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1、模块四模块四 汽车基本结构及工作原理汽车基本结构及工作原理项目一项目一 发动机发动机项目二项目二 底盘底盘项目一项目一 发动机发动机一、认识汽车发动机一、认识汽车发动机 发动机是汽车的动力装置，被称为汽车的发动机是汽车的动力装置，被称为汽车的“心脏心脏”。它。它是将燃料燃烧的热能转换成机械能的机器，发动机总成，如是将燃料燃烧的热能转换成机械能的机器，发动机总成，如图图4-1所示。所示。 (1)发动机后置即发动机安装于车辆的尾部，这种布置形式发动机后置即发动机安装于车辆的尾部，这种布置形式主要应用于大型客车，一些乘用车也有应用，如主要应用于大型客车，一些乘用车也有应用，如图图4-2所示。所示。
2、(2)发动机前置即发动机安装于车辆的前部，这种布置形式发动机前置即发动机安装于车辆的前部，这种布置形式应用比较广泛，如应用比较广泛，如图图4-3所示。所示。 (3)发动机中置即发动机安装于车辆的中部，这种布置形式发动机中置即发动机安装于车辆的中部，这种布置形式主要应用于高级跑车和赛车，发动机在驾驶员座椅后面，如主要应用于高级跑车和赛车，发动机在驾驶员座椅后面，如图图4-4所示。所示。下一页 返回项目一项目一 发动机发动机二、汽车发动机基本结构及工作原理二、汽车发动机基本结构及工作原理 1.发动机分类发动机分类 汽车发动机种类繁多，根据不同的特点有不同的分类汽车发动机种类繁多，根据不同的特点有不
3、同的分类(表表4-1) 2.发动机总体组成发动机总体组成 在一个机体上安装一个机构在一个机体上安装一个机构(曲柄连杆机构曲柄连杆机构)和六大系统和六大系统(换气系统、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统换气系统、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和起动系统和起动系统)，如，如图图4-12所示。柴油机则为五大系统，没有所示。柴油机则为五大系统，没有点火系统。点火系统。上一页 下一页 返回项目一项目一 发动机发动机 (1)机体组件机体组件 作用：机体组件是发动机的作用：机体组件是发动机的“骨架骨架”，支撑着发动机的所，支撑着发动机的所有零部件。有零部件。 主要组成：主要由气缸体、气缸
4、、气缸盖、气缸垫、曲轴主要组成：主要由气缸体、气缸、气缸盖、气缸垫、曲轴箱和油底壳等组成箱和油底壳等组成(见见图图4-13)。 (2)曲柄连杆机构曲柄连杆机构 作用：将活塞顶的燃气压力转变为曲轴的转矩，输出机械作用：将活塞顶的燃气压力转变为曲轴的转矩，输出机械能。能。 主要组成：主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆瓦、主要组成：主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆瓦、曲轴以及飞轮等组成曲轴以及飞轮等组成(见见图图4-14)。上一页 下一页 返回项目一项目一 发动机发动机 (3)换气系统换气系统 作用：按照发动机要求，定时开闭进、排气门，吸人干净作用：按照发动机要求，定时开闭进、排气门，吸人
5、干净空气，排除废气。空气，排除废气。 主要组成：主要由空气滤清器、进排气管系、配气机构主要组成：主要由空气滤清器、进排气管系、配气机构(气气门组件、凸轮轴、驱动机构门组件、凸轮轴、驱动机构)、排气消声器等组成、排气消声器等组成(见见图图4-15)。上一页 下一页 返回项目一项目一 发动机发动机(4)燃料供给系统燃料供给系统 汽油机燃料供给系统汽油机燃料供给系统 作用：根据汽油机的不同工况要求，供给不同浓度的油气混作用：根据汽油机的不同工况要求，供给不同浓度的油气混合气。合气。 工况：工作状况的简称，通常用发动机的转速和负荷来表示。工况：工作状况的简称，通常用发动机的转速和负荷来表示。发动机的负
6、荷是指发动机的外部载荷，发动机输出的动力随发动机的负荷是指发动机的外部载荷，发动机输出的动力随外部载荷而变化。外部载荷而变化。 混合气的浓度：通常用空燃比来表示，空燃比是每工作循环混合气的浓度：通常用空燃比来表示，空燃比是每工作循环充人气缸的空气与燃油的质量比充人气缸的空气与燃油的质量比(a = A/F )。汽油机不同工。汽油机不同工况对空燃比的要求如况对空燃比的要求如表表4-2所示。所示。上一页 下一页 返回项目一项目一 发动机发动机柴油机燃料供给系统柴油机燃料供给系统 作用：根据柴油机的不同工况要求，定时、定量产生高压油，作用：根据柴油机的不同工况要求，定时、定量产生高压油，并向气缸喷射。
7、柴油机燃料供给系统组成：主要由柴油箱、并向气缸喷射。柴油机燃料供给系统组成：主要由柴油箱、输油泵、滤清器、高压油泵以及喷油器等组成输油泵、滤清器、高压油泵以及喷油器等组成(见见图图4-21)。 工作原理：输油泵将柴油从油箱吸出，经柴油滤清器过滤，工作原理：输油泵将柴油从油箱吸出，经柴油滤清器过滤，干净的柴油进入喷油泵提高压力到干净的柴油进入喷油泵提高压力到60-80MPa，再经喷油器，再经喷油器喷人燃烧室。多余的柴油从回油管流回柴油滤清器或油箱。喷人燃烧室。多余的柴油从回油管流回柴油滤清器或油箱。上一页 下一页 返回项目一项目一 发动机发动机 3.点火系统点火系统 作用：按汽油机要求，在压缩上
8、止点前的某一时刻，在火作用：按汽油机要求，在压缩上止点前的某一时刻，在火花塞电极间产生花塞电极间产生20000 V以上高压，准时、可靠点燃气缸内以上高压，准时、可靠点燃气缸内可燃混合气。可燃混合气。 主要组成：现代汽车多用微机控制点火系统，主要由电源、主要组成：现代汽车多用微机控制点火系统，主要由电源、点火开关、点火线圈组件、传感器、电控单元点火开关、点火线圈组件、传感器、电控单元(ECU)以及火花以及火花塞等组成塞等组成(见见图图4-25 )。上一页 下一页 返回项目一项目一 发动机发动机 4.润滑系统润滑系统 作用：润滑系统具有减轻机件磨损、减小摩擦损失、降低作用：润滑系统具有减轻机件磨损
9、、减小摩擦损失、降低功率消耗的作用。除此之外，润滑油流经摩擦表面，带走表功率消耗的作用。除此之外，润滑油流经摩擦表面，带走表面热量，也带走零件磨损留下的磨屑，所以发动机润滑系统面热量，也带走零件磨损留下的磨屑，所以发动机润滑系统还兼有冷却和清洁功能。润滑油涂布在气缸与活塞和活塞环还兼有冷却和清洁功能。润滑油涂布在气缸与活塞和活塞环之间，还起着增加活塞环的密封和防机件氧化锈蚀的作用。之间，还起着增加活塞环的密封和防机件氧化锈蚀的作用。 主要组成：一般由油底壳、机油集滤器、机油泵、机油滤主要组成：一般由油底壳、机油集滤器、机油泵、机油滤清器、机油冷却器、机油压力表以及机油道等组成清器、机油冷却器、
10、机油压力表以及机油道等组成(见见图图4-30)。上一页 下一页 返回项目一项目一 发动机发动机 5.冷却系统冷却系统 作用：保证发动机在适宜的温度范围内工作。汽车发动机作用：保证发动机在适宜的温度范围内工作。汽车发动机一般为一般为80-90，有的可以达，有的可以达105。冷却方式有水冷和。冷却方式有水冷和风冷两种。现代汽车几乎都采用强制水冷。风冷两种。现代汽车几乎都采用强制水冷。 主要组成：主要由冷却水泵、风扇、节温器、散热器和冷主要组成：主要由冷却水泵、风扇、节温器、散热器和冷却水道等组成。却水道等组成。上一页 下一页 返回项目一项目一 发动机发动机6.起动系统起动系统 作用：按发动机要求，
11、提供一定的转矩，使发动机达到规作用：按发动机要求，提供一定的转矩，使发动机达到规定的转速，顺利完成起动过程。低温起动时，还应进行预热定的转速，顺利完成起动过程。低温起动时，还应进行预热起动。起动。 主要组成：主要由蓄电池、起动开关、起动电动机等组成。主要组成：主要由蓄电池、起动开关、起动电动机等组成。 上一页 返回项目二项目二 底盘底盘一、传动系一、传动系 1.汽车离合器汽车离合器 (1)作用作用 分离和结合发动机的动力，保证汽车平稳起步，使换挡分离和结合发动机的动力，保证汽车平稳起步，使换挡时工作平顺和防止传动系统过载。时工作平顺和防止传动系统过载。 (2)基本结构及工作原理基本结构及工作原
12、理 汽车上广泛采用的是摩擦式离合器，其基本结构及工作汽车上广泛采用的是摩擦式离合器，其基本结构及工作原理原理(见见图图4-40)，主要由主动部分，主要由主动部分(飞轮飞轮1)、从动部分、从动部分(从从动盘动盘2)、压紧机构、压紧机构(压紧弹簧压紧弹簧5)和分离机构和分离机构(分离套筒分离套筒7)四四部分组成。从动盘一般采用高摩擦系数的耐热材料制成。部分组成。从动盘一般采用高摩擦系数的耐热材料制成。下一页 返回项目二项目二 底盘底盘 2.汽车变速器汽车变速器 (1)作用作用 汽车变速器作用是改变传动比，以适应汽车在各种行驶条件汽车变速器作用是改变传动比，以适应汽车在各种行驶条件下所需的牵引力和合
13、适的行驶速度，实现倒车和利用空挡切断离下所需的牵引力和合适的行驶速度，实现倒车和利用空挡切断离合器与传动轴之间的动力传递，以便汽车换挡和发动机起动及怠合器与传动轴之间的动力传递，以便汽车换挡和发动机起动及怠速运转。速运转。 (2)手动变速器结构原理手动变速器结构原理 由齿轮传动的原理可知，一对齿数不同的齿轮啮合传动时可由齿轮传动的原理可知，一对齿数不同的齿轮啮合传动时可以变速变矩以变速变矩(见见图图4-42)。主动齿轮转速与从动齿轮转速之比值。主动齿轮转速与从动齿轮转速之比值称为传动比。称为传动比。 (3)自动变速器结构原理自动变速器结构原理 工作时，电控单元工作时，电控单元(ECU)根据驾驶
14、员脚踩加速踏板根据驾驶员脚踩加速踏板(发动机的发动机的节气门开度节气门开度)、汽车车速等各种运转参数，按照设定的控制程序、汽车车速等各种运转参数，按照设定的控制程序发出换挡等控制信号，通过各种电磁阀发出换挡等控制信号，通过各种电磁阀(换挡电磁阀、油压电磁换挡电磁阀、油压电磁阀等阀等)来完成换挡等控制任务。来完成换挡等控制任务。上一页 下一页 返回项目二项目二 底盘底盘 3.汽车万向传动装置汽车万向传动装置 万向传动装置的作用是在轴线相交且相对位置经常发生变万向传动装置的作用是在轴线相交且相对位置经常发生变化的两轴间传递动力，主要应用于连接变速器与驱动桥或离化的两轴间传递动力，主要应用于连接变速
15、器与驱动桥或离合器与驱动桥、变速器与分动器、转向驱动桥、断开式驱动合器与驱动桥、变速器与分动器、转向驱动桥、断开式驱动桥及转向操纵机构等。桥及转向操纵机构等。上一页 下一页 返回项目二项目二 底盘底盘4.驱动桥驱动桥 驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成(见见图图4-45)。 主减速器由一对强度较大的准双曲面齿轮组成，安装在主减速器由一对强度较大的准双曲面齿轮组成，安装在驱动桥内，其功用是将万向传动装置传来的转矩增大，并降驱动桥内，其功用是将万向传动装置传来的转矩增大，并降低转速。低转速。上一页 下一页 返回项目二项目二 底盘底盘二、行驶
16、系二、行驶系1.车架车架 车架的作用是支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车车架的作用是支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内外的各种载荷。车架是整个汽车的基体，绝大多数部件和内外的各种载荷。车架是整个汽车的基体，绝大多数部件和总成都是通过车架来固定其位置的。总成都是通过车架来固定其位置的。 汽车上有两种车架结构，一种是有车架的非承载式结构，汽车上有两种车架结构，一种是有车架的非承载式结构，发动机直接装在车架上，车身则通过螺栓连接在车架上。另发动机直接装在车架上，车身则通过螺栓连接在车架上。另一种是无车架的承载式车身结构一种是无车架的承载式车身结构(见见图图4-47 )，车身承担着，车身承担着整
17、车的主要强度，刚度比非承载式的大，车架本身的质量轻，整车的主要强度，刚度比非承载式的大，车架本身的质量轻，适用于小型客车、大多数轿车。适用于小型客车、大多数轿车。上一页 下一页 返回项目二项目二 底盘底盘2.车桥车桥 车桥是左右车轮之间的连接横梁。根据作用不同分为驱动车桥是左右车轮之间的连接横梁。根据作用不同分为驱动桥、转向桥、转向驱动桥和支撑桥。它们的共同作用是连接桥、转向桥、转向驱动桥和支撑桥。它们的共同作用是连接左右车轮使其保持一定位置和承受部分重量和作用力。左右车轮使其保持一定位置和承受部分重量和作用力。 转向桥是利用转向节使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向桥是利用转向节使车轮偏转一
18、定的角度以实现汽车的转向，同时承受汽车前部重量及有关的力及力矩。转向桥一转向，同时承受汽车前部重量及有关的力及力矩。转向桥一般由前轴、转向节、主销和轮毅等部分组成，如般由前轴、转向节、主销和轮毅等部分组成，如图图4-48所示。所示。上一页 下一页 返回项目二项目二 底盘底盘 3.悬架悬架 悬架将车桥与车架弹性地连接起来。其主要任务是传递作悬架将车桥与车架弹性地连接起来。其主要任务是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，缓和由不平路面传给车架用在车轮和车架之间的力和力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的振动。的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的振动。 悬架系统
19、由弹性元件、导向装置和减振器等部分组成，轿悬架系统由弹性元件、导向装置和减振器等部分组成，轿车悬架系统还要加装横向稳定器。车悬架系统还要加装横向稳定器。 汽车悬架所用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹汽车悬架所用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧等。簧、空气弹簧等。上一页 下一页 返回项目二项目二 底盘底盘 4.车轮和轮胎车轮和轮胎 车轮和轮胎是汽车行驶系中的重要部件，其作用是支撑汽车轮和轮胎是汽车行驶系中的重要部件，其作用是支撑汽车的重量、传递汽车与路面间的各种力和力矩、吸收不平路车的重量、传递汽车与路面间的各种力和力矩、吸收不平路面引起的振动、确定汽车的行驶方向。面引起
20、的振动、确定汽车的行驶方向。 车轮是介于轮胎和车轴之间承受负荷的旋转组件，它是由车轮是介于轮胎和车轴之间承受负荷的旋转组件，它是由轮毅、轮惘和轮辐组成的。按照连接部分的结构，车轮可分轮毅、轮惘和轮辐组成的。按照连接部分的结构，车轮可分为辐板式和辐条式，轿车广泛采用辐板式车轮。为辐板式和辐条式，轿车广泛采用辐板式车轮。 汽车上使用的轮胎是充气轮胎。充气轮胎分有内胎的充气汽车上使用的轮胎是充气轮胎。充气轮胎分有内胎的充气轮胎和无内胎的充气轮胎。轮胎和无内胎的充气轮胎。上一页 下一页 返回项目二项目二 底盘底盘三、转向系三、转向系 汽车转向系的作用是遵从驾驶员的操纵改变汽车的行驶方汽车转向系的作用是
21、遵从驾驶员的操纵改变汽车的行驶方向。向。 机械式转向系的构造，如机械式转向系的构造，如图图4-55所示。包括由转向盘所示。包括由转向盘1、转向轴转向轴2、转向万向节、转向万向节3组成的转向操纵机构及由转向器组成的转向操纵机构及由转向器5和和由转向摇臂由转向摇臂6、转向直拉杆、转向直拉杆7、转向节臂、转向节臂8、左转向节、左转向节9，左，左右转向梯形臂右转向梯形臂10和和12、转向横拉杆、转向横拉杆11、右转向节、右转向节13组成的组成的转向传动机构。转向传动机构。上一页 下一页 返回项目二项目二 底盘底盘四、制动系四、制动系1.基本组成与工作原理基本组成与工作原理 (1)基本组成基本组成(以液
22、压鼓式制动系统为例以液压鼓式制动系统为例)它主要由车轮制动器它主要由车轮制动器和液压传动机构组成和液压传动机构组成(见见图图4-57 ) 。 (2)基本工作原理基本工作原理 制动系不工作时，制动鼓的内圆面与制动蹄摩擦片的外制动系不工作时，制动鼓的内圆面与制动蹄摩擦片的外圆面之间保留有一定的间隙，使制动鼓可以随车轮自由旋转。圆面之间保留有一定的间隙，使制动鼓可以随车轮自由旋转。上一页 下一页 返回项目二项目二 底盘底盘 2.汽车制动防抱死系统汽车制动防抱死系统(ABS) (1) ABS作用作用 制动防抱死系统制动防抱死系统(Anti一一lock Braking System， ABS)是防止汽车
23、制动时车轮抱死的装置，并把车轮的滑移是防止汽车制动时车轮抱死的装置，并把车轮的滑移率保持在最佳范围内。率保持在最佳范围内。 (2) ABS基本组成与工作原理基本组成与工作原理 ABS由普通制动系统和电子控制系统两大部分组成。普由普通制动系统和电子控制系统两大部分组成。普通制动系统的组成和工作原理与传统制动系统相同，而电子通制动系统的组成和工作原理与传统制动系统相同，而电子控制系统由传感器控制系统由传感器(制动踏板、车速传感器制动踏板、车速传感器)、ABS控制单元控制单元和制动压力装置和制动压力装置(液压泵电机、液压单元、电磁阀等液压泵电机、液压单元、电磁阀等)等组成等组成(见见图图4-59)。
24、上一页 下一页 返回项目二项目二 底盘底盘 3.驱动防滑系统驱动防滑系统(ASR) (1) ASR作用作用 当汽车在冰雪路面行驶时，驱动轮很容易发生滑转，这当汽车在冰雪路面行驶时，驱动轮很容易发生滑转，这是由于汽车的驱动力大于地面附着力的结果。一旦车轮滑转，是由于汽车的驱动力大于地面附着力的结果。一旦车轮滑转，车轮的横向附着力几乎为零，将发生侧滑等现象。对于后轮车轮的横向附着力几乎为零，将发生侧滑等现象。对于后轮驱动汽车，驱动轮滑转将使汽车发生不规则的旋转；对前轮驱动汽车，驱动轮滑转将使汽车发生不规则的旋转；对前轮驱动汽车，会使方向失去控制。驱动汽车，会使方向失去控制。 汽车防滑转系统汽车防滑
25、转系统(Anti Slip Regulation ， ASR )，又称牵引力控制系统又称牵引力控制系统(TRC)，其作用就是防止汽车在起步、加，其作用就是防止汽车在起步、加速和低附着系数路面行驶时驱动轮的滑转，以提高汽车的牵速和低附着系数路面行驶时驱动轮的滑转，以提高汽车的牵引性和操纵稳定性。引性和操纵稳定性。上一页 下一页 返回项目二项目二 底盘底盘 (2) ASR基本工作原理基本工作原理 目前，常采用以下两种方法防止驱动轮的滑转。目前，常采用以下两种方法防止驱动轮的滑转。 发动机输出转矩调整方式。通常通过控制节气门开度和发动机输出转矩调整方式。通常通过控制节气门开度和点火提前角的方式调节发
26、动机的输出转矩，从而使驱动车轮点火提前角的方式调节发动机的输出转矩，从而使驱动车轮的转速迅速降低，或者使两侧驱动车轮的驱动力矩进行调节。的转速迅速降低，或者使两侧驱动车轮的驱动力矩进行调节。由于发动机已经实现了电子控制，因此，这种控制方法容易由于发动机已经实现了电子控制，因此，这种控制方法容易实现。实现。 驱动轮制动控制方式。当驱动轮发生滑转时，对滑转的驱动轮制动控制方式。当驱动轮发生滑转时，对滑转的车轮施加一定的制动力，使车轮的滑转率控制在合适的范围车轮施加一定的制动力，使车轮的滑转率控制在合适的范围内。制动控制方式比发动机控制方式反应速度快，能有效地内。制动控制方式比发动机控制方式反应速度
27、快，能有效地防止汽车起步时或从高附着路面突然进人低附着路面时的车防止汽车起步时或从高附着路面突然进人低附着路面时的车轮空转。控制方式还能对每个驱动轮独立控制，与差速器锁轮空转。控制方式还能对每个驱动轮独立控制，与差速器锁止装置具有同样的功能。为了防止制动器过热，驱动轮制动止装置具有同样的功能。为了防止制动器过热，驱动轮制动控制的方法只限于低速行驶时使用。控制的方法只限于低速行驶时使用。上一页 返回图图4-1 发动机总成发动机总成返回图图4-2 发动机后置汽车发动机后置汽车返回图图4-3 发动机前置汽车发动机前置汽车返回图图4-4 发动机中置汽车发动机中置汽车返回表表4-1 内燃机的分类内燃机的
28、分类返回图图4-12 发动机总体组成发动机总体组成返回图图4-13 发动机机体组件发动机机体组件返回图图4-14 曲柄连杆机构曲柄连杆机构返回图图4-15 发动机换气系统发动机换气系统返回表表4-2 汽油机各工况对混合气浓度汽油机各工况对混合气浓度的要求的要求返回图图4-21 柴油机燃料供给系统组成柴油机燃料供给系统组成返回图图4-25 点火系统组成点火系统组成返回图图4-30 发动机润滑系统发动机润滑系统返回图图4-40 摩擦离合器的基本结构原理摩擦离合器的基本结构原理返回图图4-42 齿轮传动原理齿轮传动原理返回图图4-45 驱动桥驱动桥返回图图4-47 承载式车身车架承载式车身车架返回图图4-48 东风东风EQ1090E型汽车转向型汽车转向桥桥(前桥前桥)返回图图4-55 机械式转向系组成机械式转向系组成返回图图4-57 制动系的组成制动系的组成返回图图4-59 汽车汽车ABS返回
