第3章 汽车构造.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,3,章 汽车构造,目录,3.1,发动机构造,3.2,底盘构造,3.3,汽车电气,3.4,汽车车身,3.1,发动机构造,发动机分为汽油机和柴油机。,汽油机由两大机构五大系统组成。,两大机构：,曲柄连杆机构、配气机构。,五大系统：,起动系、点火系、燃料供给系、冷却系和润滑系；,柴油机由于其着火方式为压然，因此柴油机不需要点火系，所以柴油机由两大机构和四大系统组成。,3.1.1,发动机的工作原理,1.,常用术语,（,1,）上止点：活塞向上运动到最高位置，即活塞离曲轴回转中心最远处。,（,2,）下止点：活塞向下运动到最底位置，即活塞离曲轴回转中心最近处。,（,3,）活塞行程：上、下两止点间的距离。,（,4,）燃烧室容积：活塞运行到上止点时，活塞上方的容积。,（,5,）汽缸工作容积：上止点到下止点所让出的空间容积，即上、下两止点间的容积。,（,6,）发动机排量：发动机所有汽缸工作容积之和。对于单缸发动机，汽缸工作容积在数值上即为发动机的排量。,（,7,）汽缸总容积：活塞运行到下止点时，活塞上方的容积。即汽缸工作容积与燃烧室容积之和。,（,8,）压缩比：汽缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比。,（,9,）曲柄半径：曲轴连杆轴颈与曲轴主轴颈之间的距离称为,R,，,S=2R,，曲轴每转一周，活塞移动两个行程10,）发动机的工作循环：在汽缸内进行的每一次将燃料燃烧的热能转化为机械能的一系列连续过程。,（,11,）二冲程发动机：两个行程完成一个工作循环的发动机，重量轻，制造成本低。,（,12,）四冲程发动机：四个行程完成一个工作循环的发动机，汽车上广泛使用。,2.,四冲程汽油机工作原理,（,1,）进气行程,进气行程是活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动，此时，进气门打开，排气门关闭，由于活塞下移，活塞上腔容积增大，形成一定真空度。在真空吸力的作用下，空气与汽油的混合物，经进气道、进气门被吸入汽缸，至活塞运动到下止点时，进气门关闭，停止进气，进气行程结束。,（,2,）压缩行程,进气行程结束时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动。此时，进、排气门均关闭，随着活塞上移，活塞上腔容积不断减小，混合气被压缩，至活塞到达上止点时，压缩行程结束。,（,3,）作功行程,压缩行程终了时，火花塞产生电火花，点燃汽缸内的可燃混合气，混合气迅速着火燃烧，气体产生高温、高压，在气体压力的作用下，活塞由上止点向下止点运动，并通过连杆驱动曲轴旋转向外输出作功，至活塞运动到下止点时，作功行程结束。,（,4,）排气行程,在作功行程终了时，排气门被打开，活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动。废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下，自排气门排出汽缸，至活塞运动到上止点时，排气门关闭，排气行程结束。,排气行程结束后，发动机再次进行进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程，完成下一个工作循环，如此周而复始，发动机就自行运转。,3.,四冲程柴油机工作原理,四冲程柴油机和四冲程汽油机工作原理一样，每个工作循环也是由进气、压缩、作功和排气四个行程所组成。,但柴油和汽油性质不同，柴油机在可燃混合气的形成、着火方式等方面与汽油机有较大区别。,（,1,）柴油机的进气行程与汽油机的不同，柴油机进入汽缸的不是混合气，而是纯空气。,（,2,）柴油机的压缩行程也是进、排气门均关闭，活塞由下止点向上止点运动，不同的是柴油机压缩的是纯空气，且由于柴油机压缩比大，压缩终了的温度和压力都比汽油机高。,（,3,）柴油机的作功行程与汽油机的作功行程有很大不同，压缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入汽缸内的高温空气中，迅速汽化并与空气形成可燃混合气。因为此时汽缸内的温度远高于柴油的自燃温度（约,500K,左右），柴油自行着火燃烧，且以后的一段时间内边喷边燃烧，汽缸内的温度、压力急剧升高，推动活塞下行作功。,（,4,）柴油机的排气行程与汽油机基本相同。,四冲程汽油机和柴油机的基本原理相似，其共同的特点是：每个工作循环曲轴转两圈，每个行程曲轴转,180,，进气行程是进气门打开，排气行程是排气门打开，其余两个行程进、排气门均关闭。,两种发动机工作循环的主要不同之处是：,汽油机的汽油和空气在汽缸外混合，进气行程进入汽缸的是可燃混合气；而柴油机进气行程进入汽缸的是纯空气，柴油是在作功行程开始阶段喷入汽缸，在汽缸内与空气混合，即混合气形成方式不同。,汽油机用电火花点燃混合气，而柴油机是用高压将柴油喷入汽缸内，靠高温气体加热自行着火燃烧，即着火方式不同。所以汽油机有点火系，而柴油机则无点火系。,3.1.2,曲柄连杆机构,作用是将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。,1.,机体组,由汽缸盖、汽缸垫、汽缸体和油底壳等不动件组成。,常见的汽油机燃烧室有盆形、楔形和半球形等。,2.,活塞连杆组,由活塞、活塞环、活塞销和连杆等组成。,活塞的功用是与汽缸盖、汽缸壁等共同组成燃烧室，承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。,活塞环按其功用可分为气环和油环。,气环的主要作用是密封，按其截面形状气环可分为矩形环、锥形环和扭曲环等数种形式。,连杆的作用是连接活塞和曲轴，把活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动，并把活塞的动力传给曲轴。由小头、杆身、连杆盖、小头衬套、轴瓦及连杆螺栓等组成。,3.,曲轴飞轮组,曲轴的作用是把活塞连杆组传来的气体压力转变为转矩对外输出作功。,3.1.3,配气机构,作用：,按照发动机各缸工作循环的需要，定时地开启和关闭进、排气门，使混合气进入汽缸，而让燃烧后的废气排出汽缸。,1.,配气机构的组成,由气门驱动组、气门组两组组成。,气门驱动组由曲轴正时皮带轮中间轴正时皮带轮、正时齿形皮带、凸轮轴正时皮带轮、张紧轮等组成。,气门组由气门座、气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、气门锁片组成。,2.,配气机构的工作原理,发动机在作进气行程时，要求配气机构将进气门打开，此时曲轴带动曲轴正时带轮转动，通过正时齿形带带动凸轮轴正时带轮转动，凸轮轴正时皮带轮带动凸轮轴转动。当凸轮轴上的凸轮转过基圆部分后，凸轮的凸起部分将驱动液力挺柱下移，克服进气门弹簧的弹力使进气门下移，打开进气通道，混合气通过进气门进入汽缸。随着凸轮的凸起部分的顶点转过液力挺柱以后，凸轮对液力挺柱的推力逐渐减小，进气门在弹簧张力的作用下上移，逐渐关闭进气道，当凸轮转到基圆部分时，凸轮对液力挺柱的推力消失，气门完全关闭时，进气行程结束。,3.,配气机构主要件结构,（,1,）气门,由头部和杆部两部分组成。气门头部为喇叭形，其气门密封锥角,45,。,（,2,）凸轮轴,凸轮轴的前端安装有凸轮轴正时皮带轮，正时皮带轮通过半圆键将转矩传给凸轮轴，用螺栓固定正时皮带轮。,（,3,）液力挺柱,主要由挺柱体、柱塞、柱塞套、单向阀、弹簧及端盖等组成。,3.1.4,汽油机燃料供给系,作用：,不断地输送滤清的燃油和清洁的空气，根据发动机各种不同工作情况的要求，配制出不同的可燃混合气，进入汽缸燃烧，作功后将废气排入大气。,1.,电控汽油喷射系统的组成,由三个子系统组成：,空气供给系统、,燃油供给系统、电子控制系统。,2.,系统工作原理,（,1,）空气供给系统,由空气滤清器、空气流量计、节气门体（节气门体内有怠速调节器、节气门及节气门位置传感器等）、进气歧管等组成。,进气行程时，活塞下移，进气门打开，活塞上腔产生真空吸力，在真空吸力的作用下，空气经过空气滤清器滤清后进入空气流量计，流量计计量进入的空气量，并将此信号送给电脑,ECU,，节气门控制进入汽缸的空气量，从而调节发动机的输出功率，经节气门调节的空气量经进气管、进气门进入汽缸。,（,2,）燃油供给系统,由汽油箱、汽油泵、燃油分配管、油压调节器、喷油器等组成。,电脑控制汽油泵电机运转，汽油从油箱中被泵出，泵出来的汽油通过滤清器过滤汽油中的杂质，干净的汽油进入分配管，压力调节器调节系统压力，多余的汽油通过回油管流回油箱，工作时，电脑控制喷油器喷油。,（,3,）电子控制系统,由传感器、控制单元及执行器组成。,在电喷控制系统中，控制单元是核心元件，通常人们称它为电喷电脑，用,ECU,表示。当整车供电后，电控单元,(ECU),开始不断地从节气门位置传感器、空气流量传感器、氧传感器、进气温度传感器、转速传感器、车速传感器等传感器信号和开关信号，以此为依据，计算出发动机各工况下的最佳供油量、最佳点火时刻、最佳怠速。,3.,汽油机燃料供给系主要件,（,1,）电动汽油泵,安装在汽油箱内，通过位于油箱顶部的连接凸缘盘提供必要的电路和油路连接。主要由永磁电动机、滚子泵、限压阀、出油单向阀、滤网等组成。,（,2,）热膜式空气流量传感器,主要作用是感知进气量，它由防护网、感知空气流量的热膜、进行进气修正的温度补偿电阻、控制热膜电流并产生输出信号的控制电路板及空气流量传感器壳体组成。,（,3,）喷油器,喷油器安装在进气门上方的进气歧管上，每一个汽缸都装有一个喷油器，它是一个精密的小型电磁控制阀。,3.1.5,冷却系,作用：,强制地将发动机燃烧所产生的热量和各摩擦副运动中所产生的热量及时适量地散发出去，使发动机的温度保持在合理的范围内，以保证发动机的正常运转。,1.,冷却系的组成与工作原理,主要由水泵、节温器、散热器、冷却风扇、膨胀水箱等组成。,工作原理分为大循环和小循环。,（,1,）冷却系小循环,当发动机水温低时，不需要冷却，水泵将冷却液泵入缸体，进入缸体的冷却液吸收缸体的热量，通过水道口流入缸盖，进入缸盖的冷却液吸收缸盖的热量，通过水道口流出缸盖，从缸盖流出的冷却液通过水管进入水泵的小循环进水口，由于水温低，此时的节温器的小循环阀门开启,大循环阀门关闭，冷却液通过节温器的小循环阀门又进入水泵，通常把不经过散热器冷却水循环线路称为小循环。,（,2,）冷却系大循环,当发动机水温高，需要冷却时，同小循环一样，水泵将冷却液泵出，冷却液从缸盖、缸体吸收热量，从缸盖出水口流出进入冷却水管。从冷却水管流出的冷却液进入散热器，散热器将吸收热量的冷却热冷却，由出水口流出。已经冷却了的冷却液进入了水泵大循环进水口，由于发动机温度高，节温器的小循环阀关闭小循环水路，大循环阀打开大循环水路，由散热器来的冷却液进入了水泵，水泵再将冷却液泵入缸体、缸盖，以冷却发动机。通常把经过散热器的冷却液循环称为大循环。,2.,冷却系主要总成,（,1,）散热器,主要作用是散热。由左水室、右水室和散热器芯等组成。,左水室分为上、下两腔，中间有隔板分开。右水室为一连通管，在上面有一膨胀水箱连接管。,（,2,）节温器,作用是根据冷却液的温度控制冷却液的大小循环。,节温器推杆的下端固定于支架的中心处，上端插入胶管的中心孔中。,3.1.6,润滑系,1.,润滑系作用五个作用：,润滑、清洁、冷却、密封、防蚀。,2.,润滑系组成及工作原理,润滑系主要由油底壳、机油泵、机油滤清器、限压阀、油压开关、机油散热器、油道等组成。,工作原理：机油泵从油底壳中吸取机油，经过缸体上的油道进入机油滤清器，机油经过滤清器过滤后，被送到发动机缸体主油道，从主油道进入曲轴、中间轴等摩擦副时，对其进行润滑。一部分机油经缸体上的油道进入缸盖主油道，来自缸盖的主油道的机油润滑凸轮轴支撑轴颈。另外，来自缸盖的主油道进入液力挺柱，为液力挺柱提供工作油压。机油压力信号是由安装在机油滤清器支架上的两个油压开关传递的。,3.,润滑系主要部件,（,1,）机油泵,机油泵主动轴由分电器轴驱动，吸油口与集滤器相连，出油口直接与缸体上的油道连接。,（,2,）机油滤清器,作用是将循环流动的机油在送往运动零件表面之前，滤去机油中的金属屑和尘埃以及燃料燃烧不完全所产生的炭粒。,3.2,底盘构造,3.2.1,传动系,功用：是将发动机发出的动力传给驱动车轮，使路面对驱动车轮产生一个牵引力，推动汽车行驶。,由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等组成。,3.2,底盘构造,1.,离合器,（,1,）离合器的作用与组成,作用：离合器将发动机的动力传递给变速器，离合器也可暂时切断发动机与传动系的联系，便于发动机起动、变速器换挡等；通过离合器缓慢结合，逐渐传递发动机的动力，保证汽车平稳起步。,组成主动部分、从动部分、压紧装置、分离机构和操纵机构。,（,2,）离合器的工作原理,离合器接合,当发动机工作时，飞轮带动离合器主动部分旋转，在膜片弹簧弹力的作用下，压盘和从动盘被压紧在飞轮上，而使从动盘接合面与飞轮和压盘间产生摩擦转矩，并通过从动盘带动变速器输入轴一起旋转，发动机的动力便传给了变速器。,离合器分离,当驾驶员踩下离合器踏板时，通过联动件使分离轴承前移，推动膜片弹簧的内端前移，膜片弹簧以钢丝支承圈为支点转动使外端后移，通过分离钩带动压盘后移，从动盘与压盘和飞轮之间出现间隙，离合器分离，发动机则停止向变速器输出动力。,汽车起步,当缓慢放松踏板时，通过联动件作用在压盘上的拉力逐渐少，在压紧弹簧的作用下，从动盘与飞轮和压盘接合程度逐渐增加，其摩擦转矩逐渐增大，当大于汽车通过传动系统作用在从动盘上的阻力转矩时，从动盘与飞轮等速转动，汽车起步。从动盘与飞轮等速转动，汽车起步。,2.,变速器,（,1,）变速器的作用,改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利（功率较高而耗油率较低）的工况下工作。,（,2,）变速传动机构,包括：输入轴或主动轴、输出轴或从动轴、倒挡轴 等。,（,3,）变速操纵机构,由变速杆、拨块、拨叉、拨叉轴以及锁止装置等组成。,3.,主减速器与差速器,传动系中设置了主减速器，其减速比一般在,5,7,，即输入,5,7,转，输出,1,转。,主减速器的工作原理是利用小齿轮（主动锥齿轮）带动大齿轮（从动锥齿轮）转动，从而实现减速。,（,1,）当汽车直线行驶时,在汽车直线行驶时，左右侧阻力相等，行星齿轮没有自转，只有随行星齿轮轴一起公转，由于行星齿轮没有自转，因此差速器不起差速作用，即差速器壳带动左右侧车轮同速转动。,（,2,）当汽车转弯时,右转弯时，此时路面给左侧车轮一个向后的附加作用力,F,，给右侧车轮一个向前的附加作用力,F,，左右侧车轮的附加作用力大小相等，方向相反。左侧车轮转速增加，右侧车轮转速减少，差速器开始起差速作用，汽车右转弯行驶。,3.2.2,行驶系,作用：,接受发动机传来的转矩，通过车轮使路面产生推动汽车行驶的驱动力，以保证汽车正常行驶；,传递并承受路面作用于车轮上的各种反力及其所形成的力矩；,还能缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车行驶平顺性，并且与汽车转向系配合，实现汽车行驶方向的正确控制，以保证汽车操纵稳定性。,1.,车架,是跨接在前后车桥上的桥梁式结构。,装有发动机、变速器、传动轴、前后桥、车身等,分为三种：,边梁式车架、,中梁式车架、,综合式车架。,2.,悬架,悬架是车架与车桥之间连接、传力装置的总称，,功用是把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所形成的力矩传递到车架上，保证汽车的正常行驶，满足使用要求。,分两类：,非独立悬架和独立悬架。,3.,车桥,通过悬架与车架相连接，其两端安装车轮。,分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥、支持桥等,现代轿车的前桥一般采用转向驱动桥。,4.,车轮和轮胎,作用是支承汽车的质量、缓和不平路面所造成的冲击和振动，并通过轮胎与路面存在的附着力来产生驱动力和制动力。,3.2.3,转向系,作用就是按照驾驶员的意愿实现汽车转向。,1.,机械转向系,由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成,2.,液压动力转向系,其工作原理是：,当汽车直线行驶时，转向控制阀将转向油泵泵出来的工作液与油罐相通，转向油泵处于卸荷状态，动力转向不工作。当汽车需要转弯时，如右转弯，驾驶员向右转动转向盘，转向控制阀将转向油泵泵出来的工作液与动力缸的右腔接通，将左腔与油罐接通，在油压的作用下，活塞移动，通过活塞杆带动转向节臂绕主销轴线转动，使前轮向右摆动，从而实现右转向。左转弯则相反。,3.,电控电动动力转向系,转向时，驾驶员转动转向盘，转角传感器将转向及转速度等信号送给电脑,EPS/ECU,，电脑接受转角传感器、车速传感器、发动机转速传感器等信号，经过分析处理，输出不同的电流，控制电机的转向及转向转矩的大小，电机输出的转矩通过减速器减速、增扭及变向后，将动力传给齿轮齿条转向器，转向器将动力传给左右转向节臂，带动车轮转动，从而使车轮摆动，实现汽车转向。,3.2.4,制动系,功用是使汽车减速、在最短距离停车、在坡道上停放等。,可分为行车制动装置、驻车制动装置。,行车制动装置主要用于行车制动，,驻车制动装置主要用于可靠停车。,1.,制动系组成及工作原理,主要由车轮制动器、制动传动装置两部分组成。,工作原理：,不制动时，制动蹄与制动鼓之间有间隙，制动鼓可随车轮一起自由旋转，制动系不起制动作用；制动时，踩下制动踏板，通过真空助力器助力，制动主缸产生高压制动液，高压制动液通过管路进入制动轮缸，高压制动液推动轮缸活塞移动，驱动两制动蹄张开，与制动鼓贴合压紧。,2.,车轮制动器,可分为鼓式制动器和盘式制动器两种。,（,1,）鼓式车轮制动器,由制动鼓、轮缸、制动底板、回位弹簧、制动蹄等组成。,（,2,）盘式车轮制动器,组成：防振弹簧、制动盘固定螺钉、制动盘、制动钳支架、垫圈、制动钳固定螺栓、防溅盘、弹簧垫圈；防溅盘固定螺栓；制动钳固定螺栓等。,3.,制动传动装置,按其传力介质不同，可分为：,液压制动传动装置和气压制动传动装置。,3.3,汽车电气,汽车电气是指汽车上所有的用电设备的总称。,包括：电源系、起动系、点火系、照明与信号系、仪表与报警系、辅助电气系统等若干个系统。,特点：低压；直流；单线制。,3.3.1,电源系统,功用是向整车用电设备提供电能。,1.,蓄电池,根据加工工艺不同可分为普通型、干荷电型和免维护型等。,2.,交流发电机,由转子总成、定子总成、整流器、调节器和壳体等组成。,3.3.2,起动系,作用是：供给发动机曲轴足够的起动转矩，以便使发动机曲轴达到必需的起动转速，使发动机进入自行运转状态，当发动机进入自行运转状态后，便结束任务立即停止起动工作，现代汽车起动系主要采用直流电机起动系。,起动系由蓄电池、起动机和起动控制电路等组成。,3.3.3,点火系,作用是使火花塞适时打出电火花，点燃汽缸内的混合气。,1.,点火系基本原理,当初级线圈通断时，将产生约,300V,的自感电动势，由于初级线圈匝数少，次级线圈匝数多，在互感的作用下，次级线圈将产生约,30000V,的高压，在高压的作用下，空气被电离，离子相互撞击产生电火花。,2.,计算机控制的点火系组成与工作原理,计算机控制的点火系其核心元件是电脑,ECU,，通常点火电脑和喷油电脑合为一体。,3.3.4,汽车照明、信号装置,1.,汽车前照灯,前照灯的光学系统包括反射镜、配光镜和灯泡三部分组成。,2.,转向信号装置,由四个转向信号灯、两个转向指示灯、转向开关、闪光器等组成。,3.,喇叭,按使用能源不同，分电喇叭和气喇叭两种。,3.3.5,汽车仪表,1.,车速里程表,车速表用于显示汽车的车速，,里程表记录汽车的行驶里程。,主要由车速传感器、电子电路、车速表和里程表四部分组成。,2.,燃油表,它的指示器为双金属式，从左至右标有,0,、,1/2,、,1,，分别表示油箱内无油、半箱油和满箱油。,3.4,汽车车身,3.4.1,车身类型,1.,非承载式车身,即为有车架的车身。这种形式的车身紧固于车架上，施加于汽车上的力基本上都由车架来承受。,2.,承载式车身,是指没有车架，前、后桥直接安装在车身上，车身直接承受从地面传来的力和动力系统传来的力。,3.,半承载式车身,半承载式车身与车架刚性相连，车身也参与了承载,3.4.2,车身的构成,1.,前段,又称为车头部分，包括前保险杠和前围板之间的所有部件。,2.,中段,又称为中间部分，包括构成乘员舱的所有车身构件,3.,后段,又称为尾段或后尾，包括后风挡玻璃到后保险杠之间的所有部件,4.,左、右侧,驾驶员坐在驾驶席上，其左手侧为车辆左侧，右手侧为车辆的右侧。,3.4.3,车身板件连接方式,（,1,）焊接、粘接或铆接,这种连接主要用于安装永久固定的静止零件,（,2,）用各种紧固件（如螺栓、卡夹等）连接,此种连接方式用于安装可以拆卸的静止零件,（,3,）铰接,用于安装可以转动或开闭的零件,3.4.4,承载式车身的结构,END,