1、汽车构造与原理,发动机部分,总论,内容提要 汽车发展简介 汽车分类及代号与产品型号 汽车的总体构造 汽车主要技术参数 汽车行驶基本原理,1.汽车发展简介,1.1汽车的诞生 1.2世界汽车工业的发展 1.3汽车生产现状及发展趋势 1.4中国汽车工业的发展与现状,1.1汽车的诞生,上图为1880年前后的马车，早期汽车的式样都以马车为参照，所以汽车刚问世时被称作无马马车。 1770年法国人库格纳特用蒸汽机创造出第一部14.71Kw,4Kw/h的车子。,1886年德国人戴姆勒将内燃机装在车上，发动机排量0.462升，功率0.81千瓦（1.1马力）时速18Km 德国人卡尔本茨发明了世上第一辆汽车，将一台
2、0.65Kw单缸汽油机装在一辆三轮车上，并于1886年1月29日进行专利立案。（1886年1月29日也就是世上第一辆车的诞生日）这辆汽车采用小型卧式单缸四冲程汽油机、电点火、化油器、水冷式散热器、转向系和管式车架在内的众多个性化技术 。,马车的联想,第五轮转向 为使马车能顺利转向，在前轴中央加装一可以旋转的轮子，现代汽车中，拖车便是利用此原理，在上加装一圆盘，当拖车前方拽引车转弯，其后轮相当拖车前轮，使拖车前轴随拽引车前轮转向，此时，圆盘随之转动。从而并启发了汽车转向系的设计转向时两前轮中心线的延长线交点须落在后轴延长线上（即利用四连杆中相等曲柄机构，令左右两轮转向节臂延长线交点落在后轴中心线
3、上）即转向系统中著名的阿克曼原理，因此设计中两前轮有不同的转向角，而且内侧轮大于外侧轮,后轴,转向节臂,横拉杆,（主销）转向轴线,阿克曼转向连杆,1901年，官拜直隶总督的袁世凯为了讨好慈禧，用1万两白银购进一辆第二代奔驰牌小轿车作为慈禧六十大寿的贡礼送给了慈禧太后。此车设计新颖、工艺精湛。慈禧一生享尽了富贵，却从没有见过这种先进的洋玩艺儿，看后心中大喜。可是她第一次乘坐汽车去颐和园游览时，汽车驶出紫禁城后，她突然发现，原来的马车夫孙富龄成了现在的汽车司机，他不仅坐着，而且还坐在自己前面，他不但与自己平起平坐，而且还坐在前面，这还了得，有失自己尊严，立即责令他跪着开车。慈禧的话谁敢不从？司机只
4、好跪着驾驶，但手不能代替脚踩油门和刹车，路上险些酿成惊天大祸。无奈，慈禧被人搀扶下车，中途又换上她的十六抬大轿。后来，此车作为皇宫遗物在紫禁城闲置起来。,中国第一辆车于1929年5月31日在沈阳问世，由张学良掌管的辽宁迫击炮厂制造，以美国“瑞雪”为样本，发动机、后桥、电器、轮胎均用原车件，其他自己重新设计制造，有人做了统计：在全车666种零件中，有464种是自制的，202种是进口的）主要是发动机、电器件、精密齿轮、轴承等），“国产化”率高达70% 。民生牌75型载货汽车，这辆汽车载重量1.82吨，长头、棕色，采用六缸水冷汽油发动机，65马力，前后轮距4.7米，前后四轮为单胎，最高车速为每小时四
5、十公里。 1937年春，中国第一部自制的高速柴油汽车发动机诞生了。 1953年7月在长春兴建中国一汽，1956年7月13日，汽车厂建厂三周年的前两天，第一辆汽车诞生了，生产出新中国第一辆解放CA10型载货车，1958年生产出我国第一辆轿车东风牌轿车（纯手工打造），后始小批量生产红旗、CA7560型高级轿车。,各国汽车的特点 德国车沉静、深藏不露、少以外观取宠 英国车稳重、内向、有涵养、用料足、讲传统、外形不夸张、实在 意大利车外形超前、功率强劲、求速度、艺术色彩浓 法国车我行我素、性格独特 日本车小巧玲珑、轻便省油、用料精打细算、注重经济性 美国车豪放狂野、不拘小节、重宽敞豪华、外观大方气派,
6、1.2世界汽车工业的发展,汽车快速发展阶段（19世纪末至20世纪30年代） 汽车发展的全盛时期（20世纪30年代至70年代初） 汽车企业兼并改组，汽车产量相对稳定时期（ 70年代以后）,世界主要汽车公司创建时间,汽车快速发展阶段,有20余家汽车公司相继成立 汽车生产组织形式由家庭作坊式向大规模、标准化和流水线生产过渡,福特公司1913年采用流水线生产T型汽车，1920年实现了每分钟生产1辆汽车 T型车生产量达1546万辆，创下当时汽车单产世界记录,福特T型车,1908年 美国通用汽车公司创立,先后兼并了30多个汽车公司，进行集团化生产，分工协作。1927年后，一直是美国和世界最大汽车公司。在1
7、993年世界500强排第一名，从业人员1984年最多达81万，2002年汽车年产量830万辆，总部在美国汽车城底特律。,汽车技术发展,高速汽油机、柴油机 艾克曼式转向机构 等速万向节 弧锥齿轮和双曲面齿轮传动 带同步器的变速器 四轮制动 液压减震器 充气轮胎和发电机蓄电池马达起动系统,1912年奔驰轻型旅游车,1894年德国奔驰,1899法国汽油车,1932年凯迪拉克轿车,1915凯迪拉克轿车,1924别克轿车,汽车发展的全盛时期,欧洲各国大力发展汽车，西欧汽车产量由战前的80万辆猛增到750多万辆，增长了近10倍。 甲壳虫牌汽车，共生产2150万辆，创单产世界记录。,甲壳虫汽车,高尔夫轿车,
8、高尔夫牌轿车，已经生产2000多万辆，欧洲几乎每个家庭都有1辆。,日本崛起,引进、消化、创新，产量1970年400万辆，其中出口汽车100万辆，1985年出口汽车达675万辆，19801993年期间年产超过美国，跃居世界第一。,丰田-CAMRY(佳美),TOYOPET皇冠RS型/1955年/日本,丰田-皇冠,汽车技术,向高速、方便、舒适方面发展 50年代轿车功率已经达到280kw，最高车速达200km/h，流线型车身、前轮独立悬架、液力自动变速器、动力转向、动力制动、全轮驱动、低压轮胎、子午线轮胎相继出现,汽车企业兼并改组，汽车产量相对稳定时期,汽车年产量稳定在40005000万辆左右 日美连
9、续发生5次贸易战，欧美、欧日贸易摩擦不断 参股、控股、转让、兼并。1998年5月7日，德国最大的汽车工业集团戴姆勒.奔驰公司与美国第三大汽车公司克莱斯勒公司合并,韩国崛起,沿着KD（套件）装配到零部件国产化，再到自主开发的发展道路，实现技术跨越，至1997年，汽车总产量、出口量均居全球排名第五位,汽车技术,发展方向是提高汽车的安全性和降低排气污染。 防抱死制动系统 电子控制喷油 电子控制点火 三元催化 电动汽车,1.3汽车生产现状及发展趋势,世界汽车保有量6.6亿辆，其中轿车4.3亿辆 世界平均每千人汽车拥有量为100辆，美国千人汽车拥有量达780辆，居首位，我国为16辆 2003年世界汽车年
10、产量达5500万辆,2003年世界汽车产量排名（万辆）,2003年世界主要汽车生产国汽车年产量所占比例,2003年世界汽车制造商汽车产量排名,世界“6+4”格局,通用 丰田 福特沃尔沃 雷诺日产 德国大众 戴姆勒克莱斯勒,标致雪铁龙 本田 现代 菲亚特,六大集团公司2003年汽车产量约占全球的66.5,为何称作雷诺日产？1999年3月，日产汽车公司和与法国雷诺汽车公司签订了一个全面的联盟协定，旨在加强日产汽车公司的财政地位，同时获得双赢的发展。在对全球业务战略具有关键意义的各种运作中，双方之间的这种联盟允许最佳的和互补的产量，包括销售、产品和生产活动。这种联盟旨在加强品牌知名度，使这些品牌具有
11、明显的能力和特点，而且能够在21世纪的全球市场上有效地参加竞争。,汽车技术,汽车电子控制 80年代初，电子设备只占汽车成本的2，目前已经达到1520。如（EFI电控燃油喷射、DLI无分电器电子点火、ABS防抱死制动系统、ETS电子驱动力调节系统、EDS电子差速锁、ASR驱动防滑装置、AT电控自动变速器、SRS安全气囊、CCS电子巡航系统、GPS全球卫星定位系统、ESP 电子稳定装置 、智能悬架、速度感应式转向系统、三元催化转化系统、故障自诊断系统等。,汽车新结构,可变配气正时和气门升程电子控制装置（VETC） 可变压缩比（SVC） 可变几何形状增压器 双级式涡轮增压器 自动/手动变速器 陶瓷制
12、动盘等,新材料、新工艺,工程塑料 玻璃钢及新型高强度钢材 镁铝合金等复合材料 精密锻造 粉末冶金 无屑加工 一次成型等,新机型,蓄电池电动汽车（EV） 混合动力汽车（HEV） 燃料电池电动汽车（FCEV） 压缩天然气汽车（CNGV） 液化石油气汽车（LPGV） 太阳能汽车 直接喷射式汽油机（GDI） 高压共轨柴油发动机,设计制造新技术,计算机辅助设计（CAD） 计算机辅助工程分析（CAE） 计算机辅助试验（CAT） 计算机辅助造型（CAS） 计算机辅助制造（CAM） 计算机辅助集成制造系统（CIMS） 虚拟现实（VR）等,未来世界汽车的技术发展方向,汽车设计技术和控制手段电子化 汽车驱动形式多
13、样化 汽车生产制造柔性化 汽车材料轻量化 汽车生产组织全球化 开发更安全、舒适、无污染和节能型、智能化汽车,1.4中国汽车工业的发展与现状,历年汽车产量增长,我国汽车发展3个阶段,建国初期25年（19531978）汽车工业创建成长阶段 改革开放后15年（19781993）汽车工业改革开放阶段 新的发展时期（1994至今）汽车工业快速增长阶段,汽车工业创建成长阶段 （19531978）,第一汽车厂于1953年7月在长春破土动工 1956年7月生产出第一辆解放牌载重汽车 1958年5月生产出第一辆“红旗”牌轿车,第二汽车厂于1967年4月动工兴建，1975年7月投产，主要生产东风牌载货汽车。 大跃
14、进和文化大革命运动，先后形成了两次“汽车热”，全国汽车企业达2000余家（南汽、上汽、北汽、济汽、川汽、陕汽等）。 产品类型主要是中型货车，出现“缺重少轻，轿车基本空白”的局面。 1981年，我国汽车年产量仅达17.6万辆。,汽车工业改革开放阶段 （19781993）,1982年，中国汽车工业公司再次成立 1985年，中央在“七.五”规划中，把汽车工业列为国家支柱产业。1987年，我国政府确定了重点发展轿车工业的战略决策,内部结构调整，产品改型换代；对外改革开放,北京吉普汽车公司与美国克莱斯勒公司 长安机器厂与日本铃木 南京汽车公司与依维柯 上海汽车公司与大众 广州汽车厂与标致 天津汽车公司与
15、日本大发 一汽与克莱斯勒 一汽与大众 二汽与雪铁龙先后引进先进技术100多项，其中整车项目10多项1993年底，我国汽车年产量达129.7万辆，跃居世界第十二位,汽车工业快速增长阶段 （1994至今）,1994年，国务院颁布汽车工业产业政策，提出“增强企业开发能力，提高产品质量和技术装备水平，促进产业组织的合理化，实现规模经济，到2010年成为国民经济的支柱产业”的奋斗目标。,国内主要汽车合资企业,国内形成了“3+6”格局,1.一汽 2.东风 3.上海,1.广州本田 2.重庆长安 3.安徽奇瑞 4.沈阳华晨 5.南京菲亚特 6.浙江吉利,2003年达到了444.37万辆,产量变化,0100万辆
16、：40年时间 100200万辆：8年时间 200300万辆：2年时间 300400万辆：1年时间 2003年达到了444.37万辆，实现了跨越式发展,存在问题,全国产量只相当美国通用公司的一半多 汽车的品牌基本都来自国外，自主开发能力较弱，急待改进,2.汽车分类及代号与产品型号,2.1 汽车分类2.2汽车代号与产品型号,2.1 汽车分类 （GB/T3730.1-2001）,按用途分类1.乘用车：主要用于载运乘客及其随身行李物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位2.商用车：主要用于商业用途，运送人员和货物,1.乘用车,2、商用车,（1） 客车（2） 货车（3） 半挂牵引车,按动力装置类
17、型分类1、内燃机汽车：活塞式内燃机汽车 往复燃气轮机汽车 旋转燃料在气缸内燃烧，将所产生的热能转化为机械能的机器。（如汽油车、柴油车、代用燃料汽车等）2、电动汽车： 蓄电池式（ZEV）燃料电池式（FCEV）复合式（HEV） 以电动机为驱动机械，并有自身供电能源的车辆。3、喷气式汽车4、其他动力装置汽车,按行驶道路条件分类1.公路用汽车2.非公路用汽车 按行驶机构的特征分类1.轮式汽车2.其他类型行驶机构的车辆 按乘客座位数及汽车总质量分类GB/T15089-2001,2.2汽车代号与产品型号,汽车代号,产品型号国产汽车产品型号用以表明厂牌、类型和主要特征参数首部 中部 尾部,拼音字母 拼音字母
18、 阿拉伯数字 或拼音字母 （企业代号） （专用车分类）（变型车代号） 阿拉伯数字 阿拉伯数字 产品序号车辆类别代号（1-9） （主要特征参数） （第几代产品）,3.汽车的总体构造,汽车总体构造的组成部分,四大部分 发动机动力装置 底盘基体 传动系统、转向系统、行驶系统、制动系统 车身 电器与电子设备,汽车总体布置形式,4.汽车主要技术参数,4.1汽车主要尺寸参数4.2质量参数4.3性能参数,4.1汽车主要尺寸参数,4.2质量参数,1.汽车的装载质量：行驶时额定最大载重 乘用车：以座位数计 商用车中的客车：以载客量计 载货汽车：以其在良好的硬路面上行驶时所装载货物质量的最大限额计 2.汽车的整备
19、质量：完全装备好的质量 汽车在加满燃料、润滑油、工作液（如制动液及发动机冷却液）并装备（随车工具及备胎等）齐全后但未载人、载货时的总质量,3.汽车的总质量整备质量+装载质量 指已整备完好、装备齐全并按规定载满客、货时的汽车质量 4.汽车的整备质量利用系数 指载货汽车的装载量与其整备质量之比 5.汽车的轴荷分配 是指汽车空载和满载时的整车质量分配到各个轴上的百分比 它对汽车的牵引性、通过性、制动性、操纵性和稳定性等主要性能以及轮胎的寿命都有很大的影响,4.3性能参数,1.动力性能：最高车速（在水平良好路面上能达到的最高行驶车速）、加速时间（原地起步加速时间和超车加速时间）、最大爬坡度（满载时在良
20、好路面上的最大爬坡度） 2.经济性能：一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程数 3.制动性能：制动效能（在良好路面上，以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度）、制动效能的稳定性（汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度即抗热衰退性）、制动时方向的稳定性(制动时不跑偏，侧滑和失去转向能力) 4.通过性能：最小转弯直径、最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角 5.平顺性和操纵稳定性,5.汽车行驶基本原理,驱动条件 1.汽车行驶的驱动力和行驶阻力 汽车的驱动力FtFt =Tt / rTt 作用于驱动轮上的转矩（Nm）r 车轮半径（m） 汽车的行
21、驶阻力FF=FfFwFiFjFf 滚动阻力Fw 空气阻力Fi 上坡行驶时的坡度阻力Fj 加速行驶时的加速阻力,汽车行驶方程及驱动条件,1.汽车行驶方程：F=FfFwFiFj 2.汽车行驶驱动条件：F=FfFwFi当汽车驱动力等于滚动阻力、空气阻力和坡度阻力之和时，汽车匀速行驶；当驱动力大于后三者时，汽车才能起步或加速行驶；当驱动力小于后三者时，则汽车无法起步或减速行驶。,附着条件,汽车行驶的附着条件1.附着力F：地面对轮胎的切向反作用力的极限值称为附着力，它与驱动轮法向反作用力Fz（重力分配到驱动轮上的部分 ）成正比FFz 附着系数2.汽车行驶的附着条件：地面切向反作用力不能大于附着力：Ft
22、F Fz 3.汽车行驶驱动附着条件：必须同时满足驱动条件和附着条件FfFwFi Ft F,汽车附着力影响因素,汽车的附着力决定于附着系数和驱动轮的法向反作用力 附着系数：附着系数主要取决于路面的种类和状况、轮胎结构、气压等 硬路面附着系数较高，但当路面有尘土覆盖或潮湿后，附着系数显著下降 细而浅花纹的轮胎在硬路面上有较好的附着力，而在松软地面上花纹宽而深的轮胎则可获得较大的附着系数 低气压、宽断面和子午线轮胎，与地面接触面积大，附着系数比一般轮胎高,当车速提高时，附着系数下降 在严寒冬季冰雪路面行驶的车辆易打滑，为了增加附着力，可采用特殊花纹的轮胎或在轮胎上绕防滑链，也可在路面上撒砂等应急措施 驱动轮的法向反作用力Fz ：该作用力与汽车的总体布置、行驶状况及道路的坡度有关 对于两轮驱动的汽车，只有作用在驱动轮上的反作用力才能产生附着力，而该反作用力与汽车整体重力在两车轮上的分配比例有关，全轮驱动汽车的所有车轮都是驱动轮，附着力最大 后轮驱动的汽车在加速或上坡时，驱动轮的法向反作用力增加，前轮驱动的汽车相反,
