第一部分 叉车基本概述

Transcription

1 第一部分 叉车基本概述 第一章 概述 物料搬运机械主要是在企业 ( 包括码头 料场 矿山和商业货仓等 ) 内部进行物料装卸 运输 升降 堆垛和储存的机械设备 一般包括起重机械 输送机 装卸机械 搬运车辆和仓储设备等 ; 习惯上不包括汽车 铁路车辆 飞机和船舶等交通运输工具, 以及输送气体和液体的管道 物料搬运机械的应用在生产中有着重要的意义, 这主要因为物料搬运的量十分巨大, 有些钢铁联合企业, 每生产一吨钢材, 需要搬运的原材料 燃料 半成品 成品和废料等的总量常达 50 吨以上 ; 另外物料搬运所需的费用高, 工业国家用于物料搬运的费用常占产品成本的 25% 左右 ; 物料搬运占用劳动力多, 在机械化程度不高的企业里, 搬运工人常占工人总数的 15% 以上 ; 在人力搬运不能承担的重物和在高温或有放射性物质的区域作业时, 必须利用机械进行搬运 因此, 在生产中应对物料搬运系统给予足够的重视, 并尽量采用先进适用的物料搬运机械, 以减轻劳动强度 减少产品损伤 保护工人健康 提高劳动生产率和产品质量 降低生产成本 在日常生活中也经常使用一些简易轻小的物料搬运机械, 如各种手推车等 人类最初靠手搬 背负 肩挑来搬运物料, 以后逐渐利用畜力, 并创造了杠杆 辘轳 滑轮和手推车等简单机械 现代的物料搬运机械开始于 19 世纪 19 世纪 30 年代前后, 出现了蒸汽机驱动的起重机械和输送机 ;19 世纪末期, 由于内燃机的应用, 物料搬运机械获得迅速发展 ;1917 年, 出现了既能起升又能搬运的叉车 70 年代出现的计算机控制物料搬运机械系统, 使物料搬运进入高度自动化作业阶段 物料搬运机械按功能大致可分为起重机械 输送机 装卸机械 搬运车辆和仓储设备等五类 一般说来, 起重机械用于升降和搬运, 但搬运距离较短, 它的机构作间歇式运动 ; 输送机可连续输送物料, 搬运路线一般固定不变, 大多用来输送散状物料 ; 装卸机械能自行取物并装卸物料 搬运车辆可灵活安排搬运路线, 经济运输距离较长, 可在室内或室外作业, 具有行驶车轮 ; 仓储设备是在仓库中完成堆 取 储存物料的装置, 包括料仓装置 高架仓库和给料机等 随着工业的发展, 许多机械具有多种功能和用途, 例如叉车是搬运车辆, 可用以装卸, 也可起升重物 物料搬运机械是为生产服务的, 它的设计和选型应当服从生产过程的需要, 但是新型物料搬运机械的创制也常导致生产工艺的变革和改进 例如, 斗轮堆取料机的出现, 形成了以斗轮堆取料机为心脏 带式输送机为血管 电子计算机为神经中枢的自动化大型散料场的搬运系统, 从而改变了港口 矿山和火电厂等的散料场的布局 ; 用叉车代替桥式起重机进行搬运作业的车间, 能简化厂房结构 降低基建费用 20 世纪后半期, 单元化运输得到很大发展, 集装箱的标准化和联运的推广, 使水 陆运输的装卸工作简化, 并引起车站 港口的布局和铁路车辆 轮船结构的改变 物料搬运机械可将上道工序的半成品直接 自动地转送到下道工序, 将上下许多道工序联成一个系统, 形成有节奏的生产 ; 还可以在搬运过程中同时对物料进行清洗 烘干 涂漆 分拣 储存 检验和计量等, 从而能减少装卸次数 缩短生产周期和节约设备投资 在许多生产和作业流程中, 物料搬运机械已经不是单独作业的机械, 而是整个流程不可分割的一环 在研究和选用物料搬运机械时, 不仅应了解物料的特性 搬运的目的和要求, 以及作业时对环境是否受干扰和污染, 还必须结合整个生产或作业流程来考虑, 使搬运机械 1

2 与其前 后的各种机械密切联系成为一个系统, 以减少装卸环节, 增加经济效益 第一节叉车驾驶员职业道德 一 道德与职业道德道德是一种社会意识, 是人们行为规范和准则的总和, 是调整人与人之问 个人与社会之间关系的准则 它依靠和凭借传统习惯 内心信念 思想教育 社会舆论来制约人们的思想 行为, 是评价人们思想行为 是非 善恶 荣辱的标准 评价道德的标准是道德规范和道德准则 道德规范和道德准则是应人们社会生活的客观需要而产生的, 是社会存在决定社会意识的反映 作为一种社会行为规范, 在不同的社会中和不同的发展阶段, 有不同的道德规范和道德准则 职业是人们在社会分工和劳动分工中, 比较长期稳定的从事某种专门业务或履行某项特定职责的社会活动 职业道德是指上 一定职业的人们, 在特定的职业生活中所应遵守的行为规范和准则的总和 随着社会科技与经济的不断发展和社会文明的不断进步, 职业道德也在不断发展和完善 社会主义职业道德是先进 高尚的, 它继承了人类历史上一切职业道德的精华, 是我国广大职工在各自工作和劳动中必须遵守的行为规范 社会主义职业道德是社会主义精神文明建设的重要组成部分, 是推动社会主义物质文明建设的精神动力 ; 社会主义职业道德是维护正常的生产 工作秩序, 保证其顺利进行的重要条件 ; 社会主义职业道德是提高经济效益的重要条件 ; 社会主义职业道德是调节人际关系的有力杠杆 ; 社会主义职业道德对培养人才和促进人们的自我完善起着重要的指导作用 二 企业内机动车辆驾驶员的职业道德随着改革开放的深入发展 市场经济体制的建立和逐步完善 每个职业 每个岗位都必须遵守本岗位的职业道德 尽职尽责地做好本职工作, 这也是国家对每位从业人员的基本要求 企业内机动车辆驾驶员属于特种设备作业人员 驾驶员的工作对社会所承担的责任有一定的特殊性 企业内机动车辆驾驶员在工作中的任何一个疏忽 一个操作失误都将会给社会带来危害, 给国家 集体财产和人民生命安全造成重大的损失 企业内机动车辆驾驶员必须对自己职业的重要性有足够的认识, 不断地提高自己的政治思想素质 文化专业素质 心理素质和身体素质, 自觉地遵守职业道德规范和约束自己的行为, 促使高尚的社会主义道德风尚得以发扬光大 作为一名有职业道德的企业内机动车辆驾驶员, 应做到以下几方面 : 1 热爱本职, 忠于职守, 有主人翁的劳动态度树立主人翁的劳动态度, 就是要求每个职工忠于职守 以对国家 对集体 对人民高度负责的精神 忠实地履行本岗位的职责 这对于企业的安全生产工作来说具有重要的意义 企业内机动车辆驾驶员肩负着企业内生产 生活物资等运输的重任, 是企业生产工艺过程中联系的纽带, 是生产过程中的一个组成部分 特别是随着生产的发展, 工业生产的现代化 大型化, 企业内运输越来越显示出它的重要性, 每一位企业内机动车辆驾驶员都应该为自己的工作在企业生产中所起到的重要作用而自豪, 并以自己的聪明智慧和才干, 在平凡的工作岗位上发出光和热 2 遵章守法, 安全行车, 有对人民负责的责任感遵章守法 安全行车是企业内机动车辆驾驶员职业道德的重要内容 它是由驾驶员的职业特点决定的 遵章守法, 就是要遵守有关交通和运输生产中的法规和规章制度 ; 安全行车主要是指保证企业内生产 生活物资完好无损 及时地运达, 并确保自身 他人和车辆的安 2

3 全 树立 安全就是效益 的思想, 提高安全驾驶操作技能, 努力探索安全行车规律 在生产实践中始终把人民群众的生命财产安全放在第一位 3 团结协作 顾全大局, 有集体主义思想现代化生产是建立在分工协作的基础上的 生产实践中缺少了协调 联系, 就会打乱全局的生产节奏 不仅会影响生产任务的完成, 而且还容易引发各种事故 所以每位职工 每个岗位都应当发扬团结协作的风格, 相互关心 相互爱护 相互支持 企业内机动车辆驾驶员的生产 生活范围大, 接触面广 其所从事的工作具有一定的危险性, 因此更要加强团结协作, 顾全大局, 确保安全 4 钻研技术, 规范操作, 有高超的技术素质机动车辆驾驶员要提高运输生产 装卸任务的效率, 确保行车安全, 必须掌握过硬的技术, 严格遵守操作规程 增强自尊 自信 自强意识, 勤奋学习新知识 新技术, 学习和掌握科学文化知识, 钻研生产技能, 以便更好地履行岗位职责 钻研技术 必须 勤业, 干一行, 钻一行, 精益求精 ; 规范操作是钻研技术的具体体现 即在操作过程中按照技术要求, 遵章循矩, 逐步形成规范的技能技巧, 不盲目蛮干, 为发展生产提供技术上的保证 企业内机动车辆驾驶员必须做到 四懂 三好四会 三个过得硬 四懂 就是懂原理 懂构造 懂性能 懂交通法规 三好四会 就是对车辆要用好 管好 维护好, 会操作 会排故 会检测 会维修 三个过得硬 一是安全设备过得硬, 熟悉车辆上各种安全装置的用途, 并正确使用 ; 二是操作技术过得硬, 在运输 装卸作业中要动作熟练 操作不失误 ; 三是要在复杂情况下过得硬, 能正确判断和预防事故, 做到防患于未然 5 遵守劳动纪律, 维护生产秩序, 有高度的组织观念企业内每位职工自觉遵守劳动纪律是最起码的准则 遵守劳动纪律首先要遵守规定的劳动时间, 不迟到 不早退 不脱岗, 有事要请假 遵守劳动纪律还要求做到服从分配, 听从指挥和调配, 工作时间绝对不可饮酒等 这些都是社会化大生产和驾驶员职业特点的客观要求 遵守劳动纪律的另一个要求就是遵守安全生产的各项规章制度 企业内各工种的安全操作规程, 既具有科学依据, 又是生产经验和血的教训的总结, 因此无论是新职工还是具有丰富经验的老师傅, 都必须严格遵守 任何麻痹大意 违章违纪, 都将导致事故的发生 严重时不仅会伤害本人, 而且还会伤害他人以及给国家 集体乃至人民生命财产安全造成损失 第二节叉车的主要技术参数 叉车的技术参数是用来说明和反映叉车的结构特性和工作性能的 叉车的技术参数包括性能参数 尺寸参数及质量参数 叉车的性能参数有 : 最大起升高度 载荷中心距 门架倾角 满载最大起升速度 满载最大运行速度 牵引力 满载爬坡度 最小转弯半径 直角堆垛的最小通道宽度 90 度交叉通道宽度等 叉车的尺寸参数有 : 最小离地间隙 轴距 前后轮距 外廓尺寸等 叉车的质量参数有 : 额定起升质量 整备质量载负荷等 1 额定起重量 Q 和载荷中心距 C 额定起重量是指门架处于垂直位置, 货物重心位于载荷中心距范围以内时, 允许叉车举起的最大货物 t; 载荷中心距是指设计规定的额定起重量的标准货物重心到货叉垂直段前壁的水平距离, 单位为 mm 额定起重量和载荷中心距是叉车的两个相关的指标 3

4 2 最大起升高度 Hmax 和自由起升高度最大起升高度是指叉车在平坦坚实的地面上, 满载 轮胎气压正常, 门架处于垂直位置, 货叉满载起升至最位置, 从叉面至地面的垂直距离 自由起升高度是指不改变叉车的总高时, 货叉可能起升的最大高度 具有自由起升性能的叉车可在净空不小于叉车总高的库门通过或在低矮的船仓或车厢内作业 3 门架的倾角门架倾角是指无载叉车在平坦 坚实的地面上, 门架自垂直位置向前或向后倾斜的最大角度 门架前倾是为了便于叉取和卸放货物 ; 后倾的作用是当叉车带货行驶时, 防止货物从货叉上滑落, 增加叉车行驶时的纵向稳定性 4 起升速度 V 起升速度是指叉车在坚实的地面上满载时, 门架处于垂直位置, 货叉上升的平均速度 起升速度对叉车作业效率有直接的影响 提高起升速度是叉车发展的趋势, 这主要决定于叉车的液压系统 过大的起升速度容易发生货损和机损事故, 给叉车作业带来困难 蓄电池叉车由于受蓄电池容量和电动机功率的限制, 其起升速度低于起重量相同的内燃叉车 大起重量的叉车, 由于作业安全的要求和液压系统的限制, 起升速度比中小吨位的叉车低 当叉车的最大起升速度较小时, 过大的起升速度难于充分利用 根据港口装卸作业要求, 起升速度以 15~20m\min 为宜 货物下降速度一般都大于起升速度 5 最大运行速度 Vmax 最大运行速度是指叉车满载时, 在干燥 平坦 坚实的地面上行驶时的最大速度 6 最大爬坡度叉车的最大爬坡度是指叉车在正常路面情况下, 以低速档等速行驶时所能爬坡的最大坡度, 以度或百分数表示, 分为空载和满载两种情况 叉车满载的最大爬坡度一般由原动机的最大转矩和低速档的总传动比决定 空载的最大爬坡度通常取决于驱动轮与地面的粘着力 由于港口路面场地较平坦, 港口叉车最大爬坡度可在 10 度以内 7 最小转弯半径 Rmin 最小转弯半径是指在平坦的硬路面上, 叉车空载低速前进并以最大转向角转弯时车体最外侧所划出轨迹的半径 8 最大牵引力最大牵引力分为轮周牵引力和拖钩牵引力 原动机发出的转矩, 经过减速传动装置, 最后在驱动轮轮周上产生切向力, 称为轮周牵引力 轮周牵引力在克服叉车行驶时本身遇到的外部阻力以后, 在叉车尾部的拖钩上剩余的牵引力, 称为拖钩牵引力 9 最小离地间隙 h 最小离地间隙是指除车轮以外, 车体上固定的最低点至车轮接地表面的距离 它表示叉车无碰撞地越过地面凸起障碍物的能力 10 直角堆垛的最小通道宽度和直角交叉的最小通道宽度 11 自重和自重利用系数自重是指包括油 水在内的叉车的总量 12 其他技术参数除上述参数外, 还有外形尺寸 前后桥负荷 轮压 轴距和轮距等 4

5 第三节叉车的分类 目前叉车分内燃叉车和蓄电池叉车两大类 内燃叉车按动力分为柴油叉车 汽油叉车和液化石油气叉车 ; 按传动方式内燃叉车又分为机械传动叉车 液力传动叉车和静压传动叉车 ; 如按使用环境和用途内燃叉车又可为按国家标准生产的普通标准型叉车和限定用途及使用环境的专用叉车, 如用于集装箱作业的集装箱叉车和全自由提升叉车 非标高门架叉车 配备各种属具的叉车配装实心轮胎的叉车以及防爆叉车和越野叉车等 蓄电池叉车主要分为平衡重式蓄电池叉车 前移式蓄电池叉车 电动托盘堆垛叉车 电动搬运车等 ; 按驱动方式又分集中驱动蓄电池叉车和单驱动蓄电池叉车 ; 与内燃叉车一样, 蓄电池叉车也分为普通标准型和特种用途的各种专用叉车 第四节叉车的用途 工作特点及工作环境的要求 一 用途和工作特点叉车运输是指在工业企业内部的运输 包括工业企业所需的各种原料 燃料及各类辅助材料和工业生产的各种产品的运输, 也包括工业企业中生产流程或生产工艺过程中的废品 边角料和工业垃圾等货物运输 为了搞好企业内运输, 提高运输效率, 确保安全生产, 就必须掌握企业内运输的特点 (1) 是配合主体生产工艺的辅助作业, 运输必须为生产报务, 生产也要为运输创造条件 ; (2) 运输作业既需要与生产工艺配合又需要各个工种工人的密切配合才能完成 企业内运输作业基本上在生产区域中进行, 因此, 作业中交叉多 互相干扰大, 更需要加强安全管理 (3) 运输方式不同的工业企业均需多种运输方式配合, 因此, 叉车作业需要系统和综合管理 (4) 叉车作业必须要求驾驶人员要有专岗专职, 因此, 除技能培训外, 更需要掌握叉车的性能 法律法规和安全技术的培训, 必须经培训机构和考核机构的培训和考核, 持有叉车司机操作证, 方可上岗作业 二 企业内的作业环境企业内作业环境的好坏直接影响企业内运输的安全质量 作业环境包括生产的工艺流程, 货运量的大小 道路上的车流 人流的数量, 建筑物的设置及其他杂物在道路上的堆放, 道路上的交通信号标志等 为避免企业内机动车辆伤害事故的发生, 应创造良好的企业内作业环境, 因此应做到 : (1) 根据工艺流程 货运量和货物性质选用适当的运输方式 (2) 合理地组织车流 人流, 使道路上的车辆和行人不致过于密集 道路过于拥挤, 避免发生事故 o (3) 企业内的建筑物和绿化物严禁侵入道路的安全限界, 并不得妨碍驾驶员的视线 (4) 企业内各种物品的堆放不得占用道路及阻塞交通 (5) 在道路上应设立交通信号标志, 在危险地点, 要有限制行驶速度的标志和交通信号, 驾驶员应遵守这些标志和信号 5

6 第二章 企业内道路安全要求 第一节企业内道路的分类 企业内道路根据位置 作用及交通的性质不同, 一般分为以下六类 : 1 主干道: 全厂性的主要道路, 一般为主出入口道路 2 次干道: 厂内车间 仓库 码头等之间的主要交通运输道路 3 辅助道路: 车间和行人通过较少的道路 ( 如专供通往厂内外水泵站 总变电所等的道路 ) 及消防道路等 4 车间道路: 车间 仓库等出入口与主次干道或辅助道路间相连接的道路 5 人行道: 车间之间的人行通道和人流量较大的主干道两侧所修筑的人行道 第二节企业内道路的基本安全要求 企业内道路的基本安全要求 : 1 主 次干道的最大纵坡一般不得大于 8% 经常运送易燃 易爆危险物品专用道路的最大纵坡不得大于 6%; 2 企业内道路的转弯半径应便于车辆通行; 3 道路交叉路口的纵断面高度处, 应保证车辆驾驶员有足够的视线 ; 4 停车场内为了便于排水, 一般采用 5%~10% 的坡度, 停车场的布置应符合有关规定 ; 5 企业内道路平行于铁路线且与铁路基在同一平面时, 其间应有排水沟, 道路边缘与铁轨的最小距离应不小于 3m; 6 跨越道路上空架设管线或其他构筑物距路面的最小净高不得小于 5m; 7 人流较大的主干道两侧应修筑人行道, 其宽度不小于 1.5m; 8 企业内道路应设置交通标志, 其设置位置 形式 尺寸 颜色等须符合国家安全标志的要求 ; 9 易燃 易爆产品的生产区域或贮存仓库区, 应根据安全生产的需要, 将道路划分为限制车辆通行或禁止车辆通行的路段, 并设置标志 ; 10 厂内道路的交叉路口, 高峰时间每小时机动车流量超过 200 辆, 或者自行车 行人流量超过 2000 人次, 或者交通量比较繁忙而视线条件达不到规定要求, 均应有人指挥和设置信号灯 ; 11 企业内道路应经常保持路面平整 路基稳固 边坡整齐 排水良好, 并应有完好的照明设施 ; 12 企业内干道与职工人数较多的生产车间相衔接的人行通道, 如跨越铁路线群, 应设置人行地道或天桥 ; 13. 在职工上 下班时间内人流密集的出入口和路段, 应停止行驶货运机动车辆 ; 14 路面狭窄或交通量大 容易堵塞的道路, 应尽量实行单向通行 ; 15 企业内道路在弯道 交叉路口的横净距范围内, 不得有妨碍驾驶员视线的障碍物 ; 16 路面宽度 9m 以上的道路, 应划中心线, 实行分道行车 ; 17 工厂或各主要车间应设置自行车棚, 对自行车进行集中管理 ; 18 在道路上施工期间, 工地应按规定设置施工标志, 采取必要的安全防范措施 6

7 第二部分 叉车基本理论知识 第三章 动力装置 叉车的动力装置大体上分为两类 : 一类以内燃机为动力 ; 一类以电动机为动力 汽车用发动机主要是四行程往复活塞式内燃机, 按使用的燃料又可分为汽油发动机 ( 汽油机 ) 和柴油发动机 ( 柴油机 ) 汽车发动机在载负荷 4t 以下时多为汽油机, 载负荷 8t 以上时多用柴油机 内燃机叉车的动力装置多采用柴油机, 只在起重量较小的叉车中用汽油机 装载机的动力装置基本上采用柴油机, 只在铲斗容量较小的装载机中用汽油机 蓄电池搬运车的动力装置是直流串激式电动机 第一节叉车的组成 叉车主要由动力装置 底盘 工作装置 电气设备及液压系统组成 动力装置 : 供叉车作动力装置的有内燃机和蓄电池 - 电动机两种 对噪声和空气污染要 求较严的场合应采用蓄电池 - 电动机为动力, 如使用内燃机应装有消声器和废气净化装置 传动装置 : 用以将原动力传递给驱动轮, 有机械的 液力的和液压的 3 种 机械传动装 置由离合器 变速箱和驱动桥组成 液力传动装置由液力变矩器 动力换档变速箱和驱动桥 组成 液压传动装置由液压泵 阀和液压马达等组成 叉车传动装置的特点是前进 后退的 档位数和速度大致相同 转向装置 : 用以控制叉车的行驶方向, 一般由转向器 转向拉杆和转向轮等组成 1 吨 以下的叉车一般采用机械转向器,1 吨以上的叉车大多采用动力转向器 叉车转向装置的特 点是转向轮在车体的后部 工作装置 : 提升货物的机构, 又称为门架 由内门架 外门架 货叉架 货叉 链轮 链条 起升油缸和倾斜油缸等组成 外门架下端铰接在车架上, 中部与倾斜油缸铰接 由于 倾斜油缸的伸缩, 门架可前后倾斜 ( 倾斜度一般为 6 ~12 ), 使货叉叉货和搬运过程中货物 稳定 内门架带有滚轮, 嵌在外门架中, 内门架上升时可以部分地伸出外门架 货叉架带有 滚轮, 嵌在内门架中, 可以上下运动 起升油缸的底部固定在外门架下部, 油缸的活塞杆沿 内门架上的导程杆上下移动 活塞杆的顶部装有链轮, 起升链条一端固定在外门架上, 另一 端绕过链轮与货叉架相连 当活塞杆顶部带着链轮起升时, 链条将货叉和货叉架一起提升起 来 开始提升时仅货叉起升, 直至活塞杆顶到内门架以后才能带动内门架上升, 内门架的上 升速度为货叉的 1/2 货叉起升而内门架不动时货叉所能起升的最大高度叫做自由提升高度 一般自由提升高度为 300 毫米左右 当货叉架起升到内门架顶部以后, 内门架才与货叉架同 时起升的门架, 称为全自由提升门架 10 吨以上的叉车链轮大多直接固定在内门架顶部, 起升油缸一开始就顶举门架, 所以不能自由提升 自由提升的叉车可进入比它稍高的门洞 全自由提升的叉车用在低矮的场所, 不会因为内门架顶到屋顶而造成货叉不能升到规定高度 的缺点, 所以它还适合在船舱 集装箱内作业 为使司机具有较好的视野, 起升油缸改用两 只并布置在门架两侧者, 称为宽视野门架 这种门架逐渐代替普通门架 液压系统 : 为货叉升降及门架倾斜提供动力的装置, 由油泵 多路换向阀和管路等组成 制动装置 : 与汽车的制动装置相似, 但叉车的制动器只布置在驱动轮上 表示叉车性能 的主要参数是在标准起升高度和标准载荷中心距下的额定起重量 载荷中心距是货物重心到 货叉垂直段前壁的距离 7

8 第二节汽油发动机 一 汽油机的总体构造汽油机一般由两大机构和五大系统构成 即曲柄连杆机构与配气机构 燃料供给系 点火系 冷却系 润滑系和起动系 1. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构的作用是将燃料燃烧产生的化学能转化成的热能, 再转化为机械能, 其主要工作过程及能量转化情况可简单表述如下 : 输出至传动系, 驱动汽车运动 ; 驱动其它附件及系统的部件工作 ; 曲轴与飞轮的惯性作为另外三个行程的动力 以下一循环做准备 1) 主要组成部分曲柄连杆机构主要由以下三部分组成 : (1) 气缸体曲轴箱组 : 包括气缸体 气缸盖 气缸垫 气缸套 机油盘等机件 (2) 活塞连杆组 : 包括活塞 活塞环 活塞销 连杆等机件 (3) 曲轴飞轮组 : 包括曲轴 飞轮及装在曲轴上的其它零件 2) 气缸体的曲轴箱组气缸体是设置气缸的机体, 它在内燃机工作时承受燃烧气体产生的作用力并将气缸等机件过多的热量散发给冷却液或空气 曲轴箱是支承曲轴运转的机件, 它在内燃机工作时, 承受燃烧气体通过活塞连杆作用在曲轴上的各种力, 并在箱体内设置厂油槽和油道以保证运动机件的润滑 分为上曲轴箱和下曲轴箱 ( 又称机油盘, 俗称油底壳 ), 上曲轴箱用以安装固定曲轴, 下曲轴箱用以贮存机油 气缸体曲轴箱用来支承所有运动机件, 是组装内燃机的基础部件, 并用它来保持内燃机各运动件相互间的准确位置关系 气缸体在结构形式上按气缸排列位置分为直列 V 型 水平对置三种型式, 如图 3-1 所示 上曲轴箱按与下曲轴箱配合的位置一般有平分式 龙门式 隧道式三种结构形式, 如图 3-2 所示 气缸可以与气缸体组成整体, 但多数内燃机采用在气缸体内镶气缸套的结构 气缸和气缸套都是用来安装活塞的部件, 它是活塞高速往复运行的支承部件和运动导轨, 并与活塞顶部 气缸盖底部 气缸垫内圆柱面共同组成燃烧室, 承受燃烧气体的高温高压作用 根据气缸套是否与冷却水接触, 分为干式气缸外表面不直接与冷却水接触 ( 如图 3-3 所示 ) 和湿式其外表面直接与冷却水接触 ( 如图 3-4 所示 ) 两种 8

9 图 3-l 气缸体的结构型式 图 3-2 气缸体 - 上曲轴箱的结构型式 下曲轴箱用螺栓与上曲轴箱密封紧固 气缸盖主要用于封闭气缸上部, 并与活塞顶 气缸壁 气缸垫等构成燃烧室 气缸垫用以保证气缸盖 气缸体 燃烧室之间的水 油和气的有效密封 常见的有金属一石棉垫和纯金属垫两种 近年来, 有些内燃机开始使用耐热密封胶 : 彻底取代了传统的气缸垫 3) 活塞连杆组活塞通过活塞销与连杆的小头相连, 如图 所示 活塞上装有数个活塞环 图 3-3 干式气缸套和气缸体 l- 气缸体 ;2- 气缸套 ( 干式 );3- 挺杆室 9

10 活塞的功用是其顶部与气缸盖 气缸壁 气缸垫共同构成燃烧室, 承受气缸内燃烧气体的压力, 并通过活塞销传递给连杆, 推动曲轴旋转 活塞环按功用不同分为气环和油环两种 气环用来密封活塞与气缸壁间的间隙, 并将活塞头部的热量传给气缸壁, 另外也起到刮油 布油的辅助作用 油环用来刮掉气缸上多余的润滑油, 防止机油进入燃烧室, 并为气缸壁均匀布油, 同时也兼起密封作用 活塞销用来连接活塞和连杆, 并把承受活塞的力传给连杆 连杆的功用是连接活塞和曲轴, 把活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动, 把活塞承受的推动力变成推动曲轴旋转的转矩 图 3-4 湿式气缸套和气缸体 1- 气缸体 ; 2- 气缸套 ( 湿式 );3- 缸套密封环 ;4- 气门室 图 3-5 活塞 1- 活塞顶 ;2- 气环槽 ;3- 油环槽 ;4- 不贯穿的 Ⅱ 形槽 ; 5- 活塞销孔 ;6- 活塞裙 ;7- 膨胀直槽 ;8- 绝热槽 活塞多采用铝合金制成 结构上分为头部 环槽部和裙部 汽油机活塞头部形状有平顶 凹顶 凸顶三种形式, 如图 3-7 所示 活塞环槽部切有若干环槽用以安装活塞环, 靠近头部的装气环, 下面的装油环, 油环槽的槽底圆柱面上有许多泄油孔或泄油槽, 油环从气缸壁上刮下的多余润滑油经此处流回油底壳 活塞裙部用来给活塞的运行导向且承受侧压力. 为减少活塞头部的摆动, 活塞裙部呈一椭圆形 裙部制有活塞销座, 用以安装活塞销 活塞环多用优质灰铸铁 球墨铸铁或合金铸铁制造 活塞环在气缸中应有开口间隙 ( 端隙 ), 与环槽间应有侧隙 ( 边隙 ) 和背隙, 以防止活塞环受热膨胀卡死导致 拉缸 安装活塞环时, 各环的开口间隙应按规定错开 10

11 活塞销一般采用优质碳钢或低碳合金钢制作 结构常为空心圆柱体 它在连接连杆小头衬套 与活塞销座孔时有两种方式 : 全浮式. 指活塞销可在衬套孔和销座孔内转动, 在销座两端加装卡簧或卡环限位 ; 半浮式, 指活塞销与连杆小头为过盈配合, 与活塞销座孔为过渡配合 连杆由小头 杆身和大头组成 图 3-6 连杆总成 l- 活塞销套 ;2- 连杆小头 ;3- 连杆大头 ;4- 连杆轴瓦 ;5- 凸块 ; 6- 连杆螺母 ;7- 连杆瓦盖 ;8- 连杆螺栓 ; 图 3-7 活塞头部形状 4) 曲轴飞轮组曲轴是内燃机中主要机件之一, 其功用是将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动, 在作功行程中, 承接活塞连杆组传来的力, 将其转变为扭矩对外输出, 并驱动配气机构和其它辅助设备, 在其它非作功的行程中, 曲轴和飞轮一起带动活塞连杆组完成进气 压缩和排气工作 飞轮的功用有 : 储存作功行程的能量, 为非作功行程提供动力 ; 提高曲轴旋转的均匀性 ; 改善内燃机克服短暂超负荷的能力 ; 飞轮上的齿圈配合起动机起动内燃机 ; 用以校准汽油机的点火时刻或柴油机的喷油时刻 ; 在结构上飞轮被用作汽车传动系中摩擦式离合器的驱动件, 将内燃机的动力传给离合器 11

12 图 3-8 曲轴 1- 前端 ;2- 曲轴正时齿轮轴颈 ;3- 主轴颈 ;4- 连杆轴颈 ; 5- 平衡块 ;6- 曲拐 ;7- 飞轮凸缘 ;8- 曲柄 ( 曲轴臂 ) 曲轴由前端 ( 自由端 ) 曲拐 后端及平衡块等组成, 其构造如图 3-8 所示 齿圈压装在飞轮上组成一体, 如图 3-9 所示, 由起动机驱动来带动飞轮旋转进而起动中燃机, 飞轮用螺栓安装在曲轴的飞轮凸缘上 平衡块用以平衡离心力及其力矩, 保证内燃机运转平稳 有的与曲轴组成一体, 有的单独制成零件, 再用螺栓固定在曲轴上, 称为装配式平衡重 图 3-9 飞轮及齿圈 1- 齿轮 ;2- 飞轮 2. 配气机构 1) 配气机构的功用配气机构的功用是按照内燃机各缸工作循环的要求, 按照气缸作功顺序. 定时开启和关闭进 排气门 开启时便于气缸充分换气 ; 关闭时封闭气缸便于压缩工质和作功 2) 配气机构的组成配气机构由气门组和气门传动组构成 气门组的主要零部件有进 排气门 气门导管 气门座 气门弹簧 弹簧座 气门锬销 ( 片 ) 等 气门传动组的主要零部件有凸轮轴 气门挺柱 挺柱导管体 气门推杆 摇臂 摇臂轴 凸轮轴正时齿轮 ( 或正时皮带, 正时链条 ) 等 按气门组的布置形式, 配气机构分为顶置式和侧置式, 如图 所示 气门侧置式配气机构的进 排气门都布置在内燃机气缸体的一侧, 只能与 L 型燃烧室配合使用, 因其动力性与高速性能差, 经济性不好, 目前已趋于淘汰 12

13 图 3-10 气门顶置式配气机构 1- 摇臂 ;2- 摇臂轴 ;3- 气门室罩 ;4- 锁片 ;5- 气门弹簧座 ;6- 气门副弹簧 ; 7- 气门主弹簧 ;8- 气门导管 ;9- 气缸盖 ;10- 气门 ;11- 凸轮轴 ;12- 挺杆 ; 13- 推杆 ;14- 气门间隙调整螺钉 ;15- 锁紧螺母 凸轮轴由进气凸轮 排气凸轮 驱动机油泵及分电器的齿轮和驱动汽油泵的凸轮制成一体, 在其前端压装正时齿轮, 如图 3-12 所示 轮轴的功用是控制气门的开闭及驱动汽油泵 机油泵及分电器 而正时齿轮的作用是接受曲轴正时齿轮传来的动力带动凸轮轴 曲轴与凸轮轴之间的传动比为 2:1 在装配凸轮轴与曲轴的正时齿轮时, 其上的 标记 必须对准, 以保证点火正时的准确性 3) 气门间隙为保证气门关闭严密, 在气门杆尾端与气门传动组零件 ( 摇臂 挺杆或凸轮 ) 之间留有适当的间隙, 称之为气门间隙 气门间隙一般是热态时较小, 冷态时较大, 排气门因温度高, 气门间隙比进气门要大 一般冷态下, 进气门间隙为 0.25N~0.30mm, 排气门间隙为 0.30~0.35mm 而采用液压挺柱结构的内燃机, 由液压挺柱轴向自动调节功能来改变挺柱和长度来随时补偿气门的热膨胀量, 所以无需预留气门间隙 13

14 图 3-11 气门侧置式配气机构 1- 气缸盖 ;2- 气缸垫 ;3- 气门 ;4- 气门导管 ;5- 气缸体 ;6- 气门弹簧 7- 气缸壁 ;8- 气门弹簧座 ;9- 锁销 ;10- 调整螺钉 ;1l- 锁紧螺母 ;12- 挺柱 ; 13- 挺柱导管 ;14- 凸轮轴 3. 汽油机燃料供给系汽油机燃料供给系的功用是 : 在不断输送滤清过的汽油和新鲜空气的同时, 按汽油机各种不同工作状况 ( 简称工况 ) 的要求, 配制相对应的浓度和数世的可燃混合气供入气缸. 并在燃烧作功后, 将废气排入大气 3-l2 凸轮轴及其元件 1- 凸轮轴颈 ;2- 轮轴 ;3- 机油泉 分电器驱动轮 ;4- 凸轮 ;5- 汽油泵凸轮 ; 6- 凸轮轴轴承 ;7- 凸轮正时齿轮 ;8- 螺帽 ;9- 垫圈 ;10- 止推突缘 ; 11- 隔圈 ;12- 半圆键 1) 汽油机燃料供给系的组成 (1) 化油器式汽油机燃料供给系组成如图 3-13 所示 14

15 图 3-13 汽油供给系 1- 汽油泵 ;2- 空气滤清器 ;3- 化油器 ;4- 进气歧管 ;5- 排气歧管 ; 6- 汽油泵 ;7- 油杯 ;8- 汽油滤清器 ;9- 消声器 ;10- 油管 ;11- 油箱 1 汽油供给装置包括汽油箱 汽油滤清器 汽油泵和油管. 用以完成汽油的贮存 滤清及输送 2 空气供给装置包括空气滤清器 3 可燃混合气形成装置化油器 4 可燃混合气供给的废气排出装置包括进气歧管 排气歧管和排气消声器 (2) 电控燃油喷射式 (EFI) 汽油机燃料供给系的组成 1 进气系统包括空气滤清器 空气流量计 节气门主体 稳压箱等 2 燃料系统包括燃油箱 汽油泵 汽油滤清器 压力调节器 喷油管 喷油器 低温起动喷射器 ( 冷起动阀 ) 防波动装置等 3 控制系统包括检测进气量及内燃机负荷 水温 进气温度 加速度等状态的各种传感器及电子计算机 4 可燃混合气供给和废气排出装置包括进气歧管 排气歧管和排气消声器等 有的书把前三个系统统称为汽油喷射装置 2) 汽油机燃料供给的工作过程 (1) 化油器式汽油机燃料供给系工作过程汽油泵将汽油从汽油箱中吸出, 经油管进入汽油滤清器滤去杂质后进入化油器, 空气经空气滤清器滤去所含灰尘后, 在气缸吸力作用下, 高速流过化油器喉管处, 并从化油器喷嘴处吸出汽油, 实现汽油的雾化现空气混合, 可燃混合气经进气歧管 进气道进一步蒸发混合后分配到各缸 混合气燃烧作功生成的废气经排气道 排气歧管与排气消声器排到大气中去 当内燃机工况不同时. 燃料供给系需配制出不同数量和浓度的混合气 (2) 电控燃油喷射系统式汽油机燃料供给系工作过程空气经空气滤清器滤去所含杂质后, 在气缸吸力作用下流经空气流量计测出其温度和流量. 通过电子汁算机确定燃料的喷射量 汽油通过汽油泵从油箱中吸出并压入汽油过滤器滤去杂质后, 冉用压力调节器调节燃料压力后送入喷射器喷射, 喷完后剩余的燃料再返回油箱 低温起动喷射器 ( 或阀 ), 只在冷却水温低, 内燃机起动时使用, 把雾化好的燃料在喷嘴的前面喷射 另外, 也有在减速时及超过规定转数时停止燃料喷射, 即燃料切断装置 必须着重指出, 汽油喷射多数采用歧管喷射或进气口喷射的 低压喷射 ( 区别于柴油机的燃料喷射 ) 方式, 喷油量和内燃机各种 : 况下混合气浓度由电控单元 ( 电子计算机 ) 通过各种执行器来控制, 各种传感器将其监测到的内燃机运行状态参数 ( 包括 : 空气流量 曲轴转速 各种压力 温度 排气中的氧含量等 ) 转换成电参量输入计算机, 计算机接到上述参数的同时, 根据预期目标计算出应供给的燃油量, 然后输出相应宽度的电脉冲信号, 控制电磁喷射器的开启时间, 通过控制喷油时间的长短控制喷油器自喷油量, 而喷油器进油压力则由燃油压力调节器使进油压力与主气管进气压力之差保持恒定, 这样就能使混合气的浓度始终与内燃机运行状态和工作要求匹配, 从而实现现代化运行 高动力性经济性和净化排气的多种目的 混合气燃烧作功生成的废气经丰气道 排气歧管与排气消声器排到大气中去 4. 点火系目前汽车上的点火系统有 : 传统的触点式点火系统 ( 蓄电池点火系 ) 普通电子点火系和微机控制点火系统三大类 本书仅介绍蓄电池点火系 1) 传统点火系统的组成如图 3-14 所示, 主要包括 : (1) 电源用来提供点火系统所需要的电能, 由蓄电池和发电机供给电能 (2) 点火线圈将电源 12V 低压电转变成 15~20kV 的高压电 其结构由条形铁心 低 15

16 压线圈 高压线圈和热敏电阻等机件组成 (3) 分电器由断电器 配电器 电容器 点火提前调节器和驱动机构等部分组成 断电器作用是接通与切断点火线圈初级绕组电路 配电器作用是将点火线圈产生的高压电, 按汽油机的工作顺序送至各缸火花塞 电容器作用是减小电器触点火花, 延长触点使用寿命和提高次级电压 图 3-14 点火系线路图 l- 点火开关 ;2- 电流表 ;3- 起动机开关 ;4- 分电器低压断电部分 ;5- 点火线圈 ; 6- 蓄电池 ;7- 分电器 ( 盖 ) 高压分电部分 ;8- 火花塞图中符号 c 表示起动时低压电流 ; 符号 b 表示运转时低压电流 ; 符号 a 表示高压电流点火提前机构的作用是随汽油机转速 负荷和汽油辛烷值变化改变点火提前角 (4) 火花塞作用是将高压电引入气缸燃烧室产生火花点燃混合气 (5) 附加电阻用来改善点火性能和起动性能 (6) 点火开关用来控制点火系统初级绕组电路和仪表电路 起动系统电路等 2) 低压电路与高压电路低压电路中有电源 蓄电池和发电机 ( 图中未示出 ) 电流表 点火开关 分电器低匪断电器部分以及点火线圈中的初级线圈等 高压电路有点火线圈中的次级线圈 分电器高压分电部分 火花塞等 蓄电池点火系按照发动机备气缸的点火次序. 准时地向火花塞提供高压电, 使火花塞两极间产生的电火花点燃混合气, 使发动机发出动力 5. 润滑系 1) 内燃机润滑系的基本组成, 如图 3-15 所示 主要包括 : (1) 机油贮存装置油底壳 对于干式曲轴箱内燃机设置专用机油箱 (2) 油压建立装置机油泵 16

17 (3) 机油滤清装置由机油集滤器 粗滤器和细滤器组成 (4) 机油引导 输送及分配装置由部分油管和内燃机机体上加工出的油道等组成 (5) 机油冷却装置一般内燃机靠汽车行驶时迎面空气流冷却油底壳, 一些热负荷较高的内燃机专门设有机油散热器, 以保证机油正常工作温度 (6) 安全限压装置由限压阀 旁道阀等组成 (7) 曲轴箱通风装置包括自然通风与强制通风两种方式 (8) 检查监视装置由机油压力表或油压指示灯 机油温度表, 机油标尺等组成 2) 润滑系的作用润滑系的基本任务就是将清洁的 压力和温度适宜的机油不断地供给各运动件的磨擦表面, 使机油起到润滑 冷却 清洗 密封 减振 防锈蚀的作用 图 3-l5 润滑系示意图 1- 限压阀 ;2 油泵 ;3 油管 ;4 集滤器 ;5 曲轴输油道 ;6- 隔板油道 ;7- 主轴道 ;8- 粗滤清芯 ; 9- 糨滤清器 ;10- 粗滤清盖 ;11- 粗滤清轴 ;12- 旁通阀 ; 13- 细滤器进油管 ;14- 细滤器出油管 ;l5- 细滤器放油塞 ;16- 细滤器壳 ; 17- 细滤器芯 ;18- 加机油管 ;l9- 油惰 ;20- 机油散热器限压阀 ;21- 开关 ; 22- 机油散热器进油软管 ;23- 机油散热层 ;24- 机油散热器 ;25- 油软管 ; 26- 机油盘 (1) 润滑作用不断地将清清的润滑油送到内燃机运动零件的工作表面上. 以便形成一层薄的润滑油膜 用液体磨擦代替零件阀的下磨擦. 减少零件密擦和功率消耗 (2) 清洗作用在内燃机工作中, 不可避免地产生因零件磨损而生成的金属微粒 吸入空气所带入的尘土以及在燃烧后出现的固体炭质等 因而, 通过润滑油的流动将这些磨料从零件工作表面上冲洗下来, 带回油底壳或被机油滤清滤掉, 使密擦表面和润滑清洁, 达到减轻零件磨损的目的 (3) 冷却作用润滑油通过润滑系进行循环, 所有轴承和运动都浸浴在油流中 润滑油从内燃机高温零件上吸收热量, 并带回油底壳后散发到空气中 (4) 密封作用在内燃机的气缸壁与活塞 活塞环之间, 活塞环与环槽之间, 都留有一 17

18 定的间隙 ; 而且这些零件不可避免地存在有一定的几何形状偏差, 从而使流动面之间存有空隙 通过润滑油填满这些可能漏气的间隙和空隙, 减少气体的泄漏, 帮助活塞环完成密封作用 (5) 减振作用当活塞接近压缩行程终点时, 气缸里的可燃混合气体被点燃, 气缸中的压力突然增加 这种突然增加的压力向下冲击, 通过活塞销轴承 连杆传到连杆轴承上 在轴颈与轴承之间隙中充满润滑油, 当活塞上的负荷突然增加时, 轴承和轴颈之间的油层起着缓冲作用, 由于润滑油吸收和缓冲负荷突然增加类似锤击的作用, 因而可降低内燃机的噪声 振动和减少零件的损伤 (6) 防锈蚀作用由于润滑油粘附在零件表面上, 避免了零件与水 空气 燃气等的直接接触, 起到防止或减少零件锈蚀的作用 6. 冷却系冷却系的作用是保持内燃机在全部工况下最适宜的温度范围内工作. 保证其工作可靠耐久以得到良好的动力性和经济性 汽车内燃机的冷却系统有水冷却式和风冷却式两种基本型式 水冷却系 : 它是将内燃机的高温机件的热量先传导给水, 然后再散入大气的一系列装置 风冷却系 : 它是将内燃机高温机件的热量通过对流直接散入大气而进行冷却的一系列装置 1) 水冷却系的组成, 如图 3-16 所示 主要有以下组成装置和零部件 : (1) 强制循环水供给装霞由散热器 水泵 水套 分水管等组成 (2) 冷却强度调节装置由百叶窗 节温器 风扇等组成 (3) 水温指示装置由水温传感器 水温表或水温警告灯等组成 图 3-16 压力式水冷却循环示意图 1- 散热器 ;2- 水泵 ;3- 出水管 ;4- 节温器 ;5- 气缸盖 ;6- 分水管 ;7- 进水管散热器装在内燃机前面, 其下部的出水管与水泵连通 气缸盖出水口装有节温器, 通过橡胶软管与散热器上水室连通, 构成冷却水循环路线 2) 水冷却系的工作过程水泵将冷却水由机外吸入并加压后经分水管送入缸体水套, 冷却水从气缸壁吸热, 温度升高, 并流到气缸盖水套, 再次受热升温后沿水管流入散热器内 由于风扇的强力抽吸, 外部气流由前向后高速地从散热器通过 受热后的冷却水在流经散热器的过程中, 热量就不断地散到大气中去, 使水得到冷却 冷却了的水流到散热器的底部后, 又在水泵的作用下, 经水管再次流入水套, 如此不断循环, 使内燃机中在高温条件下的零件持续地得到冷却 由于节温器的作用, 将冷却水的水温保持在一定的范围内 7. 起动系 18

19 内燃机是靠外力起动的 常用的起动方法有人力起动 辅助汽油机起动和起动机起动三种 现代汽车都采用起动机起动, 因为它使用轻便, 迅速可靠又具有重复起动能力 部分汽车还保留手摇起动作为备用, 也是为了调整 维修发动机的需要 电动机是以蓄电池为电源, 以直流电动机为动力, 通过传动机构和控制装置进行工作 将直流电动机 传动机构和控制装置组装为一体, 称为起动机 起动机由以下三部分组成 : 1) 直流串激式电动机其作用是将蓄电池提供的直流电能转变为机械能, 产生转矩起动发动机 2) 传动机构 ( 或啮合机构 离合器 ) 其作用是在发动机起动时, 使起动机驱动齿轮啮入发动机飞轮齿环, 将起动机转矩传给发动机曲轴, 在发动机起动后, 使驱动齿轮自动打滑, 并最终与飞轮齿环脱离啮合 3) 操纵机构 ( 即开关 ) 其作用是来用接通和切断电动机与蓄电池之间的电路, 在有些起动机上还具有接入和隔除点火线圈附加电阻的作用 二 四行程汽油机工作原理 1. 常用部分术语如图 3-17 所示 1) 上止点活塞顶部离曲轴回转中心最远处的位置, 即活塞上行至气缸中最高的位置 2) 下止点活塞顶部离曲轴回转中心最近处的位置, 即活塞下行至气缸中最低的位置 3) 活塞行程活塞在上 下止点之间的运行距离, 称为活塞行程, 用 S(mm) 表示 4) 曲柄半径曲轴的连杆轴颈的轴线到曲轴主轴线 ( 曲轴回转中心 ) 间的距离, 称为曲柄半径, 用 R(mm) 表示 5-2R 5) 工作循环在内燃机中进行的每一次将燃料燃烧放出的热能转化为机械能的一系列过程, 称为内燃机的一个工作循环 图 3-l7 上止点 下止点 行程 曲轴半径示意图 内燃机 对于往复活塞式内燃机 活塞往复四个单程完成一个工作循环的, 称为四行程 ( 回冲程 ) 2. 四行程汽油机工作原理如图 3-18 所示 19

20 1) 进气行程起动机的驱动力或曲轴飞轮的惯性力驱动曲轴旋转, 曲轴通过连杆带动活塞从上止点向下止点移动, 配气机构的进气门打开 排气门关闭, 随着气缸容积的增大, 与外界形成压力差, 可燃混合气在压力差作用下被吸入气缸 当活塞到达下止点时, 进气行程结束, 进气滞后关闭的目的在于充分利用进气流的惯性 因进气行程是上一循环排气行程后的新的一个工作循环 气缸内残留有高温废气, 与可燃混合气混合 温度可达 370~400K, 进气终了压力可达 74~88kPa 2) 压缩行程进 排气门均关闭的状态下, 曲轴继续旋转, 经连杆带动活塞从下止点向上止点移动 随着气缸容积的减小, 可燃混合气被压缩且温度上升 当活塞到达上止点时, 压缩行程结束, 此时压缩终了的可燃混合气温度可达 600 ~ 700K, 压力可达 834 ~ 1960kPa 图 3-18 四行程化油器式发动机工作图 a- 进气 b- 压缩 c- 作功 d- 排气 1- 进气凸轮 ;2- 挺柱 ;3- 排气门 ;4- 火花塞 ;5- 推杆 ;6- 摇臂 ;7- 化油器 ; 8- 进气门 ;19- 进气管 ;10- 气缸 ;1l- 活塞 ;12- 排气凸轮 ;13- 导管 ;14- 排气管 ;15- 凸轮轴 ; 16- 气门弹簧 ;l7- 仁调整螺丝 3) 作功行程进 排气门均关闭的状态下, 被压缩的可燃混合气经火花塞释放的电火花点燃, 迅速燃烧放出大量热量, 气体的压力 温度急剧增高 高温高压的燃气, 推动活塞从上止点向下止点运行, 经连杆带动曲轴旋转对外输出机械能而作功 活塞到达下止点时, 作功行程结束 燃烧时最高温度可达 2200~2800K, 压力可达 2940~4900kPa 4) 排气行程在进气门关闭 排气门打开的状态下, 曲轴继续旋转, 经连杆带动活塞由下止点向上止点移动, 燃烧后的废气一方面靠自身的压力进行自由排气, 另一方面靠活塞上行进行强制排气, 因燃烧室占有一定容积, 废气不可能全部排净 活塞到达上止点时, 排气行程结束 排气终了时废气温度可达 850~1200K, 废气压力约为 102.9~122.5kPa 综上所述, 汽油机的进气 压缩 作功 ( 又称为燃烧膨胀 ) 排气四个行程是连续的过程, 构成了汽油机的一个工作循环 四行程内燃机曲轴旋转两周 (720 ), 活塞在上 下止点间往复运动了四个行程 第三节柴油发动机 四行程柴油机的每一个工作循环也是由进气 压缩 作功 排气四个行程组成, 如图 20

21 3-19 所示 因柴油机的燃料是轻柴油, 轻柴油不易蒸发, 而自燃温度比汽油低, 因此柴油机靠压缩着火, 无点火系, 燃料供给系与汽油机有较大区别 一 四行程柴油机的工作原理 1. 进气行程曲轴在旋转中经过连杆带动活塞从上止点向上止点移动, 配气机构的进气门打开, 排气门关闭, 随着气缸容积的增大, 与外界形成压力差, 经空气滤清器过滤的清洁空气在压力差作用下被吸入气缸 当活塞到达下止点时, 进气行程结束 清洁空气与上一循环的残余废气混合后, 温度可达 310~340K, 进气终压力可达 78~93kPa 图 3-19 四行程柴油机工作原理示意图 a- 进气 b-n 压缩 c- 作功 d- 排气 1- 活塞 ;2- 进气道 ;3- 喷油器 ;4- 排气道 2. 压缩行程进 排气门关闭的状态下, 曲轴继续旋转, 经连杆带动活塞从下止点向上止点移动, 随着气缸容积的减小, 空气被压缩且温度升高 压缩行程终了时, 温度可达 750~ 950K, 气缸压力可达到 2940~4900kPa 3. 作功行程进 排气门关闭的状态下, 在活塞到达上止点前, 柴油在喷油泵的作用下, 经喷油器以雾状喷入气缸, 与气缸内的高压空气边混合 边雾化, 形成可燃混合气体 在活塞到达上止点附近时, 缸内空气的压力和温度都很高, 超过柴油在该压力下的自燃温度, 使喷入气缸的柴油与压缩空气边混合边燃烧而压燃着火 燃烧气体最高温度可达 1800~ 2200K, 最高压力可达 5880~8830kPa 高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运行, 经连杆带动曲轴旋转对外输出机械能而作功, 活塞到达下止点时, 作功行程结束 4. 排气行程在进气门关闭 排气门打开的状态下, 曲轴继续旋转, 经连杆带动活塞由下止点向上止点移动, 燃烧后的废气一方面霏自身的压力进行自由排气, 另一方面靠活塞上行进行强制排气 活塞到达上止点时, 排气行程结束 排气终了时废气温度可达 700~ 900K, 废气压力约为 102.9~122.5kPa 虽然柴油机与汽油机的工作原理相似, 但在使用的燃料, 进入气缸时的工质 ( 热机的工作物质简称为工质 ) 混合气的形成方式 压缩比 ε 可燃混合气的着火方式及膨胀比等五个方面存在区别, 见表

22 活塞运行程动方向进气上止点下止点 上止点压缩下止点燃烧膨胀上止点 ( 或下止点作功 ) 排气 上止点 下止点 表 3-1 四冲程汽油机与四冲程柴油机的工作原理与主要区别 进气排气区别主要工作情况门门汽油机柴油机 活塞下行使气缸内产生很大真新鲜充量是汽油和 空度, 在真空吸力作用下, 新鲜空气的混合气, 从 开 关 充量被吸入气缸, 进入气缸的新化油器开始至进气新鲜充量是 鲜充量受气缸壁 活塞顶等高温行程结束都在进行清洁空气 机件的热传导. 与上一循环高温雾化 混合, 称为 残余废气混合, 温度升高 外部混合 随活塞上行, 新鲜充量被压缩 压缩行程接近结束压缩行程接近结束 当活塞接近上止点时, 新鲜充量时. 由火花塞点火时, 由喷油嘴喷入 关 关 的压力 温度加大, 为着火燃烧引燃可燃混合气.e高压的柴油. 压燃做好准备 约为 6~10. 压缩行着火, 为内部混 程中混合气继续混合. 混合时闻短 I 合, 混合时问长. 约为 14~22 汽油机的可燃混合气体被电火因为压缩比小于柴压缩比大干汽油 花点燃后. 开始急剧燃烧 柴油油机. 所以膨胀比机, 膨胀比也大. 膨 关 关 机的柴油喷入气缸被压燃后也也小于柴油机, 膨胀终 r 温度较低 急剧燃烧 高压 高温的气体膨张终了温度较高 胀推动活塞下行. 驱动曲轴旋转 对外作功 在活塞接近 F 止点前. 排气门提 排气终了温度比汽 前打开, 燃烧后的废气从排气道 油机低, 经济性比 关 开 喷出, 此后随着活塞上行将废气 汽油机好 强制排出气缸 二 柴油机的燃料供给系柴油机燃料供给系的功用是 : 在不断输送经过过滤的洁净空气的同时, 按柴油机不同工况的需求, 定时 定量并以一定的喷油压力和喷油质量, 按各缸的规定工作顺序, 在保证各缸喷油均匀, 供给提前角一致, 喷油持续时间相等的前提下, 将经过滤清的高压燃料喷入气缸, 形成可燃混合气, 在高温下自燃 并在燃烧作功后, 将废气排入大气 1. 柴油机燃料供给系的组成柴油机燃料供给系一般由空气供给装置 燃料供给装置 混合气形成装置和废气排出装置组成 如图 3-20 所示为柴油机燃料供给系示意图 1) 空气供给装置主要由空气滤清器 进气歧管等组成 2) 燃料供给装置主要由柴油箱 输油泵 柴油粗滤清器 细滤清器 喷油泵 喷油器 调速器 高压油管 低压油管和回油管等组成 22

23 图 3-20 柴油机燃料供给系示意图 1- 柴油箱 ;2- 输油管 ;3- 柴油滤清器 ;4- 低压油管 ;5- 凋速器 ; 6- 喷油泵 ;7- 输油泵 ;8- 喷油提前角凋节器 ;9- 高压油管 ; l0- 喷油器 ;1l- 空气滤清器 ; 3) 混合气形成装置柴油帆的燃烧室是柴油机混合气形成的主要装置, 并要求燃烧室的结构要与混合气的形成方式 燃烧室内空气涡流运动很好配合 4) 废气排出装置主要由排气歧管 消声器等组成 2. 柴油机燃料供给系的工作过程在气缸吸入清洁空气的同时, 输油泵 6 从油箱 1 中吸出足够数量的柴油, 经滤清器 3 滤清后以一定的压力输送至喷油泵 7 根据柴油机不同工况的要求, 喷油泵将相应数量的柴油加压到一定的压力按时供给喷油器 11, 喷油器将柴油均匀地呈雾状地喷射到气缸的燃烧室中与压缩空气边混合 边雾化 边燃烧 三 柴油机的调速器为保证柴油机工作的稳定性, 防止柴油机怠速熄火和高速飞车, 柴油机上必须安装调速器 这是柴油机与汽油机在构造上的又一重要区别 调速器根据柴油机转速的变化, 通过转速感应元件自动调节喷油泵的供给量, 使柴油机的循环供油量随转速的增加而迅速减少, 保证柴油机在一定的转速范围内稳定工作 调速器主要有两极式和全程式两种 两极式调速器既可保证柴油机在低速时的稳定运转, 又可限制柴油机的最高转速 在最低和最高转速之间, 调速器都不起作用, 喷油泵的供油量由驾驶员通过加速踏板进行调节 全程式调速器能在柴油机额定转速范围内, 在加速踏板处于某一位置量, 随负荷变化而自动调节喷油泵的供油量, 控制柴油机在一定的转速范围内稳定地工作 第四节电动机 蓄电池运输车按结构不同可分为平板蓄电池车和有轨蓄电池车 另一类为蓄电池叉车 此两大类车又统称为蓄电池车 其动力装置是直流串激电动机, 动力源是蓄电池 蓄电池车具有能耗低 污染小 操作简单 维修方便等特点而广泛使用, 但因没有防爆设施, 所以禁止在易燃易爆场所工作 一 蓄电池车的蓄电池 23

24 蓄电池车的蓄电池是牵引型蓄电池, 其容量大, 达 200~500A h 在蓄电池车上装用的是蓄电池组, 输出电压达 24~48V 常使用的是酸性蓄电池, 电解液为浓度是 27%~37% 的硫酸 (H 2 SO 4 ) 水溶液, 正极板是活性物质二氧化铅 (PbO 2 ), 负极板是海绵状铅 (Pb) 蓄电池的充电分为初次充电和日常充电 : 1. 初次充电 : 将已配好的 293K(20 C) 的电饵液注入蓄电池内, 高出极板 15~20mm, 此时蓄电池和电解液的温度会急剧上升, 需静置 6h 待温度下降到 303K(30 C) 左右, 方可充电 充电电压应高于蓄电池组串联电压的 50%, 电流应不小于 5h 放电率容量的 15% 充电时由于有大量的气体产生, 因此, 应把加液孔盖打开, 便于排气, 以防止蓄电池爆破 初次充电第一阶段为 25~30h, 第二阶段以第一阶段充电电流的一半, 再充 30~40h 2. 日常充电 : 同样分为两个阶段, 充电电流与初次充电基本一致, 只是第一阶段时间为 7~10h, 第二阶段为 3~5h 二 直流电动机蓄电池车用电动机多为直流串激全封闭自冷悬挂式 卧式两种 通常平台搬运车装置一台行驶电动机 叉车除装有一台行驶电动机供车辆行驶外, 还装一台油泵电动机, 以驱动液压油泵使工作属具升降和门架倾斜进行货物装卸 有的叉车还装有供转向增力的液压转向助力器油泵驱动电动机 这些电动机工作性能虽有所不同, 但总体结构与工作原理都是一样的 1. 直流电动机的构造蓄电池车用直流电动机在构造上与其它直流电机类同, 蓄电池车的直流电动机的功率一般为 2.5~3kW, 转速一般是 1250r/min, 电压为 24~40V 而一般电机工作电压为 220V, 所以, 蓄电池车用直流电动机的电枢和激磁绕组的导线比同功率的其它电动机粗, 其构造如图 3-21 所示 电动机的端盖与后桥双级减速器等连接在一起 直流电动机主要由电机壳 电机轴 电枢 ( 转子 ) 换向器 电刷 激磁绕组 激磁铁芯及轴承等组成 由电枢绕组与铁芯组成的电枢 3 与整流子固装在电动机轴 1 上电动机轴由轴承 8 支承在电动机壳 2 中, 电刷 6 与整流子保持弹性接触 由激磁铁芯 4 与绕组 5 组成磁极, 四个磁极两两相对均布在电机壳的内壁上, 将电枢围在其中 图 3-21 电机结构简图 1- 电机轴 ;2- 电机壳 ;3- 电枢 ;4- 激磁铁芯 ;5- 激磁绕组 ; 6- 电刷 ;7- 整流子 ;8- 轴承 2. 直流电动机的接线方式 24

25 图 3-22 激磁绕组接线示意图 图 3-23 串激接线示意图 为了产生能使电枢旋转的磁场, 两相邻磁极应为异性 如图 3-22 所示, 将缠在激磁铁芯上的四个激磁绕组联成一体即形成了两个相对的磁极为 S 极, 另两个相对的磁极为 N 极 根据激磁绕组与电枢绕组的接线方式不同, 电动机可分为串激电机 并激电机和复激电机 蓄电池车用直流电动机均采用串激接线方式, 如图 3-23 所示 这种接线方式使电动机具有较软的机械特性, 因而过载能力强, 具有堵转 ( 闷车 ) 性能, 即 挖掘机特性 3. 直流电动机的工作原理直流电动机接通电源后, 电流从蓄电池的正极流入激磁绕组, 再经电刷 换向器流入电枢绕组后流回蓄电池的负极 在电流的作用下, 四个磁极产生了四个强力磁场, 在电磁感应的作用下, 通电的电枢在磁场作用下旋转, 并通过电动机的轴输出动力, 以驱动车辆和油泵, 为使蓄电池车获得较大的起动转矩并具有较大的过载能力, 采用了串激接线方式 当电动机的激磁电流方向和电枢电流方向确定后, 电枢的旋转方向也就确定了 若改变激磁绕组电流的方向, 或者改变电枢电流的方向, 则电枢的旋转方向将随之改变 因此, 控制行驶电动机的旋转方向 ( 亦即蓄电池车的前行或后退 ) 是通过换向开关变换电动机的激磁电流方向或电枢电流方向而实现的 25

26 第四章 叉车的底盘 底盘是汽车装配及行驶的载体 其作用是支承 安装发动机 车身等部件及总成, 形成 汽车的总体造型, 接受发动机输出的动力, 使汽车产生运动且保证汽车正常行驶 底盘由传 动系 行驶系 转向系和制动系四大部分组成 第一节传动系 传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给驱动车轮 传动系由离合器 变速器 万向传动装置 主减速器 差速器 半轴等组成 一 离合器离合器的功用是保证汽车能平稳起步, 变速器便于换档, 并防止传动系过载 离合器按其工作过程的不同可分为摩擦式离合器 液力离合器和电磁离合器 目前机动车普遍采用摩擦片式离合器, 主要有单片干式和双片干式两种 1. 单片干式离合器其结构如图 4-l 所示 其主要机件有 : 飞轮与压盘 离合器盖 传动钢片 从动盘 压紧弹簧 分离杠杆等 其工作过程如下 : 当驾驶员踏下离合器踏板时, 分离拉杆 17 使分离叉 14 以支承销 16 为支点向前推动分离套筒 13 分离轴承 12 分离杠杆 6 的内端, 使分离杠杆外端拉动压盘压缩弹簧 9, 从动盘与飞轮分离, 从而切断了动力传递 放开踏板时, 分离杠杆内端的压力被解除, 压盘弹簧伸张使从动盘紧压于飞轮上, 摩擦作用使从动盘带动变速器第一轴随同飞轮旋转, 将动力传给变速器 图 4-l 单片干式离合器分解图 l- 从动盘花键轴套 ;2- 从动盘片 ;3- 从动盘 ;4- 摩擦片 ;5- 压盘 :6- 分离杠杆 ; 7- 轴销 ;8- 分离杠杆支架 ;9- 压盘弹簧 ;10- 隔热垫圈 11- 离合器盖 ;12- 分离轴承 : 13- 分离套筒 :14- 分离又 ;15- 回位弹簧 ;16- 分离叉支承销 ;17- 分离拉杆 ; 18- 拉杆弹簧 ;19- 调整螺帽 2. 双片干式离合器其结构如图 4-2 所示 工作原理与单片干式离合器相同, 在结构上比单片干式离合器增加了一个中间压盘和一个从动盘, 即具有两个从动盘和两个压盘 四个摩擦面 这样在不增 26

27 加摩擦片尺寸和弹簧压紧力情况下, 可以将传递的摩擦力矩增大一倍 二 变速器变速器的功用 : 主要功用是变速变扭, 即改变发动机传动驱动轮上的转矩 转速变化范围, 以适应经常变化的复杂行驶条件 ; 在不改变发动机曲轴旋转方向的前提下, 使汽车能倒向行驶 ; 利用空档, 使发动机与传动系中断动力传递, 以便于发动机能够顺利起动 怠速和变速器换档或进行动力输出 图 4-2 双片干式离合器分解图 l- 从动盘 :2- 撑持弹簧 ;3- 中间压盘 ;4- 中间从动盘 ;5-- 压盘弹簧 ; 6- 压盘 ;7- 隔热垫圈 ;8- 离合器盖 ;9- 调整螺钉 ;lo- 分离套筒 ; 11- 调整螺帽 ;12- 分离杠杆 ;13- 分离杠杆螺钉 ;14- 回位弹簧变速器按工作过程的不同可分为有级变速器和无级变速器 ; 按操纵方式的不同可分为手动变速器和自动变速器 1. 手动变速器手动有级普通齿轮式变速器也叫定轴式变速器, 如图 4-3 所示 主要由操纵机构和齿轮机构组成, 用螺栓紧固在发动机飞轮壳上, 通过操纵机构变换齿轮的各种啮合实现传动速比的变换, 从而使变速器第二轴输出不同的转速与扭矩 驾驶员可根据车辆行驶的需要选用不同的档位 基本结构是 : 将几组大小不等的齿轮或者几组大小一致齿数相同的齿轮装配在上下两个轴之间, 在这种齿轮间, 有能使齿轮配合形式变化的犬牙式啮合套 这些齿轮装在铸件壳体内, 底部装有少量齿轮油, 齿轮靠自身旋转润滑, 具有结构简单 易于制造 工作可靠 传动效率高等优点 手动变速一是前进 3~5 档及 1 个倒档 ; 通常称作前进几档 倒退 l 档 27

28 图 4-3 变速器 l- 第一轴 ;2- 第一轴齿轮 ;3- 四 五档固定齿座 ;4- 四 五档滑动齿套 ; 5- 第二轴五档常啮齿轮 ;6- 第二轴三档常啮齿轮 ;7- 二 三档换档齿轮 ; 8- 倒档换档齿轮 ;9- 第二轴 ;lo- 中间轴一挡齿轮 ;11- 倒档小齿轮 ; 12- 中问轴二挡齿轮 ;13- 中间轴倒档齿轮 ;14- 倒档大齿轮 ; 15- 中间轴三档常啮齿轮 ;16- 中间轴五档常啮齿轮 ;17- 取力齿轮 ; 18- 中间轴常啮齿轮 ;19- 中间轴 2. 自动变速器自动变速器大多数采用液力变矩器和齿轮式自动变速器组合起来的液力自动变速器 全液压机械传动自动变速器由液力变矩器 行星齿轮系统 油泵 液压控制装置 手动连杆机构 散热系统 工作液和变速器壳体组成 三 万向传动装置万向传动装置的作用是将变 速器输出的动力顺利地传给驱动桥 在发动机前置 后轮驱动的传动系中, 在变速器与驱动桥之间一般采用由普通万向节 空心传动轴和中间支承所组成的普通万向传动装置来传递发动机动力 1. 万向节作用是在两轴之间夹角不断变化情况下可靠传递转矩 一般采用如图 4-4 所示的普通十字轴硬型万向节 常用的硬型万向节由万向节叉 突缘叉 十字轴等组成 万向节叉与突缘又是靠十字轴装置起来的 两叉在十字轴上相互垂直的平面里相对摆动 这一功能就适应了变速器输出轴与主减速器输入轴两轴线相交 且其交角经常变化的需要 28

29 图 4-4 硬型万向节 l- 突缘叉 ;2- 十字轴 :3- 万向节叉 ;4- 传动轴管 2. 传动轴一般采用高强度空心管制成, 以提高其强度和刚度 因变速器离驱动桥较远. 传动轴高速旋转时易出现变形和振动, 所以, 传动轴分成两段且后传动轴上采用花键套结构, 传动轴管的一端制成花键轴插入万向节伸缩套内构成伸缩节 由于花键可在伸缩套内作轴向伸缩, 从而适应了变速器与主减速器之间相对位置变化的需要 如图 4-5 所示 图 4-5 传动轴 l- 盖 ;2- 片盖 ;3- 垫盖 ;4- 万向节叉 ;5- 注油嘴 ;6- 万向节伸缩套 : 7- 传动轴花键轴 ;8- 油封 ;9- 油封盖 ;lo- 传动轴管 3. 中间支承由于传动轴分成两段, 采用三个万向节传动, 所以, 在前传动轴上装有中间支承 支承结构包括支架 轴承 轴承座 橡胶垫圈 油封 池嘴等机件 四 驱动桥驱动桥主要由主减速器 差速器 半轴和桥壳等组成 作用是将万向节传动装置传来的动力折过 90 角改变力的传递方向, 并由主减速器降速增扭后将力转给差速器, 再分配到左右半轴, 最后传至驱动轮, 使汽车行驶 驱动桥中部的凸缘盘与万向传动装置相连, 两侧经悬架与车架相连, 驱动桥的两端装有驱动车轮 1. 主减速器位于驱动桥内, 主要作用是将变速器输出的动力进一步降速增扭, 并改变旋转方向, 然后传给驱动轮, 以获得足够的汽车牵引力和适当的车速 汽车主减速器有单级 双级 双速和轮边主减速器等型式 单级主减速器如图 4-6 所示 是利用主动齿轮与从动齿轮的直角啮合将传动轴传来的力的方向改变 900, 传给半轴 由于从动齿轮的齿数比主动齿轮多 5~8 倍, 所以驱动轮的转速比传动轴的转速大大减低, 但牵引力却大大增加 图 4-6 单级主减器 1- 主动齿轮 ;2- 从动齿轮双速主减速器如图 4 7 所示, 主动齿轮 l 驱动从动齿轮 2 实现了第一级减速 由于主动圆柱齿轮 3 在齿轮 2 的带动下驱动从动圆柱齿轮 4. 所以获得了第二次减速 29

30 图 4-7 双速主减速器 1- 主动齿轮 ;2- 从动齿轮 ;3- 主动圆柱齿轮 ;4- 从动圆柱齿轮 ;5- 差速器行星齿轮有一部分叉车及牵引车的主减速器采用蜗杆蜗轮传动副, 以取得较大的传动比 2. 差速器当汽车转弯行驶时, 外侧车轮要比内侧车轮走过的距离长 若两侧车轮都固定在同一根刚性轴上, 外侧车轮不可避免地与地面间发生滑拖现象 ; 内侧车轮不可避免地与地面发生滑转现象 即使汽车在直线道路上行驶, 也会由于左 右轮行驶的路面状况不同, 或车轮尺寸的差异和轮胎气压的不等等原因, 而发生类似的滑转滑拖现象 为了消除上述不良现象, 汽车左 右两侧驱动轮分别通过左右半轴驱动, 中向安装差速器, 使两侧驱动轮在需要时, 能以不同的速度在路面上作纯滚动 差速器按其工作特性不同, 可分为普通行星齿轮式差速器和防滑差速器两大类 普通行星齿轮式差速器主要由行星齿轮 行星齿轮轴 ( 十字轴 ) 半轴齿轮和差速器壳等组成 其构造与工作原理如图 4-8 所示 1) 机动车在平坦路面直线行驶, 左右两侧驱动轮的转速是相同的 此时行星齿轮 与差速器壳 2 一起旋转 ( 此种情况称为公转 ) 十字轴只起销子的作用, 它把半轴齿轮 3 6 与主减速器从动齿轮 7 联成一体 因此半轴齿轮 3 和 6 的转速与从动齿轮 7 的转速相同, 故而两侧驱动轮转速相同 图 4-8 差速器 l 10- 半轴 ;2- 差速器壳 ;3 6- 半轴齿轮 ;4- 十字轴 ;5 11- 行星齿轮 ; 7- 主减速从动齿轮 ;8- 主减速器主动齿轮 ;9- 主动轴 2) 机动车转弯行驶, 假设车辆右转弯, 则右侧驱动轮 ( 滚动阻力大 ) 所走的路程短, 其转速必然较左侧轮慢 此刻, 随同差速器壳 2 旋转的同时, 行星齿轮 5 和 11 开始在转得较慢的车轮半鼬齿轮 6 上滚动 这样行星齿轮 5 和 11 就得按顺时针方向绕自己 l 的轴 ( 十字轴轴颈 ) 自转, 其转速的增加值等于半轴齿轮 6 转速的减少值, 从而达到了左右车轮转速不等的目的 即产生差速作用 3. 半轴和桥壳 30

31 1) 半轴是一根在差速器与驱动轮之间传递动力的实心圆轴, 半轴内端与半轴齿轮花键连接, 外端与轮毂连接 根据半轴支承型的不同, 可分为全浮式和半浮式两种半轴 2) 桥壳作用是支承并保护主减速器 差速器和半轴等, 固定左右驱动轮的相对位置, 支承汽车重量, 传递车架与车轮之间的各向作用力 按结构型式不同可分为整体式和分段式两种 如图 4-9 所示 图 4-9 驱动桥的型式 a- 组合式 l 4- 半轴壳 ;2- 左桥壳 ;3- 右桥壳 ;5- 钢板弹簧座 ;6- 突缘 ;7- 半轴套管 b- 整体式 l- 桥壳 ;2- 桥盖 ;3- 钢板弹簧座 ;4- 半轴套管 第二节行驶系 汽车行驶系的作用是 : 将汽车构成一个整体, 支承汽车总质量 ; 将传动系传来的扭矩化为汽车行驶的驱动力 ; 承受并传递路面作用于车轮上的各种反力及力矩 ; 减少振动 缓和冲击, 保证汽车平顺行驶 ; 并与转向系配合, 以正确控制汽车的行驶方向 如图 4-10 所示, 轮式行驶系一般由车架 ; 车桥 车轮和悬架等组成 图 4-10 行驶系 l- 车架 ;2- 前悬架 ;3- 转向桥 ;4- 转向轮 ;5- 后悬架 ;6- 驱动轮 ;7- 驱动桥一 车架车架的作用是支承连接汽车的各零部件, 并承受来自车内外的各种载荷 1. 对车架的要求 1) 满足汽车总体布置的需要, 在汽车于复杂的行驶过程中, 固定在车架上的总成和部件之间, 不应发生运动干涉 ; 31

32 2) 具有足够的强度和合适的刚度 ; 3) 结构简单, 质量尽可能小 ; 4) 车架应布置得离地近一些, 尽可能降低汽车的重心, 并获得较大的前轮转向角, 以利 于提高汽车的稳定性和机动性 2. 车架的种类 汽车车架按结构形式不同可分为边梁式车架 中梁式车架 综合式车架 边框式底架 空间构架 铰接式车架等非承载式结构及车架与车身形成整体结构的承载式结构两大类 本书着重介绍厂内机动车辆常见的铰接式车架, 如图 4-1l 所示 该种车架由前 后 副车架三部分组成 前 后车架为铰接, 可相对左右转动 350, 具 有转向轻便灵活 转弯半径小的特点 副车架与后车架亦为铰接, 副车架能绕铰销中心线上下摆 l1, 可使车辆在不平路面上行驶时仍能保证各车轮着地, 具有良好的附着稳定性 图 4-ll 铰接式车架 l- 前轮 ;2- 后车架 ;3 副车架 二 车桥 1. 车桥的作用与分类作用是 : 安装车轮, 传递车架与车轮间的各方向作用力及其产生的弯矩和转矩 根据悬架结构的不同, 车桥分为 : 非断开式, 它采用非独立悬架, 车桥中部是刚性的实心和空心 ( 管状 ) 梁 ; 断开式, 它与独立悬架配用, 车桥中部为活动关节式结构 根据车桥作用的不同, 车桥分为转向桥 支持桥 驱动桥和转向驱动桥四种类型 前桥一般是转向桥, 能使前桥两端的车轮偏转一定的角度, 实现汽车转向 主要由前轴 转向节 主销和轮毂等四部分组成 如图 4-12 所示, 转向桥 l 的两端用转向节主销 2 装置着叉形的转向节 3, 主销固定在桥 l 两端的承孔中, 转向节可绕主销转动 转向节上装有车轮, 因而转向节的转动就实 现了车轮的转向 3. 转向驱动桥 能实现车轮转向和驱动两种功能 在结构上它既有一般驱动桥所具有的主减速器 差速 器和半轴, 又有一般转向桥所具有的转向节 主销和轮毂 但因转向的需要, 半轴被分为两 段 ( 内半轴和外半轴 ), 其间用万向节连接, 主销因而分制成上下两段 转向节颈部分做成中 空, 以便外半轴穿过其中 4. 转向轮定位 转向车轮 转向节及主销和转向轴之间安装的相对位置, 称作转向轮定位 包括主销后 倾 主销内倾 转向轮外倾和前束四个内容, 如图 4-13 所示 32

33 图 4-12 转向桥及转向节 l- 转向桥 ;2- 转向节主销 ;3- 转向节 ;4- 转向节臂 ;5- 转向节轴 ;6- 转向节轴承 ;7- 转向臂 图 4-13 前轮定位一般汽车多采用前轮转向, 故转向轮定位常称 前轮定位 现代汽车也有后轮转向, 或前 后轮转向, 以适应高速行驶的要求 下面主要介绍前转向轮定位 这里所说的前轮定位同样适于转向轮装在后部的叉车 1) 主销后倾主销安装在前轴上时, 在纵向平面内, 上端略向后倾斜, 称为主销后倾 在纵向垂直平面内, 主销轴线与垂线之间的夹角叫做主销后倾角, 如图 4-13a 所示 主销后倾角是由前轴 悬架和车架装配在一起时, 前轴向后倾斜而形成的 作用是在汽车直线行驶时保持其方向稳定性, 在汽车转向时使前轮自动回正 2) 主销内倾主销安装在前轴上时, 在横平面内, 上端向内倾斜, 称为主销内倾 在横向垂直平面内, 主销轴线与垂线之间的夹角叫主销内倾角, 如图 4-13b 所示 主销内倾角由前轴制造加工时使主销孔向嘲倾斜而获得 作用是使转向轮自动回正, 转向轻便 3) 转向轮外倾转向轮安装后, 车轮中心平面略向外倾斜, 称为转向轮外倾, 称为转向轮的中心平面与纵向垂直平面之间的夹角又叫转向轮外倾角, 如图 4-13b 所示 作用是使转向轻便和提高前轮工作的安全性 在车辆满载时, 前轮外倾不仅能保持转向轮与地面正交, 还可减少轮胎磨损和减轻轮毂外轴承及其锁紧螺母的压力 4) 转向轮前束两前轮前端距离 B 小于后端距离 A 称为前束,A 与 B 之差称为前束值, 如图 4-13c 所示 前轮前束可使转向轮胎磨损均匀, 转向省力, 消除因前轮外倾使汽车行驶时向外张开的趋势, 减少轮删磨损和燃料消耗 三 车轮 1. 车轮与轮胎的作用 1) 支承整车的质量 ; 2) 吸收和缓和汽车行驶时所受到的冲击和震动, 以保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶 33

34 平顺性 ; 3) 通过轮胎同路面间存在的附着力产生驱动力和制动力 ; 4) 在保证汽车正常转向行驶的同时, 通过轮胎产生的自动回正力矩, 使车轮保持直线行驶的方向 2. 车轮的分类车轮是介于轮胎和车轴之间承受负荷的旋转组件, 由轮毂 轮辋以及它们之间的连接部分组成 按照连接部分 ( 轮辐 ) 的构造, 分为辐板式和辐条式车轮 3. 轮胎的分类按胎体结构不同分为充气轮胎和实心轮胎 现代汽车大多数用充气轮胎 充气轮胎根据工作气压的大小又分为高压胎 低压胎和超低胎 ( 气压低于 147kPa) 由于低压胎弹性好, 具有较强的吸收振动的能力, 且胎面较宽, 附着力大, 壁薄而散热性好, 目前被广泛应用 四 悬挂装置 1. 悬挂装置的作用作用是把车架与车桥弹性的连接起来, 承受来自车架和车桥的各种力和力矩, 缓和或吸收车轮在不平道路上行驶时所产生的冲击和振动, 保证汽车行驶的平顺性 如图 4 一 14 所示, 悬挂装置主要由悬架 减震器组成 图 4-14 悬挂装置 1- 钢板弹簧支架 ;2- 钢板弹簧 ;3- 前轴 :4- 吊环 ;5- 减震器 ;6- 缓冲块 ;7- 车架 2. 悬架悬架是钢板弹簧 螺旋弹簧等弹性元件的统称 作用是将车桥 车架连接起来, 承受和传递垂直载荷, 缓和和抑制不平路面所引起的冲击 目前多数车辆采用钢板弹簧 它是由若干片等宽但不等长 厚度相等或不等的钢板弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁 3. 减震器作用是对悬架上下运动施加阻力, 使车身与车架的振动衰减, 吸收一部分来自路面的冲击, 以改善汽车行驶的平顺性 汽车悬架广泛采用液力减振器 减震器主要有摇臂式 筒式两种, 靠液力阻尼来实现减震 第三节转向系 转向系是指用于改变或控制车辆行驶方向的机构, 作用是保证车辆在行驶中能按驾驶员 的操纵要求, 适时地改变行驶方向, 并能在受到路面干扰偏离行驶方向时, 与行驶系配合, 共同保持车辆稳定地直线行驶 34

35 图 4-15 转向系筒图 l- 转向节 ;2- 直拉杆 ;3- 前轴 ;4- 转向蜗杆 ;5- 转向轴 ;6- 转向节 ;7- 转向盘 ; 8- 右转向节臂 ;9- 横拉杆 ;10- 转向滚轮及轴 ;l1- 转向臂 ;12- 直拉杆臂 ; 一 转向系的组成与工作原理 13- 左转向节臂 ;14- 直拉杆臂 ;a b- 主销 如图 4-15 所示, 转向节 l 和 6 分别由主销 a-b 铰接于前轴 3 的两端 转向节上装有各自 的转向节臂 13 8, 其间由横拉杆 9 铰接 转向轴 5 的上端装有转向盘 7, 下端装有转向蜗 杆 4 蜗杆与转向滚轮 10 啮合, 滚轮轴与直拉杆 2 铰接, 直接杆则与直拉杆臂 12 铰接 当转向盘向左转动时, 转向轴及蜗杆随即转动, 使与蜗杆啮合的转向滚轮及轴驱动转向 臂 1l 的下端向前摆动, 并推动直拉杆前移 于是直拉杆经直拉杆臂 12 拉动了左转向节 l, 使它绕转向节主销 a b 向左转动 与此同时, 右转向节 6 也随即左转, 其推力是经左转向 节臂 13 横拉杆 9 和右转向节臂 8 传递的 当转向盘向右转动时, 上述各机件则向相反方 向运动 如此实现了车辆左 右转弯行驶 轮上 二 转向器 作用是将驾驶员 : 的力增大若干倍, 并改变运动方向后, 再由转向传动机构传递到转向 转向器的型式较多, 普遍采用的有图忙 16 所示的球面蜗杆滚轮式和图 4-17 所示的滚球 螺杆螺母式转向器 三 转向传动装置作用是将转向装置输出的转向力传递给转向轮, 使其发生偏转 转向传动装置由转向臂 直拉杆 直拉杆臂 横拉杆 转向节臂组成 直拉杆与球关节的结构如图 4-18 所示 直拉杆 1 与直拉杆臂 10 由球关节铰接 球头 4 由座块 3 5 包住, 直拉杆的两端均有球关节 座块由弹簧 6 预紧, 预紧力由螺丝塞 8 调节, 并用开口销子锁止 横拉扦及接头的结构如图 4-19 所示 横拉杆 1 与转向节臂 8 由球头销 6 铰接 横拉杆 两端装有螺纹联接的接头 3, 旋拧接头可使横拉杆的长度增加或缩小, 用以调整转向轮的前 柬值 接头由螺栓 2 紧固, 其构造与直拉杆的类同 转向节臂的另一端与转向节联接 35

36 图 4-17 滚球螺杆螺母转向器 l- 喇叭按钮 ;2- 转向盘 ;3- 轴管 ;4- 转向器壳 ;5- 螺杆 ;6- 蜮螺钉 ;7- 螺母 ;8- 滚球 ; 9- 拨叉 ;l0- 转向臂 ;11- 调整螺栓 图 4-16 球面蜗杆滚轮式机构 l- 转向蜗杆 ;2- 转向滚轮 :3- 销轴 ;4- 转向臂轴 :5- 转向臂 ;6- 轴承四 液压转向助力器采用转向助力装置的转向系统叫做动力转向系统, 有液压式和电动式两种 采用动力转向装置的汽车, 不仅使汽车入库等复杂情况下的操作容易, 而且在高速行驶状态下, 能对动力加以限制, 使转向不会过轻, 增加了安全性 企业内机动车辆和大型载重车上多用液压转向助力器 36

37 图 4-18 直拉杆与球关节 l- 直拉杆 ;2- 加油嘴 ;3- 座块 ;4- 球头 ;5- 座块 ;6- 弹簧 ;7- 限止块 ; 8- 螺丝塞 ;9- 盖垫 ;10- 直拉杆臂 图 4-19 横拉杆及接头 l- 横拉杆 ;2- 螺栓 ;3- 横拉杆接头 ;4- 弹簧 ;5- 座块 ;6- 球头销 ;7- 防尘垫 ;8- 转向节臂 液压转向助力器的组成与工作原理如图 4-20 所示 当油泵 l 在发动机的驱动下将油筒 2 的油液吸人增压后, 输往转向器 10 驱动转向摇臂轴 11 转动, 再通过转向摇臂等传动装置将力传给转向轮 驾驶员的力仅通过转向盘带动传动轴 9 即可控制高压油的流量, 所以非常省力 当油泵不向转向助力器供油 ( 如发动机熄火 液压系统失效 ) 时, 驾驶员靠自己的力量转动转向盘实现车辆的转向 图 4-20 液压转向助力器 l- 转向助力器轴泵 ;2- 油筒 ;3- 低压油管 ;4- 高压油管 ;5- 转向轴管 ;6- 喇叭按钮 ;7- 转向灯开关 ;8- 转向传动轴楔键 ;9- 传动轴 ;lo- 转向器 ;11- 转向摇臂轴采用机械传动的履带行走装置的挖掘机 推土机等履带行走的工程机械, 在转弯时采取脱开一边履带离合器, 同时一般还加以制动的方法, 使一边的履带朝着脱开离合器的一边转弯 采用液压传动的履带行走装置的挖掘机 推土机等履带行走的工程机械, 则通过对油路的控制, 分别控制装在两条履带上的两个马达来实现转弯 ; 当油泵仅对其中的一个行走油马 37

38 达供油时, 则该马达驱动的履带绕另一条履带旋转 ; 两个油马达旋转方向相反时. 则实现就 地转弯 第四节制动系 制动系的功用是根据需要使汽车减速或在最短的距离内停车, 以确保行车安全 ; 并保证汽车停放可靠, 不致自动滑溜 汽车动系至少装用两套各自独立的制动装置 : 行车制动装置, 主要用于汽车行驶中的减速和停车 ; 驻车制动装置, 主要用于停车后防止汽车滑溜 有的还有紧急制动装置, 安全制动或辅助制动装置 两套制动装置都由产生制动作用的制动器和操纵制动器的传动机构两部分组成 汽车制动系的分类 : 制动系按制动器分 : 行车制动器 ( 鼓式 盘式 ); 驻车制动器 ( 鼓式 盘式 带式 ); 辅助制动器 ( 发动机排气制动器 电涡流制动器和液力制动器 ): 制动系按制动传动机构的制动力源分 : 人力式 ( 液压式 机械式 ) 一靠驾驶员施加于动踏板和手柄上的力作为制动力源的传动机构, 机械式仅用于驻车制动 ; 动力式一利用发动机的动力作为制动力源, 由驾驶员通过踏板或手柄加以控制的传动机构, 又可分为 : 气压式 真空液压式 ( 增压的 助力的 ) 和空气液压式 ( 增压的 助力的 ) 一 行车制动行车制动主要由制动泵 传动机构 车轮制动器组成 车轮制动器多由液压式 气压式制动泵驱动, 也有的采用气顶油或真空增力式驱动 车轮制动器有鼓式 ( 如 5CB-1T 型叉车 ) 盘式 ( 如 ZLSO 型装载机 ) 及带式 ( 如 2DB 蓄电池车 ) 三种 车轮制动器有装于全车各车轮的 ( 多见于汽车 ), 也有反装在驱动车轮的 ( 多见于企业内机动车如蓄电池车 叉车 1 1. 液压制动传动装置作用是将制动踏板力转换为油液压力经管路传至车轮制动器, 再转变为制动蹄张开的机械推力 构造与工作原理如图 4-21 所示 图 4-21 液压式制动 l- 制动器回位弹簧 ;2- 制动蹄 ;3- 制动轮缸 ;4- 活塞 ;5- 油管 ; 6- 制动踏板 ;7- 制动主缸 ;8- 油管 ;9- 活塞 ;lo- 推杆 ;11- 油管 ;12- 制动蹄 ; 13- 支承销 ;14- 贮液室当驾驶员踏下制动踏板 6 时, 制动总泵 7 的推杆推动总泵活塞 9 右移, 使制动液增压后经油管 8 5 1l 迸人制动分泵 3, 迫使分泵活塞 4 向左 右分开推动铆有摩擦片 12 的制动 38

39 蹄 2 与制动鼓接触而产生制动力 ( 制动力的大小与踏力成正比 当驾驶员放开制动踏板时, 总泵活塞在回位弹簧的作用下左移, 于是制动分泵内的压力降低, 制动蹄回位弹簧 l 将两动蹄拉回, 分泵内两活塞收拢, 迫使分泵内的制动液经油管回到制动总泵内, 车轮制动被解除 2. 气压制动传动装置作用是将压缩空气的压力转变为机械推力, 使车轮产生制动 控制踏板的行程可释放出不同数量的压缩空气, 以调整气体压力的大小来获得所需的制动力 构造与工作原理如图 4-22 所示 由发动机驱动的压缩机 l 产生的高压气体被输入贮气筒 14 贮存 当踏下制动踏板 9, 制动阀 ( 制动总泵 )7 把贮气筒内的压缩空气经管路分送至制动气室 12 和 1 5, 气室内的膜片及推杆驱动制动凸轮 14 转动 顶开制动蹄 11 和 16 与制动鼓产生制动力, 使车轮制动减速 制动力的大小与进入气室的气压成正比 当放开制动踏板时, 制动阀在贮气筒停止供给压缩空气的同时, 将前 后制动气室中的压缩空气排人大气中, 使车轮解除制动 图 4-22 气压式制动 l- 空气压缩机 ;2- 压缩机空气滤清器 ;3- 放水开关 ;4- 贮气筒 ;5- 气压表 ; 6- 通刮水器气管 ;7- 制动阀 ;8- 制动气管 ;9- 制动踏板 ;lo- 前制动气室软管 : ll- 前轮制动蹄 ;12- 前制动气室 ;13- 制动凸轮调整臂 ;14- 制动凸轮 ;15- 后制动气室 ; 16- 后轮制动蹄 ;17- 后制动气室软管 ;18- 制动阀压力调整螺栓 ;19- 制动阀拉臂调整螺栓 ; 20- 制动阀拉臂 ;2l- 进气阀 ;22- 出气阀 3. 气顶油增力式制动系统的构造与工作原理企业内机动车辆在运输作业中, 驾驶员使用脚制动相当频繁 为减轻脚踏力, 不少车型采用增力式制动装置, 现以 ZL50 型装载机为例简要介绍气顶油增力式制动系统的构造与工作原理 1) 气顶油双管路四轮制动系, 如图 4-23 所示 39

40 图 4-23 气顶油双管路四轮制动系 1- 空气压缩机 ;2- 油水分离器 :3- 压力控制器 ;4- 制动阀 :5- 接雨刷器管 ;6- 气压表 ; 7- 气喇叭 ;8- 空气罐 ;9- 单向阀 ;lo- 三通接头 ;1l- 加力器 ;12- 转动灯开关 ; 13- 盘式制动器空气压缩机 l 由发动机驱动, 产生的压缩空气经油水分离器 2 清洁后通过压力控制器 3 单向阀 9 进入空气罐 8 踏下制动阀 4, 压缩空气分两路分别进人前 后加力器 11 增压后的制动液推动盘式车轮制动器 13 的活塞 摩擦片压向制动盘, 使车轮制动 放松制动阀切断气源, 加力器的压缩空气从制动阀处排人大气 制动液返回加力器, 制动盘的制动力消除, 车轮制动被解除 2) 气顶油式制动系主要装置的构造与工作原理 (1) 双管路气制动阀, 如图 4-24 所示制动阀进气口 A B 分别接两个空气罐, 出气口 C D 分别接前 后加力器 踏下制动踏板 1 时, 顶杆 2 推动顶杆座 5 平衡弹簧 6 大活塞 7 及活塞杆 9, 打开阀门 12 使一个空气罐的压缩空气由 A 121 进 C 口出至后加力器 与此同时, 鼓膜夹板 11 推动顶杆 14 小活塞 15 及活塞 16 打开下边的阀门 17 使另一空气罐的空气由 B 口进 DH 出至前加力器 所以前 后桥车轮同时制 松开制动踏板, 前加力器的压缩空气由 D 回, 经活塞杆 16 的中孔进人通道 E, 与从 C 口回来的后加力器压缩空气一起经活塞杆 9 的中孔由 F 腔排至大气中, 车轮制动被解除 双管路制动系的特点是当一个加力器失效时, 另一加力器仍可工作 40

41 图 4-24 双管路气制动阀 l- 制动踏板 ;2- 顶杆 ;3- 防尘套 ;4- 阀支架 ;s- 顶杆座 ;6- 平衡弹簧 7- 大活塞 ;8- 弹簧座 ;9- 活塞杆 ;lo- 鼓膜 ;1l- 鼓膜夹板 ;12- 阀门 ;13- 阀门回位弹簧 ;14- 顶杆 ;15- 小活塞 ; 16- 活塞杆 ;17- 阀门 图 4-25 加力器 l- 接头 ;2- 活塞 ;3-Y 形密封圈 ;4- 毛毡密封圈 ;5- 弹簧 ;6- 锁环 ;7- 止挺垫圈 ; 8- 皮圈 ;9- 端盖 ;l0- 加油器 ;ll- 村垫 ;12- 滤网 ;13- 活塞 ;14- 皮碗 ;15- 弹簧 ; 16- 回油阀 A- 回油孔 B- 补偿孔 (2) 加力器 ( 如图 4 25 所示 ) 气顶油加力器分为气缸和液压总泵两部分 制动时, 压缩空气推动活塞 2 克服弹簧 5 的阻力通过推杆使液压总泵活塞 13 右移 使总泵缸内的制动液产生高压, 顶开回油阀 16 的小阀门进入车轮制动器的活塞油缸 ( 制动分泵 ) 使车轮制动 当气压为 686kPa(7kgf/cm2) 41

42 时, 出 El 的油压为 9806kPa(100kgf/cm2), 所以产生了增力作用 松开制动踏板, 压缩空气从接头 l 返回制动阀 活塞 2 13 在回位弹簧的作用下复位, 制动器活塞的制动液经油管推开回油阀 16 返回液压总泵, 车轮制动解除 二 驻车制动驻车制动器 ( 又称中央制动器 手制动器 ) 的功用是 : 使汽车停放可靠 ; 便于上坡起步 ; 并可在行车制动失效后临时使用或配合行车制动进行紧急制动 大多汽车都将驻车制动器安装在变速器或分动器后 ; 也有少数汽车装在后驱动桥的输入轴前端, 其制动力矩作用在传动轴上, 还有的汽车在后轮制动器中加装必要的机构, 使之兼充驻车制动器 驻车制动的制动传动机构可以是机械式的 液压式的或气压式的 由于多用手操纵, 故称为手制动 图 4-26 手制动器 l- 锁扣按钮 ;2- 拉杆弹簧 ;3- 手制动杆 ;4- 螺栓与螺帽 ;5- 齿板 ;6- 轴形销 ;7- 锁扣轴 ; 8- 锁扣 ;9- 拉杆 ; 销子 ;ll- 联动臂 l2- 前制动蹄 ;15- 前制动蹄臂 ; 16- 蹄臂拉杆 ;17- 蹄臂拉杆弹簧 ;18- 制动蹄拉紧弹簧 ;19- 制动盘 ;20- 调整螺母 ; 21- 后制动蹄臂 ;22- 后制动蹄 ;23- 制动蹄销锁片 ;24- 制动蹄销 ;25- 制动蹄臂销 : 26- 蹄臂销止动螺钉 ;27- 调整螺钉 ;28- 手制动器支架 ;28- 锁止螺帽驻车制动器有盘式 鼓式和带式三种 盘式制动器的旋转部分是制动盘, 鼓式和带式制动器的旋转部分是制动鼓 常见的中央盘式手制动器的构造与工作原理如图 4-26 所示 向右拉手制动杆 3, 拉杆 9 带动联动臂 1l 的上端左移, 使蹄臂拉杆 16 及后制动蹄臂 21 左移, 前制动蹄臂 15 右移, 因此制动蹄 12 和 22 便夹住制动盘 19 而起制动作用 同时锁扣 8 将手制动杆位置锁止, 实现了驻车制动 按下按钮 l 释放锁扣的锁止并将手制动杆左推, 拉杆 9 等便反向动作, 蹄臂拉杆弹簧 17 的张力使制动蹄 与制动盘 19 分离而解除制动 42

43 第五章 叉车的电气设备 车辆的电气设备是车辆的重要组成部分, 其工作性能的好坏会直接影响车辆的动力性 经济性 可靠性及安全性等 车辆电气设备一般由供电设备和用电设备两大部分组成 第一节供电设备 供电设备是车辆用电设备的电源, 它包括蓄电池 发动机及调节器 其中发电机是主要电源, 蓄电池是辅助电源, 两者并联工作 调节器用于保持发电机输出电压的稳定 一 蓄电池蓄电池是一种可逆式直流电源 它与发电机并联后组成汽车电源 当发动机起动时, 蓄电池向起动机 点火系等用电设备供电 在发动机正常工作时, 车辆用电设备主要由发电机供电, 而当发电机输出电压较低甚至不发电或者用电设备开启较多造成发电机负荷较大时, 蓄电池开始向用电设备供电 当蓄电池存电不足且发电机负荷较小时, 发电机发出的部分电能将转化为化学能存入蓄电池中 另外, 蓄电池还有电容器的作用, 吸收电路中的瞬时过电压, 稳定电网电压, 以保护电子元件不被击穿 蓄电池的种类较多, 由于铅酸蓄电池 ( 以下简称蓄电池 ) 具有内阻小 电压稳定 成本低 起动性能好等优点 所以在机动车辆上广泛应用 1. 蓄电池的构造及型号蓄电池的构造如图 5-1 所示, 由 3 个或 6 个单格电池串联而成 每个单格的标称电压为 2V, 形成 6V 或 12V 的直流电源供车辆选用 图 5-1 蓄电池的构造 1- 蓄电池外壳 ;2- 电极衬套 ;3- 正极接线柱 ;4- 连接条 ;5- 加液孔螺塞 ;6- 负极接线柱 ; 7- 负极板 ;8- 隔板 ;9- 封料 ;10- 护板 ;11- 正极板 ;12- 肋条 1) 蓄电池的构造蓄电池主要由极板 隔板 电解液和外壳等四部分组成 (1) 极板极板分正极板和负极板 在蓄电池充 放电过程中, 电能与化学能的相互转换就是依靠极板上活性物质与电解液中硫酸的化学反应来实现的 正极板上的活性物质是二氧化铅 (PbO 2 ), 呈深棕色, 负极板上的活性物质是海绵状纯铅 (Pb), 呈深灰色 43

44 把正负极板各一片相对放入电解液中, 便可得到 2V 左右的电动势 为了获得较大蓄电池容量, 常将多片正 负极板分别并联, 装在单格电池内 在每个单格电池中, 负极板总比正极板多一片, 使正极板都处于负极板之间, 保持其两侧放电均匀, 防止极板拱曲 (2) 隔板正负极板的安装应尽可能靠近, 以利于减小蓄电池的内阻和体积 为避免正负极板彼此接触而造成短路, 应用绝缘的隔板将正 负极板隔开 隔板具有多孔性, 以利于电解液渗透, 此外, 隔板还应具有良好的耐酸性和抗氧化性 常用的隔板材料有木质 微孔橡胶 微孔型塑料等 (3) 电解液电解液由纯硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成, 其相对密度一般为 1.24~1.30g/cm 3 电解液在充放电的电化学反应中, 起到离子间的导电作用, 并参与蓄电池的化学反应, 它的纯度是影响蓄电池性能和使用寿命的重要因素 (4) 壳体壳体用于二盛放电解液和极板组, 采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成 壳体为整体式结构, 底部有突起的筋条口搁置极板组 壳体上部用相同材料的电池盖密封, 电池盖七设有对应于每个单格电池的加液孔, 用丁添加电解液和蒸馏水以及检杏电解液液面高度和测量电解液的密度, 加液孔盖上的专用通气孔供蓄电池化学反应中产生的气体 (H 2 O 2 ) 排出 2) 蓄电池的型号按机械工业部 JB 铅蓄电池产品型号编制方法 标准规定, 国产蓄电池型号的含义如下 : I. 串联的单格电池数, 用阿拉伯数字表示 Ⅱ. 蓄电池类型按其主要用途划分, 用汉语拼音字母表示蓄电池的特征为附加部分, 仅 在同类用途的产品具有某种特征, 而在型号中又必须加以区别时采用 Ⅲ. 额定容量, 用阿拉伯数字表示 其单位为 A h( 安培 小时 ) 例如 :6-QA-60 型蓄电池 : 表示由 6 个单格电池组成, 额定电压为 12V, 额定容量为 60A h 的起动型干荷电蓄电池 2. 蓄电池的工作原理 在蓄电池中, 正极板为 PbO 2, 负极板为 Pb, 硫酸 (H 2 SO 2 ) 水溶液 D 两极浸入电解液 时, 由于正负极板的电极电位不同, 而形成了蓄电池的电动势 在正极板处, 少量的 PbO 2 溶入电解液, 与水生成 Pb(OH) 4 再分离成四价铅离子 (PB 4+ ) 和氢氧根离子 (OH - ), 即 : PbO 2 +2H 2 O Pb(OH) 4 Pb(OH) 4 Pb 4+ + OH - 电解液中的 Pb 4+ 有沉附于极板表面的倾向,OH - 使正极板相对于电解液具有正电位 同时由于正 负电荷的吸引, 正极板上的 Pb 4+ 有与电解液中的 OH - 结合, 生成 Pb(OH) 4 的 倾向 当两者达到平衡时, 极板相对于电解液的电极电位约为 +2V 在负极板处, 一方面 Pb 有溶于电解液的倾向, 在电解液中生成 Pb 4+, 使极板带负电 ; 另一方面, 由于正负电荷的吸引,Pb 4+ 有沉附于极板表面的倾向 当两者达到平衡时, 极板 相对于电解液的电极电位约为 -0.1V 这样, 蓄电池在未与电路接通 反应达到相对平衡状态时的电动势约为 2.1V 44

45 1) 放电过程 蓄电池放电时的化学反应过程如图 5-2 所示 当蓄电池与外电路接通后, 由于电动势 E 的存在, 使电路内产生电流 Ir, 即电子 e 从负极板流向正极板, 将 Pb 4+ 转化为 Pb 2+, 而 Pb 2+ 与电解液中的硫酸根离子 SO4 2- 结合生成 PbSO 4, 并沉附在正极板上 即 : Pb 4+ +2e Pb 2+ Pb 2+ + SO 4 2- PbSO 4 图 5-2 蓄电池放电过程在电解液中,H 2 SO 4 失去 SO 4 2- 而余下氢离子 H +, 它与 OH - 结合生成水 即 : 4H + +4OH - 2H 2 O 也就是说, 在放电过程中, 极板上的活性物质将逐渐转化为 PbSO 4, 同时, 由于电解液 中 SO 4 2- 的不断减少, 使得电解液的相对密度下降 从理论上讲, 放电过程可一直进行到极板上的所有活性物质被耗尽, 但由于生成 PbSO 4 沉附于极板表面, 使得在使用中称为放完电的蓄电池的活性物质利用率仅达 20%~30% 2) 充电过程 蓄电池充电时, 正 负极板与直流电源相连, 当电源的端电压高于蓄电池的电动势时, 在电场的作用下, 充电电流 I C, 的放电电流相反方向流动, 使正极电位升高, 负极电位下降, 正负极板处的平衡被破坏 充电时的化学反应过程如图 5-3 所示 在正极板处的 Pb 2+ 失去两上电子变为 Pb 4+, 再与电解液中水分解产生的 OH - 结合生成 Pb(OH) 4,Pb(OH) 4 又被分解为 PbO 2 和 H 2 O,PbO 2 沉附于正极板上 即 : Pb 2+ 2e Pb 4+ Pb 4+ +4OH - Pb(OH) 4 Pb(OH) 4 PbO 2 +2H 2 O 图 5-3 蓄电池充电过程 在负极板处 Pb 2+ 得到两个电子变成 Pb 沉附到负极板上 即 : Pb 2+ +2e Pb 45

46 而在正 负极板附近的 SOi 与电解液中的 H+ 结合生成 H 2 SO 4 即 : 2H + + SOi H 2 SO 4 由此可见, 在充电过程中, 正 负极板上的 H 2 SO 4 逐渐转化为 PbO 2 Pb 和 H 2 SO 4, 使 得电解液的相对密度逐渐上升 当充电接通终了时,PbSO 4 已基本恢复为 PbO 2 和 Pb, 这时, 充电电流将引起水的分解, 使正极板附近的 O 2- 失去两个电子变成 O 2 从电解液中逸出 ; 负 极板附近的 2H + 得到两个电子变为 H 2 从电解液中逸出 即 : 2H 2 O 2H 2 +O 2 蓄电池在充放电时总的化学反应过程可表示为 : PbO 2 +Pb+2H 2 SO 4 2PbSO 4 +2H 2 O 前面介绍的普通蓄电池使用前必须进行初充电, 而且使用中需进行维护 改进型蓄电池, 如干荷蓄电池 湿荷蓄电池 胶体蓄龟池 免维护蓄电池等, 其性能有了很大提高, 正在被 广泛应用 二 发电机 发电机是汽车电源系统的主要设备, 在发动机正常工作转速范围内, 向除起动机外的所 有用电设备供电的同时, 还向蓄电池充电 目前, 汽车上广泛采用的是三相交流发电机, 它具有体积小 重量轻 低速充电性能好 结构简单等特点 1. 交流发电机的构造 车用三相交流发电机主要由转子 定子 整流器及端盖等组成 如图 5-4 和图 5-5 所示 分别为 JF132 型交流发电机的组件图和结构简图 图 5-4 JF132 型交流发电机的组件 1- 后端盖 ;2- 电刷架 ;3- 电榭 ;4- 电刷弹簧压盖 ;5- 硅二极管 ; 6- 散热板 ;7- 转子 ;8- 定子总成 ;9- 前端盖 ;10- 风扇 ;11- 皮带轮 1) 转子交流发电机的转子是发电机的磁场部分, 它主要由两块极爪 磁场绕组 滑环和轴等组成 如图 5-6 所示 压装在转子轴上的两极爪的空腔内装有磁轭, 其上绕有磁场绕组, 绕组两端的引线分别焊接在与轴绝缘的两个滑环上 在发电机的端盖内, 装有与其绝缘的两个电刷, 通过弹簧力的作用, 电刷与滑环保特接触 当两个电刷与直流咆源连接时, 磁场绕组便产生轴向磁通, 使两极爪被分别磁化为 N 极和 S 极, 从而形成了 6 对相互交错并沿圆周方向均匀分布的磁极 转子极爪的形状是为了使定子绕组产生交流电动势波形近似于正弦波形 46

47 图 5-5 JF132 型交流发电机的结构 1- 肟端盖 ;2- 滑环 ;3- 电制 ;4- 电刷弹簧 ;5- 电刷架 ;6- 磁场绕组 ; 7- 定子绕组 ;8- 定子铁芯 ;9- 前端盖 ;10- 风扇 ;11- 皮带轮 图 5-6 交流发电机的转子 L- 滑环 ;2- 转子轴 ;3- 爪极 ;4- 磁轭 ;5- 磁场绕组 2) 定子定子又称作电枢, 它的功用是产生交流电, 由定子铁芯和定子绕组组成 定子铁芯由相互绝缘且内圆带槽的环状硅钢片叠成, 定子槽内嵌有三相对称绕组, 其连接方法大多数为星形接法, 只有部分大功率发电机采用三角形接法 为保证三极绕组中产生大小相等 频率相同, 且相位差 120 ( 电角度 ) 的三相对称电动势, 三相绕组必须满足以下要求 : (1) 每相绕组的线圈个数 匝数 节距都必须完全相等 ; (2) 三相绕组的起端 A B C 在定子槽内的排列必须间隔 120 电角度 3) 整流器整流器的作用是将三相绕组产生的交流电变为直流电, 它由 6 只硅整流二极管组成 其中 3 只二极管压装在后端盖的 3 个孔中, 其引线为二级管的负极 ( 这种二极管俗称负极管 f, 管底部涂有黑色标记 ), 它的外壳直接与发电机外壳相连成为发电机的负极 另外 3 只二极管压装在铝制散热板上, 其引线为二极管的正极 ( 这种二极管俗称正极管子, 管壳底部涂有红色标记 ) 安装时, 散热板与后端盖用绝缘片隔开, 并用固定螺栓引至后端盖外部作为发电机的电源输出端, 标记为 B ( + 或 电枢 ) 如图 5-7 所示 47

48 图 5-7 六只二极管的安装示意图 4) 端盖前后端盖是由铝合金制成 后端盖内装有电刷和电刷架, 电刷架由酚醛玻璃纤维塑料制成 ; 电刷用铜粉和石器粉制成, 它安装在电刷架孔内, 借弹簧压力与滑环保持接触 电刷组件的结构见图 5-8 所示 发电机的前端装有皮带轮和叶片式风扇, 前后端盖上分别有出风口和进风口, 当发电机工作时, 高速空气流经发电机内部进行冷却 图 5-8 电刷架的结构 2. 交流发电机的工作原理图 5-9 所示为交流发电机的工作原理图 在发电机工作时, 转子的磁场绕组接通直流电源, 磁力线和定子绕组即产生相对切割运动, 在三相绕组中产生交流电动势, 其频率 f 为 : F=P n 60(Hz) 式中 :P 磁极对数 ; n 发电机转速 (r/min) 这种感应产生的交流电动势波形近似于正弦波形 48

49 图 5-9 交流发电机工作原理 3. 交流发电机的整流过程如图 5-10 所示, 交流发电机产生交流电是通过一个由 6 只硅整流二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的 硅整流二极管具有单向导电特性, 即当二极管的外加电压为正向电压时, 管子呈低电阻, 处于 导通 状态 ; 当外加电压为反向电压时, 管子呈高电阻, 处于 截止 状态 这样, 在某一瞬间, 总存在一对正极电位最高和负极电位最低的管子导通 根据上述原则, 交流发电机的整流过程如下 : 图 5-10 三相桥式整流电路及电压波形图 在 t=0 时,U A =0,U B 为负值,Uc 为正值, 故二极管 D5 D4 处于正向电压而导通 加在负载 R L 上的线电压为 Uc B 在 t 1 ~t 2 时间内,U A 最高,U B 最低, 所以 D 1 D 4 处于正向电压而导通 加在负载 R L 上的线电压为 U AB 依此类推, 周而复始, 在负载 R L 的两端就得到一个比较平稳的直流脉动电压, 其电压 49

50 波形如图 5-10(c) 所示 交流发电机输出电压的平均值为 : 式中 :U AB 一线电压的有效值 U=1.35U AB 图 5-11 带中心抽头的交流发电机 从交流发电机三相绕组的中性点引出来的中心抽头, 如图 5-11 所示, 其标记为 N 中性点相对于发电机外壳之间的电压 U N 可用作对充电指示灯继电器等的控制, 它是通过 3 个负极管整流后得到的直流电压 所以 : U N =1/2 U 4. 交流发电机的激磁方式在不接引电源时, 交流发电机可以利用磁极的剩磁自激发电 但由于剩磁较弱, 只有在发电机的转速较高时, 才能实现 因此, 车用交流发电机在低转速时, 要采用它激方式, 即蓄电池供给激磁绕组电流, 以增强磁场强度, 使发电机的输出电压迅速提高 当发电机达到一定转速 ( 一般为 900~1000r/min) 时, 其输出电压才高于蓄电池电压, 方可由它激方式变为自激方式 除了上述普通交流发电机外, 还有八管 九管 十一管及无刷等型式的交流发电机已经在部分车型上被采用 三 交流发电机调节器由于发电机工作时, 转子转速和负载变化较大, 会引起其输出电压的变化, 因此, 为保证车辆电路电压的稳定, 交流发电机必须配用电压调节器 1. 双级电磁振动式电压调节器工作原理图 5-12 所示为 FT61 型双级电磁振动式调节器线路图 其中,K 1 为低速触点 ( 常闭 ), K 2 为高速触点 ( 常开 ) 该调节器工作过程如下: 1) 发电机输出电压低于蓄电池电动势时, 磁场绕组中蓄电池提供电流, 采用它激方式 此时, 发电机输出电压及磁场电流随转速的升高而增加 激磁线圈电流电路为 : 蓄电池正极 调节器 B 接柱 低速触点 K 1 磁轭 调节器 F 接柱 发电机 F 接柱 激磁线圈搭铁 磁化线圈电流电路为 : 蓄电池正极 调节器 B 接柱 加速电阻 R 1 磁化线圈 温度补偿电阻 R 3 搭铁 50

51 图 5-12 FT61 型双级电磁振动式调节器线路图 L- 静触点支架 ;2- 衔铁 ;3- 磁化线圈 ;4- 弹簧 ; 5- 磁轭 ; 6- 电刷 ;7- 滑环 ;8- 磁场绕组 ;9- 三相定子绕组 R l 加速电阻 (1Ω);R 2 调节电阻 (8.5Ω);R 3 补偿电阻 (13Ω); K 1 低速触点 ;K 2 高速触点 2) 当发电机由于转速升高而使其输出电压高于蓄电池电动势时, 磁场电流及流经磁化线圈的电流均由发电机供给, 发电机激磁方式由它激转为自激, 并且随转速的升高, 其输出电压磁场电流调节器磁化线圈电流均增大 此时, 在激磁线圈和磁化线圈的电流电路中, 除电源由蓄电池改为发电机外, 其它均不变 3) 当发电机输出电匮箍转速的升高而进一步增大时, 磁化线圈产生的电磁吸力将克服弹簧拉力, 使低速触点 K 1 断开 这时, 激磁绕组的电流回路中将串入调节电阻 R 1 和 R 2, 使磁场电流减小, 发电机输出电压降低 当输出电压降低到磁化线圈的电磁吸力小于弹簧拉力时, 低速触点 K 1 又重新闭合, 电阻 R 1 R 2 被短路, 使磁场电流升高, 发电机输出电压重又升高, 宣至 K 1 再次被吸开 如此循环, 通过 K 1 的振动, 使发电机的输出电压稳定在某一定值不变 4) 当发电机转速继续升高时, 磁化线圈的电磁吸力将使高速触点 K 2 闭合, 磁化绕组的两端同时搭铁, 造成磁场电流急剧减少, 发电机输出电压亦急剧下降 与此同时, 由于磁化线圈电流也急剧减少, 触点将回到中间位置, 使 K 1 K 2 均处于断开状态, 这时, 磁场电流又开始急剧增大, 发电机输出电压又重新升高 如此循环, 通过 K 2 的振动, 使发电机输出电压又稳定在比前述略高的一个定位 当然, 要求这两个定值相差越小越好 在双级电磁振动式调节器中, 电阻 R 1 R 2 R 3 是为了改善工作性能而设置的 (1) 加速电阻 K 1 的作用是提高触点的振动频率 当 K 1 闭合时, 流经 R 1 的电流较小, 其对磁化线圈电压影响可忽略不计 当 K 1 断开时, 由于磁场电流的加入, 使得 R 1 引起了磁化线圈电压的迅速下降,K 1 触点迅速复位, 从而提高触点的振动频率 (2) 讽节电阻 R 2 的作用如前面所述, 是调节 K 1 断开后有磁场电流, 阻止发电机输出电压的进一步升高 51

52 题 (3) 温度补偿电阻 R 3 的作用是解决磁化线圈的工作温瘴变化而造成输出电压漂移问 2. 晶体管电压调带器的基本原理 图 5-13 外搭铁型电子调节器基本电路 电磁振动式调节器存在体积大, 寿命短, 可靠性差等缺点, 而晶体管调节器则摒弃了上述缺点, 正被广泛应用 图 5-13 所示为晶体管调节器的基本电路 其中 T 1 为小功率三级管,T 2 为大功率三级管, 两者用于接通或断开磁场电流 DW 为稳压二极管 当发电机转动或转速较低时, 蓄电池加在分压电阻 R 1 上的电压低于稳压二极管的反向击穿电压, 使得 DW 处于截止状态,T 1 亦处于截止状态 ( 无基极电流 ) 此时,T 2 处于导通状态, 产生磁场电流 当发电机的输蝰电压随转速的升高而上升达到某一设定值时, 分压电阻 R 1 上的电压高于稳压二极管的反向击穿电压,DW 击穿导通, 使得 T 1 处于导通状态,T 2 处于截止状态, 切断了磁场电流, 导致输出电压迅速下降且达到另一个设定值时,T 1 截止,T 2 导通, 输出电压开始回升 如此反复, 使发电机的输出电压稳定在设定值内 近年来, 随着集成电路技术的发展, 使得集成电路调节器已开始在车辆上应用 集成电路调节器的基本互作原理与晶体管调节器相同, 在此不再多述 第二节用电设备 车辆的用电设备有起动机 照明 信号 仪表以及汽油机的点火系等 汽油机的电火系在第三章的第一节已做介绍, 此不多述 一 起动机起动机的作用是将蓄电池电能转换为机械能, 通过传动机构驱动飞轮旋转, 使发动机起动 1. 起动机的构造与工作原理起动机一般由直流电动机 传动机构和电磁开关三部分组成 常用的电磁操纵强制啮合式起动机结构如图 5-14 所示 1) 直流电动机 (1) 构造为获得较大的起动转矩, 车用起动直流电动机一般均采用直流串激式电动机 它是由电枢 磁极 电刷等组成 1 电枢电枢由铁芯 电枢绕组 电枢轴和换向器组成, 其作用是产生电磁转矩 铁芯由相互绝 52

53 缘的硅钢片叠压而成, 其外槽内嵌有用粗大的扁铜线绕制成的波形电绕组 换向器由铜片和云母叠成, 压装予电枢的一端, 相邻铜片之间用云母绝缘, 并且使换向器与电枢绝缘 为避免电刷磨损的粉末落入铜片间造成短路故障, 云母片一般不应低于铜片, 同时, 每个换向器铜片均与对应的电枢绕组端头相连 2 磁极磁极由铁芯和磁场绕组组成, 其作用是在电动机中产生磁场 磁极通过螺钉固定在起动机壳的内壁上, 为增大电磁转矩, 常采用四个磁极 磁场绕组用粗扁铜线绕制而成, 一般与电枢绕组采用串联方式连接 如图 5-15 所示 图 5-14 强制啮合式起动机的结构 1- 回位弹簧 ;2- 保持线圈 ;3- 吸引线圈 ; 4- 电磁开关壳体 ;5- 触点 ;6 接线柱 ;7- 接触盘 ; 8- 后端盖 ;9- 电刷弹簧 ;10- 换向器 ;11- 电制 ;12- 磁极 ;13- 磁极铁芯 ;14- 电枢 ;15- 激磁绕组 ;16- 移动衬套 ;17- 缓冲弹簧 ;18- 单向离合器 ;19- 电枢轴花键 ;20- 驱动齿轮 ;21- 覆盖 ; 22- 制动盘 ;23- 传动套筒 ;24- 拨叉 8 电刷及电刷架电刷用铜和石墨粉压制而成, 以减小电刷电阻及增加耐磨性 电刷装于二电刷架内, 并由弹簧压紧在换向器上 (2) 工作原理直流电动机的上作原理见本书第三章第三节所述 2) 传动机构起动机传动机构的作用是在发动机起动时, 将转矩传递给飞轮 ; 在发动机起动后, 使驱动齿轮与飞轮脱离啮合, 防止电枢被飞轮拖带而高速旋转, 造成电枢损坏 常用的起动机传动机构有以下三种 : 53

54 图 5-15 磁场绕组的接法 1- 绝缘接线柱 ;2- 磁场绕组 ;3- 正电刷 ;4- 负电刷 ;5- 换向器 (1) 滚柱式单向离合器其结构及工作原理如图 5-16 和图 5-17 所示 在起动时, 驱动齿轮被推出与飞轮齿圈啮合, 驱动飞轮使发动机起动 发动机起动后, 飞轮齿圈会带动驱动齿轮旋转, 使得滚柱滚入外壳与十字块形成的楔形槽的宽处而打滑, 防止电枢飞转而损坏 图 5-16 单向滚柱式啮合器. 1- 驱动小轮 ;2- 外壳 ;3- 十字块 ;4- 滚柱 ;5- 压帽弹簧 ;6- 垫圈 (2) 摩擦片式单向离合器 图 5-17 单向滚柱式离合器工作示意图 1- 驱动小齿轮 ;2- 壳 ;3- 十字块 ;4- 滚柱 ;5- 飞轮 54

55 图 5-18 摩擦片式单向离合器结构 1- 限位套 ;2- 衬套 ;3- 驱动齿轮 ;4- 限位螺母 ;5- 弹性垫圈 ;6- 压环 ;7- 调整垫圈 ; 8- 从动摩擦片 ;9 15- 卡环 ;10- 主动摩擦片 ;11- 内接合鼓 ;12- 缓冲弹簧 ; 13- 传动套简 ;14- 移动衬套 ;16- 外接合鼓其结构如图 5-18 所示 起动机电枢转动时, 由于电枢轴上有螺旋花键, 使得内接合鼓左移, 将摩擦片压紧, 通过主 从动片之间的摩擦力将电磁转矩传给驱动齿轮 发动机起动后, 驱动齿轮被飞轮带动旋转, 当其转速大于电枢轴转速时, 内接合鼓则右移退出, 主 从动摩擦片不再传递转矩, 也就避免了电枢超速的危险 图 5-19 弹簧式单向离合器 1- 衬套 ;2- 驱动齿轮 ;3- 限位套 ;4- 扇形块 ;5- 离合弹簧 ;6- 护套 ;7- 花键滑套 ;8- 缓冲弹簧 ; 9- 拨叉滑环 ;10- 卡环 ;11- 挡板 (3) 弹簧式单向离合器其结构如图 5-19 所示 起动时, 电枢轴带动花键套筒旋转, 弹簧被扭紧而紧箍在驱动齿轮和花键套筒的外圈表面上, 将转矩传给驱动齿轮 发动机起动后, 驱动齿轮的转速高于电枢轴的转速, 使得弹簧放松, 从而起到了单向离合器的作用 3) 电磁开关 55

56 图 5-20 电磁开关的构造 1- 接线螺柱 ;2- 开关绝缘盖 ;3- 触点 ;4- 接触盘 ;5- 磁轭 ; 6- 吸引线圈与保持线圈 ;7- 顶杆 ;8- 缓冲弹簧 ;9- 回位弹簧 ;10- 拉杆电磁开关的结构如图 5-20 所示 如图 5-21 所示, 为电磁开关及起动电路工作原理 接通起动开关, 起动继电器触点闭合后的电流通路为 : 蓄电池正极 接线柱 10 起动继电器电源接线柱 触点 1 起动继电起动机接线柱 接线柱 9 吸引线圈 接线柱 8 接线柱 11 保持线圈 搭铁 蓄电池负极磁场绕组和电枢绕组 搭铁 蓄电池负极 这时, 在吸引线圈和保持线圈磁场力的共同作用下, 活动铁芯 18 被吸入, 拨叉 21 拨动驱动齿轮 24 与飞轮齿圈啮合 同时, 接触盘 12 被活动铁芯向左推出, 将触点 10 和 11 接通, 于是, 蓄电池的大电流直接滚入起动机的磁场绕组和电枢绕组 ; 产生正常转矩将发动机起动 当电磁开关触点被接触盘接通时, 吸引线圈被短路, 活动铁芯靠保持线圈的磁力保持不动 图 5-21 电磁开天及起动电路工作原理 1- 起动继电器触点 ;2- 起动继电器线圈 ;3- 起动开关 ;4- 点火开关 ; 5- 附加电阻线 ( 白色 1.7Ω); 6- 点火线圈附加电阻短路接线柱 ;7- 导电片 ;8- 接线往 ; 起动歼关接线拄 ;11- 接线柱 ;12- 接触盘 ;13- 推杆 ;14- 固定铁芯 ;15- 吸引线圈 ; 16- 保持线圈 ;17- 复位弹簧 ;18- 活动铁芯 ;19- 调节螺钉 ;20- 连接片 ;21- 拨叉 ; 22- 限位螺钉 ;23- 滚柱式单向离合器 ;24- 驱动齿轮发动机起动后, 松开起动开关, 起动继电器触点断开, 电流由接线柱 8 流入吸引线圈和保持线圈, 此时, 两个线圈产生的磁通方向相反, 磁力互相抵消, 活动铁芯在回位弹簧的弹力作用下回位, 驱动齿轮退出啮合, 接触盘回位, 起动机因电路被切断而停止工作 在图 5-21 中, 附加电阻 5 在起动过程中被短路 ; 以保证起动时有足够的点火能量 二 照明与信号装置为保证汽车行驶安全, 提高车辆运行速度, 必须给车辆安装各种照明和信号装置 1. 照明装置车辆的照明装置一般包括前照灯 倒车灯 雾灯 仪表灯 驾驶室顶灯 车门灯等 1) 前照灯前照灯用于车辆在夜间及能见度较低的情况下行驶时, 照明前方的道路 对前照灯的基本要求是 : (I) 保证车前有 100m 以上的明亮而均匀的照明 56

57 (2) 应具有防眩目装置, 以免夜间会车时使对方驾驶员目眩而发生事故 前照灯由灯泡 反射镜 配光镜三部分组成, 如图 5-22 所示 1 灯泡目前照明灯泡有普通灯泡和卤钨两种, 如图 5-23 所示 普通灯泡的灯丝用钨制成, 其玻璃外壳内充满了惰性气体以减少钨受热后的蒸发 但是这种灯泡不能阻止钨的蒸发, 使得灯泡的玻璃壳在使用过程中会逐渐变黑 ( 由于钨的沉积造成的 ) 卤钨灯是利用卤钨的再生循环反应原理而制成的, 即在惰性气体中加入一定量的卤族元素 ( 如碘 溴等 ), 受热蒸发的钨就会与其反应生成卤化钨, 当卤化钨扩散到灯丝附近的高温区时又受热分解, 钨重新回到灯丝上, 释放出来的卤素又与蒸发的钨化合, 从而避免了灯泡变黑现象 此外, 卤钨灯泡体积小 机械强度高 充气压力高 工作温度高, 可以有效地抑制钨的蒸发, 所以卤钨灯泡的发光强度高, 使用寿命长 图 5-22 汽车前照灯总成 1- 透光玻璃 ;2- 灯泡组件 ;3- 反光罩 ;4- 插座 ;5- 接线器 ;6- 灯外壳 图 5-23 幻泡 l 5- 配光屏 ;2 4- 近光灯丝 ;3 6- 远光灯丝 ;7- 泡壳 ;8- 定焦盘 ;9- 插片 为了满足对前照灯的要求, 前照灯泡都具有远光和近光两根灯丝 2 反射镜反射镜的作用是将灯泡的光线聚合并导向前方, 使光度增强几百倍甚至上千倍, 保证车前方 150~400m 范围获得足够的照明 57

58 3 配光镜配光镜的作用是对反射镜反射出的平行光束进行整形, 使车前路后和路缘均获得良好的照明效果 为了避免前照灯的眩目作用, 一般采取以下措施 : a. 将近光灯丝置于反射镜焦点上方, 使反射的光线射向路面 b. 在近光灯丝下方加装配光屏, 避免光线向上反射 c. 加装非对称配光屏, 使光线照亮车前道路和右侧人行道 2) 其它照明灯在车辆上, 一般还要安装下列照明灯 : (1) 雾灯 : 用于有雾 下雪 尘埃弥漫等情况下提供照明, 其光色为黄色 (2) 倒车灯 : 用于夜晚倒车时提供照明和倒车信号 (3) 牌照灯 : 用于照亮车后的牌照 (4) 仪表照明灯 : 用于夜间行车时为仪表提供照明 此外, 还有顶灯 踏步灯 车厢灯 工作灯等 2. 信号装置车辆的信号装置由灯光信号装置和声响信号装置两部分组成 1) 灯光信号装置车辆的灯光信号装氍主要包括转向信号灯 制动信号灯 报警信号灯 倒车信号灯 示廓信号灯等 (1) 转向信号灯及转向信号转向信号灯为亮灭交替的闪光信号, 光色为橙色 它装于车身前 后端的左右两侧, 为四只或六只 为了保证在白天能看清转向灯光, 一般转向信号灯有很强的亮度, 其闪光频率在 50~110 次 /rain 范围内 常见的转向信号闪光器有热丝式 电容式 翼片式和昌体管式等 在此仅介绍翼片式和电容式闪光器 如图 5-24 所示, 为直热翼片式闪光器的结构原理 热胀条为热胀系数较大的合金钢带, 在冷却状态时, 将弹性钢片制成的翼片绷紧成弓形, 使触点闭合 转向信号灯开关接通后, 电流即从蓄电池正极经翼片 热胀条 触点 转向信号灯开关流入转向信号灯, 然后搭铁, 形成回路, 转向信号灯亮 此时, 热胀条因通电发热而伸长, 当其仲长至一定长度时, 翼片将突然弹直, 使得触点断开, 电路被切断, 转向信号灯熄灭 断电后, 随着热胀条的冷却收缩, 翼片又弯曲成弓形, 触点重新闭合, 转向灯又亮起 如此交替变化, 使转向信号灯不停地闪烁 翼片在突然绷直和弯曲时发出的弹跳声, 可以给驾驶员做为转向信号灯工作的提示 58

59 图 5-24 直热翼片式闪光器 1 6- 支架 ;2- 翼片 ;3- 热胀条 ;4- 动触点 ;5- 静触点 ;7- 转向灯开关 ; 8- 转向指示灯 ;9- 转向信号灯 电容式闪光器的结构及工作原理如图 5-25 所示 当转向信号灯开关接通时, 串联线圈通电, 其电磁力大于弹簧弹力, 使触点张开, 此时, 转向信号灯一闪即灭 触点张开后, 电源开始向电容充电, 由于并联线圈的电阻较大, 其充电电流较小 同时, 由于两个线圈的磁通方向相同, 触点仍保持张开状态 随着电容器两端电压的不断升高, 充电电流逐渐减小, 直到线圈的电磁力不足以克服弹簧片弹力时, 触点重新闭合, 转向信号灯变亮 与此同时, 电容器开始放电, 使得并联线圈产生与串联线圈方向相反的磁通, 致使触点仍然保持闭合, 转向信号灯继续发亮, 随着放电电流的减小, 将使两线圈的电磁力之和大于弹簧片的弹力, 触点再次张开, 转向信号灯又熄灭 这样, 转向信号灯便按一定的频率闪光 图 5-25 电容式闪光器 1- 触点 ;2- 弹簧片 13- 串联线圈 ;4- 并联线圈 ;5- 灭弧电阻 ;6- 铁芯 ;7- 电解电容器 ; 8- 转向灯开关 ;9- 左转向信号灯和指示灯 ;10- 右转向信号灯和指示灯 ;11- 电源开关 (2) 制动信号灯在驾驶员踩下制动器踏板时, 制动信号灯发出强烈的红光, 用来提醒后车驾驶员, 以免造成追尾事故 (3) 报警信号灯当车辆行驶中因出现故障而停车或遇有紧急情况时, 利用左右转向信号灯同时闪烁, 以引起其它行驶车辆的注意 (4) 倒车信号灯车辆需要倒驶时, 挂上倒档, 倒车信号灯发亮, 警告其他车辆驾驶员和行人 倒车信号灯受安装于变速器上的倒车信号灯开关控制 (5) 示廓信号灯车辆在夜间行驶时, 安装于车辆前后两侧边缘的示宽灯亮起, 以显示车辆的宽度 在大型车辆上, 还有标示车辆高度的信号灯, 亦属此类 2) 声响信号装置 59

60 车辆的声响信号装置主要包括电喇叭 倒车报警器等 (1) 电喇叭车辆的喇叭是用来引起行人和其他车辆的注意, 保证行车安全 目前, 车辆使用的电喇叭主要有筒形 螺旋形 盆形等结构形式 图 5-26 盆彤电喇叭 1- 下铁芯 ;2- 线圈 ;3- 上角芯 ;4- 膜辟 ;- 共鸣板 ; 6- 衔铁 ;7- 触点 ;8- 调整螺钉 ;9- 铁芯 ;10- 按钮 ;11- 锁紧螺母 盆形电喇叭的结构如图 5-26 所示 当按下喇叭按钮后, 线圈即产生电磁力, 吸动上铁芯和衔铁下移, 膜片向下拱曲 衔铁下移过程中, 令触点顶开, 将线圈电路切断, 使上铁芯和衔铁在触点臂和膜片自身弹力的作用下复位, 触点重新闭合 此时, 线圈又被通电. 开始重复上述过程, 这样, 就使膜片发生振动, 产生低频的基音. 并促使共鸣板发出更强的高频潴音, 两者混成悦耳的声音 (2) 倒车报臀器某些汽车的后部装有倒车报警器, 倒车时, 在倒车信号灯亮的同时, 倒车报警器发出语音或声响信号, 以警告行人和其他车辆 3. 仪表与辅 fjjj 装托车辆上常见的用电仪表和辅助装置有电流表 机油压力表 冷却液温度表 燃油表以及电动风窗刮水器等 1) 仪表 (1) 电流表电流表串联在蓄电池和发电机之间, 用以指示蓄电池充电或放电的电流大小 电流表多用双向工作方式 图 5-27 所示为电流表的工作原理 图 5-27 电流表工作原理图 1 3- 接线拄 ;2- 指针 ;14- 黄铜片 ;5- 软铁转子 ;6- 永久磁铁 ;7- 轴 60

61 电流表显示电流通过时, 软钢转子被永久磁铁磁化, 其磁场方向与永久磁场的方向相反, 使指针保持在中间 0 刻度的位置 当蓄电池放电时, 放电电流流过黄铜片, 使其周围产生方向与永久磁场垂直的磁场 在合成磁场的作用下, 软钢转子及指针向表盘的 刻度方向偏转 同理, 当有充电电流通过黄铜片时, 指针则向 + 刻度方向偏转 (2) 机油压力表 图 5-28 电磁式油压表与可变电阻式传感器 1- 主线圈 ;12- 指针 ;3- 副线圈 ;4- 蓄电池 ;5- 点火开关 ;6- 膜片 ;7- 电阻 ;8- 滑动触点 机油压力表用于指示发动机润滑系主油道中机油压力的大小, 它由机油压力传感器和指示表组成 机油压力表有双金属片式 电磁式 动磁式等几种, 其中 : 双金属片式油压表须与电热式传感器配套使用 ; 电磁式和动磁式油压表与可变电阻式传感器配套使用 图 5-28 所示为电磁式油压表和可变电阻式传感器示意图 当发动机主油道油压升高时, 膜片因受油压推动而拱曲, 电阻会随滑动触点的左移而减小, 使流过线圈的电流增大, 此时, 在主 副线圈合成磁场的作用下, 指针发生偏转, 指示出相应的油压 (3) 冷却液温度表冷却液温度表用来指示发动机冷却液的工作温度, 它由温度传感器和指示表组成, 冷却液温度表有双金属片式和电磁式两种 双金属片式冷却液温度表及电热式温度传感器的工作原理如图 5-29 所示 温度传感器的双金属片经加热线圈加热后, 向上拱曲变形, 触点分开, 使加热线圈断电 此时, 冷却液温度较低, 则双金属片很快冷却, 触点重新闭合 这样, 就使得流过指示表加热线圈的平均电流较大, 指示表中的双金属片变形较大, 指针偏转向显示低温位置 若冷却液温度较高, 则温度传感器中的双金属片冷却速度变慢, 触点的闭合时间变短, 使流经指示表加热线圈的平均电流减小, 指针偏转量减小, 指向温度较高的位置 61