汽车构造上册吉林大学陈家瑞文档格式.docx

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半挂车及专

用半挂车

企业名称代号一般为汽车厂的汉语拼音缩写。

车辆类别代号见下表。

主参数代号用两位阿拉伯数字表示。

载货汽车、越野汽车、牵引汽车、自卸汽车、专用汽车和半挂车的

主参数代号以车辆的总质量（t）表示；

客车的主参数代号用车辆长度（m）表示；

轿车的主参数代号用

发动机排量（L）表示。

产品序号指企业发展该产品的顺序号。

企业自定代号用汉语拼音字母或阿拉伯数字表示，位数由企业自定。

第一篇 

发动机

第一章发动机基本知识

汽车的动力源是发动机，发动机是把某一种形式的能量转变成机械能的机器。

现代汽车所使用的发

动机多为内燃机，内燃机是把燃料燃烧的化学能转变成热能，然后又把热能转变成机械能的机器，并且

这种能量转换过程是在发动机气缸内部进行的。

内燃机的分类方法很多，按照不同的分类方法可以把内燃机分成不同的类型。

（1）按照所用燃料分类

内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机（图1-1-1）。

使用汽油为燃料的内燃机称为汽油

机；

使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机。

汽油机与柴油机比较各有特点；

汽油机转速高，质量小，

噪音小，起动容易，制造成本低；

柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。

图1-1-1

（2） 

按照行程分类

内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机（图1-1-2 

）。

把曲轴

转两圈（720°

），活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；

而把曲轴转一圈（360°

），活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行

程内燃机。

汽车发动机广泛使用四行程内燃机。

图1-1-2

（3） 

按照冷却方式分类

内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机（图1-1-3）。

水冷发动机是利用在气缸体

和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；

而风冷发动机是利用流动于气缸体与

气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。

水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果

好，被广泛地应用于现代车用发动机。

图1-1-3

（4） 

按照气缸数目分类

内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机（图1-1-4）。

仅有一个气缸的发动机称为

单缸发动机；

有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。

如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十

二缸等都是多缸发动机。

现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。

图1-1-4

（5） 

按照气缸排列方式分类

内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式（图1-1-5）。

单列式发动机的各个气缸排成一

列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；

双列式发动机把气

缸排成两列，两列之间的夹角<

180°

（一般为90°

）称为V型发动机，若两列之间的夹角=180°

称为对置

式发动机。

图1-1-5

（6） 

按照进气系统是否采用增压方式分类

内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气（非增压）式发动机和强制进气（增压式）发动机

（图1-1-6）。

汽油机常采用自然吸气式；

柴油机为了提高功率有采用增压式的。

图1-1-6

第二章发动机基本构造

发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。

无论是汽油机，还是柴油机；

无论是四行程

发动机，还是二行程发动机；

无论是单缸发动机，还是多缸发动机。

要完成能量转换，实现工作循环，

保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。

（1） 

曲柄连杆机构（图1-2-1）

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。

图1-2-1

配气机构（图1-2-2）

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。

图1-2-2

图1-2-3

燃料供给系统（图1-2-3）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，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。

（4）进排气系统（图1-2-3）进排气系统的功用是将可燃混合器或新鲜空气均匀地分配到各个气缸中，

并汇集各个气缸燃烧后地废气，从排气消声器排出。

润滑系统（图1-2-4）

润滑系的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。

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。

图1-2-4

图1-2-5

冷却系统（图1-2-5）

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。

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。

（7） 

点火系统（图1-2-7）

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，火花塞头

部伸入燃烧室内。

能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，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。

图1-2-7

图1-2-8

（8） 

起动系统（图1-2-8）

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。

汽油机由以上两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、

点火系和起动系组成；

柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供

给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。

第三章发动机工作原理

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（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。

第一节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、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不断循环反复的。

进气行程 

（图1-3-1）

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0.075～0.09MPa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到370～400K。

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。

图1-3-1图1-3-2图1-3-3图1-3-4

压缩行程（图1-3-2）

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0.6～1.2MPa，温度可达600～700K。

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ε 

＝6～10

（3） 

作功行程（图1-3-3）

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3～5MPa，最高温度可达2200～2800K，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，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0.3～0.5MPa，气体温度降低到1300～1600K。

排气行程（图1-3-4）

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0.105～0.115 

MPa，温

度约为900～1200K。

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。

第二节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0.0785～0.0932MPa，气体温度约为300～370K。

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16～22），

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

3.5～4.5MPa，气体温度约为750～1000K，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6～9MPa，最高温度也可高达2000～2500K。

作功终了时，气体压

力约为0.2～0.4MPa，气体温度约为1200～1500K。

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0.105～0.125MPa，气体温度约为800～1000K。

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。

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。

第三节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。

第四章 

发动机编号规则

内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义规定如下（图1-4-1）：

（图1-4-1）

型号编制举例:

汽油机

CA6102：

表示六缸，四行程，缸径102mm，水冷通用型，CA表示系列符号

1E65F：

表示单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型

柴油机

CY4102：

表示四缸，四行程，缸径102mm，水冷通用型，CY表示系列代号

第二篇汽车传动系

第一章 

汽车传动系概述

一、传动系的基本功用与组成

汽车传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给驱动车轮。

传动系的组成及其在汽车上的布置形式，取决于发动机的形式和性能、汽车总体结构形式、汽车行

驶系及传动系本身的结构形式等许多因素。

目前广泛应用于普通双轴货车上并与内燃机配用的机械式传

动系的组成及布置形式一般如图2-1-1所示。

发动机纵向布置在汽车前部，并且以后轮为驱动轮。

图中

有标号的部分为传动系。

发动机发出的动力依次经过离合器1、变速器2、由万向节3和传动轴8组成的万

向传动装置以及安装在驱动桥4中的主减速器7、差速器5和半轴6传到驱动轮。

传动系的首要任务是与发动机协同工作，以保证汽车在不同使用条件下正常行驶，并具有良好的动

力性和燃油经济性。

为此，任何形式的传动系都必须具有以下的功能。

1、减速增扭图2-1-1

2、实现汽车倒驶

3、必要时中断传动

4、差速作用

根据汽车传动系中传动元件的特征，传动系可分为机

械式、液力机械式（图2-1-2）、静液式（容积液压式

图2-1-3）、电力式（图2-1-4）等。

图2-1-2

图2-1-3

图2-1-4

第二章离合器

第一节离合器的功用及摩擦离合器的工作原理

一、离合器的功用

离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的部件。

1、保证汽车平稳起步是离合器的首要功用

2、保证传动系换档时工作平顺

3、限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系过载图2-2-1

由上述可知，欲使离合器起到上述作用，它应该是这样一个传动机构；

其主动部分和从动部分可以

暂时分离，又可逐渐结合，并且在传动过程中还要有可能相对转动。

所以，离合器的主动部件与从动部

件之间不可采用刚性连接，应借两者接触面之间的摩擦作用来传动转矩（摩擦离合器），或者利用液体

作为传动介质（液力耦合器），或是利用磁力传动（电磁离合器）。

在离合器中，为产生摩擦所需的压

紧力，可以是弹簧力、液压作用力或电磁力。

目前汽车上采用比较广泛的是用弹簧压紧的摩擦离合器。

二、摩擦离合器的结构及工作原理（图2-2-1）

离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，

在传动过程中又允许两部分相互转动。

摩擦离合器基本上由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构

四部分组成。

主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于结合状态并能传递动力的基本结构，而离合器

的操纵机构主要是使离合器分离的装置。

离合器的具体结构，首先应在保证传递发动机最大转矩的前提

下，满足两个基本要求：

1、分离彻底；

2、接合柔和。

其次，离合器从动部分的转动惯量要尽可能小；

离合器散热良好。

第二节摩擦离合器

对于摩擦离合器，随着所用摩擦面的数目（从动盘的数目）、压紧弹簧的形式及安装位置以及操纵

机构形式的不同，其总体构造也有差异。

按摩擦面的数目分：

单盘离合器，多盘离合器。

按压紧弹簧的形式分：

周布弹簧离合器（图2-2-2），中央弹簧离合器（图2-2-3） 

，膜片弹簧离

合器（图2-2-4）

图2-2-4

图2-2-3

图2-2-2

一、周布弹簧离合器：

突出优点是工作性能十分稳定，彻底分离所需踏板力较小。

二、中央弹簧离合器：

轴向尺寸较大。

三、膜片弹簧离合器：

由于膜片弹簧与压盘以整个圆周接触，使压力分布均匀，与摩擦片的接触良好，

磨损均匀，摩擦片的使用寿命长；

此外，膜片弹簧离合器还有高速性能好，操作运转时冲击、噪声小等

优点。

缺点：

主要是制造工艺（加工和热处理条件）和尺寸精度（板材厚度和离合器与压盘高度公差）

等要求严格。

四、从动盘和扭转减振器 

（图2-2-5）

从动部分是由单片、双片或多片从动盘所组成，它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的

输入轴。

从动盘由从动盘本体，摩擦片和从动盘毂三个基本部分组成。

为了避免转动方向的共振，缓和

传动系受到的冲击载荷，大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减震器。

为了使汽车能平稳起步，离合器应能柔和接合，这就需要从动盘在轴向具有一定弹性。

为此，往往

在动盘本体园周部分，沿径向和周向切槽。

再将分割形成的扇形部分沿周向翘曲成波浪形，两侧的两片

摩擦片分别与其对应的凸起部分相铆接，这样从动盘被压缩时，压紧力随翘曲的扇形部分被压平而逐渐

增大，从而达到接合柔和的效果。

离合器接合时，发动机发出的转矩经飞轮和压盘传给了动盘两侧的摩擦片，带动从动盘本体和与从

动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。

动盘本体和减振器盘又通过六个减振

器弹簧把转矩传给了从动盘毂。

因为有弹性环节的作用，所以传动系受的转

动冲击可以在此得到缓和。

传动系中的扭转振动会使从动盘毂相对于动盘本

体和减振器盘来回转动，夹在它们之间的阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量，

将扭转振动衰减下来。

捷达轿车的从动盘有两级减振装置。

第一级为预减振装置，第二级为减振弹簧，其扭转特性为变刚度

特性（图2-2-6）。

1－第一级特性

2－第二级特性

3－第三级特性

M－扭转减振器所受转矩

β 

－减振器相对转角

Mj－减振器极限力矩

－相对转角变化范围

图2-2-6变刚度扭转减振器及其特性

第三节离合器操纵机构

离合器操纵机构是驾驶员借以使离合器分离，而后又使之柔和接合的一

套机构。

它起始于离合器踏板，终止于离合器壳内的分离轴承。

本节讨论的

主要是其中位于离合器壳外面的部分。

按照分离离合器所需的操纵能源，有

人力式和助力式。

捷达轿车钢丝绳索传动离合器操纵示意图（图2-2-7）

液压式离合器操纵机构具有摩擦阻力小，传递效

图2-2-7

率高，接合平顺等优点，它结构比较简单，便于布置，1- 

离合器分离踏板 

2-偏心弹簧 

3-支承A 

4-离合器拉线自动调整

机构

不受车身和车架的变形的影响，是比较普遍采用的一5-传动器壳体上的支承B 

6-离合器操纵臂 

7-离合器分离臂

种操纵型式。

8-离

合器分离轴承 

9-离合器分离推杆

第三章 

变速器与分动器

现代汽车广泛使用活塞式内燃机作为动力源，其转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要

求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化，所以在传动系中设有变速器。

它的功用：

1、改变传

动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等，同时

使发动机在有利的工况下工作；

2、在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；

3、利用空挡，

中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。

变速器由变速传动机构和操纵机构组成，根据需要，还可加装动力输出器。

按传动比变化方式，变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。

1）有级式变速器应用广泛。

采用齿轮传动。

具有若干个定值传动比。

所谓变速器挡数，均指前进挡位

数。

2）无极式变速器的传动比在一定的范围内可按无限多级变化，常见的有电力式和液力式。

电力式的传

动部件为直流串励电动机。

液力式的传动部件是液力变矩器。

3）综合式变速器是指由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，其传动比可在最大

值和最小值之间的几个间断范围内做无极变化。

按操纵方式，变速器又可分为强制操纵式、自动操纵式和半自动操纵式三种。

1）强制操纵式变速器靠驾驶员直接操纵变速杆换挡。

2）自动操纵式变速器的传动比选择（换档）