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第二章现代汽车汽车底盘 一 传动系的组成 传动系可按能量传递方式的不同 划分为机械传动 液力传动 液压传动 电传动等 传动系统 发动机 离合器 变速器 万向节 驱动桥 主减速器 差速器 传动轴 半轴 二 传动系的功用和种类 汽车发动机所发出的动力靠传动系传递到驱动车轮 保证汽车在各种工况条件下的正常行驶 并具有良好的动力性和经济性 东风EQ1090E型汽车 该车满载质量为9290kg 其最小滚动阻力约为1376N 该车所采用的6100Q 1型发动机所能产生的最大转矩为353N m 发动机转速为1200一1400r min 假设将这一转矩直接如数传给驱动轮 则驱动轮能得到的驱动力仅为784N 显然 在此情况下 汽车不仅不能爬坡 即使在平直的良好路面上也不可能行驶 另一方面6100Q 1型发动机在发出最大功率99 3kW时的发动机转速为3000r min 假如将发动机与驱动轮之间直接连接 则对应这一发动机转速的汽车速度将达510km h 这样高的车速既不实用 又不可能实现 因为相应的驱动力太小 汽车根本无法起步 为解决上述矛盾 必须使传动系统具有减速增矩的作用 亦即使驱动轮的转速降低为发动机转速的若干分之一 相应地驱动轮所得到的转矩则增大到发动机转矩的若干倍 此项功能通常由变速器和主减速器共同来实现 1 减速增矩只有当作用在驱动轮上的驱动力足以克服外界对汽车的阻力时 汽车方能起步并正常行驶 2 变速变矩 一方面 汽车的装载质量 道路坡度和曲率 车速等等 都在很大范围内不断变化 这就要求汽车驱动力和速度也有相当大的变化范围 另一方面 就活塞式内燃机而言 在其整个转速范围内 转矩的变化不大 而功率及燃油消耗率的变化却很大 因而保证发动机功率较大而燃油消耗率较低的曲轴转速范围 即有利转速范围是很窄的 为了使发动机能保持在有利转速范围内工作 而汽车驱动力和速度又在足够大的范围内变化 应当使传动系统传动比在最大值和最小值之间变化 即传动系统应起变速作用 此项功能通常由变速器来实现 3 倒车 4 离合传动 5 协助转向 二机械式传动系布置 1 离合器2 变速器3 万向节4 驱动桥 FR方案 主要应用在载货汽车上 在部分轿车和客车上也有应用 该方案的优点是维修发动机方便 离合器 变速器的操纵机构简单 货箱地板高度低 前 后轮的轴荷分配比较合理 其缺点是需要一根较长的传动轴 这不仅增加了整车质量 而且影响了传动系统的效率 1 FR方案 发动机前置后驱动 2 FF方案 发动机前置前驱动 FF方案省去了FR方案中变速器和驱动桥之间的万向节和传动轴 使车身底板高度可以降低 有助于提高汽车的乘坐舒适性和高速行驶时的操纵稳定 整个传动系统集中在汽车前部 因而其操纵机构比较简单 这种布置方案目前已广泛应用于微型和中型轿车上 在中高级和高级轿车上的应用也日渐增多 但由于前轮既是驱动轮 又是转向轮 需要使用等速万向节7 使结构较为复杂 且前轮的轮胎寿命较短 汽车的爬坡能力相对较差 3 RR方案 发动机后置后驱动 1一发动机2一离合器3一变速器4一角传动装置5一万向传动装置6一驱动桥 发动机 离合器和变速器都横向布置于驱动桥之后 驱动桥采用非独立悬架 大 中型客车广泛采用这种布置方案 使其前 后轴更容易获得合理的轴荷分配 并具有车内噪声低 空间利用率高 行李箱体积大等优点 但是 在此情况下 发动机的冷却条件较差 发动机和离合器 变速器的操纵机构都较复杂 nWD是英文nWheelDrive的缩写 n是指与车轮总数相等的驱动轮数 表示传动系统是全轮驱动方案 可提高整车牵引性和通过性 在变速器后要设置分动器 将动力分配给各驱动轮 4 MR方案 发动机中置后驱动 发动机布置于驾驶室后面的汽车的中部 后轮驱动 该布置方案有利于实现前 后轴较为理想的轴荷分配 是赛车和部分大 中型客车采用的方案 客车采用这种方案布置时 能得到车厢有效面积的最高利用 5 全轮驱动的nWD方案 三液力式传动系布置 利用液体介质在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力 液力传动装置串联一个有级式机械变速器 这样的传动称为液力机械传动 1 液力传动 此处单指动液传动 1 液力变矩器2 自动变速器3 万向传动4 驱动桥5 主减速器6 传动轴 液力机械传动示意图 通过液体传动介质静压力能的变化来传递能量 主要由发动机驱动的油泵 液压马达和控制装置等组成 2 液压传动 也叫静液传动 1 离合器2 油泵3 控制阀4 液压马达5 驱动桥6 油管 静液式传动系示意图 电传动是由发动机驱动发电机发电 再由电动机驱动驱动桥或由电动机直接驱动带有减速器的驱动轮 优点是从发动机到驱动轮只由电器连接 可使汽车的总体布置简化 灵活 起动及变速平稳 冲击小 有利于延长车辆的使用寿命 具有无级变速特性 有助于提高汽车的平均车速 将电动机改为发电机用作制动可提高行驶安全性 操纵简化等 但是电力式传动系统也有质量大 效率低 消耗较多的有色金属 铜等缺点 四电力式传动系布置 1 离合器2 发电机3 控制器4 电动机5 驱动桥6 导线 电力式传动系统根据装用的发电机和牵引电动机的形式 可以分为以下几种 1 直一直系统这种系统的优点是发电机发出的电能可以不通过任何装置的转换 而直接送到牵引电动机 因此系统的结构简单 其缺点是直流电动机的体积大 质量大 成本高 转速低等 2 交一直系统该系统的发电机为三相交流发电机 经过大功率的硅整流器整流后 把直流电输送给直流牵引电动机 采用交流发电机后 可以达到提高转速 缩小体积 运行可靠和维修简便等效果 从而更适用于汽车 目前 国内外生产的大吨位矿用汽车的电力式传动系统 绝大多数属于这种结构 3 交一直一交系统交流发电机发出的三相交流电 经过硅整流器整流成直流电以后 直流电再通过晶闸管逆变器 把直流电变成预定可变频率的三相交流电 以供给各个交流牵引电动机使用 逆变后的三相交流电的频率 根据需要是可控制的 与直流电动机相比 由于没有换向器 结构简单 外形尺寸小 所以可以设计和制造出功率较大 转速较高的电动机 这种电动机运行可靠 维护方便 4 交一交系统该系统是直接的交流电传动系统 汽车发动机驱动一台同步交流发电机 交流发电机的输出输送给变频器 变频器向交流牵引电动机输送频率可控的交流电 在交一交系统中 对变频技术和电动机的结构都有较高的要求 因此目前尚未得到广泛应用 第二章现代汽车 1 离合器作用 装在发动机与变速器之间 驾驶员根据需要 通过离合器踏板操纵离合器 使发动机与变速器暂时分离和逐渐接合 以切断或传递发动机输往变速器的动力 在汽车发动 起动多 换档 制动及停车时 都少不了离合器的分离与接合 要求 离合器需实现汽车的平稳起步 需保证汽车换档时切断动力 减少齿轮冲击 需有足够的容量保证传递最大转矩 并通过打滑保证传动系不致过载 种类 干式和湿式两种 构成 由主动部分 从动部分 压紧机构和操纵机构四部分构成 磨擦片式离合器的基本构造 离合器在车上的位置 发动机与变速箱之间 膜片弹簧式离合器组成 摩擦片式离合器的组成 1 主动部分 飞轮 离合器盖 压盘 2 从动部分 从动盘3 压紧机构 压紧弹簧4 分离机构 分离杠杆 分离轴承 分离套筒 分离叉5 操纵机构 踏板 拉杆 拉杆调节叉 第二章现代汽车 从动盘与扭转减振器 2 变速器 1 变速 变扭利用若干对大小不同的齿轮副传动改变驱动轮所需的扭矩和转速 若主动齿轮小 从动齿轮大 降速 反之 则升速 在改变转速的同时改变了转矩 2 变换档位 将3 4脱开 5 6啮合 则档位变化 传动比改变 输出轴的转速和扭矩均改变 当3 4和5 6齿轮均不啮合时 输出轴无动力输出 变速器处于空档 通过改变不同的齿轮啮合实现档位的变换 3 变向原理 一对外齿轮啮合 主动齿轮与从动齿轮的转向相反 欲使主 从动齿轮转向一致 需加一隋轮 内外齿轮啮合时 主从动齿轮的转向相同 变速比的概念 i n1 n2 Z2 Z1 2 1 多级齿轮传动的传动比i 所有从动齿轮齿数的连乘积 所有主动齿轮齿数的连乘积 各级齿轮传动比的乘积 汽车某一档位的传动比就是该档各级齿轮传动比的连乘积 变速器的总体构造 变速传动机构 变速操纵机构 作用 改变速比和传动方向 由驾驶员直接操纵实现档位的可靠变换 分类 汽车用变速器可分为有级式 无级式和综合式三类 按操纵方式不同 汽车变速器还可分为手动操纵式 半自动操纵式和自动操纵式变速器 back next next back 同步器 第二章现代汽车 3 万向传动装置组成 万向传动装置通常由万向节和传动轴组成 有时还包括中间支承 1 万向节 2 传动轴 3 前传动轴 4 中间支承 第二章现代汽车 准等速万向节1 4 万向节叉 2 十字轴 3 油封 5 弹簧 6 球碗 7 双联叉 8 球头 1 套筒 2 十字轴 3 传动轴叉 4 卡环 5 轴承外圈 6 套筒叉 不等速万向节 第二章现代汽车 第二章现代汽车 第二章现代汽车 4 驱动桥组成 主减速器 差速器 半轴和驱动桥壳组成了驱动桥 功用 降低转速增大扭矩以适应行车需要 允许两侧车轮在汽车转弯或行驶在不平路面时有不同的转速 即起差速作用 在发动机纵置时 把动力传动改变90度角以驱动车轮 第二章现代汽车 差速器 第二章现代汽车 半轴与桥壳 二 行驶系组成 由车架 悬挂 车轴和车轮组成 车架 功用 支撑连接汽车的各零部件和总成 并使它们保持正确的相对位置 承受来自车上和地面上的各种静 动载荷 分类 边梁式车架 中梁车架综合式 中梁式车架 综合式车架 悬架 车架 或承载式车身 与车桥 或车轮 之间一切传力联结装置的总称 组成和作用 由弹性元件 减振器和导向装置三部分组成 它们分别起缓冲 减振和导向作用 同时又都起传力作用 一 非独立悬架和独立悬架 悬架 非独立悬架独立悬架两类 左 右车轮用一根整体轴连接 再经过悬架与车架 或车身 连接 左 右车轮通过各自的悬架与车架 或车身 连接 非独立悬架独立悬架 1非独立悬架 优点 纵置钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置 结构简单制造容易维修方便工作可靠 缺点 汽车平顺性较差高速行驶时操稳性差轿车不利于发动机 行李舱的布置 应用 货车 大客车的前 后悬架以及某些轿车的后悬架 2独立悬架 优点 簧下质量小 悬架占用的空间小 可以用刚度小的弹簧 改善了汽车行驶平顺性 由于有可能降低发动机的位置高度 使整车的质心高度下降 又改善了汽车的行驶稳定性 左 右车轮各自独立运动互不影响 可减少车身的倾斜和振动 同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力 缺点 结构复杂成本较高维修困难 应用 轿车和部分轻型货车 客车及越野车 第二章现代汽车 车桥通过悬挂和车身相联 车桥的两端安装车轮 根据车桥上车轮的作用 车桥可分为驱动桥 转动桥 转向驱动桥和支持桥 一般汽车的前桥多为转向桥 后桥多为驱动桥 越野汽车的前桥为转向驱动桥 支持桥主要用于挂车上 第二章现代汽车 车轮组成 由轮毂 轮辋以及这两部分的联接件组成 要求 车轮要求坚固 轻便和平衡 分类 压制钢盘车轮 钢丝辐条车轮和轻合金铸造车轮 第二章现代汽车 轮胎可按其用途 结构 材料 胎面花纹以及充气压力等区分 轮胎承受着汽车的重力 因此必须有承受载荷的能力 由于轮胎有一定的弹性 与汽车悬挂共同来缓和汽车行驶时所受的冲击力 以保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性 轮胎又要传递地面的驱动力 制动力 因此必须与地面有良好的附着性能 通常靠各种花纹来增强 子午线胎与汽车的充气轮胎按胎体中帘线排列方向不同 可分普通斜交线胎 带斜交胎和子午线胎 普通斜交线胎比弹性大 耐磨性好 滚动阻力小 附着性能和缓冲性都好 且承载能力大 不易刺穿 因此在轿车上获得广泛应用 当然它也有側面变形大 胎側易裂口 制造技术和成本高等缺点 第二章现代汽车 第二章现代汽车 轮胎结构和花纹 第二章现代汽车 三 转向系汽车行驶方向的改变是通过转向轮 一般是前轮 在路面上相对于汽车纵轴线偏转一定角度来实现的 由驾驶员操纵的用来使转向轮转向的一整套机构称为转向系 在汽车直线行驶时 有时转向轮受路面側向干扰力的作用产生自动偏转而改变行驶方向 此时驾驶员也可利用转向系使转向轮反方向偏转 从而使汽车恢复原来的行驶方向 转向系可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类 前者以驾驶员体力作转向能源 其中所有的传力件都是机械的 而后者则同时利用驾驶员体力和发动机动力为转向能源 且正常情况下 大部分转向力是由发动机通过转向加力装置提供的 back back 第二章现代汽车 第二章现代汽车 第二章现代汽车 1 转向器转向器需满足下述基本要求 首先 转向力的大小应适度 以使操作轻便 为此转向器有一个减速比 一般轿车转向器减速比为12 21 其次 转向过程中保持转向盘不动时所需的力应与转向盘转角有一定关系 并被驾驶员明显感到 此外 驾驶员松开转向盘后 转向盘应能自动回正 保持作直线行驶 最后 当转向轮承受路面冲击时应当有适度反力传给转向盘 使驾驶员能感到 以上几条要求决定了转向器机构应是可逆的 或是极限可逆的 第二章现代汽车 2 转向传动机构转向传动机构是根据前桥悬挂布置的特点和空间条件 用不同方法来保证转向器到转向轮的转向传动以及左 右转向轮的转角关系 第二章现代汽车 四种转向轮定位参数 第二章现代汽车 动力转向 四制动系 功用 根据需要使汽车减速或停车 以保证行车的安全 组成 行车制动装置驻车制动装置辅助制动装置 分类 人力式制动传动机构 利用驾驶员施加于制动系的力作为制动力源的传动机构 动力式制动传动机构 利用发动机的动力作为制动力源 并由驾驶员通过操纵机构控制的传动机构 制动装置基本结构 制动踏板 制动主缸 制动油管 制动鼓 制动轮缸 摩擦片 制动蹄 支承销 回位弹簧 工作原理演示 工作原理演示 制动系性能要求 1 良好的制动性能2 操纵轻便3 制动稳定性好4 制动平顺性好5 制动器散热好最佳制动状态 临界状态 车轮制动器 一 鼓式制动器组成 旋转部分 制动鼓固定部分 制动底板制动蹄张开机构 轮缸定位调整 调整凸轮偏心支承销 制动鼓 制动底板 制动轮缸 调整凸轮 偏心支承销 鼓式制动器结构 鼓式制动器常见类型 1 领从蹄式制动器 领蹄 增势蹄 从蹄 减势蹄 制动轮缸 2 双领蹄式制动器 制动轮缸 制动轮缸 领蹄 领蹄 单向助势平衡式制动器 3 双向双领蹄式制动器 制动轮缸 制动轮缸 制动蹄 制动蹄 双向助势平衡式制动器 4 双从蹄式制动器 制动轮缸 制动轮缸 从蹄 从蹄 5 自增力式制动器 单向自增力式制动器 顶杆 F2 F1 F2 F1 双向自增力式制动器 几种制动器制动效能比较 哪种最好 自增力式制动器 双领蹄式 领从蹄式 双从蹄式 二 盘式制动器 结构 制动盘 制动钳体 一汽奥迪100轿车前轮制动器 制动块 活塞 制动钳导向销 分类 钳盘式制动器a 定前盘式制动器b 浮钳盘式制动器全盘式制动器应用 轿车 轻型货车 1 定钳盘式制动器 固定式制动钳制动器 结构 活塞 制动钳体 制动块 车桥 进油口 制动盘 缺点 油缸多 结构复杂 制动钳尺寸大 油路中的制动液受制动盘加热易汽化 2 浮钳盘式制动器 浮动式制动钳制动器 结构 车桥 导向销 进油口 活塞 制动钳 制动块 制动盘 浮钳盘式制动器工作演示 盘式制动器特点 优点 1 制动效能稳定2 浸水后制动效能降低较少3 尺寸和质量较小4 制动盘沿厚度方