第二节 机动车的总体构造及基本原理
一、总体构造
1.汽车的总体构造
汽车通常由发动机、底盘、车身和电气与电子设备四大部分组成。汽车的总体构造如图2-8所示。
图2-8 汽车的总体构造
（1）发动机
发动机使输送进来的燃料燃烧，将燃烧产生的热能转变为机械能，是汽车的动力装置。汽车上广泛采用往复活塞式汽油发动机和柴油发动机，一般由曲柄连杆机构、配气机构、供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统（仅用于汽油发动机）和起动系统组成。
（2）底盘
底盘是汽车的基体，支承、安装发动机及各总成、部件，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生动力，按驾驶人的操纵正常行驶。汽车底盘主要由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统四大部分组成。
（3）车身
车身是驾驶人工作的场所，也是装载乘客和货物的部件。车身主要包括发动机罩、车身本体及副车架等，轿车和客车车身为承载式车身，货车为非承载式车身，包括驾驶室和货箱以及某些汽车上的特种作业设备。
（4）电气与电子设备
电气设备包括电源系（蓄电池、发电机）、点火系、起动系、照明和信号装置、仪表、空调、刮水器、音响、门窗玻璃电动升降设备等。电子设备包括导航系统、电控燃油喷射及电控点火设备、电控自动变速设备、防抱死制动系统（ABS）、电子驱动防滑设备（ETS）、车门锁的遥控及自动防盗报警设备等各种人工智能装置。
2.挂车构造和组成
全挂车与半挂车的主要区别是牵引结构与重心位置不同，其他结构差异不大。
如图2-9所示，全挂车的荷载由自身全部承担，采用牵引架（又称牵引杆）与牵引车连接。半挂车的车轴位于车辆重心（当车辆均匀受载时）后面，并且装有可将水平和垂直力传递到牵引车的联结装置。
图2-9 全挂车和半挂车结构简图
栏板式半挂车由车架、上装部分、牵引销、悬架、车桥及车轮、电气系统、支承装置、防护装置及附件组成。
3.摩托车构造和组成
两轮普通摩托车由发动机、传动系统、行走系统、操纵制动系统及电气仪表装置等组成，如图2-10所示。
图2-10 两轮普通摩托车的结构
二、主要技术参数
汽车的主要技术参数如图2-11所示。
图2-11 汽车的主要技术参数
1.整车整备质量
整车整备质量是指汽车完全装备好的质量，包括发动机、底盘、车身、全部电气设备和车辆正常行驶所需要的辅助设备质量。
2.最大总质量
最大总质量是指汽车满载时的总质量。
3.车长
车长是指垂直于车辆纵向对称平面并分别抵靠在汽车前、后最外端突出部位的两垂面之间的距离。
4.车宽
车宽是指平行于车辆纵向对称平面并分别抵靠车辆两侧固定突出部位的两平面之间的距离。
5.车高
车高是指车辆支承面与车辆最高突出部位抵靠的水平面之间的距离。
6.轴距
轴距是指汽车处于直线行驶位置时，同侧车轮前轴车轮落地中心点到最后一轴中心落地点之间的距离。
7.轮距
轮距是指在支承平面上，同轴左右车轮两轨迹中心间的距离。轴两端为多轮时，轮距为左右两条双轨迹的中心线的距离。
8.前悬
前悬是指在直线行驶时，汽车前端刚性固件的最前点到通过两前轮轴线的垂面间的距离。
9.后悬
后悬是指汽车后段刚性固件的最后点到通过最后车轮轴线的垂面间的距离。
10.最小离地距离
最小离地距离是指满载时，车辆支承平面与车辆最低点之间的距离。
11.接近角
接近角是指汽车前端突出点向前轮引的切线与地面的夹角。
12.离去角
离去角是指汽车后端突出点向后轮引的切线与地面的夹角。
13.最高车速
最高车速是指汽车在平直良好的道路上行驶时，所能达到的最大时速（km/h）。
14.最大爬坡度
最大爬坡度是指车辆满载时的最大爬坡能力（%）。
15.平均燃油消耗量
平均燃油消耗量是指汽车正常行驶时每100千米消耗的燃油量（L/100km）。
16.最小转弯半径
最小转弯半径是指当转向盘转到极限位置，汽车以最低稳定车速转向行驶时，外侧转向轮的中心在支承平面上滚过的轨迹圆半径。
三、基本行驶原理
当外界给汽车施加足够大的推动力时，汽车就会克服轮胎与地面之间的摩擦力等阻力的影响，由静止开始运动（起步），并随着所加推动力的增大而加速运行；而当推动力减小或消失（失去动力）时，汽车便会减速直至停止运行。通常把这种推动汽车运动的力称为驱动力（或牵引力），而把阻碍汽车运动的各种力统称为阻力。
1.汽车的驱动力
汽车的驱动力由发动机产生，如图2-12所示。
发动机所输出的转矩经传动系传至驱动轮，作用在驱动轮上的驱动力矩Mt使驱动轮转动，由于车轮与路面间的附着作用，在Mt的作用下，车轮边缘对路面作用一圆周力F0，F0方向与汽车行驶方向相反，其大小为Mt与车轮半径之比
F0=Mt/rr
图2-12 驱动力产生示意图
与此同时，地面对车轮施加一个与F0大小相等、方向相反的反作用力Ft，Ft就是驱动力。
2.汽车行驶的驱动条件
汽车在行驶时所受到的总阻力∑F有滚动阻力Ff、空气阻力Fw、坡度阻力Fi和加速阻力Fj
∑F=Ff+Fw+Fi+Fj
滚动阻力Ff是由于车轮滚动时轮胎与地面发生变形而产生的。Ff的大小与汽车的总重力、轮胎的结构与气压以及地面的性质有关。
空气阻力Fw主要由汽车前后压力差、汽车与空气的摩擦、气流的干扰组成。Fw的大小与汽车结构、车速等有关。
坡度阻力Fi是指汽车在坡道上时其总重力沿坡道方向的分力。Fi的大小取决于汽车的总质量和纵向坡度的大小。
加速阻力Fj是汽车加速行驶时，克服其质量加速运动时的惯性力。加速阻力包括平移质量的惯性力和旋转质量的惯性力偶矩。为了便于计算，一般把旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性力。
汽车行驶过程中，是驱动力Ft克服各种阻力的交替变化过程。当∑F=Ft时，剩余驱动力为0，汽车将匀速行驶；当∑F＜Ft时，汽车将加速行驶；当∑F＞Ft时，汽车将减速直至停车。
3.附着力及其对驱动力的限制
车轮与路面的相互摩擦以及轮胎花纹与路面凸起部位的相互作用综合在一起，称为附着作用。它产生的路面反力能阻碍车轮打滑，使车轮能够正常地向前滚动。这一反力的最大值就称为附着力Fϕ，Fϕ与车轮承受的垂直于地面的法向力G（称为附着重力）成正比
Fϕ=Gϕ
式中，ϕ为附着系数，取决于路面状况、轮胎气压和花纹等，一般由试验决定。
驱动力的最大值一方面取决于发动机可能发出的最大转矩和变速器换入最低档位时的传动比，另一方面又受轮胎与地面的附着作用限制。
汽车行驶的附着条件为驱动力Ft≤Fϕ，若Ft＞Fϕ，则汽车打滑。
四、总体布置形式
1.汽车的驱动形式
汽车的驱动形式通常用车轮总数×驱动轮数来表示。二轴车型常见的驱动形式有单桥驱动4×2、越野4×4；三轴及三轴以上车型的驱动形式有6×4、6×2、8×4等，如图2-13所示。
图2-13 汽车的驱动形式
2.汽车的布置形式
汽车按发动机的布置位置及汽车的驱动方式的不同，布置形式通常有5种：发动机前置后轮驱动（FR）；发动机前置前轮驱动（FF）；发动机后置后轮驱动（RR）；发动机中置后轮驱动（MR）；四轮驱动（4WD）。
（1）发动机前置后轮驱动
传动路线较长，发动机只能采用纵向布置，但是后轮得到的驱动力较大，如图2-14所示。大多数货车、部分轿车和部分客车采用这种形式。
图2-14 发动机前置后轮驱动
（2）发动机前置前轮驱动
传动路线结构简单，路线短，车身底板可以降低，有助于提高高速时的行驶稳定性。发动机可以横置也可以纵置，若采用横置可以简化主减速器的结构，但爬坡能力差，如图2-15所示。大多数轿车采用这种布置形式，豪华轿车一般不采用。
图2-15 发动机前置前轮驱动
（3）发动机后置后轮驱动
传动系统结构紧凑，便于车身内部布置，减小驾驶舱内来自发动机的噪声，如图2-16所示。一般用于大中型客车和少数高档轿车，高档轿车还有发动机后置四轮驱动的形式。
图2-16 发动机后置后轮驱动
（4）发动机中置后轮驱动
发动机中置后轮驱动如图2-17所示，发动机放在驾驶舱与后轴之间，并采用后轮驱动（后中置后驱），或发动机放在前轴后面并用后轮驱动（前中置后驱），是高级跑车的主流驱动方式。部分高级跑车还采用发动机中置全轮驱动的形式。
图2-17 发动机中置后轮驱动
（5）四轮驱动
汽车的4个车轮都是驱动轮（4WD），其在变速器后加了一个分动器，作用是把变速器输出的动力经几套万向传动装置分别传给所有的驱动桥，并可以进一步降速增矩，常用于高档轿车和越野车，如图2-18所示。
图2-18 四轮驱动
4WD分为全时四驱、适时四驱两大类。全时四驱指的是车辆在整个行驶过程中一直保持四轮驱动的形式，发动机输出转矩以固定的比例分配到前后轮，能随时拥有较好的越野和操控性能。适时四驱又称分时四轮驱动，有两种控制模式，一种是由电控单元控制两驱与四驱的切换，在正常路面，车辆以两轮驱动模式行驶，遇到越野路面或者车轮打滑时，电控单元将探测并自动将动力分配到另外两个车轮；另一种是由驾驶人手动控制以切换驱动形式的分时四驱。