教案汽车构造教案朱明zhubob.docx

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教案汽车构造教案朱明zhubob

《汽车构造教案》

一对汽车认知程度的提问（10’）

二教学过程（70’）

§绪论

一、中外汽车工业发展概况

1．外国的汽车工业的发展。

P1。

2．我国汽车工业的现状。

1956年10月长春第一汽车制造厂正式开始生产解放CA1090型载货汽车。

广州的汽车工业作为龙头产业得到政府部门的重视：

广州本田、花都风神

丰田汽车厂亦将在广州落户，中国的汽车产业进入了高速发展的时期。

二、汽车类型

轿车、客车、货车、越野车、牵引车、专用车等。

*微型轿车：

排量1L以下，现在广州市上不了内环路，所以销路较差；但在国外的市场前景

看好。

很多厂家都开始关注微型车的市场。

*普通级轿车：

中国市场上汽车制造企业的必争之地，此类轿车占了市场上私人购车的五成以

上。

此类车也是降价声势最大的车型。

*豪华客车：

走长途高速的大客车，带电视、洗手间，总价在一百五十万至二百万间。

*货车：

东风、解放车见得较多。

*越野车：

现在比较流行的一类车，选择此类车型的人是喜欢休闲生活的，此类车型最适合进行

长途旅行，现在较多人选择的是长城跟中兴，价格比较接近平民化。

三、国产汽车型号编制规则

第二汽车制造厂用EQ表示（东风），第一汽车制造厂用CA表示（解放）。

EQ1090——TJ7100——DN6440——

1——表示货车，09——表示载重，0——表示第一代。

7——表示轿车，10——表示排量。

6——表示客车，44——表示车长。

*现在的越野车用6来表示，即为小型客车，因为车身较长。

三课堂讨论（10’）

讨论我们在生活当中见得较多的各种车型。

四课后作业（15’）

1.结合本地的实际情况，如何看待汽车行业的前景。

2.国产汽车编号：

TJ7100表示的意义。

一复习提问（10’）

二教学过程（70’）

§绪论

四、汽车的总体构造

由发动机、底盘、车身和电气设备四大部分组成。

五、汽车的结构特征和技术参数

1．质量参数

2．主要尺寸参数

*最小离地间隙

3．性能参数

*最小转弯半径

*驱动方式：

例4×4

六、汽车行驶的基本原理Mt

1．驱动力（牵引力）的产生V0

P0=

r

作用力与反作用力Pt即为牵引力PtP0

2．影响汽车运行的主要阻力

滚动阻力Pf=G0f

空气阻力Pw=KAVa2/21.15

上坡阻力Pi=Gsinα

加速阻力Pj=δGo/gj

3．汽车运动状态分析

汽车在行驶中，牵引力与总阻力总相等ΣP=Pt

4．附着力及其对驱动力的限制

阻止车轮打滑的路面阻力

Fψ=G·ψ

附着力必须大于或等于汽车的牵引力

三课堂小结（10’）

汽车在下列情况下总阻力的各个组成：

平坦路面、上坡或下坡、加速或减速

四课后作业（15’）

1.总结汽车在各种行驶情况下牵引力与总阻力的关系。

2.理解附着力的含义。

一复习提问（10’）

汽车在行驶过程中，其牵引力与阻力总和的关系

*当汽车行驶阻力总和ΣP等于汽车牵引力Pt时

*当汽车行驶阻力总和ΣP大于汽车牵引力Pt时

*当汽车行驶阻力总和ΣP小于汽车牵引力Pt时

二教学过程（60’）

§1-1发动机分类、一般构造及常用术语

一、发动机分类与一般构造

1．汽油机和柴油机（各自的特点）

2．四冲程发动机与二冲程发动机

3．水冷式发动机和风冷式发动机

4．转子发动机

二、常用术语

上止点、下止点、活塞行程、曲柄半径、燃烧室容积、气缸总容积

三、主要结构参数

1．排量的含义与计算公式

气缸排量指的就是气缸工作容积，指活塞一个行程所扫过的容积。

一个气缸的容积用Vh来表

示。

排量用Vl表示。

Vl=Vhi=

St×10-6

排量是指所有气缸的工作容积，i为气缸的数量。

2．短行程发动机和长行程发动机Πп

短行程发动机的优点：

P20

短行程发动机与长行程发动机的比较：

P22

3．压缩比

压缩比反映的是气缸内的气体被压缩的程度。

压缩比=气缸总容积/燃烧室容积

三课堂练习（20’）

东风EQ140型汽车的6100B-1型发动机其活塞行程为115mm，试计算发动机排量。

（缸径为100mm）

四课后作业（15’）

计算题：

已知某六缸发动机的排量为5.4L，压缩比为7，求燃烧室的容积。

一复习提问（10’）

二教学过程（70’）

§1-2四冲程发动机工作原理

活塞式发动机依靠曲柄连杆机构将活塞的直线运动转变为曲轴的回转运动。

四冲程发动机一个工作循环：

进气、压缩、作功、排气四个行程，曲轴转两周。

一、四冲程汽油机的工作原理

1．进气、压缩、作功、排气四个行程的工作过程。

进气行程：

进气门打开排气门关闭活塞下行

压缩行程：

进气门关闭排气门关闭活塞上行

作功行程：

进气门关闭排气门关闭活塞上——下行

排气行程：

进气门关闭排气门打开活塞下——上行

2．示功图：

（图1-16）

通过对示功图的分析（进气、压缩、作功、排气）了解发动机的工作过程与工作状况。

每个行程中汽车缸内气体压力与气体容积的变化关系。

3．爆燃与表面点火现象

爆燃：

由于缸内可燃混合气压力和温度过高，燃烧室内远离点燃中心的某处在火焰前峰未传到之

前发生自燃而造成的一种异常燃烧现象。

表面点火，分为早燃与后燃。

早燃（后燃）：

是在火花塞正常点火之前（之后），燃烧室内壁炽热表面提前点火引起的一种异常

燃烧现象。

这两种现象都是不正常的燃烧现象，必须控制。

4．四冲程汽油机的工作特点。

P26

二、四冲程柴油机工作原理

四冲程柴油机的每个工作循环也包括进气、压缩、作功和排气四个行程。

针对柴油机与汽油机的不同说明柴油机的工作原理。

三、汽油机与柴油机的比较

1．四冲程汽油机与柴油机两者主要的区别：

（1）所用燃料不同。

（2）混合气形成方式不同。

（3）压缩比高低不同。

（4）着火方式不同。

2．汽油机与柴油机使用性能及特性方面的不同：

P27

三课堂小结（10’）

参照挂图总结四冲程发动机的工作原理。

四课后作业（15’）

简述四冲程发动机的工作循环原理。

一复习提问（15’）

二教学过程（65’）

§1-3二冲程发动机工作原理

二冲程发动机的结构与工作原理不同于四冲程发动机，活塞上下运动二个行程，曲轴旋转一周，

发动机作功一次，完成一个工作循环。

一、二冲程汽油机工作原理简介

1．进气、压缩行程

与四冲程发动机的比较。

活塞上行——吸气行程，同时由于真空作用，可燃混合气被吸入曲轴箱内，故原本在气缸内的气

体被压缩。

2．作功、扫气行程

燃烧室内的可燃混合气被点燃后爆发，推动活塞向下运动，对外作功，活塞下行接近下止点前，

排气孔打开，废气排出。

3．二冲程发动机进气道的结构与控制方式：

（1）活塞控制方式。

（2）舌簧阀控制方式。

（3）活塞、舌簧阀控制方式。

4．二冲程汽油机与四冲程汽油机的比较：

P29

二、二冲程柴油机工作原理简介

二冲程柴油机的工作原理与二冲程汽油机的工作原理相似。

1．第一行程——换气、压缩行程。

活塞从下止点往上止点移动，进气孔与排气六均开启，气缸换气。

活塞继续移动，进气孔关闭，，排气门关闭，对气体进行压缩。

2．第二行程——作功、排气行程。

活塞接近上止点时，气缸内的气体的气压与温度都升高，柴油经喷油器进入气缸，与被压缩的空

气混合并自燃。

活塞受气体燃烧膨胀的压力而由上向下运动，对外作功。

活塞下行到2/3行程时排气门打开，进行排气，此时气缸内压力降低，进气孔开启，进行换气。

三课堂小结（10’）

简单复述二冲程发动机的工作原理。

四课后作业（10’）

简述二冲程发动机的工作原理。

（包括汽油机与柴油机）

一复习提问（10’）

二教学过程（75’）

§1-4发动机总体构造及型号编制规则

一、发动机总体构造

现代汽车发动机以四冲程汽油机和四冲程柴油机应该广泛。

（一）汽油机的总体构造：

二大机构和五大系统组成。

1．机体组

包括气缸体、气缸盖和油底壳，是发动机的主体部分。

作用：

作为发动机各机构、各系统的装配基体，而且其本身的许多部分又分别是曲柄连杆机构，

配气机构，供给系、冷却系和润滑系的组成部分。

2．曲柄连杆机构

包括活塞、连杆、曲轴和飞轮等机件组成。

作用：

发动机借以产生动力，并将活塞的直线往复运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力的机构。

3．配气机构

包括气门组件、凸轮轴、液压挺柱、齿形带传动机构等零部件组成。

作用：

使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸排出废气。

4．供给系

包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进排气装置等组成。

作用：

把汽油和空气混合成合适的可燃混合气供入气缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。

汽油机电控燃油喷射装置包括：

燃料供给系统、进气系统和电子控制系统。

5．点火系

包括蓄电池、发电机、分电器、点火线圈、火花塞和点火开关等。

作用：

保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的混合气。

6．冷却系

包括水泵、散热器、风扇、循环水套、分水管等。

作用：

把受热机件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。

7．润滑系

包括机油泵、集滤器、限压阀、油道、机油滤清器和机油冷却器等。

作用：

将润滑油供给作相对运动的零件以减少它们之间的摩擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地

冷却摩擦，清洗摩擦表面。

8．起动系

包括起动电机及其附属装置。

作用：

使静止的发动机起运并转入自行运转。

（二）柴油机的总体构造

四冲程水冷式柴油机有二大机构和四个系统，与汽油机相似。

柴油机供给系与汽油机不同。

二、国产内燃机型号编制规则

1．内燃机产品名称均按其所采用的燃料命名；

2．内燃机型号应能反映内燃机的主要结构特征及性能。

3．汽车发动机型号编制举例：

P33

三课堂小结（5’）

简单复述汽油机的总体构造。

四课后作业（15’）

简述汽油机的二大机构和五大系统及各部分的作用。

一复习提问（10’）

二教学过程（70’）

§2-1曲柄连杆机构概述

曲柄连杆机构的功用，是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。

*气体作用力——在每个工作循环的四个行程中，气体压力始终存在，但进、排气行程中气体压

力较小，对机件影响不大，主要研究作功和压缩两行程中的气体作用力。

在作功行程中，气体压力是推动活塞向下运动的力。

在压缩行程中，气体压力是阻碍活塞向上运动的力。

*往复惯性力与离心力

往复运动的物体，当运动速度变化时，就要产生往复惯性力。

物体绕某一中心作旋转运动时，就

会产生离心力。

这两种力在曲柄连杆机构的运动中都是存在的。

*摩擦力

摩擦力是任何一对互相压紧并作相对运动的零件表面之间必定存在的，其最大值决定于上述各种

力对摩擦面形成的正压力和摩擦系数。

汽车发动机一般采用多缸发动机，多缸发动机曲柄连杆机构的结构型式取决于气缸数量与气缸的

布置型式。

一、气缸的布置型式

1．直列发动机

2．V型发动机

3．水平对置发动机

二、气缸偏置

三、工作条件：

特点是高温、高压、高速和化学腐蚀。

四、曲柄连杆机构的组成

曲柄连杆机构一般由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮三部分组成。

（以上海-大众JV发动机为例）

1．组成及结构特点

2．曲柄连杆机构的拆卸

§2-1机体组

机体组主要由气缸体、气缸盖、气缸垫、曲轴箱和油底壳等组成。

一、气缸体

气缸体的工作条件：

P39~40

1．水冷式气缸体的结构型式与构造

2．风冷式发动机气缸体

3．气缸壁与气缸套

4．分水套

5．曲轴主轴承座

三课堂小结（10’）

简单复述曲柄连杆机构的组成及功用。

四课后作业（20’）

曲柄连杆机构拆卸的步骤。

一复习提问（5’）

二教学过程（75’）

§2-2机体组（接上堂课）

二、气缸盖与气缸垫

1．气缸盖

气缸盖的主要功用是封闭气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。

发动机的气缸盖上应有进、排气门座及气门导管孔和进、排气通道等。

汽油机气缸盖还设有火花

塞座孔，而柴油机则设有安装喷油器的座孔。

2．汽油机燃烧室

汽油机的燃烧室是由活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间组成。

燃烧室的形状对发动机的工作影

响很大。

对燃烧室有三点基本要求：

P44。

汽油机常用燃烧室形状：

楔形、盆形、半球形、双球形、4气门浅蓬形。

3．气缸垫

气缸盖与气缸体之间置有气缸衬垫，以保证燃烧室的密封。

气缸垫须满足的要求：

P45。

气缸垫多是金属-石棉垫，还有纯金属垫。

三、油底壳

油底壳的主要作用是贮存机油并封闭曲轴箱。

§2-3活塞连杆组

活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等主要机件组成。

一、活塞

活塞的作用是与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室，并承受气缸中气体压力，通过活塞销将作用

力传给连杆，以推动曲轴旋转。

1．工作条件与要求

活塞在高温、高压、高速及润滑和散热均比较困难的条件下工作的。

对活塞的四点要求：

P47。

2．结构

活塞的基本结构可分为头部、环槽部和裙部三部分。

3．活塞变形特征及相关措施

4．活塞安装注意事项

三课堂小结（10’）

简单复述活塞的构造及工作条件、特征。

四课后作业（20’）

燃烧室形状对发动机工作影响很大，故对燃烧室有什么要求？

一复习提问（10’）

二教学过程（75’）

§2-3活塞连杆组（接上堂课）

二、活塞环

活塞环作用：

用来密封活塞与缸壁之间的间隙，防止窜气，同时使活塞往复运动更圆滑。

1．活塞环的工作条件

活塞环是在高温、高压、高速以及润滑困难的条件下工作。

当活塞环严重磨损、失去弹力或密封

面烧蚀失去密封作用时，将造成发动机起动困难，动力下降，曲轴箱压力升高，排气管早蓝烟，燃烧

室、活塞等表面严重积炭等不良现象。

2．气环（压缩环）

作用：

保证活塞与气缸壁之间的密封，防止气缸内的高温、高压燃气大量窜入曲轴箱；并将活塞

所承受的热量传递给气缸，再由冷却液或空气带走。

（分析图2-34）

1）密封特性

由于汽油机一般设有2道气环，柴油机设有3道气环，切口相互错开的几道气环所构成的“迷宫

式”封气装置，足以对气缸中的高压燃气进行有效的密封。

2）活塞环的装配间隙

在安装活塞环时应留有一定值的端隙Δ1、侧隙Δ2、背隙Δ3，以防环受热后胀死在环槽内或卡死

在气缸内，造成损坏。

3）气环的切口形状

从气环的密封特性中可知，活塞环的切口是燃气泄漏的主要通道，故切口的形状和装入气缸后切

口端面间的间隙大小直接影响燃气的泄漏量。

4）气环的断面形状

矩形环、锥形环、扭曲环、梯形环、桶形环

3．油环

作用：

刮除气缸壁上多余的润滑油，并在气缸壁上形成一层均匀的油膜，也能起到辅助性的密封

作用。

油环按结构分为普通油环和组合式油环两种。

三、活塞销

作用：

连接活塞和连杆小头，并将活塞所受的气体作用力传给连杆。

1．结构：

通常为空心圆柱体，有时为变截面管状体结构。

2．连接方式：

分为全浮式与半浮式两种。

四、连杆

作用：

将活塞承受的力传给曲轴，并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

连杆由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等零件组成。

（一）连杆体与连杆盖

1．基本结构

2．V型发动机连杆的构造

（二）连杆轴承

1．常用的耐磨合金材料及其特性

2．轴承（轴瓦）的结构

三课堂小结（5’）

简单复述活塞连杆组的组成及各部分的作用。

四课后作业（20’）

为什么活塞环是发动机中磨损最快的零件之一？

一复习提问（10’）

二教学过程（75’）

§2-4曲轴飞轮组

曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮以及其它不同作用的零件和附件组成。

一、曲轴

作用：

将活塞连杆组传来的气体作用力转变成曲轴的旋转力矩对外输出；并驱动发动机的配气机

构及其它辅助装置工作。

（一）曲轴的结构

曲轴主要由前端轴、曲拐、曲轴后端三部分组成。

1．曲拐

曲拐由连杆轴颈与其两端的曲柄及主轴颈构成。

一根曲轴的曲拐个数取决于发动机的气缸数目和气缸排列方式，直列发动机曲轴的曲拐数与气缸

数相等，V型发动机曲轴的曲拐数是气缸数的一半。

曲拐的各组成部分，见图2-49。

2．曲拐的布置与发动机工作循环表

1）一般规律：

曲拐的布置主要取决于气缸数、气缸排列方式和各缸的工作顺序，并遵循四个原则。

2）常见的多缸发动机曲拐布置与工作循环表。

见P61~P63页

3．前端轴与曲轴后端

4．曲轴的轴向定位

作用：

防止发动机工作时，离合器通过飞轮作用于曲轴上的轴向力有使曲轴产生轴向窜动的趋势。

对曲轴的要求：

必须具有足够的刚度和强度，工作表面有较高的耐磨性。

（二）主轴承

俗称大瓦，基本结构与连杆轴承相同。

二、飞轮

飞轮是一个转动惯量很大的圆盘，其作用：

P64

飞轮上通常刻有第一缸点火正时记号，以便校准点火时刻。

三、曲柄连杆机构的装配与调整

（一）装配注意事项

（二）装配与调整方法

§2-5发动机的固定与支撑

发动机一般通过气缸体和飞轮壳或变速器壳支撑在车架上，为了减小汽车行驶中车架的扭转变形

对发动机工作的影响，发动机在车架上采用弹性支承，并加装纵向拉杆。

三课堂小结（5’）

简单总结曲柄连杆机构的组成及能量转换过程。

四课后作业（20’）

能基本掌握曲柄连杆机构的装配与调整（自已口头复述）

一复习提问（10’）

二教学过程（75’）

§3-1配气机构概述

配气机构是控制发动机进气和排气的装置，其作用：

按照发动机的工作次序和各缸工作循环的要

求，定时开启和关闭进、排气门，以便在进气行程使尽可能多的可燃混合气（汽油机）或空气（柴油

机）进入气缸，在排气行程将废气快速排出气缸。

四冲程发动机采用气门式配气机构。

一、气门的布置型式

1．侧置气门式配气机构（淘汰）

2．顶置气门式配气机构

结构特点：

位于气缸的顶部，燃烧室结构紧凑，压缩比高，有利于提高发动机的动力性和经济性。

工作原理：

见图3-3。

传动比：

曲轴与凸轮轴间的传动比就为2:

1。

二、凸轮轴的布置型式

凸轮轴的布置型式是根据凸轮轴在机体中安装位置的不同，划分为下置式、中置式和顶置式三种，

都可用于顶置气门式配气机构。

1．下置凸轮轴与中置凸轮轴的比较

下置凸轮轴的优点：

凸轮轴位于曲轴箱中部，距离曲轴很近，曲轴通过一对正时齿轮直接驱动凸

轮轴，传动方式简便，且有利于发动机整体布置。

下置凸轮轴的缺点：

凸轮轴与气门相距较远，气门传动组的零部件较多，特别是细而长的推杆容

易变形，冷机运转噪声大，往复运动质量大，影响发动机转速的提高。

中置凸轮轴：

消除了下置凸轮轴的缺点，让凸轮通过挺柱直接驱动摇臂，凸轮轴与曲轴间的距离

增大，需增加中间齿轮或采用链传动方式。

2．凸轮轴顶置式

结构特点：

凸轮轴和气门都布置在气缸的顶部，气门装在气缸盖中，凸轮轴则安装在气缸盖的上

端面上。

由于凸轮轴与气门之间没有了挺柱和推杆等传动机件，使配气机构往复运动质量大大减小，

多用于高速发动机。

工作原理：

见图3-6

三、凸轮轴的传动方式

齿轮传动：

（下置式、中置式配气机构）。

正时精度高，传动阻力小且无需张紧机构。

链传动：

（上置式配气机构）。

可靠性与耐久性较差，链条的制造质量要求高。

齿形带传动：

（上置式）。

传动平稳，噪声小，不需要润滑，制造成本低，广泛用于中高速发动机。

四、多气门发动机配气机构

1．顶置双凸轮轴发动机：

在多气门发动机中以四气门发动机配气机构技术最完善，动力性与经

济性最好，使用最广泛，处于主流地位。

结构特点与驱动方式见图3-12，3-13。

2．V型多气门发动机：

图3-17

五、气门间隙

发动机装配时，为了补偿气门受热后的膨胀量，在气门及其传动机构中留有适当的间隙。

三课堂小结（5’）

参照挂图简单复述配气机构的构造。

四课后作业（20’）

气门间隙过大或过小对发动机有什么影响？

一复习提问（10’）

二教学过程（75’）

§3-2配气机构的主要零部件

配气机构通常由气门组和气门传动组两部分组成。

一、JV发动机配气机构

采用同步齿形带驱动的单根顶置凸轮轴、单列顶置气门、液压筒形挺柱、直顶式配气机构。

1．组成及结构特点。

气门组包括进、排气门、气门导管、气门弹簧、弹簧座，锁片及气门座圈等。

气门传动组主要有

凸轮轴、液压挺柱、正时齿形带和齿带轮等。

凸轮轴直接安装在气缸盖上平面和五个轴承盖组合而成的承孔内，凸轮通过液压挺柱直接驱动气

门。

整个配气机构的组成十分简练，零部件很少，较为先进。

2．配气机构的拆卸与装配步骤见P74

二、东风EQ6100-1发动机配气机构

采用下置凸轮轴、顶置气门式配气机构，由正时齿轮、凸轮轴、挺柱、挺柱架、推杆、摇臂、摇

臂轴、气门间隙调整螺钉等零部件组成。

配气机构的拆卸与装配步骤见P75

三、气门组主要零件

气门组件包括进、排气门及其附属零件。

其工作要求：

P76

1．气门

分进气门和排气门两种，结构相似，由头部和杆部两部分组成。

1）气门头部：

平顶、凸顶、凹顶见图3-24

2）气门锥角

减小气门锥角，可增大气流通道断面，减小进气阻力，但过小会使气门的密封性与导热性变差。

进气门用小锥角，排气门用大锥角。

3）气门杆部：

起导向和传热作用。

2．气门导管

作用：

导向，以保证气门作上下往复运动时不发生径向摆动，准确落座，与气门座正确贴合，同

时起导热作用，将气门杆的热量经气门导管传给缸盖及水套。

3．气门座

分两种，一种在气缸盖上直接加工而成，与之为一体的；一种是单独制作成，再镶入气缸盖中。

4．气门弹簧

作用：

关闭气门，靠弹簧张力使气门压在气门座上，克服气门和气门传动组件所产生的惯性力，

防止各传动部件彼此分离而不能正常工作。

见图3-30

三课堂小结（5’）

参照挂图简单复述气门组的主要零件。

四课后作业（20’）

简单复述发动机