227

2024/7/22024/7/2第三节汽车拖拉机的总体结构292024/7/2一、汽车的总体构造汽车通常由发动机、底盘、车身、电气设备四个部分组成。a.发动机

b.底盘

c.车身

d.电气设备

图1-4汽车的组成2024/7/21.发动机功用：将燃料的化学能转变成机械能的一个机器。组成：一般采用往复活塞式内燃机，由曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、点火系（汽油发动机）、起动系等部分组成。302024/7/22024/7/22．底盘功用：接受发动机的动力，将发动机的旋转运动转变成汽车拖拉机的水平运动，并保证汽车拖拉机按照驾驶员的操纵正常行驶组成：汽车：由传动系、行驶系、转向系、制动系等4部分组成拖拉机：由传动系、行驶系、转向系、制动系、工作装置等5部分组成312024/7/22024/7/22．底盘（1）传动系功能：指将发动机的动能传递到车轮上的全部动力传动装置，并能实现动力的接通与切断、起步、变速、倒车等功能。

组成：由离合器、变速器、传动轴、驱动桥等部件组成。

322024/7/2（2）行驶系功能：将车辆各总成、部件连接成一个整体，支撑整车，并将旋转运动的动力转变成车辆的直线运动，实现平顺行驶。组成：由车架、车桥、车轮和悬架等部件组成。2024/7/2（3）转向系功能：用来控制汽车拖拉机的行驶方向组成：由方向盘、转向器和转向传动机构组成332024/7/2（4）制动系功能：用来使行驶中的车辆按照需要降低速度，停止行驶和在坡道上驻车。组成：由制动控制部分、制动传动部分、制动器等部件组成。一般汽车制动系至少有两套各自独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。2024/7/2（5）工作装置功能：使拖拉机进行作业。组成：由牵引装置、动力输出装置、液压悬挂装置、液压举倾系统等。

342024/7/22024/7/23.车身功能：车辆用来载人装货的部分，也指车辆整体。有的车辆的车身既是驾驶员的工作场所，又是容纳乘客和货物的场所。组成：包括车窗、车门、驾驶舱、乘客舱、发动机舱和行李舱等。352024/7/2类型：无架整体式（承载式）、有架式（非承载式）车身2024/7/24.电气设备分类：电器装置、电子控制系统。362024/7/2电器装置的组成：（1）供电系统：蓄电池、发电机（2）用电设备：启动、点火、照明、显示、信号、附属装置（3）检测装置：仪表、传感器（4）配电装置：配电盒、开关、保险装置、插接件、导线2024/7/24.电气设备372024/7/2电子控制系统的组成：（1）发动机控制系统：喷油、点火、怠速、排气、爆震、进气等（2）底盘控制系统：ABS、ASR、AT、EPS、4WS、悬架、耕深（3）车身控制系统：空调、仪表、灯光、SRS、导航、CCS、防盗、防撞、座椅、音响、车距、信息等2024/7/2

拖拉机与汽车的总体构造基本相近似，一般由发动机、底盘、工作装置和电气设备组成（图1-5）。2024/7/2382024/7/2392024/7/21.发动机

发动机是拖拉机行驶和工作的动力源，一般采用柴油机。主要由曲柄连杆机构、换气系统、燃油供给系统、润滑系统、冷却系统、启动系统，以及预热装置等组成。拖拉机柴油机的结构与汽车柴油机基本相同，但拖拉机柴油机采用低速（≦2300r/min)大转矩柴油机，汽车柴油机采用高速柴油机。二、拖拉机的总体构造2024/7/2402024/7/22.底盘

拖拉机的底盘是指发动机和电气设备以外的所有系统和装置。底盘将发动机和各个系统、部件联结成一个整体，并将发动机的动力转变为拖拉机行驶的驱动力和牵引力。拖拉机底盘由传动系统、转向系统、制动系统、行走系统等5个部分组成。拖拉机底盘各系统的布置如图1-6所示。2024/7/22024/7/2413.工作装置

拖拉机工作装置通常类属于底盘部分，主要用于牵引、悬挂、驱动农具，进行各种农机作业，如图1-7所示。2024/7/22024/7/2424.电气设备

拖拉机的电气设备主要由发电机、蓄电池、灯光系统、仪表系统、空调系统、导航系统等构成，各电气的原理和结构特点与汽车的电气基本相同。2024/7/22024/7/2第四节车辆行驶原理442024/7/2一、驱动力

驱动力是由发动机的转矩经传动系统传到驱动轮上得到的。发动机输出的转矩，经传动系统传到驱动轮上。此时作用于驱动轮上的转矩产生对地面的圆周力，而地面对驱动轮的反作用力（方向与F0相反）即是驱动汽车拖拉机的外力（图1-8），此外力称为汽车拖拉机的驱动力Ft。452024/7/2驱动力Ft的产生需要依靠两个作用：依靠发动机提供转矩，经过传动系改变大小和方向后，传递给驱动轮一定的驱动力矩，进而提供引发驱动力的沿轮胎切向方向的作用力，这是产生驱动力的内部条件。依靠驱动轮与地面的相互作用，把驱动轮对地面的作用力，转化为地面对驱动轮切向方向的反作用力，这是产生驱动力的外部条件。

车辆拖拉机每得到一个具体的驱动力，是上述两个方面共同作用、协调一致的结果。二、汽车的行驶阻力2024/7/246汽车拖拉机在水平道路上直线等速行驶时,必须克服来自地面与轮胎相互作用而产生的滚动阻力Ff和来自车身与空气相互作用而产生的空气阻力Fw。当汽车拖拉机在坡道上直线上坡行驶时,还必须克服其重力沿坡道的分力,称为坡度阻力Fi;当汽车拖拉机直线加速行驶时,还需克服加速阻力Fj。当汽车拖拉机牵引挂车,或拖拉机牵引农机具作业时,还要考虑牵引阻力FD。因此,汽车拖拉机直线行驶时其总阻力∑F为2024/7/247482024/7/2三、车辆行驶的驱动—附着条件1.汽车拖拉机行驶的驱动条件

若驱动力小于滚动阻力、坡度阻力、加速阻力、空气阻力之和牵引阻力，则汽车拖拉机无法开动，或正在行驶的汽车拖拉机将减速直至停车。所以汽车拖拉机行驶的驱动条件为：492024/7/2汽车拖拉机行驶的驱动条件不是汽车拖拉机行驶的充分条件，只反映了汽车拖拉机本身的行驶能力。可以采用增加发动机转矩、加大传动比等措施来增大汽车拖拉机驱动力。但这些措施只有在驱动轮与路面不发生滑转现象时才有效。如果驱动轮在路面滑转，则增大驱动力只会使驱动轮加速旋转，地面切向反作用力并不会增加。这种现象表明，汽车拖拉机行驶除受驱动条件制约外，还受轮胎与地面附着条件的限制。502024/7/2512024/7/2522024/7/2

一般情况下，当附着力足够大时，驱动力的最大允许值由最低工作挡位上发动机标定转矩来决定，若行驶总阻力超过驱动力，则汽车拖拉机由于发动机经常超载或频繁熄火而无法正常工作。当发动机转矩足以满足（即驱动力足够大）而附着力不足时，驱动力的最大允许值由附着力决定。若此时行驶总阻力超过附着力，则汽车拖拉机由于驱动轮产生严重滑转而不能正常工作。

由此可见，发动机的转矩并不是任何情况下都能充分发挥出来的，有时因受到汽车拖拉机驱动轮与路面之间附着性能的限制而不能完全被利用。所以要充分发挥汽车拖拉机的工作潜力，应提高汽车拖拉机的附着性能，同时降低行驶阻力。2024/7/2第五节汽车拖拉机的性能542024/7/2

汽车拖拉机的性能主要有指动力性、燃料经济性、制动性、行驶平顺性、通过性、安全性、操纵稳定性、环保性等。一、动力性

动力性是指汽车拖拉机在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。它表示了车辆以最大可能的平均行驶速度运送货物或乘客的能力。动力性是汽车拖拉机各种使用性能中最重要、最基本的性能。从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，动力性主要指标有：（1）最高车速，单位为km/h；（2）加速时间，单位为s；（3）能爬上的最大坡度，简称最大爬坡度，单位为%或（º）。2024/7/255

最高车速是指在水平良好的路面（混泥土或沥青路）上能达到的最高行驶车速。

加速时间表示车辆的加速能力。常用原地起步加速时间和超车加速时间来表示加速能力。

爬坡能力是用满载时汽车拖拉机在良好路面上的最大爬坡度来表示的。显然，最大爬坡度是指I挡最大爬坡度。对于乘用车，一般不强调它的爬坡能力，对货车一般在30%即16.5º左右，越野汽车可达60%即30º左右或更高。562024/7/2二、燃料经济性

燃料经济性是指汽车拖拉机以最少的燃料消耗量完成单位运输或作业的能力。燃油经济性通常用百公里燃油消耗量、单位作业耗油量来衡量。572024/7/21.百公里燃油消耗量主要用于评价汽车燃料经济性，是指汽车在一定运行工况下行驶100km的燃油消耗量。一般情况下，燃油消耗量采用容积（升）计算，由于等速油耗与实际行驶情况有很大差别，实际上不能全面地评定汽车的燃油经济性。现在一般都采用循环油耗来评定汽车的燃油经济性。循环油耗是指在一段指定的典型路段内汽车以设定的不同工况行驶时的油耗，起码要规定等速、加速和减速3种工况，复杂的还要计入启动和怠速停驶等多种工况，然后折算成百公里油耗。例如我国有15工况循环油耗（乘用车）、6工况循环油耗（货车）和城市4工况循环油耗（客车）。2024/7/2582.单位作业耗油量

是评价拖拉机作业机组燃料经济性的指标。其计算单位因作业种类的不同而异，如田间作业用公斤/亩，运输作业用公斤/吨公里等。也可以用公斤/标准亩作力统一的计量单位来反映。592024/7/2三、制动性制动性是指行驶中的汽车拖拉机能在短距离内停车且维持行驶方向稳定，以及在下长坡时能控制行驶速度的能力。制动性是汽车拖拉机安全行驶的保证，直接关系到生命财产的安全。汽拖拉机车具有良好的制动性能，才能充分发挥动力性，提高汽车拖拉机的平均技术速度，从而获得较高的工作效率。汽车拖拉机制动性主要由制动效能、制动效能的恒定性和制动时方向稳定性三方面评价。2024/7/260

制动效能是指汽车拖拉机迅速降低行驶速度直至停车的能力，是制动性最基本的评价指标。它是用制动力、制动减速度、制动距离和制动时间等指标来评定。

制动效能的恒定性主要指制动效能的抗热衰退能力，反映了高速制动或下长坡连续制动时制动效能的稳定程度。

制动时的方向稳定性指制动时汽车拖拉机不发生跑偏、侧滑及失去转向控制的能力。制动时方向稳定性较好的汽车拖拉机，能够按驾驶员给定轨迹行驶，即能够维持直线行驶或能按预定弯道行驶。612024/7/2四、行驶平顺性

行驶平顺性是指保持汽车拖拉机在行驶过程中乘员所处的震动和冲击环境在一定舒适度范围内的性能。因此，平顺性主要根据驾乘人员主观感觉的舒适性来评价。对于载货汽车还包括保持货物完好的性能。

汽车拖拉机行驶时路面或田间地面激起的振动不仅会缩短有关零部件的疲劳寿命，还会引起车轮与路面之间的载荷波动，影响到路面对车轮的附着效果，并关联到操纵稳定性的状况，因此是汽车拖拉机的一项主要使用性能。

行驶平顺性的其评价指标目前在国际上尚无一致结论。GB/T4970-2009（

汽车平顺性试验方法）规定了轿车、客车用降低舒适性界限，货车用疲劳-降低工作效率界限与车速的关系曲线加以评价。622024/7/2五、通过性（1）汽车通过性

是指汽车在一定载质量条件下能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路地带和克服各种障碍的能力。坏路及无路地带，是指松软土壤、沙漠、雪地、沼泽等松软地面及坎坷不平地段；各种障碍，是指陡坡、侧坡、台阶、壕沟等。

汽车通过性可分为轮廓通过性和牵引支承通过性。前者是表征汽车通过坎坷不平路段和障碍（如陡坡、侧坡、台阶、壕沟等）的能力；后者是指汽车能顺利地通过松软土壤、沙漠、雪地、冰面、沼泽等地面的能力。632024/7/2五、通过性（2）拖拉机通过性

拖拉机通过性包括田间通过性和地面通过性。田间通过性是指拖拉机适应耕作方式、在田间作业时不伤害农作物、不破坏垄形的通过能力。中耕时，为了保证拖拉机机体的下部不致碰坏作物的枝叶，要求有足够的农艺离地间隙ha；当拖拉机行走机构恰好走在两行作物之间时,则其轮距B必为作物行距s的整倍数，这样可使左右两侧保护区c相等，对作物损害最小。有些拖拉机还可以调整农艺离地间隙hd，以提高田间作业时的通过能力。

地面通过性与汽车通过性基本相同。642024/7/2652024/7/2六、安全性

安全性一般分为主动安全性、被动安全性、事故后安全性和生态安全性。

主动安全性是指汽车本身防止或减少事故发生的性能，主要取决于汽车拖拉机的总体尺寸、制动性、行驶稳定性、操纵性、信息性以及驾驶员工作条件（操作元件人机特性、座椅舒适性、噪声、温度和通风、操纵轻便性等）。此外，动力性（特别是超车的时间和距离）也是很重要的影响因素。2024/7/266

被动安全性是指事故发生后，汽车拖拉机本身减轻人员伤害和货物损失的能力。又可分为内部被动安全性（减轻车内乘员受伤和货物受损）以及外部被动安全性（减轻对事故所涉及的其他人员和汽车的损害）。

事故后安全性是指汽车拖拉机能减轻事故后果的性能。这是指能否迅速消除事故后果，并避免新的事故发生。

生态安全性是指发动机排气污染、行驶噪声和电磁波对环境的影响。672024/7/2七、操纵稳定性（1）汽车的操纵稳定性

汽车的操纵稳定性包括相互联系的两个部分，一是操纵性，二是稳定性。操纵性是指汽车能够确切地响应驾驶员转向指令的能力；稳定性是指汽车在行驶过程中，具有抵抗改变其行驶方向的各种干扰，并保持稳定行驶而不致失去控制甚至翻车或侧滑的能力。实际上两者很难截然分开，稳定性的好坏直接影响操纵性，常统称为汽车操纵稳定性。2024/7/268(2）拖拉机的操纵稳定性拖拉机