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汽车原理
汽车基础 (1)汽车的基本结构 (4)传动系结构特点 (2)轿车的结构特点 (5)汽车的悬挂系统 (3)发动机的结构特点 汽车是怎样工作的 (1)气缸体和气缸盖 (5)冷却和润滑 (2)曲轴活塞连杆组 (6)汽油机的润滑系 (3)配气机构 (7)发动机的点火系 (4)化油器 机械构造 [ 总论] 一、汽车工业概况 四、汽车的总体构造 二、汽车类型 五、汽车行驶的基本原理 三、汽车产品型号识别代码（VIN）详解 [ 第一部分：汽车发动机] 发动机的分类 四冲程汽油机的工作原理 汽油机与柴油机的对比 空燃比 发动机的基本名词术语 涡轮增压器 [ 第二部分：汽车传动系] 传动系统概说 分动器 传动系的布置型式 万向传动器 离合器 驱动桥--主减速器、差速器、半轴、桥壳 变速器 [ 第三部分：汽车行驶系] 车桥 弹性元件 转向轮的定位 减振器 轮胎的结构与规格 悬架系统 [ 第四部分：汽车转向系与制动系] 汽车转向系概说 转向器与转向器形式 转向操纵机构 动力转向机构 转向传动机构 [ 第五部分：汽车车身及附属设备] 汽车车身概说 安全防护装置(二)车外防护 车身壳体结构的分类 汽车仪表及报警装置 车门、车窗及其附件和密封 汽车照明装置及信号装置 安全防护装置基本功能和原理 汽车防盗装置 安全防护装置(一)车内防护 汽车车身概说 汽车车身既是驾驶员的工作场所，也是容纳乘客和货物的场所。 车身应对驾驶员提供便利的工作条件，对乘员提供舒适的乘坐条件，保护他们免受汽车行驶 时的振动、噪声，废气的侵袭以及外界恶劣气候的 影响，并保证完好无损地运载货物且装 卸方便。汽车车身上的一些结构措施和设备还有助于安全行车和减轻事故的后果。 车身应保证汽车具有合理的外部形状，在汽车行驶时能有效地引导周围的气流，以减少空气 阻力和燃料消耗。此外，车身还应有助于提高汽车 行驶稳定性和改善发动机的冷却条件， 并保证车身内部良好的通风。 汽车车身是一件精致的综合艺术品，应以其明晰的雕塑形体、优雅的装饰件和内部覆饰材料 以及悦目的色彩使人获得美的感受，点缀人们的生 活环境。 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。 车身壳体是一切车身部件的安装基础，通常是指纵、横梁和支柱等主要承力元件以及与它们 相连接的钣件共同组成的刚性空间结构。客车车身 多数具有明显的骨架，而轿车车身和货 车驾驶室则没有明显的骨架。车身壳体通常还包括在其上敷设的隔音、隔热、防振、防腐、密封等材料 及涂层。 车门通过铰链安装在车身壳体上， 其结构较复杂， 是保证车身的使用性能的重要部件。 钣等。 这些钣制制件形成了容纳发动机、车轮等部件的 空间。 车身外部装饰件主要是指装饰条、车轮装饰罩、标志、浮雕式文字等等。散热器面罩、保险 杠、灯具以及后视镜等附件亦有明显的装饰性。 车几部装饰件包括仪表板、顶篷、侧壁、座椅等表面覆饰物，以及窗帘和地毯。在轿车上广 泛采用天然纤维或合成纤维的纺织品、人造革或多 层复合材料、连皮泡沫塑料等表面覆饰 材料；在客车上则大量采用纤维板、纸板、工程塑料板、铝板、花纹橡胶板以及复合装饰板 等覆饰材料。 车身附件有：门锁、门铰链、玻璃升降器、各种密封件、风窗刮水器、风窗洗涤器、遮阳板、 后视镜、拉手、点烟器、烟灰盒等。在现代汽车 上常常装有无线电收放音机和杆式天线， 在有的汽车车身上还装有无线电话机、电视机或加热食品的微小炉和小型电冰箱等附属设 备。 车身内部的通风、暖气、冷气以及空气调节装置是维持车内正常环境、保证驾驶员和乘客安 全舒适的重要装置。座椅也是车身内部重要装置之 一。座椅由骨架、座垫、靠背和调节机 构等组成。座垫和靠背应具有一定的弹性。调节机构可使座位前后或上下移动以及调节座垫 和靠背的倾 斜角度。某些座椅还有弹性悬架和减振器，可对其弹性悬架加以调节以便在驾 驶员们不同的体重作用下仍能保证座垫离地板的高度适当。在某 些货车驾驶室和客车车厢 中还设置适应夜间长途行车需要的卧铺。 为保证行车安全，在现代汽车上广泛采用对乘员施加约束的安全带、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。 按照运载货物的不同种类，货车车箱可以是普 通栏板式结构、平台式结构、倾卸式结构、闭式车箱、气、液罐以及运输散粒货物(谷物、 粉状物 等)所采用的气力吹卸专用容罐或者是适于公路、铁路、水路、航空联运和国际联运 的各种标准规格的集装箱。 汽车的基本结构 现代汽车是由多个装置和机构组成的。不同型号、不同类型及不同厂家生产的汽车其基本构造 都是由发动机、底盘、电器设备和车身四大部分组成。 （一）发动机 发动机是为汽车行使提供动力的装置。其作用是使燃料燃烧产生动力，然后通过底盘的传动系 驱动车轮使汽车行驶。发动机主要有汽油机和柴油机两种。 现代汽车广泛采用往复活塞式内燃发动机。它是通过可燃气体在汽缸内燃烧膨胀产生压力，推 动活塞运动并通过连杆使曲轴旋转来对外输出功率的。主要包括两大机构和五大系统，它们是 曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、点火系统（汽油发动机）、起动系统、冷却系统和 润滑系统组成。柴油发动机的点火方式为压燃式，所以无点火系。 1、曲柄连杆机构 主要由缸体、活塞环、连杆、曲轴和飞轮等组成。缸体上部为汽缸、下部为曲轴箱。活塞位于 汽缸内。活塞环用来填充汽缸与活塞之间的间隙，防止汽缸内的气体泄漏到曲轴箱内。曲轴安 装于曲轴箱内。飞轮固定于曲轴后端，伸出到发动机缸体之外，负责对外输出动力。连杆用来 连接活塞与曲轴，负责传递两者之间的动力与运动。汽车发动机是多缸发动机，活塞与连杆的 数目与缸数相同，但曲轴只有一根。 2、配气机构 该机构主要由凸轮轴、气门及气门传动件组成。每一个汽缸都有一个进气门和排气门，分别位 于进、排气道口，负责封闭和开放进、排气道。凸轮轴通过正时齿轮或者齿型皮带由曲轴驱动 而转动，通过气门传动组件定时将气门打开，将新鲜液体充入汽缸或者将燃烧后的废气排除汽缸。 3、汽油机燃料供给系统 主要由空气滤清器、化油器（或者燃油喷射装置）、进气管、排气管、消声器、汽油泵和汽油 箱组成。主要功用是将汽油雾化、蒸发后，与空气混合成不同浓度的可燃混合气充入汽缸，供 燃烧使用。同时，将燃烧后的废气排除汽缸。进入汽缸内的混合气量由驾驶员通过加速踏板控 制，以满足发动机不同负荷的需要。 4、柴油机燃料供给系统 主要由空气滤清器、进气管、排气管、消声器、柴油箱、输油泵、喷油器等组成。通过空气滤 清器和进气管进入汽缸内部的是空气。柴油箱内的柴油被油泵抽出并进入喷油泵，经喷油泵加 压后，通过喷油器直接以雾状喷入汽缸燃烧室内。柴油在燃烧室内完成蒸发、混合后自燃。燃 烧后的废气则由排气管排出汽缸。驾驶员通过加速踏板根据发动机负荷的大小，控制每次喷入 汽缸的柴油量。 5、点火系统 点火系统为汽油机独有，由蓄电池、点火开关、分电器总成、点火线圈、高压线和火花塞组成。 火花塞位于汽缸燃烧室。该系统的主要作用是使火花塞按时产生电火花，将汽缸内的可燃混合 气点燃而做功。柴油机的燃烧方式为自燃(压燃)，不设点火系。 6、冷却与润滑系统 冷却系与润滑系负责保护发动机正常工作，使发动机有一个较长的使用寿命。冷却系主要由水 泵、散热器、风扇、水套和节温器等组成，负责使发动机有一个合适的工作温度。润滑系由机 油泵、机油滤清器、主油道和油底壳组成，在发动机上起润滑、冷却、清洁和密封等作用。 7、起动系统 主要由蓄电池、起动控制与传动机构和起动机（马达）等组成，用来起动发动机，使其投入运 转。 （二）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，保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系组成。 1、传动系 传动系由离合器、变速器、万向传动装置和驱动桥组成，用来将发动机输出的动力传给驱动轮， 并使之适合与汽车行驶的需要。 离合器固定于发动机飞轮后端面，并和变速器相连。离合器经常处于接合状态。当驾驶员踩下 离合器踏板时，离合器分离，动力传递中断，以便进行起步、换档和制动等项作业。离合器还 可通过打滑对传动系实行过载保护。 变速器上设有若干个前进挡和一个倒挡，各挡传动比都不相同，可以满足汽车在不同行驶阻力 和不同车速下的需要。倒挡可以使汽车实现倒驶。“空挡”可以将动力传递中断。 万向传动装置位于变速器和驱动桥之间，将变速器输出的动力传至驱动桥。 驱动桥由主减速器、差速器、半轴和桥壳组成，其中有一个桥（多半是后桥）是驱动桥，驱动 汽车，而另一个桥（多半是前桥）为从动桥，不起驱动作用。但越野汽车所有的车桥都是驱动 桥，因此在变速器后面设有分动器，负责向各桥分配动力。 2、行驶系 行驶系是汽车的基础，由车架、车桥、车轮与轮胎以及位于车桥和车架之间的悬挂装置组成。 车架是汽车的装配基体，将整个汽车装成一体。车桥与车轮负责汽车的行驶，悬挂装置组成。 车架是汽车的装配基体，将整个汽车装成一体。车桥与车轮负责汽车的行驶，悬挂装置将车桥 安装于车架，起到传力、导向和缓冲减震的作用。行驶系除影响汽车的操纵稳定性外，还对汽 车的乘座舒适性起重要影响。 3、转向系 转向系用来改变或者恢复汽车的行驶方向。它是通过使前轮相对与汽车纵向平面偏转一定的角 度来实现转向的。转向系主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机组成。 4、制动系 制动系的作用是使行进中的汽车迅速减速直至停车，是停放的汽车可靠地驻留原地不动。行车 制动装置由设在每个车轮上的制动器和制动操纵机构组成，由驾驶员通过制动踏板来操纵。驻 车制动装置的制动器有装在变速器第二轴上的，但大多数是与后桥制动器合一的，驻车制动器 由手操纵杆来操纵。 （三）车身 车身容纳驾驶员、乘客和货物，并构成汽车的外壳。载重汽车车身由驾驶室的货厢组成，客车 与轿车的车身由统一的外壳构成。其他专用车辆还包括其他特殊装备等。车身还包括车门、窗、 车锁、内外饰件、附件、座椅及车前各钣金件等。 （四）电器设备 电器设备由电源和用电设备组成。电源包括发电机和蓄电池。用电设备的内容很多，不同车型不太一样，主要有点火系、起动系、照明、仪表信号系统、空调以及其他用电设备等。 轿车的结构特点 1、发动机布置与驱动形式 常见下面几种，驱动形式都为 4×2。 1) 发动机前置后桥驱动：大型和很多中型轿车都采用这种方式。重心位置合理，驱动与附着 可靠，操纵机构简单，但由于传动轴的存在，又避免由于过于抬高地板的高度使重心高度增加， 常将地板中央凸起，导致后排中间座位乘座不舒适。但这种方式仍然是一种很好的驱动方式。 2) 发动机前置前桥驱动：很多中、小型轿车采用这种形式。一种是发动机横置，另一种则为 发动机纵置。该形式结构简单、紧凑。不设传动轴可降低重心和车厢底板高度，有助于提高乘 坐舒适性和行驶稳定性。前桥驱动的汽车上坡时前轮附着力减少，不能够获得足够的牵引力。 3) 发动机后置后桥驱动：见于某些微型轿车。发动机位于后桥后部，除散热不良外，操纵机 构也较复杂。应用不广泛。 2、车身与外形 大型轿车多采用非承载式车身。车身不承载发动机、底盘及各部件的重力。这种轿车设有车架， 车身通过弹位装置安装于车架上。这种形式的轿车乘坐舒适，隔振性好。但结构复杂，重量增 加，价格较贵。 中、小型轿年多采用承载式车身结构，不设车架，发动机和底盘等部件直接安装于车身上。结 构简单、重量轻、价格便宜、应用越来越广泛。 轿车外形种类很多、但不论何种外展，都必须具有优良的行驶稳定性，以利轿车高速行驶。友 好的外形还必须使轿车各部件布置合理，具有尽量大的乘坐空间和行李厢容积。除此之外，还 应美观大方，色彩光亮，具有时代特点，符合人们的审美观念。 1) 三厢式结构：是应用最为广泛的一种形式。前厢安置发动机，中厢为乘座空间，后厢是行 李厢，可分成"船型"和"楔型"两种。船型为传统型，高雅、气派、大方，为高级轿车广泛采用， 楔型具有优良的空气力学性能，外形具有时代感。 2) 两厢式结构：没有专门的行李厢；只是在乘坐厢后排座位之后有一个安放行李的空间。车 身短小、停车方便，机动灵活，非常适合于市内行驶。在交通拥挤的现在，有着很大的实用性。 3) 斜背式结构：介于两厢与三厢结构之间，车身接近于流线型。 4) 旅行轿车结构：在三厢基础上将行李厢向上扩大并和乘座厢打通成一个统一的空间。能容纳更多的行李，适合于远距离行驶。 5) 客货两用车结构：在三厢式轿车基础上改装而成，主要用来载客，也可用来载少量货物。 适合于私人家庭使用。 6) 越野客车外形结构：为了缩小前、后悬和具有较大的接近角和离去角，都采用两厢式结构， 第二排座位后面设有可折叠座椅，既可载人，又可载物。 轿车的乘坐空间大小对乘客的安全性是很重要的。乘坐空间越大，发生事故时乘客受到的伤害 就越小。 3、发动机排量 几乎所有轿车都采用汽油机。发动机排量越大，发动机功率越大，除了使轿车具有较高的行驶 速度和良好的加速能力外，还可以装置更多的附属装置。轿车也可以做得更大更宽敞，使乘坐 更舒适。但经济性较差，价格也高。微型轿车由于追求低成本低油耗，发动机排量较小。 4、底盘 中、小型轿车仍然大量采用机械式传动系。而很多大型轿车都采用了液力机械传动。轿车悬挂 多为独立式悬挂、制动装置大多采用双管路液压制动装置或者真空助力液压制动装置。制动器 大多采用前盘后鼓式、轮胎为超低压胎，具有优良的弹性。 发动机的结构特点 发动机是汽车的动力装置，性能优劣直接影响汽车的使用性能，发动机类型很多，结构各异， 以适应不同车型的需要。 一、 按使用燃料不同分类 按发动机使用燃料不同，发动机分成汽油发动机和柴油发动机两大类。 1、汽油发动机 体积小、重量轻、价格便宜；起动性好，最大功率时的转速高；工作中振动及噪声小；适合于 中、小型汽车尤其是高速汽车的使用。汽油机由于受到爆燃的限制，压缩比不可能过高，热效 率和经济性都不如柴油机。 汽油机混合气主要是在过气管道内形成后进入汽缸，压缩接近终了时由火花塞点燃。驾驶员通 过加速踏板控制进人汽缸内的混合气量来控制发动机的负荷、称之为量调节。汽油机的燃料供 给系和点火系是汽油机上发生故障比例较高的部位。汽油机废气排放中的有害成分物一氧化 碳、碳氯化合物和氮氧化物等要高于柴油机，但随着目前电子控制燃油喷射系统和其他废气净化装置的使用，这方面已大大改善。另外，汽油机的扭矩特性非常适合于汽车的使用，可明显 减轻驾驶员的劳动强度。 2、柴油机 和汽油机相比，柴油机体积大，重量重，价格高，起动性差（尤其是低温时）；工作时振动与 噪声较大；超负荷运转时容易冒黑烟。柴油机的特点是： 1) 由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于 汽油机。 2) 在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。 3) 柴油机的混合气是汽缸内部形成的，进气道没有节气门，进气阻力小。驾驶员通过加速路 板控制喷油量，来改变发动机的负荷，称之为质调节，由于不存在缺氧问题，废气中一氧化碳 和碳氢化合物的含量要小于汽油机。 4) 由于不存在点火系以及燃油供给装置故障率低。因此柴油机故障要小于汽油机。 5) 柴油机扭矩特性不适合于汽车行驶工况的需要，行驶中档位使用频繁，增加了驾驶员劳动 强度。 柴油机主要使用于中型和重型汽车上。 二、发动机缸数及排列方式 发动机排量等于各缸工作容积之和。增加 缸数不仅可以增加发动机排量，提高发动 机输出功率，还可使发动机运转平稳，减 少振动与噪声。现代汽车都采用多缸发动 机。微型汽车发动机多为 3 缸，小型载重 汽车、客车和中型以下轿车发动机多为 4 缸；中型载重汽车、大型轿车及客车发动 机多为 6 缸；重型汽车一般为 6～8 缸。 6 缸以下的发动机汽缸多为单排直列方 式；8 缸发动机则为 V 型排列；某些轿车 为降低发动机高度，缩短长度，采用 V6、 V8 型排列。 微型汽车发动机大多采用 3 缸 斜置的方式。 直列式发动机结构简单，价格便宜。缺点 是发动机高度较高，长度较长。是采用较 多的一种方式。V型发动机高度低，长度短，但是结构复杂，价格较贵，适合于大型发动机。 水 冷式发动机缸体均采用整体铸造而成。小型发动机采用铝合金材料，中、大型发动机多为铸铁。汽缸盖用螺栓固定于缸体上平面，除了封闭汽缸构成燃烧室外，还有进、排气道，安装有气门、 火花塞和配气机构等。 三、汽油机的燃料供给方式 1、化油器式燃料供给系 汽油机燃料供给系分成化油器式和燃油喷射式两大类 化油器主供油装置的工作原理是：发动 机工作时，外界空气在汽缸吸力下经空气滤清器过滤后进入汽缸。空气流经喉管处时由于截面 变小流速增加而导致压力下降，形成一定的真空度。浮子室内的汽油就在该真空度的作用下从 主喷管喷入进气道内，喷出的汽油被高速气流吹散成雾状，称之为雾化。然后油量以空间蒸发 和油膜蒸发的形式，与过气道内的空气混合成混合气进入汽缸。为了达到经济性，主供油装还 采用了空气制动的方案。将主喷管置于空气室内，并沿四周开有几排通孔与空气室相通。当节 气门开度逐渐增大时，空气孔逐渐与空气相通。不但降低了真空度，使混合气变稀，进入主喷 管的空气还有利于汽油的雾化。 2、电子控制燃油喷射式燃料供给系 化油器式燃料供给装置结构简单、工作可靠、价格便宜、维修方便。但它的最大缺点是不能精 确控制混合气的浓度，造成燃烧不完全，废气中有害成分增加，不符合当今环保的严格要求。 另外，由于喉管的存在，使进气阻力增加。还存在着各缸分配汽油不均匀，易产生气阻和结冰 等现象。为了解决上述这些问题，80 年代以电子控制燃油喷射系统在轿车发动机上应用越来越 广泛了。 （l）电子控制燃油喷射系统的优点：电子控制燃油喷射系统（英文简称 EFI）具有下列优点： 1) 不论在任何环境条件和发动机处于何种工况下都能精确地控制混合气的浓度、使汽油得到 完全充分的燃烧。这大大降低了废气中有害成分的含量，还使发动机具有优良的燃烧经济性。 2) 可对供油、点火、温度等进行集中控制，使发动机工作性能提高，发动机输出功率增加， 燃料消耗量降低。 3) 可使发动机经常处于稳定运转状态，在各种工况下都使汽车根据驾驶员的要求正常行驶。 4) 由于不存在喉管，进气阻力小。同时不易产生气阻，向各缸分配汽油均匀等。 燃油喷射系 统的缺点是成本高、结构复杂、维修不易等。 （2）电子控制燃油喷射系统的分类： 1) 按空气量的检测方式分成质量流量方式和速度密度方式两大类。 2) 按燃油的喷射方式，有下面两种分类。 根据喷射位置，分成进气歧管结合部（SPI）喷射和各进气歧管处（MPI）喷射两种，分别又称 为单点喷射和多点喷射。目前广泛采用 MPI 方式。 汽油机点火系 汽油点火系大致有三类：触点式点火系、电子点火系、计算机控制的点火系统 传动系结构特点 传动系位于发动机与驱动轮之间，它可使发动机输出的动力特性适合于在各种工况下汽车行驶 的需要，使汽车能正常行驶。最常见的是机械式传动系，液力机械传动系用于大型客车。高级 轿车和各类工程车辆上。电力传动比较少见，只用于大型矿山车辆上。 （－）机械式传动系 1、组成 主要由离合器、变速器、万向传动装置和驱动桥（包括主减速器、差速器、半轴和桥 壳等）组成、在越野车辆上，还设有分动器。负责将变速器的功力分回给各驱动桥。 2、各主要总成的结构特点 （1） 离合器： 离合器位于发动机飞轮与变速器之间。主动部分（压盘与离合器盖）固定于飞轮后端面，从动 部分（摩擦片）位于飞轮与压盘之间，并通过中心的花键孔与变速器第一轴相连。压紧部分位 于压盘与离合器盖之间，利用其弹力将摩擦片紧紧地夹在飞轮与压盘之间，主从动部分利用摩 擦力矩来传递发动机输出的扭矩。分离机构由安装于离合器盖和压盘上的分离杠杆、套于变速 器第一轴轴承盖套筒上的分离轴承以及安装于飞轮壳上的分离叉组成。分离叉通过机械装置或 者液压机构与驾驶室内的离合器踏板相连。离合器是经常处于接合状态传递扭矩的，只有将离 合器踏板踩了，分离机构将压盘后移与摩擦片分开而呈现分离状态。此时扭矩传递中断，可以 进行诸如起步、换档、制动等项操作作业。当汽车传动系过载时，离合器会启动打滑，对传动 系实现过载保护。 中型以下及部分大型车 辆，多采用只有一片摩擦 片的单片式离合器，部分 大型车辆则采用双片式离 合器，离合器的摩擦片直 径越大，数目越多，所能 传递的扭矩就越大，但分 离时需要加在踏板上的力 就要大些．在摩擦片上还 设有扭矩减振器，以使传动系工作更加平稳。 传统结构的离合器压紧部分多采用一圈沿四周均布的螺旋弹簧。数目多为 8～16 个不等。虽然 压紧可靠，但操纵离合器时比较费力，弹力也不容易均匀。还存在轴向尺寸大、高速时压紧力 下降等缺点 鸩奖荒て 嚼牒掀魉 〈 ?/p> 目前在中小型甚至在部分大型车辆上，都采用了膜片式离合器。它利用一个碟状的膜片弹簧取 代了螺旋弹簧和分离杠杆，不但使轴向尺才减小，而且操纵轻便，不论在何种情况下都能可靠 地压紧。 离合器的操纵机构是指离合器踏板到分离叉之间的传动部分。大部分汽车采用机械式结构，通 过拉杆或者钢丝绳将二者相连。也有一些车辆采用液压机构，通过液力传动来将二者联在一起。 （2）变速器： 在汽车行驶中，要求驱动力的变化范围是很大的，而发动机输出扭矩的变化范围有限。必须通 过变速器来使发动机输出扭矩的变化范围能满足汽车行驶的需要。同时，变速器还应能实现汽 车的倒驶和发动机的空转。目前汽车上多采用机械有级式变速器，由变速传动机构（传递和变 换扭矩）和变速操纵机构（用来变换档位）组成。一般设有 3～6 个前进挡和 1 个倒档。每一个 档位都有一个传动比，可以将发动机输出扭矩增大到和传动比相同的倍数。同时将发动机转速 降低到和传动比相同的倍数。挡位越低，传动比越大。 因此，当汽车低速行驶需要大扭矩时，可以将变速器挂入低挡，而汽车高速行驶需要小扭矩时， 可将变速器挂入高档。在前进档中，有一个档的传动比为 1。挂入该挡时变速器第一轴（输入轴） 和第二轮（输出轴）初成一体同步转动，发出动力不经变化直接输出，称之为直接挡。直接挡 传动效率最高，应经常使用。当变速器不挂入任何挡位，称之为空挡，动力传送中断，实现发 动机怠速运转，满足汽车滑行和怠速时的需要。 （3）万向传动装置： 万向传动装置主要由万向节和传动轴组成，将变速器或者是分动器发出的动力输送给驱动桥。 （4）驱动桥： 主减速器：用来将变速器输出的扭矩进一步增加，转速进一步降低。对于纵置发动机来说，还 将旋转平面旋转 90 度，变成与车轮平面平行。 差速器：驱动桥上设置差速器，可以在必要时允许两侧驱动轮转速不同步，以满足汽车转向、 路面不平时行驶的需要。 半轴：半轴为两根，每根半轴内端通过花键与半轴齿轮相连，外端与车轮毂机连。 桥壳与轮毂：桥壳构成驱动桥的外壳。轮毂是车轮的一部分，通过轮毂将车轮安装于驱动桥上。 分动器：全轮驱动的越野汽车上设有分动器，将变速器输出的动力分配给各驱动桥。 汽车的悬挂系统 悬挂系统是汽车上的一个非常重要的系统。它不但影响汽车的乘坐舒适性（平 顺性）、还对其他性能诸如通过性、稳定性以及附着性能都有重大影响，每一 个悬架都由弹性元件（起缓冲作用）、导向机构（起传力和稳定作用）以及减 震器（起减震作用）组成。但并非所有的悬挂都必须有上述三种元件。只要能 起到上述三种作用即可。 1、 悬挂的分类 （l）非独立式悬挂：两侧车轮安装于 一根整体式车桥上，车桥通过悬挂与 车架相连。这种悬挂结构简单，传力 可靠， 但两轮受冲击震动时互相影响。 而且由于非悬挂质量较重，悬挂的缓 冲性能较差，行驶时汽车振动，冲击 较大。该悬挂一般多用于载重汽车、 普通客车和一些其他车辆上。 （2）独立式悬挂：每个车轮单独通过 一套悬挂安装于车身或者车桥上，车 桥采用断开式，中间一段固定于车架 或者车身上； 此种悬挂两边车轮受冲击时互不影响， 而且由于非悬挂 质量较经； 缓冲与减震能力很强，乘坐舒适。各项指标都优于非独立式悬挂，但该悬挂结 构复杂，而且还会便驱动桥、转向系变得复杂起来。采用此种悬挂的有下面两 大类车辆。 轿车、客车及载人车辆。可明显提高乘坐舒适性，并且在高速行驶时提高汽车 的行驶稳定性。 越野车辆、军用车辆和矿山车辆。在坏路和无路的情说下，可保证全部车轮与 地面的接触，提高汽车的行驶稳定性和附着性，发挥汽车的行驶速度。 2．弹性元作的种类 （1）钢板弹簧：由多片 不等长和不等曲率的钢 板叠合而成。安装好后 两端自然向上弯曲。钢 板弹簧除具有缓冲作用 外，还有一定的减震作 用，纵向布置时还具有 导向传力的作用，非独 立悬挂大多采用钢板弹 簧做弹性元件，可省去 导向装置和减震器，结 构简单。 （2）螺旋弹簧：只具备缓冲作用，多用于轿车独立悬挂装置。由于没有减震和 传力的功能，还必须设有专门的减震器和导向装置。 （3）油气弹簧：以气体作为弹性介质，液体作为传力介质，它不但具有良好的 缓冲能力，还具有减震作用，同时还可调节车架的高度，适用于重型车辆和大 客车使用。 （4）扭杆弹簧；将用弹簧杆做成的扭杆一端固定于车架，另一端通过摆臂与车 轮相连，利用车轮跳动时扭杆的扭转变形起到缓冲作用，适合于独立悬挂使用。 3、减震器 多采用筒式减震器，利用油液在小孔内的节流作用来消耗振动能量。减震器的 上端与车身或者车架相连，下端与车桥相连。多数为压缩和伸张行程都能起作 用的双作用减震器， 4、导向装置： 独立悬挂上的弹性元件，大多只能传递垂直载荷而不能传递纵向力和横向力， 必须另设导向装置。如上、下摆臂和纵向、横向稳定器等。 5、非独立悬挂： 载重汽车前后桥均为非独 立悬挂，某些车辆如轿车及 客车等，后桥也采用非独立 悬挂。每一车轿的非独立悬 挂由两组纵向布置的钢板 弹簧组成。钢板弹簧的中部 固定于车桥，前端 与车架 或者车身铰接，后端则与车架或者车身通过吊耳铰接或者采用滑板联接。减震器上端与车架较接，下端与 车桥校接。载重汽车的后桥多不设减震器。 6、独立悬挂 类型很多，多采用螺旋弹簧作为弹性元件。扭杆弹簧也用于独立悬挂，分成纵 向扭力杯和横向扭力杆两种。独立悬挂虽然优点很多，但会使汽车的转向系、 行驶系和 驱动桥结构变得复杂。 汽车是怎样工作的(1)—— 气缸体和气缸盖 一般人看汽车似乎它是个简单的机器。驾驶员往驾驶座上一坐，按按旋扭，扳扳按键，踩下踏板 再松开，就像变魔术似的汽车开跑了。这一切看来如此简单易行，好像我们认为所有这些是理所 当然的，根本不必花费脑筋去操心汽车是怎么工作和它怎么会跑的。有很多人买了车，可还不了 解他自己的车是怎样工作的。倘若驾车人毫不困难地了解了是什么使车轮让车子在各处走动，那 么驾起来就会感到非常有趣和惬意。 此外，如果你了解该如何去维护保养它，那对你的车会带来极大的好处。要想让你的车耐用，少 出故障，跑起来顺手，那就得注意和了解汽车上各个部分、系统的简单结构和功能；所有操纵件 如踏板、按钮和开关等都是干什么用的。汽车的车轮是怎么会转动的？使它转动的力又是从哪儿 来的？让我们把机器盖打开，首先映入眼睑的是汽车的心脏——发动机。使车轮转动的力就从这 里产生的。当然你不会为了了解究竟而将发动机拆开，那么就通过此图来看看发动机的内部，在 发动机内部究竟发生了什么事情呢？ 发动机是将燃料燃烧产生的热能转变成机械能的机器。在每次转换过程中，必须经过进气、压缩、 膨胀作功和排出废气四个行程，完成了它的一个工作循环。 发动机内部主要运动部件是活塞，它的运动方式有绕自身转动的；也有往复运动的。凡活塞运动 往复经过上述四个行程完成一个工作循环的，称之为四行程发动机。经过两个行程完成一个循环 的称之为二行程发动机。燃料为汽油的发动机，凡是先使汽油和空气在化油器内混合成混合气再 送处气缸，经过上述行程而产生动力的称之为化油器式汽油机；凡将汽油直接喷入气缸或进气管 内再与空气混合成混合气，经过上述各行程的，称之为直接喷射汽油机。燃料为柴油的发动机， 一般是利用喷油泵将柴油直接喷入气缸，经过与压缩空气相混合后，在高温高压下自动燃烧而产 生动力称之为压燃式柴油机。在当今全世界能源短缺和环保的要求下，还有用其他清洁燃料如天 然气、液化石油气等的发动机。但其工作原理是相似的。 下面让我们具体地谈谈每个行程。 混合气如遇到火星就很容易爆炸。在汽车发动机中正是利用这种爆炸所产生的力，将气缸内的活 塞从最上的位置推到最下。活塞从最上到最下所走的距离称之为行程。上述的第一个行程收进气 行程，活塞被曲轴通过连杆向下拉，混合气通过进气门进入气缸活塞的顶部。第二个行程叫压缩 行程，此时进气门和排气门都关闭。活塞向上行，将吸入的混合气再次被曲轴下拉时为止。第三个行程叫作功行程。此时两个气门仍被关闭，由分电器供给的高压电使燃烧室内的火花塞打出火 花，点燃混合气，产生爆炸力推动活塞下行，此时气缸内充满炽热的浓烟。待到活塞再次上行时， 排气门打开。这些浓烟被活塞挤出气缸燃烧室，进入排气管。这就是最后一个行程称排气地程。 之后，发动机又开始了下一个工作循环的第一个行程，如此循环不已地工作下去。 为了更进一步了解发动机的工作状况，有必要将其各部件的功能介绍如下： 气缸体和气缸盖 发动机部件中以气缸体最重，体积最大。它是将发动机各机构、各系统组装成一体的基本部件。 气缸体内有几个圆柱形空筒，那是活塞运动的空间，称之为气缸。有几个空筒就叫有几缸。一般 有四个的就叫 4 缸发动机。当然还有更多的，如 6 缸、8 缸甚至 12 缸的。缸数愈多，发动机的劲 头愈大。但是，让活塞在气缸内和缸筒全面接触，它的运动阻力还是不小的。为了减少相互接触 的面积，于是在活塞上套上几道活塞环。让活塞环和缸筒壁接触，这就大大地减少了活塞运动的 阻力。一般的活塞上有不止一道的活塞环，其中有气环和油环两类。 由于缸筒表面经常和高温高压的燃烧气相接触，又有活塞在其上作高速往复运动，因此制造筒的 材质必须耐高温、耐磨损、耐腐蚀。为了满足这些要求，一般采用加入少量镍、钼、铬、磷等合 金元素的优质合金铸铁，并经珩磨加工，获得粗糙度、形状和尺寸精度很高的工作表面。 然而，如果气缸体全部都采用上述优质材料来制造，未免过于浪费了。因为除了这些工作表面外， 气缸体的其余部分并没有这样高的要求。所以发动机上都广泛采用活络可拆装的工作表面，即缸 套。它本身可用优质材料制造，气缸体则可用普通铸铁或轻合金铸造。缸套以和冷却水接触与否 而分干套和湿套两类。后者的优点是铸造方便，拆装容易，冷却效果好。缺点是刚性差，易漏水。 在气缸体上部有一个将缸筒盖住的气缸盖。它的主要功用是封闭气缸体上部，并和活塞顶部及缸 筒一起构成燃烧室。一般用灰铸铁或合金铸铁以及铝合金制成，内含水套。通过螺栓与气缸体拧 在一起。为了密封，在它们之间通常还加一层气缸垫。在气缸盖上每个气缸都有自己的进气门、 排气门、火花塞座孔或喷油器座孔以及气门导管孔等。缸盖数量大各种发动机上也不尽相同，有 整个一块的，也有分成几个缸一块的。前者优点是能缩短发动机整体长度。缺点是刚性差、受热 受力容易变形，影响密封，损坏后须整体更换。 由缸盖部分构成的燃烧室，它的形状对发动机工作的影响很大。因而对它的基本要求有：结构紧 凑，冷却表面小，让混合气在燃烧前产生涡流。其目的是为了减少热量损失，缩短火焰扩散的行 程，提高燃烧速度，保证及时和充分地燃烧，以获得最大的动力和减少排出废气内含的有害物质。 一般用水冷却的发动机，在气缸体下部有一个铸成一体的曲轴箱。它的内部是曲轴运动的空间。 曲轴就吊挂在曲轴箱的下边。在曲轴箱的下部还有一个类似盘子的部件，叫作油底壳。主要用来 贮存机油和封闭曲轴箱的。机油泵就设在油底壳内。油底壳还设有挡板，以防止机油晃动过甚。 在底部装有磁性放油塞，以吸收机油中的金属屑。在油底壳的一侧，还有一把机油尺，用来检验 油底壳的机油量。 汽车是怎样工作的(2)—— 曲轴活塞连杆组 曲轴活塞连杆组 发动机内最主要的运动部件就是曲轴、活塞和连杆。它由曲轴、活塞、活塞环、活塞销、连杆及 飞轮等部件组成。 (1)曲轴 它是一根拐了几道弯的轴。曲拐数取决于发动机有几个气缸以及它的排列方式，一根连 杆连一个曲拐的，其曲拐数等于气缸数；两根连杆连一个曲拐的，其曲拐数为气缸数的一半。 曲轴要求耐冲击、耐磨，一般都用中碳钢或中碳合金钢锻造而成，也有用球墨铸铁铸造成的曲轴。 带飞轮的曲轴。位于转动中心的主轴颈，它借助一坟轴瓦和曲轴箱相连。不在转动中心的轴颈叫 连杆轴颈或曲柄销，它借助于连杆轴瓦和螺栓与连杆相连。 由于曲轴要在高速下旋转，所以它需要不间断地用机油对磨擦表面加以润滑。因此在曲轴的主轴 颈、连杆轴颈的曲轴本体内都钻有油道，以便机油能通过这些油道，润滑这些部位。 由于曲轴的形状很不规则，转动起来就会晃动，行家称这种现象为不平衡。如果发动机工作时人 造棉其发展，不但会产生极大的噪声，而且机件的寿命也大大地缩短。造成不平衡的主要原因是 曲轴旋转时产生了不规则的离心力和离心力矩，另外还有活塞往复运动的惯性力。对于气缸数不 同的发动机，这些力和力矩有的存在，有的不存在。因此需要根据具体的结构设置平衡块加以平 衡。有的平衡块和曲轴制成一体，也有用螺栓固定在曲轴上的。 我们知道，一个质量很大的轮子，一旦转起来，如果没有阻力，它就会一直不停地转动下去。因 此在曲轴的后端装上一个用灰铸铁或球墨铸铁、铸钢制成的飞轮，这是一个转起来惯性很大的圆 盘，其边缘既宽又厚。它的功能主要有贮存发动机给的动能、克服曲轴连杆组运动的阻力，克服 短时间的过载，保证发动机输出的扭矩和转速均匀。此外它还是磨擦式离合器的驱动件，因此它 也需要和曲轴一起进行平衡。 (2)活塞 它像一个倒扣着的杯子，杯底朝上，构成燃烧室的一个部分，杯壁有圆孔，可穿入活塞 销。从杯口穿入连杆，通过活塞销和活塞相连。它的主要作用是将混合气燃烧所产生的爆炸力通 过活塞销传给连杆，来推动曲轴的曲柄，令曲轴旋转 活塞的工作条件很苛刻，顶部和高温燃气接触，承受带冲击性的高压和因高速往复运动带来的惯 性力，整个活塞各部分受到拉、压、弯的综合力和力矩，而受热也不均匀。因此要求活塞的质量 要小，热膨胀量小，传热性好，耐磨。用铝合金制的活塞兼备以上性能，是当前的汽车活塞选用 材料。 活塞的基本结构可分为顶部、头部和裙部三个部分。 活塞顶部有平顶、凹顶之分，表面力求光洁。活塞头部有几道矩形断面的环槽，用来安置各种活 塞环，环槽底部钻有许多径向小孔，可使从缸壁上刮下的机油，通过这些孔流向油底壳。活塞头 部承受并传递混合气燃烧后的爆发力；能传导混合气燃烧后产生的热量；与活塞环一道构成部分的燃烧室。活塞的裙部是指从活塞环槽到杯口的好个部分。它的主要功能是活塞在缸筒内往复运 动中起着导向作用，以及承受缸壁给它的侧压力。 活塞在气缸内工作时，受热受力是很不均匀的，因而会带来不均匀的变形，遂使活塞与气缸筒壁 之间的缝隙有的很大，有的很小，也会出现漏气现象和擦伤缸壁表面的可能。严重时会卡死，将 活塞损坏。 为了使活塞在正常的工作温度下和气缸筒壁有较均匀的间隙，虽然气缸筒本身仍是圆柱形的，而 活塞则制成椭圆形，令活塞在工作时能膨胀成类似的圆柱形。所以活塞在普通状态下为上端直径 小，下端直径大的近似圆锥形或椭圆形。 当然，你如果留心，还会发现有的活塞裙部开有纵向和横向的沟槽。开横向槽的目的主要是阻断 从活塞顶部传向裙部的热量，迫使裙部的膨胀不致过大。如横向横位于油环槽内，尚可起到油孔 的作用。开纵向槽的作用是在活塞冷状态下装配时获得尽可能小的与气缸筒壁间的间隙；在热状 态下，活塞不致在气缸筒内卡死。纵向槽的方向与活塞运动方向不平行，斜槽可以防止活塞划伤 缸壁。 (3)活塞环 活塞必须与缸壁的配合很紧密，在活塞上嵌入活塞环正是针对这个问题所采取的措 施。活塞环分气环和油环两种，前者防止燃烧混合气窜入曲轴箱；后者防止合金铸铁制成，开有 斜口，富有弹怀，套在活塞上时，有向外张紧贴在气缸筒壁的特性。如果密封状态被破坏出现漏 气现象，发动机就会丧失部分动力，燃料和机油损耗增加，活塞和燃烧室的表面出现严重积碳， 并造成环境污染。 一般活塞上装 2～3 道气环，1～2 道油环，在保证密封的要求下，应尽量减少环的数量。气环虽 有好几个，但对各个环的要求也不尽相同。离顶部最近的是第一道气环，由于它靠近燃烧室，在 温度压力最高及润滑最难的环境下工作，所以在它的工作表面上一般都镀上多孔性铬，此举不但 提高了表面硬度，尚能贮存少量机油改善润滑条件，提高使用寿命。其他各气环一般只镀锡或作 磷化处理。由于第一道气环的工作温度高，它的切口间隙也较大。当将各道活塞环装在活塞上时， 须将它们各自的切口相互错开，这对气缸的密封是有所裨益的。 (4)活塞销 它是活塞与连杆小头的连接件，起着将活塞蝗受力传给连杆的作用。因为在高温条件 下承受周期性的冲击力，而且润滑条件又差，所以要求它有足够的刚度、强度和耐磨性。为了减 少惯性，一般将它制成空心圆柱体，以减小它的质量。活塞销一般用低碳钢制成，表面渗碳，再 加以珩磨和抛光，以提高其表面的硬度和整体的韧性。活塞销装入活塞销孔和连杆小头孔内是浮 动的，在发动机工作时，它可以在销座孔内绕自身主轴缓缓转动，以获得较为均匀的磨损。为了 防止活塞销沿主轴方向窜动，在活塞销孔内淫卡环嵌在销座凹槽内予以限位。 (5)连杆它以上端的小头连接活塞销，以下端的大头连接曲轴，可将活塞的往复运动转变成曲轴 的旋转运动。它正像你骑自行车时大腿的运动状态那样。连杆一般采用中碳钢或合金钢材料经锻 造、机加工和热处理而成。因为连杆工作时受到压缩、拉伸和弯曲的周期性变化的力量，所以要 求它质量尽可能小，而又足够的刚度和强度，如果刚度不够会造成大头孔失圆，轴瓦润滑不良而 烧毁；杆身弯由会造成气缸漏气、窜油等现象。 连杆大头一般都制两个半圆块，一块是连杆大头的下端，另一块叫连杆盖，用连杆螺栓将两者拧在一起。这两块是一起进行加工(镗孔)的，大头孔的表面为了和轴瓦紧密配合，它的光洁度很高， 其表面还铣出定位轴瓦的凹槽和小的油孔。 连杆螺栓的工作条件和连杆一样，一般采用优质合金钢或优质碳素钢材料，经煅造或冷镦而成。 安装连杆大头时，必须按工厂规定的扭矩拧紧连杆螺栓，并采取措施防止自行松开。 连杆轴瓦和连杆大头一样，也是制成两半的，轴瓦的基体是薄钢板，内表面浇铸上如巴氏合金等 减磨合金层。减磨合金具有减少磨擦，加速磨合，保持油膜的作用。 轴瓦与连杆大头和连杆盖相配合的表面要有极高的光洁度。轴瓦在未装入前，半个轴瓦并不半圆 形的，当装入后，因有压量(过盈)，所以轴瓦能紧贴在大头孔壁上。为了防止轴瓦工作中转动或 轴向位移，在轴瓦上冲压定位凸台分别嵌入大头和连杆盖的凹槽内。轴瓦内表面还有油槽，以保 证良好的润滑。 我们知道，进入气缸燃烧室混合气量愈多，它燃烧时放出热量愈大，爆发力也愈强。对于某一具 体的发动机而言，它的燃烧室总容积是一定的。要想往燃烧室内多充混合气，必须让混合气的压 力要高，温度要低。但由于混合气必须通过进气管才能进入气缸，在流动过程中不免产生阻力使 充气压力下降；此外由于上一循环终了后残留气缸内的高温废气以及相邻部件的高温，加热了刚 刚进入气缸的混合气，所以要百分之百地达到这个要求是很困难的。 发动机设计师们一般都从改进结构有利于降低进气和排气阻力、进气和排气门开启和持续时间着 手，使进气和排气量尽可能地保持充分。气门在发动机上是个很重要的部件，它们必须按准确的 时间开启或关闭。按气门布置形式可分顶置式和侧置式。按每个气缸气门数目可分有二气门式、 四气门式甚至更多。 最常见的气门布置形式是顶置式，它的进气门和排气门吊挂在缸盖上，大头在下，小头在上，由 一套配气机构保证各气门适时开闭。 如上所述，为了按准确的时间使气门开启和关闭，必须有一套配气机构。 汽车是怎样工作的(3)—— 配气机构 配气机构 配气机构由凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂、摇臂轴、气门弹簧及气门导管等一些相关部件组成。 凸轮轴在发动机上的布置有下置，侧置和顶置。现代发动机上常采用顶置式，它位于气缸盖上。 凸轮轴直接通过摇臂驱动气门，省去了一大套如挺杆、推杆等往复运动的部件，很适用于高转速 发动机，但也带来传动轴的困难，由于凸轮轴在气缸盖上，气缸盖拆装较为麻烦，并且喷油器的 布置也较困难。另有一种顶置式是凸轮轴的幅轮直接驱动气门。这种形式的优点不但机构简单、惯性小、对凸轮轴的要求不高，故在新式汽车应用广泛。 那么凸轮轴是靠什么带动使它旋转的呢?最早形式的汽车多采用正时齿轮传动，曲轴转动时通过 它前端的一对齿轮来带动凸轮轴，有时还增加一个中间齿轮(惰轮)。为了降低传动的噪声，使啮 合平稳，正时齿轮多用夹布胶木制成，且为斜齿。在顶置气门传动机构上多采用链条传动或皮带 传动。皮带的基体为氯丁橡胶，中间夹入玻璃纤维或尼龙织物，强度高，噪声小，质量小，价格 低，近年来己广泛用。 一般发动机每个气缸只有一个进气门和一个排气门。 为了提高充气效率， 现在多采用多气门技术， 例如每个气缸有 4 个气门。这种多气门结构对燃油直接喷射的发动机特别有利，喷油器布置在燃 烧室中央，点火燃烧途径均匀，各气门的开度也可适当减小。 每缸采用 4 气门时，气门排列有两种：一是进气门和排气门混合排；另一种是进气门和排气门各 自排成一列。 前者的所有气门由一根凸轮轴通过 T 形杆驱动， 但因气门在进气道中所处位置不同， 而导致工作条件和效果不好，后者则无比缺点，但需配备两根凸轮轴，凡遇见 DOHC 字样，就是 指顶置式双凸轮轴。近年来推出的发动机多采用这种形式，当然每个气缸气门数多于 4 个的也不 鲜见，主要目的不外是为了提高充气效率罢了。 汽车是怎样工作的(4)—— 化油器 化油器 要使汽车能持续不断地工作(行驶)，必须不间断地向发动机供油、送气，不仅供给，还要使它们 恰当地混合，燃烧完了还要使废气能顺利地排出。为此，燃油需要储存在一个油箱内，将油箱中 的燃油送入发动机，必须有油泵和管道。为了防止燃油遭受污染，需要滤清器加以过滤。外界空 气含有沙尘，送入发动机的空气需要空气滤清器予以过滤。清洁的空气如何与燃油按需要配制， 则需要一个不可缺省的部个，那就是化油器(图 2)。 化油器必须干两件事：一是它必须让燃油汽化；二是让汽化的燃油和一定比例的空气相混合形成 混合气。 来自外界的空气经过滤清后进入化油器，空气进量多少由阻风门位置的变化来控制。空气冲过化 油器内的喉管产生吸力将燃油从浮子室通过喷管吸出，并将其雾化。雾化的燃油和空气混合后通 无进气歧管被气缸吸入。混合气的进量由一个油门踏板操纵，它位于化油器内的油门(节气门)所 控制。由汽油泵泵入浮子室的油量则由浮子室内的浮子控制。浮子在浮子室内随着油量多少而升 降，当浮子室内充满汽油时，浮子上浮，用它的针阀将进油口堵住。驾车人通过控制油门开度大 小来改变发动机的转速，这就是简单化油器的工作原理(图 3)。其混合气的浓度是随着油门开大 而逐渐变浓的。 汽车发动机的工作状况要经常在很大范围内变化，如汽车起步前和在路口等待绿灯放行前，发动 机作怠速运转，此时的负荷为零，油门开度最小，转速最低；汽车满载爬坡时，油门全开，但转 速并不高；在平路上行驶，油门不必全开，发动机发出中等负荷，车速和转速中等；在高速公路 上行驶，发动机可能是满负荷，转速达到最大。在如此众多复杂的工作状况下，对于混合气要求 也不能千篇一律。例如在怠速和小负荷下，前者要求混合气必须很浓，后者则要求浓度逐渐变稀； 在中等负荷下，为了节油，又要求化油器供给耗油率最小的混合气；在满负荷下，为了让发动机 发出最大功率，要求化油器提供浓混合气。此外，如汽车冷起动时，要求有较浓的混合气；加速 时要求化油器在油门突然大开时，额外供给油量等等。 综上所述，汽油机在正常工作状态下，在小、中负荷时要求化油器随着负荷增加能供给由较浓逐 渐变稀的混合气，在满负荷下又要求混合气由稀变浓，根据上述要求，仅靠前面所介绍的简单化 油器是无法满足的。 为了满足这些要求，在现代化油器上配备了一系列的混合气浓度补偿装置。如主供油泵、怠速系、 省油器、加速系及起动系等，以确保汽油机在不同工作状态下，化油器能供给适当浓度的混合气。 别看化油器个头不大，但内部综合了这么多的系统，结构就变得为复杂。籽保证化油器能经常地 正常工作，所以对它的定期维护保养是非常重要的。使用化油器的主要缺点是向气缸充气和混合 气的分配并不理想，影响发动机的动力性和经济性的提高，对达到排放要求很不利。近年来各国 为了满足环保要求，采用了燃油直接喷射方式，以取代化油器。直接喷射的优点是充气效率高， 输出功率大，混合气分配均匀，根据工作状况的变化供给最佳成分的混合气，耗油率低等。缺点 是难以在气缸盖上布置，制造成本高。按喷射的位置可分为缸内喷射和进气管喷射两种，按控制 系统分，有机械式和电子喷射式(电喷)两类。 从 60 年代起，由电子控制的汽油喷射系统即在欧美等国生产的轿车发动机上逐步采用。在电喷系 统中，设有能精确控制混合气成分的调节装置，再加装上三元催化器，使排气中的有害成分大降 低。 电喷系统的基本原理是通过位于各部位的传感器，将所采集到的信息反馈输入到一个微电脑中进 行处理，并由它发出指令来控制混合气中空气与燃油的比例，使所供给的混合气能适应发动机在 各种工况的需要。例如电脑根据空气流量传感器以及发动机转速，甚至节气门的位置、冷却水的 温度及空气温度等传感器采集的信息经过判断并计算出喷油的依据，确定各喷油器开启时间，发 出指令给喷油器，令其喷油。 各传感器在不同部位接受不同的信息：如分电器点火线圈接受发动机转数的信息；空气流量传感 器接受吸入空气流量的信息；起动开关接受起动信息；节气门开关节气门开度位置的信息；冷却 水温传感器接受水温信息，空气温度传感器接受气温信息。这些信息通过电路反馈给电脑。 在电喷系统中最重要的部件除电脑外就数喷油器了。一般的发动机每个气缸只有一个喷油器，位 于进气门的上方。燃油通过喷油器雾化，再和从进气管进入气缸的空气相混合。 为了满足废气排放法规的要求，某些轿车的电喷系统中设有一个混合气调节系统。它主要利用气 管中的一个氧传感器，它能向电脑反馈混合气稀或浓的信息。电脑根据信息重新指令喷油器，得到正确的喷油量。 在新一代发动机上汽油喷射系统已和点火系统结合为一，体现了混合气成分和点火时间的优化控 制，使发动机的性能大为改善。 以上介绍的是多点喷射。由于喷射是采用各自喷射的方式，4 缸机 4 个喷油器分别喷射，曲轴每 转一圈，各缸喷射一次。 此外，当前还有一种单点喷射系统，又称节气门体喷射系统。在多缸发动机上只有一个喷油器， 安装在节气门体上方，在进气管内喷油，与空气混合后再通过进气管分配到各种气缸内。单点喷 射也由电脑控制。虽然性能稍差(喷油压力低)，但因所用喷油器数量少，所以具有结构简单，成 本低，工作可靠，维修方便等优点。其他部分与多点喷射基本相同。 汽车是怎样工作的(5)—— 冷却和润滑 冷却和润滑 当一辆汽车以 50km／h 的速度行驶时，发动机气缸内每个活塞每分钟要上下运动 6000 次。燃烧室 内混合气燃烧后会产生高温高压的燃气(约为 800—2000℃)。所以必须对气缸加以冷却，否则其 中的运动件受热膨胀而破坏了正常间隙、机械强度降低而损坏、润滑失效而卡死。当然如果冷却 过度也会造成气缸充气量减少、燃烧不正常、功率下降、油耗增加及润滑不良等影响。在汽车上 建立冷却系的目的是要使发动机保持在适当的温度下工作。 目前汽车发动机的冷却广泛采用水冷式。令发动机高温部件的热量通过缸套、缸盖传导给周围水 套内的冷却水，然后将冷却水所吸收的热量散人外界大气中。发动机正常工作时水套内刚水温应 保持在 80～90℃左右。 目前汽车发动机多采用强制循环水冷系统。发动机气缸盖和气缸体中都有水套。水泵将冷却水从 机外吸入加压，使冷水在水套内流动，带走邻近部件的热量。冷却水吸热后自身温度升高，进入 车前端的散热器(水箱)内。由于汽车前进和风扇的抽吸，外界冷空气通过散热器，带走散热器内 冷却水的热量并送入大气。当散热器中的冷却水得到冷却后，在水泵的作用下，再次进入水套。 如此循环不已地冷却了发动机的高温部件。 为了保证发动机在不同负荷、转速以及在不同季节下在最适宜的温度范围内工作，有些汽车还设 置了百叶窗、节温器和风扇离合器等。 散热器位于汽车前端(个别的在车尾)汽车前进时的迎风处，上下端各有一个贮水室，其间用众多 细的冷却管相连。冷却管大多采用扁圆形截面。为了强化冷却效果，在冷却管外套上布置了许多 金属散热片，以增加散热面积和散热器本身的刚度和强度。由冷却管和散热片组成的部件称作散 热器芯。以上介绍的结构称之为管片式散热器芯。 另一种被广泛使用的是管带式散热器芯(图 3)，它是由波纹状散热带和冷却管相间排列经焊接而 成。在散热带上开有扰动气流的小翅，以提高散热能：力。由于这种形式的散热效果好，便于制 造，质量小，故被广泛采用。缺点是结构强度不如管片式。 对散热器芯的要求是所用材料的导热性好，话愣嘤没仆 圃臁Ｎ 私谠加猛 林频纳⑷绕餍 敬笥蟹⒄骨巴尽Ｄ壳岸嘤迷诟呒督纬岛腿 瞪稀?/p> 冷却水的加水口位于散热器上贮水室，平时用盖紧闭，以防冷却水溢出。倘若冷却水中含水蒸气 过多，压力过大，可能导致散热器发生破裂，因此必须设置排气口减压阀。由于冷却水与大气连 通，故称之为开式冷却系。这种形式的缺点是冷却水会不断地蒸发，需经常检查和补充。另一种 为闭式。发动机在正常热状态下，整个系统封闭与大气隔开，排气口关闭。若系统内压力过大， 高于大气压力，排气口开启，与大气相通。目前闭式冷却系在排气口上广泛采用空气—蒸汽阀。 近年来，大部分汽车在冷却系里都充加防冻液，以代替冷却水。与一般加冷却水系统的不同点是： 在散热器盖排气口需处接出一根橡胶或塑料管与贮液罐相通。当受热膨胀时，防冻液就进入贮液 罐。温度降低时，罐内防冻液又被吸回入散热器内。由此可避免防冻液的损失，更不必经常添加。 在散热器的后方，通常有一个风扇，它与冷却液泵采用同一根驱动轴。风扇叶转动时，将汽车前 方的空气吸进，令其通过散热器芯，将芯内热水的热量带走。风扇类似飞机的螺旋浆，它的叶片 用薄钢板制成，也有用高强度工程塑料或铝合金铸成。叶片数 4。6 片。为了降低噪声和振动，叶 片间夹角不等。为了提高风扇的冷却效果，有的风扇外廓加上一个护风圈。风扇一般由曲轴前输 出端的皮带轮带动三角皮带来传动。三角皮带的松紧程度是可调的，太松会引起皮带打滑，扇风 量减少，使发动机过热；太紧则使各轴承的磨损加剧。所以皮带的张紧力必须按制造厂的规定调 好。 冷却水泵用来驱使冷却系内的冷却水加速流动，保证带出足够的发动机热量。最被广泛采用的是 离心式水泵(图 4)。因为它的结构简单，个头小而排水量大，即使坏了也不影响冷却水的流动。 它的结构类似理发用的吹风机。水从散热器的下贮水室出来，进入水泵的旋转中心，再被转动着 的叶轮甩向水泵壳四壁，最后沿切线方向从喷口喷出，进到气缸的水套里。在车辆的使用过程中， 应经常检查水泵是否漏水。另外要按制造厂的规定，定期予以润滑。 汽车制造厂在设计某一具体车型的冷却系时，是根据该车在某一常用工作状况下而设计的。然而 汽车的使用条件干变万化。如在夏季高温、发动机高负荷低转速的条件下，需要加强冷却，防止 发动机过热；在寒冷的冬季。发动机在低负荷高转速的条件下，需要降低冷却效果。现代汽车一 般都采用改变通过散热器的空气量或改变冷却水的流量来控制冷却的效果。 改变通过散热器的空气量所采取的措施最简单的要数在散热器前方加装百叶宙了。百叶窗是一扇 由多个叶片构成的窗子，通常由驾车人或节温器自动控制。冷却水过冷时关闭百叶窗，反之则开 启至全开。 另一种改变通过散热器的空气量的措施是变换风扇的转速。风扇本身设有离合器。冷却水温低时， 离合器分离，风扇转速降低或停止。冷却水温高时，离合器接合，加速风扇的转动，强化冷却的 效果。这种自动调节空气流量的装置还会带来节约燃油的好处。至于利用什么媒介令离合器忽离忽合，现在常用的有硅油、温控元件及电磁线圈等不一。 改变冷却水流量的常用办法是在水路中增加节温器。一般设在气缸盖的出水口处。当冷却水温过 低时，节温器堵住冷却水不使它流入散热器，而令冷却水直接回到气缸体的水套内。冷却水温高 时，节温器将回流到水套的通路关闭，让冷却水通过散热器，加强对水的冷却。节温器本身起到 双通阀的作用，常用的有折叠式和蜡式。前者对压力很敏感，后者结构简单，坚固耐用，价格便 宜。 为了防止在气缸水套内产生水垢，冷却液最好采用软水。如雨水、雪水或凉开水。如用硬水需予 以碱化处理，否则将出现传热效果差，发动机过热的现象。 由于冷却水在寒冷气候条件很容易结冰而导致出现胀破冷却系部件的现象。为了降低冷却水的结 冰温度，可以在冷却水中添加乙二醇或酒精。当然应按制造厂的规定比例来配制。防冻液内如加 入少量添加剂可得到长效防冻液，使用它可常年无须更换，也不致使发动机出现锈蚀、冻结或结 垢。此举不但可减轻维护工作量，而且还提高了发动机的寿命和汽车的使用率。 汽车是怎样工作的(6)—— 汽油机的润滑系 汽油机的润滑系 它的基本作用是不间断地把机油送到各运动部件及摩擦表面，清除掉摩擦面上的磨屑，并加以 冷却。在气缸壁和活塞环之间由于存在油膜，还可起到密封气缸的作用。凡机油流经的部件表 面不易生锈。倘若有摩擦运动的表面得不到润滑，非但消耗功率，令部件很快磨损，而且会导 致摩擦运动的部件表面烧蚀熔化，使发动机无法继续运转。 发动机的润滑方式基本上有两类：一类是强制性润滑，称之为压力润滑。如曲轴主轴承、连杆 轴承和凸轮轴轴承等处承受的负荷和运动速度较大的这些部位， 需要有一定压力的机油才能保 证这些部位的摩擦表面形成足够厚度的油膜。另一类是随意性润滑，称之为飞溅润滑。在诸如 气缸壁、活塞销、凸轮以及挺杆等承受负荷较小和运动速度较低的部位，可利用曲轴转动带起 来的机油油滴和油雾进行飞溅润滑。此外，发动机的某些部位如水泵、发电机轴承等处可利用 润滑脂(黄油)定期地予以润滑。有些轴承干脆使用含油轴承根本不需润滑。 为了使机油产生压力，在系统中要采用机油泵。为了形成循环油路，还应设有贮油容器(油底 壳)、输油管路，并在某些部件上开通油道。为了不让各摩擦运动部件表面所产生的磨屑和杂 质进入润滑泵油路， 还须设有机油滤清器对机油加以过滤。 机油长期在发动机高温条件下工作， 不但粘度降低不易形成油膜，而且使机油老化变质，无法利用。为此应对机油加以冷却。一般 是利用汽车行驶造成的前方迎风来冷却油底壳内的机油。 讲究一些的车子则在散热器前设立机 油冷却器。为了驾车人能随时掌握机油温度和压力，车上还设有机油压力表和机油温度表。至 于应采用的机油品质，应严格按制造厂所规定的规格使用。 润滑系的油路在压力润滑部分，机油被机油泵从油底壳内吸出，经过机油滤清器送人主油道。 进入主油道的机油通过曲轴箱上的支油道分别润滑曲轴主轴颈和凸轮轴轴颈， 机油还通过曲轴 主轴颈的斜油道流向连杆大头轴颈。流向凸轮轴轴颈的机油通过油道流向格臂轴、推杆球头和 气门小端。支油道的机油还流向机油泵传动轴和齿轮以及正时齿轮。所有流过各摩擦表面的机 油最后通过回油管都回到油底壳里，准备进行下一个润滑循环。 在飞溅润滑部分，流到连杆大头的机油通过连杆杆身内的油道抵达连杆小头，以润滑活塞销。 另一方式是机油从连杆大头位于凸轮轴一侧的小孔与曲轴的连杆轴颈上的口相对准时。 机油即 喷向凸轮表面、 气缸壁和活塞等处。 飞溅到活塞内部的机油， 通过连杆小头的凹槽润滑活塞销。 造成机油产生压力的部件是机油泵，通常有齿轮式和转子式两类。一般都装在曲轴箱的内部。 前者结构简单，工作可靠，应用最广。后者结构紧凑，吸力大，泵油量大，供油均匀。 机油滤清器担任着过滤机油和去除杂质的任务。 一般汽车的发动机润滑系装有不同过滤能力的 滤清装置。如在机油泵之前装集滤器，以防大颗粒杂质进入机油泵。在主油路上安装粗滤器用 来消除掉中等粒度的杂质，它的流动阻力较小。在支油路上安装细滤器，用以滤掉细微杂质， 它的阻力较大。 发动机工作时，虽有活塞环阻挡，但总有部分混合气和燃烧废气窜入曲轴箱内，造成汽油蒸气 稀释机油，形成泡沫破坏机油的供给，废气产生的硫酸令部件遭受腐蚀以及曲轴箱内压力增大 造成机油外泄，所以有必要使曲轴箱内部与外界相通，其方法是采用强制式通风。 汽车是怎样工作的(7)—— 发动机的点火系 发动机的点火系 汽油机内的可燃混合气是靠火花塞产生的电火花点燃的。为了产生电火花，需要供给高压电。从 蓄电池或发电机来的低压电流经过点火线圈，电压骤然升高到1万V 左右，再经过分电器将高压 电分配给每个气缸的火花塞。此时在火花之间的隙缝产生电火花，点燃混合气。 发协机中促使火花塞按时产一电火花的装置称之为点火系。要求点火系按照发动机气缸的工作按 时将各缸的可燃混合气点燃。 汽车点火系和一般家用电器的连接不同，由于汽车的电器设备的电压较低(6V、12、24V)，人体接 触没有危险，所以只采用单根导线连接。即用一根导线将电源的一极与电器设备的一极相连电源 的另一极用搭铁线与车架或车身相连。相当于一般电路的接地线，汽车行业称之为搭铁。 汽车的点火系主要由蓄电池、发电机、点火开关、点火线圈、电容器、分电器(断电器和配电器)、 火花塞以及高压线和附加电阻等组成。 点火线圈由初级线圈(低压部分)和次级线圈(高部分)组成。与初级线圈相连的是点火开关、断电 器和电容器。与次级线圈相连的有配电器、高压线和火花塞。接通点火开关，低压电流从蓄电池 流向点火线圈的初级线圈，它的周围产生的磁场因受到点火线圈中铁芯的作用而增强，由于断电 器的作用，切断了初级低压电路，初级电流突然下降到零，铁芯中的磁通量也很快消失，与此同 时在次级线圈中则感应出高压电流通过火花塞的两极产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气(图 1)。 当某个气缸的活塞到达压缩冲程终了时，分电器内的分火头刚好转到与这个气缸火花塞接通的侧 电极上，此时断电器的触点也刚好打开，次级电路在感应出的高压电通过分火头、侧电极和高压 线流向火花塞，产生电火花。 在发动机正常工作的条件下，由发电机向蓄电池和点大系供电；如果耗电量大，则由蓄电池和发 电机共同供电；在发动机起动时，发电机无法发电，则由蓄电池供电。当汽车消耗掉大量电流后， 发电机将发出的电向蓄电池补充，使它恢复原有的电量，以应坟发电机不发电时的一切电力消耗。 蓄电池类似一个能源转换装置。在充电时，将电能转换为化学能贮存起来。用电时，又将贮存的 化学能转变为电能。汽车上的用电大发动机的起动机，在起动时要消耗几百安培的电流酸性蓄电 池由于在短期内能输出大电流所以它非常适用于起动。 蓄电池几部贮有电解液，具有腐蚀性，故应特别注意勿使它和皮肤接触。 近年来国内外汽车广泛使用三相硅整流交流发电机发电。通过 6 个或 8 个二极管组成三级桥式全 波整流电路(整流器)，将三相绕组中产生的交流电转变为直流电。 发电机的发电量是随着发动机的转速变化而变化的。当发电机的电压超过恒定值(如 13V)时，就 需要加以限制。现在常用的限压装置有晶体管电压调节器、集成电路调节器及机械式调节器等， 其中机械式调节器在新式轿车上已很少采用。晶体管电压调节器是利用晶体三级管的开关作用控 制发电机的磁场，在发电机转速变经时保持其输出电压不变。集成电路调节器的工作原理与前者 类似，不同点是将所有元件集成在一个半导体基片(集成电路)上。由一索的体积小，工作可靠， 无须维护，故被广泛使用。 分电器由断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置组成。 断电器的作用是周期性地接通和断开初级电路，以使次级电路中感应出高压电。它的主要部分是 一对触点。一个是固定的，另一个是活动的。这两个触点一般时间是闭合的，活动触点随发动机 曲轴的转动而开合。在触点分开的瞬间，次级电路中的电压最高。此时配电器刚好将次级电路接 通，使高压电流流向火花塞。触点的间隙要按规定保持一事实上。太大则使闪级电压变低。太小 则触点间产生火花，使初级电路断电不良，所以必须对间隙加以调整并固定好，还要经常加以检 查调整。 配电器的作用是将高压电按妇动机各气缸的工作湎序轮流分配给各气缸的火花塞。它由分电器盖 和分火头线成。分电器盖的中心也与点火线圈的高压输出线相连，盖周围的也与气缸数相等，应 按气缸的工作须序分别与各气缸的火花塞相连。活塞在气缸里动到什么位置将混合气点燃对发动 机工作的优劣极为关键。从点燃混合气到混合气完全燃烧所经历的时间约 2ms。但因发动机的转速很高，所以在这段时间里，曲轴已转过相当大的角度。如果在活塞向上运动到达最高点时点火， 混合气一边燃烧，活塞一边下行使燃烧空间增大，燃烧压力不但不增加，反而因空间加大而降低， 结果造成发动机的功率降低。这是我们不希望见到的。 为此，我们希望活塞向上运动，尚未到达最高点时点火，让燃气的压力在活塞位置相当于曲轴曲 柄转过最高点之后一个角度时达到最大值。如此能充分利用气体燃烧造成的完全膨胀，因而产生 的功率也愈大，没耗也最少，以上所介绍的那个角度，称之为点火提前角。当然这个角度大小要 适当。如果过大，即点火过早，活塞尚在向上运动中点火，燃气压力作用方向和活塞运动方向刚 好相反，燃气压力被抵消了一部分。发动机发出的功率变小，没耗增加；如果过小，燃烧过程主 要在活塞下行膨胀冲程内进行、秒气体膨胀作功的机会，发动机发出的功率下降，油耗增加。因 此有必要选择最佳的点火提前角。烯而这个最佳提前角也不是一成不变的，它随发动机转速和混 合气燃烧速度的变化而变化。当某一发动机转速一定时，为了增加负荷，要加大没门，此时进入 气缸的事气较浓，燃烧后的压力和温度都高，缸内残余废气所占经例就小，混合气燃烧速度也快， 此时需减小提前角；如果油门开度不变，发动机转速增大，可燃混合气在较大的曲轴转过角度内 燃烧，需要增大点火提前角。 由于发动机工作中，它的转速和负荷在变化，为了使发动机在各种工作善下都能得到最佳的点火 提前角。在汽车的点火系增添了两种装置：一种是随发机转速变化百自改变点火提前角的装置(离 心式)，另一种是随发动机负荷改变而自动调节点火提前角的装置(真空式)。 发动机使用不同牌号汽油时，有一套手动兰烷值校正器，用来改变点火提前角。使用高标号汽油 时，点火提前角应大些。 汽车点火系中产生电火花的设备是火花塞。火花塞承受高压、高强度负荷、化学腐蚀和热负荷， 在忽冷忽热交变频率很高的环境下工作。它的电极和裙部遭受高温燃气的腐蚀，因此它的电极必 须用传热性好、耐高温及搞腐蚀的材料制成。火花塞的主要牲是它的热特性。要使火花塞正常地 工作，必须保持适当的温度。低于这个温度，火花塞因积炭而漏电，打不着火；高于这个温度， 混合气接触火花塞未步火而自燃引起爆震。这个适当温度称之为自净温度(500-600C)。在这个温 度下给气中的油滴燃烧不易形成积炭，从而保证发动机能连续地正常工作，当你购置了新车后， 也应了解所用火花塞的热值。 传统的蓄电池点火系存在着以下缺点：当电器角点打开时，触点间产生火花，使触点本身逐渐烧 蚀影响断电器的使用寿命；火花塞积炭时不能点火；发动机在高转速时易缺火。基于以上本质性 的缺点，所以无触点电子点火技术近年来得到长足的发展。 无触点点火系采用传感器代替断电器触点，产生点火信号。传感器有多种形式，如磁肪冲式、霍 尔效应式及光电式等。某些因家还采用集成电路点火器，它的电路连接简单，工作可靠，此外， 还有一种电容放电式半导体点火系统。该系统是将蓄电池的电能以电场形式贮存在电容器中，需 要点火时，所贮电能向点火线圈的初级线圈放电从而在次级电路中感应出主压电。 尽管以上各种点火系统对于处长角点寿命是有效的，但对点火提前的要求人需依传统的点火提前 装置来实现。由于这些装置实际工作起来并不绝对可靠，所以目前出现一咱微电脑控制的半导体 点火系统。它可在发机任何工作善下保证最佳的点火时刻。该系统一般由传感器、微电脑及点火 器等组成。不同车型所用的微电脑控制系统并不完全相同，但它们的工作原理是类似的。它是利用各传感器(温度、负荷、位置、转速、爆震)接受如发动机转速、负荷、冷却水温等隹息，通过 电路反馈给微电脑，电脑根据这些信息以及相关数据，计算出鞭工作状况下最佳的点火提前角和 初级电路民时间。然后根据其他信息进行修正。最后根据计算结果，在最佳时间向点火器发出信 号，接通初级电路，再经过最佳时间切断电路，致使次级电路中感应生成高压电，经配电器送往 火花塞产生电火花，点燃混合气。 发动机由静止状态转入工作状态的全过程称之为起动过程。为了完成发动机起动过程设置的装置 称为起动系统(图 2)。只有证发动机曲轴转动起来，气缸才能不断地吸入可燃事气，并经过压缩、 点燃、膨胀和排出废气以实动机的工作循环，因此起动装置必须具备以下各种要求：有足够的力 矩来克服发动机内部机件的阻力；在一定范围的气温下能可靠地起动，起动需时短；操作方便能 连续多次起动；耗能少等。 现代汽车起动时所用的动力来自于自身配备的起机。起动机作为机械动力源，通过电机轴上的齿 轮与发动机曲轴后端的飞轮外缘齿圈相啮合，通电后带动飞轮和曲轴转动。起动机的电源来自蓄 电池。 在寒冷季节里，为了便于起动，往往需要将机油、汽油和冷却液加温。 起动装置主要是起动机。它由串激直流电动机、操纵机构和离合机构所组成。直流电动机在低转 速时扭矩大，转速高时扭矩逐渐变小，很适合做起动机之用。 发动机起动后，起动机必须立即与飞轮齿圈分离，为此，在起动机上设有脱开机构。在起动时， 能保证起动机的动力传递给飞轮。起动完毕后，能立即脱开啮合，切断传递动力，令发动机不再 动起动机运转。这种开合机构称之为离合器。它有滚柱式、摩擦片式及弹簧式等。 近年来式汽车上出现了用永磁材料制作的磁极起动机。它的结构简单，体积小，质量小，具有广 阔的发展前景。 通过上述重点的介绍，可以确认发动机是一部由各个系统组成，并由这些系统协同工作的复杂机 器。当然，汽车还有其他相当重要的部分如底盘、车身、电器等，在汽车工作时各司其职。但缺 少发机——整个汽车的动力源，其他部分就成了无本之木，它们的工作就无从谈起。以上所述希 望能作为对新车购主的献言。 (全文完) 《汽车与驾驶维修》杂志社 机械构造 一、汽车工业概况 汽车是重要的运输工具，是科学技术发展水平的标志。汽车工业是资金密集、技术密集、人才密 集、综合性强、经济效益高的产业。 世界各个工业发达国家几乎无一例外地把汽车工业做为国民经济的支柱产业。汽车的研制、生产、 销售、营运，与国民经济许多部门都息息相关，对社会经济建设和科学技术发展起重要推动作用。 汽车也是社会物质生活发展水平的标志。汽车的保有量随着国民人均收入水平的提高而增加。在 许多发达国家中，汽车的数据很多并已普及到千家万户，促使人的社会生活方式发生显著的变化。 但是，汽车数量过多也造成噪声、污染、道路壅塞、事故较多、停车场短缺等社会问题。所以， 汽车工业还必须以性能优异的产品来适应环境保护、交通管理等方面的法规和政策的严格限制。 自第一辆汽车 1886 年问世至今一百余年期间，汽车工业从无到有，迅猛发展，产量大幅度增加， 技术日新月异。目前全世界汽车的保有量已超过 5 亿辆。主要汽车生产国家是：日本、美国、德 国、法国、原苏联、意大利、加拿大、英国等国。全世界汽车年产量近 5000 万辆，其中日、美两 国的产量约占 50%，欧洲各国总计占 30%。自本世纪初至 70 年代的数十年期间，美国汽车工业一 直遥遥领先。日本则是后起之秀，从 1950 年产量仅 3 万辆迅速跃至 1970 年的 529 万辆，继而在 1980 年达到 1104 万辆，开始超过美国而居世界第一位。 日、美、欧洲等资本主义国家发展汽车工业的特点是资本集中垄断，利用高科技优势，采取大批 量生产方式。例如美国的通用、福特、克莱斯勒三大汽车公司垄断了美国 90%以上的汽车生产，西 方八大汽车集团的轿车产量，占世界轿车产量将近 70%。资本主义世界的经济衰退、能源危机、政 局动荡、石油价格波动、市场竞争激烈等许多因素对汽车工业影响很大。近十余年来，许多发达 国家的汽车保有量和需求量已渐趋饱和，汽车工业在 50、60 年代迅速发展的势头已减缓，企业间 竞争激化，贸易保护主义迅速蔓延。美国的汽车产量连年上、下波动，西欧汽车产量停滞不前， 企业不景气和严重亏损导致股权转让以及兼并改组。世界各大汽车公司为了在激烈的竞争中求生 存，采取将产品输出变为资本输出的对策，寻求多样化的国际合作方式，实现跨国经营。多边合 作、联合生产、合资入股、渗透兼并等方式使跨国公司日益扩大，汽车的生产经营渐趋国际化。 与此同时，一些新兴工业国家和发展中国家的汽车工业正在崛起。其中不少国家都用优惠政策吸 引外资，采取引先进技术和装备、进口全拆散零件(CKD)装车，逐步提高国产零件的装车比率，进 而使主要部件自给，然后扩大零部件及整车出口的模式发展自己的汽车工业。西班牙、巴西、韩 国等国就是采取这种模式使汽车工业迅速发展的典型例子，其汽车年产量已达 100 万辆左右的规 模。在这些国家中，由于经济发展和国民收入逐年增长，对汽车的需求量不断增加，促使汽车工 业迅速发展。另一些发展中国家也有采取合资经营或进口半拆散零件(SKD)装车等方式发展自己的 汽车工业。可是，发展中国家要振兴汽车工业，都不同程度地面临工业基础薄弱、技术落后、资 金匮乏、原料短缺、人才不足、销路不畅等种种困难。 二、汽车类型 汽车是由动力装置驱动，具有4个或4个以上车轮的非轨道无架线的车辆。汽车的主要用途 是运输——载送人员和(或)货物，或者牵引载送人员和(或)货物的车辆。此外，汽车还有 其他特殊用。 汽车可按照下列不同的分类方法分成各种类型。 (一)按用途分类 汽车有运输汽车和特种用途汽车两大类 1、运输汽车 (1)轿车：乘坐2～9个乘员(包括驾驶员)，主要供私人使用。轿车可按发动机工作容积(发 动机排量)分级： 微型轿车——发动机工作容积1L以下。 普通级轿车——发动机工作容积为1.0～1.6L。 中级轿车——发动机工作容积1.6～2.5L。 上述三种级别的轿车的主要特点是尺寸较小，结构紧凑，前排座椅是较舒适的乘坐位置， 而后排座椅通常供辅助用。因此，这些轿车最宜作为车主自己驾驶的家庭用车。 中高级轿车——发动机工作容积为2.5～4L，如德国奔驰300系列轿车。) 高级轿车——发动机工作容积为4L以上，如美国通用汽车公司的卡迪拉克(CADILLAC)高级 轿车，美国福特汽车公司的林肯(LINCOLN)高级轿车，英国罗尔斯·罗依斯(ROLLS ROYCE)高级轿车和德国奔驰500系列、560系列高级轿车。 上述两种级别的轿车的主要特点是尺寸大、装备齐全考穷、性能优良，较舒适的座位设置 在后排。因此，这些轿车适于聘任驾驶员的社会上层人士使用。 (2)客车：乘坐9个以上乘员，主要供公共服务用。按照服务方式不同，客车的构造亦不同 ，可分为城市公共客车、长途客车、团体客车、游览客车等类型。 城市色共客车由于乘客上下车频繁，其地板离地高度较低并设有2～3扇客门，车内设站立 位置，故车内通道应有足够的高度与宽度。长途客车由于乘坐时间长，车内全部布置座席 ，通常只有1扇客门，乘坐舒适性要求较高，还须设有若干个行李舱。团体客车供机关、 团体使用，行车奔浜吐废呓狭榛睿 簧栊欣畈铡Ｓ卫揽统涤薪鲜媸实淖 唬 涑荡俺叽缃 洗螅 员憧 右啊?/p> 客车可按车辆长度分级： 微型客车——长度3.5m以下。 轻型客车——长度3.5～7m。 中型客车——长度7～10m。 大型客车——长度10～12m。 特大型客车——包括铰接式客车(车辆长度大于12m)和双层客车(长度10～12m)两种。 (3)货车：用于运载各种货物，在其驾驶室内还可容纳2～6个乘员。由于所运载的货物种 类繁多，货车的装载量及车箱的结构也各有不同，主要分为普通货车和专用货车两大类型 。 普通货车具有栏板式车箱，可运载各种货物。专用货车通常由普通货车改装，其车箱是为 专门运载某种类型的货物而设计的，如运载易污货物的闭式车箱、运载易腐食品的冷藏车 箱、运载砂土矿石的自卸车箱、运载液体、气体或粒状固体的罐式车箱、运载大型货物的 平台式车箱等等。 货车可按其总质量分级： 微型货车——总质量小于1.8t。 轻型货车——总质量为1.8～6t。 中型货车——总质量为6～14t。 重型货车——总质量大于14t。 (4)牵引汽车：专门或主要用于牵引挂车的汽车，通常可分为半挂牵引汽车和全挂牵引汽 车等类型。半挂牵引汽车后部设有牵引座，用来牵引和支承半挂车前端。全挂牵引汽车本 身带有车箱，其外形虽与货车相似，但其车辆长度和轴距较短，而且尾部设有拖钩。牵引 汽车都装设有一部分挂车制动装置及挂车电气接线板等。 2、特种用途汽车 这种汽车根据特殊的使用要求设计或改装而成，主要是执行运输以外的任务。具有装甲或 武器的作战车辆不属此列，而被列为军事特种车辆。 (1)娱乐汽车：专供假日娱乐消遣的汽车，运输已不是此种汽车的主要任务。娱乐汽车的 例子如旅游汽车、高尔夫球场专用汽车、海滩游玩汽车等。 (2)竞赛汽车：是按照特定的竞赛规范而设计的汽车。著名的竞赛规范有一级方程式竞赛 、拉力赛等。竞赛汽车的结构和设计原理虽然与其他汽车大致相同，但其用途却很特殊。 由于竞赛过程中汽车的各种零部件及其性能都需经受极其严峻的考验，往往在竞赛汽车上 集中使用了大量尖端科技成就。各厂商为了争夺锦标也不惜大量投资进行代价昂贵的研制 工作。 因此，举办汽车竞赛对促进汽车科技发展具有重要作用，也是各厂商及其赞助者相互竞争 和进行广告宣传的好时机。 (3)特种作业汽车：是指在汽车上安装各种特殊设备进行下列特种作业的车辆：如商业售 货车、环卫环保作业车、市政建设工程作业车，农牧副渔作业车、石油地质作业车、医疗 救护车、公安消防车、机场作业车……等类型。 (二) 按动力装置型式分类 1、活赛式内燃机汽车 根据其使用的燃料不同，通常分为汽油车和柴油车。汽油和柴油在近期内仍将是活塞式内 燃机的主要燃料，而各种代用燃料的研究工作也在大力开展，例如以丙烷和丁烷为主的液 化石油气，还有甲醇和乙醇以及它们的衍生产品等等。 活塞式内燃机还可按其活塞的运动方式分为往复活塞式和旋转活塞式内燃机等类型。 2、电动汽车 其动力装置是直流电动机。 电动汽车的优点是无废气排出、不产生污染、噪声小、能量转换效率高、易实现操纵自动 化。电动机的供能装置通常是化学蓄电池。传统式的铅蓄电池在重量、充电间隔时间、寿 命、放电能力等方面还不完全令人满意，从而限制了电动汽车的大量普及。 但是，在汽车公害、能源等社会问题还不完全令人满意，从而限制了电动汽车的大量普及 。但是，在汽车公害、能源等社会问题进一步突出的今天，又会促使电动汽车的研究和推 广工作加快步伐。 目前，碱性蓄电池(镍-镉电池、镍-铁电池)的研究取得了较大的进展。这种电池性能好、 重量轻，但是其制造工艺较复杂，致使价格过高。 此外，电动机的供能装置也可以是太阳能电池，或者是其他形式的电源。 3、燃气轮机汽车 与活塞式内燃机相比，燃气轮机功率大、质量小，转矩特性好，所使用的燃油无严格限制 ，但其耗油量大、噪声较大，制造成本也较高。 (三) 按行驶道路条件分类 1、公路用车 指主要行驶于公路和城市道路的汽车。公路用车的长度、宽度、高度、单轴负荷等均受交 通法规的限制。 2、非公路用车 主要有两类：一类是本身的外廓尺寸、单轴负荷等参数超出了法规限制而不适于公路行驶 ，只能在矿山、机场和工地内的无路地区或专用道路上行驶的汽车，另一类是越野汽车。 越野汽车 是一种能在复杂的无路地面上行驶的高通过性汽车。越野汽车可以是轿车、客车，也可以 是货车或其他用途的汽车。常见的轮式越野汽车都配备越野轮胎并采用全轮驱动的结构形 式。 越野汽车可按总质量分级： 轻型越野汽车——总质量小于5t。 中型越野汽车——总质量5～13t。 重型越野汽车——总质量大于13t。 (四) 按行驶机构的特征分类 1、轮式汽车 通常可分为非全轮驱动和全轮驱动两种型式。汽车的驱动型式一般用符号“n×m”表示， 其中n为车轮总数(在1个轮毂上安装双轮辋和轮胎仍算1个车轮)，m为驱动轮数。 2、其他型式的车辆 如履带式车辆、雪橇式车辆、气垫式车辆、步行机械式车辆……等等。 三、汽车产品型号识别代码（VIN）详解 VIN 代码由十七位数字及字母组成。每一位数字或字母都有不同的含义。 不同国家或汽车生产厂家，其 VIN 含义有细微的不同。下面举几个例子具体说明： 美国福特汽车公司轿车 VIN 第一位：生产国别代码 第二位：生产或归口部门代码 第三位：车型类别代码 第四位：乘员安全保护装置代码 第五位：车型系列代码 第六～七位：车身类型代码 第八位：发动机型号代码 第九位：VIN 检验数代码 第十位：车型年款代码 第十一位：总装工厂代码 第十二位：出厂顺序号代码 德国宝马汽车公司轿车 VIN 第一位：生产国别代码 第二位：生产厂家代码 第三位：车型及种类代码 第四～六位：车型代码 第七位：发动机型号代码 第八位：乘员安全保护装置代码 第九位：VIN 检验数代码 第十位：车型年款代码 第十一位：总装工厂代码 第十二位：出厂顺序号代码 德国奔驰汽车公司轿车 VIN 第一位：生产国别代码 第二～三位：生产厂家代码 第四位：车身及底盘系列代码 第五位：发动机类型代码 第六～七位：车型代码 第八位：乘员安全保护装置代码 第九位：VIN 检验数代码 第十位：车型年款代码 第十一位：总装工厂代码 第十二位：出厂顺序号代码 日本丰田汽车公司凌志轿车 VIN 第一位：生产国别代码 第二位：生产厂家代码 第三位：车型类别代码 第四位：发动机型号代码 第五位：车型代码 第六位：车型与型号代码 第七位：系列／级别代码 第八位：车身类型代码 第九位：VIN 检验数代码 第十位：车型年款代码 第十一位：总装工厂代码 第十二位：出厂顺序号代码 附：车型年款代码对照表 A 1980 B 1981 C 1982 D 1983 E 1984 F 1985 G 1986 H 1987 J 1988 K 1989 L 1990 M 1991 N 1992 P 1993 R 1994 S 1995 T 1996 V 1997 W 1998 X 1999 Y 2000 汽车铭牌上数字和字母的含义 例如"北京 212"，第一个"2"表示越野汽车，"1"表示载重 1 吨，第二个"2"表示第二代产品。再 如"标致 505、504"，其中第一位数字"5"代表第五代产品，"0"是一个习惯数字，没有意义，第 三位数字"5"或"4"代表底盘型号。 还有一些数字代表发动机气缸容积。 如"奔驰 280"代表装配 2.8 升发动机；丰田汽车、日产车尾常见"2.8、2.0、3.0"字样，分别代表发动机气缸容积为 2.8 升、 2.0 升、3.0 升。还有的数字是用乘号连接起来的如"2×4"、"4×4"，乘号前连的数字代表驱动 形式即两轮或四轮驱动。乘号后边的数字代表发动机气缸即四气缸发动机。 字母标在车身上表示特殊含义。"SGL"，代表超豪华级，"EFI"代表电子燃油喷射；"T"表示 柴油发动机；"TURL"表示涡轮增压发动机。 还有一种数字和字母组合的方式，不同形式的组合代表的意义截然不同。如日产公司公爵的 \"V6\"表示 6 个气缸 V 型排列，而有些车上则表示的是 24 个气门或 16 个气门。另外，"4WD"表 示四轮驱动。 汽车上的数字、 字母不仅代表了汽车的性能和级别， 也是汽车制造技术发展的标志。 中国汽车产品型号编制规则 1988 年国家颁布了国家标准 GB9417-88《汽车产品型号编制规则》。汽车型号应能表明汽车的厂 牌、类型和主要特征参数等。该项国家标准规定，国家汽车型号均应由汉语拼音字母和阿拉伯数 字组成。 汽车型号包括如下三部分： 首部——由 2 个或 3 个汉语拼音字母组成，是识别企业名称的代号。例如 CA 代表第一汽车制造 厂，EQ 代表第二汽车制造厂等等。 中部——由 4 位阿拉伯数字组成。左起首位数字表示车辆类别代号，中间两位数字表示汽车的主 要特征参数，最末位是由企业自定的产品序号，如表 0-3 所示。 在 1959 年，当时第一机械工业部颁布的旧编号规则(汽 130-59)中，这个数字只有 3 位，其首位 与最末位的含义在致与新编号相同，中间 1 位数字表示汽车的级别。两者相比，新编号不但较直 观，也更确切。 因此，近年来各企业已开始逐渐将其旧编号改换成新编号。例如解放 CA141 货车的新编号是 CA1091(总质量 9310kg)，东风 EQ240 越野汽车的新编号是 EQ2080(总质量 7720kg)……等等。 尾部——分为两部分， 前部由汉语拼音字母组成， 表示专用汽车分类代号， 例如 X 表示厢式汽车， G 表示罐式汽车等；后部是企业自定代号，可用汉语拼音字母或阿拉伯数字表示。 基本型汽车的编号一般没有尾部，其变型车(例如采用不同的发动机、加长轴距、双排座驾驶室 等)为了与基本型区别，常在尾部加 A、B、C 等企业自定代号。 四、汽车的总体构造 汽车通常由发动机、底盘、车身、电气设备四个部分组成。 发动机的作用是使供入其中的燃料燃烧而发出动力。大多数汽车都采用往复活塞式内燃机，它一 般是由机体、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、点火系(汽油发动机采用)、 起动系等部分组成。 底盘接受发动机的动力，使汽车产生运动，并保证汽车按照驾驶员的操纵正常行驶。底盘由下列 部分组成： 传动系——将发动机的动力传给驱动车纶。传动系包括离合器、变速器、传动轴、驱动桥等部件。 行驶系——将汽车各总成及部件连成一个整体并对全车起支承作用，以保证汽车正常行驶。行驶系包括车架、前轴、驱动桥的壳体、车轮(转向车轮和驱动车轮)、最架(前悬架和后悬架)等部件。 转向系——保证汽车能按照驾驶员选择的方向行驶，由带转向盘的转向器及转向传动装置组成。 制动装备——使汽车减速或停车，并保证驾驶员离去后汽车能可靠地停驻。每辆汽车的制动装备 都包括若干个相互独立的制动系统，每个制动系统都由供能装置、控制装置、传动装置和制动器 组成。 车身是驾驶员工作的场所，也是装载乘客和货物的场所。车身应为驾驶员提供方便的操作条件， 以及为乘客提供舒适安全的环境或保证货物完好无损。 典型的货车车身包括车前钣制作、 驾驶室、 车厢等部件。 电气设备由电源组、发动机起动系和点火系、汽车照明和信号装置等组成。此外，在现代汽车上 愈来愈多地装用各种电子设备：微处理机、中央计算机系统及各种人工智能装置等，显著地提高 了汽车的性能。 为满足不同使用要求，汽车的总体构造和布置型式可以是不同的。按发动机和各个总成相对位置 的不同，现代汽车的布置型式通常有如下几种： 发动机前置后轮驱动(FR)——是传统的布置型式。大多数货车、部分轿车和部分客车都采用这种 型式。 发动机前置前轮驱动(FF)——是在轿车上逐渐盛行的布置型式， 具有结构紧凑、 减小轿车的质量、 降低地板高度、改善高速时的操纵稳定性等优点。 发动机后置后轮驱动(RR)——是目前大、中型客车盛行的布置型式，具有降低室内噪声、有利于 车身内部布置等优点。少数微型或普及型轿车也采用这种型式。 发动机中置后轮驱动(MR)——是目前大多数运动型轿车和方程式赛车所采用的布置型式。 由于这 些车型都采用功率和尺寸很大的发动机， 将发动机布置在驾驶员座椅之后和后桥之前有利于获得 最佳轴荷分配和提高汽车的性能。 此外，某些大、中型客车也采用这种布置型式，把配备的卧式发动机装在地板下面。 全轮驱动(nWD)——是越野汽车特有的型式，通常发动机前置，在变速器后装有分动器以便将协 力分别输送到全部车轮上 五、汽车行驶的基本原理 欲使汽车行驶，必须对汽车施加一个驱动力以克服各种阻力。在汽车等速行驶时，其阻力由滚动阻力、空气阻力和上坡阻力组成。 滚动阻力主要是由于车轮滚动时轮胎与路面变形而产生。 弹性车轮沿硬路面滚动， 路面变形很小， 轮胎变形是主要的；车轮沿软路面(如松软土路、沙地、雪地等)滚动，轮胎变形较小，路面变形 较大。 此外，轮胎与路面以及车轮轴承内都存在着摩擦。车轮滚动时产生的这些变形与摩擦都要消耗发 动机一定的动力，因而形成滚动阻力，以 Ff 表示，其数值与汽车的总重力、轮胎的结构和气压 以及路面性质有关。 汽车行驶时，需要挤开其周围的空气，汽车前面受气流压力并且后面形成真空，产生压力差，此 外还存在着各层空气之间以及空气与汽车表面的摩擦，再加上冷却发动机、室内通风以及汽车表 面外凸零件引起的气流干扰等，就形成空气阻力，以 Fw 表示。空气阻力与汽车的形状、汽车的 正面投影面积有关，特别是与汽车——空气的相对速度的平方成正比。当汽车高速行驶时，空气 阻力的数值将显著增加。 汽车上坡时，其总重力沿路面方向的分力形成的阻力称为上坡阻力，以 Fi 表示，其数值取决于 汽车的总重力和路面的纵向坡度。上坡阻力只是在汽车上坡时才存在，但汽车克服坡度所做的功 并未白白地耗掉， 而是以位能的形式被贮存。 当汽车下坡时， 所贮存的位能又转变为汽车的功能， 促使汽车行驶。 为了克服上述阻力，汽车必须有足够的驱动力。发动机经由传动系在驱动轮上施加一个驱动力矩 Mt，力图使驱动轮旋转。在 Mt 作用下，在驱动轮与路面接触之处对路面施加一个圆周力 Fo，其 方向与汽车行驶方向相反，其数值为 Mt 与车轮滚动半径 Rr 之比：Fo=Mt/Rr 由于车轮与路面的附着作用，在车轮向路面施加力 Fo 的同时，路面对车轮施加一个数值相等、 方向相反的反作用力 Ft，Ft 就是汽车行驶的驱动力。 当驱动力增大到足以克服汽车静止时所受的阻力时，汽车开始起步行驶。汽车起步后，其行驶情 况取决于驱动力与总阻力之间的关系。总阻力等于上述各项阻力之和：∑F=Ff＋Fw?獸 i 当总阻 力∑F 等于驱动力 Ft 时，汽车将匀速行驶。 当总阻力∑F 小于驱动力 Ft 时，汽车将加速行驶。然而，随着车速增加，总阻力亦随空气阻力 而急剧增加，所以汽车速度只能增大到驱动力与总阻力达到新的平衡为止。此后，汽车便以较高 的速度匀速行驶。 使汽车加速所做的功转变成动能， 可随时被利用， 如此时将发动机与传动系脱开或使发动机熄火， 汽车将依靠惯性克服阻力而继续行驶(滑行)并逐渐消耗所贮存的动能。 当总阻力超过驱动力时，汽车将减速以至于停车。这时如欲维持原车速就需要加大节气门或将变 速器换入低档以便相应地增大驱动力。但是，汽车并不是在任何情况下都能发出足够的驱动力。 比如汽车在很滑的(冰雪或泥泞)路面上行驶时，加大节气门可能只会使驱动车轮加速滑转，而驱 动力却不能增大。驱动力的最大值固然取决于发动机的最大转矩和传动系的传动比，但实际发出的驱动力还受到轮胎与路面之间的附着性能的限制。 当汽车在较平整的干硬路面上行驶时，附着性能的好坏决定于轮胎与路面的摩擦力的大小，由物 理学可知，在一定正压力作用下，两物体之间的静摩擦力有一最大值，当推动力超过此值时，两 物体便会相对滑动。对汽车行驶而言，当驱动圆周力大于轮胎与路面间的最大静摩擦力时，即出 现驱动车轮的滑转。 因此在较平整的干硬路面上汽车所能获得的最大驱动力不可能超过轮胎与路 面的最大静摩擦力。 当汽车行驶在松软路面上时，除了上述车轮与路面的摩擦阻碍车轮打滑外，还有嵌入轮胎花纹凹 处的路面凸起部所起的抗滑作用。 车轮打滑现象只有在克服了轮胎与路面的摩擦以及路面凸起部 在轮胎施加的剪力作用下断裂时才会发生。 在汽车技术中，把车轮与路面的相互摩擦以及轮胎花纹与路面凸起部的相互作用综合在一起，称 为附着作用。由附着作用所决定的阻碍车轮打滑的路面反力的最大值就称为附着力。 在积雪和泥泞路面上，因雪和泥的抗剪强度很低，被轮胎花纹切下的雪或泥又将花纹凹处填满， 使得轮台表面和雪、泥之间的摩擦更小，因而附着系数的数值很小。如果附着重力相同，积雪或 泥泞路面的附着力比干硬路面要小得多，车轮也就更容易打滑。所以在这种条件下，尽管行驶阻 力有时并不大，但受到附着力限制的驱动力却不能进一步增大到足以克服行驶阻力，汽车不得不 减速以至停车。 普通货车在冰雪路面上行驶时，往往在驱动轮上绕装防滑链，链条深嵌入冰雪中能使附着系数和 附着力增加。但是，普通货车因只能利用分配到驱动轮上的那部分汽车总重力作为附着重力，故 附着力可能仍不够大。 全轮驱动的越野汽车则可利用汽车的全部重力作为附着重力， 并可利用其轮胎上的特殊花纹获得 较大的附着系数，因而能使附着力显著增加。 [ 第一部分：汽车发动机] 发动机的分类 发动机按照它不同的特点有很多种分类方法。 1.按燃料分 可分为柴油机、汽油机和天然气机等 2.按实现循环的行程数分 a)四冲程发动机：活塞移动四个行程或曲轴转两圈气缸内完成一个工作循环 b)二冲程发动机：活塞移动两个行程或曲轴转一圈气缸内完成一个工作循环 3.按冷却方式分 a)水冷式发动机：以水为冷却介质 b)风冷式发动机：以空气作为冷却介质(适合缺水地区使用，如沙漠国家) 4.按点火方式分 a)压燃式发动机：利用气缸内空气被压缩后产生的高温，使燃油自燃。如柴油机。 b)点燃式发动机：利用火花塞发出的电火花强制点燃燃料，使燃料强行着火燃烧。如汽油机、煤 气机。 5.按可燃混合气形成的方法分 a)外部形成混合气的发动机：燃料和空气在外先混合然后进入气缸。如使用化油器的汽油机。 b)内部形成混合气的内燃机：燃料在临近压缩终了时才喷入气缸，在气缸内与空气混合。如柴油 机。 6.按进气方式分 a)自然吸气式发动机：空气靠活塞的抽吸作用进入气缸内。 b)增压式发动机：为增大功率，在发动机上装有增压器，使进入气缸的气体预先经过压气机压缩 后再进入气缸。 7.按气缸数目分 a)单缸发动机 b)多缸发动机：按气缸的排列型式又可分为 i.直列立式发动机：所有气缸中心线在同一垂直平面内。 ii.直列卧式发动机：所有气缸中心线在同一水平平面内。 iii. V 型发动机：气缸中心线分别在两个平面内，且两平面相交呈 V 型。 iv.对置式发动机：V 型夹角为 180°时又称为对置式。 v.其它：还有 H 型，X 型、星型等，但在车辆上应用很少. 汽油机与柴油机的对比 发动机按所使用的燃料进行分类，可以分为汽油机和柴油机。 汽油与柴油相比较，汽油的沸点低、容易气化，而柴油的自燃温度低。 柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃测试，这时再喷入柴油、 柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。德国人狄塞尔想出了这个办法并取得了专利权，所以 柴油机又叫狄塞尔发动机。 与汽油机相比，柴油机的优点是柴油价格便宜，经济性好，并且它没有点火系统，所以故障较少。 但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重， 体积较大；柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高；另外，柴油机工作粗暴，振 动噪声大；柴油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。 所以，现在的轿车中主要装备汽油机。 发动机的基本名词术语 1.活塞止点与行程： a)活塞在气缸内作往复运动的两个极端位置称为止点。活塞离曲轴放置中心最远位置称为上止 点，离曲轴放置中心的位置称为下止点。 b)上下止点之间的距离称为活塞的行程。曲轴转动半圈，相当于活塞移动一个行程。 2.排量 a)活塞在气缸内作往复运动，气缸内的容积不断变化。当活塞位于上止点位置时，活塞顶部与 气缸盖内表面所形成的空间称为燃烧室。这个空间容积称为燃烧室容积。 b)活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为气缸排量，如果发动机有若干个气缸，所 有气缸工作容积之和称为发动机排量。 c)当活塞在下止点位置时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积。 3.压缩比 a)气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比。压缩比表示了活塞从下止点移动到上止点时， 气体在气缸内被压缩的程度。 b)压缩比越大，气体在气缸内受压缩的程度越大，压缩终点气体的压力和温度越高，功率越大， 但压缩比太高容易出现爆震。 c)压缩比是发动机的一个重要结构参数。由于燃料性质不同，不同类型的发动机对压缩比有不 同的要求。柴油机要求较大的压缩比，一般在 12-29 之间，而汽油机的压缩比较小，在 6-11 之 间。选用高标号的汽油可以部分地提高压缩比。 四冲程汽油机的工作原理 四冲程汽油机的工作过程是一个复杂的过程，它由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个行程组成。 一.进气行程 此时，活塞被曲轴带动由上止点向下上止点移动，同时，进气门开启，排气门关闭。当活塞由 上止点向下止点移动时，活塞上方的容积增大，气缸内的气体压力下降，形成一定的真空度。 由于进气门开启，气缸与进气管相通，混合气被吸入气缸。当活塞移动到下止点时，气缸内充 满了新鲜混合气以及上一个工作循环未排出的废气。 二.压缩行程活塞由下止点移动到上止点，进排气门关闭。曲轴在飞轮等惯性力的作用下带动旋 转，通过连杆推动活塞向上移动，气缸内气体容积逐渐减小，气体被压缩，气缸内的混合气压 力与温度随着升高。 三.燃烧膨胀行程此时，进排气门同时关闭，火花塞点火，混合气剧烈燃烧，气缸内的温度、压 力急剧上升，高温、高压气体推动活塞向下移动，通过连杆带动曲轴旋转。在发动机工作的四 个行程中，只有这个在行程才实现热能转化为机械能，所以，这个行程又称为作功行程。 四.排气行程此时，排气门打开，活塞从下止点移动到上止点，废气随着活塞的上行，被排出气 缸。由于排气系统有阻力，且燃烧室也占有一定的容积，所以在排气终了地，不可能将废气排 净，这部分留下来的废气称为残余废气。残余废气不仅影响充气，对燃烧也有不良影响。 排气行程结束时，活塞又回到了上止点。也就完成了一个工作循环。随后，曲轴依靠飞轮转动 的惯性作用仍继续旋转，开始下一个循环。如此周而复始，发动机就不断地运转起来。 空燃比 空燃比 A/F(A：air-空气，F：fuel-燃料)表示空气和燃料的混合比。空燃比是发动机运转时的 一个重要参数，它对尾气排放、发动机的动力性和经济性都有很大的影响。 理论空燃比：即将燃料完全燃烧所需要的最少空气量和燃料量之比。燃料的组成成分对理论空 燃比的影响不大，汽油的理论空燃比大体约为 14.8，也就是说，燃烧 1g 汽油需要 14.8g 的空 气。一般常说的汽油机混合气过浓过稀，其标准就是理论空燃比。空燃比小于理论空燃比时， 混合气中的汽油含量高，称作过浓；空燃比大于理论空燃比时，混合气中的空气含量高，称为 过稀。 混合气略微过浓时，即空燃比为 13.5-14 时汽油的燃烧最好，火焰温度也最高。因为燃料多一 些可使空气中的氧气全部燃烧。 而从经济性的角度来讲，混合气稀一些时，即空燃比为 16 时油耗最小。因为这时空气较多， 燃料可以充分燃烧。 从发动机功率上讲，混合气较浓时，火焰温度高，燃烧速度快，当空燃比界于 12-13 之间时， 发动机功率最大。 涡轮增压器 发动机是靠燃料在气缸内燃烧作功来产生功率的，输入的燃料量受到吸入气缸内空气量的限 制，所产生的功率也会受到限制，如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只 能通过压缩更多的空气进入气缸来增加燃料量，提高燃烧作功能力。在目前的技术条件下，涡 轮增压器是唯一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。 构造 涡轮增压器是由涡轮室和增压器组成的机器，涡轮室进气口与排气歧管相连，排气口接在排气 管上；增压器进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上。涡轮和叶轮分别装在涡 轮室和增压器内，二者同轴刚性联接。 原理 涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来 的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮 就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和 调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。 技术 涡轮增压器安装在发动机的进排气歧管上，处在高温，高压和高速运转的工作状况下，其工作 环境非常恶劣，工作要求又比较苛刻，因此对制造的材料和加工技术都要求很高。其中制造难 度最高的是支承涡轮轴运转的“浮式轴承”，它工作转速可达 10 万转/分以上，加上环境温度 可达六、七百度以上，决非一般轴承所能承受，由于轴承与机体内壁间有油液做冷却，又称“全 浮式轴承”。 缺点 另外涡轮增压器虽然有协助发动机增力的作用，但也有它的缺点，其中最明显的是，“滞后响 应”，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，即使经过改良后的反应时间也要 1.7 秒，使发动机延迟增加或减少输出功率。这对于要突然加速或超车的汽车而言，瞬间会有点提 不上劲的感觉。 改进 但是涡轮增压器毕竟是无本生利氖虑椋 抢 梅⒍ 姆掀 ぷ鞯模 庑┓掀 哪芰咳绻 患右岳 靡不岚装椎乩朔训簟Ｒ虼耍 源游新衷鲅蛊髅媸酪岳矗 嗣蔷途 ６运 屑际 醺脑欤 缣岣呒庸ぞ 龋 ×考跎傥新钟胛新质夷诒诘募湎叮 员闾岣叻掀 芰坷 寐剩 徊捎眯滦筒牧咸沾桑 锰沾傻哪腿雀撸 斩惹浚 亓壳岬挠诺悖 梢越 新衷鲅蛊髯龅酶 咏舸眨 寤 伲 夷芗跎傥新值摹爸秃笙煊Α笔奔洹?/p> 在最近 30 年时间里，涡轮增压器已经普及到许多类型的汽车上，它弥补了一些自然吸气式发 动机的先天不足，会发动机在不改变气缸工作容积的情况下可以提高输出功率 10%以上，因此 许多汽车制造公司都采用这种增压技术来改进发动机的输出功率，藉以实现轿车的高性能化。 [ 第二部分：汽车传动系] 传动系统概说 传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给汽车的驱动车轮，产生驱动力，使汽车能在一定 速度上行驶。 对于前置后驱的汽车来说，发动机发出的转矩依次经过离合器、变速箱、万向节、传动轴、主 减速器、差速器、半轴传给后车轮，所以后轮又称为驱动轮。驱动轮得到转矩便给地面一个向后的作用力，并因此而使地面对驱动轮产生一个向前的反作用力，这个反作用力就是汽车的驱 动力。汽车的前轮与传动系一般没有动力上的直接联系，因此称为从动轮。 传动系的组成和布置形式是随发动机的类型、安装位置，以及汽车用途的不同而变化的。例如， 越野车多采用四轮驱动，则在它的传动系中就增加了分动器等总成。而对于前置前驱的车辆， 它的传动系中就没有传动轴等装置。 传动系的布置型式 机械式传动系常见布置型式主要与发动机的位置及汽车的驱动型式有关。可分为： 1.前置前驱—FR：即发动机前置、后轮驱动 这是一种传统的布置型式。国内外的大多数货车、部分轿车和部分客车都采用这种型式。2.后 置后驱—RR：即发动机后置、后轮驱动 在大型客车上多采用这种布置型式，少量微型、轻型轿车也采用这种型式。发动机后置，使前 轴不易过载，并能更充分地利用车箱面积，还可有效地降低车身地板的高度或充分利用汽车中 部地板下的空间安置行李，也有利于减轻发动机的高温和噪声对驾驶员的影响。缺点是发动机 散热条件差，行驶中的某些故障不易被驾驶员察觉。远距离操纵也使操纵机构变得复杂、维修 调整不便。但由于优点较为突出，在大型客车上应用越来越多。 3.前置前驱—FF：发动机前置、前轮驱动 这种型式操纵机构简单、发动机散热条件好。但上坡时汽车质量后移，使前驱动轮的附着质量 减小，驱动轮易打滑；下坡制动时则由于汽车质量前移，前轮负荷过重，高速时易发生翻车现 象。现在大多数轿车采取这种布置型式。 4.越野汽车的传动系 越野汽车一般为全轮驱动，发动机前置，在变速箱后装有分动器将动力传递到全部车轮上。目 前，轻型越野汽车普遍采用 4×4 驱动型式，中型越野汽车采用 4×4 或 6×6 驱动型式；重型越 野汽车一般采用 6×6 或 8×8 驱动型式。 离合器 离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离 合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。 离合器接合状态离合器切断状态 离合器的功用主要有： 1.保证汽车平稳起步 起步前汽车处于静止状态，如果发动机与变速箱是刚性连接的，一旦挂上档，汽车将由于突然 接上动力突然前冲，不但会造成机件的损伤，而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯 性力，使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离， 然后离合器逐渐接合，由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑磨的现象，可以使离合 器传出的扭矩由零逐渐增大，而汽车的驱动力也逐渐增大，从而让汽车平稳地起步。 2.便于换档 汽车行驶过程中，经常换用不同的变速箱档位，以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器 将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传力齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿面间 的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入 啮合也会产生很大的齿端冲击，容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行 换档，则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除，啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合 的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小，采用合适的换档动作就能使待啮 合的齿轮圆周速度相等或接近相等，从而避免或减轻齿轮间的冲击。 3.防止传动系过载 汽车紧急制动时，车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性，仍保持原有 转速，这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由 于离合器是靠磨擦力来传递转矩的，所以当传动系内载荷超过磨擦力所能传递的转矩时，离合 器的主、从动部分就会自动打滑，因而起到了防止传动系过载的作用。 变速器 变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。 它的功用是： 1.在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。 由于汽车行驶条件不同，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。例如在高速路上车速应能达到 100km/h，而在市区内，车速常在 50km/h 左右。空车在平直的公路上行驶时， 行驶阻力很小， 则当满载上坡时， 行驶阻力便很大。 而汽车发动机的特性是转速变化范围较小， 而转矩变化范围更不能满足实际路况需要。2.实现倒车行驶 汽车发动机曲轴一般都是只能向一个方向转动的，而汽车有时需要能倒退行驶，因此，往往利 用变速箱中设置的倒档来实现汽车倒车行驶。 3.实现空档 当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离合器 踏板离开驾驶员座位。 变速箱由变速传动机构和变速操纵机构两部分组成。 变速传动机构的主要作用是改变转矩和转 速的数值和方向；操纵机构的主要作用是控制传动机构，实现变速器传动比的变换，即实现换 档，以达到变速变矩。 机械式变速箱主要应用了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮 副，而汽车行驶时的换档行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速 时，让传动比大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。 分动器 越野车需要经常在坏路和无路情况下行驶，尤其是军用汽车的行驶条件更为恶劣，这就要求增 加汽车驱动轮的数目，因此，越野车都采用多轴驱动。例如，如果一辆前轮驱动的汽车两前轮 都陷入沟中(这种情况在坏路上经常会遇到)，那汽车就无法将发动机的动力通过车轮与地面的 磨擦产生驱动力而继续前进。而假如这辆车的四个轮子都能产生驱动力的话，那么，还有两个 没陷入沟中的车轮能正常工作，使汽车继续行驶。 分动器的功用就是将变速器输出的动力分配到各驱动桥，并且进一步增大扭矩。分动器也是一 个齿轮传动系统，它单独固定在车架上，其输入轴与变速器的输出轴用万向传动装置连接，分 动器的输出轴有若干根，分别经万向传动装置与各驱动桥相连。 大多数分动器由于要起到降速增矩的作用而比变速箱的负荷大，所以分动器中的常啮齿轮均为 斜齿轮，轴承也采用圆锥滚子轴承支承。 万向传动器 万向传动装置一般由万向节、传动轴和中间支承组成。其功用是在轴线相交且相对位置经常变 化的两转轴之间可靠地传递动力。 在现代汽车的总体布置中，发动机、离合器和变速箱连成一体固装在车架上，而驱动桥则通过 弹性悬架与车架连接。由此可见，变速器输出轴轴线与驱动桥的输入轴轴线不在同一平面上。 当汽车行驶时，车轮的跳动会造成驱动桥与变速器的相对位置(距离、夹角)不断变化，故变速 器的输出轴与驱动桥的输入轴不可能刚性连接，必须安装有万向传动装置。此外，由于越野汽 车的前轮既是转向轮又是驱动轮。 作为转向轮， 要求在转向时可以在规定范围内偏转一定角度； 作为驱动轮，则要求半轴在车轮偏转过程中不间断地把动力从主减速器传到车轮。因此，半轴 不能制成整体而必须分段，中间用等角速万向节相连。 万向节按其刚度的大小可分为刚性万向节和挠性万向节，前者的动力是靠零件的铰链式联接传 递的；而后者的动力则是靠弹性零件传递的，如橡胶盘、橡胶块等，由于弹性元件的变形量有 限，因而挠性万向节一般用于两轴间夹角不大以及有微量轴向位移的轴间传动。刚性万向节分 为不等速万向节(如常见的十字轴式)、准等速万向节(双联式、三销轴式)和等速万向节(球叉 式、球笼式等)。 驱动桥：主减速器、差速器、半轴、桥壳 主减速器 驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等几部分组成，其功用是将万向传动装置传来的 发动机转矩传给驱动车轮，实现降速以增大转矩。 主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。对发动机纵置的汽车来说，主减速 器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。 汽车正常行驶时，发动机的转速通常在 2000 至 3000r/min 左右，如果将这么高的转速只靠变 速箱来降低下来，那么变速箱内齿轮副的传动比则需很大，而齿轮副的传动比越大，两齿轮的 半径比也越大，换句话说，也就是变速箱的尺寸会越大。另外，转速下降，而扭矩必然增加， 也就加大了变速箱与变速箱后一级传动机构的传动负荷。所以，在动力向左右驱动轮分流的差 速器之前设置一个主减速器，可使主减速器前面的传动部件如变速箱、分动器、万向传动装置 等传递的扭矩减小，也可变速箱的尺寸质量减小，操纵省力。 现代汽车的主减速器，广泛采用螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。双曲面齿轮工作时，齿面间的压力 和滑动较大，齿面油膜易被破坏，必须采用双曲面齿轮油润滑，绝不允许用普通齿轮油代替， 否则将使齿面迅速擦伤和磨损，大大降低使用寿命。 差速器 驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接，则两轮只能以相同的角速度旋转。这样，当汽车 转向行驶时， 由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大， 将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖， 而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。即使是汽车直线行驶，也会因路面不平或虽然路面平直但 轮胎滚动半径不等（轮胎制造误差、磨损不同、受载不均或气压不等）而引起车轮的滑动。 车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗，还会使汽车转向困难、制动性能变差。 为使车轮尽可能不发生滑动，在结构上必须保证各车辆能以不同的角速度转动。通常从动车轮 用轴承支承在心轴上，使之能以任何角速度旋转，而驱动车轮分别与两根半轴刚性连接，在两 根半轴之间装有差速器。这种差速器又称为轮间差速器。 多轴驱动的越野汽车，为使各驱动桥能以不同角速度旋转，以消除各桥上驱动轮的滑动，有的 在两驱动桥之间装有轴间差速器。 现代汽车上的差速器通常按其工作特性分为齿轮式差速器和防滑差速器两大类。 齿轮式差速器当左右驱动轮存在转速差时，差速器分配给慢转驱动轮的转矩大于快转驱动轮的 转矩。 这种差速器转矩均分特性能满足汽车在良好路面上正常行驶。 但当汽车在坏路上行驶时， 却严重影响通过能力。例如当汽车的一个驱动轮陷入泥泞路面时，虽然另一驱动轮在良好路面 上，汽车却往往不能前进（俗称打滑）。此时在泥泞路面上的驱动轮原地滑转，在良好路面上 的车轮却静止不动。这是因为在泥泞路面上的车轮与路面之间的附着力较小，路面只能通过此 轮对半轴作用较小的反作用力矩，因此差速器分配给此轮的转矩也较小，尽管另一驱动轮与良 好路面间的附着力较大，但因平均分配转矩的特点，使这一驱动轮也只能分到与滑转驱动轮等 量的转矩，以致驱动力不足以克服行驶阻力，汽车不能前进，而动力则消耗在滑转驱动轮上。 此时加大油门不仅不能使汽车前进，反而浪费燃油，加速机件磨损，尤其使轮胎磨损加剧。有 效的解决办法是：挖掉滑转驱动轮下的稀泥或在此轮下垫干土、碎石、树枝、干草等。 为提高汽车在坏路上的通过能力，某些越野汽车及高级轿车上装置防滑差速器。防滑差速器的 特点是， 当一侧驱动轮在坏路上滑转时， 能使大部分甚至全部转矩传给在良好路面上的驱动轮， 以充分利用这一驱动轮的附着力来产生足够的驱动力，使汽车顺利起步或继续行驶。 半轴 半轴是差速器与驱动轮之间传递扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端与 轮毂连接。 现代汽车常用的半轴，根据其支承型式不同，有全浮式和半浮式两种。 全浮式半轴只传递转矩，不承受任何反力和弯矩，因而广泛应用于各类汽车上。全浮式半轴易 于拆装，只需拧下半轴突缘上的螺栓即可抽出半轴，而车轮与桥壳照样能支持汽车，从而给汽 车维护带来方便。 半浮式半轴既传递扭矩又承受全部反力和弯矩。它的支承结构简单、成本低，因而被广泛用于 反力弯矩较小的各类轿车上。但这种半轴支承拆取麻烦，且汽车行驶中若半轴折断则易造成车轮飞脱的危险。 桥壳 驱动桥壳是安装主减速器、差速器、半轴、轮毂和悬架的基础件，主要作用是支承并保护主减 速器、差速器和半轴等。同时，它又是行驶系的主要组成件之一，故还具有如下功用： 1.和从动桥一起承受汽车质量 2.使左、右驱动车轮的轴向相对位置固定 3.汽车行驶时，承受驱动轮传来的各种反力、作用力和力矩，并通过悬架传给车架 驱动桥壳可分为整体式和分段式两类。 整体式桥壳是桥壳与主减速器壳分开制造，二者用螺栓连接在一起。它的结构优点是在检查主 减速器和差速器的技术状况或拆装时，不用把整个驱动桥从车上拆下来，因而维修比较方便， 普遍用于各类汽车。 分段式桥壳是桥壳与主减速器壳铸成一体，且一般分为两段由螺栓连成一体。这种桥壳易于铸 造，但维护主减速器和差速器时必须把整个桥拆下来，否则无法拆检主减速器和差速器。现已 很少使用，北京 2020 采用这种桥壳。 [ 第三部分：汽车行驶系] 车桥 行驶系分为四大主要部分：车桥、车轮、车架和悬架。 车桥(也称车轴)通过悬架和车架(或承载式车身)相连，两端安装汽车车轮。其功能是传递车 架(或承载式车身)与车轮之间各方向作用力。 车桥可以是整体式的，有如一个巨大的杠铃，两端通过悬架系统支撑着车身，因此整体式车 桥通常与非独立悬架配合；车桥也可以是断开式的，象两把雨伞插在车身两侧，再各自通过 悬架系统支撑车身，所以断开式车桥与独立悬架配用。 根据驱动方式的不同，车桥也分成转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种。其中转向桥 和支持桥都属于从动桥。大多数汽车采用前置后驱动(FR)，因此前桥作为转向桥，后桥作为 驱动桥；而前置前驱动(FF)汽车则前桥成为转向驱动桥，后桥充当支持桥。 转向桥的结构基本相同，由两个转向节和一根横梁组成。如果把横梁比做身体，转向节就是 他左右摇晃的脑袋，脖子就是我们常说的主销，车轮就装在转向节上，仿佛脑袋上带了个草帽。不过，行驶的时候草帽转，脑袋却不转，中间用轴承分隔开，脑袋只管左右晃动。脖子 ——主销是车轮转动的轴心，这个轴的轴线并非垂直于地面，车轮本身也不是垂直的，我们 将在车轮定位一节具体论述。 转向驱动桥与转向桥的区别就是一切都是空心的，横梁变成了桥壳，转向节变成了转向节壳 体，因为里面多了根驱动轴。这根驱动轴因被位于桥壳中间的差速器一分为二，而变成了两 根半轴。两个草帽也不是简单地套在脑袋上，还要与里面的两根半轴直接相连。半轴在“脖 子”的位置也多了一个关节——万向节，因此半轴也变成了两部分，内半轴和外半轴。 转向轮的定位 转向轮的转向轴心——主销并非垂直于地面，而是朝两个方向产生倾角，即主销内倾角和主 销后倾角。车轮本身也有一个外倾角和前束。先说主销后倾角。站在车身左侧，观察车的左 前轮，我们会发现主销是向后倾倒的。这样做的主要目的是为了让主销的延长线与地面的交 点在车轮触地点的前面。 这种设计是为了使车轮在滚动的过程中保持稳定， 不致左右摇摆。 我们不作过多的理论解释， 只举一个例子：也许有的读者小时候玩过推铁环的游戏，我们用一个头部带圈的长铁杆从后 面推一个大铁环使其滚动，由于铁环很容易翻倒而使得这个游戏具有一定的挑战性。但如果 我们换一种推法，让铁杆与铁环的接触点在铁环与地面接触点的前面，我们会发现这样做使 得这个游戏的挑战性大大降低了，铁环不再那么容易晃动甚至翻倒了。这就是主销后倾角的 妙用。 下面看看主销内倾角。站在车的后部，观察车的右前轮，我们发现主销向左倾倒，也即向内 侧倾倒。 这样做的目的是为了在转弯的时候让车轮产生倾斜。还是举一个生活中的例子：我们在骑自 行车拐弯的时候，会自然地将车子向所转的方向倾斜，让车轮与地面有一个夹角，学过物理 的人知道，这样做是为了产生足够的向心力。汽车也是一样，右侧车轮在右转弯的时候在主 销内倾角和后倾角的共同作用下会向右侧倾倒，而左侧车轮虽也有主销内倾角，却不会向左 侧倾倒，因为还有主销后倾角，把它又拉了回来，甚至也能向右微微倾斜。不仅如此，两侧 车轮的转动还使右侧车身降低，左侧车身抬高，整个车身也向右倾斜，于是产生了足够的向 心力。 除了上述的主销后倾和内倾两个角度以保证汽车稳定直线行驶外，车轮中心平面也不是垂直 于地面的，而是向外倾斜一个角度，称为车轮外倾角。因为假如空车时车轮正好垂直于地面， 则满载时，车桥因受压产生变形，中间下沉，两端上翘，车轮便随之变为内倾，这样将加速 轮胎的磨损。另外，内倾的车轮从两端向内挤压轮毂上的轴承，加重了它的负荷，降低了使 用寿命。因此在安装车轮时要预先使车轮有一定的外倾，这也使其与拱行路面相适应。 车轮有了外倾以后，在滚动时就会导致两侧车轮向外滚开。由于转向横拉杆和车桥的约束使 车轮不可能向外滚开，于是车轮在无法按照自己的预想轨迹滚动的情况下，势必产生横向滑 动，从而加重了轮胎的磨损。为了消除这种不良影响，在安装车轮时，使汽车两前轮并不平行，俯视车轮，会发现两前轮就象人的内八字脚一样。这称为车轮前束。 在外倾角和前束的共同作用下车轮基本上可以沿直线滚动而没有什么横向影响了。以上就是 车轮定位的四个要素：主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角和车轮前束。 轮胎的结构与规格 轮胎是汽车行驶系中重要的部件。 无内胎的充气轮胎近年来在轿车和一些货车上的使用日益广泛，因此这里讨论的基本上是以 目前最常用的无内胎轮胎，即通常所谓的真空胎为对象。 轮胎的结构分为三部分：胎体、帘布、外胎面。 胎体较柔软，外胎面刚性较大，中间的帘线起到加强胎体强度和定型的作用，多加以金属丝 提高轮胎的弹力性能。 轿车轮胎大致分为子午线轮胎和斜线轮胎。斜线轮胎的帘线按斜线交叉排列，故而得名。胎 体构成了轮胎的基本骨架，从外胎面到胎侧的柔软度是一致的。虽然斜线轮胎的噪音小，外 胎面柔软，低速行驶时乘坐舒适性好，且价格便宜，但其综合性能不如子午线轮胎，汽车厂 家都是以子午线轮胎为前提研制新车的，随着子午线轮胎的不断改进，斜线轮胎将基本上被 淘汰。 子午线轮胎的帘布层相当于轮胎的基本骨架，其排列方向与轮胎子午断面一致，由于行驶时 轮胎要承受较大的切向作用力，为保证帘线的稳固，在其外部又有若干层由高强度、不易拉 伸的材料制成的带束层(又称箍紧层)，其帘线方向与子午断面呈较大的交角(70-75 度)，材 料多选用玻璃纤维、聚酰胺纤维或钢丝等高强度材料，既起到固定帘线的作用，同时利用束 带来提高胎面的刚性。轮胎侧面的刚性小于胎面的刚性，所以在转弯时轮胎侧面因受地面横 向力作用发生变形，从而保证了外胎面的触地面积基本保持不变。 子午线轮胎与普通斜线胎相比，弹性大，耐磨性好，滚动阻力小，附着性能好，缓冲性能好， 承载能力大，不易刺穿；缺点是胎侧易裂口，由于侧向变形大，导致汽车侧向稳定性稍差， 制造技术要求高，成本高。 下面我们举两例来说明斜线轮胎与子午线轮胎的规格及其标识。斜线轮胎：5.60-13 4PR 5.60 :轮胎宽(5.6 英寸) 13：适合轮辋直径(13 英寸) 4PR :轮胎强度(相当于四层帘布)子 午线轮胎：195/60R 14 85 H 195：轮胎宽(195mm) 60 :扁平率(轮胎子午断面高宽比)(60%) R：轮胎结构(Radial) 14：适合的轮辋直径(14 英寸) 85：允许载荷代码 H：极限速度符号 (H=210km/h) 弹性元件 弹簧 螺旋弹簧：是现代汽车上用得最多的弹簧。它的吸收冲击能力强，乘坐舒适性好；缺点 是长度较大，占用空间多，安装位置的接触面也较大，使得悬架系统的布置难以做到很 紧凑。由于螺旋弹簧本身不能承受横向力，所以在独立悬架中不得不采用四连杆螺旋弹 簧等复杂的组合机构。 出于乘坐舒适性的考虑，我们希望对于频率高且振幅小的地面冲击，弹簧能表现得柔软 一点，而当冲击力大时，又能表现出较大的刚性，减小冲击行程，因此需要弹簧同时具 有两种甚至两种以上的刚度。可采用钢丝直径不等的弹簧或螺距不等的弹簧，它们的刚 度随负载的增加而增加。 钢板弹簧：多用于厢式车及卡车，由若干片长度不同的细长弹簧片组合而成。它比螺旋 弹簧结构简单，成本低，可紧凑地装配于车身底部，工作时各片间产生摩擦，因此本身 具有衰减效果。但如果产生严重的干摩擦，就会影响吸收冲击的能力。重视乘坐舒适性 的现代轿车很少使用。 扭杆弹簧：是利用具有扭曲刚性的弹簧钢制成的长杆。一端固定于车身，一端与悬架上 臂相连，车轮上下运动时，扭杆发生扭转变形，起到弹簧的作用。 气体弹簧：利用气体的可压缩性代替金属弹簧。它最大的优点就是具有可变的刚度，随 气体的不断压缩渐渐增加刚度，且这种增加是一个连续的渐变过程，而不象金属弹簧是 分级变化的。它的另一个优点是具有可调整性，即弹簧的刚度和车身的高度是可以主动 调节的。 通过主副气室的配合使用， 使弹簧可以处在两种刚度的工作状态下： 主副气室同时使用， 气体容量变大，刚度变小，反之(只使用主气室)则刚度变大。气体弹簧刚度由计算机控 制，在汽车高速、低速、制动、加速以及转弯等状态下，根据所需刚度进行调节。气体 弹簧也有弱点，靠压力变化控制车高必须装备气泵，还有各种控制附件，如空气干燥器， 如保养不善会使系统内部生锈发生故障。 另外如果不同时采用金属弹簧， 一旦发生漏气， 汽车将无法行驶。 弹簧虽然可以减轻道路对车身的冲击，但如果不让它的振动尽快停下来，我们乘坐的将 是一辆跳个不停的汽车。 因此， 要在弹簧运动的过程中加上一定的阻力(学名叫做阻尼)， 使弹簧的振动迅速衰减。减振器就是这个阻尼设备。 减振器 减振器的结构是带有活塞的活塞杆插入筒内，在筒中充满油。活塞上有节流孔，使得被活塞分隔出来的两部分空间中的油可以互相补充。 阻尼就是在具有粘性的油通过节流孔时产 生的，节流孔越小，阻尼力越大，油的黏度越大，阻尼力越大。如果节流孔大小不变，当 减振器工作速度快时，阻尼过大会影响对冲击的吸收。因此，在节流孔的出口处设置一个 圆盘状的板簧阀门，当压力变大时，阀门被顶开，节流孔开度变大，阻尼变小。由于活塞 是双向运动的，所以在活塞的两侧都装有板簧阀门，分别叫做压缩阀和伸张阀。 减振器按其结构可分为双筒式和单筒式。双筒式是指减振器有内外两个筒，活塞在内筒中 运动，由于活塞杆的进入与抽出，内筒中油的体积随之增大与收缩，因此要通过与外筒进 行交换来维持内筒中油的平衡。所以双筒减振器中要有四个阀，即除了上面提到的活塞上 的两个节流阀外，还有装在内外筒之间的完成交换作用的流通阀和补偿阀。 与双筒式相比，单筒式减振器结构简单，减少了一套阀门系统。它在缸筒的下部装有一个 浮动活塞，(所谓浮动即指没有活塞杆控制其运动)，在浮动活塞的下面形成一个密闭的气 室，充有高压氮气。上面提到的由于活塞杆进出油液而造成的液面高度变化就通过浮动活 塞的浮动来自动适应之。除了上面所述两种减振器外，还有阻力可调式减振器。它可通过 外部操作来改变节流孔的大小。最近的汽车将电子控制式减振器作为标准装备，通过传感 器检测行驶状态，由计算机计算出最佳阻尼力，使减振器上的阻尼力调整机构自动工作。 悬架系统 悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。一般由弹性 元件、减震器和导向机构三部分组成。 前悬架系统 前悬架目前基本上都采用独立悬架系统，即左右两个车轮各自独立地通过悬挂装置与车体 相连，也就意味着可以各自独立地上下跳动。悬架系统由连杆机构和弹簧、减震器组成三 角形、四边形或其它形状的连接方式以固定车轮与车身的相对位置，在弹簧的作用下使车 轮可以相对车身上下运动。最常见的有双横臂式和麦佛逊(又称滑柱摆臂式)。 双横臂式悬架由上短下长两根横臂连接车轮与车身，两根横臂都非真正的杆状，而是大体 上类似英文字母Y或C，这样的设计既是为了增加强度，提高定位精度，也为减震器和弹簧 的安装留出了空间和安装位置。同时，下横臂的长度较长，且与车轮中心大致处于同一水 平线上，这样做的目的是为了在车轮跳动导致下横臂摆动时，不致产生太大的摆动角，也 就保证了车轮的倾角不会产生太大变化。这种结构比较复杂，但经久耐用，同时减震器的 负荷小，寿命长。 滑柱摆臂式悬架结构相对比较简单，只有下横臂和减震器-弹簧组两个机构连接车轮与车 身，它的优点是结构简单，重量轻，占用空间小，上下行程长等。缺点是由于减震器—— 弹簧组充当了主销的角色，使它同时也承受了地面作用于车轮上的横向力，因此在上下运动时阻力较大，磨损也就增加了。且当急转弯时，由于车身侧倾，左右两车轮也随之向外 侧倾斜，出现不足转向，弹簧越软这种倾向越大。 后悬架系统 后悬架系统的种类比前悬架要多，原因之一是驱动方式的不同决定着后车轴的有无，也与 车身重量有关。主要有连杆式和摆臂式两种。 连杆式主要是在 FR 驱动方式，并且后车轴左右一体化(与中间的差速器刚性连接)的情况下 使用的，过去多采用钢板弹簧支撑车身，现在从提高行车平顺性考虑，多使用连杆式和后 面要说的摆臂式，并且使用平顺性好的螺旋弹簧。连杆在左右两侧各有一对，分为上拉杆 和下拉杆，作为传递横向力(汽车驱动力)的机构，通常再与一根横向推力杆一起组成五连 杆式构成。横向推力杆欢肆 映瞪恚 欢肆 映抵幔 淠康氖俏 朔乐钩抵?或车身)横向 窜动。当车轴因颠簸而上下运动时，横向推力杆会以与车身连接的接点为轴做画圆弧的运 动，如果摆动角度过大会使车轴与车身之间产生明显的横向相对运动，与下摆臂的原理类 似，横向推力杆也要设计得比较长，以减小摆动角。 连杆式悬架与车轴形成一体，弹簧下方质量大，且左右车轮不能独立运动，所以颠簸路面 对车身产生的冲击能量比较大，平顺性差。因此采用了摆臂方式，这种方式是仅车轴中间 的差速器固定，左右半轴在差速器与车轮之间设万向节，并以其为中心摆动，车轮与车架 之间用Y型下摆臂连接。“Y”的单独一端与车轮刚性连接，另外两个端点与车架连接并形 成转动轴。根据这个转动轴是否与车轴平行，摆臂式悬架又分为全拖动式摆臂和半拖动式 摆臂，平行的是全拖动式，不平行的叫半拖动式。 [ 第四部分：汽车转向系与制动系] 汽车转向系概说 汽车行驶过程中，经常需要改变行驶方向，即所谓的转向，这就需要有一套能够按照司机 意志使汽车转向的机构，它将司机转动方向盘的动作转变为车轮(通常是前轮)的偏转动作。 按转向力能源的不同，可将转向系分为机械转向系和动力转向系。 机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵机构(方向盘)、转向 器、转向传动机构三大部分组成。其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的 直线运动(严格讲是近似直线运动)的机构，是转向系的核心部件。 动力转向系除具有以上三大部件外，其最主要的动力来源是转向助力装置。由于转向助力 装置最常用的是一套液压系统，因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐，它们分别相当于电路系统中的电池、导线、开关、电机和地线的作用。 转向操纵机构 转向盘即通常所说的方向盘。转向盘内部有金属制成的骨架，是用钢、铝合金或镁合金等材 料制成。由圆环状的盘圈、插入转向轴的转向盘毂，以及连接盘圈和盘毂的辐条构成。采用 焊接或铸造等工艺制造，转向轴是由细齿花键和螺母连接的。骨架的外侧一般包有柔软的合 成橡胶或树脂，也有采用皮革包裹以及硬木制作的转向盘。转向盘外皮要求有某种程度的柔 软度，手感良好，能防止手心出汗打滑的材质，还需要有耐热、耐候性。 转向盘的功能：转向盘位于司机的正前方，是碰撞时最可能伤害到司机的部件，因此需要转 向盘具有很高的安全性，在司机撞在转向盘上时，骨架能够产生变形，吸收冲击能，减轻对 司机的伤害。转向盘的惯性力矩也是很重要的，惯性力矩小，我们就会感到“轮轻”，操做 感良好，但同时也容易受到转向盘的反弹(即“打手”)的影响，为了设定适当的惯性力矩， 就要调整骨架的材料或形状等。 现在的转向盘与以前的看似没有太大变化，但实际上已经有了改进。由于转向助力装置的普 及，转向盘外径变小了，而手握处却变粗了，采用柔软材料，使操作感得到了改善。 现在有越来越多的汽车在转向盘里安装了安全气囊，也使汽车的安全性大大提高了。转向盘 的集电环：转向盘上有喇叭开关，必须时刻与车身电器线路相连，而旋转的转向盘与组合开 关之间显然不能用导线直接相连， 因此就必须采用集电环装置。 集电环好比环形的地铁轨道， 喇叭开关的触点就象奔跑在轨道上的电车，时刻保持接通的状态。由于是机械接触，长时间 使用触点会因磨损影响导电性，导致紧急时刻喇叭不鸣甚至气囊不工作。因此，最近装备气 囊的汽车开始装用电缆盘，代替集电环。 转向盘的端子与组合开关的端子用电缆线连接，电缆盘将电线卷入盘内，类似于吸尘器的电 线卷取机构，在转向盘旋转范围内，电线靠卷筒自由伸缩。这种装置大大提高了电器装置的 可靠性。 转向传动机构 为牢固支承转向盘而设有转向柱。 传递转向盘操作的转向轴从中穿过， 由轴承和衬套支承。 转向柱本体安装在车身上。转向机构应备有吸收汽车碰撞时产生的冲击能的装置。许多国家 都规定轿车义务安装吸能式转向柱。吸能装置的方式很多，大都通过转向柱的支架变形来达 到缓冲吸能的作用。 转向轴与转向器齿轮箱之间采用连轴节相连(即两个万向节)，之所以用连轴节，除了可以改 变转向轴的方向，还有就是使得转向轴可以作纵向的伸缩运动，以配合转向柱的缓冲运动。 可倾斜式转向机构：正是由于有了连轴节，转向轴可以有不同的倾斜角度，使转向盘的位置 可以上下倾斜，适应各种身高和体形的司机。通过操作位于转向柱下侧的手柄，使转向柱处 于放松状态，将转向盘调至自己喜好的位置，再反向转动手柄，使转向柱固定在新的位置上。 现在的一些高级轿车上已经采用电动式转向盘倾斜调整机构。转向轴内装有专用电机，使转 向轴改变倾斜角度。最新型的调整机构是全自动式由计算机控制的。司机在下车前将点火钥 匙拔出，转向盘便自动升起，以便司机顺利下车。但计算机会记住原来的转向盘位置，当点 火钥匙再次插入时，转向盘会自动恢复原位。 可伸缩式转向机构：该机构可象望远镜那样伸缩调整转向盘的前后位置。转向轴也象望远镜 一样有双重结构，内筒与外筒用花键啮合，使它们无法相对转动，而只能沿键槽方向做伸缩 运动。 与倾斜调整机构相同，可操作手柄解除或固定伸缩动作，一部分车也采用电动式计算机控制 的全自动伸缩式转向机构。 转向器与转向器形式 转向器(也常称为转向机)是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构， 同时也是转向系中的减速传动装置。历史上曾出现过许多种形式的转向器，目前较常用的有 齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。其 中第二、第四种分别是第一、第三种的变形形式，而蜗杆滚轮式则更少见。我们只介绍目前 最常用，最有代表性的两种形：齿轮齿条式和循环球式。 齿轮齿条式：齿轮齿条方式的最大特点是刚性大，结构紧凑重量轻，且成本低。由于这种方 式容易由车轮将反作用力传至转向盘，所以具有对路面状态反应灵敏的优点，但同时也容易 产生打手和摆振等现象。齿轮与齿条直接啮合，将齿轮的旋转运动转化为齿条的直线运动， 使转向拉杆横向拉动车轮产生偏转。齿轮并非单纯的平齿轮，而是特殊的螺旋形状，这是为 了尽量减小齿轮与齿条之间的啮合间隙，使转向盘的微小转动能够传递到车轮，提高操作的 灵敏性，也就是我们通常所说的减小方向盘的旷量。不过齿轮啮合过紧也并非好事，它使得转动转向盘时的操作力过大，人会感到吃力。 循环球式：这种转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运 动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为 直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再 使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。 动力转向机构 动力转向机是利用外部动力协助司机轻便操作转向盘的装置。随着最近汽车发动机马力的增 大和扁平轮胎的普遍使用，使车重和转向阻力都加大了，因此动力转向机构越来越普及。值 得注意的是，转向助力不应是不变的，因为在高速行驶时，轮胎的横向阻力小，转向盘变得 轻飘，很难捕捉路面的感觉，也容易造成转向过于灵敏而使汽车不易控制。所以在高速时要 适当减低动力，但这种变化必须平顺过度。 (一)液压式动力转向装置 液压式动力转向装置重量轻，结构紧凑，利于改善转向操作感觉，但液体流量的增加会加重 泵的负荷，需要保持怠速旋转的机构。 (二)电动式动力转向装置 电动式动力转向装置是最新形式的转向装置，由于它节能，故受到人们的重视。它是利用蓄 电池转动电机产生推力。由于不直接使用发动机的动力，所以大大降低了发动机的功率损失 (液压式最大损失 5-10 马力)，且不需要液压管路，便于安装。尤其有利于中置发动机后轮 驱动的汽车。但目前电动式动力转向装置所得动力还比不上液压式，所以只限用于前轮轴轻 的中置发动机后驱动的汽车上。 (三)电动液压式动力转向装置 即由电机驱动转向助力泵并由计算机控制的方式，它集液压式和电动式的优点于一体。因为 是计算机控制，所以转向助力泵不必经常工作，节省了发动机的功率。这种方式结构紧凑， 便于安装布置，但液压产生的动力不能太大，所以适用排量小的汽车。 [第五部分：汽车车身及附属设备] 汽车车身概说 汽车车身既是驾驶员的工作场所，也是容纳乘客和货物的场所。 车身应对驾驶员提供便利的工作条件，对乘员提供舒适的乘坐条件，保护他们免受汽车行 驶时的振动、噪声，废气的侵袭以及外界恶劣气候的 影响，并保证完好无损地运载货物且 装卸方便。汽车车身上的一些结构措施和设备还有助于安全行车和减轻事故的后果。 车身应保证汽车具有合理的外部形状，在汽车行驶时能有效地引导周围的气流，以减少空 气阻力和燃料消耗。 此外， 车身还应有助于提高汽车 行驶稳定性和改善发动机的冷却条件， 并保证车身内部良好的通风。 汽车车身是一件精致的综合艺术品，应以其明晰的雕塑形体、优雅的装饰件和内部覆饰材 料以及悦目的色彩使人获得美的感受，点缀人们的生 活环境。 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。 车身壳体是一切车身部件的安装基础，通常是指纵、横梁和支柱等主要承力元件以及与它 们相连接的钣件共同组成的刚性空间结构。客车车身 多数具有明显的骨架，而轿车车身和 货车驾驶室则没有明显的骨架。车身壳体通常还包括在其上敷设的隔音、隔热、防振、防 腐、密封等材料 及涂层。 车门通过铰链安装在车身壳体上，其结构较复杂，是保证车身的使用性能的重要部件。钣 等。这些钣制制件形成了容纳发动机、车轮等部件的 空间。 车身外部装饰件主要是指装饰条、车轮装饰罩、标志、浮雕式文字等等。散热器面罩、保 险杠、灯具以及后视镜等附件亦有明显的装饰性。 车几部装饰件包括仪表板、顶篷、侧壁、座椅等表面覆饰物，以及窗帘和地毯。在轿车上 广泛采用天然纤维或合成纤维的纺织品、人造革或多 层复合材料、连皮泡沫塑料等表面覆 饰材料；在客车上则大量采用纤维板、纸板、工程塑料板、铝板、花纹橡胶板以及复合装 饰板等覆饰材料。 车身附件有：门锁、门铰链、玻璃升降器、各种密封件、风窗刮水器、风窗洗涤器、遮阳 板、后视镜、拉手、点烟器、烟灰盒等。在现代汽车 上常常装有无线电收放音机和杆式天 线，在有的汽车车身上还装有无线电话机、电视机或加热食品的微小炉和小型电冰箱等附 属设备。 车身内部的通风、暖气、冷气以及空气调节装置是维持车内正常环境、保证驾驶员和乘客安全舒适的重要装置。座椅也是车身内部重要装置之 一。座椅由骨架、座垫、靠背和调节 机构等组成。座垫和靠背应具有一定的弹性。调节机构可使座位前后或上下移动以及调节 座垫和靠背的倾 斜角度。某些座椅还有弹性悬架和减振器，可对其弹性悬架加以调节以便 在驾驶员们不同的体重作用下仍能保证座垫离地板的高度适当。 在某 些货车驾驶室和客车 车厢中还设置适应夜间长途行车需要的卧铺。 为保证行车安全，在现代汽车上广泛采用对乘员施加约束的安全带、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。 按照运载货物的不同种类，货车车箱可以是 普通栏板式结构、平台式结构、倾卸式结构、闭式车箱、气、液罐以及运输散粒货物(谷物、 粉状物 等)所采用的气力吹卸专用容罐或者是适于公路、铁路、水路、航空联运和国际联 运的各种标准规格的集装箱。 车身壳体结构的分类 车身壳体按照受力情况可分为非承载式、半承载式和承载式(或称全承载式)三种。 非承载式车身的特点是车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接。在此种情况下，安装在 车架上的车身对车架的加固作用不大，汽车车身仅随本身的重力，它所装载的人和货物的 重力及其在汽车行驶时所引起的惯性力和空气阻力。而车架则承受发动机及底盘各部件的 重力，这些部件工作时通过其支架传递的力以及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传来的 力(最后一项对车架或车身影响最大)。 半承载式车身的特点是车身与车架用螺钉连接、铆接或焊接等方法刚性地连接。在此种情 况下，汽车车身除了承受上述各项载荷外，还在一定程度上有助于加固车架，分担车架的 部分载荷。 承载式车身的特点是汽车没有车架，车身就作为发动机和底盘各总成的安装基础。在此种 情况下，上述各种载荷全部由汽车车身承受。 为了减小汽车的整车质量和节约材料，大多数中级、普通级、微型轿车和部分客车车身常 采用承载式结构。货车驾驶室只占汽车长度的小部分，不可能采用承载结构。 没有完整的封闭构架的开式车身(敞篷车)也很难采用承载式结构。高级轿车车身如果为了 提高汽车的舒适性，减轻发动机及底盘各总成工作时传来的振动及汽车行驶时由路面通过 车轮和悬架传给车身的冲击，则可采用非承载式结构。 轿车车身和货车驾驶室 轿车车身和货车驾驶室都没有明显的骨架，而是由外部覆盖零件和内部钣件焊合而成的空间结构。 承载式车身的地钣有较完整(厚度也较大)的纵、横承力元件，其前部有两根断面尺寸较粗 大的纵梁 11，它们往往与两侧的前挡泥钣 8 和前面的散热器固定框 9 等焊接成刚性较好的 空间构架，以便直接安装发动机和前悬架等部件并承受其工作载荷。 与此相反，非承载式轿车(长头式货车的情况亦相同)的车身前部就较薄弱，其车前钣制件 通常不是焊接在车身壳体上，而是用螺钉相互连接起来并安装在车架上。 车门、车窗及其附件和密封 车门是车身上重要部件之一。按其开启方式可分为顺开式、逆开式、水平移动式、上掀式 和折叠式等几种。 顺开式车门即使在汽车行驶时仍可借气流的压力关上，比较安全，而且便于驾驶员在倒车 时向后观察， 故被广泛采用。 逆开式车门在汽车行驶时若关闭不严就可能被迎面气流冲开， 因而用得较少，一般只是为了改善上下车方便性及适于迎宾礼仪需要的情况下才采用。水 平移动式车门的优点是车身侧壁与障碍物距离较小的情况下仍能全部开启。 上掀式车门广泛用作轿车及轻型客车的后门，也应用于低矮的汽车。折叠式车门则广泛应 用于大、中型客车上。 在有些大型客车上，还备有加速乘客撤离事故现场以及便于救援人员进入的安全门。 轿车、货车驾驶室的车门以及客车驾驶员出入的车门通常由门外钣、门内钣、窗框(有的 车上还装有三角窗)等组成。门内钣是各种附件的安装基体。在其上装有：门铰链、升降 玻璃及其导轨、玻璃升降器、门锁、车门开度限位器等附件。有的轿车门内还布置有暖气 通风管道和立体声收放音机的扬声器等等。 车门借铰链安装在车身壳体上。在汽车行驶时，车身壳体将产生反复扭转变形。为避免在 此情况下车门与门框摩擦产生噪声，车门与门框之间留有较大的间隙，靠橡胶密封条将间 隙密封。 汽车的前、后窗通常采用有利于视野而又美观的曲面玻璃，借橡胶密封条嵌在窗框上或用 专门的粘合剂粘贴在窗框上。为便于自然通风，汽车的侧窗玻璃通常可上、下或前、后移 动。 在玻璃与导轨之间装有呢绒或植绒橡胶等材料的密封槽。 某些汽车的侧窗还采用有利于汽 车布置的圆柱面玻璃。侧窗玻璃采用茶色或降热层可使室内保温并具有安闲宁静的舒适感。 具有完善的冷气、暖气、通风及空调设备的高级客车常常将侧窗玻璃设计成不可移动的， 以提高车身的密封性。 安全防护装置基本功能和原理 随着汽车数量增加以及交通运输日益繁，汽车事故增多，所引起的人员伤亡和财产损失 严重，已成为一个不容忽视的社会问题。针对这一问题而设置的安全防护装置是现代汽 车结构的重要组成部分。 在发生汽车碰撞事故时，安全防护装置能有效地减轻人员伤亡程度以及汽车损坏程度。 两辆汽车发生碰撞时，汽车的前、后保险杠或车身侧面的护条等构件首先相互接触，随 后便是与这些构件相连接的车身构架产生坍塌与变形，危及车内乘员。 汽车前面受撞击时，车内乘员由于惯性作用而离开坐位向前冲。此时，仪表板、转向盘、 风窗支柱、风窗玻璃、风窗框上横梁等往往会与人体的胸、腹或头部相撞，成为主要致 伤构伤。 汽车与行人碰撞时，保险杠、车前钣制件或车身前围等部位最易使行人受伤。行人受撞 击后，其头部很可能倒向轿车的发动机罩、风窗框下缘或风窗玻璃等部位。 由此可见，对汽车车身构架及上述各结构部分均有较高的安全要求。 发生汽车碰撞事故时，运动急剧停止、缺乏缓冲距离以及人体与尖硬物接触都会导致严 重伤亡。因此，汽车安全防护装置的基本功能和结构原理可归纳为： 1、对乘员施加约束使之避免在汽车碰撞时与车内物体撞击或被甩出车外； 2、产生软缓冲作用，亦即构件以适当的变形距离吸收撞击能量，或者说使速度逐渐下降 而避免出现较大的减速度和碰撞力； 3、加大人体与汽车构件的接触面积，避免产生点接触从而使碰撞造成的单位面积挤压力 减少或使碰撞力转移到人体非要害部位。 安全防护装置(一)车内防护 (一)安全带 安全带是最有效的防护装置，可以大幅度地降低碰撞事故的受伤率和死亡率。这一点已 被国外大量使用实践证明。 最常用的三点式安全带的各个组成部分。带子由结实的合成纤维织成，包括斜跨前胸的 肩带，绕过人体胯部的腰带。在座椅的外侧和内侧地板上各有一个固定点，第三个固定 点位于座椅外侧车身支柱的上方。 绕过上方固定点的环状导向板，带子伸入车身支柱内腔并卷在支柱下端的收卷器内。乘 员胯部内侧附近有一个插扣，插扣由插板(松套在带子上)和锁扣(与内侧地板固定点相 连)两部分组成，该两部分插合后即可将科员约束在座椅上。 按下插扣的红色按钮就能解除约束。收卷器有好几种结构型式，功能较完备的是紧急锁 止式收卷器(ELR)。该种结构在正常情况下，安全带对人体上部并不起约束作用。当乘员 向前弯腰时，带子可从收卷器经由上方固定点的导向板被拉出；而当乘员回复正常坐姿 时，收卷器又会自动将带子收起，使带子随时保持与人体贴合。但在紧急情况下——亦 即汽车减速度超过预定数值时或车身严重倾斜时，收卷器会将带子卡住从而对乘员产生 有效的约束。 (二)气囊 气整在汽车正面碰撞时能防止乘员与其前方的物体撞击。气囊平时折叠在转向盘毂内或 仪表板内，必要时可在极短时间(碰撞开始后 0.03～0.05s)内充满气体而呈球形，以填补 乘员与室内物体之间的空间。气囊通常采用氮气。 气源可以是高压(约 15MPa)钢瓶或是设置在气囊下方的气体发生器。 装设在汽车内的碰撞 传感器发出的讯号可点燃电气雷管炸开高压钢瓶的封口或者点然气体发生器内的气体发 生剂，使气囊迅速充气。 (三)头枕 头枕是在汽车后部受撞击时限制人的头部向后运动的装置，这样可避免颈椎受伤，而严 重的颈椎受伤可能使其内部神经(脊髓)受伤，导致颈部以下全身瘫痪(高位截瘫)。 (四)安全玻璃 汽车正面或侧面碰撞时，乘员头部往往撞击风窗玻璃或侧窗玻璃而受伤，并且玻璃碎片 还会使脸部和眼睛受伤。 目前在汽车上广泛应用的安全玻璃有两种：钢化玻璃与夹层玻璃。钢化玻璃是在炽热状态下使其表层骤冷收缩从而产生预应力的强度较高的玻璃，其落球冲击强度是普通玻璃 的 6～9 倍。普通夹层玻璃有三层，总厚度约 4mm，其中间层厚度为 0.38mm。汽车用的夹 层玻璃的中间层则加厚一倍，达 0.76mm，故具有较高的冲击强度，称为高抗穿透性(HPR) 夹层玻璃。国产的车用夹层玻璃的中间层材料通常要用性能较好的聚乙烯醇缩丁醛。 钢化玻璃受冲击而损坏时，整块玻璃出现网状裂纹，脱落后则分成许多无锐边的碎片。 HPR 夹层玻璃损坏时内、外两层玻璃的碎片仍然粘附在中间层上。中间层有较大的韧性， 在承受撞击时拱起从而吸收一部分冲击能量，起缓冲作用。 大量的事故调查表明，钢化玻璃与 HPR 夹层玻璃相比，前者有较高的伤亡率，其碎片致 使眼睛重伤的比率也较高。采用钢化玻璃的前风窗破裂成细小网状裂纹后，还会严重地 影响驾驶员前方的视野。由此可见，现代汽车的风窗玻璃应尽可能采用 HPR 夹层玻璃。 (五)门锁与门铰链 在现代汽车上，门锁和门铰都应有足够的强度，在汽车碰撞时，能同时承受纵、横两个 方向的载荷而不致使车门开启，从而避免了乘员被甩出车外，因而减少受重伤或死亡的 危险。此外，在事故结束后，门锁应不致失效而应使车门仍能开启。 目前，不能承受纵向载荷的舌簧式、钩簧式、齿轮转子式等门锁已经过时，而能同时承 受纵横向载荷的转子卡板式门锁则被广泛采用。 (六)室内其它构件 在现代汽车上，车身内部一切有可能与人体撞击的构件都应避免采用尖角、凸棱或小圆 弧过渡的形状，而且车身室内广泛采用软材料包垫。室内软化不仅是为了满足舒适性要 求，更重要的还是为安全防护性能的要求。 安全防护装置(二)车外防护 (一)车身壳体结构防护措施 根据碰撞安全性的要求，车身壳体的正确结构应是，使乘客舱具有较大的刚度以便在碰 撞时尽量减小变形，同时使车身的头部、尾部等其它离乘员较远的部分的刚度相对较小， 在碰撞时得以产生较大的变形而吸引撞击能量，显然，如果车身乘客舱按照汽车行驶时 的载荷来设计，其刚度就显得不足，还需要进行局部加强。乘客舱较易加固的是地钣、 前围内钣、后围钣等宽大的部件。 门、窗孔洞的周边则是薄弱环节，但风窗支柱和中立柱的断面尺寸又不宜过大，所以只 能在其内部贴上较厚的加强钣。在汽车碰撞时，为避免整个乘客舱的构架产生剪切变形或坍塌，最重要的是加固门、窗周边的拐角部分，可在其上贴上加强钣或加大拐角处的 过渡圆角。 要使乘客舱获得必要的刚度，不能仅靠局部补强的办法，而应就整个车身结构通盘考虑。 众所周知，杆件或梁在弯曲时变形较大而在拉伸或压缩时变形较小。 因此，车身客舱构件应合理布置，使之尽量少承受弯曲载荷。在汽车头部或尾部受撞击 时，可通过倾斜的构件将力传递至客舱的纵向构件，使之承受压缩或拉伸。 为了使车身头部和尾部的刚度较小，可以在粗大的构件或强固的部件上开孔或开槽来削 弱其刚度，或者使构件在汽车碰撞时承受弯曲载荷。车身前部安装发动机和前悬架的纵、 横梁都较粗大，因此某些现代轿车的前部纵梁不是平直的，而是有意弯折成 Z 字形以便 在碰撞时折叠变形并吸收冲击能量。 为使乘客舱侧面较强固以便承受较大的撞击力，车身的门槛通常较粗大，并用横梁将左 右两根门槛连接起来共同受力。此外在门外钣的内表面还常常贴有瓦楞状加强钣。 (二)保险杠与护条 汽车的最前端和最后端都装有保险杠，许多新式轿车(例如桑塔纳、奥迪等轿车)左右两 侧还装有纵贯前后的护条。保险杠和护条的安装高度应符合规定，以便在汽车相撞时两 车的保险杠或护条能首先接触。 保险杠的防护结构应包括两部分：1)减轻行人受伤的软聿悖 饕 傻 越洗蟮呐菽 芰 现瞥桑?)能吸收汽车一部分碰撞能量的装置，有金属构架、全塑料结构、半硬质橡胶缓 冲结构、液压或气压装置等型式。 车身侧面的护要与行人接触的可能性很小，一般由半硬质塑料或橡胶制成。 (三)汽车其它外部构件 除了保险杠外，经常致使行人受伤的构件主要有前翼子钣、前大灯、发动机罩、车轮、 风窗玻璃等。这些构件不应制造得尖锐而坚硬，最好是平整光滑而富有弹性。 某些轿车包括保险杠在内的整个正面都用大块聚胺酯泡沫塑料制成并将发动机罩的顶面 用软材料包垫，使安全性大大提高。 汽车仪表及报警装置 为了使驾驶员能够随时掌握汽车及各系统的工作情况，在汽车驾驶室的仪表板上装有各种指示仪表及各种报警装置。 一、车速里程表及速度报警装置 车速里程表是由指示汽车行驶速度的车速表和记录汽车所行驶过距离的里程计组成的， 二者装在共同的壳体中，并由同一根轴驱动。 车速表是利用磁电互感作用，使表盘上指针的摆角与汽车行驶速度成正比。在表壳上装 有刻度的表盘。 里程计是由若干个计数转鼓及其转动装置组成的。为了使用方便，有的车速里程表同时 设有总里程计和单程里程计，总里程计用来记录汽车累计行驶里程，单程里程计用来记 录汽车单程行驶里程。单程里程计可以随时复位至零。 车速报警装置是为了保证行车安全而在车速表内装设的速度音响报警系统。如果汽车行 驶速度达到或超过某一限定车速(例如 100km/h)时， 则车速表内速度开关使蜂鸣器电路接 通，发出声音报警。 二、机油压力表及机油低压报警装置 机油压力表是在发动机工作时指示发动机润滑系主油道中机油压力大小的仪表。它包括 油压指示表和油压传感器两部分。 机油低压报警装置在发动机润滑系主油道中的机油压力低于正常值时，对驾驶员发出警 报信号。机油低压报警装置由装在仪表板上的机油低压报警灯和装在发动机主油道上的 油压传感器组成。 三、燃油表及燃油低油面报警装置 燃油表用以指示汽车燃油箱内的存油量。燃油表由带稳压器的燃油面指示表和油面高度 传感器组成。 燃油低油面报警装置的作用是在燃油箱内的燃油量少于某一规定值时立即发亮报警，以 引起驾驶员的注意。 四、水温表及水温报警灯 水温表的功用是指示发动机气缸盖水套内冷却液的工作温度。 水温报警灯能在冷却液温度升高到接近沸点(例如 95～98℃)时发亮，以引起驾驶员的注 意。 汽车照明装置及信号装置 为了保证汽车行驶安全和工作可靠，在现代汽车上装有各种照明装置和信号装置，用以照 明道路，标示车辆宽度，照明车厢内部及仪表指示和夜间检修等。此外，在转弯、制动和 倒车等工况下汽车还应发出光信号和音响信号。 一、照明装置 (一)装在车身外部的照明装置 前大灯是汽车在夜间行驶时照明前方道路的灯具，它能发出远光和近光两种光束。远光在 无对方来车的道路上，汽车以较高速度行驶时使用。远光应保证在车前 100m 或更远的路 上得到明亮而均匀的照明。 近光则在会车时和市区明亮的道路上行驶时使用。会车时，为了避免使迎面来车的驾驶员 目眩而发生危险，前大灯应该可以将强的远光转变成光度较弱而且光束下倾的近光。 前大灯可分为二灯式和四灯式两种。前者是在汽车前端左右各装一个前大灯；而后者是在 汽车前端左右各装两个前大灯。解放 CA1091 型汽车前大灯为四灯式前大灯。 前大灯主要由灯泡组件、反光罩和透光玻璃组成。灯泡组件是将电能转变为光能的装置。 现代汽车的前大灯都采用双丝灯泡。远光灯丝位于反光罩的焦点上，近光灯丝位于焦点上 方。在近光灯丝下方加有金属遮罩，下部分的光线被遮罩挡住，以防止光线向上反射及直 接照射对方驾驶员而引起眩目。反光罩的形状是一旋转抛物面，其作用是将灯泡远光灯丝 发出的光线聚合成平行光束， 并使光度增大几百倍。 透光玻璃是许多透镜和棱镜的组合体， 其上有皱纹和棱格。光线通过时，透镜和棱镜的折射作用使一部分光束折射并分散到汽车 的两侧和车前路面上，以照亮驾驶员的视线范围。 前小灯主要用以在夜间会车行驶时，使对方能判断本画的外廓宽度，故又称示宽灯。前小 灯也可供近距离照明用。很多公共汽车在车身顶部装有一个或两个标高灯，若有两个，则 同时兼起示宽作用。 后灯的玻璃是红色的，便于后车驾驶员判断前车的位置而与之保持一定距离，以免当前车 突然制动时发生碰撞。后灯一般兼作照明汽车牌照的牌照灯，有的汽车牌照灯是单装的， 它应保证：夜间在岛?0m 处能看清牌照号码。 经常在多雾地区行驶的汽车还应在前部装置光色为黄色的雾灯。 越野汽车往往还在车身前部装有防空灯。其特点是灯上部有伸出的灯罩，以免被在空中发 现。 (二)装在车向部的照明装置 车身内部的照明灯特别要求造型美观、光线柔和悦目。它包括驾驶室顶灯、车厢照明灯和 轿车中的车门灯和行李箱灯等等。 为了便于夜间检修发动机，还设有发动机罩下灯。为满足夜间在路上检修汽车的需要，车 上还应备有带足够长灯线的工作灯(行为)，使用时临时将其插头接入专用的插座中。 驾驶室的仪表板上有仪表板照明灯。在有些汽车上，仪表板照明灯不能和驾驶室顶灯同时 开亮。 二、信号装置 (一)转向信号灯及转向信号闪光器 转向信号灯分装在车身前端和后端的左右两侧。由驾驶员在转向之前，根据将向左转弯或 向右转弯，相应地开亮左侧或右侧的转向信号灯，以通知交通警察、行人和其它汽车上的 驾驶员。 为了在白天能引人注目，转向信号灯的亮度很强。此外为引起对方注意，在转向信号灯电 路中装有转向信号闪光器，借以使转向信号灯光发生闪烁。闪烁式转向信号灯可以单独设 置， 也可以与前小灯合成一体，在后一种情况下，一般用双丝灯泡。也有的后转向信号灯和后 灯合成一体。 汽车防盗装置 为防止驾驶员离开汽车后，汽车被盗窃，许多汽车设置了防盗装置。常用的防盗装置有转 向锁和电子防盗装置。 一、转向锁 转向锁主要由锁杆、凸轮轴、锁止器挡块、开锁杠杆和开锁按钮等组成。 当驾驶员从钥匙筒拔出钥匙后，转向柱便被锁杆锁住。这样，即使偷窃者不用点火开关钥 匙而把发动机起动了，但汽车仍不能够驾驶。 二、电子防盗装置 机械防盗装置是预防汽车被盗的装置，但这种装置不能防止他人进入驾驶室、车内、打开 行李厢，发动机罩或起动发动机等。而电子防盗装置不仅能可靠地防止汽车被盗，而且能 防止他人拆卸某些汽车零件和偷入车内。 |
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