《機(jī)械裝備導(dǎo)論》課件第9章

第9章交通運(yùn)輸機(jī)械9.1交通運(yùn)輸機(jī)械總論9.2典型交通運(yùn)輸機(jī)械——汽車的構(gòu)造9.3其他交通運(yùn)輸機(jī)械9.1交通運(yùn)輸機(jī)械總論現(xiàn)代化交通運(yùn)輸主要包括鐵路、水路、公路、航空和管道五種運(yùn)輸方式，各有其不同的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征與使用范圍。

公路運(yùn)輸是現(xiàn)代運(yùn)輸主要方式之一。它的主要優(yōu)點(diǎn)是它的機(jī)動(dòng)、靈活性很強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)門到門運(yùn)輸。汽車運(yùn)輸在運(yùn)輸時(shí)間上的機(jī)動(dòng)性也比較大，并且對(duì)客運(yùn)量、貨批量大小具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。由于汽車運(yùn)輸靈活方便，因而不需中途倒裝，既加速了中、短途運(yùn)輸?shù)乃俣龋旨涌炝素浳镔Y金周轉(zhuǎn)，有利于保持貨物的質(zhì)量和提高客、貨的時(shí)間價(jià)值。在短距離運(yùn)輸時(shí)，汽車客運(yùn)速度明顯高于鐵路。此外，公路運(yùn)輸與其他運(yùn)輸方式相比，投資少、資金周轉(zhuǎn)快，原始投資回收期短，且技術(shù)改造比較容易。另外，它又可以補(bǔ)充和銜接其他運(yùn)輸方式。由于公路運(yùn)輸具有上述一些特點(diǎn)，因此，公路運(yùn)輸在中、短途運(yùn)輸中，效果最突出。但汽車運(yùn)輸在擔(dān)負(fù)長途運(yùn)輸業(yè)務(wù)方面，有著難以彌補(bǔ)的缺陷。第一是燃料消耗大，造成費(fèi)用過高；第二是機(jī)器磨損大，造成折舊費(fèi)和維修費(fèi)很高；第三是公路運(yùn)輸所耗用的人力多。

鐵路運(yùn)輸是一種現(xiàn)代陸地運(yùn)輸工具。自1825年從英國的斯托克頓至達(dá)林頓修建第一條鐵路以來，至今已有170多年的歷史。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中，鐵路運(yùn)輸一度占有十分重要的地位。后來由于公路、水路運(yùn)輸、航空、管道運(yùn)輸方式的發(fā)展，動(dòng)搖了鐵路運(yùn)輸先前的地位。但是，在劇烈競(jìng)爭面前，各國鐵路部門努力更新技術(shù)，提高行車速度和客貨運(yùn)輸?shù)姆?wù)設(shè)施，采用先進(jìn)的大功率內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車取代蒸汽機(jī)車，使鐵路運(yùn)輸增添了新的活力，從而，使鐵路適應(yīng)了大量增長的運(yùn)輸需求。20世紀(jì)60年代初又出現(xiàn)了城市間旅客列車高速化的熱潮。1964年，日本修建了世界上第一條由東京至大坂的現(xiàn)代化高速鐵路線，全長515?km，最高時(shí)速達(dá)到210?km/h，成為鐵路旅客運(yùn)輸新技術(shù)的代表。法國在1981年建成了它的第一條高速鐵路(TGV東南線)，列車時(shí)速達(dá)到270?km/h；后來又建成了TGV大西洋線，時(shí)速達(dá)到300?km/h；1990年5月13日試驗(yàn)的最高時(shí)速已達(dá)515.3?km/h。中國也于1994年建成廣州至深圳的準(zhǔn)高速鐵路，全長147.3?km，時(shí)速為160?km/h。2002年12月31日建成通車的上海磁懸浮列車線路全長33?km，設(shè)計(jì)時(shí)速430km/h，是世界上第一條也是唯一的一條商業(yè)磁懸浮線路。2008年北京奧運(yùn)前夕，又開通了北京至天津的城際高速鐵路，時(shí)速達(dá)350km/h。北京至上海的高速鐵路也于2008年動(dòng)工興建。目前，高速鐵路技術(shù)在世界上已經(jīng)成熟，高速化已經(jīng)成為當(dāng)今世界鐵路發(fā)展的共同趨勢(shì)。鐵路運(yùn)輸與其他各種現(xiàn)代化運(yùn)輸方式相比較，具有運(yùn)輸能力大，能夠負(fù)擔(dān)大量客貨運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。每一列車載運(yùn)貨物和旅客的能力遠(yuǎn)比汽車和飛機(jī)大得多。速度快是鐵路運(yùn)輸?shù)牧硪惶攸c(diǎn)。常規(guī)鐵路的列車運(yùn)行速度一般為100?km/h左右，高速鐵路上運(yùn)行的旅客列車時(shí)速目前可達(dá)350?km/h左右。鐵路貨運(yùn)速度雖比客運(yùn)慢些，但比水道運(yùn)輸快得多。鐵路運(yùn)輸成本較低也是一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)作越長、運(yùn)量越大，單位成本就越低。一般鐵路的單位運(yùn)輸成本比公路運(yùn)輸和航空運(yùn)輸要低。在經(jīng)常性和準(zhǔn)確性方面鐵路運(yùn)輸也名列前茅，可以全年全天候不停地運(yùn)營，受地理和氣候條件的限制很少。此外，鐵路運(yùn)輸還具有單位能源消耗較少、安全可靠以及環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)。由于其具有上述的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，因此，鐵路運(yùn)輸適合于國土幅員遼闊的大陸國家，適合于運(yùn)送經(jīng)常的、穩(wěn)定的大宗貨物運(yùn)輸，適合于運(yùn)送中長距離的一般貨物運(yùn)輸以及適合中長距離和短距離的城市間旅客運(yùn)輸?shù)男枰?/p>

水路運(yùn)輸由船舶、航道和港口三部分組成。水路運(yùn)輸按照航行的區(qū)域分為遠(yuǎn)洋運(yùn)輸、沿海運(yùn)輸和內(nèi)河運(yùn)輸三種類型。遠(yuǎn)洋運(yùn)輸指無限航區(qū)的國際運(yùn)輸。沿海運(yùn)輸指在沿海區(qū)域各港口之間的運(yùn)輸。內(nèi)河運(yùn)輸指在江、河、湖泊及人工水道上從事的運(yùn)輸。在水路運(yùn)輸中，除運(yùn)河以外，內(nèi)河航道均是利用天然江河加以整治，修建必要的導(dǎo)航設(shè)備和港口碼頭等就可通航；海運(yùn)航道更是大自然的產(chǎn)物，一般不需要人工整治，且海運(yùn)航線往往可以取兩個(gè)港口間的最短距離。因此，一般說來，河運(yùn)的平均運(yùn)輸成本比鐵路略低，而海運(yùn)成本則遠(yuǎn)比鐵路為低，這是水路運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)突出優(yōu)點(diǎn)。水路運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸能力相當(dāng)大。在海洋運(yùn)輸中，目前世界上超巨型油船的載重量達(dá)55萬噸，巨型客船已超過8萬噸。水路運(yùn)輸?shù)哪茉聪囊脖容^低。那是因?yàn)榇霸诘退傩旭傁滤杩朔枇π　Ｄ軌蚬?jié)約燃料；如果航速略微增大，則所需克服的阻力就直線上升。因此，一般船只的行駛速度只能達(dá)到40km/h，比鐵路、汽車慢得多，水運(yùn)送達(dá)速度通常比鐵路運(yùn)輸慢1～2倍。水運(yùn)的另一個(gè)缺點(diǎn)是受自然條件的限制較大。冬季河道或港口冰凍時(shí)即須停航，海上風(fēng)暴也會(huì)影響正常航行。由于水路運(yùn)輸具有占地少、運(yùn)量大、投資省、運(yùn)輸成本低等特點(diǎn)，在運(yùn)輸長、大、重件貨物時(shí)，與鐵路、公路相比，水上運(yùn)輸更具有突出的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)幾百噸重、幾十米長的大重件，鐵路、公路無法承擔(dān)，而水上運(yùn)輸都可完成。對(duì)大宗貨物的長距離運(yùn)輸，水路運(yùn)輸則是最經(jīng)濟(jì)的一種運(yùn)輸方式。

航空運(yùn)輸在20世紀(jì)迅速崛起，是運(yùn)輸行業(yè)中發(fā)展最快的行業(yè)，在一些發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)成為交通運(yùn)輸業(yè)的主要方面。航空運(yùn)輸與其他運(yùn)輸方式相比，其最大的特點(diǎn)是速度高，并具有較大機(jī)動(dòng)性。現(xiàn)代的噴氣式運(yùn)輸機(jī)，時(shí)速一般在900?km/h左右。其缺點(diǎn)是載運(yùn)能力小、能源消耗大、運(yùn)輸成本高和要受惡劣天氣影響。管道運(yùn)輸是使用管道輸送流體貨物的一種方式。它是隨著石油工業(yè)發(fā)展而興起并隨著石油、天然氣等流體燃料需求的增加而發(fā)展，逐漸形成的溝通石油、天然氣資源與石油加工場(chǎng)地，及消費(fèi)者之間的輸送工具。管道運(yùn)輸具有輸送能力大、效率高、成本低及能耗小等優(yōu)點(diǎn)。由于管道埋于地下，管道占用土地少；埋于地下基本不受氣候影響，可以長期穩(wěn)定運(yùn)行，沿線不產(chǎn)生噪聲，而且漏失污染少。管道輸送流體能源，主要依靠每隔一段距離設(shè)置的增壓站提供壓力能，設(shè)備運(yùn)行比較簡單，易于就地自動(dòng)化和進(jìn)行集中遙控，由于節(jié)能和高度自動(dòng)化，用人較少，使運(yùn)輸費(fèi)用降低，因此是一種很有發(fā)展前途的現(xiàn)代化運(yùn)輸方式。管道運(yùn)輸也存在一些缺點(diǎn)，它適于長期定向、定點(diǎn)輸送，合理運(yùn)輸量范圍較窄，如運(yùn)輸量變換幅度過大。則管道的優(yōu)越性就難以發(fā)揮?？傊?，各種運(yùn)輸方式都有自己的特性和優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)在保證運(yùn)輸安全，合理利用自然資源，保護(hù)環(huán)境等前提下，充分發(fā)揮各種運(yùn)輸方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和功能，做到合理分工和協(xié)調(diào)發(fā)展，力求達(dá)到最經(jīng)濟(jì)合理的需求。9.2典型交通運(yùn)輸機(jī)械——汽車的構(gòu)造隨著國民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，汽車已一躍成為當(dāng)前極為重要的交通運(yùn)輸工具。汽車工業(yè)在帶動(dòng)其他各行各業(yè)的發(fā)展中，已日益顯示出其作為重要支柱產(chǎn)業(yè)的作用。汽車自從被發(fā)明到今天已經(jīng)歷了100余年，它對(duì)人類社會(huì)所起的作用是任何其他東西都不能替代的。估計(jì)2010年全世界的汽車保有量將達(dá)到10億輛。我國的汽車保有量近年來也高速增長，新購置汽車中私家車的數(shù)量已超過一半，汽車已經(jīng)走入千家萬戶。9.2.1汽車類型

汽車種類繁多，一般可按用途、動(dòng)力裝置、道路特征和行駛機(jī)構(gòu)特征而將其分類。

1．按用途分類

汽車按用途可分為運(yùn)輸汽車和特種用途汽車兩大類。其中運(yùn)輸汽車包括轎車、客車、旅游車和貨車。特種用途汽車主要執(zhí)行除運(yùn)輸以外的特殊任務(wù)，為此常裝設(shè)不同的專用設(shè)備以便進(jìn)行某種特定的作業(yè)，包括建筑工程用車，如起重車、混凝士攪拌車等，還包括市政和公用事業(yè)用車，如清掃車、醫(yī)療車、消防車等。

2．按車用動(dòng)力分類

內(nèi)燃機(jī)仍在車用動(dòng)力中占統(tǒng)治地位，所以絕大多數(shù)汽車都屬于內(nèi)燃機(jī)汽車。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的種類和燃料的不同，內(nèi)燃機(jī)汽車又分為往復(fù)機(jī)汽車、轉(zhuǎn)子機(jī)汽車、汽油機(jī)汽車、柴油機(jī)汽車、氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)汽車、甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)汽車、天然氣汽車等。一般說來，轎車多數(shù)為汽油機(jī)汽車，而其他車輛則大都為柴油機(jī)汽車?？墒褂枚喾N能源的混合動(dòng)力汽車也在不斷的發(fā)展中。

以蓄電池和電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力裝置，經(jīng)機(jī)械式傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)車輪的汽車稱電動(dòng)汽車，這種汽車由于節(jié)約石油資源、無污染、噪聲小而被稱之為21世紀(jì)的車輛，目前正處于研制定型期、即將進(jìn)入商品化階段。9.2.2汽車的基本構(gòu)造

普通的一輛汽車需由數(shù)以萬計(jì)的零件裝配而成，而其中有一千多個(gè)零件在同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。任何類型的汽車，其主要結(jié)構(gòu)可分為四大部分：動(dòng)力裝置、底盤、車身及其附件、電氣設(shè)備。動(dòng)力裝置通常是發(fā)動(dòng)機(jī)，它提供汽車動(dòng)力，該動(dòng)力通過底盤的傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)汽車行駛。底盤除傳動(dòng)系外，還有行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系，它們用于確保汽車的正常行駛。車身用于安置駕駛員、乘客或貨物。轎車和客車通常是一個(gè)整體車身，而貨車車身常由駕駛室和貨箱組成。電氣設(shè)備由汽車電源、發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系和點(diǎn)火系、汽車的照明、信號(hào)和控制設(shè)備等組成。目前，隨著電子技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)汽車性能的高要求，電氣設(shè)備(包括各種電子裝置)在汽車上的比重越來越大。汽車的總體構(gòu)造和結(jié)構(gòu)形式隨不同的使用要求而不同。轎車的總體布置除發(fā)動(dòng)機(jī)前置、后輪驅(qū)動(dòng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)后置、后輪驅(qū)動(dòng)外，目前盛行發(fā)動(dòng)機(jī)前置、前輪驅(qū)動(dòng)，這是因?yàn)檫@種布置形式有利于減輕汽車自重、降低油耗、增加車身容積以及改善高速時(shí)的操縱穩(wěn)定性。大、中型客車為增加乘坐面積，有不少采用發(fā)動(dòng)機(jī)后置、后輪驅(qū)動(dòng)型，或臥式發(fā)動(dòng)機(jī)中置后輪驅(qū)動(dòng)型，而貨車則大部分是發(fā)動(dòng)機(jī)前置、后輪驅(qū)動(dòng)型。越野汽車為提高其通過性用全輪驅(qū)動(dòng)型，即所有車軸均是驅(qū)動(dòng)橋。

1．動(dòng)力裝置

盡管當(dāng)前電動(dòng)汽車的發(fā)展有了一個(gè)很好的勢(shì)頭，但在未來10年內(nèi)以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車仍將占統(tǒng)治地位。車用內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)是將液體或氣體燃料與空氣混合后直接在機(jī)器內(nèi)部燃燒產(chǎn)生熱能，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的主要構(gòu)件的形式，可分為活塞式內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)兩類，前者按活塞運(yùn)動(dòng)方式分往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式兩類，其中往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)在汽車上應(yīng)用最廣，旋轉(zhuǎn)活塞式的也有應(yīng)用，主要是三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)(又稱汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī))。按所用燃料區(qū)分，常見的有汽油機(jī)和柴油機(jī)。由于汽油機(jī)需用火花點(diǎn)燃可燃混合氣才能使燃料燃燒發(fā)熱而作功，故汽油機(jī)屬于火花點(diǎn)火(點(diǎn)燃)式發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油機(jī)通過壓縮氣體而使燃料在高溫下自燃后發(fā)熱作功，因此柴油機(jī)屬于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。在內(nèi)燃機(jī)中，每一次將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能都必須經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣這樣一系列連續(xù)過程，稱為工作循環(huán)。對(duì)往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)來說，活塞經(jīng)過上行、下行兩個(gè)行程(又稱沖程)完成一個(gè)工作循環(huán)的稱二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，而需要四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)的稱四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。就目前來說，車用發(fā)動(dòng)機(jī)都是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的動(dòng)力裝置，是汽車的“心臟”。其作用是使燃料燃燒后產(chǎn)生動(dòng)力，然后通過底盤的傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)汽車行駛。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)由曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、冷卻系、潤滑系和點(diǎn)火系、起動(dòng)系(“二大機(jī)構(gòu)”、“五大系”)組成。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的詳細(xì)構(gòu)造及工作原理已經(jīng)在第2章中作了介紹，我們?cè)谶@里不再贅述。

2．底盤

1)傳動(dòng)系

傳動(dòng)系的作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)輪，并與發(fā)動(dòng)機(jī)配合，保證汽車在不同條件下能正常行駛。為此，傳動(dòng)系應(yīng)具有減速增扭、變速、使汽車倒駛、中斷動(dòng)力傳遞、使兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪差速旋轉(zhuǎn)等功能。傳動(dòng)系和發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配還應(yīng)使汽車在常用工況下有良好的動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性和盡可能低的排氣污染。傳動(dòng)系的組成和布置形式取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的類型和性能、汽車的總體結(jié)構(gòu)形式、汽車行駛系和對(duì)傳動(dòng)系本身的要求等諸多因素。圖9-1所示為轎車動(dòng)力傳動(dòng)布置的三種常見形式：發(fā)動(dòng)機(jī)前置，后輪驅(qū)動(dòng)(前置—后驅(qū)動(dòng))(圖9-1(a))；發(fā)動(dòng)機(jī)后置，后輪驅(qū)動(dòng)(后置—后驅(qū)動(dòng))(圖9-1(b))；發(fā)動(dòng)機(jī)前置，前輪驅(qū)動(dòng)(前置—前驅(qū)動(dòng))(圖9-1(c))。前置—后驅(qū)動(dòng)是傳統(tǒng)布置方式，至今仍廣泛用于中、高級(jí)轎車，其優(yōu)點(diǎn)是軸荷分配較均勻，有利于提高操縱穩(wěn)定性、行駛平順性和延長輪胎壽命，缺點(diǎn)是要布置長的傳動(dòng)軸，汽車自重較大，地板中部有凸起的傳動(dòng)軸通道，因而也不利于降低地板高度。后置一后驅(qū)動(dòng)和前置一前驅(qū)動(dòng)都省去了長的傳動(dòng)軸，汽車自重減輕，制造成本降低，地板平坦，軸距較短。但后置—后驅(qū)動(dòng)帶來的缺點(diǎn)也不少，如發(fā)動(dòng)機(jī)后置使操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻條件變差，前輪附著重量過小，高速時(shí)易產(chǎn)生轉(zhuǎn)向不穩(wěn)，這些問題對(duì)于前置—前驅(qū)動(dòng)布置是不存在的。相反，由于前軸軸荷較大，汽車轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性好，不易側(cè)滑，故現(xiàn)在越來越多的轎車(不僅是微型和經(jīng)濟(jì)型轎車)采用前置—前驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)形式。圖9-1轎車動(dòng)力傳動(dòng)布置的三種常見形式普通汽車的傳動(dòng)系主要由離合器、變速器、萬向傳動(dòng)裝置、減速器、差速器等組成，如圖9-2所示。多軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車上還裝有分動(dòng)器。圖9-2普通汽車傳動(dòng)系示意圖

(1)離合器。離合器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，駕駛員根據(jù)需要，通過離合器踏板操作離合器，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器暫時(shí)分離或逐漸接觸，以切斷或傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)輸往變速器的動(dòng)力。在汽車發(fā)動(dòng)、起步、換擋、制動(dòng)及停車時(shí)，都少不了離合器的分離與接合。離合器需實(shí)現(xiàn)汽車的平穩(wěn)起步；需保證汽車換擋時(shí)切斷動(dòng)力，減小齒輪沖擊；需有足夠的容量保證傳遞最大轉(zhuǎn)矩，并通過打滑保護(hù)傳動(dòng)系不致過載。為了達(dá)到上述目的，廣泛采用結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便的摩擦式離合器。摩擦式離合器有干式和濕式兩種，濕式是將摩擦片浸在油中工作，干式是摩擦片在干燥狀態(tài)下工作。通常，濕式離合器采用多片形式而成為自動(dòng)變速器的組合元件，轎車常用的單片離合器都是干式離合器。單片摩擦式離合器有采用膜片彈簧和螺旋彈簧兩種形式，如圖9-3和圖9-4所示。其工作原理都是相同的，它們均由主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分構(gòu)成。主動(dòng)部分是由曲軸帶動(dòng)的飛輪、壓盤和離合器蓋。帶有摩擦片的從動(dòng)盤是從動(dòng)件，它通過花鍵與變速器主動(dòng)軸相連。壓緊機(jī)構(gòu)靠彈性件實(shí)現(xiàn)，在螺旋彈簧式離合器中，緊靠在離合器蓋端面上的螺旋彈簧通過壓板將從動(dòng)片緊緊地壓在飛輪上，由飛輪、壓盤帶動(dòng)從動(dòng)件一起轉(zhuǎn)動(dòng)；在膜片彈簧式離合器中，頂在分離軸承端面的膜片彈簧在接合狀態(tài)下將壓板壓向從動(dòng)片。操縱機(jī)構(gòu)一般由分離軸承、分離叉和分離爪組成，但在膜片彈簧式離合器中，膜片彈簧同時(shí)起壓緊彈簧和分離爪的作用。圖9-3螺旋彈簧式離合器圖9-4膜片彈簧式離合器膜片彈簧式離合器有許多優(yōu)于螺旋彈簧式離合器的特點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡單、壓力分布均勻、分離省力、壓緊力不受離心力影響而更適合高速時(shí)使用等。

離合器的操縱由駕駛室內(nèi)的離合器踏板控制，操縱可以是機(jī)械式的，也可以是液壓式的。離合器踏板上的踏力和行程，對(duì)轎車一般取80～150?N和50～80?mm。

為了減輕駕駛員負(fù)擔(dān)，可以采用各種自動(dòng)離合器。自動(dòng)離合器是由離合器本體以及用電力、油壓、真空吸力等方法控制離合器的控制裝置所組成的。

(2)變速器。汽車在行駛中需要滿足變化的動(dòng)力特性要求，這個(gè)特性要求可用圖9-5說明。圖中橫坐標(biāo)是車速，在確定了最高車速vmax以后，駕駛員應(yīng)能在此范圍內(nèi)自由選擇車速；縱坐標(biāo)是牽引力和功率，當(dāng)牽引力一定時(shí)，功率與車速成正比，而最大牽引力受車輪與地面的附著力制約，因此有一個(gè)受附著力制約的界限線。圖9-5汽車的理想驅(qū)動(dòng)特性場(chǎng)此外，每個(gè)動(dòng)力裝置總有一個(gè)最大驅(qū)動(dòng)功率Pmax，也成為一條界限線，上述界限線所限定的區(qū)域(圖中用陰影線表示)即為汽車希望動(dòng)力裝置所提供的理想特性場(chǎng)。然而，目前廣泛應(yīng)用的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力裝置所繪出的特性場(chǎng)與在較寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)全負(fù)荷功率應(yīng)保持常值的要求相反，其轉(zhuǎn)矩接近常值，而功率在低轉(zhuǎn)速時(shí)急劇下降，因此如果沒有變速裝置(也即變扭矩裝置)，內(nèi)燃機(jī)只能覆蓋圖9-5中所需的特性場(chǎng)的一部分(圖9-6中的實(shí)線)。增加發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)車輪轉(zhuǎn)速的減速比，發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線相對(duì)于汽車所需特性場(chǎng)左移。例如通過一個(gè)四速變速器，可以獲得圖9-6所示的實(shí)際可用特性場(chǎng)(用陰影線畫出)。變速器除用于滿足上述動(dòng)力性能的要求外，也有利于內(nèi)燃機(jī)在功率較高而油耗較低的經(jīng)濟(jì)工況下工作。另外，變速器還具有通過空擋中斷動(dòng)力傳遞和通過倒擋使汽車倒向行駛的功能。圖9-6通過傳動(dòng)系所獲得的實(shí)際可用特性場(chǎng)按傳動(dòng)比的變化方式劃分，汽車用變速器可分為有級(jí)式、無級(jí)式和綜合式三類。中、輕型汽車多采用齒輪式有級(jí)變速器，它由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成，一般有3～5個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)倒擋。小轎車和重型汽車常采用動(dòng)液傳動(dòng)式無級(jí)。后者往往是液力變扭器與機(jī)械有級(jí)變速器(通常是行星齒輪機(jī)構(gòu))的組合，常稱液力—機(jī)械變速器，是一種綜合式變速器。按操縱方式不同，汽車變速器還可分為手動(dòng)操縱式、半自動(dòng)操縱式和自動(dòng)操縱式變速器。以往的汽車都有踏板控制的離合器和手動(dòng)變速桿，但不斷的重復(fù)操作使人容易疲乏。在半自動(dòng)操縱變速器中，駕駛員僅需選擇適當(dāng)?shù)膿跷?，離合器的操作是自動(dòng)的。至于全自動(dòng)變速器，擋位的選擇和換擋全由控制機(jī)構(gòu)自動(dòng)操作，控制機(jī)構(gòu)依照車速以及駕駛員如何踩油門踏板而做出反應(yīng)。帶有自動(dòng)變速器的汽車沒有離合器踏板，代替變速桿的是一個(gè)控制手柄，它只供空擋、停車、前進(jìn)和倒車控制用。圖9-7是一個(gè)典型的五擋齒輪變速器。它共有四根軸，第一軸的前端與離合器和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連；第二軸是輸出軸，其后端一般與萬向傳動(dòng)裝置相連；另兩根軸是中間軸和倒擋軸。變速器中第一軸、中間軸和倒擋軸上的齒輪通常都與軸固定，第二軸上則裝有一些滑動(dòng)的齒輪或嚙合套(為使換擋平順，常采用所謂的同步嚙合裝置)，通過它們進(jìn)行換擋。圖9-7五擋齒輪變速器

(3)萬向傳動(dòng)裝置。萬向傳動(dòng)裝置通常由萬向節(jié)和傳動(dòng)軸組成，有時(shí)還包括中間支承。圖9-8是幾種萬向傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。傳動(dòng)軸前端與變速器輸出軸相連，后端則與驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)的主減速器的主動(dòng)錐齒輪相連。當(dāng)汽車在不平坦路面上行駛時(shí)，后橋隨彈簧上下跳動(dòng)，傳動(dòng)軸為了與此相適應(yīng)，不僅要能改變其與輸入、輸出軸間的夾角，而且能改變其長度。夾角的改變靠兩端的十字軸萬向節(jié)實(shí)現(xiàn)，長度的改變則靠傳動(dòng)軸前十字軸萬向節(jié)前端做成滑動(dòng)花鍵或者在傳動(dòng)軸中間裝設(shè)滑動(dòng)聯(lián)軸節(jié)實(shí)現(xiàn)。圖9-8萬向傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)對(duì)于那些前輪驅(qū)動(dòng)或后置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)離合器、變速器后可直接通過半軸傳給驅(qū)動(dòng)輪，為此，在半軸上裝置萬向節(jié)，以利于彈簧及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)發(fā)生作用，并也要有花鍵與驅(qū)動(dòng)橋連接，以適應(yīng)行駛中所產(chǎn)生的長度變化。由于當(dāng)驅(qū)動(dòng)橋又是轉(zhuǎn)向橋時(shí)，轉(zhuǎn)向輪的偏擺角過大會(huì)引起普通十字軸萬向節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)角度過大波動(dòng)，后者會(huì)引起汽車的振動(dòng)，因此在這種情況下必須采用等速萬向節(jié)。圖9-9所示為球籠式等速萬向節(jié)。圖9-9球籠式等速萬向節(jié)

(4)驅(qū)動(dòng)橋。主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋殼組成了驅(qū)動(dòng)橋。驅(qū)動(dòng)橋的主要功用有：降低轉(zhuǎn)速、增大扭矩以適應(yīng)行車需要；允許兩側(cè)車輪在汽車轉(zhuǎn)彎或行駛在不平坦路面上時(shí)有不同的轉(zhuǎn)速，即起差速作用；在發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，把動(dòng)力傳動(dòng)改變90°角以驅(qū)動(dòng)車輪。圖9-10給出了驅(qū)動(dòng)橋的一般構(gòu)造。圖中的一對(duì)錐齒輪構(gòu)成了主減速器，其中小錐齒輪是與傳動(dòng)軸相連的主動(dòng)齒輪，大錐齒輪為從動(dòng)齒輪，它與差速器保持架結(jié)合在一起。這一對(duì)錐齒輪傳動(dòng)一方面實(shí)現(xiàn)減速增扭，一方面改變動(dòng)力的傳輸方向。圖9-10驅(qū)動(dòng)橋的一般構(gòu)造(a)全浮式；(b)3/4浮式；(c)半浮式差速器的工作原理說明見圖9-11。汽車走直線時(shí)，行星齒輪自身不轉(zhuǎn)動(dòng)，只是隨行星齒輪軸、差速器保持架、大錐齒輪繞半軸軸線公轉(zhuǎn)，兩個(gè)半軸齒輪就由行星齒輪帶動(dòng)以同樣的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，行星齒輪不僅如前述同樣地繞半軸軸線公轉(zhuǎn)，而且還通過繞行星齒輪軸本身的自轉(zhuǎn)，使兩根半軸有不同的轉(zhuǎn)速。圖9-11差速器的工作原理圖(a)汽車直行；(b)汽車轉(zhuǎn)彎對(duì)于普通差速器，由于行星齒輪的作用，兩根半軸傳遞著相同的轉(zhuǎn)矩。如果某一側(cè)半軸的阻力消失(如一側(cè)車輪陷于淤泥中)，另一側(cè)半軸也無法傳遞轉(zhuǎn)矩，車輛便無法開動(dòng)。為了改善這一缺陷，有各種差速自鎖裝置，保證在一輪打滑情況下，另一輪可實(shí)現(xiàn)單輪驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)橋還有各種形式，這里不一一贅述。

2)行駛系

汽車的行駛系由車架、懸掛、車軸和車輪組成。車架對(duì)汽車并不一定是必需的，只有在非承載式車身結(jié)構(gòu)情況下需用車架連接并支承車身、發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系、懸掛等零件，承受和傳遞底盤零件傳來的外力，還提供撞車時(shí)所需的強(qiáng)度和吸收沖擊能量的能力。對(duì)于承載式車身結(jié)構(gòu)來說，它沒有車架，車身承擔(dān)整車結(jié)構(gòu)的主要強(qiáng)度，車身的底板部分起著車架的作用。承載式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是整車重量輕、剛度大、高度降低、室內(nèi)空間大，但具有制造變型車?yán)щy、換型代價(jià)大、撞壞難以處理、振動(dòng)噪聲易傳到室內(nèi)等缺點(diǎn)，因此它僅適用于小型轎車。懸掛是車架(或承載式車身)與車橋(或車輪)之間一切傳力連接裝置的總稱?，F(xiàn)代汽車盡管有不同結(jié)構(gòu)形式的懸掛，但一般都是由彈性元件、減振器和導(dǎo)向裝置三部分組成，它們分別起緩沖、減振和導(dǎo)向作用，同時(shí)又都起傳力作用。懸掛只要具備上述各種功能，在結(jié)構(gòu)上并不是非設(shè)置上述三套單獨(dú)的裝置不可。例如，常見的鋼板彈簧除起彈性元件的緩沖作用外，多片重疊時(shí)又可借片間摩擦起減振作用，同時(shí)也可擔(dān)負(fù)起傳遞各種力和力矩的作用，故可不裝減振器和其他導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。懸掛有兩大類，即非獨(dú)立懸掛和獨(dú)立懸掛(圖9-12)。非獨(dú)立懸掛的特點(diǎn)是由一根整體式車橋連接兩側(cè)的車輪，車輪與車橋一起通過彈性懸掛與車架(或車身)相連。獨(dú)立懸掛每一側(cè)車輪單獨(dú)地通過彈性懸掛與車架(或車身)相連。采用獨(dú)立懸掛時(shí)，車橋顯然是斷開的。非獨(dú)立懸掛由于結(jié)構(gòu)簡單、成本低、強(qiáng)度高而廣泛用于貨車和大客車。獨(dú)立懸掛由于提高了汽車的舒適性，并有利于降低汽車重心而在轎車上用得相當(dāng)普遍。也有一些車前輪采用獨(dú)立懸掛，后輪采用非獨(dú)立懸掛。獨(dú)立懸掛的結(jié)構(gòu)很多，按車輪的振擺形式可分為橫擺臂式、縱擺臂式、沿主銷移動(dòng)等幾種形式。圖9-12非獨(dú)立懸掛和獨(dú)立懸掛懸掛中的彈性元件有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、氣體彈簧、橡膠彈簧等，其中前兩種應(yīng)用最多。汽車上的減振器通常是雙向作用筒式減振器，即在伸張和壓縮行程中都能起阻尼作用。阻尼大則消除振動(dòng)快，但卻使與之并聯(lián)的彈簧的作用不能充分發(fā)揮，同時(shí)過大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車架的損壞。因此，通常要求減振器在壓縮行程內(nèi)給出較小的阻尼，以便充分利用彈性元件的彈性緩和沖擊；在伸張行程內(nèi)給出較大的阻尼，以求迅速衰減振動(dòng)；當(dāng)車橋(或車輪)與車架(或車身)的相對(duì)速度過大時(shí)，減振器應(yīng)能自動(dòng)加大液流通道截面積，使阻尼力始終保持在一定限度內(nèi)，以免承受過大的沖擊載荷。車橋通過懸掛與車架相連，車橋的兩端安裝車輪。根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋可分為驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和支持橋。一般汽車的前橋多為轉(zhuǎn)向橋，后橋多為驅(qū)動(dòng)橋。越野汽車的前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。支持橋主要用于掛車上。

3)轉(zhuǎn)向系

汽車行駛方向的改變是通過轉(zhuǎn)向輪在路面上相對(duì)于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度來實(shí)現(xiàn)的。由駕駛員操縱的用來使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的一整套機(jī)構(gòu)稱為轉(zhuǎn)向系。在汽車直線行駛時(shí)，有時(shí)轉(zhuǎn)向輪受路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用產(chǎn)生自動(dòng)偏轉(zhuǎn)而改變行駛方向，此時(shí)，駕駛員也可利用轉(zhuǎn)向系使轉(zhuǎn)向輪反方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車恢復(fù)原來的行駛方向。轉(zhuǎn)向系可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類。前者以駕駛員體力作轉(zhuǎn)向能源，其中所有的傳力件都是機(jī)械的；而后者則同時(shí)利用駕駛員體力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力為車向能源，且正常情況下，大部分轉(zhuǎn)向力是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過轉(zhuǎn)向加力裝置提供的。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系在轉(zhuǎn)向加力裝置失效時(shí)，一般都可由駕駛員獨(dú)立完成轉(zhuǎn)向任務(wù)，因此它是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上加裝一套轉(zhuǎn)向加力裝置構(gòu)成的。機(jī)械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置組成。轉(zhuǎn)向器將駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)力矩和旋轉(zhuǎn)位移通過機(jī)械傳動(dòng)關(guān)系，傳給轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使車輪偏轉(zhuǎn)。例如在圖9-13中，轉(zhuǎn)向盤1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向軸2和蝸桿3也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿帶動(dòng)與之嚙合的扇形齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)向垂臂5作前后擺動(dòng)，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)向縱拉桿6和轉(zhuǎn)向節(jié)臂7作前后運(yùn)動(dòng)，使左轉(zhuǎn)向節(jié)及裝于其上的左轉(zhuǎn)向輪繞主銷8偏轉(zhuǎn)。圖9-13汽車轉(zhuǎn)向系示意圖與此同時(shí)，左梯形臂經(jīng)轉(zhuǎn)向橫拉桿10和右梯形臂，使右轉(zhuǎn)向節(jié)和右轉(zhuǎn)向輪向同一方向偏轉(zhuǎn)。在這里，零件1～4構(gòu)成轉(zhuǎn)向器，其他的則組成轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置。

(1)轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向器需滿足下述基本要求：首先，轉(zhuǎn)向力的大小應(yīng)適度，以使操作輕便，為此轉(zhuǎn)向器有一個(gè)減速比，一般轎車轉(zhuǎn)向器減速比為12∶21；其次，轉(zhuǎn)向過程中保持轉(zhuǎn)向盤不動(dòng)時(shí)所需的力應(yīng)與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角有一定關(guān)系，并被駕駛員明顯感到；此外，駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤后，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)能自動(dòng)回正，保持作直線行駛；最后，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪承受路面沖擊時(shí)應(yīng)當(dāng)有適度反力傳給轉(zhuǎn)向盤，使駕駛員能感受到。以上幾條要求決定了轉(zhuǎn)向器機(jī)構(gòu)應(yīng)是可逆的，或是極限可逆的。轉(zhuǎn)向器按其基本形式有球面蝸桿滾輪式、蝸桿蝸輪式、蝸桿曲柄銷式、循環(huán)球式和齒輪齒條式?，F(xiàn)代轎車廣泛采用齒輪齒條式，它結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)可逆，為防止路面沖擊時(shí)的反力傳動(dòng)過大，常在齒輪和轉(zhuǎn)向盤軸之間采用彈性體作中間聯(lián)軸節(jié)。對(duì)于中、高檔轎車，一般采用帶轉(zhuǎn)向加力器的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，以彌補(bǔ)這種轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比較小的缺點(diǎn)(圖9-14)。圖9-14帶轉(zhuǎn)向加力器的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器

(2)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是根據(jù)前橋懸掛布置的特點(diǎn)和空間條件，用不同方法來保證轉(zhuǎn)向器到轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)以及左、右轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角關(guān)系。例如圖9-13中的梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿所組成的梯形機(jī)構(gòu)，就是為了保證左、右轉(zhuǎn)向輪有一個(gè)協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系，以使轉(zhuǎn)向時(shí)各車輪有同一個(gè)轉(zhuǎn)向中心點(diǎn)(圖9-15)。轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)(主銷后傾角一般小于3°、主銷內(nèi)傾角一般小于8°)用來保證轉(zhuǎn)向輪的自動(dòng)回正。圖9-15轉(zhuǎn)向傳動(dòng)保證左、右轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角關(guān)系順便指出，轉(zhuǎn)向輪定位還有所謂車輪外傾角和車輪前束，前者主要意圖是使輪胎接地點(diǎn)向內(nèi)縮，以減小橫向偏距，從而改進(jìn)制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向輕便性；后者則用于消除或減輕由于車輪外傾所造成的邊滾邊滑現(xiàn)象。圖9-16表示了上述四種轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)。圖9-16轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)

4)制動(dòng)系

汽車在行駛過程中，必然有車速由快到慢，或由慢到停等情況，這時(shí)就需要對(duì)車輪施加制動(dòng)阻力，它靠行車制動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn)。汽車在停放，尤其是在坡道上停放時(shí)，需要防止汽車移動(dòng)，這主要依靠駐車制動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn)。在汽車特別是重型汽車滿載下長坡時(shí)，若完全依靠行車制動(dòng)裝置來保持下坡時(shí)的穩(wěn)定車速，勢(shì)必使制動(dòng)器承受很大的熱負(fù)荷，駕駛員操作也很緊張，因此常配備各種輔助制動(dòng)裝置，如發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)。此外，有些車輛為防止制動(dòng)氣壓不足等故障情況造成重大安全事故，設(shè)置了應(yīng)急制動(dòng)裝置。通常，在汽車上起碼裝有行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)兩種裝置。應(yīng)急制動(dòng)裝置常常與駐車制動(dòng)裝置結(jié)合在一起，而輔助制動(dòng)裝置只在必要時(shí)采用。各種制動(dòng)裝置一般由制動(dòng)器和制動(dòng)控制機(jī)構(gòu)組成。制動(dòng)器按其構(gòu)造分為盤式、蹄式(或鼓式)和帶式(或箍式)，制動(dòng)控制機(jī)構(gòu)按其操縱傳動(dòng)方式有機(jī)械式、液壓式、氣壓式等。駐車制動(dòng)裝置通常又稱手制動(dòng)器，它是機(jī)械式的制動(dòng)系統(tǒng)。這種制動(dòng)裝置作用在變速器后的傳動(dòng)軸上時(shí)，稱中央制動(dòng)式手制動(dòng)器；安裝在車輪上與車輪制動(dòng)器一起時(shí)，則稱為車輪制動(dòng)式手制動(dòng)器。行車制動(dòng)裝置以液壓式和氣壓式應(yīng)用最廣泛，前者多用于轎車和輕型車，后者多用于中型以上的客車和貨車。為了保證制動(dòng)的可靠性，無論是氣壓或液壓式的多采用雙管路制動(dòng)系統(tǒng)，如前、后輪分開的雙管路系統(tǒng)和對(duì)角線(左前輪、右后輪一條管線，右前輪、左后輪一條管線)交叉的雙管路系統(tǒng)。圖9-17是液壓式雙管路制動(dòng)系的布置示例。為了加強(qiáng)制動(dòng)效能，減輕駕駛員的踏板力，許多轎車廣泛采用液壓加真空助力器的復(fù)合式制動(dòng)控制裝置。圖9-17雙管路制動(dòng)系布置示例目前行車制動(dòng)裝置用的制動(dòng)器，貨車用蹄式的為多，轎車用盤式的為多，特別是轎車的前輪制動(dòng)器幾乎都是盤式的。這是因?yàn)楸P式制動(dòng)器制動(dòng)效能雖不如蹄式的高，但制動(dòng)效能的穩(wěn)定性好，例如它幾乎不發(fā)生蹄式制動(dòng)器所具有的自動(dòng)增力作用，它在高速制動(dòng)和反復(fù)制動(dòng)時(shí)也很少發(fā)生衰減作用。此外，制動(dòng)盤左右兩側(cè)制動(dòng)作用的不平衡現(xiàn)象極少，于是汽車能保持良好的方向穩(wěn)定性。圖9-18給出了未包括駐車制動(dòng)在內(nèi)的典型的轎車制動(dòng)系統(tǒng)。目前，這類制動(dòng)系統(tǒng)又增加了電子防抱死控制，以增加其行車安全性。圖9-18典型轎車的制動(dòng)系統(tǒng)9.3其他交通運(yùn)輸機(jī)械9.3.1鐵路運(yùn)輸設(shè)備鐵路車輛是運(yùn)送旅客和貨物的工具。在鐵路車輛上一般沒有動(dòng)力裝置，需要把車輛連掛編成一列，由機(jī)車牽引在線路上運(yùn)行。鐵路車輛的種類雖然很多，但它們的構(gòu)造都是相似的。每一輛車均由車體、車底架、走行部、車鉤緩沖裝置和制動(dòng)裝置五個(gè)基本部分組成。

1．車體

車體是輸送旅客和貨物的部分，車體一般和車底架構(gòu)成一個(gè)整體，其結(jié)構(gòu)形式與車輛的用途有關(guān)。貨車按用途可分為通用貨車和專用貨車兩大類。

通用貨車有棚車、敞車、干車、保溫車和罐車等。專用貨車有長大貨物車、漏斗車、自翻車等。

2．車底架

車輛底架是車體的基礎(chǔ)。它承受車體和所裝貨物的重量，并通過上、下心盤將重量傳給走行部。在列車運(yùn)行時(shí)，它還承受機(jī)車牽引力和列車運(yùn)行中所引起的各種沖擊力，所以必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。

貨車底架由中梁、側(cè)梁、枕梁、橫梁及端梁等組成。

中梁位于車底架的中央，兩端是安裝車鉤緩沖裝置的地方，是車底架的骨干，承擔(dān)全部垂直載荷和縱向作用力。枕梁是車底架和轉(zhuǎn)向架搖枕銜接的地方。在枕梁下部安裝的上旁承和上心盤，分別與轉(zhuǎn)向架搖枕上的下旁承和下心盤相對(duì)，并通過上下心盤將重量傳給走行部。

客車底架構(gòu)造和貨車底架相似。但因客車兩端必須設(shè)置通過臺(tái)，所以它的中梁伸出端梁之外和通過臺(tái)端梁、側(cè)梁組成一個(gè)通過臺(tái)架。

3．走行部

走行部的作用是引導(dǎo)車輛沿軌道運(yùn)行，并把車輛的全部重量傳給鋼軌。它應(yīng)保證車輛以最小的阻力在軌道上運(yùn)行，并能順利地通過曲線。走行部是否能夠保持良好的狀態(tài)，對(duì)于車輛能否安全、平穩(wěn)、高速運(yùn)行有很大影響。在四軸車上，四組輪對(duì)分成相同的兩部分，每一部分叫轉(zhuǎn)向架。它由兩組輪對(duì)和軸箱油潤裝置、側(cè)架、搖枕、彈簧減振裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置等組成一個(gè)整體。并通過搖枕上的下心盤、中心銷和車體底架枕梁上的上心盤對(duì)接。四軸車采用兩個(gè)轉(zhuǎn)向架的形式后，能相對(duì)于車底架自由轉(zhuǎn)動(dòng)，縮短了車輛的固定軸距，便于車輛順利通過曲線。鑄鋼側(cè)架式轉(zhuǎn)向架是我國鐵路上廣泛使用的一種貨車轉(zhuǎn)向架。下面我們就以它為例來說明轉(zhuǎn)向架的一般構(gòu)造。

1)輪對(duì)

輪對(duì)是由兩個(gè)車輪緊密地壓裝在一根車軸上面組成的。輪對(duì)承受著車輛的全部重量，并在負(fù)重的條件下以較高的速度引導(dǎo)車輛在鋼軌上行駛，它是車輛上最重要的部件之一。

車輪的圓周表面，即它與鋼軌頭部的接觸面，稱為踏面。踏面做成一定的斜度，可使車輛的重心落在線路中心線上，以減少或避免車輛的蛇行運(yùn)動(dòng)，并可使輪對(duì)較順利地通過曲線，減少車輪在鋼軌上的滑行。車輪內(nèi)側(cè)外緣凸起的部分叫輪緣。它的作用是防止輪對(duì)脫軌，保證車輛在線路上安全運(yùn)行。車輛兩端伸進(jìn)軸箱的部分叫軸頸。安裝車輪的地方叫輪座。車輛的中部為軸身。

2)軸箱油潤裝置

軸箱油潤裝置的作用是使輪對(duì)和側(cè)架或構(gòu)架連接在一起，將車輛的重量傳給輪對(duì)；潤滑軸頸，減少摩擦，降低運(yùn)行阻力，使車軸在載重下高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不致發(fā)生燃軸事故；防止塵土、雨水等異物侵入，保證車輛能安全運(yùn)行。我國鐵路車輛上有兩種類型的軸箱，即滑動(dòng)軸承軸箱裝置和滾動(dòng)軸承軸箱裝置?，F(xiàn)在大量推廣采用的是滾動(dòng)軸承軸箱，如圖9-19所示。這種軸箱由軸箱體、軸箱前蓋、軸箱后蓋、滾動(dòng)軸承等組成。在軸箱內(nèi)加入適量的軟干油，當(dāng)軸頸和滾子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就能將油脂帶入摩擦表面。滾動(dòng)軸承能減少運(yùn)行阻力，適合高速運(yùn)行，減少燃軸事故，延長檢修周期，縮短檢修時(shí)間，加速車輛周轉(zhuǎn)，節(jié)省油脂，降低運(yùn)營成本。采用滾動(dòng)軸承后，在牽引力相同的條件下，可以提高牽引列車的重量和運(yùn)行速度。圖9-19滾動(dòng)軸承軸箱

3)側(cè)架、搖枕及彈簧減振裝置

側(cè)架(如圖9-20所示)是轉(zhuǎn)向架的一個(gè)重要部件，它把轉(zhuǎn)向架各零、部件組成一個(gè)整體，因此它不僅僅承受、傳遞各種作用力及載荷，而且它的中部設(shè)有彈簧承臺(tái)，是安裝彈簧減振裝置的地方，并應(yīng)滿足制動(dòng)裝置、軸箱定位裝置等安裝的要求。

搖枕(如圖9-21所示)中間用螺栓固定下心盤，在下心盤和搖枕之間加適當(dāng)厚度的墊板，以調(diào)整車鉤的高度。搖枕的兩端支座在彈簧上，兩旁有旁承座，車體的重量和載荷通過下心盤經(jīng)搖枕傳給兩側(cè)的枕彈簧，并通過搖枕將兩個(gè)側(cè)架聯(lián)系起來。圖9-20側(cè)架

圖9-21搖枕

4．車鉤緩沖裝置

車鉤緩沖裝置可使機(jī)車和車輛或車輛和車輛之間實(shí)現(xiàn)連掛，并且傳送牽引力和制動(dòng)力，緩和列車運(yùn)行或調(diào)車作業(yè)時(shí)所產(chǎn)生的沖擊力。

車鉤緩沖裝置由車鉤、緩沖器、鉤尾框、從板等零部件組成。圖9-22為貨車車鉤緩沖裝置的一般結(jié)構(gòu)形式。圖9-22車鉤緩沖裝置為了實(shí)現(xiàn)掛鉤或摘鉤，使車輛連接或分離，車鉤具有以下三種位置：

1)鎖閉位置(圖9-23(a))

鎖閉位置是兩個(gè)車鉤互相連掛的位置。鉤鎖鐵1擋住鉤舌2的尾部，使鉤舌不能繞鉤舌銷3向外自由轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)鉤鎖鐵的臀部A坐在鉤舌椎鐵4的端部。

2)開鎖位置(圖9-23(b))

開鎖位置即鉤鎖鐵已被提起，鉤舌可以向外轉(zhuǎn)開的位置。當(dāng)鎖提銷5將鉤鎖鐵提起后，鉤鎖鐵就不能擋住鉤舌，使鉤舌可以繞鉤舌銷自由轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)鉤鎖鐵的B部坐在鉤舌椎鐵的端部。

3)全開位置(圖9-23(c))

全開位置即鉤舌已經(jīng)完全向外轉(zhuǎn)開的位置。當(dāng)鉤鎖鐵處于開鎖位置后，如果繼續(xù)提開鎖提銷，鉤鎖鐵的頂部樁鉤頭內(nèi)肩阻擋而使鉤鎖鐵向后轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鉤舌推動(dòng)，使椎鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，鉤舌鎖鐵的另一端就將鉤舌推開，使鉤舌處于全開位置。

掛鉤時(shí)，先將一個(gè)車鉤的提桿用力提起，使鉤舌向外完全轉(zhuǎn)開，成為全開位置，當(dāng)兩個(gè)車鉤相互碰撞后，原來全開的鉤舌就完全轉(zhuǎn)入同它相連掛車鉤的鉤頭內(nèi)方，兩個(gè)鉤舌互相抱合，兩個(gè)車鉤都處于鎖閉位置，它們就連掛在一起了。摘鉤時(shí)，先將一個(gè)車鉤的提桿提起，使它成開鎖位置，再用機(jī)車?yán)_車輛，兩個(gè)車鉤就可以分開了。圖9-23車鉤三態(tài)作用位置圖(a)鎖閉位置；(b)開鎖位置；(c)全開位置車輛在連掛和起動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生撞擊，列車在運(yùn)行中也會(huì)因牽引力的變化、速度的增減和制動(dòng)等原因而發(fā)生沖擊。為了緩和并削減沖擊力，提高列車的平衡性，延長車輛使用壽命，在車鉤的后面裝有緩沖器。

目前，我國貨車上大多采用2號(hào)緩沖器，客車上采用1號(hào)緩沖器。

貨車用緩沖器(圖9-24)的外殼是由鋼板制成的彈簧盒、彈簧盒蓋和彈簧盒底板所組成。彈簧盒內(nèi)裝有外環(huán)彈簧和內(nèi)環(huán)彈簧，在內(nèi)環(huán)彈簧的外面和外環(huán)彈簧的內(nèi)面具有15°的斜面。圖9-24貨車用緩沖器當(dāng)緩沖器受力壓縮時(shí)，使各環(huán)相互擠壓，這時(shí)外環(huán)彈簧中就儲(chǔ)存了大部分的沖擊能量，同時(shí)各內(nèi)外環(huán)簧的斜面之間因相互摩擦而將一部分沖擊能變成熱能。當(dāng)外力除去后，各環(huán)簧之間又產(chǎn)生摩擦，將所儲(chǔ)存能量的一部分再一次轉(zhuǎn)變?yōu)槟Σ翢崮芏ⅲ蚨鸬搅司彌_和減振作用。貨車用環(huán)簧緩沖器還安裝有小外環(huán)彈簧和開口內(nèi)環(huán)彈簧，以滿足貨車對(duì)緩沖器容量較大的要求?？蛙囉镁彌_器和貨車用緩沖器的構(gòu)造、作用基本相同。為適應(yīng)旅客列車對(duì)平穩(wěn)的要求，在客車用緩沖器的端部另設(shè)卷彈簧，使較小的沖擊也能得到緩和。

為了適應(yīng)客車高速運(yùn)行和貨車載重量大的要求，現(xiàn)在還采用一種橡膠緩沖器(圖9-25)。它的箱體是鑄鋼的，里面放有三層波浪形膠片，用以承受沖擊能量。這種緩沖器的優(yōu)點(diǎn)是：容量大，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，維修工作量小。因此現(xiàn)已大量生產(chǎn)使用。圖9-25橡膠緩沖器

5．制動(dòng)裝置

制動(dòng)裝置是用外力迫使運(yùn)行中的機(jī)車車輛減速或停車的一種設(shè)備。它不僅是列車安全、正點(diǎn)運(yùn)行的重要保證，而且也是提高列車重量和運(yùn)行速度的前提條件。因此，制動(dòng)裝置的性能好壞，對(duì)鐵路的運(yùn)輸能力和行車安全都有直接影響。

我國機(jī)車車輛上的制動(dòng)裝置一般包括空氣制動(dòng)機(jī)和手制動(dòng)機(jī)兩個(gè)部分?？諝庵苿?dòng)機(jī)也叫自動(dòng)制動(dòng)機(jī)，是利用壓縮空氣產(chǎn)生制動(dòng)力的，一般作為列車制動(dòng)用。手制動(dòng)機(jī)是用人力進(jìn)行制動(dòng)的，一般只在調(diào)車時(shí)對(duì)個(gè)別車輛或車組實(shí)行制動(dòng)用。9.3.2船舶種類與構(gòu)造

在水運(yùn)的主要技術(shù)裝備中，船舶用于運(yùn)載旅客和貨物以及從事其他水上活動(dòng)，是實(shí)現(xiàn)水運(yùn)過程不可缺少的工具。

由于人類社會(huì)生產(chǎn)和生活需要以及科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，當(dāng)今船舶種類繁多，廣泛用于國防、交通運(yùn)輸、生活、科研和貿(mào)易等方面。為區(qū)別各類船舶，一般按其自身的特征，主要是按軍用船舶和民用船舶分類，也可以按不同航行區(qū)域、航行狀態(tài)、動(dòng)力裝置等來進(jìn)行分類。本章主要根據(jù)民用船舶的分類來介紹船舶的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。

1．船舶的種類

1)客船

客船是用來載運(yùn)旅客及其行李并兼帶少量貨物的運(yùn)輸船舶。純粹載客不裝貨物的船舶是很少的。以載客為主兼運(yùn)一部分貨物的船舶叫做客貨船。

為了保證旅客的安全，船體結(jié)構(gòu)必須設(shè)雙層底，客船上有足夠的救生設(shè)備，如救生艇、救生筏、救生圈和救生衣等。對(duì)防火要求也有嚴(yán)格規(guī)定，例如對(duì)要求較高的客船上的艙室設(shè)備、家具和床上用品等需經(jīng)防火處理。此外，客船上還應(yīng)有完善的通信、照明設(shè)備，有的還設(shè)有空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。對(duì)于要求較高的客船，為了使船舶在海洋中航行平穩(wěn)，船上還裝有減搖水艙或減搖鰭等裝置。

客船與其他交通工具比較，具有客運(yùn)量大、費(fèi)用低、比較安全、旅客占用的活動(dòng)面積大等優(yōu)點(diǎn)。

2)貨船

貨船是專門運(yùn)輸各種貨物的船只。

3)其他船舶

其他如渡船、駁船等。

2．船舶的一般組成與基本構(gòu)造

在使用過程中，船舶承受各種外力及自然條件的侵襲，不應(yīng)損壞、翻沉或產(chǎn)生不應(yīng)有的變形，所以必須有足夠的強(qiáng)度、良好的航行性能和完善的設(shè)備與裝置。一般運(yùn)輸船舶由船體構(gòu)造、推進(jìn)器、船舶設(shè)備、船舶系統(tǒng)及助航儀器等部分組成。

1)船體構(gòu)造

船體是指主甲板以下部分，它是一個(gè)直接承受靜水壓力、浮力、波壓力、沖擊力、貨載及本身重量等各種外力的空間結(jié)構(gòu)。為了使船舶行駛時(shí)所受的阻力最小，船體做成流線形曲面，船體兩端多為尖楔形或匙形。船體前端叫船首，后端叫船尾。一般貨船的中部較肥，首尾端較瘦。船體中部適宜于作貨艙和機(jī)艙。首尾端常用作壓載水艙和放置錨鏈或舵機(jī)等。船體左右兩側(cè)叫船舷。船體頂蓋為一全通連續(xù)甲板，稱為主甲板。主甲板架在橫梁上，它是承載船舶縱向強(qiáng)度的重要構(gòu)件，同時(shí)也支撐壓在甲板上的負(fù)荷。除主甲板外，大型船舶內(nèi)還有起分隔作用的第二、第三甲板。船體構(gòu)造中，主要部分是主船體和上層建筑。

(1)主船體。就全船而言，主船體是被外板和連續(xù)的上甲板全部包起來的水密結(jié)構(gòu)，主船體的空間又被艙壁、甲板和千臺(tái)分隔成不同用途的艙室。主船體由首端、中部和尾端構(gòu)成。首端構(gòu)造是指首尖艙壁以前，上甲板以下的船體結(jié)構(gòu)。首端最前端的一個(gè)艙叫首尖艙，內(nèi)有平臺(tái)甲板，平臺(tái)甲板以上有錨鏈艙和儲(chǔ)物艙，平臺(tái)甲板以下是壓載水艙。首端結(jié)構(gòu)與中部結(jié)構(gòu)相比有明顯的不同，船體中部剖面近似于矩形，而首端呈V形，船體外板與舷側(cè)外板連接在一起。船舶在逆浪行駛時(shí)，首端水下部分受到波浪拍擊，這部分結(jié)構(gòu)應(yīng)很強(qiáng)。所有航海船舶必須在首端設(shè)置防撞艙壁，保證船舶的安全，當(dāng)船舶前端遭受到意外破損時(shí)，可以防止海水進(jìn)入大艙內(nèi)。通常情況下，首尖艙壁也就是防撞艙壁。

中部結(jié)構(gòu)主要是艙室結(jié)構(gòu)，各種船舶的艙室結(jié)構(gòu)根據(jù)其用途的不同而各異。船舶甲板下面空間被許多內(nèi)隔壁分成若干房間，叫做艙。艙室用來裝貨、乘坐旅客和安裝船上的機(jī)械設(shè)備。貨艙之間用水密橫壁隔開，普通干貨船每個(gè)貨艙在主甲板設(shè)有艙口，用以裝卸貨物，艙口用水密艙蓋蓋住。

尾端結(jié)構(gòu)主要指尾尖艙壁以后，上甲板以下的船體部分。根據(jù)船舶的不同類型，有巡洋艦尾、方尾和橢圓形尾等主要形式。

(2)上層建筑。船舶主甲板以上，由一舷伸至另一舷的圍壁建筑物稱為上層建筑。上層建筑位于水密的連續(xù)甲板之上，它包括船樓和甲板室。

上層建筑作為駕駛室、工作室、船員和旅客的住室、生活用艙室或安裝船舶上某些設(shè)備之用。

2)推進(jìn)器

船舶的行駛是由船舶主機(jī)(主要發(fā)動(dòng)機(jī))帶動(dòng)推進(jìn)器來進(jìn)行的。常用的主機(jī)有內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)與蒸汽機(jī)三種。

船舶推進(jìn)器種類很多，目前廣泛采用螺旋推進(jìn)器，它有3～6片車葉，安裝在船尾部舵的前面，固定在車軸(推進(jìn)器軸)末端。車軸與發(fā)動(dòng)機(jī)軸連接。發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)船舶前進(jìn)或后退。小船推進(jìn)器直徑約為0.4～0.6?m，大型船舶的推進(jìn)器直徑可達(dá)5.0～6.0?m。

3)船舶設(shè)備

為了操縱船舶、裝卸貨物和安全救護(hù)，船舶配備有舵、錨、系纜、起貨和救生設(shè)備，統(tǒng)稱為船舶設(shè)備。

(1)舵設(shè)備。舵設(shè)備是控制船舶航行方向的裝置，包括舵和操縱裝置兩部分。

舵由舵葉和舵桿構(gòu)成，如圖9-26所示。舵葉是一塊平板或流線形板，可繞豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)，變換舵葉與船舶中線干面所成的角度。舵桿用來轉(zhuǎn)動(dòng)舵葉。在駕駛室設(shè)有舵的操縱裝置，通過傳動(dòng)機(jī)械，轉(zhuǎn)動(dòng)舵桿，由指示器標(biāo)示舵葉的位置。圖9-26螺旋推進(jìn)器和舵

(2)錨設(shè)備。錨設(shè)備是幫助船舶操縱和停泊的裝置。船舶在停車前拋錨，可以克服停車后的船舶慣性力；船舶駛靠碼頭時(shí)，用錨來調(diào)節(jié)車速和舵效，以保證安全?？?。船舶錨泊時(shí)，將錨拋到水底，靠錨的抓力來系留船舶，以克服風(fēng)、波浪和水流等各種力的作用。

錨設(shè)備主要由錨、錨鏈、錨鏈筒、掣鏈器、起錨機(jī)及錨鏈艙等組成。錨的類型很多，常用的有海軍錨和霍爾錨。目前大船上主要使用霍爾錨，它的特點(diǎn)是錨桿和錨爪分別鑄造，兩個(gè)錨爪由錨冠連接起來。錨冠可繞錨桿轉(zhuǎn)動(dòng)，其向每側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為30°～40°，工作時(shí)，兩個(gè)錨爪同時(shí)入土。

(3)系纜設(shè)備。系纜設(shè)備是用來將船舶系在碼頭的系船柱上或其他所需要的位置上。系纜設(shè)備主要包括纜索、帶纜樁、導(dǎo)纜孔、導(dǎo)纜器及絞纜機(jī)等。

纜索用柔軟的鋼索或麻索，近年較多的船舶改用尼龍索。帶纜樁是用鑄鐵或鋼板焊接成的柱子，固定在甲板上，供挽牢纜索用。為了把纜索從帶纜樁引出船外，在舷墻上開孔，稱為導(dǎo)纜孔。為使纜索按照需要改變方向，在甲板上或舷塘上設(shè)有導(dǎo)纜器。為了收纜時(shí)卷起纜索，設(shè)有纜索卷車。

在船舶靠碼頭過程中，纜索一端套在碼頭系船柱上，用船上絞纜機(jī)或錨機(jī)絞緊纜索，使船向碼頭靠攏。因此，在船上布置纜設(shè)備時(shí)常與錨設(shè)備、拖帶設(shè)備一并考慮。

(4)起貨設(shè)備。起貨設(shè)備是船上用來裝卸貨物的機(jī)械。普通貨船裝有吊貨桿或起重機(jī)；油船上則設(shè)油泵。

(5)救生設(shè)備。船舶救生設(shè)備的形式較多，有救生艇、救生筏、救生浮具、救生圈和救生衣等。

4)船舶系統(tǒng)

為了安全運(yùn)轉(zhuǎn)和船員、乘客生活的需要，船舶上設(shè)有船底水排泄系統(tǒng)、壓載系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)、生活用水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、冷暖系統(tǒng)等，統(tǒng)稱為船舶系統(tǒng)。特殊船舶還有特殊系統(tǒng)，如油船的輸油系統(tǒng)，冷藏船的冷卻系統(tǒng)等。船舶系統(tǒng)主要用來輸送船上自用的液體和氣體，如淡水、海水、熱水、污水、蒸汽、空氣等。它的設(shè)備包括管道、泵及其他附件。

為船舶系統(tǒng)與船舶設(shè)備所配置的動(dòng)力裝置，稱為輔機(jī)。

此外，船舶上還配備有助航儀器、索具、信號(hào)設(shè)備等設(shè)施。9.3.3航空運(yùn)輸設(shè)備

飛機(jī)是航空運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)載工具。經(jīng)過近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，飛機(jī)的飛行性能已達(dá)到了很高的水平，成為當(dāng)今世界最安全、最快捷的交通方式。由于成本、舒適性等原因，目前大部分民航機(jī)都是亞音速民航機(jī)。

1．飛機(jī)的分類

1)按構(gòu)造分類

按不同的構(gòu)造可將飛機(jī)分為不同的類型。按機(jī)翼數(shù)目，飛機(jī)一般可分為雙翼機(jī)和單翼機(jī)。按發(fā)動(dòng)機(jī)類型可分為活塞發(fā)動(dòng)機(jī)及螺旋槳組飛機(jī)和噴氣式飛機(jī)。按發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)目可分為單發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)、雙發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)、三發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)和四發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)。按起落地點(diǎn)可分為陸上飛機(jī)、雪(冰)上飛機(jī)、水上飛機(jī)、兩棲飛機(jī)和艦載飛機(jī)。按起落方式可分為滑跑起落式飛機(jī)和垂直/短距起落式飛機(jī)。此外，還可按尾翼位置或數(shù)量、機(jī)身數(shù)量分類。

2)按用途分類

由于飛機(jī)的性能、構(gòu)造和外形基本上由用途來確定，故按用途分類是最主要的分類方法之一?，F(xiàn)代飛機(jī)按用途主要可分為軍用機(jī)與民用機(jī)兩類，另有一類專門用于科研和試驗(yàn)的飛機(jī)，可稱為研究機(jī)。

2．飛機(jī)基本構(gòu)造和工作原理

飛機(jī)對(duì)結(jié)構(gòu)材料和構(gòu)造精度要求很高，同時(shí)，飛機(jī)零部件多，裝配工作量大、難度也大。從原理上看，飛機(jī)構(gòu)造應(yīng)滿足下列要求：

(1)空氣動(dòng)力要求，最佳飛行性能要求阻力小、舉力大，具有良好的空氣動(dòng)力外形，能保證空氣動(dòng)力外形的精確度和表面質(zhì)量。

(2)重量、強(qiáng)度和剛度要求，在保證強(qiáng)度和剛度要求下，重量最輕，同時(shí)，飛機(jī)的耐“疲勞”能力也要大。這里，強(qiáng)度是指飛機(jī)構(gòu)件在受力時(shí)抵抗破壞的能力。剛度是指受力時(shí)抵抗變形(即形狀與尺寸的改變)的能力。疲勞則是指構(gòu)件受到外力的反復(fù)、多次、大小和方向變化的作用時(shí)，構(gòu)件雖無明顯的永久變形但某些薄弱部分產(chǎn)生的細(xì)小裂痕迅速擴(kuò)大而被破壞的現(xiàn)象。

(3)使用維護(hù)要求，包括使用中便于檢查、維護(hù)和修理，員工有良好的工作條件。軍用機(jī)與民用機(jī)的構(gòu)件還應(yīng)有較大的生存力，這里，軍用機(jī)的生存力是指構(gòu)件被炮火擊中時(shí)仍能受力和飛行的能力，民用機(jī)的生存力則是指構(gòu)件抗銹蝕的能力。

(4)工藝和經(jīng)濟(jì)要求，在滿足生產(chǎn)條件、數(shù)量和質(zhì)量基礎(chǔ)上，制造容易，成本低廉。

3．飛機(jī)主要組成部分及其構(gòu)造

飛機(jī)主要由機(jī)翼、機(jī)身、動(dòng)力裝置、起落裝置、操縱系統(tǒng)等部件組成。

1)機(jī)翼

機(jī)翼是為飛機(jī)飛行提供舉力的部件。飛機(jī)在平衡飛行時(shí)，受到四個(gè)力的作用：舉力、阻力、拉(推)力與重力。這些外力稱為“外載荷”，它們會(huì)使飛機(jī)的某些部件產(chǎn)生變形，而飛機(jī)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一種抵抗變形的內(nèi)力。這些載荷加到機(jī)翼上，會(huì)使機(jī)翼產(chǎn)生彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉伸和壓縮五種變形。因此，要求構(gòu)件必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和抗疲勞能力來抵抗這種變形以保證空氣動(dòng)力外形的精確度。機(jī)翼受力構(gòu)件包括內(nèi)部骨架、外部蒙皮以及與機(jī)身連接的接頭，如圖9-27所示。其中骨架包括沿翼展方向的縱向骨架和沿翼弦方向的橫向骨架?？v向骨架包括三個(gè)部件，一是翼梁，主要功能是承受彎矩和剪力；二是桁條，主要功能是支持蒙皮；三是縱墻，又名假梁，與蒙皮等組成圍框以承受扭矩。橫向骨架包括普通翼肋、加強(qiáng)翼肋和張線等。圖9-27機(jī)翼構(gòu)造蒙皮具有承受局部空氣動(dòng)力(吸力和壓力)、形成并維持機(jī)翼外形的雙重作用。早期的蒙皮是布質(zhì)的，質(zhì)輕、價(jià)廉、易維修。

隨著機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展，蒙皮發(fā)展到金屬鉚接蒙皮、夾心蒙皮等?，F(xiàn)代飛機(jī)采用的大多是金屬鉚接蒙皮，速度高的，可采用鈦合金和不銹鋼蒙皮。在高亞音速、跨音速及馬赫數(shù)不很大的超音速飛機(jī)上可采用夾層蒙皮。為提高裝配效率，增加運(yùn)輸、使用及維修的方便性，機(jī)翼一般分幾段制造，接頭處用接頭連接，如梁式機(jī)翼可用叉式集中接頭連接，單塊式機(jī)翼可采用周緣接頭。

高速飛機(jī)機(jī)翼的氣動(dòng)外形與低速飛機(jī)有較大差異，機(jī)翼形式有后掠角形、三角形和小展弦比梯形等。

2)機(jī)身

飛機(jī)機(jī)身的主要功能是裝載人員、貨物、燃油、武器、各種裝備和其他物資。除此以外，它還用于連接機(jī)翼、尾翼、起落架和其他有關(guān)構(gòu)件。

根據(jù)機(jī)身的功能，其構(gòu)造首先要具有盡可能大的空間以便使單位體積利用率最高；其次是連接必須安全可靠；第三是要有良好的通風(fēng)加溫、隔音設(shè)備，視界廣闊，利于飛機(jī)起落；第四是在氣動(dòng)方面要求盡可能減少阻力，如迎風(fēng)面積盡可能小，表面盡可能光滑；形狀流線化等；第五是在保證強(qiáng)度、剛度、抗疲勞能力的條件下重量盡可能輕。機(jī)身的外形與發(fā)動(dòng)機(jī)的類型、數(shù)量及安裝位置有關(guān)。一般機(jī)身的側(cè)面外形為拉長的流線體，它很大程度上受駕駛艙的影響。機(jī)身的剖面形狀有圓形、橢圓形、方形、梯形等，它們適合不同用途和速度范圍的飛機(jī)。例如，低速飛機(jī)可用方形，具有氣密座艙的高亞音速大型客機(jī)多用圓形或橢圓形。

機(jī)身的構(gòu)造形式包括構(gòu)架式、梁式與復(fù)合式三種。構(gòu)架式機(jī)身像橋梁結(jié)構(gòu)，完全靠內(nèi)部的骨架受力，它適合于速度與高度較低、體積與重量較輕的飛機(jī)。構(gòu)架式機(jī)身的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，便于施工、開門方便；缺點(diǎn)是阻力大，空氣動(dòng)力性能較差，蒙皮只受空氣動(dòng)力，其他載荷全由骨架承受，故重量較重，當(dāng)某一根桁梁損壞時(shí)，整個(gè)機(jī)身強(qiáng)度將大大削弱從而降低其生命力；此外，由于有縱橫構(gòu)件，機(jī)身內(nèi)部空間難以很好利用。梁式機(jī)身又稱薄壁式機(jī)身，它用金屬蒙皮代替蒙布，將蒙皮與骨架牢固地結(jié)合在一起而成為一個(gè)整體。梁式機(jī)身又包括桁梁式機(jī)身、桁條式機(jī)身、硬殼式機(jī)身三種。目前，大多數(shù)采用復(fù)合式機(jī)身，如前機(jī)身采用桁梁式，后機(jī)身采用桁條式；此外，還可采用構(gòu)架式加梁式、硬殼式加半硬殼式等。

由于機(jī)身的重要作用是裝載人員、貨物和設(shè)備，故必須要配備各種艙室和必要的裝備，如駕駛員座艙、旅客艙、貨艙、軍用機(jī)的炸彈艙等。此外，還有機(jī)身的通風(fēng)、保暖、防止噪音、增壓與安全等輔助設(shè)備。

旅客機(jī)的空勤人員較多，空勤組座艙大，設(shè)備多。旅客艙除有足夠的裝載旅客的空間外，還必須考慮旅客的安全與舒適。無論民用機(jī)還是軍用機(jī)，都必須考慮高空飛行時(shí)的氣密增壓問題、大型高亞音速客機(jī)的通風(fēng)保暖與防止噪音問題。旅客機(jī)中必須有較小的貨艙以便裝載旅客隨身行李和部分貨物。貨運(yùn)機(jī)上的艙室均用于裝貨。大型客機(jī)還需有輔助艙，如衣帽間、廁所等。現(xiàn)代飛機(jī)性能不斷提高，升限也不斷提高，高空飛行時(shí)若氣象變化不劇烈，云少、風(fēng)速與風(fēng)向都較穩(wěn)定，油耗也較低，這時(shí)可增大飛機(jī)航程和續(xù)航時(shí)間。實(shí)驗(yàn)證明：高度超過2000?m時(shí)，氧氣分壓的降低已開始對(duì)人發(fā)生顯著影響，高度超過4000?m時(shí)，必須使用氧氣設(shè)備；高度達(dá)到12?000?m時(shí)，大氣壓已降到很低，必須采用能增大人體外部氣壓的密封飛行衣或氣密座艙。在8000?m以上飛行時(shí)，氣壓的降低會(huì)使人感到關(guān)節(jié)和肌肉發(fā)疼，即出現(xiàn)“減壓癥”。高空飛行還有氣溫過低問題，如9000?m高空的大氣溫度降為－43.5℃?？蜋C(jī)上常用的通風(fēng)保暖方法是“夾層法”，即利用發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力將空氣壓縮機(jī)中的空氣加熱，然后送入座艙兩層夾壁的中間使座艙得到加溫。氣密座艙的作用一是使座艙氣壓增高，保證機(jī)上人員吸入的空氣有足夠的氧氣分壓，滿足人對(duì)氧氣的生理需要；二是使機(jī)內(nèi)人員能避免周圍氣壓過低而發(fā)生“減壓癥”；三是使座艙便于加溫或冷卻，保持適當(dāng)溫度。目前飛機(jī)上最常用的氣密座艙是通風(fēng)式(也叫“增壓式”)座艙。通風(fēng)式氣密座艙可增大座艙的氣壓并保持通風(fēng)，它利用渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)將進(jìn)入的空氣加壓，同時(shí)提高了氣流的溫度。如溫度適當(dāng)，則通過控制活門由導(dǎo)管直接進(jìn)入座艙；座艙中有壓力調(diào)節(jié)器，可調(diào)節(jié)氣壓大小。若加壓的空氣溫度過高，則控制活門引導(dǎo)熱空氣到散熱器，冷卻到適當(dāng)溫度再導(dǎo)入座艙。通風(fēng)式氣密座艙內(nèi)的空氣與外界大氣連通，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)座艙氣密性的要求較低，構(gòu)造簡單，增壓空氣的溫度較高，不須另增加溫設(shè)備；缺點(diǎn)是只適用于升限不超過20?000～25?000?m的飛機(jī)。

3)動(dòng)力裝置

當(dāng)飛機(jī)飛行速度提高到需要突破“音障”時(shí)，螺旋槳?jiǎng)恿ρb置已不能滿足需要。這時(shí)要用結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、推力大的渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流速度越大，推力也越大。目前有的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣速度可達(dá)到600～900?m/s。它包括進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管五部分；更高速度的飛機(jī)上還安裝了加力燃燒室。

(1)進(jìn)氣道。外形像一個(gè)圓管，其中包括整流罩、支柱及防冰裝置，功能是整理進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣，消除紊亂渦流，在飛行時(shí)利用沖入的空氣進(jìn)行壓縮。

(2)壓氣機(jī)。包括位于前部高速旋轉(zhuǎn)以使空氣向后流動(dòng)的工作葉輪和引導(dǎo)空氣以適當(dāng)角度進(jìn)入下一級(jí)的定子葉片兩部分；作用是將進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣加以壓縮以