汽车构造教案集Word格式.docx
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微型<1.8
轻型1.8~6
中型>1.6~≤2.5
重型>14
(五)、内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义规定如下:
型号编制举例
(1)汽油机
1E65F:
表示单缸,二行程,缸径65mm,风冷通用型
4100Q:
表示四缸,四行程,缸径100mm,水冷车用
4100Q-4:
表示四缸,四行程,缸径100mm,水冷车用,第四种变型产品
CA6102:
表示六缸,四行程,缸径102mm,水冷通用型,CA表示系列符号
8V100:
表示八缸,四行程、缸径100mm,V型,水冷通用型
TJ376Q:
表示三缸,四行程,缸径76mm,水冷车用,TJ表示系列符号
CA488:
表示四缸,四行程,缸径88mm,水冷通用型,CA表示系列符号
(2)柴油机
195:
表示单缸,四行程,缸径95mm,水冷通用型
165F:
表示单缸,四行程,缸径65mm,风冷通用型
495Q:
表示四缸,四行程,缸径95mm,水冷车用
6135Q:
表示六缸,四行程,缸径135mm,水冷车用
X4105:
表示四缸,四行程,缸径105mm,水冷通用型,X表示系列代号
2汽车的总体构造
1)发动机
2)底盘
3)车身
4)电气设备
3汽车的主要技术参数
1.整车整备质量:
汽车完全装备好的质量,完整的发动机、底盘、车身、全部电器设备和车辆正常行驶所需要地辅助设备质量。
2.最大总质量:
汽车满载时的总质量。
3.最大装载质量:
最大总质量和整车整备质量之差。
4.最大轴载质量:
汽车单轴所承载的最大总质量。
5.车长:
垂直与车辆纵向对称平面并分别抵靠在汽车前、后最外短突出部位的两垂面间的距离。
6.车宽:
平行与车辆纵向对称平面并分别抵靠车辆两侧固定突出部位的两平面之间的距离。
7.车高:
车辆支撑面与车辆最高突出部位抵靠的水平面之间的距离
8.轴距:
汽车直线行驶位置时,同侧相邻两轴的车轮落地中心点到车辆纵向对称平面的两条垂线间的距离。
9.轮距:
在支撑面上,同轴左右车轮两轨迹中心间的距离。
10.前悬:
在直线行驶时,汽车前端刚性固件的最前点到通过两前轮轴线的垂面间的距离。
11.后悬:
汽车后段刚性固定件的最后点到通过最后车轮轴线的垂面件的距离。
12.最小离地间隙:
满载时,车辆支承平面与车辆最低点之间的距离。
13.接近角:
汽车前端突出点向前轮引的切线与地面的夹角。
14.离去角:
汽车后端突出点向后轮引的切线与地面的夹角。
15.转弯直径:
外转向轮的中心平面在车辆支承平面上的轨迹圆直径。
汽车行驶所受阻力:
滚动阻力Ff、空气阻力Fw、上坡阻力Fi、加速阻力Fj
行驶时总阻力与驱动力(Ft)的关系:
加速:
Ft>
ΣF匀速:
Ft=ΣF减速:
Ft<
ΣF
驱动力与附着力(Fψ):
Fψ=Gψψ=附着系数
驱动力与附着力的关系
Ft≤Fψ=Gψ汽车正常行驶Ft>
Fψ=Gψ汽车车轮打滑
作业:
课后习题
第3章发动机工作原理和总体构造
1教学的目的和要求
2、了解汽车发动机一般构造及术语
3、了解发动机的组成、类型及型号
4、掌握发发动机的工作原理
1、基本概念
2、发动机总体构造
2四冲程发动机工作原理和总体构造
3发动机的分类
8个学时
发动机概述
发动机是汽车最主要的总成之一,动力的来源。
被称为汽车的“心脏”。
1.1基本术语
上止点
下止点
活塞行程(S)
曲柄半径(R)
气缸工作容积(Vh)
发动机排量(VL)
燃烧室容积(Vc)
气缸总容积(Va)
压缩比(ε)
Vh=πD2·
S×
10-6/4(L)
VL=Vh×
Iε=Va/Vc
压缩比
定义:
压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。
用ε表示。
ε=Va/Vc
压缩比过大的不良后果
现代化油器式发动机压缩比一般为6~9(轿车有的达9~11)。
上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.2
名称
成因
现象
后果
爆燃
由于气体压力和温度过高,在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。
火焰以极高的速率向外传播,形成压力波,以声速向前推进。
当压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。
还会引起发动机过热,功率下降,燃油消耗量增加等一系列不良后果。
严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂,火花塞绝缘体击穿等。
表面点火
由于燃烧室内炽热表面与炽热处(如排气门头,火花塞电极,积炭处)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。
伴有强烈的较沉闷敲击声。
产生的高压会使发动机机件负荷增加,寿命降低。
1.2发动机总体构造
两大机构:
曲柄连杆机构:
将发动机产生的动力同活塞的直线运动转变为曲轴旋转运动。
配气机构:
为使发动机循环连续进行,必须定时开闭气阀,以便气缸内充入混合气和排出废气。
五大系统:
燃料供给系:
把汽油和空气混合为合适的可燃混合气送入气缸,并使燃烧后生成的废气排入大气。
润滑系:
将润滑没输送到相对运动零件的磨擦表面,减轻机件零件磨损,不定期有冷却和清洗零件表面的功能。
点火系:
按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的混合气,主要由电源、点火线圈、分电器和火花塞组成。
冷却系:
把机体的热量散发到大气中去,以保持发动机正常的工作温度。
启动系:
发动机起始工作的动力,由启动机带动曲轴转动,发动机正常工作后,启动机不再起作用。
1.2发动机的工作原理
1.2.1四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
四冲程汽油发动机工作状态
状态
行程
温度(K)
压力
进气行程
370~440
75~90kPa
压缩行程
600~800
600~1500kPa
作功行程
2200~2800(瞬时最高)
1500~1700(作功终了)
3~5MPa(瞬时最高)
300~500kPa(作功终了)
排气行程
900~1200
105~125kPa
1.2.2四冲程柴油机的工作原理
柴油机工作时各行程状态参数
温度(K)柴油机工作时各行程状态参数
320~350
800~900kPa
800~1000
3~5MPa
5~10MPa(瞬时最高)
汽油机和柴油机的不同点
汽油机
柴油机
汽油与空气缸外混合,进入可燃混合气
进入气缸的是纯空气
电火花点燃混合气
高温气体加热柴油燃烧
有点火系
无点火系
无喷油器
有喷油器
共同特点:
1每个工作循环曲轴转两周,2每一行程曲轴转半周。
3只有作功行程产生动力。
1.2.3二冲程发动机的工作原理
1二冲程发动机
2二冲程汽油发动机工作原理
3二冲程柴油发动机工作原理
1.2.4发动机的分类
1按燃料:
汽油机、柴油机、煤气机和多种燃料发动机
2按工作行程数:
四冲程和二冲程
3、按点方式:
点燃式和压燃式
4、按气缸排列形式:
单缸和多缸
5、按冷却方式:
水冷式和风冷式
1.3发动机的主要性能指标和特性
3发动机的性能指标
4动力性指标
(1)、有效转矩Me:
发动机通过飞轮对外输出的转矩。
N·
M
(2)、有效功率Pe:
发动机通过飞轮在单位时间内对外做功量。
KW
2、经济性指标
(1)、GT发动机单位时间内耗油量,kg/h
(2)、Pe发动机有效功率,KW。
二、发动机性能特性
(1)、速度特性:
指发动机的功率、转矩和燃油消耗三者随曲轴转速变化的规律。
(2)、发动机负荷特性:
目的是为了研究各种负荷下工作的发动机经济性。
习题册
第2章曲柄连杆机构
4教学的目的和要求
5、了解曲柄连杆机构。
6、掌握机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组的组成和作用。
7、了解不同8、车型的曲柄连杆机构。
1、机体组
2、活塞连杆组
3、曲轴飞轮组
2.1概述
一、功用
将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能,再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。
二、组成
1、机体组
三、工作条件
承受机械载荷:
1、气体压力、往复惯性力、离心力、摩擦力
2、汽车行驶中产生的冲击力。
以上各种力,使曲柄连杆机构和机体的各零件承受了不同形式的载荷,为保证工作可靠,需要采取相应结构措施。
2.2机体组
机体组组成:
一、气缸体
1、气缸体:
水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,称为气缸体——曲轴箱。
气缸体的工作特点:
高温高压、高速运动摩擦
气缸体的结构特点:
足够的强度和刚度,高精度内表面
2、分类
(1)按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为
性能
特点
应用
一般式(平分式)
机体高度小、重量轻、结构紧凑,便于加工拆卸。
刚度和强度差。
油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度
492Q汽油机,90系列柴油机。
龙门式
强度和刚度较好。
工艺性差、结构笨重、加工困难。
油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心
捷达轿车、富康轿车、桑塔纳轿车
隧道式
结构紧凑、刚度和强度好。
难加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。
气缸体上曲轴的主轴承孔为整体式
负荷较大的柴油机上。
(2)根据冷却方式不同
1、水冷2、风冷
(3)根据气缸的排列方式
1、直列式:
结构简单、加工容易,但发动机长度和高度较大
2、双列式:
缩短了机体的长度和高度,增加了刚度,减轻了发动机的重量;
形状复杂,加工困难。
六缸以上发动机使用。
3、对置式:
高度小,总体布置方便。
轿车中应用不多
(4)整体式气缸体和镶嵌式气缸体
a、整体式气缸体:
气缸直接镗在气缸体上。
强度和刚度好,能承受大负荷。
成本高。
b、镶嵌式气缸体:
气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。
降低了制造成本,便于修理和更换气缸套,延长了气缸体的使用寿命。
(5)干缸套和湿缸套
干缸套:
外壁不直接与冷却水接触。
壁厚1~3mm。
强度和刚度都较好,加工复杂,拆装不便,散热不良。
湿缸套:
外壁直接与冷却水接触。
壁厚5~9mm。
散热良好、冷却均匀、加工容易。
强度和刚度不如干缸套,易漏水。
二、曲轴箱
1、概念:
曲轴箱:
气缸体下部用来安装曲轴的部分。
2、结构:
上轴箱与气缸体铸成一体
下轴箱贮存润滑油(油底壳)
3、材料:
薄钢板冲压(下曲轴箱)
三、气缸盖
功用:
密封气缸的上部,与活塞、气缸等共同构成燃烧室。
材料:
灰铸铁或合金铸铁,铝合金(导热性好、利于提高压缩比,适用与高速高强化汽油机)。
工作条件:
由于接触温度很高的燃气,所以承受的热负荷很大。
四、燃烧室
(1)、半球形:
结构紧凑、火焰行程段、燃烧速率高、热损失小、热效率高。
例子,桑塔纳夏利富康
(2)、楔形:
结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少;
火花塞置于燃烧室最高处,火焰传播距离长。
例子,切诺基
(3)、盆形:
工艺性好、成本低、进排气效果不如半球形燃烧室。
例子,捷达、奥迪
(4)、楔形:
燃烧速度快,充气效率较高,对高速的动力很有利。
五、气缸垫
1、功用:
安装在气缸盖和气缸体之间,保证气缸盖与气缸体接触面的密封,防止漏气、漏水和漏油。
2、材料:
有弹性、耐热性、耐压性
3、安装时注意方向
2.3活塞连杆组
(一)活塞
承受气体压力,并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。
2、工作环境:
高温、散热条件差;
顶部工作温度高达600~700K,且分布不均匀;
高速,线速度达到10m/s,承受很大的惯性力。
活塞顶部承受最高可达3~5MPa(汽油机)的压力。
铝合金:
质量小导热性好;
灰铸铁
4、活塞应具备的特点
A刚度和强度应足够大,传力可靠。
B导热性能好,耐高压、高温、磨损
C质量较小,尽可能减少往复惯性力
5、结构
(1)活塞顶部
是燃烧室的组成部分,主要作用承受气体压力。
活塞顶分类
A、平顶:
结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀,多用在汽油机上。
B、凸顶:
凸起呈球状、顶部强度高,起导向作用、有利于改善换气过程。
C、凹顶:
凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气的燃烧;
提高压缩比,防止碰气门。
(2)活塞头部
位置:
第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。
作用:
1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、
2、防止可燃混合气漏到曲轴箱内,
3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。
(3)活塞裙部
1、位置:
从油环槽下端面起至活塞最下端的部分,包括销座孔。
2、作用:
对活塞在气缸内的往复运动起导向作用,并承受侧压力,防治破坏油膜。
3、裙部表面的保护
1)镀锡
油膜破坏时,起润滑作用;
又可加速磨合作用。
2)涂石墨(柴油机)
易脆断可加速磨合,自润滑。
3)表面粗糙化
有规律的粗糙化,可加速磨合,沟谷可存机油润滑。
4、活塞裙部结构
1)、上小下大的圆锥形2)、裙部椭圆形,长轴垂直与销座孔方向;
3)、桶形活塞4)、开槽活塞
(二)活塞环
是具有弹性的开口环,分为气环和油环。
高温、高压、高速、极难润滑。
平均寿命:
6万公里
(1)气环
保证气缸与活塞间的密封性,防止漏气,并把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁,再由冷却水将其带走。
1、气环结构:
开口间隙、背隙、侧隙
2、气环的密封作用:
第一密封面:
活塞环直径大于气缸直径,装入后产生弹性贴紧在气缸壁上而形成;
加强密封:
窜入环槽的少量气体作用在环的背面(背隙处),加强了第一密封面作用;
第二密封面:
窜入环槽的少量气体作用在环槽底面,形成第二密封面;
3、气环断面形状:
形状
示意图
矩形环
结构简单、制造方便、易于生产、应用面广;
但有泵油作用
扭曲环
断面不对称,受力不平衡,使活塞环扭曲,减小泵油作用,减轻磨损
锥面环
减少了环与气缸壁的接触面,提高了表面接触压力,有利于磨合和密封;
可形成油膜改善润滑,但导热性差,不适用第一道环
梯形环
可将沉积在环中的结焦挤出,避免环折断,且密封性较好;
但加工困难,精度要求高
桶面环
上下均可形成油膜,且对活塞的摆动适应性好,接触面小,利于密封,但外圆为凸圆弧形,加工困难
(2)油环
1、种类
普通油环:
结构简单,易加工,成本低
组合式油环:
与汽缸壁接触压力高,适应性好,刮油效果强,但成本高
(三)活塞销
1、作用:
连接活塞和连杆小头,并把活塞承受的气体压力传递给连杆。
2、构造:
活塞销的内孔形状有圆柱形,两段截锥形,以及两段截锥与一段圆柱的组合形。
3、活塞销的连接方式:
全浮式、半浮式
4、活塞销的偏置:
作用使活塞从压缩行程到作功行程柔和的从气缸的一边过渡到另一边,减少敲缸的声音。
(四)连杆
连接活塞与曲轴,并把活塞承受的气体压力传给曲轴,使活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动。
2、连杆的结构
小头:
内有青铜衬套
杆身:
一般为“工”字形断面,抗弯强度好,重量轻
大头:
与曲轴相连,做成“分开式”。
平切口与杆身轴线垂直,斜切口与杆身轴线成30-60度
3、V型发动机连杆的布置形式
并列式、主副式、叉式
2.4曲轴飞轮组
一、曲轴飞轮组的组成(课本P41)
二、曲轴
把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。
还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。
2、工作条件:
受气体压力、惯性力、惯性力矩。
承受交变载荷的冲击。
3、结构:
曲拐:
由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。
曲轴的主轴颈
主轴颈:
用于支撑曲轴的部位
主轴颈数:
主轴颈数=气缸数:
全支承曲轴
主轴颈=气缸数÷
2+1:
非全支承曲轴
4、曲轴的支承方式
概念:
在相邻的两个曲拐之间都设置一个主轴颈的曲轴,称为全支承曲轴,否则称为非全支承曲轴。
优点
缺点
全支承
曲轴
提高曲轴的刚度和弯曲强度,减轻主轴承的载荷
曲轴的加工表面增多,主轴承数增多,使机体加长
应用较广泛,柴油机一般多采用此种支撑方式
非全
支承曲轴
缩短了曲轴的长度,使发动机总体长度有所减小
主轴承载荷较大
承受载荷较小的汽油机可以采用此种方式
5、曲轴的类型
整体式:
应用广泛
组合式:
一般用于隧道式气缸体,分段加工,整体加长。
6、曲轴的润滑
润滑方式:
压力润滑
相应结构:
曲柄销和主轴颈的空心结构
主轴颈、曲柄销和轴瓦上的油道
7、平衡重
平衡重的作用:
平衡离心惯性力和力矩,使发动机运转平稳,减小轴承载荷。
平衡重的位置:
曲柄的反方向上(或其背面)
平衡重的类型:
整体式、装配式
8、曲轴的前端和后端
曲轴前端:
正时齿轮或正时齿形带轮、皮带轮、甩油盘
曲轴后端:
安装飞轮用凸缘、回油螺纹等
9、曲轴的轴向定位
(1)、作用:
防止曲轴的轴向窜动,采用止推装置进行轴向定位。
(2)、类型:
(3)、翻边轴瓦:
轴瓦两侧各翻出一侧面立边,来挡住曲轴的轴向移动。
但工艺复杂,成本高,很少采用。
(4)、止推片:
半环状钢片,装在主轴承盖槽内。
(5)、止推钢环:
用于曲轴第一道主轴颈(自由端)
三、曲拐的布置
(1)一般规律
1)各缸的作功间隔要尽量均衡,以使发动机运转平稳。
2)连续作功的两缸相隔尽量远些,最好是在发动机的前半部和后半部交替进行。
3)V型发动机左右气缸尽量交替作功。
4)曲拐布置尽可能对称、均匀以使发动机工作平衡性好。
(2)常见曲轴曲拐的布置
1)四冲程四缸发动机曲拐布置
2)四冲程四缸发动机点火顺序
点火顺序:
各缸完成同名行程的次序。
另一发火次序:
1-2-4-3
3)直列四冲程六缸发动机曲轴曲拐布置
4)四冲程六缸发动机点火顺序
四、曲轴扭转减振器
(一)扭转振动
自由扭转振动
强迫扭转振动
临界转速:
发生共振时的转速
(二)扭转减振器
橡胶摩擦式扭转减振器
吸收曲轴扭转振动的能量,消减扭转振动。
安装:
扭转振动较大的曲轴自由端
五、飞轮
(一)功用:
将在作功行程中输入于曲轴的功能的一部分贮存起来,用以在其他行程中克服阻力,带动曲柄连杆机构越过上、下止点,保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀,并使发动机有可能克服短时间的超载荷,同时将发动机的动力传给离合器。
(二)构造
第3章配气机构
9、了解配气机构在汽车的发展。
10、掌握配气机构的组成及作用。
13概述
14配气机构的构造
15气门间隙
16配气相位
17配气机构的组成和零件
10个学时
3.1概述
一、功用:
按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求,定时开启和关闭气缸的进、排气门,使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸,废气得以及时从气缸排出。
二、充气效率:
在进气行程中,实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量与在进气系统进口状态下充满气缸工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质量之比。
ηv=M/M0
M——进气过程中,实际进入气缸的新气的质量;
Mo——在理想状态下,充满气缸工作容积的新气质量。
充气效率越高越好,而其大小与配气机构结构有直接的关系。
三、气门式配气机构
气门组、传动组、驱动组
4.2配气机构的构造
一、气门的布置型式
1、气门顶置式2、气门侧置式已很少使用
3、气门顶置式配气机构工作过程
A、气门行程大,结构较复杂,燃烧室紧凑。
B、曲轴与凸轮轴传动比为2:
1
二、凸轮轴的布置型式
1、凸轮轴下置
有利因素:
简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置(齿轮传动),有利于发动机的布置。
2、凸轮轴中置式
传动方式:
凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂,省去了推杆。
应用:
适用于发动机转速较高时,可以减少气门传动机构的往复运动质量。
3、凸轮轴上置式
特点:
凸轮轴与气门距离近,不需要推杆、挺柱,使往复运动的惯量减少。
应用:
高速发动机
如:
桑塔纳轿车发动机
三、凸轮轴的传动方式
传动方式
传动路线
齿轮传动
曲轴正时齿轮(钢)→凸轮轴正时齿轮(铸铁或胶木)
工作可靠,啮合平稳、噪声小
凸轮轴下置、中置式配气机构
链条传动
曲轴→链条→凸轮轴正时齿轮
可靠性、耐久性略差,噪声大,造价高
凸轮轴上置式配气机构
齿形带传动
曲轴→齿形皮带→凸轮轴正时齿轮
成本低,但工作性能好
凸轮轴上置式配气机构
四、各缸气门数及其排列