汽车的基本结构课件

6.1汽车构造——车身
半承载式车身的特点是车身与车架用螺钉连接、 铆接或焊接等方法刚性地连接。在此种情况下， 汽车车身除了承受上述各项载荷外，还在一定程 度上有助于加固车架，分担车架的部分载荷。
承载式车身的特点是汽车没有车架，车身就作为 发动机和底盘各总成的安装基础。在此种情况下， 上述各种载荷全部由汽车车身承受。
RR布局方式
4）发动机后置、后轮驱动（RR方式） 多数大、中型客车常用的布置形式。特点：车内噪 声低，空间利用率高。 早期广泛应用在微型车上，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。它的缺点是后轴荷较大，在操控性方面会 产生与FF相反的转向过度倾向，即高速过弯的稳 定性差，容易侧滑。现在仍采用RR布局的轿车已 经很少。保时捷911是其一，而它极易甩尾的操控 特性也是出了名的。
2、行驶系是汽车的基础，由车架、车桥、车 轮与轮胎以及位于车桥和车架之间的悬挂装置组 成。车架是汽车的装配基体，将整个汽车装成一 体。车桥与车轮负责汽车的行驶，悬挂装置将车 桥安装于车架，起到传力、导向和缓冲减震的作 用。
6.1汽车构造——底盘
3、转向系用来改变或者恢复汽车的行驶方向。它 是通过使前轮相对与汽车纵向平面偏转一定的角 度来实现转向的。转向系主要由转向操纵机构、 转向器和转向传动机组成。
6.1汽车构造——发动机
2、配气机构主要由凸轮轴、气门及气门传动件 组成。每一个汽缸都有一个进气门和排气门，分 别位于进、排气道口，负责封闭和开放进、排气 道。凸轮轴通过正时齿轮或者齿型皮带由曲轴驱 动而转动，通过气门传动组件定时将气门打开， 将新鲜液体充入汽缸或者将燃烧后的废气排除汽 缸。
3、汽油机燃料供给系统主要由空气滤清器、化油 器（或者燃油喷射装置）、进气管、排气管、消 声器、汽油泵和汽油箱组成。主要功用是将汽油 雾化、蒸发后，与空气混合成不同浓度的可燃混 合气充入汽缸，供燃烧使用。同时，将燃烧后的 废气排出汽缸。进入汽缸内的混合气量由驾驶员 通过加速踏板控制，以满足发动机不同负荷的需 要。
FF布局方式
2）发动机前置、前轮驱动（FF方式）
将引擎横置在车头，经过变速箱直接驱动前轮， 就可以免去传动轴，从而解决了FR布局的车厢地 台问题。这种方案称为FF布局。FF是目前绝大部 分微、小、中型轿车采用的布局方式。 主要特点：结构紧凑、整车质量小、地板低、高速
时操纵稳定性好。
FF布局方式
6.3汽车行驶基本原理
我们知道汽车要运动，就必须有克服各种阻力的 驱动力，也就是说，汽车在行驶中所需要的功率 和能量是取决于它的行驶阻力。
要使汽车行驶，必须具备两个基本行驶条件：驱 动条件和附着条件。
汽车的驱动力
汽车行驶时，作用在汽车上的外力可分为驱动力 和行驶阻力两类。其驱动力产 生如图所示。
4、制动系的作用是使行进中的汽车迅速减速直至 停车。行车制动装置由设在每个车轮上的制动器 和制动操纵机构组成，由驾驶员通过制动踏板来 操纵。驻车制动装置的制动器大多数是与后桥制 动器合一的，由手操纵杆来操纵。
6.1汽车构造——车身
车身容纳驾驶员、乘客和货物，并构成汽车的外 壳，还包括车门、窗、车锁、内外饰件、附件、 座椅及车前各钣金件等。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或保 证货物完好无损。
6、汽车的基本结构
汽车是指自身带有动力装置，能够自行驱 动运行的具有四个或四个以上车轮，但车 轮不得依靠轨道运行的单车或列车，其主 要用途是载运人员或货物、或其他特殊用 途，但不包括自行式作业机械。
主要 介绍： 1、汽车构造 2、汽车的基本性能
6.1汽车构造
汽车通常由发动机、底盘、车身、电气设备四个部分组成， 总体构造如图所示：
4WD布局方式
5）全轮驱动（4WD方式或4WD方式） 越野车采用的布置方式。特点：充分发挥汽车的牵
引力。 无论是前置、中置还是后置引擎，都可以采用四轮
驱动。由于四个车轮均有动力，附着利用率最高， 但重量大、占空间是它的显著缺点。此外动力流 失率比单轴驱动大。四轮驱动过去只用于越野车， 近年来随着限滑差速器技术的发展和应用，四驱 系统已经能够精确的调配扭矩在各车轮之间分配， 所以出于提高操控性的考虑，采用四轮驱动的高 性能跑车也越来越多
6.1汽车构造——发动机
发动机是汽车的“心脏”，为汽车行使提供动力 的装置。它的作用是将燃料的化学能转变为机械 能，通过燃料燃烧产生动力，然后通过底盘的传 动系驱动车轮使汽车行驶。
主要有内燃机和电机两种动力形式。根据运动机 构不同，内燃机分为往复活塞式和旋转活塞式。
现代汽车广泛采用往复活塞式内燃发动机。它是 通过可燃气体在汽缸内燃烧膨胀产生压力，推动 活塞运动并通过连杆使曲轴旋转来对外输出功率 的。主要包括两大机构和五大系统，它们是曲柄 连杆机构、配气机构、燃料供给系统、点火系统 （汽油发动机）、起动系统、冷却系统和润滑系 统组成。柴油发动机的点火方式为压燃式，所以 无点火系。
MR布局方式
3）发动机中置、后轮驱动（MR方式） 即引擎放置在前、后轴之间的布局方式。最大
的优点显然是轴荷均匀，具有很中性的操控特性。 缺点是引擎占去了坐舱的空间，降低了空间利用 率和实用性。因此采用MR的大都是追求操控表现 的跑车。
方程式赛车和多数跑车常用的布置形式。特点： 有利于获得最佳车轴载荷分配，可提高汽车的性 能。 一般的MR布局，引擎是置于座椅之后、后轴之前 的，这样的布局在情理之中；近年出现了一种被 称作“前中置引擎”的布局方式，即引擎置于前 轴之后、乘员之前，驱动后轮。从形式上这种布 局应属于FR类型，但能达到与MR一样的理想轴荷 分配，从而提高操控性。宝马3系列、本田S2000 都属于这种类型。
6.1汽车构造——发动机
4、点火系统为汽油机独有，由蓄电池、点火开 关、分电器总成、点火线圈、高压线和火花塞组 成。火花塞位于汽缸燃烧室。该系统的主要作用 是使火花塞按时产生电火花，将汽缸内的可燃混 合气点燃而做功。柴油机的燃烧方式为自燃(压 燃)，不设点火系。
5、冷却系与润滑系负责保护发动机正常工作， 使发动机有一个较长的使用寿命。冷却系主要由 水泵、散热器、风扇、水套和节温器等组成，负 责使发动机有一个合适的工作温度。润滑系由机 油泵、机油滤清器、主油道和油底壳组成，在发 动机上起润滑、冷却、清洁和密封等作用。
6、起动系统主要由蓄电池、起动控制与传动 机构和起动机（马达）等组成，用来起动发动机， 使其投入运转。
6.1汽车构造——底盘
底盘作用是支承、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。底盘由传 动系、行驶系、转向系和制动系组成。
1、传动系由离合器、变速器、万向传动装置和 驱动桥组成，用来将发动机输出的动力传给驱动 轮，并使之适合与汽车行驶的需要。
6.2汽车的总布置形式
汽车的布局指如何安排一辆汽车的各个组成部分 在整车中所处的相对位置。
汽车的布局元素包括发动机、传动系统、座舱、 行李舱、排气系统、悬挂系统、邮箱、备胎等。 其中发动机、传动系统和座舱是决定布局的三要 素。
汽车传动系的布置方式，根据汽车的不同使用要 求，有下面如图所示的几种
典型的三厢轿车车身由发动机舱、行李舱及乘员 舱组成。根据有无车架，可将车身分为承载式车 身、半承载式车身和非承载式车身。一般的轿车 都是承载式车身。
6.1汽车构造——车身
非承载式车身的特点是车身与车架通过弹 簧或橡胶垫作柔性连接。在此种情况下， 安装在车架上的车身对车架的加固作用不 大，汽车车身仅随本身的重力，它所装载 的人和货物的重力及其在汽车行驶时所引 起的惯性力和空气阻力。而车架则承受发 动机及底盘各部件的重力，这些部件工作 时通过其支架传递的力以及汽车行驶时由 路面通过车轮和悬架传来的力(最后一项对 车架或车身影响最大)。
6.1汽车构造——发动机
根据燃料不同，内燃机分为汽油机、柴油机、天 然气（NG）发动机、液化石油气（LPG）发动机等。 主要有汽油机和柴ຫໍສະໝຸດ Baidu机两种。由于石油是不可再 生能源，未来的汽车会越来越多地采用电机驱动 系统，如采用蓄电池或燃料电池作为汽车动力 （即纯电动汽车），以及采用电机与内燃机混合 方式提供汽车动力（混合动力汽车）。
1、 曲柄连杆机构主要由缸体、活塞环、连杆、 曲轴和飞轮等组成。缸体上部为汽缸、下部为曲 轴箱。活塞位于汽缸内。活塞环用来填充汽缸与 活塞之间的间隙，防止汽缸内的气体泄漏到曲轴 箱内。曲轴安装于曲轴箱内。飞轮固定于曲轴后 端，伸出到发动机缸体之外，负责对外输出动力。 连杆用来连接活塞与曲轴，负责传递两者之间的 动力与运动。汽车发动机是多缸发动机，活塞与 连杆的数目与缸数相同，但曲轴只有一根。
1）滚动阻力 滚动阻力是由于车轮滚动时，轮胎和地面发生变
形造成阻碍运动的力。车轮沿坚硬的（混凝土路） 路面滚动时，轮胎变形是滚动阻力向主要部分； 车轮沿（松软的土路、沙地、雪地等）软路面滚 动时，路面变形较大，所产生的阻力就成为滚动 阻力的主要部分。其数值与汽车总重力、轮胎结 构、气压和路面性质有关。 2）空气阻力 汽车在稠密的空气中行驶时，前部承受气流压力 而后部形成一定程度的真空，形成涡流，产生压 力差；另外，空气会与行驶的车身产生摩擦阻力， 这样就形成空气阻力。它与汽车的形状、汽车的 正面投影面积有关，汽车与空气的相对速度的平 方成正比。
2）发动机前置、前轮驱动（FF方式） 除了车厢地台降低外，FF在操控性方面也具有优 势：由于重心偏前且由前轮产生驱动力，FF的汽 车在操控性方面具有明显的转向不足特性，这在 汽车操控性评价中属于一种安全的稳态倾向，是 民用车的理想特性。抗侧滑的能力也比FR强。但 之前也提到FF的驱动轮附着利用率较小，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，引擎和传动系统（变速箱、离合器等） 集中在引擎舱内，布局拥挤，局限了采用大型引 擎的可能性。这是大型轿车不采用FF的主要原因。 针对这个问题，近年来出现了纵置引擎的FF 布局（以前FF的引擎都是横置的），从而可以采 用较大型的引擎。例如配3.5升V6引擎的本田 Legend和2.8升V6的奥迪A6，都属于为数不多的中 大型FF轿车。
6.1汽车构造——电气设备
电气设备 电器设备由电源和用电设备组成。电源包括发
电机和蓄电池。用电设备主要有点火系、起动系、 照明、仪表信号系统、空调以及其他用电设备等。 此外，在现代汽车上愈来愈多地装用各种电子设 备：微处理机、执行器、各种传感器和中央计算 机系统及各种人工智能装置等，显著地提高了汽 车的性能。 随着科技的发展，汽车电器在汽车制造中所占的 比重成分越来越大。
（1）汽车的驱动力 汽车发动机输出的扭矩经传动系传至驱动轮的扭
矩为Mt，使车轮旋转。在Mt的作用下，驱动轮对 地面产生一个切向作用力F0，同时，地而对汽车 驱动轮产生一个大小相等、方向相反的作用力Ft， 这就是汽车的驱动力。
驱动力产生示意图
（2）汽车的行驶阻力
1）滚动阻力 2）空气阻力 3）坡度阻力 4）加速阻力
一个良好的汽车布局方案应该在使各部分工作良 好的基础上满足应有的使用功能，如载人、运货、 越野等功能
6.2汽车的总布置形式
FR布局方式
1）发动机前置、后轮驱动（FR方式） 发动机纵置于车头，纵向与变速器相连，经过传 动轴驱动后轮。早期的汽车这是一般布置形式。 现在则主要应用于中、高级轿车。它的优点是轴 荷分部均匀，即整车的前后重量比较平衡，因此 操控稳定性比较好。据物理原理的计算，后轮作 驱动轮时，轮胎的附着利用率要优于前轮驱动， 这是中、大型轿车（马力、扭力较大）都采用后 轮驱动的主要原因。 其缺点是：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。 凡是采用FR的房车，其后座中间座椅的地台都是 隆起来的，大大影响了脚部空间和乘坐舒适性， 这可以说是FR的最大缺点。