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1、汽车大观园之汽车大观园之构造构造&原理原理成都大学 车辆工程系牛牛2牛牛7一辆传统的汽车大约由一辆传统的汽车大约由2000020000多个多个零件装配而成，其零件装配而成，其中约有中约有15001500个个零件是要零件是要同步运转同步运转的。的。世世界界第第一一商商品品10发动机发动机电气系统电气系统车身部分车身部分底盘部分底盘部分发动机发动机底盘底盘车身车身供电设备供电设备用电设备用电设备发动机的电子控制系统发动机的电子控制系统电气系统电气系统船用发动机及飞机发动机船用发动机及飞机发动机火核形成火核形成 火花点火火花点火48121620242832400(TDC)柴油机火焰特点：柴油机火焰特
2、点：多点大面积着火多点大面积着火粗暴粗暴“有焰有焰”燃烧燃烧产生碳烟产生碳烟高速摄影机捕捉发动机内燃烧汽油机燃烧汽油机燃烧柴油机燃烧柴油机燃烧21 曲柄连杆机构曲柄连杆机构 配气机构配气机构 燃料供给系燃料供给系 点火系点火系 润滑系润滑系 冷却系冷却系 起动系起动系工作原理工作原理：汽车的：汽车的动力源动力源，在五大系统的配合下，通过两大机构，在五大系统的配合下，通过两大机构的运行，将燃料的化学能的运行，将燃料的化学能转化为转化为机械运动的动能，将往复直线运机械运动的动能，将往复直线运动动转化为转化为旋转运动。旋转运动。发动机构造发动机构造（1+2+51+2+5）两大机构两大机构五大系统五大
3、系统机体组机体组飞轮飞轮u作用：将活作用：将活塞的直线运动塞的直线运动转化转化为曲轴的为曲轴的旋转运动，将旋转运动，将化学能化学能转化转化为为动能，同时输动能，同时输出动力出动力. .u组成：组成：由由气气缸体缸体和和曲轴箱曲轴箱组组、活塞连杆活塞连杆组组、曲轴飞轮曲轴飞轮组组组成组成连杆连杆曲轴曲轴油底壳油底壳缸体缸体活塞活塞曲柄连杆机构曲柄连杆机构25观看：四冲程与二冲程视频观看：四冲程与二冲程视频26作用：根据发动机每一气缸内进行的作用：根据发动机每一气缸内进行的工工作循环顺序作循环顺序，定时的，定时的开启和关闭开启和关闭各气缸各气缸的进、排气门，以保证新鲜可燃混和气的进、排气门，以保证
4、新鲜可燃混和气（汽油机）或空气（柴油机）得以及时（汽油机）或空气（柴油机）得以及时进入进入气缸，并把燃烧后生成的废气及时气缸，并把燃烧后生成的废气及时排出排出气缸气缸. .配气机构配气机构组成：组成：气门组、气门组、气门传动组、气门传动组、气门驱动组气门驱动组 油箱、汽油泵、滤清器、喷油器（油箱、汽油泵、滤清器、喷油器（化油器化油器）等）等 机油泵、滤清器、油道等机油泵、滤清器、油道等 水箱、水泵、风扇、水管、机体水道水箱、水泵、风扇、水管、机体水道 高压线圈、高压线、分电器、火花塞等高压线圈、高压线、分电器、火花塞等 起动电机、操纵机构等起动电机、操纵机构等供给系供给系润滑系润滑系冷却系冷却
5、系 点火系点火系起动系起动系发动机结构发动机结构-5-5大系统大系统燃料供给系统燃料供给系统作用：作用：a、汽油机：汽油机：根据发动机的要求，配制出一定根据发动机的要求，配制出一定数量数量和和浓度浓度的的混合混合气气，供入气缸，并将燃烧后的，供入气缸，并将燃烧后的废气废气从气缸内排出到大气中去；从气缸内排出到大气中去；组成：组成：油箱、油箱、油泵、油泵、燃油滤清器、燃油滤清器、化油化油器器、喷油器喷油器等等b b、柴油机：、柴油机：把把柴油柴油和和空空气气分别供入气缸，在燃烧分别供入气缸，在燃烧室内形成室内形成混合气混合气并燃烧，并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。最后将燃烧后的废气排出。 29气
6、气油油润滑系统润滑系统主要功用主要功用减少零件表面的减少零件表面的摩擦和摩擦和磨损磨损清洁清洁摩擦表面的磨屑等摩擦表面的磨屑等吸收吸收摩擦面的热量摩擦面的热量减缓减缓零件间冲击零件间冲击主要部件：主要部件：机油滤清器、机油泵机油滤清器、机油泵31冷却系统冷却系统作用：作用：将受热零件将受热零件吸收吸收的部分热量及时的部分热量及时散发散发出去，保证发动机在最适宜出去，保证发动机在最适宜的的温度状态温度状态下工作。下工作。冷却系统组成组成水冷发动机的冷却系通常由水冷发动机的冷却系通常由冷却水套冷却水套、水泵、水泵、风扇风扇、水箱水箱、节节温器温器等组成。等组成。 起动系统作用：作用：使发动机由使发
7、动机由静止静止状态状态过渡过渡到到工作工作状态。状态。组成组成 1.直流电动机：将电能转变为机械能。 2.操纵机构：直接操纵式和电磁操纵式。 3.离合机构：分为滚柱式、摩擦片式和弹簧式。点火系统作用：作用：在在汽油机中汽油机中，将气缸内的可燃混合气用，将气缸内的可燃混合气用火花塞火花塞的的电火花在电火花在正确正确的的时刻时刻进行进行点燃点燃。组成：组成：蓄电池蓄电池、发电机发电机、分电分电器器、点火线圈点火线圈和和火花塞火花塞、点点火模块火模块、电控电控单元单元等。等。发动机工作常用术语 活塞行程上、下止点发动机排量气缸总容积气缸工作容积燃烧室容积 压缩比工作循环36发动机分类发动机分类37水
8、平对置发动机W型发动机：辉腾和奥迪的都采用了W12发动机，布加迪威龙采用了8.0L W16发动机。转子式发动机转子式发动机721515直列式直列式V型型水平对置水平对置旋旋转转活活塞塞式式发发动动机机飞飞机机星星形形发发动动机机二冲程二冲程四冲程四冲程飞机发动机飞机发动机J 1 1、进气行程进气行程J 2 2、压缩行程压缩行程J 3 3、作功行程作功行程J 4 4、排气行程排气行程四冲程汽油机的工作原理四冲程汽油机的工作原理排气门关闭排气门关闭进气门开启进气门开启活塞进气终了时：进气终了时：温度温度320380 K， 压力压力大气压力线大气压力线PVra示功图上止点下止点示功图示功图：气缸内气
9、体压：气缸内气体压力随气缸容积或曲轴转力随气缸容积或曲轴转角的变化关系。角的变化关系。进气行程进气行程进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭活塞PVra示功图大气压力线大气压力线c上止点下止点压缩行程压缩行程压缩终了时：压缩终了时：温度温度600750K， 压力压力0.81.5 MPa进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭活塞PVra示功图大气压力线大气压力线cZb上止点下止点瞬时最高：瞬时最高：温度温度22002800 K， 压力压力作功终了：作功终了：温度温度12001500 K， 压力压力0.350.5 MPa 做功行程做功行程进气门关闭进气门关闭排气门打开排气门打开活塞PVr示功图
10、大气压力线大气压力线cZb上止点下止点排气终了时：排气终了时：温度温度9001100 K ，压力压力0.1050.12 MPa排气行程排气行程汽车底盘汽车底盘传动系统传动系统转向系统转向系统制动系统制动系统行驶系统行驶系统45底盘作用底盘作用：汽车的骨架，用来汽车的骨架，用来支承、安装支承、安装汽车发动机汽车发动机及其各部件、总成，及其各部件、总成，同时同时将发动机的动力将发动机的动力传递传递到驱动轮，到驱动轮，保证保证汽车按照驾驶员的汽车按照驾驶员的意志意志正常行驶。正常行驶。底盘组成底盘组成传动系：传动系：具有具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差
11、速差速和轴间差速等功能，与发动机等功能，与发动机配合配合工作，能保工作，能保证汽车在证汽车在各种工况各种工况条件下的正常行驶。条件下的正常行驶。 主要由主要由离离合器、变速器、万向节、传动轴和驱动桥合器、变速器、万向节、传动轴和驱动桥等组成。等组成。行驶系：行驶系：由由车架、车桥、悬架和车轮车架、车桥、悬架和车轮等部分组成。等部分组成。转向系：转向系：改变或恢复改变或恢复其行驶方向的专设机构其行驶方向的专设机构制动系：制动系：进行一定程度的进行一定程度的强制制动强制制动客车底盘客车底盘货车底盘货车底盘越野车底盘越野车底盘47离合器离合器变速器变速器传动轴传动轴汽车发动机所发出的汽车发动机所发出
12、的动力动力靠传动系靠传动系传递传递到驱动车轮。到驱动车轮。传动系具有传动系具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速速等功能，与发动机等功能，与发动机配合工作配合工作，能保证汽车在，能保证汽车在各种工况各种工况条件下条件下的正常行驶，并具有良好的的正常行驶，并具有良好的动力性和经济性。动力性和经济性。万向传动装置万向传动装置底盘传动系底盘传动系差速器差速器主减速器主减速器半轴半轴48作用作用将汽车各总成、部件将汽车各总成、部件连接连接成一个整体，成一个整体，支承支承整车，并整车，并接受接受传传动系的动力动系的动力, ,将动力系统的旋转运动将动
13、力系统的旋转运动变成变成汽车的直线运动，实汽车的直线运动，实现汽车的现汽车的平顺行驶平顺行驶行驶系由汽车的行驶系由汽车的车架、车桥、车轮车架、车桥、车轮和和悬架悬架等组成等组成悬架悬架前前/ /后车桥后车桥车轮车轮底盘行驶系底盘行驶系4949底盘行驶系车架底盘行驶系车架作用：作用：将汽车各总成、部件将汽车各总成、部件连接连接成成一个整体；一个整体；承受承受来自车外和车内的各种来自车外和车内的各种载荷。载荷。后副车架后副车架承载后悬承载后悬架装置架装置前副车架承载引擎、变速箱及前悬架装置前副车架承载引擎、变速箱及前悬架装置5050底盘行驶系悬架底盘行驶系悬架作用：作用：是是汽车汽车的车架与的车架
14、与车桥车桥或车轮之间的一切传或车轮之间的一切传力力连接装置连接装置的总称，的总称，其作用是其作用是传递传递作用在作用在车轮和车架之间的车轮和车架之间的力力和力扭和力扭，并且，并且缓冲缓冲由由不平路面传给车架或不平路面传给车架或车身的冲击力，并车身的冲击力，并衰衰减减由此引起的由此引起的震动震动，以保证汽车能以保证汽车能平顺平顺地地行驶。行驶。分为分为独立悬架独立悬架和和非非独立悬架独立悬架。51底盘行驶系车轮底盘行驶系车轮52h例如：215/65 R16 98 H215/65 R16 98 Hh215 - 轮胎宽度（mm）h65 - 高宽比（%）hR - 子午胎h16 - 轮辋直径（英寸）h9
15、8 - 轮胎最大负荷代码hH - 最高车速代码52底盘行驶系底盘行驶系车轮型号车轮型号子午胎 斜交胎子午胎是指胎体帘布层中从一个胎圈到另一个胎圈的帘线与胎面中心线大体呈90角排列的充气轮胎。子午胎的结构特征主要表现在带束层是主要受力部件。子午胎比斜交胎耐磨，节油，并具有良好的缓冲性能和高速性能等特点。 53汽车上用来汽车上用来改变改变或或恢恢复复其行驶方向其行驶方向的专设的专设机构机构；汽车行驶方向的改变汽车行驶方向的改变是由驾驶员通过操纵是由驾驶员通过操纵转向系来改变转向系来改变转向轮转向轮（一般是前轮）的偏（一般是前轮）的偏转角度实现的。转角度实现的。转向系统的基本组成转向系统的基本组成转
16、向盘转向盘转向轴转向轴转向管柱等转向管柱等底盘转向系底盘转向系54底盘制动系底盘制动系作用作用：使使行驶的车辆减速行驶的车辆减速或或在最短的距离内停车在最短的距离内停车，还可，还可使车辆停使车辆停放在坡道上。放在坡道上。一般汽车应包括一般汽车应包括两套独立的制动系两套独立的制动系：行车制动系行车制动系和和驻驻车制动系车制动系。55鼓式制动器鼓式制动器盘式制动器盘式制动器底盘制动系底盘制动系u车身车身安装在安装在底盘上，底盘上，用来用来覆盖、包装和保护汽车零部件，覆盖、包装和保护汽车零部件，提供提供装载货物的空间，以及对驾驶员和装载货物的空间，以及对驾驶员和乘员提供乘员提供舒适的乘坐环境。舒适的
17、乘坐环境。u要求车身既要为驾驶员提供要求车身既要为驾驶员提供方便的操作条件方便的操作条件，又要为乘客提供，又要为乘客提供舒适的环境舒适的环境；既要；既要保护保护全体乘员的安全，又要全体乘员的安全，又要保证货物保证货物完好无损。完好无损。57汽车车身汽车车身: : 58承载式车身承载式车身非承载式车身非承载式车身59车身结构安全性车身结构安全性发动机盖弹起缓冲发动机盖弹起缓冲皮卡也疯狂皮卡也疯狂车身设计车身设计61座椅、头枕、玻璃升降器、遮阳板、通风、暖气、冷气、座椅、头枕、玻璃升降器、遮阳板、通风、暖气、冷气、空气调节装置空气调节装置等等等等种类繁多种类繁多, ,可根据自己需要可根据自己需要选
18、配选配。车身附件车身附件观看雷克萨斯视频观看雷克萨斯视频62现代电气系现代电气系：随着电子技术在汽车上的广泛采用，电气系的作：随着电子技术在汽车上的广泛采用，电气系的作用和涉及范围也越来越广，如用和涉及范围也越来越广，如发动机管理系统、制动系、自动发动机管理系统、制动系、自动变速箱变速箱等等u电气系统电气系统：电气：电气设备由设备由电源电源和和用用电设备电设备两大部分两大部分组成。组成。u电源电源包括包括蓄电池蓄电池和和发电机发电机；u用电设备用电设备包括包括发发动机的起动系动机的起动系、汽油机的汽油机的点火系点火系和其他电气系统和其他电气系统 电气系统电气系统6363牛汽车为什么能跑起来？汽
19、油在汽缸内燃烧气压增大，推动活塞运动活塞通过连杆推动曲轴旋转曲轴旋转带动齿轮转动齿轮转动推动传动轴转动传动轴带动驱动轴转动车轮转动汽车行驶必须具备的汽车行驶必须具备的两个基本行驶条件两个基本行驶条件： 驱动条件驱动条件和和附着条件附着条件。1. 1. 驱动条件驱动条件 汽车必须有足够的汽车必须有足够的驱动力驱动力以克服各种以克服各种阻力阻力。2. 2. 附着条件附着条件 驱动力的最大值一方面取决于发动机可能发驱动力的最大值一方面取决于发动机可能发出的最大转矩和变速器换入低挡位时的传动比；另出的最大转矩和变速器换入低挡位时的传动比；另一方面又受轮胎与地面的一方面又受轮胎与地面的附着作用限制附着作
20、用限制。 驱动力驱动力 汽车的驱动力由发动机产生。发动机发出的转矩经由汽车的驱动力由发动机产生。发动机发出的转矩经由传动系统传到传动系统传到车轮上的转矩为车轮上的转矩为M Mt t，力图使车轮旋转。由此，力图使车轮旋转。由此，在驱动轮与地面接触处向地面施加一个力在驱动轮与地面接触处向地面施加一个力F Fo o。 与此同时，地面对车轮施加一个与与此同时，地面对车轮施加一个与F Fo o大小相等、方向大小相等、方向相反的相反的反作用力反作用力F Ft t，F Ft t就是驱动力。就是驱动力。 阻力阻力 汽车的汽车的行驶阻力行驶阻力F F，包括，包括滚动阻力滚动阻力F Ff f、空气阻力、空气阻力F
21、 Fw w、上坡阻力、上坡阻力F Fi i和加速阻力和加速阻力F Fj j ，即，即+ Fj 汽车行驶的过程是驱动力能否克服各种阻力汽车行驶的过程是驱动力能否克服各种阻力的交替变化过程。的交替变化过程。（1 1）当）当 时，汽车时，汽车匀速行驶匀速行驶；（2 2）当）当 时，汽车时，汽车加速行驶加速行驶，同时，同时空气阻力亦随车速的增大而急剧增大，在某个较高车速处达空气阻力亦随车速的增大而急剧增大，在某个较高车速处达到到新的平衡后新的平衡后匀速行驶；匀速行驶；（3 3）当）当 时，汽车时，汽车减速行驶直至停驶减速行驶直至停驶，这时，如果要维持较高的车速，就需要这时，如果要维持较高的车速，就需要
22、加大发动机的输出功加大发动机的输出功率率或将变速器或将变速器换入较低的档位以维持较大的驱动力换入较低的档位以维持较大的驱动力。2. 2. 附着条件附着条件 驱动力的最大值驱动力的最大值一方面取决于发动机一方面取决于发动机可能发出的最大可能发出的最大转矩转矩和变速器和变速器换入低挡位时的传动比换入低挡位时的传动比；另一方面又受；另一方面又受轮胎与轮胎与地面地面的的附着作用限制附着作用限制。 由附着作用决定的由附着作用决定的阻碍车轮滑动的力的最大值阻碍车轮滑动的力的最大值称为称为附附着力着力，用，用 表示。附着力与车轮承受垂直于地面的法向力表示。附着力与车轮承受垂直于地面的法向力G G成正比，即成正比，即G G 附着重力，即汽车总重力分配到驱动轮上的那部分力；附着重力，即汽车总重力分配到驱动轮上的那部分力； 附着系数，随轮胎和路面性质不同而异，一般由试验定。附着系数，随轮胎和路面性质不同而异，一般由试验定。 由此可知，由此可知，附着力是汽车所能发挥驱动力的极限附着力是汽车所能发挥驱动力的极限，其，其表达式为：表达式为：
