汽车底盘构造与维修第2章

1、(汽车运用与维修专业) 汽车底盘构造 与维修 孔令来 主编机 械 工 业 出 版 社CHINA MACHINE PRESS1 概述2 传动系概述3 离合器 4 手动变速器5 自动变速器6 万向驱动装置7 驱动桥8 汽车行驶系9 悬架10 汽车转向系11 汽车制动系12 汽车防滑控制系统目 录 传动系的功用与组成 传动系的布置形式 汽车行驶的基本原理123第二章传动系概述1）传动系的功用、类型和组成2）机械式传动系的常见布置形式3）发动机前置后驱、前置前驱和后置后驱的布置形式和各自的优缺点4）发动机中置后轮驱动和全轮驱动汽车传动系的布置形式学习目标第二章传动系概述一、功用 传动系的基本功用： 将

2、发动机发出的动力按需要传给驱动车轮，使驱动轮得到合适的转速和转矩，并且与发动机配合，保证汽车在不同条件下能正常行驶。第一节传动系的功用与组成二、类型传动系按结构和传动介质的不同，可分为： 机械式、液力机械式、静液式和电力式等。机械式和液力机械式应用最为广泛。1)实现减速增矩。2)实现汽车变速。3)实现汽车倒驶。4)必要时中断动力传递。5)实现两侧驱动车轮具有差速作用。第一节传动系的功用与组成三、组成传动系的组成与类型取决于发动机的类型和安装位置、汽车总体结构形式、汽车行驶系及传动系本身的结构形式等诸多因素。 例如，越野车多采用四轮驱动，在它的传动系中就增加了分动器等总成，而前置前驱的车辆的传动

3、系中就没有传动轴等装置。 第一节传动系的功用与组成目前广泛应用于普通双轴货车并与活塞式内燃机配用的机械式传动系，主要由离合器、变速器、万向传动装置、驱动桥(减速器、差速器、半轴)等部件组成。第一节传动系的功用与组成1离合器2变速器3万向传动装置4减速器5差速器6驱动桥壳7半轴8传动轴第一节传动系的功用与组成 传动系的功用与组成 传动系的布置形式 汽车行驶的基本原理123第二章传动系概述机械式传动系常见布置形式与汽车总体布置方案是相适应的，主要与发动机的位置及汽车的驱动型式有关。按布置形式可分为: 1.发动机前置后轮驱动(FR) 2.发动机前置前轮驱动(FF) 3.发动机后置后轮驱动(RR) 4

4、.发动机中置后轮驱动(MR) 5.全轮驱动汽车的传动系(nWD)第二节传动系的布置形式1.发动机前置后轮驱动(FR)目前国内外大多数载货汽车上普遍采用的一种布置形式，在部分轿车和客车上也采用这种型式。 动力经过离合器、变速器、万向传动装置、后驱动桥，最后传到后驱动车轮，使汽车行驶。 其优点是：轴荷分配较合理，能够获得足够的驱动力，发动机散热条件好，离合器、变速器的操纵机构简单、维修方便。 缺点是：需要一根较长的传动轴，不仅增加了整车质量，还影响了传动系的效率。第二节传动系的布置形式1变速器2离合器3发动机4万向节5差速器6主减速器7半轴2.发动机前置前轮驱动(FF)现在大部分轿车采用的布置形式

5、。第二节传动系的布置形式这种布置形式将发动机、离合器和变速器都布置在驱动桥的前方，而且三者与主减速器、变速器装配成一个整体，安装在车架或车身的底架上，前桥为独立悬架，省去了变速器与驱动桥之间的万向传动装置。 其优点是：整车质心降低，有助于提高乘坐舒适性和高速行驶时的操纵稳定性。 缺点是上坡时汽车质量后移，前驱动轮的附着质量减小，爬坡能力相对较差；下坡制动时则由于汽车质量前移，前轮负荷过重，高速时易发生翻车事故，前轮的轮胎寿命也比较短。第二节传动系的布置形式3.发动机后置后轮驱动(RR)大部分大型客车上采用的布置形式，少量轿车和微型汽车也采用这种形式。第二节传动系的布置形式这种布置形式的发动机布

6、置在汽车后部，动力经过离合器、变速器、角传动装置、万向传动装置、后驱动桥，最后传到后驱动车轮。 其优点是：前轴不易过载，并能更充分地利用车箱面积，可有效地降低车身地板的高度或充分利用汽车中部地板下的空间安置行李，还有利于减轻发动机的高温和噪声对驾驶员的影响。 缺点是发动机冷却条件较差，有些故障不易被察觉，远距离操纵也使操纵机构较为复杂、维修调整不便。第二节传动系的布置形式4.发动机中置后轮驱动(MR)发动机布置在汽车的中部，后轮驱动，前后轴可实现较为理想的轴荷分配。1发动机2传动系第二节传动系的布置形式双座赛车和部分大、中型客车采用这种布置。 客车采用这种形式时能充分利用车厢的有效面积。 双座

7、赛车采用这种形式时以乘坐空间为代价获取较高的汽车性能。第二节传动系的布置形式5.全轮驱动汽车的传动系(nWD)为了充分利用所有车轮与地面之间的附着条件，以获得尽可能大的驱动力，提高通过性，越野汽车一般将全部车轮都作为驱动轮。发动机前置，在变速器后装有分动器将动力传递到全部车轮上。第二节传动系的布置形式66驱动越野汽车的传动系统布置示意图目前，轻型越野汽车普遍采用44驱动形式，中型越野汽车采用44或66驱动形式，重型越野汽车一般采用66或88驱动形式。第二节传动系的布置形式1前驱动桥2发动机3变速器4前传动轴5分动器6后传动轴7半轴8后驱动桥9稳定杆有些轿车为了在提高整车牵引性和通过性的同时，改

8、善汽车的行驶稳定性、制动性和转向特性，也采用全轮驱动的方式。第二节传动系的布置形式 传动系的功用与组成 传动系的布置形式 汽车行驶的基本原理123第二章传动系概述一、汽车的驱动力为了确定汽车沿行驶方向的运动状况，我们需要掌握沿汽车行驶方向作用于汽车上的各种外力。第三节汽车行驶的基本原理1.汽车的驱动力发动机输出的转矩经传动系传到驱动轮上，作用在驱动轮上的转矩使车轮对路面产生一圆周力F0，路面则对驱动轮产生反作用力Ft(称为汽车的驱动力)。第三节汽车行驶的基本原理第三节汽车行驶的基本原理第三节汽车行驶的基本原理对装有分动器、轮边减速器、液力传动等其他传动装置的汽车，还应考虑相应的传动比和机械效率

9、。第三节汽车行驶的基本原理第三节汽车行驶的基本原理传动系中的变速器、传动轴万向节、主减速器等部件的功率损失组成了传动系的功率损失。其中变速器和主减速器的功率损失较大，其他部件的功率损失较小。第三节汽车行驶的基本原理传动系功率损失分为机械损失和液力损失两类。 机械损失是齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失，与啮合齿轮的对数、传递的转矩等因素有关。第三节汽车行驶的基本原理液力损失是消耗于润滑油的搅动、润滑油与旋转零件之间的表面摩擦造成的损失。 液力损失与润滑油的品质、温度、箱体内的油面高度以及齿轮等旋转零件的转速有关。 例如，变速器直接档工作时，啮合的齿轮没有传递转矩，因此比超速档时的传动效率要高

10、； 同一档位转矩增加时，润滑油搅动损失所占比例减少，传动效率较高； 转速低时搅油损失小，传动效率比转速高时要高。第三节汽车行驶的基本原理3.车轮的半径现代汽车多采用弹性车轮。车轮处于无载荷状态时的半径称为自由半径r0。第三节汽车行驶的基本原理汽车静止时，弹性车轮在静载荷的作用下，将产生变形。车轮承受法向载荷时，轮胎产生径向变形，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离称为静力半径rs。由于轮胎发生显著变形，所以静力半径小于自由半径。车轮的静力半径与法向载荷及胎内气压等有关。第三节汽车行驶的基本原理汽车运动时，驱动车轮除承受法向载荷外，还承受转矩，故弹性轮胎除有径向变形外，还有切向变形。此时的车轮半径

11、称为动力半径rg。动力半径与作用在车轮上的转矩、法向载荷以及胎内气压等有关。第三节汽车行驶的基本原理第三节汽车行驶的基本原理静力半径rg用于动力学分析，滚动半径rr用于运动学分析，但在一般分析中常不计其差别，统称为车轮的工作半径r。rgrrr第三节汽车行驶的基本原理二、汽车的行驶阻力汽车行驶时需要克服遇到的各种阻力。 汽车在水平道路上等速行驶时必须克服来自地面的滚动阻力Ff和来自汽车周围空气的空气阻力Fw。 当汽车上坡行驶时，要克服汽车重力沿坡道方向的分力(即坡度阻力)Fi，加速行驶时还需要克服加速阻力Fj(惯性力)。第三节汽车行驶的基本原理汽车行驶的总阻力为:F=Ff+Fw+Fi+Fj在上述

12、各阻力中，滚动阻力和空气阻力在任何行驶条件下都是存在的，但坡道阻力仅在上坡行驶时存在，加速阻力仅在汽车加速行驶时存在。第三节汽车行驶的基本原理1.滚动阻力(1)弹性轮胎的变形分析车轮滚动时，轮胎与路面的接触区域产生相互作用力，轮胎和支承路面发生相应的变形。由于轮胎和支承面的相对刚度不同，它们变形特点也不同。当弹性轮胎在混凝土路、沥青路等硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的。轮胎变形时引起的能量损失消耗在轮胎内部橡胶、帘线等的摩擦上，最后转化为热能而散失在大气中，我们把这种损失称为轮胎的弹性迟滞损失。第三节汽车行驶的基本原理当车轮静止时，地面对车轮法向反作用力的分布是前后对称的，合力通过车轮中心。

13、 当车轮滚动时，由于轮胎的弹性迟滞损失影响，处于滚动过程中的车轮，地面法向反作用力的分布前后并不对称，前部所受的地面法向反作用力比后部大。第三节汽车行驶的基本原理(2)滚动阻力的计算轮胎的弹性迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的一种阻力偶。从动车轮在硬路面上滚动时的受力情况如图所示第三节汽车行驶的基本原理由于弹性车轮滚动时的前部地面法向反作用力较大，其合力Fz1相对法线n-n向前偏移了一定距离a，此偏移距离随轮胎弹性迟滞损失的增大而增大。 由于地面法向反作用力Fz1与法向载荷W1大小相等，方向相反，两者形成阻碍车轮滚动的阻力偶矩Mf=Fz2a。第三节汽车行驶的基本原理第三节汽车行驶的基本原理f称为滚动

14、阻力系数，是车轮在一定条件下滚动时所需要的推力与车轮载荷之比，也就是单位汽车重力需要的推力。 试验证明，滚动阻力系数仅取决于道路条件和轮胎的结构，它与车轮载荷无关，因此定义滚动阻力Ff的计算式为:Ff = Wf第三节汽车行驶的基本原理驱动轮在硬路面上等速滚动时的受力情况如图所示。Fx2：路面给驱动车轮的切向反作用力，Mt：驱动力矩，W2：驱动轮上的垂直载荷，Fz2：路面给驱动车轮的法向反作用力。第三节汽车行驶的基本原理第三节汽车行驶的基本原理由此可见，汽车行驶中，真正驱动汽车前进的外力Fx2等于汽车的驱动力Ft与驱动轮上的滚动阻力Ff之差，它是真实存在的，而驱动力Ft和滚动阻力Ff都是定义的力

15、，在汽车的受力图上并不存在。第三节汽车行驶的基本原理(3)滚动阻力的组成滚动阻力是指车轮在路面上滚动时，由于轮胎与路面之间的相互作用而引起的能量损失，这些能量损失主要包括四部分:轮胎变形引起的能量损失、路面变形引起的能量损失、轮胎与路面间相对滑移引起的摩擦损失、路面不平导致汽车振动而引起的能量损失。第三节汽车行驶的基本原理汽车在不同的路面上行驶时，组成行驶阻力的各部分所占比例有所不同，如: 第三节汽车行驶的基本原理情况所占比例较大的能量损失平坦的硬路面轮胎变形引起的能量损失松软的路面路面变形引起的能量损失不平的硬路面汽车振动引起的能量损失随行驶车速的提高轮胎与路面间相对滑移引起的摩擦损失增加对

16、汽车性能进行一般分析时，可以滚动阻力系数来概括各种损失的总效应。滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的结构、材料、气压等有关。第三节汽车行驶的基本原理2.空气阻力汽车行驶时所受到的空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力。空气阻力分为摩擦阻力与压力阻力两部分。 摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生的切向力在行驶方向上的分力。 压力阻力是作用在汽车外形表面上的法向压力在行驶方向上的分力，压力阻力分为形状阻力、干扰阻力、内循环阻力和诱导阻力等四部分。第三节汽车行驶的基本原理在一般轿车的空气阻力中，形状阻力占58%，干扰阻力占14%，内循环阻力占12%，诱导阻力占7%，摩擦阻力占9%。第三节

17、汽车行驶的基本原理形状阻力是由汽车形状引起的阻力，与车身主体形状有关; 干扰阻力是车身表面上一些如把手、后视镜、引水槽、驱动轴等突起物而引起的阻力; 内循环阻力为发动机冷却系统以及车身通风等所需要的空气在车体内部流动时形成的阻力; 诱导阻力是汽车行驶时的空气升力在行驶方向上的分力。 第三节汽车行驶的基本原理第三节汽车行驶的基本原理3.坡度阻力当汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡道方向的分力称为汽车的坡道阻力，用符号Fi表示，单位为N。第三节汽车行驶的基本原理坡道阻力按下式计算:Fi = GsinG汽车的总重力，单位为N;坡道角度。第三节汽车行驶的基本原理第三节汽车行驶的基本原理4.加速阻力汽车加速行

18、驶时，需要克服汽车质量加速运动的惯性力，这就是加速阻力Fj。 汽车质量包括平移质量和旋转质量两部分，加速时平移质量产生惯性力，旋转质量产生惯性力偶矩。 为了计算方便，通常把旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性力，计算时，用系数作为计入旋转质量惯性力矩的汽车质量换算系数。第三节汽车行驶的基本原理第三节汽车行驶的基本原理第三节汽车行驶的基本原理三、汽车行驶的驱动-附着条件由从动车轮和驱动车轮的受力图可得到汽车行驶时驱动力与各行驶阻力之间的关系式，即:Ft = Ff + Fw + Fi + Fj第三节汽车行驶的基本原理 汽车行驶的驱动条件为:Ft Ff+Fw+Fi第三节汽车行驶的基本原理驱动力等于阻力之和等速行驶驱动力大于阻力之和加速行驶驱动力小于阻力之和减速行驶为了满足汽车的驱动条件，我们可以采用增大发动机转矩、加大传动比等办法来增大汽车驱动力。 但是在实际使用中，驱动力过大会使驱动轮发生滑转，而驱动轮一旦产生滑转，再增大驱动力，只能加速驱动轮旋转，而不能增加地面给驱动车轮的切向反作用力，即驱动汽车的外力受轮胎与路面之间附着条件的限制。第三节汽车行驶的基本原理轮胎与路面之间附着条件可用附着力来表示，附着力越大，附着条件越好。 附着力是指路面对轮胎切向反作用力的极限值，用F表示。对一定的轮胎和路面，附着力与驱动轮法向反作用力