汽车构造—1

总论一、汽车工业的发展：二十世纪是汽车工业的世纪。1906年8万辆/年，1997年5420万辆/年。我国1983年22万辆，85年国务院决定将汽车工业作为国民经济的支柱产业，90年51万辆；94年机械工业部出台“汽车工业产业政策”，1995年155万辆；中共中央15大决定“抓大放小，形成2~3个在国际上有竞争力的汽车工业集团，2005年560万辆，今年预计650万辆。可以达到世界第三位。二、汽车型号：例：CA1091一汽9吨货车第一次改型EQ2080二汽8吨越野车SH3600上海60吨自卸汽车TJ6481天津客车长4.8mCA7226L一汽轿车排量2.23升5缸加长型即：首位字母为企业名；中间4位数字是车型、规格、主要参数和产品序号；第一位数字为车型：1、货，2、越野，3、自卸，4、牵引，5、专用，6、客车，7、轿车，8、空，9、拖车。最后可以加专用车分类号（X厢式，T特种）。载重车按吨位分为轻型、中型、重型、超重型；客车按长度分为微型、轻型、中型、大型、特大型（3.5m,7m,10m,12m)轿车按排量分为：微型、轻型、中级、中高级、高级（1.0L,1.6L,2.5L,4L)三、汽车的总体构造：发动机+底盘+车身+电器；底盘：传动系，行驶系，转向系，制动系。四、汽车的总体布置：FF，FR，RR，MR，nWD五、汽车行驶原理：汽车行驶必须满足驱动条件和附着条件。驱动条件：驱动力大于等于总阻力。F0=Mr/rrFt=F0≧∑F=Ff+Fw+Fi附着条件：Fφ=GφFt≦Fφ第一篇汽车发动机第一章汽车发动机的工作原理和总体构造一、概述：1、发动机的功能：发动机是将某种能量转变成机械能机器。2、发动机的分类：发动机：风力，水力，电力，热力发动机；热力发动机：外燃机，内燃机；内燃机：燃气轮机，活塞式发动机；活塞式发动机：三角转子发动机，往复式发动机；往复式发动机：汽油机（点燃），柴油机（压燃），气体燃料发动机……此外还有：风冷，水冷；单缸，多缸；二冲程，四冲程；立式，卧式，V型发动机增压，非增压发动机。3、基本术语：上死点，下死点，活塞行程S，燃烧室VC，工作容积Vh，总容积Va，气缸数i，气缸直径D压缩比发动机排量2LV=Vh=DSi4VaVc二、发动机的总体构造：发动机由两个机构：曲柄连杆机构，配气机构和五个系统：供给系，冷却系，润滑系，点火系，启动系，此外还有机体组成。（柴油机没有点火系）三、发动机的简单原理：把可燃混合气(或新鲜空气)引入气缸；然后将进入气缸的可燃混合气(或新鲜空气)压缩；可燃混合气着火燃烧，膨胀推动活塞下行实现对外作功；最后排出燃烧后的废气。把进气、压缩、作功、排气这四个过程叫做发动机的一个工作循环，工作循环不断地重复，就实现了能量转换，使发动机能够连续运转。把完成一个工作循环，曲轴转两圈(720°)，活塞上下往复运动四次，称为四行程发动机。而把完成一个工作循环，曲轴转一圈(360°)，活塞上下往复运动两次，称为二行程发动机。四冲程汽油机与柴油机工作原理的特点与区别：关注要点：1、汽油机进可燃混合气，混合气在气缸外混合，用火花塞点燃；柴油机进空气，在气缸内形成混合气，压缩后自燃着火（压燃）2、柴油机压缩比大（16~22＞9~11）压缩终了温度压力高（750~1000K，3.5~4.5MPa＞600~700K，0.6~1.2MPa）做功行程压力高（6~9MPa＞3~5MPa）缸内最高温度都在2000K以上。因此：3、柴油机热效率高，燃油消耗率低，油耗少，经济性好，但是质量大，噪声大，振动大，成本高维修贵；而汽油机则是质量轻，速度快，噪声与振动小，容易启动。4、柴油机向燃烧室喷燃油需要很高的压力（＞10~15MPa），必须有高精度的喷油泵，所以投资大，维修难。四冲程汽油机示功图•压缩比越大，压缩终了时温度压力越高，燃烧越快，则发动机热效率越高，功率越大。但是汽油机受到爆燃的限制。•爆燃：燃烧室内温度压力太大，引起可燃混合气自燃，燃速极快，形成冲击波，未能做功，却造成发动机过热，功率下降，敲缸，零件损坏，油耗增加。•表面点火：表面点火又称为早燃，是由于燃烧室内的灼热点（主要是排气门和火花塞处的积碳）提前将混合气点燃，形成敲缸（较沉闷），加重零件负荷，寿命降低。二冲程汽油发动机的工作原理：1、上行：上压下进；2、下行：上爆做功，下压，排换。二冲程柴油机工作原理二冲程柴油机工作原理21、上行扫排气—（排气门关）压缩2、下行爆发做功—排气扫气（排气门开）四、发动机的主要性能指标与特性：1、动力性指标：有效转矩Te（N-m）：有效功率Pe（KW）：Pe=Te.n/9550n（r/min）2、经济性指标：燃油消耗率be（g/kW.h）be=1000B/PeB（kg/h）3、发动机的运转性能指标：包括：a、排气品质：排放标准b、噪声标准：我国82dBC、启动性能：4、速度特性：（外特性-节气门全开，和部分特性）5、发动机工况：负荷——某转速下，节气门部分开度时发动机功率占发动机最大功率（节气门全开）的百分比。五、内燃机产品名称与型号：首部：系列代号+换代符号中部：缸数+布置形式+冲程+缸径后部：结构特征+用途特征直立，水冷，四冲程省略例如：R175A，165F，1E65F，495T，4100Q，12VE230Z。一、发动机的工作条件：受力分析：主要有气体作用力、惯性力、磨擦力、外界阻力（输出）。（1）气体作用力及影响动力与阻力气体力分解成：Fpz（缸壁侧压力）Fr（主轴承压紧力）Fs（曲轴转矩）。影响：都是交变力，磨损部位缸壁椭园、轴承（主、连）不均匀。（2）惯性力：往复与离心。影响：附加载荷，所有零件及轴颈、振动（未平衡部分)变形与磨损.（3）对受力影响的办法：质量轻（惯性力小）、加平衡块、结构设计保证强度和刚度、其他。高温、高压、高速（10~14m/s）、腐蚀，润滑难、冷却难，交变应力、热应力、惯性力。第二章曲柄连杆机构二、机体组：（见原理p12下图）1、机体与气缸体：作为全部零件的总支承、冷却水通道，必须有足够的刚度与强度。缸体部分应耐高温、磨损与腐蚀，通常镶气缸套。（1）机体结构有：一般、龙门、隧道三种。气缸体与气缸套缸体与缸套（2）铸铁气缸体曾经是主流，现在越来越重视轻量化，铝合金气缸体越来越多了，缸距尽量小，加强筋特别多。（3）气缸套多为单独制造后镶入（合金钢或合金铸铁）。见原理书p13其中：干式缸套：薄（1~3mm厚）半截或全部，可拆或不可拆（小型）,广泛用于汽油机；湿式缸套：厚（5~9mm）可拆，缸体易加工，冷却效果好，刚度差。易漏水、气。广泛应用于柴油机，密封要求高（三定位A、B、C，三密封，橡胶圈、紫铜垫、气缸垫），顶面高出0.05~0.15mm气管套内壁常用镀铬（多孔或网沟型）。（4）风冷发动机有散片。V型与卧式机体：V6夹角90°，V8为60°。2、气缸盖、气缸垫与燃烧室（1）气缸盖形状复杂，热负荷和机械负荷重，装有凸轮轴，又有燃烧室、冷却水套、进排气道、气门座、火花塞孔或喷油器孔及许多螺栓孔，刚性差，又要求密封性好，不变形。所以，一般用灰铸铁或合金铸铁铸成，也有用铝合金。小缸径时用整体式，大缸径时用块状或单体气缸盖。（2）燃烧室常用的有楔形、盆形与半球形燃烧室。燃烧室应满足：A、结构紧凑、冷却面积小。（热损失少，火焰行程短不易爆燃）B、有利于涡流形成（与活塞顶形状配合）容易形成均匀的可燃混合气。其中，半球形结构最紧凑，对燃烧与排放最有利，但机构复杂。（进、排气在发动机两侧）DOHC4气门发动机气缸盖汽油机燃烧室结构形式气缸垫（3）气缸垫：密封燃烧室。要求：A、高温高压燃气作用下，有足够的强度。B、耐热、耐腐蚀，在高温高压燃气、机油压力、冷却水作用下不烧损变质。C、有一定弹性，保证压紧密封。D、拆装方便，能重复使用寿命长。常见金属—石棉板、冲压钢板几种。厚1.2~2mm。新型气缸垫有多层钢板压成的无石棉气缸垫和膨胀石墨粘成的。安装注意光面向下，对齐所有的通孔。注意：缸盖螺栓必须从中间向两边分多次逐步拧紧，最后紧到规定的力矩。铝合金缸盖必须在冷态拧紧。3、油底壳(或称曲轴箱）内有挡油板（防波动）、放油塞（带磁性）、散热。4、发动机的支承由于运行中车架会变形，支承必须是弹性的。三、曲柄连杆机构A、活塞连杆组——工作条件恶劣•1、活塞：（1）工作条件与要求：高温下材料强度降低，膨胀量大。间隙配合不易，高冲击压力下变形，而交变惯性力又要求质量小。•要求：质量小、热膨胀系数小、导热性好、耐磨。（2）结构：•①、用高强度、高压挤压•铸造而成，并在结构设计、•机械加工和热处理上强化。•②、活塞由顶部、头部和•裙部组成，形成承压、密•封导热、导向三部分。•活塞A、顶部：汽油机多为平顶，柴油机多为凹顶（配合喷油雾化）二冲程中有凸顶（扫气）。B、头部：与活塞环配合密封与导热。活塞环槽上方可以有隔热槽。形状上小下大锥形，适应热膨胀。一般有2(3)道气环1(2)道油环。C、裙部：导向作用。•活塞销轴向短的椭园形适应热膨胀挤压与弯曲受力变形（销座强度大变形小，但厚度大，膨胀大）。•T型、П型槽为了阻热（保护导向、要有刚度，不伤缸壁）。•镶钢片(p63图）可减少变形、膨胀和间隙，提高性能。•表面处理（镀锡，磷化）可提高磨合性。现代活塞现代活塞裙部做得短而轻（拖板式），可以降低发动机高度，减少惯性冲击，使曲轴转动平稳；短行程气缸：缸径大于活塞行程，加速性好，适用于高速发动机。顶部气门凹坑大，可防止正时皮带跳齿时气门冲击活塞；活塞销偏置可以减少活塞的换向冲击、噪声与摩擦；曲轴偏置使上死点不死，活塞的侧压力减少2、活塞环：•条件最差，寿命最短。•作用：以密封为主，导热为辅。活塞环失效时，将出现起动困难、功率不足、曲轴箱压力升高，严重冒烟、烧机油，积炭严重。•材料：合金铸铁。•热处理：第一道镀多孔铬（硬、存油）其余镀锡或磷化或喷钼。•形状：带切口弹性（压紧），安装时切口错开形成迷宫，间隙0.25~0.8mm。•二冲程发动机，活塞上有销钉为防止环转动。•断面形状：矩形环，常用、简单、有泵油作用。•扭曲环及泵油作用的防止：•桶面环、梯形环等。•油环：上外有倒角。也有做成组合式油环。活塞销、连杆、曲轴飞轮组•3、活塞销配合多用“全浮式”，内外均能转动，磨损均匀，渗炭处理，铝活塞需加热后安装，两头用卡环定位。•4、连杆受到拉、压、弯交变载荷，要求质量轻、强度和刚度大不变形。材料：一般用中碳钢、合金钢，模锻而成形，经加工、热处理。连杆螺栓用中碳钢调质处理，螺帽要均匀地紧到规定的扭力并防松；连杆盖要定位对中心。‘I’型断面现在连干断面的主流。B、曲轴飞轮组1、曲轴曲轴由前端、主轴颈、曲柄销（连杆轴颈）、曲柄（曲拐）及后端凸缘组成。载荷大时用全支承（主轴颈比缸数多一个），如柴油机。载荷小时用非全支承。如下图曲轴•曲轴有整体式和组合式两种。•曲轴要求高强度及耐疲劳强度、耐磨。一般用中碳钢或中碳合金钢模锻。或球铁，轴颈表面淬火或氮化，最后精磨。•曲轴内钻有润滑油孔、曲柄销内是空心的，减轻质量。•在曲拐上有平衡块。平衡块用于平衡离心力，要求高的发动机也有用平衡轴平衡二次振动的。曲轴其他曲轴前端有甩油盘（大头向后），后端有回油螺纹（必须右旋），都是防止漏油的。甩油盘前面是钢骨橡胶油封。曲轴的止推有反边轴瓦，止推片或止推环等。曲轴端部结构2、曲轴扭转减震器与飞轮曲拐布置与着火顺序有关。着火顺序为：13421243153624142635。18436572127563482、飞轮与曲轴扭转减震器多缸机飞轮可小一些。飞轮靠自身质量的转动惯量使转速均匀。对于一个工作循环各行程也能吸收能量放出能量。发动机转动时由于有作功也有阻力，周期变化，就会产生扭转振动。振动频率若与曲轴自振频率成倍数，曲轴则引起共振，严重会损害曲轴。需用减震器消减。飞轮还有齿圈为起动用，飞轮还刻有一些标记。如上止点等。