汽车构造教案.doc

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汽车构造教案

2011~20012学年第2学期

课程名称汽车构造A

授课对象车辆工程2010级1、2班

主讲教师逯玉林

教师所在院（部）、系（室）汽车服务工程系

选用教材《汽车构造上》

学时/学分48学时/3学分

教案编写说明

教案是任课教师的教学实施方案。

任课教师应遵循专业教学计划制订的培养目标，以教学大纲为依据，在熟悉教材、了解学生的基础上，结合教学实践经验，提前编写设计好本门课程每次课的全部教学活动。

教案编写说明如下：

1、教学课型表示所授课程的类型，请在理论课、实验课、习题课、实践课、技能课及其它栏内选择打“√”。

2、教学内容：

是授课的核心。

将授课的内容按章、节或主题，有序的进行设计编排，并标以“*”和“#”符号以表示重点和难点。

3、教学方法和教学手段：

教学方法指讲授、讨论、示教、指导等。

教学手段指板书、多媒体、网络、模型、标本、挂图、音像等教学工具。

4、讨论、思考题和作业：

提出若干问题以供讨论，或作为课后复习时思考，亦可要求学生作为作业来完成，以供考核之用。

5、参考资料：

列出参考书籍、有关资料。

6、首次开课的青年教师的教案应由导师审核。

7、鼓励教师在教学内容、教学方法和教学手段等方面进行创新与改革。

8、所有开课课程必须按此标准编写教案。

天水师范学院工学院教案

第1次课

教学课型：

理论课√实验课□习题课□实践课□技能课□其它□

主要教学内容（注明：

重点*#难点）：

总论：

汽车类型*、国产汽车产品型号编制规则、汽车总体构造、汽车的总体布置形式、#汽车行驶基本原理

第一章发动机的工作原理和总体构造

第一节发动机的分类

教学目的要求：

了解汽车分类，总体构造等知识。

了解汽车行驶的驱动条件和附着条件。

了解发动机的分类。

.

教学方法和教学手段：

课堂讲授

讨论、思考题、作业：

1．汽车总体构造包括几个部分？

2．汽车布置形式有哪几种？

3．汽车形式的基本原理是什么？

参考资料：

多媒体材料，网络资料

讲稿内容

备注

总论

一、汽车工业的发展概况

（一）国外汽车工业的发展

1、汽车最初诞生在德国：

1886年卡尔。

本次制成了第一辆三轮汽车，并且申请了专利，同年德国人戴姆勒制成了第一辆四轮汽车。

现在世界上公认的第一辆汽车是本次制造的三轮汽车。

2、汽车工业的兴起：

汽车工业兴起在美国，它是依靠优越的资源和自然条件，宽松的政策，以及欧洲汽车工业受到的第一次世界大战的破坏，使汽车工业迅速崛起。

汽车工业是以大规模生产为标志的。

汽车大王福特将流水线生产引入到汽车生产中，实现了汽车的规模批量生产，为汽车工业的行起做出了巨大贡献

3、汽车工业重心的转移：

在20世纪六七十年代，日本依靠引进国外的先进技术和科学的经营管理方法，比如日本丰田的精益管理模式即使用最少的资源人力、原材料、设备）生产出顾客需要的产品，或提供给客户满意的服务，以及石油危机的影响，使日本的小型车风靡全球，而美国的豪华大型汽车此时开始逐渐敌不过日本汽车的生产。

4、汽车工业的中心最终会转向发展中国家。

比如现在的印度（塔塔），中国（奇瑞、吉利）。

（二）中国汽车工业的发展

1、建国初期25年：

缺重少轻、轿车基本空白。

东风牌轿车：

这是一汽生产的第一辆轿车。

当时一汽按一机部的通知开始生产轿车，1958年试制出东风牌71型小轿车。

1958年5月，毛泽东同志在中南海后花园观看并乘坐了这辆轿车。

红旗牌CA770高级轿车：

1965年，一汽红旗CA72转产，开始生产CA770型三排座高级轿车。

这款车及其改进型为中国国家领导人和国宾服务了几十年。

凤凰牌轿车和上海牌SH760型轿车：

1958年，上海汽车装配厂生产。

被定名为凤凰牌轿车。

这是建国后，上海生产的最早的轿车。

后遇困难时期，停产。

1964年，在国内经济好转的情况下，再次投产，改称上海牌SH760型轿车。

上海牌轿车从投产到20世纪80年代初是国内惟一普通型公务用车，成为机关、企事业单位和接待外宾的主力车型。

2、改革开放后15年：

将汽车产业作为支柱产业。

散乱差

3、新的发展时期：

二、汽车在现代社会中的作用

1、扩大了人们的生活范围，提高了生活效率，加快了生活节奏（古代赶考）；促进了公路建设和运输的繁荣（古代的押镖）；改变了城市的布局和面貌。

2、推动了与汽车相关的各个行业的发展：

汽车上的上万个零件会涉及到钢铁、有色金属（铝车身，在火花塞或是催化转化器中的铂、铑等）、工程塑料、橡胶、玻璃、纺织品、木材、涂料等。

涉及到的工艺技术：

应用冶炼、铸造、锻造、机械加工、焊接、装配、涂装

还有涉及到的工业部门很多:

冶金、机械制造、化工、电子、电力、石油、轻工。

汽车的销售和营运还涉及到金融、商业、运输、旅游、服务等第三产业。

3、汽车的发展也推动了科学技术的发展。

汽车的新需求推动新技术的发展和应用

电子技术：

电子点火、变速器的电子控制、电子驱动力调节、自动防抱死（ABS）、智能悬架、电子防盗、卫星导航（GPS）

汽车发动机变革

新型轮胎：

子午化，扁平化、无内胎化

车身结构轻巧，并具有优良的防撞安全性，这就推动了计算机辅助设计和分析技术的发展。

还有对汽车安全的要求、对排放和经济性的要求等等

三、汽车类型

汽车是由自身的动力装置驱动，有四个或四个以上车轮的非轨道承载车辆，主要用来载人，载货，或牵引载运人员或货物。

有几种分类方式：

按用途分、按动力装置类型分、按行驶道路条件分、按行驶机构特征分、按发动机位置及驱动形式分、按乘客座位数及汽车总质量分。

1、按用途分：

现在有两种

一个是原国家标准GB/T3730.1-1988，将汽车分为：

普通运输车（轿车、客车、货车）、专用汽车（作业型专用汽车、运输型专用汽车）、特殊用途汽车（竞赛汽车、娱乐汽车）

另一个是新标准GB/T3730.1-2001，将汽车分为乘用车和商用车。

2、按动力装置分：

内燃机（活塞式、燃气轮机）、电动汽车（蓄电池、燃料电池、混合动力）、喷气式（以喷气反作用力作为驱动力，“推力SSC”装有劳斯莱斯的双缸喷气发动机，时速1227.73km）、其他动力装置（蒸汽机车、太阳能汽车）

3、按行驶道路条件分（公路用、非公路用）

4、按行驶机构特征分（轮式、履带式、雪橇式、气垫式、步行式）

5、按发动机位置及驱动形式分

6、按乘客座位数及汽车总质量分：

按国标GB/T15089-2001

四、国产汽车产品型号编制规则

首部、中部、尾部

五、汽车总体构造

（一）总体构造的组成部分

发动机、底盘、车身、电器与电子设备

（二）汽车的总体布置形式

FR、FF、RR、MR、nWR

六、汽车行驶基本原理

（一）驱动条件

（二）附着条件。

天水师范学院工学院教案

第2次课

教学课型：

理论课√实验课□习题课□实践课□技能课□其它□

主要教学内容（注明：

重点*#难点）：

第一章发动机的工作原理和总体构造

第一节四冲程发动机的工作原理*#

第二节二冲程发动机的工作原理

第三节发动机的总体构造

第四节发动机的主要性能指标*#

第五节内燃机产品名称和型号编制规则

教学目的要求：

重点掌握发动机相关术语，四冲程发动机的工作原理。

了解二冲程发动机的工作原理。

掌握发动机的基本结构，掌握发动机的主要性能指标、速度特性、发动机工况。

了解介绍内燃机产品名称和型号编制规则。

教学方法和教学手段：

课堂讲授

讨论、思考题、作业：

4．其他类型的发动机

5．发动机的性能指标、速度特性、发动机工况？

参考资料：

多媒体材料，网络资料

讲稿内容

备注

上节内容回顾：

汽车的分类、汽车的基本组成、汽车型号编制规则、汽车的行驶条件

第一节四冲程发动机工作原理

发动机是将某一形式的能量转化为机械能的机器。

发动机是汽车最主要的总成之一.它是动力的来源，

内燃机汽车发动机的作用是将燃料与空气进行混合在其机体内燃烧，推动活塞往复运动再带动曲轴旋转、从而将化学能转变为机械能向汽车提供动力。

由于燃料是在气缸中燃烧.因此又称内燃机。

基本术语

1．点；活塞顶距离曲轴旋转中心最远的位置称为上止点；

2．下止点活塞顶距离曲轴旋转中心最近的位置，称为下止点。

3．活塞行程上、下止点间的距离称为活塞行程，用s表示。

S=2R（R曲柄半径）

即曲轴每转一周，活塞完成两个行程。

4.燃烧室容积，活塞在气缸内作往复直线运动，当活塞位于上止点时，活塞顶上面的气缸空间为燃烧室容积，用VC表示。

5.气缸工作容积活塞从一个止点移到另一个止点所扫过的容积称为气缸工作容积，用Vh（L）表示。

式中D——气缸直径，mm；s——活塞行程，mm；

6.气缸总容积活塞位于下止点时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积，用Va表示，即：

Va=Vc+Vh

7发动机排量多缸发动机所有气缸工作容积的总和称为发动机排量，用VL表示。

VL=Vhi

式中：

i——发动机的气缸数。

8.压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用ε表示。

ε=Va/Vc=1＋Vh/Vc

ε表示活塞从下止点移到上止点时，气缸内气体被压缩的程度。

汽油机一般为6~9（有的轿车可达9~11），柴油机一般为16~22。

9.进气行程

10.压缩行程注意：

爆燃，压缩比与经济性的关系，压缩比与爆燃的关系，表面点火。

11.做功行程

12.排气行程

讲稿内容

备注

一、四冲程柴油机工作原理

简单讲四冲程柴油机工作四行程

详细讲柴油机与汽油机工作的不同：

柴油黏度比汽油大，自燃温度比汽油低，故在混合气的形成和着火方式上都不同。

1、汽油机吸入的是可燃混合气，柴油机吸入的是纯空气，在压缩行程接近终了时，柴油机喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器喷入汽缸，在短时间内与压缩后的高温空气混合。

2、柴油机压缩比比较高，压缩终了时压力和温度都比较高，超过柴油燃点，自行发火燃烧。

3、汽油机转速高、质量小、工作噪音小、启动容易、制造和维修的费用较低，但是燃油消耗率高、燃油经济性差；柴油机压缩比高，燃油消耗率低，柴油价格较低，燃油经济性好，但是转速低、质量大、制造和维修的费用高

二、总结四冲程发动机的工作特点

第二节二冲程发动机工作原理

简略说明工作原理

比较二冲程和四冲程的区别：

二冲程汽油机优点：

1）曲轴每转一用就有一个作功行程，因此，当二冲程发动机的工作容积和转速与四冲程发动机相同时，在理论上它的功率应等于四冲程发动机的2倍。

2）由于发生作功过程的频率较高，故二冲程发动机的运转比较均匀乎租。

3）由于没有专门的换气机构，所以其构造较简单，质量也比较小。

4）使用方便。

因为附属机构少，所以易受磨损和经常需要修理的运动部件数

量也比较少。

二冲程汽油机缺点：

不易将废气从气缸中排除干净，换气时减少了有效行程，因此功率不等于四冲程的2倍；而且换气时一部分新鲜混合气会排出，不经济；

二冲程柴油机与汽油机的优缺点与上相似，但是由于柴油机用纯空气扫除废气，没有燃料损失，故经济性较高。

第三节发动机的总体构造

四冲程汽油机的构造：

机体组、曲柄连杆机构、配气机构、供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、启动系统

第四节发动机主要性能指标与特性

发动机的主要性能指标包括动力性指标（有效转矩、有效功率、转速）、经济性指标（燃油消耗率）、运转性能指标（排气品质、噪声、启动性能）

一、动力性指标

1、有效转矩发动机通过飞轮对外输出的平均转矩，有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩平衡。

指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩，通常用Te表示，单位为N·m。

有效扭矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、传给曲轴产生的扭矩，并克服了摩擦，驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的净扭矩。

2、有效功率指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用Pe表示，单位为kW。

有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。

它等于有效扭矩和曲轴转速的乘积。

发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器测定，测出有效扭矩和曲轴转速，然后用下面公式计算出有效功率。

二、经济性指标

燃油消耗率是指单位时间内单位有效功的燃油消耗量，也就是发动机每发出1kW有效功率在1小时内所消耗的燃油质量（以g为单位），通常用be表示，其单位为g/kW·h

B为发动机在单位时间内的耗油量

有效燃油消耗率越小，其经济性越好。

三、运转性能指标

1、排气品质

2、噪声

3、起动性能

四、发动机的速度特性

发动机速度特性指发动机的功率、转矩和燃袖消耗率三者随曲轴转速变化的规律。

这个特性可以通过发动机在试验台上（例如测功器试验台）进行试验而求得。

试验时，先保持一定的发动机节气门开度，同时用测功器对发动机曲轴施加一定的阻力矩。

当发动机运转稳定后，即阻力矩与发动机发出的有效转矩相等时，可用转速表测出此时的稳定转速n，同时在测功器上测出该转速下的发动机有效转矩，根据式（1—1）即可计算出有效功率Pe。

另外，可测出消耗一定量汽油所经历的时间，用以换算出发动机每小时耗油量B，从而技式（1—2）计算出燃油消耗率6。

。

改变测功器的阻力矩数值，用与上述相同的方法，又可以得到相应于另一转速的Ttq、Pe、be

五、发动机工作状况

发动机工作状况（简称发动机工况）一般是用它的功率与曲轴转速来表征．有

时也用负荷与曲轴转速来表征。

发动机负荷是指发动机驱动从动机械所耗费的功率或有效转矩的大小；也可表述为发动机在某一转速下的负荷，就是当时发动机发出的功率与同一转速下所能发出的最大功率之比（在同一转速下，节气门开度不同，发动机发出的功率不同）

注意：

负荷的概念不同于功率，如某一转速全负荷不意味着发动机发出最大功率，如图上的f点，所以功率大小不等于负荷大小。

在外特性曲线上各点都表示在各转速下的全负荷工况，但在同一条部分负荷速度特性曲线上各点的负荷值不相同。

第五节内燃机产品名称和型号编制规则

审定并颁布7因家标准GB725——91。

该标准的主要内容如下：

（1）内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，例如柴油机

沼气机。

双（多种）燃料发动机等。

（2）内燃机型号由阿拉伯数码和汉语拼音字母组成。

（3）内燃机型号由下列四部分组成

天水师范学院工学院教案

第3次课

教学课型：

理论课√实验课□习题课□实践课□技能课□其它□

主要教学内容（注明：

重点*#难点）：

第二章曲柄连杆机构

第一节概述

第二节机体组

第三节活塞连杆组*#

教学目的要求：

掌握曲柄连杆机构功能、组成

了解机体组的结构

了解活塞连杆的结构

教学方法和教学手段：

课堂讲授

讨论、思考题、作业：

思考活塞冷态结构问题

参考资料：

多媒体材料，网络资料

讲稿内容

备注

上节内容回顾：

四冲程发动机工作原理

第二章曲柄连杆机构

（交待清楚各个部件的作用、工作环境，以及为了满足这种工作环境而需要的材料、工艺、结构特点）

第一节概述

曲柄连杆机构的功用是：

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。

曲柄连杆机构的主要零件可以分成三组：

机体组、活塞连杆组以及曲轴飞轮组。

曲轴工作环境恶劣：

温度高、压力大、活塞运动线速度大、与可燃混和气和燃烧废气接触的机件还受到化学腐蚀。

曲柄连杆机构的受力情况复杂，包括：

气体作用力、往复惯性力与离心力、摩擦力

由于曲柄连杆机构的工作条件恶劣，所以为了保证工作可靠、减少磨损，在结构上必须采取相应的措施。

第二节机体组

结构主要包括：

气缸体、气缸盖、气缸盖衬垫以及油底壳等组成，机体组是发动机的支架，是曲柄连杆、配气机构和发动机各系统得主要零件的装配基体。

各运动件的润滑和受热件的冷却也都要通过机体组来实现。

一、气缸体

水冷发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，称为气缸体-曲轴箱，也可简称为气缸体，气缸体上半部有一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为气缸，下半部为支撑曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。

1、气缸体的形式

2、气缸的冷却方式

3、气缸的排列方式

4、气缸和气缸套

整体式气缸

气缸套：

干式、湿式

二、气缸盖与气缸盖衬垫

1、气缸盖气缸盖的主要功用是密封气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。

气缸盖内部也有冷却水套，共端面上的冷却水孔与气缸体的冷却水孔相通，以便利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。

功用：

封闭气缸上部，与活塞顶部和汽缸壁一起组成燃烧室

工作条件：

高温、高压

材料：

一般采用灰铸铁、合金铸铁、铸铝

型式：

单体式：

刚度大，维修方便，但结构复杂

整体式：

可缩短汽缸中心距和发动机的总长度，刚性较差

块状：

介于二者之间

2、燃烧室

三、气缸垫

四、油底壳

五、发动机支撑

第三节活塞连杆组

活塞连杆组将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动，由活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成。

一、活塞

活塞的主要作用是承受气缸中的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以

推动曲轴旋转。

活塞顶部还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。

活塞顶部工作环境：

高温、高压、受力大，并且导致活塞侧压力大，惯性力大，承受交变载荷。

为了适应这种工作环境，保证发动机的良好运转，对活塞的材料、制造工艺、结构特点作出了要求

材料

工艺

结构：

活塞顶部、活塞头部（环槽）、活塞裙部（上大下小椭圆锥形）、活塞销座

二、活塞环

包括气环和油环，气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸中的高温、高压燃气大量混入曲轴箱，同时还将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水或空气带定。

油环用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁面涂上一层均匀的机油膜，这样既可以防止机油窜入气缸燃烧．又可以减小活塞、活塞环与气缸的磨损和摩擦阻力。

此外，油环也起到封气的辅助作用。

1、气环

气环：

密封和导热；工作条件：

高温高压燃气，工作速度高、高温下机油容易变质，润滑条件变坏，难以保证液体润滑；

材料：

合金铸铁，表面镀多孔性铬，镀锡，磷化，喷鉬；采用钢片环，或粉末冶金的金属陶瓷和聚四氟乙烯制造的活塞环。

结构：

有切口外型尺寸比气缸内径大

气环切口的形状：

四种

气环断面的形状：

六种

泵油原理

2、油环

普通油环、组合油环

三、活塞销

功用：

连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆

工作条件：

高温下承受很大的周期性冲击载荷，润滑条件差

要求：

有足够的刚度和强度，表面耐磨，质量尽可能小。

材料和结构：

一般为空心结构；用低碳钢或低碳合金钢制造

活塞销内孔形状：

圆柱形、组合形、两段截锥形。

活塞销与销座孔和连杆小头衬套孔的连接，一般采用全浮式。

四、连杆

作用：

将活塞承受的力传给曲轴从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

工作条件：

承受活塞销传来的气体作用力和活塞往复运动的惯性力，连杆摆动产生惯性力矩，使得连杆承受一定的弯矩，力和力矩的大小和方向都是周期性变化的，因此连杆受到压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。

材料和工艺：

低碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成，然后再进行机械加工或热处理。

结构：

包括大头、杆身、小头。

连杆大头按剖分面的方向：

平切口、斜切口

连杆体与连杆大头盖为了防止装配时错位，常用的定位方式：

止口定位、套筒定位、锯齿定位

V型发动机左右俩侧对应的两个气缸的连杆有三种安装方式：

并列、叉形、主副。

天水师范学院工学院教案

第4次课

教学课型：

理论课√实验课□习题课□实践课□技能课□其它□

主要教学内容（注明：

重点*#难点）：

第四节曲轴飞轮组*

第三章配气机构

第一节气门式配气机构的布置及传动

第二节配气定时*#

第三节配气机构的零件和组件

教学目的要求：

了解曲轴飞轮组结构

掌握四缸发动机发火次序。

了解配气机构的功用类型构造和工作原理。

顶、侧置式配气机构各组成零件的工作条件，构造材料和要求。

配气定时的意义，气门间隙的意义及调整方法。

教学方法和教学手段：

课堂讲授

讨论、思考题、作业：

8缸发动机的点火次序

进排气门为什么需要早开晚闭

参考资料：

多媒体材料，网络资料

讲稿内容

备注

上节内容回顾：

活塞连杆组

第四节：

曲轴飞轮组

二、曲轴

曲轴的功用是承受连杆传来的力，并由此造成统其本身轴线的力矩。

在发动机工作中，曲轴受到旋转质量的离心力、周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲与扭转载荷。

为了保证工作可靠，要求曲袖具有足够的刚度和强度，各工作表面要耐磨而且润滑良好。

曲柄主要由三部分组成：

①曲轴的前端（或称自由端）轴；②若干个曲柄销和它左右两瑞的曲柄，以及前后两个主轴颈2组成的曲拐；③曲轴后端（或称功率输出端）凸缘。

曲轴的曲拐数取决于气缸的数目和排列方式，直列式发动机曲轴的曲拐数等于气缸数；v形发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。

全支撑、非全支撑

整体式、组合式

材料和结构

点火次序：

在安排多缸发动机点火次序时：

1、使连续做功的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承载荷，同时避免进气行程中可能发生抢气现象2、做功间隔应力求均匀，也就是说，在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每个汽缸都应发或做功一次，而且各缸发火的间隔时间应力求均匀。

三、曲轴扭转减震器

四、飞轮

第３章　配气机构

3.1概述

.1配气机构的功用

据发动机每一气缸内所进行的工作循环或发火次序的要求，定时打开和关闭各气缸的进、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,使换气过程最佳，以保证发动机在各种工况下工作时发出最好的性能。

2.四冲程内燃机采用气门式配气机构是由气门组、传动组和驱动组三部分组成，

气门组包括：

气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座及锁紧装置等零件；

传动组包括：

挺柱、推杆、摇臂、摇