课题一 认识汽车底盘

课题一认识汽车底盘第1页，共61页，2023年，2月20日，星期四一、汽车总体构造汽车主要由以下四部分组成：发动机、底盘、电气设备和车身。第2页，共61页，2023年，2月20日，星期四除发动机系统以外的汽车其它组成部分发动机行驶系统传动系统转向系统制动系统其它：车身、仪表及显示、照明与信号、电气与电子系统、空调、取暖及通风、雨刷……第3页，共61页，2023年，2月20日，星期四一、汽车总体构造1、发动机发动机是汽车的动力装置。它的作用是使供入其中的燃料燃烧而发出动力，即将热能转变为机械能。一般由机体、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、点火系（汽油发动机采用）、起动系等部分组成。第4页，共61页，2023年，2月20日，星期四一、汽车总体构造2、底盘汽车底盘主要用于传递发动机发出的动力，使汽车产生运动和停止，并支撑车辆，保证汽车按照驾驶员的操纵正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系组成。第5页，共61页，2023年，2月20日，星期四汽车底盘示意图第6页，共61页，2023年，2月20日，星期四一、汽车总体构造3、电气设备汽车的电气设备主要由蓄电池、发电机、调节器、起动机、点火系、仪表、照明装置、音响设备、刮水器等组成。其中蓄电池和发电机为电源设备，汽车电气设备分布于全车各个部位综合起来有以下三个共同特点。两个电源：蓄电池和发电机这两个电源协调供电。低压直流：电源电压采用6V、12V、24V三种，其中以12V、24V居多，且都采用直流供电。并联单线、负极搭铁。第7页，共61页，2023年，2月20日，星期四一、汽车总体构造4、车身车身包括驾驶室和各种型式的车箱，用以容纳驾驶员、乘客和装载货物。车身应为全体乘员提供安全、舒适的乘坐环境，因此车身应具有隔声、减振、保温、安全的功能。第8页，共61页，2023年，2月20日，星期四二、汽车底盘的基本组成和功用底盘的组成和功用组成：传动系、行驶系、制动系和转向系。第9页，共61页，2023年，2月20日，星期四1、传动系组成：指从发动机到驱动车轮之间所有动力传递装置的总称，包括离合器、变速器、传动轴、万向传动装置、驱动桥等组成。第10页，共61页，2023年，2月20日，星期四1)离合器：保证换档平顺，必要时中断动力传动。2)变速器：变速、降速增矩、变向、中断动力传动。3)万向传动装置：实现有夹角和相对位置经常发生变化的两轴之间的动力传动。4)主减速器：将动力传给差速器，并实现降速增矩、改变传动方向。5)差速器：将动力传给半轴，并允许左右半轴以不同的转速旋转。6)半轴：将差速器的动力传给驱动车轮。第11页，共61页，2023年，2月20日，星期四汽车传动系统第12页，共61页，2023年，2月20日，星期四离合器的功能：传递或中断发动机扭矩保证汽车平稳起步，换档平顺防止传动系统过载第13页，共61页，2023年，2月20日，星期四第14页，共61页，2023年，2月20日，星期四变速器的功能：改变驱动轮的扭矩汽车向后行驶中断发动机的扭力传动第15页，共61页，2023年，2月20日，星期四减速器的功能：减速增扭改变扭力的传递方向差速器的功能：允许左右车轮有不同转速，防止车轮与地面产生滑移传动轴的功能：连接两相交的轴传递扭力第16页，共61页，2023年，2月20日，星期四传动轴知识传动轴按其重要部件——万向节的不同，可有不同的分类。如果按万向节在扭转的方向是否有明显的弹性可分为刚性万向节传动轴和挠性万向节传动轴。前者是靠零件的铰链式联接传递动力的，后者则靠弹性零件传递动力，并具有缓冲减振作用。刚性万向节又可分为不等速万向节（如十字轴式万向节）、准等速万向节（如双联式万向节、三销轴式万向节）和等速万向节（如球笼式万向节、球叉式万向节）。等速与不等速，是指从动轴在随着主动轴转动时，两者的转动角速率是否相等而言的，当然，主动轴和从动轴的平均转速是相等的。主、从动轴的角速度在两轴之间的夹角变动时仍然相等的万向节，称为等速万向节或等角速万向节。它们主要用于转向驱动桥、断开式驱动桥等的车轮传动装置中，主要用于轿车中的动力传递。当轿车为后轮驱动时，常采用十字轴式万向节传动轴，对部分高档轿车，也有采用等速球头的；当轿车为前轮驱动时，则常采用等速万向节——等速万向节也是一种传动轴，只是称谓不同而已。第17页，共61页，2023年，2月20日，星期四十字节传动轴结构图第18页，共61页，2023年，2月20日，星期四2.行驶系

行驶系的功用是安装部件、支撑汽车、缓和冲击、吸收振动、传递和承受发动机与路面传来的各种力和力矩，并通过驱动轮与路面间附着作用产生路面对汽车的牵引力；传递并承受路面作用于车轮的各种反力及其所形成的力矩；它应尽可能地缓和汽车行驶时由于路面不平对车身造成的冲击和振动，并且与汽车转向系统很好的配合，实现汽车行驶方向的正确控制，从而保证汽车行驶平顺性和操作稳定性。第19页，共61页，2023年，2月20日，星期四

组成：包括车架、悬架、车桥和车轮等

车架1是全车装配和支撑的基础，它将汽车的各相关总成连接成一个整体。车轮5和4分别安装在从动桥6和驱动桥3上。为减少车辆在不平道路上行驶时车身所受到的冲击和振动，在车桥与车架之间又安装了弹性系统--前悬架7和后悬架2实现连接。在某些非整体式车桥的行驶系统中，两侧车轮的芯轴也可以分别通过各自的弹性悬架与车架连接，受力时各不干扰，即成为独立悬架。第20页，共61页，2023年，2月20日，星期四

车架：全车装配的基体，将整车有机的连接为整体，并承受汽车的载荷。车桥：连接左右车轮，承受并传递由车轮传来的载荷。悬架：将汽车行驶过程中车轮产生的力和力矩，传递到车架。并通过弹性、阻尼元件、导向杆系衰减汽车的振动，提高车辆的操纵稳定性和平顺性。

车轮：支承整车，连接车身与地面；缓冲路面冲击载荷；产生驱动力和制动力；汽车转弯时产生侧向抗力，并回正车轮；提高车辆的通过性。第21页，共61页，2023年，2月20日，星期四车架是全车的装配基体，它将汽车的各相关总成连接成一体，有些车没有专门设计的车架，其功能利用车身来完成。第22页，共61页，2023年，2月20日，星期四车桥主要是用来装配系统的各种零部件，根据具体结构可分为整体式和分体式两种，按照其作用可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支撑桥四种。第23页，共61页，2023年，2月20日，星期四转向桥驱动桥功能意义上的车桥第24页，共61页，2023年，2月20日，星期四3.转向系统转向系统的功用是改变和保持汽车的行驶方向。汽车在行驶过程中经常需要改变行驶方向，这时，驾驶员通过汽车转向系统使汽车上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定的角度。另外，当汽车直线行驶时，转向轮往往会受到路面侧向干扰力的作用而自行偏转，改变汽车原来的行驶方向。此时，驾驶员可以通过汽车的转向系统使转向轮向相反的方向偏转，保持汽车原来的行驶方向。现代汽车转向系统是由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三个基本部分组成的。第25页，共61页，2023年，2月20日，星期四（1）机械转向系

1-转向盘2-转向轴3-转向万向节4-转向传动轴5-转向器6-转向摇臂7-转向直拉杆8-转向节臂9-左转向节10、12梯形臂11-转向横拉杆13-右转向节转向操纵机构、转向器、转向传动机构

第26页，共61页，2023年，2月20日，星期四1.方向盘2.转向轴3.转向中间轴4.转向油管5.转向油泵6.转向油罐7.转向节臂8.转向横拉杆9.转向摇臂10.整体式转向器11.转向直拉杆12.转向减振器第27页，共61页，2023年，2月20日，星期四（1）转向操纵机构是驾驶员操纵转向器的工作机构，主要由转向盘、转向轴、转向管柱等组成。（2）转向器是将转向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿条的直线往复运动，并对转向操纵力进行放大的机构。转向器一般固定在汽车车架或车身上，转向操纵机力通过转向器后一般还会改变力的方向。（3）转向传动机构转向传动机构是将转向器输出的力和运动传给车轮，并使左右车轮按照一定关系进行偏转的机构。第28页，共61页，2023年，2月20日，星期四4.制动系统制动系统的功用是使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车，使已停驶的汽车在各种道路条件下（包括在坡道上）稳定驻车，使下坡行驶的汽车速度保持稳定。对汽车起制动作用的只能是作用在汽车上的方向与汽车行驶方向相反的外力，而作用在行驶汽车上的滚动阻力、上坡阻力、空气阻力虽然都能对汽车起一定的制动作用，但这些外力的大小都是随机的、不可控制的。因此，汽车上必须装设一些列专门装置以实现上述功能，这样的一系列各种装置总称为制动装置。第29页，共61页，2023年，2月20日，星期四一般汽车制动系统应设有行车制动和驻车制动两套相互独立的制动装置，每一套制动装置由制动器、制动传动装置组成。现代汽车行车制动装置还装设了防抱死制动装置。防抱死制动装置用以提高和改善制动系统的制动性能。制动系统一般由制动操纵机构和制动器两个主要部分组成。第30页，共61页，2023年，2月20日，星期四三、汽车底盘的总体布置1.发动机前置后轮驱动（FR）传统的布置型式，应用广泛，用于各种车辆。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。在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。第31页，共61页，2023年，2月20日，星期四第32页，共61页，2023年，2月20日，星期四2.发动机前置前轮驱动（FF）多用于轿车，但豪华轿车不采用。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。第33页，共61页，2023年，2月20日，星期四(1)第34页，共61页，2023年，2月20日，星期四2)

第35页，共61页，2023年，2月20日，星期四3.发动机后置后轮驱动（RR）应用范围：大、中型客车优点：容易做到前后轴荷的分配合理。空间利用高；降低车厢内的噪声。缺点：稳定性差；操纵距离长，操纵机构复杂；无迎风，不容易散热，发动机的冷却条件差。第36页，共61页，2023年，2月20日，星期四第37页，共61页，2023年，2月20日，星期四4.发动机前置全轮驱动（nWD）应用范围：越野车、军事车辆，高级轿车。优点：最大限度的利用地面附着条件，获得尽可能大的牵引力。

缺点：结构复杂；成本高；重量大；第38页，共61页，2023年，2月20日，星期四第39页，共61页，2023年，2月20日，星期四5.发动机中置后轮驱动（MR）

应用范围：跑车、方程式赛车，一些大中型客车将卧式发动机装在地板下面。优点：可以采用较大功率的发动机。将发动机放在驾驶员座椅之后和后轴之前，有利于获得最佳的轴荷分配；缩短了传动轴的长度；空间利用率较高；散热效果较好；缺点：稳定性一般；操纵距离较长，操纵机构比较复杂；第40页，共61页，2023年，2月20日，星期四第41页，共61页，2023年，2月20日，星期四四、汽车行驶的基本原理

发动机动力→驱动力矩Mt→F0

→牵引力Ft汽车向前行驶时承受着路面对汽车施加的驱动力Ft，外界对汽车作用的滚动阻力Fw、坡度阻力Fi等。第42页，共61页，2023年，2月20日，星期四

汽车的驱动力Ft来自于发动机。发动机发出的转矩经过汽车传动系统施加给驱动车轮的转矩Mt，力图使车轮旋转。在Mt的作用下，驱动车轮与路面接触处对路面施加作用力F0，其方向与前进方向相反，其数值为Mt与车轮滚动半径r之比，即F0=Mt/r。在车轮向地面施加F0的同时，路面向汽车施加一个大小相等、方向相反的发作用力，这就是促使汽车行驶的驱动力Ft。第43页，共61页，2023年，2月20日，星期四滚动阻力Ff是由车轮滚动时与路面的变形产生的，其大小与汽车总质量、轮胎结构和轮胎气压以及路面的性质有关。空气阻力Fw是汽车行驶时空气与汽车表面相互摩擦，同时车身前部受到迎面空气流的压力，车身后部因空气涡流而产生的真空度，这三者所共同形成的阻碍汽车行驶的阻力，其大小与汽车形状、汽车的正投影面积、汽车与空气相对速度的平方成正比，尤其是当汽车速度很高时，空气阻力相当大，将成为汽车行驶的主要阻力。坡度阻力Fi是指汽车上坡时，由于汽车重力和坡度所引起的阻力，其大小决定于汽车总质量和路面的纵向坡度。第44页，共61页，2023年，2月20日，星期四汽车匀速行驶：Ft=Ff+Fw+Fi汽车加速行驶：

Ft>Ff+Fw+Fi汽车减速行驶或停驶时：Ft<Ff+Fw+Fi另外，汽车驱动力的大小不仅取决于发动机输出转矩和传动系统的结构，还取决于轮胎与路面的附着性能。第45页，共61页，2023年，2月20日，星期四在平整的干硬路面上，车轮的附着作用是由于轮胎与路面存在着摩擦力，这个摩擦力阻碍车轮的滑动，是车轮能够正常地向前滚动并承受路面的驱动力，如果驱动力大于摩擦力，车轮与路面之间就会发生滑动。在松动的路面上，除了轮胎与路面的摩擦阻碍车轮滑动外，还加上嵌入轮胎花纹凹处的软地面凸起部分所起的抗滑作用。

由附着作用所决定的阻碍车轮滑动的力的最大值称为附着力。用Fφ表示。第46页，共61页，2023年，2月20日，星期四附着力Fφ与车轮所承受的垂直于路面的法向力G（附着重力）成正比，即FφφG。式中，称为附着系数，其值与轮胎的类型及路面的性质有关；附着重力G则是汽车总重力分配到驱动轮上的部分。为使车轮在路面上不打滑，汽车驱动力Ft必须小于或等于附着力Fφ，即FtFφ，此式也成为汽车行驶的附着条件第47页，共61页，2023年，2月20日，星期四五、汽车基本性能指标1.动力性2.燃料经济性3.制动性4.操纵稳定性5.平顺性6.通过性7.环境安全性第48页，共61页，2023年，2月20日，星期四1.动力性

动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。通常用汽车的最高车速、汽车的加速时间、汽车的最大爬坡度三个参数来评价，成为动力性指标。（1）汽车的最高车速汽车的最高车速是指在良好的混凝土或沥青路面上汽车所能达到的最高行驶速度，用符号Vamax表示，单位为Km/h。一般轿车最高车速为130~200km/h，客车最高车速为90~130km/h，货车最高车速为80~110km/h.同一类型车，发动机最大功率越高，汽车的最高车速就越大。第49页，共61页，2023年，2月20日，星期四（2）汽车的加速时间

汽车的加速时间是指汽车在水平良好路面上由原地起步的加速时间和超车加速时间。汽车的加速时间表示汽车的加速能力，用符号t表示，单位为s。原地地步加速时间是指汽车从第1挡起步，并以最大的加速强度逐步换档至最高档后，到达某一距离或车速所需的时间。一般常用原地起步行驶，以0~400m距离所需的时间秒数来表示汽车原地起步加速能力，或用原地起步从0~100km/h行驶速度所需的时间来表示汽车原地起步加速能力。第50页，共61页，2023年，2月20日，星期四超车加速时间

是指用最高挡或次高挡由某一车速全力加速至某一高速所需要的时间。超车加速能力强，与被超车的并行行程短，行驶就安全。第51页，共61页，2023年，2月20日，星期四（3）汽车最大爬坡度汽车的最大爬坡度是指汽车满载时在良好路面上以1挡行驶时可爬越的最大坡度，常用每百米水平距离内坡道的升高量h与百米之比值Imax或角度αmax来表示。hsα第52页，共61页，2023年，2月20日，星期四2.汽车的燃料经济性汽车的燃料经济性是指汽车以最小的燃料消耗量完成运输工作的能力，是汽车的主要使用性能之一。汽车的燃料经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃料消耗量或一定燃料量能够使汽车行驶的里程来衡量。我国的燃料经济性能指标为百公里燃油消耗量，即行驶100km所消耗的燃油升数，单位为L/100km。百公里燃油消耗量分为等速行驶百公里燃油消耗量和循环工况行驶百公里燃油消耗量。循环工况是指具有不同车速---时间规范的加速、减速、怠速停车、制动等工况的循环工况。第53页，共61页，2023年，2月20日，星期四3.汽车制动性汽车制动性是指汽车行驶时能在短时间内停车并且维持行驶方向的稳定性和在下长坡连续制动能维持一定车速的能力。汽车制动性能包括制动效能、制动效能的恒定性、制动时的方向稳定性三个方面。第54页，共61页，2023年，2月20日，星期四a.制动效能是指汽车在行驶中迅速减速到停车状态的能力，通常用制动距离、制动减速度作为评价指标。b.制动效能的恒定性是指汽车在高速行驶或下长坡连续制动时制动效能的稳定程度，通常用热衰退率表示。所谓热衰退，是指汽车行驶时的动能通过制动器吸收转换为热能的过程中制动温度升高，制动力矩下降、制动减速度减小，制动距离增大的现象。c.制动时的方向稳定性是指汽车在制动中不发生跑偏、侧滑或失去转向能力保持不偏离原来路径的能力。第55页，共61页，2023年，2月20日，星期四(3)制动时汽车的方向稳定性跑偏侧滑前轮失去转向能力

弯道制动时，汽车不再按原来弯道行驶而沿弯道切线方向驶出和直线行驶制动时转动方向盘汽车仍按直线方向行驶的现象。