汽车构造

《汽车构造》是普通高等院校汽车工程类规划教材，普通高等教育“十三五”规划教材。

 

本书主要运用理论与实践将结合的方式对汽车基本结构与工作原理进行了系统阐述，主要内容包含发动机总成结构与原理、发动机供给系统与原理、发动机辅助系统与原理、汽车传动系统与原理、汽车行驶系统与原理、汽车转向系统与原理、汽车制动系统与原理、汽车车身与电子设备。教材注重应用能力的培养，更好的服务应用型本科专业人才培养和技能型人才培养。

张耀虎：西安航空学院车辆工程学院院长，教授，85年重庆大学本科毕业，《工程力学》省级精品课程负责人，曾获省级教学成果二等奖1项，参与省级教改项目3项，曾在企业从事机械设计工作，从事机械教学工作二十多年。

目录

汽 车 总 论

模块1汽车概论

1.1汽车简介

1.1.1汽车的概念

1.1.2汽车的组成

1.1.3汽车工业的发展

1.1.4未来汽车

1.2汽车的分类

1.2.1广义汽车的分类

1.2.2狭义汽车的分类

1.3车辆识别代号编码

1.3.1车辆识别代号编码概述

1.3.2我国汽车产品型号编制规则

1.4汽车主要技术参数

1.4.1汽车主要尺寸参数

1.4.2汽车主要质量参数

1.4.3汽车主要性能参数

1.4.4汽车参数的测量实践训练

1.5汽车行驶的基本原理

1.5.1汽车行驶的驱动力与行驶阻力

1.5.2汽车行驶的附着条件

习题

第一篇汽车发动机

模块2汽车发动机基本知识

2.1发动机概述

2.1.1发动机的概念

2.1.2发动机的分类

2.1.3发动机的基本术语

2.1.4发动机的性能指标

2.2四冲程发动机的基本结构及组成

2.2.1四冲程汽油发动机的基本结构与工作原理

2.2.2四冲程柴油发动机的基本结构与工作原理

2.3内燃机编号规则

2.3.1国内内燃机编号简介

2.3.2国外内燃机编号简介

习题

模块3汽车发动机机械结构

3.1机体组件

3.1.1气缸体

3.1.2气缸盖

3.1.3气缸垫

3.1.4油底壳

3.1.5发动机的支承

3.1.6机体组件实践训练

3.2曲柄连杆机构

3.2.1活塞连杆组件

3.2.2连杆

3.2.3曲轴飞轮组件

3.2.4曲柄连杆机构实践训练

3.3配气机构

3.3.1配气机构概述

3.3.2配气机构主要组件和零件

3.3.3配气机构实践训练

3.3.4配气相位与充气效率

3.3.5发动机可变进气控制技术

习题

模块4汽车发动机供给系统

4.1汽车发动机空气供给系统

4.1.1空气滤清器

4.1.2进气管系

4.1.3排气管系

4.1.4消声器

4.1.5涡轮增压系统

4.2汽油机燃油供给系统

4.2.1汽油的使用性能及可燃混合气

4.2.2汽油机燃油供给系统概述

4.2.3空气测量控制系统

4.2.4汽油供给系统主要部件

4.2.5电子控制系统

4.2.6汽油机燃油供给系统实践训练

4.3柴油机燃油供给系统

4.3.1柴油的使用性能

4.3.2柴油机燃油供给系统概述

4.3.3柴油机燃油供给系统主要部件的结构与原理

4.3.4柴油机燃油供给系统实践

4.3.5电控柴油机燃油供给系统

4.4发动机排放控制技术

4.4.1发动机机内净化技术

4.4.2发动机机外净化技术

4.5汽油发动机点火系统

4.5.1汽油发动机点火系统概述

4.5.2传统机械式点火系统

4.5.3半导体点火系统

4.5.4微机控制点火系统

4.5.5发动机点火系统实践训练

4.5.6汽车电源

习题

模块5汽车发动机辅助系统

5.1发动机冷却系统

5.1.1发动机冷却系统概述

5.1.2水冷系统

5.1.3风冷系统

5.2发动机润滑系统

5.2.1发动机润滑系统概述

5.2.2发动机润滑系统的组成

5.2.3发动机润滑系统油路

5.3发动机起动系统

5.3.1发动机起动系统概述

5.3.2电起动系统的结构组成

习题

模块6清洁能源汽车

6.1电动汽车

6.1.1电动汽车概述

6.1.2纯电动汽车

6.1.3混合动力电动汽车

6.1.4燃料电池电动汽车

6.2太阳能汽车

6.3燃气汽车

6.3.1燃气汽车概述

6.3.2燃气汽车的基本结构与工作原理

习题

模块7汽车发动机总成拆装实践

7.1汽车发动机拆装工具认知

7.1.1实践目的

7.1.2实践准备

7.1.3实践内容

7.1.4实践要求

7.2帕萨特1.8T AWL发动机总成外围部件拆装

7.2.1实践目的

7.2.2实践准备

7.2.3实践内容

7.3帕萨特1.8T AWL发动机曲柄连杆机构拆装

7.3.1实践目的

7.3.2实践准备

7.3.3实践内容

7.4帕萨特1.8T AWL发动机配气机构拆装

7.4.1实践目的

7.4.2实践准备

7.4.3实践内容

习题

第二篇汽 车 底 盘

模块8汽车传动系统

8.1汽车传动系统概述

8.1.1汽车传动系统的组成与功用

8.1.2汽车传动系统的分类

8.1.3汽车传动系统的布置形式

8.2离合器

8.2.1离合器概述

8.2.2摩擦式离合器的结构与工作原理

8.2.3离合器实践训练

8.3变速器

8.3.1变速器概述

8.3.2机械手动变速器

8.3.3手动变速器实践训练

8.3.4电控机械式自动变速器

8.3.5液力式自动变速器

8.3.6液力式自动变速器拆装实践训练

8.3.7机械式无级自动变速器

8.4万向传动装置

8.4.1万向传动装置概述

8.4.2万向节

8.4.3传动轴和中间支承

8.5驱动桥

8.5.1驱动桥概述

8.5.2主减速器

8.5.3差速器

8.5.4半轴与桥壳

8.5.5驱动桥实践训练

8.6四轮驱动系统

8.6.1四轮驱动系统概述

8.6.2分时四轮驱动系统

8.6.3全时四轮驱动系统

8.6.4适时四轮驱动系统

习题

模块9汽车行驶系统

9.1汽车行驶系统概述

9.1.1汽车行驶系统的功用与组成

9.1.2汽车行驶系统的分类

9.2车轮总成

9.2.1车轮

9.2.2轮胎

9.2.3车轮总成实践训练

9.3车桥

9.3.1车桥概述

9.3.2支持桥

9.3.3转向桥

9.3.4转向驱动桥

9.3.5车轮定位

9.4车架

9.4.1边梁式车架

9.4.2中梁式车架

9.4.3综合式车架

9.4.4副车架

9.5悬架

9.5.1悬架概述

9.5.2悬架主要组成部件

9.5.3非独立悬架

9.5.4独立悬架

9.5.5主动悬架

9.5.6悬架总成实践训练

习题

模块10汽车转向系统

10.1汽车转向系统概述

10.1.1汽车转向系统的功能

10.1.2汽车转向系统的类型

10.1.3汽车转向原理

10.2机械转向系统

10.2.1转向操纵机构

10.2.2转向器

10.2.3转向传动机构

10.3动力转向系统

10.3.1动力转向系统概述

10.3.2液压动力转向系统

10.3.3电子控制动力转向系统

10.4转向系统新技术

10.4.1四轮转向系统

10.4.2线传控制转向系统

10.5转向系统实践训练

10.5.1实践目的

10.5.2实践准备

10.5.3实践内容

习题

模块11汽车制动系统

11.1汽车制动系统概述

11.1.1汽车制动系统的功用与组成

11.1.2汽车制动系统的分类

11.1.3汽车制动系统的工作原理

11.2行车制动系统

11.2.1车轮制动器

11.2.2制动传动装置

11.3驻车制动系统

11.3.1鼓式驻车制动器

11.3.2蹄盘式驻车制动器

11.4制动系统实践训练

11.4.1实践目的

11.4.2实践准备

11.4.3实践内容

11.5汽车防滑控制系统

11.5.1制动防抱死系统

11.5.2驱动防滑系统

习题

第三篇车身及电器设备

模块12汽车车身

12.1汽车车身概述

12.2轿车车身的结构

12.2.1轿车车身的组成

12.2.2轿车车身的分类

12.2.3轿车车身的本体结构

12.2.4轿车车身的开启件

12.2.5轿车车身的附属装置

12.2.6轿车车身的安全保护装置

12.3客车车身

12.4货车驾驶室和车厢

12.4.1货车驾驶室

12.4.2货车车厢

习题

模块13汽车电器设备

13.1汽车仪表系统

13.1.1汽车仪表系统的作用与组成

13.1.2汽车仪表系统的分类

13.1.3汽车仪表系统主要部件的结构与原理

13.2汽车照明及信号系统

13.2.1灯光系统

13.2.2信号系统

13.2.3汽车喇叭

13.3汽车音响

13.3.1汽车音响的组成

13.3.2汽车多媒体系统简介

13.4汽车空调系统

13.4.1汽车空调系统的组成

13.4.2汽车空调系统的分类

13.4.3汽车空调系统的工作原理

13.4.4电控空调系统

13.5汽车定速巡航系统

13.6汽车总线技术

13.6.1汽车总线的类型

13.6.2CAN总线技术

13.7汽车车身及电器设备实践训练

13.7.1实践目的

13.7.2实践准备

13.7.3实践内容

习题

参考文献

前言

随着我国汽车保有量不断增加，我国已经把汽车工业作为支柱产业，伴随国家汽车产业的快速发展，汽车产业进入了快速发展轨道。截至2017年底，我国汽车产销量继续保持增长态势，全国机动车保有量达3.10亿辆，其中汽车2.17亿辆。全年汽车产销量分别达到2901.54万辆和2887.89万辆，增幅比上年同期有所扩大。预计到2020年我国汽车保有量将超过2.5亿辆。
伴随我国汽车工业及汽车市场的高速发展，汽车及相关产业的人才需求也迅速增长。为满足新形势下对汽车高等工程技术人员培养的需求，亟须一本尽可能反映汽车新技术、新结构，并有效地将汽车结构和工作原理的理论知识与实践能力培养的相关知识相结合的教材。为此，我们编写了本书。
根据普通高等教育汽车类专业的人才培养定位，本书以应用型人才培养为目标，以车辆工程专业、汽车服务工程专业、交通运输专业等本科专业为培养对象，全书通过将现代普及的汽车构造基本知识作为主要选材内容，并结合汽车主要部件的拆装及检测相关实践内容突出理实一体化教学理念； 同时，为了突出新颖性，在较多的章节介绍了汽车新结构、新技术，为读者了解当前汽车技术发展方向提供了保证。为了便于读者学习，本书将传统汽车构造内容分为13个模块，内容包括汽车概论、汽车发动机基本知识、汽车发动机机械结构、汽车发动机供给系统、汽车发动机辅助系统、清洁能源汽车、汽车发动机总成拆装实践、汽车传动系统、汽车行驶系统、汽车转向系统、汽车制动系统、汽车车身、汽车电器设备。
本书前7个模块由西安航空学院张耀虎和郑颖主编，西安航空学院李娅、袁小慧、李维、雷蕾、王龙、高苹喜、归文强和陕西交通职业技术学院王露峰参编； 后6个模块由西安航空学院王鑫主编，西安航空学院崔伟、王兴路、熊沂铖、吴宁强、袁小慧、归文强参编。本书由王鑫、郑颖统稿，其中张耀虎和李娅共同编写模块1和模块2，郑颖编写模块3，袁小慧编写模块4中换气系统、汽油机燃油供给系统，归文强编写模块12和模块13，李维编写模块4中柴油机燃油供给系统和发动机排放技术，王露峰编写模块4中点火系统，雷蕾编写模块5，王龙编写模块6，高苹喜编写模块7，王鑫编写模块8中离合器、自动变速器、万向传动装置和驱动桥，崔伟编写模块8中手动变速器，王兴路编写模块9，熊沂铖编写模块10，吴宁强编写模块11。
本书在编写过程中，参考并引用了国内其他出版社的书籍和网站的相关内容，从而使编写工作得以顺利完成，在此，对上述文献资料的作者表示感谢。
由于时间仓促和编者水平有限，本书在章节安排和内容编写上难免存在不足和错误，恳切希望使用本书的高校师生和广大读者批评指正，以便今后进一步完善。
编者2018年3月

模块3汽车发动机机械结构

3.1机体组件
机体组件是发动机的骨架，其上安装着发动机的主要零件和附件，它主要由气缸体、气缸盖、气缸垫和油底壳等组成(见图31)。

图31机体组件

(a) 气缸体； (b) 气缸盖罩； (c) 油底壳； (d) 气缸盖，气缸垫

3.1.1气缸体
气缸体是发动机的基体和骨架，发动机的所有零件几乎都安装在气缸体上，气缸体同时承受高温高压气体的作用力，因而要求气缸体具有足够的强度和刚度。
3.1.1.1气缸体的类型
为了减轻发动机的整体质量，要求气缸体结构紧凑、质量较轻。根据机体与油底壳安装平面的位置不同，气缸体通常分为3种形式。
1. 一般式气缸体
一般式气缸体的特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度(见图32（a）)。这种气缸体的优点是机体高度小，质量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便； 但刚度和强度较差。

图32气缸体的结构形式

（a） 一般式气缸体； （b） 龙门式气缸体； （c） 隧道式气缸体

1—水套； 2—加强筋； 3—安装油底壳的加工面； 4—安装主轴承座孔加工面； 5—凸轮轴座孔； 6—湿式气缸套； 7—主轴承座孔
(a) 一般式；(b) 龙门式；(c) 隧道式

1—气缸体；2—水套；3—凸轮轴孔座；4—加强筋；5—湿缸套；6—主轴承座；7—主轴承座孔；8—安装油底壳的加工面；9—安装主轴承盖的加工面

2. 龙门式气缸体
龙门式气缸体的特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心(见图32（b）)。它的优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷； 但工艺性较差，结构笨重，加工较困难。
3. 隧道式气缸体
隧道式气缸体的特点是曲轴的主轴承孔为整体式，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入(见图32（c）)。其优点是结构紧凑，刚度和强度好； 但加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。
3.1.1.2气缸套
气缸是气缸体内引导活塞往复运动的圆柱形空腔，是燃料燃烧做功的场所，活塞在其间高速往复运动，所以必须耐高温、耐磨损、耐腐蚀。其结构形式有3种： 无气缸套、干式气缸套、湿式气缸套。
1. 无气缸套
在机体上直接加工出气缸的即为无气缸套形式(见图33（a）)，它结构紧凑，加工简单，但耗费了大量耐磨合金铸铁材料。为了节省贵金属材料，降低成本，方便维修，现代汽车广泛采用镶入气缸体内的气缸套，形成气缸工作表面。
按是否与冷却液接触，气缸套分为干式气缸套和湿式气缸套。

图33气缸套

1—气缸壁； 2—冷却水套壁； 3—冷却水套； 4—上置半截缸套； 5—干缸套；
6—可卸式干缸套； 7—可卸式湿缸套； 8—橡胶密封圈； 9—铜密封圈

2. 干式气缸套
干式气缸套外壁不直接与冷却液接触，而和气缸体的壁面直接接触，壁厚较薄，一般为1~3mm(见图33（b），（c）)。它具有整体式气缸体的优点，其强度和刚度都较好，但加工比较复杂，内、外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热不良。
3. 湿式气缸套
湿式气缸套与冷却水直接接触，壁厚一般为5~9mm(见图33（d）~（h）)。缸套的外表面有两个保证径向定位的凸出圆环带B和A(见图33（d）)，分别称为上支承定位带和下支承密封带。缸套的轴向定位是利用上端的凸缘C(见图33（d）)。为了密封气体和冷却水，有的缸套凸缘C下面还装有纯铜垫片(见图33（h）)。大多数湿式气缸套装入座孔后，通常缸套顶面略高出气缸体上平面0.05~0.15mm。这样，当紧固气缸盖螺栓时，可将气缸盖衬垫压得更紧，以保证气缸的密封性，防止冷却液和气缸内的高压气体窜漏。湿式气缸套的优点是在气缸体上没有密闭的水套，因而铸造方便，容易拆卸更换，冷却效果也较好； 其缺点是气缸体的刚度差，易于漏气、漏水。湿式气缸套广泛应用于汽车柴油机。
3.1.1.3气缸冷却方式
有的气缸不是采用冷却液冷却，而是采用风冷却(见图34)。在气缸体和气缸盖外表面铸有许多散热片，以增加散热面积，其结构简单，但冷却效果差。现代汽车发动机基本采用冷却液冷却。

图34气缸体和气缸盖

(a) 水冷式发动机气缸体和气缸盖； (b) 风冷式发动机气缸体和气缸盖

1—气缸体； 2—水套； 3—气缸盖； 4—燃烧室； 5—气缸垫； 6—散热片
(a) 水冷式发动机的气缸体和气缸盖； (b) 风冷式发动机的气缸体和气缸盖

1—气缸体； 2—水套； 3—气缸盖； 4—燃烧室； 5—气缸垫； 6—散热片