汽车构造课件-汽车底盘

§1概述§2汽车传动系§3汽车行驶系§4汽车转向系§5汽车制动系第二章汽车底盘一、底盘的功用二、底盘的组成三、各类底盘的结构§1底盘概述一、底盘的功用

底盘（Chassis）是汽车的基础，它接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证汽车的正常行驶。自行车的基本组成转向系传动系制动系行驶系传动系（Powertrain）行驶系（RunningGear）转向系（SteeringSystem）制动系（BrakingSystem）二、底盘的组成传动系（Powertrain）1－离合器2－变速器3－万向节4－传动轴5－主减速器6－差速器7－半轴作用：将发动机产生的驱动力矩和转速，按一定要求传递到驱动车轮。行驶系（RunningGear）1－前桥2－后桥3－悬架4－车架5－车轮作用：接受传动系传来的转矩，通过驱动轮与路面的附着条件产生牵引力，同时缓和不平路面造成的冲击和振动。转向系（SteeringSystem）1－方向盘2－转向轴3－转向器4－转向节5－转向横拉杆作用：保持或者改变汽车行驶方向。制动系（BrakingSystem）1－制动毂2－储气罐3－制动管路作用：使行驶中的汽车减速或者停车，实现可靠驻车。§2

汽车传动系(Powertrain)一、概述二、离合器三、变速器四、万向传动装置五、驱动桥1、传动系功能2、传动系基本组成3、传动系布置型式4、动力传递路线一、概述1、传动系的功能减速增扭实现汽车倒驶必要时中断传动差速作用主减速器和变速器变速器的倒挡离合器和变速器的空挡差速器变速作用变速器的换挡2、传动系的基本组成（机械式）3、汽车传动系的布置型式（Layout）前置后驱（FR）前置前驱（FF）后置后驱（RR）中置后驱（MR）全轮驱动（nWD）前置后驱（FR＝Front-engineRear-drive）优势：牵引性能好、轴荷分布均匀、操纵机构简化、转向结构简单、便于维修等。弊端：传动效率低、驾驶室空间小、限制地板高度的降低、车内噪声大、隔热隔振困难等。适用车型：最传统的布置型式。大多数货车（含皮卡）、 部分高级轿车（尤其是高级轿车）和部分客车。前置前驱（FF＝Front-engineFront-drive）优势：自重减轻、结构紧凑、驾驶室空间宽敞、有利于降低地板高度、传动效率高等。弊端：动力性能降低、前桥结构及工艺复杂、制造成本高、维修保养困难等。适用车型：轿车（含微型、经济型汽车）上比较盛行。后置后驱（RR＝Rear-engineRear-drive）优势：

传动效率高、有利于车身内布置、车厢内

振动和噪声小、车厢内面积利用率大等。弊端：

高速转向不稳定、水箱布置困难、发动机防 尘困难、远程操纵机构较复杂、维修保养困难等。适用车型：目前大、中型客车较流行，少数微型或普及型 轿车也采用该型式。中置后驱（MR＝Middle-engineRear-drive）优势：

轴荷分配最佳、车重减轻、传动效率较高、 重量集中、转向操纵灵敏、运动性好等。弊端：

发动机需要特殊设计、发动机冷却防尘困 难、 远程操纵机构复杂、维修保养不便、 地板高度难于降低等。适用车型：大多数运动型轿车和方程式赛车流行， 某些大、中型客车也采用。全轮驱动（nWD＝n-Wheel-Drive）优势：

汽车附着力增加、越野能力很强、轮胎 磨损均匀等。弊端：

传动系统长、结构复杂、制造成本高、 维修保养困难、噪音大、车辆重、传动效 率低、油耗大等。适用车型：主要用于吉普车和越野车，少数轿车也采用。3、汽车的动力传递路线发动机离合器变速器万向传动装置主减速器差速器半轴驱动轮二、离合器（Clutch）离合器功能离合器分类摩擦离合器离合器操纵机构1、离合器的功能保证汽车平稳起步保证传动系换挡平顺防止传动系过载离合器是接合或分离发动机动力传递的装置。2、摩擦离合器1）摩擦离合器的组成2）摩擦离合器的工作原理1）摩擦离合器的组成1）摩擦离合器的组成由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。

离合器盖压盘飞轮1）摩擦离合器的组成飞轮离合器盖压盘主动部分从动盘的总体结构1）摩擦离合器的组成摩擦片从动盘本体从动盘毂减振器盘摩擦片减震器阻尼片1）摩擦离合器的组成

主动部分：飞轮(flywheel)、离合器盖(clutchcover)、压盘(pressureplate).从动部分：从动盘(drivenplate)、从动轴压紧机构：压紧弹簧操纵机构：离合器踏板(clutchpedal)、分离拉杆、分离叉(releasefork)、分离套筒(releasesleeve)、分离轴承(releasebearing)、分离杠杆(releaselever)等1）摩擦离合器的组成

1．单盘周布弹簧离合器的构造特点是螺旋弹簧沿圆周均匀分布．周布弹簧离合器部分零件的构造如图所示。2）螺旋弹簧离合器接合分离2）螺旋弹簧离合器

2．离合器的工作过程

自由间隙：离合器接合时，分离轴承前端面与分离杠杆内端头之间的间隙。

分离间隙：离合器分离后，从动盘前后端面与飞轮及压盘表面间的间隙。

离合器踏板自由行程：从踩下离合器踏板到消除自由间隙所对应的踏板行程是自由行程。

离合器踏板工作行程：消除自由间隙后，继续踩下离合器踏板，将会产生分离间隙，此过程所对应的踏板行程是工作行程。2）螺旋弹簧离合器离合器的工作过程可以分为分离过程和接合过程。

在分离过程中，踩下离合器踏板，在自由行程内首先消除离合器的自由间隙，然后在工作行程内产生分离间隙，离合器分离。

在接合过程中，逐渐松开离合器踏板，压盘在压紧弹簧的作用下向前移动，首先消除分离间隙，并在压盘、从动盘和飞轮工作表面上作用足够的压紧力。

2）螺旋弹簧离合器

用弹簧钢板制成的带有锥度的膜片弹簧作为压紧弹簧。膜片弹簧3、膜片弹簧离合器1）特点：

外端圆孔，可防止应力集中。3、膜片弹簧离合器⑵材料：优质弹簧钢板⑶形状：碟状Flash压盘膜片弹簧盖飞轮膜片弹簧处于自由状态，离合器盖与飞轮接合面有一距离，两者没有固定在一起。后钢丝支承圈接合压紧状态，膜片弹簧锥度变小，使膜片弹簧的大端对压盘产生压紧力前钢丝支承圈分离状态，膜片弹簧呈反锥形状，膜片弹簧大端右移，拉动压盘使离合器分离。3、膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器的工作特性变形量压紧力011装配预压点22完全分离点33磨损容许极限3、膜片弹簧离合器与螺旋弹簧相比，膜片弹簧最大的优点在于其非线性的刚度特性。螺旋弹簧：其刚度是定值。所以压紧力是随弹簧变形量线性变化。膜片弹簧：其刚度特性是非线性的。膜片弹簧离合器的工作特性3、膜片弹簧离合器3、膜片弹簧离合器设离合器中弹簧的工作点在a点。当压缩量从a下降到c点时，压紧力与a点接近。当压缩量从a点上升到b点时，压紧力反而有所下降。这意味着：

1、分离时，随着驾驶员踩下踏板，弹簧压缩量上升，弹簧力反而下降。所以离合器分离时驾驶员操纵轻便。2、当从动盘出现较大磨损，膜片弹簧的压缩量下降时，其压紧力能维持基本不变，这就保证了离合器能可靠工作。3、膜片弹簧本身起到了分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，质量减小，缩短了离合器的轴向尺寸。3、膜片弹簧离合器优点：膜片弹簧离合器转矩容量大且较稳定；操纵轻便；结构简单紧凑；高速平衡性好；散热通风好；摩擦片的使用寿命长。特性曲线好3、膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器的优缺点缺点：膜片弹簧难制造，制造工艺和尺寸精度要求严格；分离指部分刚度低，导致分离效率低；分离指根部应力集中，容易产生裂纹或损坏；分离指舌尖易磨损，且难以恢复。3、膜片弹簧离合器4、离合器操纵机构机械式操纵机构液压式操纵机构助力式和气压式操纵机构5、离合器的分类

按转矩的传递方式可分为摩擦式、液力式、电磁式和综合式四种。

汽车上广泛采用的是片式、摩擦离合器。按从动盘数目分：单片、双片和多片湿式离合器按压紧弹簧形式分：螺旋弹簧、膜片弹簧离合器单片、双片离合器和多片湿式离合器单片：结构简单，尺寸紧凑，从动部分的转动惯量小，分离彻底，散热良好。广泛地应用在轿车和中、小型货车上。

双片：传递转矩的能力较强，接合较平顺。用在传递转矩较大并且径向尺寸受到限制的场合。多片：轴向尺寸和质量较大，用于AMT和CVT中。螺旋弹簧离合器（周布）周布弹簧离合器：结构简单，制造方便。但弹簧直接与压盘接触，易受热退火;当发动机的转速很高时，周置弹簧将受离心力的作用而严重鼓出，一会使压紧力显著降低，二造成接触部位严重磨损，甚至使弹簧断裂。螺旋弹簧离合器（中央、斜置）

中央弹簧离合器：弹簧与压盘不直接接触，弹簧不受热，并可实现对压紧力的调整。斜置弹簧离合器：工作性能十分稳定，踏板力较小。膜片弹簧离合器

膜片弹簧离合器：结构简单，零件数少，质量小，离合器的轴向尺寸较短，易于实现良好的通风散热，压力分布均匀，平衡性好。

理想的非线性特性，使其工作性能稳定、操纵轻便。广泛用于轿车（几乎100%）、轻型和中型货车以及客车上，并逐步向重型汽车扩展。三、变速器（Transmission)1、变速器功能2、变速器分类3、手动变速器4、自动变速器5、无级变速器6、分动器1、变速器的功能改变车速使汽车倒行中断动力传递前进挡倒挡空挡2、变速器的分类有级式无级式手动变速器MT

＝ManualTransmission自动变速器AT＝AutomaticTransmission液力机械式变速器AMT＝Automatic MechanicalTransmission无级变速器CVT＝ContinuouslyVariable Transmission3、手动变速器1）工作原理2）组成3）换挡方式4）操纵机构1）变速器工作原理（1）传动原理（2）变速器传动比（3）变速器档位（1）传动原理主动轮1从动轮2（2）变速器传动比按等比排列：目的：换档过程中，发动机在同一转速范围内；

充分利用发动机提供的功率。（3）变速器档位

变速器档位数越多越好。轿车4～5档轻卡（m<3.5t）4档中卡（3.5t<m<10t）5档重卡（m>10t）6～12档（带有 副变速箱）1）三轴式变速器输入轴输出轴中间轴倒挡轴主要应用于传统的发动机前置后轮驱动（FR）的布置中。2）两轴式变速器输入轴输出轴主要应用于发动机前置前轮驱动（FF）和发动机后置后轮驱动（RR）的布置形式中。2）两轴式变速器FF型汽车变速器布置形式：纵向布置（如奥迪100、桑塔纳2000等）

横向布置（如富康ZX、夏利、捷达轿车等）3）组合式变速器倒挡轴第二中间轴动力输出轴输出轴副变速器输入轴第一中间轴输入轴用于重型汽车，使其具有良好的动力和经济性。常采用主变速器和副变速器串联的方式构成组合式变速器。3）变速器换档方式一挡二挡三挡四挡五挡倒挡3）操纵机构直接操纵式远距离操纵式锁止机构拔叉轴自锁钢球自锁弹簧互锁钢球互锁销拨叉轴互锁钢球互锁销锁止机构驾驶员在换倒挡时要克服倒挡锁弹簧弹力，变大的换挡阻力，可提醒驾驶员.变速杆倒挡锁弹簧倒挡锁销锁止机构4、自动变速器1）自动变速器的组成2）液力传动装置3）辅助变速器4）液压控制系统5）自动变速器的操纵液力自动变速器一般由液力传动装置（液力变矩器或液力耦合器）、辅助变速器（行星齿轮机构）及液压控制系统组成。1）自动变速器的组成2）液力传动装置2）液力传动装置(液力变矩器)壳壳泵轮涡轮导轮起动齿圈3）辅助变速器（行星齿轮机构）4）液压控制系统液压控制系统主要由油泵、各种控制阀、换挡执行元件及油道等组成。主要有以下作用：1）控制换挡元件在合适的时刻接合或分离；2）根据车速和发动机负荷的变化，决定换挡的时刻；3）向液力变矩器提供一定压力的工作液。5）自动变速器的操纵5、无级变速器CVTCVT＝ContinuouslyVariableTransmission变速比不是间断的点，而是一系列连续的值，主要靠主、从动轮和金属带来实现速比的无级变化。CVT的工作原理6、分动器分动器将动力分配给各个驱动桥、变速变扭。前桥操纵杆换挡操纵杆分动器操纵原则：

未先接上前桥，不得换入低挡。未先退出低挡，不得摘下前桥。四、万向传动装置1）功能：

保证动力输出轴和动力输入轴两者轴线不重合的动力能正常传递。2）组成：万向节（两个）、传动轴（一根）3）万向节的分类：不等速万向节（十字轴式等）准等速万向节（三销轴式等）等速万向节（球笼式等）五、驱动桥（DrivingAxle）1、驱动桥功能2、驱动桥组成3、主减速器4、差速器5、半轴及桥壳6、变速驱动桥7、多桥驱动1、驱动桥的功能将万向传动装置传来的发动机扭矩传给驱动车轮，实现减速以增大扭矩。2、驱动桥的组成非断开式驱动桥驱动桥壳主减速器差速器半轴轮毂非断开式驱动桥广泛地用在各种载货汽车、客车和公共汽车上，多数越野汽车和部分轿车也采用。结构简单、造价低廉、工作可靠非断开式驱动桥非断开式驱动桥的安装关系桥壳是经悬架的弹性元件、导向装置或推杆等与车架或车厢相连。断开式驱动桥主减速器摆臂轴摆臂车轮半轴弹性元件减振器断开式驱动桥适用于对行驶平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野汽车。断开式驱动桥断开式驱动桥的安装关系驱动桥的结构型式对汽车平顺性的影响3、主减速器(FinalDrive)1）主减速器功能2）主减速器分类3）单级主减速器4）双级主减速器5）贯通式主减速器6）双速主减速器1）主减速器功能降低转速，增大扭矩，对纵置发动机的汽车改变传动方向。2）主减速器分类按参加减速传动的齿轮副数目分，可分为单级式主减速器和双级式主减速器。除了一些要求大传动比的中、重型车采用双级主减速器外，一般微、轻、中型车基本采用单级主减速器。SpurGear（直齿圆柱齿轮）HelicalGear（斜齿圆柱齿轮）主减速器齿轮类型主减速器齿轮类型BevelGear（直齿圆锥齿轮）SpiralBevel

Gear（斜齿圆柱齿轮）主减速器齿轮类型WormGear（蜗轮蜗杆）3）单级主减速器（1）结构：只有一对锥齿轮；（2）优点：结构简单、体积小，重量轻和传动效率高等优点。东风EQ1141G型汽车主减速器及差速器十字轴差速器左半壳差速器右半壳调整螺母圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承主动锥齿轮凸缘调整垫片调整垫片壳从动锥齿轮轴承座隔套行星齿轮半轴齿轮（3）组成十字轴差速器左半壳差速器右半壳调整螺母圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承主动锥齿轮叉形凸缘调整垫片调整垫片壳从动锥齿轮轴承座隔套行星齿轮半轴齿轮单级主减速器动力传递路线叉形凸缘主动锥齿轮从动锥齿轮差速器壳十字轴行星齿轮半轴齿轮左、右半轴左、右驱动轮万向传动装置4）双级主减速器（1）结构：一对螺旋锥齿轮，一对圆柱斜齿轮。（2）优点：可以得到较大的传动比。（3）组成：CA1091型汽车主减速器及差速器剖面图主动轴一级主动齿轮一级从动齿轮二级主动齿轮中间轴二级从动齿轮差速器壳半轴齿轮行星齿轮十字轴4）双级主减速器4）带轮边主减速器的双级主减速器（a）行星齿轮式（b）圆柱齿轮式在双级减速器中，将第二级齿轮减速机构制成同样的两套，分别装设在两侧驱动轮附近，构成两个车轮处的独立部件，则称为轮边减速器。目的是为了得到较大的最小离地间隙、获得较大的传动比，以及提高通过能力和动力性。5）贯通式主减速器

前面（或后面）两驱动桥的传动轴是串联的，传动轴从离分动器较近的驱动桥中穿过，通往另一驱动桥。延安SX2150型汽车贯通式中驱动桥主动准双曲面齿轮从动圆柱齿轮主动圆柱齿轮凸缘盘从动准双曲面齿轮贯通轴单级贯通式主减速器单级贯通式主减速器一般多用于轻吨位多桥驱动的汽车上。主要优点：使传动系结构简单、主减速器的体积及质量小、使中后桥的大部分零件具有互换性。（1）双曲面齿轮式单级贯通式主减速器主减速比最大为5左右，多用于轻型汽车的贯通式驱动桥。当用于大型汽车时，要采用增设轮边减速器或加大分动器传动比等措施增加减速比。（2）蜗轮式单级贯通式主减速器适用于多吨位多桥驱动的汽车的贯通式驱动桥，具有工作平滑无声、便于汽车的总体布置等优点。双级贯通式主减速器双级贯通式主减速器一般多用于主减速比较大的中、重型多桥驱动的汽车上。双级贯通式主减速器由一对圆柱齿轮和一对螺旋锥齿轮或双曲面齿轮组成。（1）锥齿轮－圆柱齿轮式双级贯通式主减速器特点：高度尺寸大、主动锥齿轮工艺性差、从动锥齿轮支承刚度差、拆装不便等。（2）圆柱齿轮－锥齿轮式双级贯通式主减速器特点：结构紧凑、高度尺寸小、便于贯通轴的布置等。双速主减速器具有两种主减速比，由两级齿轮减速构成。第一级减速采用一对螺旋锥齿轮或双曲面齿轮，第二级减速为行星齿轮或圆柱齿轮。大的减速比使汽车具有足够的动力性；小的减速比使汽车具有满意的燃油经济性。6）双速主减速器4、差速器(Differential）1）差速器的功能2）差速器的分类3）差速器的工作原理4）对称式齿轮差速器5）防滑差速器6）轴间差速器1）差速器的功能差速器的作用是将主减速器传来的动力传给左、右两半轴，在汽车转弯或不平路面行驶时允许两侧驱动轮以不同速度旋转。2)差速器的分类（1）按用途分：轮间差速器、轴间差速器。（2）按工作特性分：普通锥齿轮差速器、防滑差速器。2)差速器的分类2）差速器的工作原理2）差速器的工作原理3）对称式齿轮差速器差速器壳差速器壳半轴齿轮半轴齿轮行星齿轮行星齿轮十字轴螺栓行星齿轮垫片半轴齿轮垫片半轴齿轮垫片⑴组成1、2-半轴齿轮3-差速器壳4-行星齿轮5-十字轴6-从动锥齿轮锥齿轮差速器的运动特性方程式：n1+n2=2n0(2)对称式齿轮差速器的运动分析对称式齿轮差速器具有平均分配扭矩的特点。(3)对称式齿轮差速器的转矩特性5）防滑差速器

防滑差速器可以克服对称锥齿轮式差速器的弊端，它可以在一侧驱动轮打滑空转的同时，将大部分或全部转矩传给不打滑的驱动轮，以利用这一驱动轮的附着力产生较大的驱动力矩使汽车行驶。主动齿轮从动齿轮拔叉半轴半轴差速器壳差速器壳接合套齿圈将半轴与差速器壳连成一体，相当于把左右两半轴锁成一体，使差速器不起作用。强制锁止式差速器由牙嵌式接合器及其操纵装置构成差速锁。结构简单、易于制造、但操纵不便。轴间差速器使前、后轴车轮能实现差速运转。6）轴间差速器5、半轴及桥壳1）半轴半轴用来将差速器半轴齿轮的输出转矩传到驱动轮或轮边减速器上。在非断开式驱动桥内，半轴一般是实心的；在断开式驱动桥处，往往采用万向传动装置给驱动轮传递动力；在转向驱动桥内，半轴一般需要分为内半轴和外半轴两段，中间用等角速万向节相连接。半浮式半轴3/4浮式半轴全浮式半轴所谓“浮”，是指半轴不承受弯曲载荷、仅承受扭转载荷而言。半轴的型式2）桥壳驱动桥壳一般由主减速器壳和半轴套管组成。其内部用来安装主减速器、差速器和半轴等；其外部通过悬架与车架相连，两端安装制动底板并连接车轮，承受悬架和车轮传来的各种作用力和力矩。(1)可分式桥壳分段时一般可分为两段，铸造和加工容易，但对维修主减速器带来不便。(2)铸造整体式桥壳整体式强度和刚度性能好，便于主减速器的安装、调整和维修，应用广泛。(2)钢板冲压焊接整体式桥壳(2)