汽车原理与结构总体构造与行驶原理.ppt
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全套电子课件：汽车构造(第三版)
2. 油环
三、活塞销
活塞销的作用是连接活塞和连杆小头，并把活塞承受 的气体压力传给连杆。
四、连杆
连杆的作用是连接活塞与曲轴。
1. 连杆小头
对全浮式活塞销，由于工作时小头孔与活塞销之间有 相对运动，所以常常在连杆小头孔中压入减磨的青铜衬套。
2. 连杆杆身
连杆杆身通常做成“I” 字形断面，抗弯强度好，重量 轻，大圆弧过渡, 且上小下大，采用压力法润滑的连杆, 杆 身中部都制有连通大、小头的油道。
第二节 活塞连杆组
学习目标
1.掌握活塞连杆组的组成及作用。 2.掌握活塞连杆组主要零部件的结构及作用。
活塞连杆组
一、活塞
活塞的作用是与气缸盖和气缸壁共同组成燃烧室；承 受气缸中燃烧气体的压力，并将此力通过活塞销传给连 杆以推动曲轴旋转。
1. 活塞顶部
活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其 形状、位置、大小都与燃烧室的具体形式有关，都是为 满足可燃混合气形成和燃烧的要求。
发动机前置
发动机后置
发动机中置
2.底盘
底盘的作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总 成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽 车产生运动，保证正常行驶。
3.电气设备
电气设备由电源和用电设备组成。
4.车身
车身容纳驾驶员、乘客和货物，并构成汽车的外壳。 载货汽车的车身由驾驶室和货厢组成，客车与轿车的车 身由统一的外壳构成。
二、发动机的工作原理
1. 四冲程汽油机的工作原理
（1）进气行程 （2）压缩行程 （3）作功行程 （4）排气行程
进气行程
压缩行程
作功行程
排气行程
2. 四冲程柴油机的工作原理
四行程柴油机的工作原理 a)进气行程 b)压缩行程 c)作功行程 d)排气行程
汽车行驶基本原理结构
汽车行驶基本原理结构
1. 发动机系统
发动机是汽车的动力源,通过内燃机的工作原理将化学能转化为机械能。
发动机的主要部件包括气缸体、活塞、连杆、曲轴以及配气机构等。
2. 传动系统
传动系统的作用是将发动机产生的动力传递到驱动轮,使汽车能够行驶。
主要包括离合器、变速器、万向传动装置、差速器和半轴等。
3. 行驶系统
行驶系统包括车架、悬架系统、制动系统和转向系统。
车架是整车的底盘骨架;悬架系统使车轮与车身相互独立,吸收路面不平整冲击;制动系统能够使汽车减速或停车;转向系统控制车辆行驶方向。
4. 电气系统
电气系统为汽车各电器设备提供电能,包括蓄电池、发电机、起动机、点火系统、照明系统和仪表等。
5. 附件系统
附件系统包括空调、音响、安全气囊等,为乘员提供舒适性和安全性。
汽车各系统有机地结合在一起,通过各自功能的协调运作实现汽车的正常行驶。
发动机产生动力,传动系统将动力传递给驱动轮,行驶系统使汽车保持正确方向和平稳行驶,电气系统为各电器提供电能,附件系
统则提高了乘坐质量。
第一章.汽车发动机工作原理与总体构造
第十二页，共39页。
9. 工况：内燃机在某一时刻的运行状况简
称工况，以该时刻内燃机输出的有效功率和 曲轴转速表示。曲轴转速即为内燃机的转速。
10.负荷率： 内燃机在某一转速下发出的有
效功率及相同转速下发出的最大有效功率的 比值成为负荷率，以百分数表示。负荷率通 常简称为负荷。
第十三页，共39页。
三、四冲程汽油机的工作原理 1、进气行程
第一章.汽车发动机工作原理与总 体构造
第一页，共39页。
第一节.汽车发动机的定义及类型
一.汽车发动机的定义及其类型
（一）定义：
1) 发动机：将某一种形式的能量转换为机 械能的机器。 2) 热力发动机（热机）：将热能转换为机 械能的机器。包括内燃机和外燃机两种。 3) 内燃机：燃料（气、液体）燃烧的热气 直接将所含热能转变为机械能的一种机器。
压缩终了压力：pco＝0.8～1.5 Mpa 压缩终了温度：Tco＝600～750 K
第十五页，共39页。
进气门关闭
压缩行程
压缩比：
ε=Va/Vc
排气门关闭
下止点 上止点
温度600~800K， 压力600~1500 kPa
P
c 大气压力线 r
第十六页，共39页。
示功图
a V
3.作功行程
活塞：从上止点移动到下止点 气门：进气门关闭，排气门关闭 曲轴：旋转从360℃A～540℃A 最高压力：pmax＝3.0～6.5 Mpa 最高温度：Tmax＝2200～2800 K 膨胀终了压力：pex＝0.35～0.5Mpa 膨胀终了温度：Tex＝1200～1500 K
• 发动机外廓体积及其标定功率的比值称为比容积。
2.比质量
• 发动机的干质量与其标定功率的比值称为比质量。干质 量是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量。比容 积和比质量越小，发动机结构越紧凑。
9. 工况：内燃机在某一时刻的运行状况简
称工况，以该时刻内燃机输出的有效功率和 曲轴转速表示。曲轴转速即为内燃机的转速。
10.负荷率： 内燃机在某一转速下发出的有
效功率及相同转速下发出的最大有效功率的 比值成为负荷率，以百分数表示。负荷率通 常简称为负荷。
第十三页，共39页。
三、四冲程汽油机的工作原理 1、进气行程
第一章.汽车发动机工作原理与总 体构造
第一页，共39页。
第一节.汽车发动机的定义及类型
一.汽车发动机的定义及其类型
（一）定义：
1) 发动机：将某一种形式的能量转换为机 械能的机器。 2) 热力发动机（热机）：将热能转换为机 械能的机器。包括内燃机和外燃机两种。 3) 内燃机：燃料（气、液体）燃烧的热气 直接将所含热能转变为机械能的一种机器。
压缩终了压力：pco＝0.8～1.5 Mpa 压缩终了温度：Tco＝600～750 K
第十五页，共39页。
进气门关闭
压缩行程
压缩比：
ε=Va/Vc
排气门关闭
下止点 上止点
温度600~800K， 压力600~1500 kPa
P
c 大气压力线 r
第十六页，共39页。
示功图
a V
3.作功行程
活塞：从上止点移动到下止点 气门：进气门关闭，排气门关闭 曲轴：旋转从360℃A～540℃A 最高压力：pmax＝3.0～6.5 Mpa 最高温度：Tmax＝2200～2800 K 膨胀终了压力：pex＝0.35～0.5Mpa 膨胀终了温度：Tex＝1200～1500 K
• 发动机外廓体积及其标定功率的比值称为比容积。
2.比质量
• 发动机的干质量与其标定功率的比值称为比质量。干质 量是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量。比容 积和比质量越小，发动机结构越紧凑。
汽车构造及原理
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1.2发动机常用术语
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上止点:（TDC）top dead center
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下止点:（BDC）bottom dead center
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四冲程柴油机
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进气过程
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压缩过程
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做功冲程
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排气冲程
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燃烧室容积: bustion chamber volume
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气缸总容积 : cylinder volume
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压缩比: ratio of pression
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1.3四冲程汽油机的工作原理
工作循环：发动机将热能转化为机械 能,必经过进气、压缩、作功、排气四 个过程，每完成一次这样的过程称一 个工作循环。
1、进气行程 2、压缩行程 3、作功行程 4、排气行程
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排气 门 关闭
进气行程
活 塞
温度370~440 K, 压力
汽车总体构造
方式
总论
四、汽车行驶的基本原理
• 汽车行驶的两个基本条件：驱动条件和附着条件
• 驱动条件:有足够的驱动力，克服滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。
驱动力Ft(Tractive Effort) : 路面作用于驱动轮上的圆周力。
驱动轮(Driving Wheel)上的转矩Mt
发动机经由传动系在驱动轮上施加一个驱动力矩Mt，驱动轮则对路面有一作 用力Fo，路面对车轮的反作用力即为驱动力Ft 。
总论
一、汽车的总体构造
四个组成部分: 发动机(Engine)
燃烧燃料而发出动力，再通过底盘的传动系驱动汽车行驶。
底盘(Chassis)
接受发动机的动力使汽车产生运动，并保证汽车正常行驶。
车身(Body)
驾驶员的工作场所和容纳乘客或货物的场所。
电气设备
汽车的用电设备。
总论
1、发动机
发动机:是将自然界某种能量转换为机械能并拖动某些机械进行工作的机器。
驱动型式符号： n×m（车轮总数×驱动轮数）
多桥驱动有分动器
第一章 汽车传动系
1、发动机前置后轮驱FR
优点：维修方便， 操作机构简单， 货箱高，轴荷分配 合理
缺点：传动轴过长， 整车质量大，传动 效率低
第一章 汽车传动系
2、发动机前置前轮驱FF
优点：传动操作系 统在车身前部， 机构简单，省去 传动轴，车身降 低，舒适性提高， 操纵稳定性提高
一种“前中置发动机”，即 发动机置于前轴之后、乘员 之前，类似于FR，但能达 到与MR一样的理想轴荷分
配，从而提高操控性。
优点：轴荷分配均匀，
具有很中性的操控特性。
缺点：发动机占去了座
舱的空间，降低了空间利用 率和实用性，因此MR大都 是追求操控表现的跑车。
总论
四、汽车行驶的基本原理
• 汽车行驶的两个基本条件：驱动条件和附着条件
• 驱动条件:有足够的驱动力，克服滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。
驱动力Ft(Tractive Effort) : 路面作用于驱动轮上的圆周力。
驱动轮(Driving Wheel)上的转矩Mt
发动机经由传动系在驱动轮上施加一个驱动力矩Mt，驱动轮则对路面有一作 用力Fo，路面对车轮的反作用力即为驱动力Ft 。
总论
一、汽车的总体构造
四个组成部分: 发动机(Engine)
燃烧燃料而发出动力，再通过底盘的传动系驱动汽车行驶。
底盘(Chassis)
接受发动机的动力使汽车产生运动，并保证汽车正常行驶。
车身(Body)
驾驶员的工作场所和容纳乘客或货物的场所。
电气设备
汽车的用电设备。
总论
1、发动机
发动机:是将自然界某种能量转换为机械能并拖动某些机械进行工作的机器。
驱动型式符号： n×m（车轮总数×驱动轮数）
多桥驱动有分动器
第一章 汽车传动系
1、发动机前置后轮驱FR
优点：维修方便， 操作机构简单， 货箱高，轴荷分配 合理
缺点：传动轴过长， 整车质量大，传动 效率低
第一章 汽车传动系
2、发动机前置前轮驱FF
优点：传动操作系 统在车身前部， 机构简单，省去 传动轴，车身降 低，舒适性提高， 操纵稳定性提高
一种“前中置发动机”，即 发动机置于前轴之后、乘员 之前，类似于FR，但能达 到与MR一样的理想轴荷分
配，从而提高操控性。
优点：轴荷分配均匀，
具有很中性的操控特性。
缺点：发动机占去了座
舱的空间，降低了空间利用 率和实用性，因此MR大都 是追求操控表现的跑车。
汽车发动机的工作原理及总体构造
• 5. 气缸工作容积 上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作容积。
2021/8/5
17
第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
• 6. 内燃机排量 • 内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量
。
2021/8/5
18
第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
• 7. 燃烧室容积
•
活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面以
油机完全相同。只是由于柴油和汽油的使用性能
不同，使柴油机和汽油机在混合气形成方法及着
火方式上有着根本的差别。
2021/8/5
30
第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
• 1. 进气行程
•
在柴油机进气行程
中，被吸入气缸的只是
纯净的空气。
• 2. 压缩行程
•
因为柴油机的压缩
比大，所以压缩行程终
了时气体压力高。
• 对应一个活塞行程，曲轴旋转 180° 。
2021/8/5
15
第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
4. 曲柄半径 •曲轴旋转中心到曲 柄销中心之间的距离 称为曲柄半径，一般 用 R表示。通常活塞 行程为曲柄半径的两 倍，即 s=2R 。
2021/8/5
曲柄半径
16
第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
关闭。
2021/8/5
26
第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
• 4. 排气行程
•
排气行程开始，排
气门开启，进气门仍然关
闭，曲轴通过连杆带动活
塞由下止点移至上止点，
此时膨胀过后的燃烧气体
( 或称废气 ) 在其自身剩
余压力和在活塞的推动下
2021/8/5
17
第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
• 6. 内燃机排量 • 内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量
。
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18
第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
• 7. 燃烧室容积
•
活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面以
油机完全相同。只是由于柴油和汽油的使用性能
不同，使柴油机和汽油机在混合气形成方法及着
火方式上有着根本的差别。
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30
第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
• 1. 进气行程
•
在柴油机进气行程
中，被吸入气缸的只是
纯净的空气。
• 2. 压缩行程
•
因为柴油机的压缩
比大，所以压缩行程终
了时气体压力高。
• 对应一个活塞行程，曲轴旋转 180° 。
2021/8/5
15
第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
4. 曲柄半径 •曲轴旋转中心到曲 柄销中心之间的距离 称为曲柄半径，一般 用 R表示。通常活塞 行程为曲柄半径的两 倍，即 s=2R 。
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曲柄半径
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第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
关闭。
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第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
• 4. 排气行程
•
排气行程开始，排
气门开启，进气门仍然关
闭，曲轴通过连杆带动活
塞由下止点移至上止点，
此时膨胀过后的燃烧气体
( 或称废气 ) 在其自身剩
余压力和在活塞的推动下
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三、底盘 底盘是汽车成为运载工具的基体，不同功能需
求的车辆其底盘构造有很大区别。一般结构中，汽 车底盘包括：
●传动系统 离合器、变速器、主轴系统及驱动桥等。
●行驶系统 车架、车桥及车轮、悬架等。
●转向及制动系统等 另外，底盘中的车架还是汽车所有部件、总成、 配置设备等的安装与支撑的基体。
共25页 第10页
上次课内容回顾：
一、汽车及汽车工业 ●二战以后以美国、德国、日本为代表的汽车
大国引导汽车发展潮流。 ●近十年期间及今后五年，是我国汽车工业飞
速发展的重要阶段。入世以后，为民族汽车 工业注入了活力，2010年中国一定要步入世 界汽车强国的行列。 二、汽车的危害 ●交通安全 ●能源消耗 ●环境保护
共25页 第1页
共25页 第2页
第二章 汽车总体构造与行驶原理 虽然现代商品化汽车类型繁多、结构复杂， 涉及机械、冶金、制造、电子、橡胶等行业。 目前世界各国生产的汽车仍是以活塞式内燃 机为动力的常规构造形式，主要由发动机、底盘、 车身、电气及辅助四大部分组成。 汽车的行驶则必须满足驱动条件和附着条件。
共25页 第3页
汽车底盘结构简图
发动机
前轴
底盘传动系统常见组成及布置示意图 后轴 1离合器 2变速器 3万向节 4驱动桥
5差速器 7半轴 8传动轴
共25页 第11页
四、车身的组成
壳体（车前板制件、车箱等）及附属装置（各种防护等）
捷
达
车顶盖
轿
车
车
壳
造 型
车仓
图
车门
后保险杠
前保险杠
共25页 第12页
4、电气及辅助部分 ●各种控制电路 点火、照明、信号、刮水、空调及智能化系统 ●汽车仪表 速度、里程、油量、档位显示、冷却温度及各种控 制操作开关等 随着现代信息、电子技术的迅速发展，为达到高 效、舒适、安全的目的和对车辆、交通管理的需求， 汽车电气及辅助功能不断增强和拓宽，智能化控制体 系将在不久的未来成熟和应用。 车载系统：GPS地面接收系统、自动收费装置、营 业识别装置、地面障碍躲避控制等.
缸
汽
●电动发动机
油 发
蓄电池、燃料电池、复合式等
动 机
●喷气式发动机
目前未见商业化，喷气式样车曾在1997.10 创下
1222.73km/h的陆上车辆最高时速。
共25页 第5页
2、往复活塞式发动机 常用往复活塞式发动机按其使用燃料不同， 可分为汽油机和柴油机两类，分别适用于不同功 能的车型。 ●汽油发动机 体积小，噪声低，功率相对较小，适合中小 型城市用车。 ●柴油发动机 功率大，常用于大型车辆。 随着制造技术的进步，柴油机的体积不断减 小，由于它优越的性能，现代一些轿车也了采用 柴油机动力。
发动机中置 后轮驱动
目前大多数用于 拉力赛车、方程式赛 车等特殊车辆，通常 只设驾驶员、导航员 两个座位。
共25页 第16页
5、发动机前置全轮驱动 (4WD、nWD）
全轮驱动用于越野车和一些特殊用途车。 全轮驱动车的发动机通常置于前部，在传动系统中 配备分动器，可以将变速之后的动力按一定规律分解 并送到各个车轮。
分动器
发动机前置 全轮驱动
除此之外的其他形式，如发动机后置全轮驱动等，
实际应用较少，一般用于满足特殊的要求。
共25页 第17页
布 置 形 式
a—前置后轮驱动 b—前置前轮驱动 c—后置后轮驱动
d—中置后轮驱动 e—前置全轮驱动 现代汽车布置形式
共25页 第4页
总 体
1、汽车的总体构造
构造实例
解放CA1091型货车
车身：前板制件、车厢
发动机
解放CA1091型
Байду номын сангаас
货车模型
电气及其他 底盘
总体构造：●发动机 ●底盘 ●车身 ●电气
共25页 第4页
二、发动机
将燃油化学能变成热能，最终获得机械能。
1、常见汽车发动机类型
●内燃发动机
四
活塞式内燃机、涡轮式燃气轮机
§2.1 汽车总体构造概述 一、基本组成
一般车辆可分解为发动机、底盘、车身、电 气及辅助部分四大主要组成部分。 ●发动机：汽车的动力源，最常用的是四冲程活
塞式内燃机 ●底盘：车辆形式及其他功能实现的基体 ●车身：以车架为主体，可根据需要造成客车、
货车、特种用途车等； ●电气控制和其他辅助部分
构成汽车的不可缺少的内容。
共25页 第7页
3、四冲程活塞往复式内燃机 汽油机和柴油机的工作原理完全一致（四个行程： 进气、压缩、作功、排气），通称为往复活塞式四冲程 内燃发动机。 两者的不同之处： ●气体混合方式的区别 汽油机的燃料与空气是在燃烧室外常温常压混合； 柴油机则利用高压泵将燃料、空气注入在燃烧室内高温 高压混合。 ●点火的区别 汽油机用电火花点火； 柴油机利用高温高压自燃。
轿车中较为盛行的一种布局。特点是结构紧凑、质
量小、重心低、高速行驶操作稳定。 3、发动机后置后轮驱动 （RR）
发动机前置 前轮驱动
多用于大、中型客车。
具有室内噪声小、车
箱利用余地大等优点，
少数轿车也用此布局。
发动机后置 后轮驱动
共25页 第15页
4、发动机中置后轮驱动 （MR)
多用于大功率跑车、赛车等。 该类车辆一般发动机功率、尺寸都很大，置于驾驶 员座椅之后和后轴之前有利于提高汽车性能。
三、我国汽车型号编制
1988年国家颁布的国家标准GB9417-88 《汽 车产品型号编制规则》规定，汽车型号表明汽 车的厂牌、类型和主要特征参数等。 ●车辆分类：八类，阿拉伯数字表示（1～9） ●主参数：总质量（1、2、3、4、5、9类）
总长度（6，客车类） 总排量（7，轿车类） ●编制规则 TJ7100； CA7226L等
共25页 第8页
4、二冲程内燃机简介 二冲程内燃机是发动机的早期的产品，中国
市场在20世纪80年代末基本淘汰。 二冲程内燃机具有制造简单、成本低、输出
角速度均匀、结构轻等特点，曾广泛应用于微型 车、摩托车等领域。
由于耗能大、环保性差，与当今汽车发展的 趋势相违背。
本课程只介绍四冲程发动机。
共25页 第9页
共25页 第13页
五、现代汽车布局形式 为了满足不同的消费需求，汽车各总成的相对位置
有所不同。按以发动机位置和驱动形式的差异，汽车 布局形式可分为以下五种： 1、发动机前置后轮驱动 （FR）
最常见的传统布局，用于绝大部分普通车辆。
发动机前置后轮驱动
发动机
主传动轴
共25页 第14页
驱动轮
2、发动机前置前轮驱动 （FF）