第15章典型轿车底盘结构及特征

第15章典型轿车底盘结构及特征同济大学汽车学院朱西产教授马志雄讲师第一节轿车的传动系统FR——发动机前置后驱动应用范围：大、中型载货汽车，部分轿车、客车。优点：获得比较合理的轴荷分布；满载情况下可以获得更好的动力性，并保证制动性；方便布置；便于维护和保养。缺点：需要较长的传动轴，增加整车重量；使用多个万向节，降低了传动系统的效率；影响地板的布置。FR——发动机前置后驱动FF——发动机前置前驱动FF——发动机前置前驱动应用范围：大部分轿车。发动机布置：可以横置或纵置。优点：无传动轴穿过地板，增加乘坐空间；相对于FR布置，可以获得比较好的隔振效果；传动系统效率较高。提高车辆的操纵稳定性；结构紧凑；缺点：在车辆满载及爬坡时，质心后移较多，影响动力性；发动机舱布置部件过多，影响散热和维修；前轮既是转向轮又是驱动轮，结构和运动关系复杂。发动机纵置特点是发动机曲轴轴线与车轮轴线垂直，主减速器必须采用圆锥齿轮传动。发动机横置特点是发动机曲轴轴线与车轮轴线平行，主减速器可以采用圆柱齿轮传动。

发动机横置特点是发动机曲轴轴线与车轮轴线平行，主减速器可以采用圆柱齿轮传动。

轿车采用自动变速箱的比例比较高。1.1、两轴式手动变速器应用：发动机前置前轮驱动，发动机后置后轮驱动的汽车。特点：输入轴（第一轴）与输出轴（第二轴）平行，无中间轴。动力传递路径：输入轴——输入轴齿轮——输出轴齿轮——输出轴。组成：输入轴、输出轴、倒档轴、轴承、变速齿轮发动机纵置奥迪100型轿车012变速器传动机构结构输出轴输入轴一、二挡接合套倒挡中间轴三、四挡接合套五、倒挡接合套发动机横置1.2、自动变速箱自动变速器定义：根据发动机负荷和汽车车速等工况自动变换传动系统的传动比，以使汽车获得良好的动力性和燃油经济性，并减少发动机的排放以及提高车辆行驶的安全性、乘坐舒适性和操纵轻便性。按传动比的变化范围有级式自动变速器无级式自动变速器综合式自动变速器

又称为电控机械自动变速器（AMT、DCT），是在机械式齿轮变速器的基础上加上电控部分，实现自动控制的变速器。传动比在一定范围内可以连续变化。电力式，动液式（液力变矩器），金属带式无级变速器（CVT）由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械变速器（AT）。其传动比可在几个间断的区间内连续变化。自动变速器分类双离合器自动变速箱DCT机械式无级变速器简称CVT(ContinuouslyVariableTransmission)；于20世纪70年代，由荷兰的VDT(VANDoorne’sTransmissionb.V)公司研制成功了新型的金属带式无级自动变速器简称VDT-CVT。金属带式无级自动变速器CVT按操纵方式液控液压自动变速器：由各种控制阀将控制参数转变为液压控制信号，并由此控制信号直接操纵换档阀进行换档的自动变速器。电控液压自动变速器：由电子控制单元（ECU）根据各种传感器测得参数，并按照其内部设定的策略控制液压阀和液压执行元件进行换档的自动变速器。液力机械式自动变速分类AT自动变速器的组成液控液压自动变速器液力变矩器行星齿轮变速机构液压控制系统换档控制机构液压操纵执行机构电控液压自动变速器液力变矩器行星齿轮变速机构电子控制系统换档控制机构液压操纵执行机构液力耦合器和液力变矩器都是动液传动装置。1.2.1、液力耦合器与液力变矩器所谓动液传动是指靠液体在循环流动过程中动能的变化而传递动力的液压传动方式。液力耦合器液力耦合器结构液力耦合器主要由泵轮、涡轮、耦合器外壳等组成。泵轮与发动机曲轴相连，是耦合器的主动元件。涡轮与从动轴相连，是耦合器的从动元件。液力耦合器结构泵轮与涡轮统称工作轮，二者之间没有机械联系，靠液体流动来传递动力。在工作轮组成的环状壳体中径向排列着许多叶片。工作液存储在环状壳体中。泵轮与涡轮装合后，两者之间有一定间隙（3~4mm），通过轴线的纵断面呈环形，称为循环圆。液力耦合器的工作原理液力耦合器的工作过程当工作轮旋转时，工作液被叶片带动一起旋转。在离心力作用下，工作液从叶片内缘流向外缘。叶片外缘处压力高，而内缘处压力低。叶片内外缘处压力差取决于工作轮半径和转速。液力耦合器的工作过程泵轮和涡轮的半径相等。当泵轮转速大于涡轮转速时，泵轮叶片外缘的液压大于涡轮叶片外缘的液压。工作液不仅随着工作轮绕曲轴和从动轴作圆周运动，在压力差的作用下，还沿循环圆依箭头所示方向作循环运动液体质点的流线会形成一个首尾相连的环形螺旋线。液力耦合器的工作过程泵轮对工作液做功，使之从泵轮叶片内缘流向外缘的过程中，其圆周速度和动能渐次增加；工作液从涡轮叶片外缘流向内缘的过程中，其圆周速度和动能渐次减小。液力耦合器的工作过程是：泵轮接受发动机传来的机械能，并将其传给工作液，这时工作液的动能升高，然后再由工作液将动能传给涡轮，并由涡轮将动力输出输入轴泵轮涡轮输出轴曲轴液力耦合器实现传动的必要条件液力偶合器实现传动的必要条件是工作液在泵轮和涡轮之间有循环流动。工作液的循环流动是由于两工作轮转速不等，使两轮叶片的外缘产生液压差所致。液力耦合器正常工作时，泵轮转速总是大于涡轮转速。若两轮转速相等，则液力耦合器不起传动作用。液力耦合器的工作过程（举例）汽车起步发动机曲轴带动泵轮旋转；涡轮与传动系处于静止状态。泵轮带动工作液对涡轮做功，并产生转矩发动机转速增高，上述转矩增大，并克服汽车的起步阻力。汽车上采用液力耦合器的优缺点

优点泵轮与涡轮之间允许较大的转速差，可以保证汽车的平稳起步和加速；同时衰减系统扭转振动引起的过载；延长传动系统的使用寿命；在暂时停车时可以不脱开传动系统，减少换档的次数。目前在汽车上的应用逐渐减少。

缺点液力耦合器只能传递扭矩，而不能改变扭矩的大小，因此必须与变速机构一起使用；在耦合器与变速器之间必须加装离合器；增加传动系统质量和尺寸；存在液流损失，传动系统效率比单用离合器低。液力变矩器固定在发动机曲轴上。固定在输出轴上。组成：泵轮、涡轮、导轮。液力变矩器结构固定在固定套管上。飞轮涡轮导轮泵轮变矩器壳液力变矩器结构液力变矩器结构

与液力耦合器相同之处工作轮在装配后形成断面为循环圆的环状体；工作时，工作液除绕轴作圆周运动外，还作循环流动，能将转矩从泵轮传到涡轮。液力变矩器结构与液力耦合器不同之处：不仅能传递转矩，而且能在泵轮转矩不变的情况下，随涡轮的转速（车速）不同而改变涡轮输出的转矩值。在结构上多了导轮机构。液力变矩器结构通过导轮给涡轮反力矩来改变涡轮输出的转矩。将循环圆的中间流线展开一条直线。中间流线：将流道分割成面积相等的两部分的流线。液力变矩器的工作原理若各循环圆中间流线均在同一平面上展开，则泵轮B、涡轮W和导轮D便成为三个环形平面。假定发动机转速及负荷不变，即变矩器泵轮转速nb及转矩Wb为常数。涡轮转矩等于泵轮转矩与导轮转矩之和；涡轮转矩大于泵轮转矩，液力变矩器起到了增大转矩作用。液力变矩器的工作原理（起步工况）设泵轮、导轮、涡轮对工作液的作用转矩为：Mb

、Md

、M’w，则有：

M’w=Mb+Md

注意：Mw=－M’w（Mw为涡轮输出转矩）此时工作液在涡轮叶片出口处的绝对速度为：v=w+uu—牵连速度；w—沿叶片的相对速度。液力变矩器的工作原理（加速工况）冲向导轮叶片的绝对速度v随着牵连速度u的增加（即涡轮转速nw的增加）而逐渐向左倾斜，使导轮所受转矩Md逐渐减小。当v与导轮的出口方向一致时：Md=0此时：Mw=Mb，变矩器由变矩变为耦合工况。液力变矩器的工作原理（加速工况）nw继续增大，V继续向左倾斜，Md变为负值；此时：Mw=Mb－Md直至:nw=nb，工作液在循环圆中的流动停止，不能传递。液力变矩器的输出转矩可以根据涡轮的转速变化涡轮速度低——转矩大于泵轮转矩；涡轮速度等于一设定值——转矩等于泵轮转矩；涡轮速度高——转矩小于泵轮转矩；涡轮速度等于泵轮速度——不传递转矩。液力变矩器能够改变扭矩的原因是在泵轮和涡轮之间加入了导轮。液力变矩器的工作原理泵轮、涡轮和导轮三个工作轮是转换能量，传递动力和实现变矩的基本元件；液体同时绕工作轮轴线作旋转运动和沿循环圆作轴向循环运动；变矩器输出转矩随涡轮的转速而变化。液力变矩器分析结论液力变矩器工作过程液力变矩器特性液力变矩器特性：变矩器在泵轮转速nb和转矩Mb不变的条件下，涡轮转矩Mw随其转速nw变化的规律。传动比i定义为输出转速与输入转速之比：i=nw/nb<=1变矩系数K定义为输出转矩与输入转矩之比：k=Mw/Mb表征液力变矩器特性的参数为传动比i和变矩系数K。最大变矩系数K出现在什么时候？思考液力变矩器特性液力变矩器特性同时反映了变矩系数K与涡轮转速nw（或传动比i）之间的关系。变矩系数K随涡轮转速的改变而连续变化。液力变矩器是一种能随汽车行驶阻力的不同而自动改变变矩系数的无级变速器。液力变矩器的传动比为小于等于1的连续可变的数；液力变矩器特性小结液力变矩器的转矩随着汽车的行驶工况自动的改变当涡轮的速度低时具有较大的转矩；涡轮速度为0时的转矩最大；当涡轮的速度高时具有较小的转矩；涡轮速度与泵轮的速度相等时的转矩最小为0；液力变矩器同时具有液力耦合器保证汽车平稳起步，衰减传动系的扭转振动，防止系统过载的特点。在涡轮速度高于nk=1时，涡轮的输出转矩小于泵轮的输入转矩，效率低、降低了动力性。三元件综合式液力变矩器三元件：泵轮、导轮、涡轮各1个。泵轮通过壳体、起动齿圈托盘、螺钉固定在曲轴凸缘上。涡轮通过涡轮轮毂上的花键与输出轴连接。导轮通过单向离合器及其花键连接在固定不动的套管上。单向离合器的作用在液力变矩器的涡轮速度达到一定的程度时，让液力变矩器转化为液力耦合器工作，以增大涡轮在高速时的输出的转矩，提高动力性。安装了单向离合器的液力变矩器可以转化为液力耦合器工况，因此称之为综合式液力变矩器。单向离合器分类滚柱式单向离合器楔块式单向离合器滚柱式单向离合器的结构组成：内座圈、外座圈、弹簧、滚柱、铆钉等。导轮用铆钉固定在外座圈上；内座圈与固定套管用花键连接，内表面有若干个偏心圆弧面；滚柱被弹簧压向内外座圈之间滚道比较狭窄的一端，以此将内外座圈楔紧。滚柱式单向离合器的工作原理当涡轮转速较低时，滚柱楔紧内外座圈，导轮同单向离合器一起卡紧在内座圈上固定不动。当涡轮转速升高到一定程度时，液流对导轮的冲击力反向，导轮可自由地与涡轮同向转动，变矩器转入耦合工作状态。导轮传力变为耦合器楔块式单向离合器的结构和工作原理当外座圈顺时针方向旋转时，楔块顺时针方向旋转，L1<L，外座圈可相对楔块和内座圈旋转；当外座圈逆时针方向旋转时，楔块逆时针方向旋转，L2>L，楔块阻止外座圈旋转。组成：外座圈、内座圈、楔块、保持架等。三元件综合式液力变矩器的特性在变矩系数K>1（i<ik=1）范围内：变矩器的效率比耦合器高；在变矩系数K<1（i>ik=1）范围内：变矩器的效率比耦合器低.采用综合式液力变矩器的目的是为了增加变矩器高效区。变矩器转为耦合器工作的点称为工况转换点。液力变矩器效率η:涡轮输入功率与泵轮输出功率之比:η=Ki耦合器效率变矩器效率工况转换点三元件综合式液力变矩器特性三元件综合式液力变矩器的压力补偿液力变矩器为了避免气蚀现象，其中的工作液应该保持一定的补偿压力。补偿压力来自于油泵的补偿油；因为补偿压力的存在，工作轮轴向受力，因此需要考虑磨损问题。气蚀是指液体流动过程中，某处压力下降到低于该温度下工作液的饱和蒸汽压力时液体形成的气泡现象。三元件综合式液力变矩器的特点结构简单，工作可靠，性能稳定，效率高；在变矩器状态下的最高效率为92%；在耦合器状态下的高传动比区的效率可达96%。四元件综合式液力变矩器原因：某些起动变矩系数大三元件液力变矩器在最高效率到耦合工况之间的效率较低。该区域属于汽车高速行驶区域，属于经常使用的区域四元件综合式液力变矩器的结构及工作过程两个导轮装在各自的单向离合器上。组成：泵轮、导轮1、导轮2、涡轮，共四个元件。提高效率的办法：让导轮1与导轮2先后与涡轮同向旋转。特性：两个变矩特性与一个耦合特性的组合。具有三个工作状态。四元件综合式液力变矩器的特性在传动比0~i1区段，两个导轮固定不动，以此在低传动比工况下获得大的变矩系数；在传动比i1~iK=1区段，第一导轮脱开，以此得到较高传动效率；在传动比iK=1时，第二导轮脱开，变矩器转入耦合工况，效率按线性规律增长。带锁止离合器的液力变矩器原因：因为液力损失的存在和泵轮与涡轮之间的转速差，液力变矩器的效率比机械传动低，导致燃油经济性差。带锁止离合器的液力变矩器的结构及工作过程工作过程：压力油经油道进入后，推动活塞右移，压紧从动盘，将离合器锁止。锁止离合器的组成主动部分：油缸活塞、传力盘，与泵轮一起旋转。从动部分：从动盘，通过铆钉与涡轮轮毂连接，并通过涡轮轮毂花键将动力传给输出轴。分离（压紧）部分：油缸与活塞。带锁止离合器的液力变矩器的作用锁止离合器的作用：在良好的路面上，让液力变矩器被锁止，使液力变矩器的输入轴和输出轴刚性连接（涡轮与泵轮接合成一体），提高传动效率（此时的变矩器效率为1）。当汽车在起步或坏路面行驶时，可将锁止离合器分离，使变矩器起作用，以充分发挥变矩器自动适应行驶阻力剧烈变化的优点。1.2.2、液力机械变速器在汽车上广泛采用液力变矩器与齿轮变速器（有级式）共同组成的液力机械变速器。液力变矩器的变矩系数较小，不能满足车辆行驶过程中车速变化的需要；过大的变矩系数影响液力变矩器的效率。与液力变矩器配合使用的一般是行星齿轮变速器（轴线旋转式）但也有采用轴线固定式的。液力机械变速器行星齿轮变速器结构紧凑，承载能力大，可以用较小的齿轮实现较大的传动比，传动效率高，机构运动平衡，抗振能力强。行星齿轮传动机构齿圈行星架太阳轮行星齿轮行星齿轮机构的特性方程作用在太阳轮1上的力矩：

M1=F1×r1(1)作用在齿圈2上的力矩：

M2=F2×r2(2)作用在行星架3上的力矩：

M3=F3×r3(3)行星轮与太阳轮的中心距为：

r3=r1+(r2-r1)/2=(r1+r2)/2(4)设齿圈2与太阳轮1的齿数比为a:

a=z2/z1=r2/r1

即r2=a×r1(5)将式（5）代入（4）中得：

r3=(1+a)r1/2(6)

行星齿轮机构的特性方程行星齿轮的平衡条件为：

F1=F2(7)

F3=－2F1=－2F2(8)设w1，w2，w3为太阳轮、齿圈和行星架的角速度，由能量守恒，三个元件上输入和输出功率的代数和为零：

M1*

w1+M2*

w2+M3*

w3=0(10)将（5）~（8）带入（1）~（3）可以得到：

M1=F1×r1M2=aF1×r1(9)M3=－(a+1)F1×r1｛将（9）带入（10）可以得到行星齿轮机构特性方程：

w1+a*w2－(1+a)*w3=0

(11)将角速度替换为转速，则（11）可写为：

n1+a*n2－(1+a)*n3=0(12)行星齿轮机构的特性方程太阳轮、齿圈与行星齿轮架三者任意一对可作为主从动件，而另一元件固定不动或运动受约束，则整个行星轮系以某一传动比传递动力。n1+a*n2－(1+a)*n3=0

行星齿轮机构的特性方程小结行星齿轮机构变速原理行星齿轮机构特性方程式：

n1+a*n2－(1+a)*n3=0

n1：太阳轮转速Z1：太阳轮的齿数n2：齿圈转速Z2：齿圈的齿数

n3：行星架转速α=Z2/Z1行星齿轮机构传动规律齿圈2固定，太阳轮1主动，行星架3从动:i13=n1/n3=1+a=1+z2/z1>1减速同向运动。齿圈2固定，行星架3主动，太阳轮1从动:i31=n3/n1=a/(1+a）<1加速同向运动。行星齿轮机构传动规律太阳轮1固定，行星架3主动，齿圈2从动:i32=n3/n2=1/(1+a)<1加速同向运动。太阳轮1固定，齿圈2主动，行星架3从动:i23=n2/n3=(1+a)/a=1+z1/z2>1减速同向运动。行星齿轮机构传动规律行星架3固定，太阳轮1主动，齿圈2从动:i12=n1/n2=-a=-z2/z1<-1减速反向运动。行星架3固定，齿圈2主动，太阳轮1从动:i21=n2/n1=-1/a=-z1/z2>-1加速反向运动。行星齿轮机构传动规律若任意两元件固连，如n2=n1，则：

n3=n1=n2第三元件同步旋转，传动比为1，直接档

。太阳轮、齿圈及行星架三个元件不受约束，自由运动不能传递动力，空挡方案主动件被动件固定件传动比备注1太阳轮行星架齿圈1+α

减速增扭2齿圈行星架太阳轮（1+α

）/α3太阳轮齿圈行星架－

α4行星架齿圈太阳轮

α/（1+α

）增速减扭5行星架太阳轮齿圈1/（1+α

）6齿圈太阳轮行星架－1/α

7任意两个连成一体1直接档8无任意元件制动又无任二元件连成一体三元件自由转空档行星齿轮机构传动规律总结液力变矩器与行星齿轮变速器组成的液力机械变速器第一轴前端以花键与涡轮轮毂连接，后端支承在第二轴前端中心孔；第二轴前端以花键与后排行星齿轮机构齿圈连接，后端支承以球轴承在轴管上；前排齿圈与后排太阳轮制成一体，以花键与第一轴连接，为主动件；后排齿圈与第二轴以花键连接，为从动件；液力变矩器与行星齿轮变速器组成的液力机械变速器前后两排行星架均以花键与倒档制动鼓5连接，故为刚性连接；直接挡离合器的主动部分与第一轴连接，从动部分与前排太阳轮连接；前排太阳轮松套在变速器第一轴上，以花键与低挡制动器3连接；该行星齿轮变速器共有一个倒档和两个前进挡：低速挡和高速挡（直接挡）；液力变矩器与行星齿轮变速器组成的液力机械变速器空档：直接档离合器分离、低速档和倒档制动器松开。液力变矩器与行星齿轮变速器组成的液力机械变速器低速挡：直接档离合器分离、倒档制动器松开、低速挡制动器制动。变矩器

后排行星轮后排太阳轮后排齿圈输入轴

行星架前排齿圈后排行星轮输出轴

传动比如何计算？思考输入轴

前排齿圈前排太阳轮

前排行星架

后排行星架

后排太阳轮

输出轴

变矩器

液力变矩器与行星齿轮变速器组成的液力机械变速器直接挡：直接档离合器结合、倒档制动器松开、低速挡制动器制动。液力变矩器与行星齿轮变速器组成的液力机械变速器倒挡：直接档离合器结合、倒档制动器结合、低速挡制动器制动。后排行星轮（换向）

后排太阳轮

输出轴

变矩器

输入轴

其它形式的行星齿轮机构辛普森式：两排行星齿轮机构共用一个太阳轮组成的复合式行星齿轮机构，可获得3个前进挡和1个倒挡。其它形式的行星齿轮机构拉威挪式：两排行星齿轮机构共用一个齿圈和行星架，可获得3个前进挡和1个倒挡；行星架上的长行星轮与前排大太阳轮啮合的同时还与后排短行星轮啮合，短行星轮还与小太阳轮啮合。液力变矩器与固定轴线式齿轮变速器组成的液力机械变速器带锁止离合器的液力变矩器、换挡离合器和全同步变速器组成的液力机械变速器汽车起步或在坏路面行驶时，锁止离合器分离，变矩器起作用；汽车在良好的路面行驶时，锁止离合器结合，变矩器不起作用而转为机械传动；液力机械变速器的总传动比液力机械变速器的总传动比为：液力变矩器的变矩系数K与齿轮变速器的传动比i的乘积。I=K*i因为液力变矩器的变矩系数在一定的范围内可以连续变化，配合上机械变速机构后，液力机械变速器的传动比在几个区间内是连续变化的。我们称之为部分无级变速器。传动比越大，液力机械变速器的所传递的转矩越大，转速越低，这点与机械变速箱是一致的。自动变速器操纵机构可分为液控液压操纵系统和电控液压操纵系统两种；汽车前进行驶过程中，驾驶员按行驶需要控制加速踏板，变速器根据发动机负荷和汽车行驶速度的变化，自动的换入不同的档位。特点操纵轻便；换档过程平稳，提高舒适性；结构复杂；工艺复杂。1.2.3、自动变速器的操纵机构组成动力源执行机构控制机构向控制机构、执行机构供应压力油实现换挡；向液力变矩器供应工作油液；向行星齿轮机构供应润滑油。操纵机构的动力源操纵机构的执行机构组成：直接挡离合器、抵挡制动器和倒挡制动器等。操纵机构的控制机构（液控）根据汽车不同的行驶条件，分别在执行机构中建立或卸除油压，从而得到变速器的不同工作档位。组成：主油路系统、换挡信号系统、换挡阀系统、缓冲安全系统和滤清冷却系统等。操纵机构的控制机构（电控）根据汽车不同的行驶条件，分别在执行机构中建立或卸除油压，从而得到变速器的不同工作档位。组成：ECU、节气门传感器和车速传感器等。选挡杆的使用锁止按钮挡位自动传动系统一般只能完成汽车行驶中在一定范围内的升挡和将挡，其它功能必须由驾驶员指令才能动作。各挡位功能PRND21随意换视车速停车后根据车速、节气门开度等变化因素，按照设定的换档规律，自动变换档位变速器最高能够升到2、1档实现空档驻车，输出轴被锁止在变速器壳体上，防驱动轮转动，同时执行元件使AT处于空档状态实现倒档坏路行驶自动变速器液控液压操纵机构自动变速器电控液压操纵机构1.3、等速万向节等速万向节等速原理：在结构上保证万向节在工作过程中，其传力点永远位于主从动轴交线的平分面上。广泛应用的主要有球叉式万向节和球笼式万向节。在P点处两齿轮的圆周速度是相等的。等速万向节——球叉式等速万向节主要部件：主动叉、从动叉、传动钢球、定心钢球、定位销等。球叉的每一臂两边都磨有一球槽，球槽的球心在各自的轴线上；定心钢球用于确保两球叉之间的距离。P点在任何位置都能保证∠OPL=∠OPR，从而使球叉式万向节作等速传动。从结构上实现了两轴的转速相等；最大转角32~35度，适合于转向驱动桥中；传递转矩时只有上下两个钢球工作，寿命短，钢球与凹槽的磨损快。采用压力装配的球叉式等速万向节的拆卸不便。等速万向节——球叉式等速万向节小结等速万向节——球笼式等速万向节按主、从动叉在传递转矩的过程中是否产生轴向位移固定型球笼式万向节（RF节）伸缩型球笼式万向节（VL节）RF节VL节等速万向节——固定型球笼式等速万向节主要部件：球形壳（外滚道）、传动钢球、保持架（球笼）、行星套（内滚道）等。钢球外滚道中心A，钢球外滚道中心B，AO=BO

；CA=CB，等速万向节——固定型球笼式等速万向节等速原理∠COA=∠COB两轴相交任意角a时，传力钢球的中心C都位于夹角的平分面上。允许两轴间的夹角较大45~50度，适合于用在转向驱动桥的车轮侧；与球叉式相比：承载能力强，结构紧凑，拆卸方便；制造精度要求高；应用日益广泛。等速万向节——固定型球笼式等速万向节的特点内、外滚道均为柱面；主动轴、星形套、保持架一起可相对筒形壳４移动保持架内球面中心B

，外球面中心A，位于万向节中心O的两边，且AO=BO；结构上6个传力钢球所确定的平面中心即为万向节中心，且CA=CB。等速万向节——伸缩型球笼式等速万向节在传递转矩过程中，主从动轴不仅能相对转动，而且可以产生轴向位移。允许两轴间的夹角较大20~25度，承载能力强，结构紧凑，拆卸方便。等速万向节——伸缩型球笼式等速万向节的特点RF节和VL节的应用RF节用于靠近车轮处，VL节用于靠近驱动桥处。为什么？思考第二节轿车承载式车身大多数轿车取消了车架，而以车身兼代车架的作用，即将所有部件固定在车身上，所有的力也由车身来承受，这种车身称为承载式车身。承载式车身由于无车架，可以减轻整车质量；可以使地板高度降低，使上、下车方便。承载式车身的结构形式优点

质量轻；降低底板高度和重心高度；便于批量化生产；车身参与承载，整体刚度好，碰撞安全性好。承载式车身的优缺点缺点制造成本高；不容易改型；需要采取隔振措施。第三节、转向驱动桥和支持桥转向驱动桥许多轿车和全轮驱动越野车的前桥既是转向桥又是驱动桥，称为转向驱动桥。转向驱动桥主要由主减速器、差速器、万向节、转向节、主销等组成。支持桥既无转向功能又无驱动功能的桥称为支持桥，前置前驱轿车的后桥为典型的支持桥。转向驱动桥具有驱动和转向功能的前桥称为转向驱动桥，多用于轿车和全轮驱动越野车。主要由主减速器、差速器、万向节、转向节、主销等组成。

转向驱动桥转向驱动桥为了将动力传给前轮，又能使前轮偏转，必须在转向节内加装万向节，且主销的轴线必须通过万向节中心，以确保不发生运动干涉。

转向节由转向节轴颈和转向节壳体组成。外半轴穿过中空的转向节轴颈。半轴分为内半轴和外半轴，通过万向节连接。转向驱动桥前轮轮毂通过轮毂轴承支承在转向节轴颈上，汽车转向时转向节绕主销旋转，带动前轮绕主销旋转。

主销分为上、下两段，分别固定在与半轴套管连接在一起的球形支座上。转向节外壳通过上下主销、两个滚针轴承、球碗及钢球支承在转向节支座上。转向驱动桥断开式车桥动力传递路线：动力经主减速器和差速器传至左右内半轴和左右内等角速万向节及左右半轴，并经左右外等角速万向节及左右外半轴凸缘传到左右轮毂。转向驱动桥非断开式车桥动力传递路线：动力经主减速器和差速器传至左右内半轴和左右等角速万向节及左右外半轴凸缘传到左右轮毂。固定型球笼式万向节用于靠近车轮处，伸缩型球笼式万向节用于靠近驱动桥处。为什么？思考转向驱动桥既无转向功能又无驱动功能的桥称为支持桥，前置前驱轿车的后桥为典型的支持桥。

支持桥支持桥的作用是支承和固定悬架、制动、车身等总成的相关零部件，传递汽车纵向和横向力，推动车轮旋转。支持桥主要由若干零件组焊而成的后桥焊接总成、橡胶-金属支承座、后车轮总成等组成。

每一侧由三个横摆臂（上下横摆臂和横拉杆）和纵臂组成，弹性元件为螺旋弹簧，纵向力和横向力相互独立，获得最大限度的行驶稳定性和舒适性。

支持桥后轮外倾角与前束后轮前束的作用：汽车行驶时后轮产生前张，为消除此现象后轮设置前束。后轮外倾角的作用增加车轮接地跨度，提高车辆的横向稳定性。抵消高速行驶且驱动力较大时车轮出现负的前束（即前张），减小轮胎的磨损。后轮一般采用负外倾。后轮外倾角与前束不可调。后轮外倾角与前束第四节独立悬架为了提高舒适性，轿车采用独立悬架。独立悬架的优点两侧车轮可以单独跳动，可减少车身振动，减少转向轮偏摆；降低非簧载质量，提高平均车速；采用断开式车桥，降低汽车重心，提高行驶稳定性；提供了较大的车轮跳动空间，因此减小悬架刚度，降低汽车偏频，提高平顺性。结构特点：两侧车轮独立地与车架或车身弹性连接。独立悬架的缺点：结构复杂、制造成本高，维护不便，车轮引起轮矩变化，加剧轮胎磨损。独立悬架的特点独立悬架的分类车轮在横向平面内摆动的悬架（横臂式独立悬架）车轮在纵向平面内摆动的悬架（纵臂式独立悬架）车轮沿主销移动的悬架（烛式和麦弗逊式独立悬架）车轮在斜向平面侧摆动的悬架（单斜臂式独立悬架）独立悬架采用的弹性元件多是螺旋弹簧和扭杆弹簧。独立悬架一般应用于各种车辆特别是轿车的前悬架，轿车的后悬架一般采用非独立悬架或者复合式悬架（半独立悬架）。独立悬架的应用横臂式独立悬架特点：车轮在汽车的横向平面内跳动。横臂式独立悬架根据横臂的数量可分为单横臂独立悬架和双横臂独立悬架。双横臂式单横臂式单横臂式独立悬架特点:当车轮跳动时将改变轮距，用于转向轮时，引起主销内倾角和车轮外倾发生变化。应用于车速不高的重型越野车辆。戴姆勒-奔驰轿车后驱动桥用单横臂悬架。双横臂式独立悬架等臂式双横臂悬架：车轮跳动时车轮不倾斜但轮距变化较大。不等臂式双横臂悬架：车轮跳动时车轮倾斜但轮距变化可以较小。两摆臂不等长的双横臂独立悬架广泛应用于中高级轿车。

红旗CA7560前悬架车轮外倾调整垫片间隙补偿弹簧间隙消除垫片弹簧和减振器都装于横梁和下摆臂之间不等臂式双横臂螺旋弹簧独立悬架采用球头销代替主销，属无主销式。不等臂式双横臂螺旋弹簧独立悬架特点前轮外倾角由上摆臂和摆臂轴之间的调整垫片调整。主销内倾和车轮外倾角存在固定的变化关系。主销后倾角和车轮外倾角通过调整上摆臂在摆臂轴上的位置实现。上下摆臂为叉形结构以提高刚度。红旗CA7560前悬架其它不等臂式双横臂螺旋弹簧独立悬架采用调节机构可以调节扭杆弹簧预应力和车身的高度。不等臂式双横臂扭杆弹簧独立悬架纵臂式独立悬架纵臂式独立悬架车轮上下跳动时，单纵臂式独立悬架将引起较大的主销后倾角变化，因此多用于后悬架。根据采用的纵臂数目可分为单纵臂独立悬架和双纵臂独立悬架。根据采用的弹性元件可分为螺旋弹簧纵臂式独立悬架和扭杆弹簧纵臂式独立悬架。扭杆弹簧单纵臂式独立悬架转向时后轮传到车身的侧向力使前后弹性块变形不同,使后轮随前轮按同一方向稍作偏转，减少了后轮侧偏角。两侧车轮不是直接与车身弹性连接，而是通过一个后桥总成（包括扭杆弹簧支架、扭杆弹簧、扭杆弹簧套筒），用前后自偏转弹性垫块与车身弹性连接。后桥随动转向功能。螺旋弹簧单纵臂式独立悬架结构特点：有一根整体的V形断面横梁，在其两端焊接着变截面的管状纵臂，从而形成了一个整体构架——后轴体，纵臂前端通过橡胶－金属支承与车身作铰接式连接，纵臂后端与轮毂、减振器相连。汽车行驶时，车轮连同后轴体相对车身以橡胶－金属支承为支点作上下摆动，相当于单纵臂式独立悬架。当两侧悬架变形不等时，后轴体的V形断面横梁发生扭转变形。螺旋弹簧单纵臂式独立悬架由于V形梁弹性较大，可起到起到横向稳定杆的作用，同时避免了一侧车轮的跳动对另一侧车轮的影响，亦称纵臂扭转梁式独立悬架。橡胶-金属支承具有轴向弹性较大，径向弹性小的特点。在汽车转弯时，后轴基本只有轴向移动,而没有绕垂直轴线偏转,从而保持了原设计的转向特性。双纵臂式独立悬架结构特点：两个纵臂长度一般做成相等，形成平行四连杆机构。车轮上下跳动时，主销的后倾角保持不变，适用于转向轮。

车轮沿主销移动的独立悬架按主销轴线能否摆动车轮沿固定不动主销轴线移动的独立悬架；车轮沿摆动主销轴线移动的独立悬架；烛式独立悬架麦弗逊式独立悬架（滑柱连杆式悬架）烛式独立悬架优点：车轮转向时，前轮的定位参数不会发生变化，有利于转向操纵和行驶稳定性。缺点：车轮转向时，全部侧向力由主销和其外部的套管承受，增加了主销与套管的摩擦。结构特点：车轮上的转向节沿着刚性地固定在车架上的主销上下移动。

烛式独立悬架麦弗逊式（滑柱连杆式）独立悬架烛式悬架的改进，用下摆臂克服了滑动立柱的受力状况，侧向力大部分由下摆臂承受。结构特点：筒式减振器为滑动立柱，横摆臂的内端通过铰链与车身相连，外端通过球铰链与转向节相连，减振器的上端与车身相连，减振器的下端与转向节相连。

属于无主销悬架，滑动立柱上支点和下摆臂外端的球铰中心构成主销轴线。麦弗逊式（滑柱连杆式）独立悬架缺点：滑动立柱的摩擦和磨损较大。为减少减振器磨损,其轴线与弹簧的不重合。优点：前轮内侧布置空间较大，方便前置前驱动布置。目前广泛应用于前驱轿车和部分轻型客车。麦弗逊式（滑柱连杆式）独立悬架单斜臂式独立悬架结构特点：单斜臂式独立悬架的结构介于单横臂和单纵臂之间，多用于后轮驱动汽车的后悬架上。

单斜臂式独立悬架适当选择夹角，可以调整车轮、车轮倾角、前束等变化最小，从而获得良好的操纵稳定性。为了控制前束变化，可在单斜臂上安装一根辅助拉杆，称为控制前束杆。单斜臂式独立悬架横向稳定器作用：在汽车高速行驶中转向时，通过横向稳定杆增强悬架系统的刚度，减小车身的横向倾斜和横向角振动。原因：现代轿车的独立悬架较软，高速行驶转向时，车身很产生很大的横向倾斜和横向角振动。悬架的组成及功用；双向作用筒式减振器的工作过程；常用弹性元件结构特点；钢板弹簧非独立悬架的结构特点；独立悬架的优缺点及结构类型；几种独立悬架的机构特点；横向稳定器的作用。本章学习重点汽车上为什么设置悬架总成？一般它由哪几部分组成？什么是悬架的固有频率？它与哪些因素有关？双向作用筒式减振器的压缩阀、伸张阀、流通阀和补偿阀各起什么作用？压缩阀和伸张阀的弹性为什么较强？预紧力为什么较大？常用的弹性元件有哪几种？试比较它们的优缺点。何为独立悬架、非独立悬架？钢板弹簧能否作为独立悬架的弹性元件？螺旋弹簧、扭杆弹簧以及气体弹簧等能否作为非独立悬架的弹性元件？钢板弹簧非独立悬架如何获得变刚度特性？作业第五节轿车的转向系统机械转向系统的组成动力转向系统的组成动力转向装置：转向油罐、转向油泵、转向控制阀、转向动力缸。机械转向装置：转向操纵装置、转向器、转向传力装置。转向轴带动转向控制阀转动，使转向动力缸活塞一侧接通压面压力为零的转向油罐，另一侧接通高压油泵出油口，推动活塞杆移动。转向加力装置失效时，应能由驾驶员独立承担转向任务。两侧车轮偏转角之间的理想关系为避免在汽车转向时加大对车轮的磨损，希望汽车转向时每个车轮都作纯滚动。即要求所有车轮的轴线都相交于一点。汽车内轮转角β与外轮转角α之间的关系如下：cotα=cotβ+B/LB—两侧主销轴线与地面相交点的距离；L—汽车的轴距；R—为汽车转向半径；O—为汽车转向中心两侧车轮偏转角之间的理想关系转向梯形要合理设计。汽车最小转弯半径：当外转向轮偏转角α达到最大值αmax时，转向半径最RminRmin=L/sin(αmax)汽车转弯半径

R=L/sinα只用前轴转向的三轴汽车，由于中、后轮总是平行的，因此不存在理想的转向中心；计算转向中心时用一个与中、后轴线等距的平分线作为假想轴线。两侧车轮偏转角之间的理想关系转向盘的自由行程定义：转向盘空转阶段的行程，称为转向盘的自由行程。转向盘自由行程的作用：可以缓和路面冲击，避免驾驶员过分的紧张和疲劳；但