1、河北科技大学汽车驾驶结课论文汽车基本构造及原理学生姓名学号12L0551024学生专业机械类班级1二级学院理工学院指导教师副教授河北科技大学2013年11月汽车基本构造及原理摘要汽车发动机内部燃油剧烈爆炸，驱动活塞在汽缸内做往复直线运动,通过曲轴将直线运动转化为旋转运动,将化学能转化为机械能，然后通过离合装置将旋转运动沿变速箱输入轴进入变速箱。通过高低档调节汽车的输出扭矩，经输出轴，传动轴，半轴传送到车轮上，驱动汽车运动。关键词汽车发动机；底盘；车身；电气设备；化学能；机械能；1汽车基本构造汽车大体分为四个部分发动机，底盘，车身和电器设备11发动机发动机是一种能量转换机构，它将燃料燃烧产生的热
2、能转变成机械能。要完成这个能量转换必须经过进气，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，压缩接近终点时点燃可燃混合气或将柴油高压喷入气缸内形成可燃混合气并引燃；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。即进气、压缩、作功、排气四个过程。主要由曲柄连杆机构，配气机构，燃油供给系统，润滑系统，冷却系，点火系和启动系组成。111曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出
3、动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。112配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。113燃油供给系统由燃油泵，燃油缓冲器，燃油滤清器，喷嘴，压力调节器，冷启动阀和节温定时开关构成。汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内
4、形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。燃油管路中的压力约为250KPA114润滑系统润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。115冷却系统水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。116点火系统点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞
5、头部伸入燃烧室内。因为柴油的可燃度比汽油低，所以柴油机不需要点火，通过高压就可以使柴油燃烧。所以柴油机没有点火系统。117启动系统要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。启动系统包括驱动装置和辅助装置。前者对曲轴施加力矩，驱动曲轴旋转；后可使驱动迅速、轻便、可靠。启动方法包括人力驱动、电启动机启动、柴油机用汽油机启动和柴油机
6、用汽油启动等等。最常见的就是电启动机启动。电启动机（发电机）包括啮合机构、驱动机构和保护电路啮合机构它使电启动机的驱动齿轮与飞轮齿圈啮合以及通过控制装置接通电启动机的电枢电路。有杠杆式和电磁式两种。驱动机构电枢轴与驱动齿轮之间的连接机构（包括小齿轮）。由于飞轮齿圈与电动机小齿轮之间的传动比很大，启动后，飞轮转速高，若带动电动机旋转，将造成电动机因超速而损坏。因此，驱动机构必须是单向传动力，即是一个单向离合器。常用驱动机构有单向滚柱式离合器、弹簧式离合器和多片摩擦式离合器。保护电路作用是发动机启动后，能使启动机停止工作；发动机正常工作时，即使误将启动开关接通，启动机也不会工作。保护电路大多是依靠
7、汽车发电机中性点电压和改进启动继电器来实现的。12汽车底盘底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证汽车的正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。包括驱动桥，悬架，减震器，车轮及轮胎，行车制动器，驻车制动器等。121传动系发动机所发出的动力靠传动系传递到驱动车轮。传动系具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能，与发动机配合工作，能保证汽车在各种工况条件下的正常行驶，并具有良好的动力性和经济性。主要由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等组成。按能量传递方式不同可以分为机械传动、液
8、力传动、液压传动、电传动等。122行驶系接受由发动机经传动系传来的转矩，并通过驱动轮与路面附着作用，转化为汽车行驶的驱动力，将全车各部件连成一个整体，支承汽车的总质量，传递并承受路面作用于车轮上的各种力及其力矩，缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车平稳行驶。123转向系转向时,转动转向盘,安全转向柱和转向器中的转向齿轮一起转动,带动转向器中的转向齿条横向移动，转向齿条带动左右转向横拉杆移动,横拉杆与左右转向节臂相连,推动转向节臂转动；转向节臂与转向节固定在一起,转向节随着转动；转向节上装有转向车轮,于是转向车轮被转向节带动偏转一个转向角度,使汽车改变行驶方向转向完了,转向盘转回原位,带
9、动转向车轮恢复原位,汽车恢复直线行驶。转向系主要由转向操纵机构和转向传动机构组成。转向操纵机构包括转向盘和安全转向柱转向传动机构包括转向器、左右横拉杆、转向节臂和转向节等。124制动系制动系统一般由制动操纵机构和制动器两个主要部分组成。制动操纵机构产生制动动作、控制制动效果并将制动能量传输到制动器的各个部件。（制动钳总成，制动油管，制动主缸，制动报警开关，制动轮缸和制动管路）制动器产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力制动力的部件。车上常用的制动器都是利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩，称为摩擦制动器。有鼓式制动器和盘式制动器两种。按制动作用可分为行车制动、驻车制动，应急制动及辅助制
10、动系统等。按操作能源可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。按能源传输可分为为机械式、液压式、气压式、电磁式等。同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。13车身汽车车身结构主要包括车身壳体、车门、车窗、车前钣制件、车身内外装饰件和车身附件、座椅以及通风、暖气、冷气、空气调节装置等等。在货车和专用汽车上还包括车箱和其它装备。其他装备既安全带、头枕、气囊以及汽车碰撞时防止乘员受伤的各种缓冲和包垫装置。14电气设备汽车电气设备由汽车电源，用电设备，配电装置组成。所有汽车电气设备的共同点都是单线制，负极搭铁，两个电源（发电机和蓄电池），低压直流供电（12V和24V），各种电器并联
11、。汽车电源发电机和蓄电池。用电设备启动系统，点火系统，照明信号系统（车灯），车辆信息显示系统（主要是仪表），辅助电器系统（空调、刮水器、收音机、电动座椅、电动门窗、防盗系统、汽车安全系统等）。配电装置继电器，保险装置，插接器，电路开关和导线线束等。2汽车基本原理当汽车钥匙插进点火开关向右转动时，起动机的电路接通，电瓶的大量电流便流入起动机的线圈。启动机就运转起来，同时，启动机的小齿轮合肥轮上的齿环相互咬合，把力量传递给曲轴，曲轴带动活塞，便能上下活动。活塞在气缸中移动四个行程，曲轴转720度（两转）时才完成一次动力的发动机，成为四冲程发动机。这四个形成连续不断，重复不停，周而复始，一直循环下去
12、，发动机产生的动力便源源不断。发动机转动后，带动附带发动机旁的发电机运转儿产生电力，提供火花塞及车上的电器使用，如音响、车灯等。发动机运转产生的动力，经由飞轮传至离合器。飞轮是用作启动机的被动件，离合器的主动件。当驾驶者踩下离合器踏板时，离合器片便离开飞轮，使动力传送中断，可进行换挡。反之，离开踏板，离合器片与飞轮接触，动力变传送。动力到达变速箱，力量由离合器传至副轴，再传到主轴或到车轴，主轴接传动轴，传动轴将力量传到差速器，经调整后带动车轴，最后车轮便转动，是车子前进。21发动机工作原理发动机是一种能量转换机构，它将燃料燃烧产生的热能转变成机械能。要完成这个能量转换必须经过进气，把可燃混合气
13、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，压缩接近终点时点燃可燃混合气或将柴油高压喷入气缸内形成可燃混合气并引燃；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。即进气、压缩、作功、排气四个过程。把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。下面介绍一下四行程发动机的工作原理和工作过程。211四行程汽油机的工作原理四行程汽油机的运转是按进气行程
14、、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不断循环反复的。（1）进气行程由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。进气过程开始时，活塞位于上止点，气缸内残存有上一循环未排净的废气，因此，气缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力，空气经空气滤清器并与化油器供给的汽油混合成可燃混合气，通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为0075009MPA，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到37
15、0400K。实际汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸入更多的可燃混合气。（2）压缩行程曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。此时气体的压力和温度主要随压缩比的大小而定，可燃混合气压力可达0612MPA，温度可达600700K。压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则燃烧速度越快，发动机功率也越大。但压缩比太高，容易引起爆燃。所谓爆燃就是由于气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外
16、传播，造成尖锐的敲缸声。会使发动机过热，功率下降，汽油消耗量增加以及机件损坏。轻微爆燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是很有害的，汽油机的压缩比一般为610（3）作功行程作功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点即点火提前角位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，最高压力可达35MPA，最高温度可达22002800K，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加
17、，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束，气体压力降低到0305MPA，气体温度降低到13001600K。（4）排气行程可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。实际汽油机的排气行程也是排气门提前打开，延迟关闭，以便排出更多的废气。由于燃烧室容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。受排气阻力的影响，排气终止时，气体压力仍高于大气压力，约为01050115MPA，温度约为
18、9001200K。曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。可见四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环，这期间活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。3四行程柴油机的工作原理四行程柴油机和四行程汽油机的工作过程相同，每一个工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气四个行程，但由于柴油机使用的燃料是柴油，柴油与汽油有较大的差别，柴油粘度大，不易蒸发，自燃温度低，故可燃混合气的形成，着火方式，燃烧过程以及气体温度压力的变化都和汽油机不同，下面主要分析一下柴油机和汽油机在工作过程中的不同点。四行程柴油机在进气行程中所不同的是柴油机吸入气
19、缸的是纯空气而不是可燃混合气，在进气通道中没有化油器，进气阻力小，进气终了时气体压力略高于汽油机而气体温度略低于汽油机。进气终了时气体压力约为0078500932MPA，气体温度约为300370K。压缩行程压缩的也是纯空气，在压缩行程接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室，柴油和空气在气缸内形成可燃混合气并着火燃烧。柴油机的压缩比比汽油机的压缩比大很多一般为1622，压缩终了时气体温度和压力都比汽油机高，大大超过了柴油机的自燃温度。压缩终了时，气体压力约为3545MPA，气体温度约为7501000K，柴油机是压缩后自燃着火的，不需要点火，故柴油机又称为压燃机。柴油喷入气缸后，在很短的时
20、间内与空气混合后便立即着火燃烧，柴油机的可燃混合气是在气缸内部形成的，而不象汽油机那样，混合气主要是在气缸外部的化油器中形成的。柴油机燃烧过程中气缸内出现的最高压力要比汽油机高得多，可高达69MPA，最高温度也可高达20002500K。作功终了时，气体压力约为0204MPA，气体温度约为12001500K。柴油机的排气行程和汽油机一样，废气同样经排气管排入到大气中去，排气终了时，气缸内气体压力约为01050125MPA，气体温度约为8001000K。柴油机与汽油机比较，柴油机的压缩比高，热效率高，燃油消耗率低，同时柴油价格较低，因此，柴油机的燃料经济性能好，而且柴油机的排气污染少，排放性能较好
21、。但它的主要缺点是转速低，质量大，噪声大，振动大，制造和维修费用高。在其发展过程中，柴油机不断发扬其优点，克服缺点，提高速度，有望得到更广泛地应用。3多缸发动机的工作原理前面介绍的是单缸发动机的工作过程，而现代汽车发动机都是多缸四行程发动机，那么，多缸四行程发动机与单缸四行程发动机的工作过程有什么区别呢就能量转换过程，发动机的每一个气缸和单缸机的工作过程是完全一样的，都要经过进气、压缩、作功和排气四个行程。但是单缸发动机的四个行程中只有一个行程作功，其余三个行程不作功，即曲轴转两圈，只有半圈作功，所以运转平稳性较差，功率越大，平稳性就越差。为了使运转平稳，单缸机一般都装有一个大飞轮。而多缸发动机的作功行程是差开的，按照工作顺序作功，即曲轴转两圈交替作功，因此，运转平稳，振动小。缸数越多，作功间隔角越小，同时参与作功的气缸越多，发动机运转越平稳。多缸机使用最多的有四缸发动机，六缸发动机和八缸发动机。参考文献汽车构造主编吉林大学陈家瑞汽车理论主编清华大学余志生热工基础与发动机原理普通高等教育“十五”国家级规划教材
