緒論

任務引入

什么是汽車？什么是機械？“汽車機械基礎”是一門什么性質的課程？

任務分析

汽車是一個機械系統、是一個復雜的機電產品，汽車是人類重要的交通工具。機械也常稱為機器，汽車機械是機械工業的重要組成部分。

學習目標

1.掌握汽車的主要組成。

2.掌握機器的組成及特征。

3.掌握機器、機構、機械、零件、構件、部件的概念。

4.掌握零件、構件與部件的區別與聯系。

5.了解本課程的學習內容和學習目標。

相關知識

一、機械的概念

1.機器

（1）機器的組成

本課程的研究對象是汽車機械。汽車屬于機械范疇，汽車工業是機械工業的一個重要分支。機械也常稱為機器，是人類在長期生產實踐中為滿足自身生活需要而創造出來的。

機器是執行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料、信息。凡將其他形式能量變換為機械能的機器稱為原動機，如內燃機（將熱能變換為機械能）、電動機（將電能變換為機械能）都屬于原動機。凡利用機械能去變換或傳遞能量、物料、信息的機器稱為工作機，如發電機（將機械能變換為電能）、起重機（傳遞物料）、錄音機（變換和傳遞信息）等都屬于工作機。

圖0-1所示為汽車總體構造，通常汽車由發動機、底盤、車身和電氣設備四部分組成。

① 發動機。發動機是汽車的動力裝置，它的作用是使燃料燃燒產生動力，然后通過底盤的傳動系驅動車輪，使汽車行駛，如圖0-2所示。

發動機主要有汽油機和柴油機兩種。汽油發動機由曲柄連桿機構、配氣機構和燃料供給系統、冷卻系統、潤滑系統、點火系統、啟動系統組成。柴油發動機的點火方式為壓燃式，所以無點火系統。

a.曲柄連桿機構是發動機實現工作循環、完成能量轉換的主要運動部件。

b.配氣機構的功用是根據發動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內排出，實現換氣過程。

c.燃料供給系統主要有汽油機燃料供給系統和柴油機燃料供給系統兩種。汽油機燃料供給系統的功用是根據發動機的要求，配制出一定數量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣，從氣缸內排到大氣中去。柴油機燃料供給系統的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。

d.冷卻系統的功用是帶走發動機內的熱量，讓發動機在適宜的溫度下工作。

e.潤滑系統的功用是潤滑發動機內有相對運動的零件，減少摩擦磨損。

f.點火系統通常由蓄電池、發電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。

g.啟動系統使發動機由靜止狀態過渡到工作狀態，必須先用外力轉動發動機的曲軸，使活塞做往復運動，氣缸內的可燃混合氣燃燒膨脹做功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉，發動機才能自行運轉，工作循環才能自動進行。

② 底盤。底盤的作用是支撐、安裝汽車發動機及其各部件、總成，形成汽車的整體造型，并接受發動機的動力，使汽車產生運動，保證正常行駛。

底盤由傳動系、行駛系、轉向系和制動系四部分組成，如圖0-3所示。

a.傳動系一般由離合器、變速器、萬向傳動裝置、主減速器、差速器和半軸等組成。汽車發動機所發出的動力靠傳動系傳遞到驅動車輪。

離合器是傳動系中直接與發動機相連接的總成；變速器用來改變發動機傳到驅動車輪上的扭矩和轉速；萬向傳動裝置能傳遞在工作過程中相對位置不斷改變的兩根軸的運動；主減速器能增大由傳動軸或變速器傳來的扭矩；差速器將動力合理地分配給左、右驅動車輪，使汽車順利轉彎。

b.行駛系由車架、車橋、懸架和車輪等部分組成。行駛系的基本功用是支撐全車質量，并保證汽車正常的行駛。

車架的作用是承受載荷，包括汽車自身零部件的質量和行駛時所受的沖擊、扭曲、慣性力等；車橋的作用是傳遞車架與車輪之間各方向的作用力；懸架是車架與車橋之間的一切傳力連接裝置的總稱，它包括彈性元件、減振器和傳力裝置三部分，這三部分分別起緩沖、減振和力的傳遞作用；車輪的作用是與地面接觸，使汽車得到所需的牽引力。

c.轉向系由轉向盤、轉向器、轉向節、轉向節臂、橫拉桿、直拉桿等組成。轉向系是用來保持或者改變汽車行駛方向的機構，能夠在汽車轉向行駛時，保證各轉向車輪之間有協調的轉角關系。

d.制動系一般由制動主缸、制動輪缸、比例分配閥、車輪制動器等組成。制動系的功用是使汽車以適當的減速度降速行駛直至停車，在下坡行駛時使汽車保持適當的穩定車速，使汽車可靠地停在原地或坡道上。

③ 車身。車身不僅是駕駛員的工作場所，也是容納乘客和貨物的場所。車身既有封閉作用，也有保證行車安全和減輕事故后果的作用。轎車車身多數是承載式車身，其基本結構如圖0-4所示。

④ 電氣設備。汽車電氣設備是汽車的重要組成部分，它控制著發動機、車燈，甚至汽車全身，是汽車的中樞神經系統，如圖0-5所示。

汽車是一個機械系統，通過以上四部分實現汽車安全行駛功能，使人類以車代步。

圖0-6所示為單缸內燃機的構成，它由活塞1、進氣門推桿2、凸輪軸3、大齒輪4、小齒輪5、曲軸6、連桿7和排氣門推桿8等組成。內燃機工作時，氣缸內的燃氣推動活塞1在氣缸內做往復移動，經連桿7轉變為曲軸6的連續轉動。凸輪軸3上的大齒輪4與曲軸6上的小齒輪5嚙合，將曲軸6的連續轉動轉變為凸輪軸3的連續轉動。凸輪軸3上的凸輪和進氣門推桿2、排氣門推桿8用來有規律地啟閉進、排氣門，把燃氣的熱能轉換為曲軸轉動的機械能。

就功能而言，一般機器包含四個基本組成部分。

① 動力部分。它是驅動整臺機器完成預定功能的動力源，其作用是把其他形式的能量轉換為機械能，以驅動機器各部件。如汽車的發動機，給汽車行駛提供動力。廣泛使用的動力源有電力、熱力、液力、壓縮氣體等。

② 執行部分。它是機器中直接完成工作任務的組成部分，其運動形式依據用途的要求，可能是直線運動，也可能是回轉運動或間歇運動等。如汽車的行駛系（車輪），內燃機的活塞等。

③ 傳動部分。它是機器中介于動力部分和執行部分之間，用來完成運動形式、運動和動力參數轉換的組成部分。利用它可以減速、增速、改變扭矩以及改變運動形式等，從而滿足執行部分的各種要求。如汽車的傳動系，內燃機的連桿、齒輪等。

常用的傳動形式有機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動、電力傳動等。其中，機械傳動應用最廣。

④ 控制部分。它是使上述三個基本職能部分彼此協調運作，并準確、安全、可靠地完成整機功能的組成部分。如汽車的轉向系、制動系，內燃機的凸輪機構等。

以上四部分中，傳動部分和執行部分是機器的主體。

（2）機器的特征

由上述分析可知，任何機器都由許多實體組合而成。機器不僅能傳遞運動和動力，還能變換或傳遞能量、物料和信息。例如，圖0-6所示的單缸內燃機，除傳遞運動外，還能把熱能轉換成機械能。可見，機器具有以下三個共同特征。

① 各類機器都是人為的實體組合。

② 機器的各部分之間具有確定的相對運動。

③ 機器能完成有用的機械功或實現能量轉換。

2.機構

具有機器前兩個特征的多構件組合體，稱為機構。機構能實現一定規律的運動。如圖0-6所示，由活塞、連桿、曲軸和氣缸體組成的曲柄滑塊機構，可把活塞的往復直線運動轉變成曲軸的連續轉動；由曲軸齒輪和凸輪軸齒輪及氣缸體組成的齒輪機構，可以改變轉速的大小和方向；由凸輪、進排氣門推桿和氣缸體組成的凸輪機構，可以將凸輪軸的連續轉動轉換為進、排氣門推桿的往復直線移動。

組成機構的具有確定相對運動的實體，稱為構件。圖0-6所示的活塞、連桿、曲軸等都是構件。構件在機構中具有獨立運動的特性，是機構中不可分割的相對運動單元體，即運動單元。構件可以是一個單獨的零件，如內燃機中的曲軸；也可以由多個零件剛性連接而成，如內燃機中的連桿。

從制造加工的角度看，機器由若干零件組裝而成。零件是機器的最小制造單元，是機器的基本組成要素。對于機器中的零件，按其功能和結構特點可分為通用零件和專用零件。各種機器中普遍使用的零件，稱為通用零件，如螺栓、齒輪、軸等；僅在某些特定機器中才用到的零件，稱為專用零件，如內燃機中的活塞、曲軸等。

對于一組協同工作的零件組成的獨立制造或裝配的組合體稱為部件。部件是機器的裝配單元。部件中的各零件之間不一定具有剛性連接。部件也分為專用部件和通用部件，如滾動軸承、電動機、減速器、聯軸器、制動器屬于通用部件，而汽車轉向器則屬于專用部件。

顯然，零件、構件和部件的區別就在于：零件是制造單元、構件是運動單元、部件是裝配單元。

綜上所述，機構與機器的區別在于：機構只是一個構件系統，只用于傳遞運動和動力；而機器除構件系統之外，還包括電氣、液壓等其他裝置。除傳遞運動和動力外，還具有變換或傳遞能量、物料和信息的功能。

但是，在研究構件的運動和受力情況時，機器與機構之間并無區別，因此，習慣上用“機械”作為機器和機構的總稱。

二、本課程的學習內容和學習目標

1.本課程的學習內容

“汽車機械基礎”是高職高專汽車類各專業必修的一門專業技術基礎課，內容包括汽車工程材料、汽車構件力學分析、汽車常用機構、汽車機械傳動裝置、汽車常用機械零部件、汽車液壓傳動、汽車制造技術——金屬成形熱加工、汽車制造技術——金屬成形冷加工等知識。

2.本課程的學習目標

“汽車機械基礎”在汽車類各專業課程的學習中占有重要的地位，通過本課程的學習，學生應具備必需的機械基礎知識和技能，課程目標包括以下幾點。

① 掌握汽車常用材料的類型、性能和熱處理方法及鐵碳合金知識。

② 掌握汽車構件的靜力學分析及強度分析與計算方法。

③ 掌握汽車常用機構的工作原理、結構特點和特性知識及其在汽車中的應用。

④ 掌握汽車機械傳動裝置的類型、特點和在汽車中的應用。

⑤ 掌握汽車常用機械零部件的類型、特點和在汽車中的應用。

⑥ 掌握液壓傳動相關知識及其在汽車中的應用。

⑦ 掌握金屬成形熱加工方法及其在汽車中的應用。

⑧ 掌握金屬成形冷加工方法及其在汽車中的應用。

任務實施

1.汽車由_____、_____、_____和______四部分組成。

2.習慣上用“機械”作為____和____的總稱。

3.“汽車機械基礎”是一門________課。