汽车原理及维修讲义(四)

第三章悬挂悬架的功用和分类悬架的功用是连接车桥和车架；传递二者之间的各种作用力—和力矩；抑制并减小由于路面不平而引起的振动，保持车身和车轮之间正确边运动关系，保证汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。悬架一般由弹性元件、导向装置和减振器等组成。弹性元件的作用是承受和传递垂直载荷，缓和并抑制不平路面所引起的冲击；导向装置是用来传递纵向力、侧向力及其力矩，并保证车轮相对于车身有正确的运动关系；减振器用以加快振动的衰减，使车身和车轮的振动得以控制。钢板弹簧本身既是弹性元件，又有减振和导向传力的功能，因而使用钢板弹簧的悬架，无需安装导向杆件。悬架按导向装置的型式可分为两大类：非独立悬架和独立悬见图。非独立悬架的特点是左右车轮安装在一根整体式车桥两端，车桥那么通过弹性元件与车架相连。当一侧车轮跳动时，要影响到另一侧车轮，因此也称相关悬架(图4-11所示)。独立悬架那么是每一侧车轮单独通过悬架与车架相连，每个车轮能独立上下运动而无相互影响(图所示)。采用独立悬架时，车桥做成断开的。独立悬架车轮接地性好，行驶平顺性和操纵稳定性都优于非独立悬架，其前轮定位角可以调节，在轿车上得到广泛应用。而非独立悬架结构简单，本钱低，车轮上下跳动时定位参数变化小，故在货车和一些大客车上普遍采用，局部轿车后悬架也有采用的。图4-11汽车悬架简图a〕非独立悬架b〕独立悬架图4-12汽车前悬架1.减振器上支架；2.减振器；3.钢板弹簧；4.下支架；5.缓冲块；6.上盖板；7.U形螺栓；8.衬套；9.销轴；10.支架；11.吊耳销；12.吊耳；13.衬套；14.销子；15.油嘴；16.支架；17.钢板弹簧销图4-13汽车后悬架1.前紧固螺栓；2.钢板弹簧；3.压板；4.U形螺栓；5.吊耳第五局部汽车控制系统第一章转向系第一节概述汽车在行驶过程中，需要经常改变行驶方向。改变行驶方向的方法是通过转向轮(一般是前轮)相对于汽车纵轴线偏转一定角度实现的。汽车在直线行驶时，转向轮也往往受到路面侧向干扰力的作用自动偏转而改变行驶方向。因此，驾驶员需要通过一套机构随时改变或恢复汽车行驶方向。该套专设机构即为汽车的转向系统。汽车的转向系按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。机械转向系是以人的体力作为转向动力，其中所有传力件都是机械的。它由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大局部组成，如图5-1所示。图5-1机械转向系示意图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.转向主拉杆；8.转向节臂；9.左转向节；10.12.梯形臂；11.转向横拉杆；13.右转向节当驾驶员转动转向盘1时，通过转向轴2、万向节3和传动轴4，将转向力矩输入转向器5。从转向盘到传动轴这一系列零部件为转向操纵机构。作为减速传动装置的转向器中有1～2级减速传动副。经转向器减速增扭后的力矩传到转向摇臂6，再通过转向主拉杆7传给固定于左转向节9上的转向节臂8，使左转向节及装于其上的左转向轮绕主销偏转。同时，左梯形臂10经转向横拉杆11和右梯形臂12使右转向节13及右转向轮绕主销向同一方向偏转，从而实现转向。转向摇臂6、转向主拉杆7、转向节臂8、左、右梯形臂10、12、转向横拉杆11总称为转向传动机构。梯形臂10和12、及转向横拉杆11和前轴构成转向梯形，其作用是保证左、右转向轮按一定规律进行偏转。我国交通规那么规定车辆靠右侧通行，因而国产汽车转向盘应安置在驾驶室的左侧。这样，驾驶员在驾驶车辆时，左方视野较为广阔，有利于行车平安。目前，转向操纵机构多采用万向传动装置，它有以下优点：(1)便于在汽车结构上的合理布置。(2)转向盘、转向器等部件适用于通用化、系列化生产。(3)可补偿部件的安装误差和基体变形造成的不利影响。(4)拆装维修方便。为使汽车在转弯时减少附加阻力和轮胎磨损，汽车转向时各个车轮都应作纯滚动，此时，各轮的轴线必须相交于一点，见5-2图。交点O称为转向中心。该中心随驾驶员操纵的前轮转角的变化而改变，因此也称为瞬时转动中心。由图中可看出，这时汽车的内转向轮偏转角β大于外转向轮偏转角α。两者的关系是：式中：B——两侧主销间的距离；L——汽车轴距。上式称为转向梯形理论特性关系式。从式中可以看出，每对应一个内轮偏转角β，就有一个对应的外轮偏转角α。这个关系是由转向梯形一定的底角即所谓“前展”(小于900)来保证的。“前展”是内外轮转角存在着余切差的关系，它是利用前轮转角测量仪器来检查校正。由转向中心O到外转向轮与地面接触点的距离R称为汽车的转弯半径。转弯半径R愈小，那么汽车在转向时所需的场地面积就愈小，汽车的机动性也愈好。图5-2双轴汽车转向示意图第二节转向器转向器是转向系中的减速增扭转动装置，其功用是增大转向盘传到转向节的力并改变力的传递方向。现代汽车的转向器已演变定型，中型和重型汽车多采用循环球式转向器，小型车多采用齿轮齿条式转向器。当作用力从转向盘传到转向摇臂时称为正向传动(相应的传动效率称为正传动效率)；反之，转向摇臂所受到的道路冲击力传动转向盘，称为逆向传动(相应的传动效率叫逆传动效率)。作用力很容易地由转向盘经转向器传到转向摇臂，而转向摇臂所受的路面冲击也比拟容易地经转向器传动转向盘，这种转向器称为可逆式转向器，其正、逆传动效率都很高。可逆式转向器有利于汽车转向后转向轮自动回正，但也容易将坏路对车轮的冲击力传到转向盘，出现“打手”现象。当作用力可以由转向盘很容易地经转向器传到转向摆臂，而转向摇臂受到的路面冲击只有在很大时，才能经转向器传到转向盘，即正效率远大于逆效率的转向器称为极限可逆式转向器。采用这种转向器时，驾驶员能有一定的路感，转向轮自动回正也可实现，而且路面冲击力只有在很大时方能局部地传到转向盘。经常在良好路面上行驶的汽车多用可逆式转向器。对于中型以上的越野汽车、工矿用自卸汽车多用极限可逆式转向器。不管哪一类型转向器，各连接零件之间和传动副之间，总是存在间隙。当汽车处于直线行驶时，转动转向盘消除这些间隙和克服机件的弹性变形使车轮开始偏转，这时转向盘转过的角度称为转向盘自由行程。转向盘自由行程对于缓和路面冲击及防止驾驶员过度紧张是有利的。一般规定转向轮处于直线行驶位置，转向盘向左、向右的自由行程不超过150。当零件磨损，转向盘自由行程大于规定值时，必须进行调整或换件。转向盘自由行程的大小主要是通过调整转向器传动副的啮合间隙和轴承间隙来实现的。因此，转向器一般都设有传动副啮合间隙和轴承间隙调整装置。图5-3齿轮齿条式转向示意图1.转向盘；2.转向轴；3.平安联轴节；4.转向齿轮；5.转向减振器；6.调整螺塞；7.弹簧；8.压块；9.齿条；10.转向拉杆；11.转向器壳体图5-4与独立悬架配用的转向传动机构示意图1.转向摇臂；2.转向拉杆；3.左转向拉杆；4.右转向横拉杆；5.左梯形臂；6.右梯形臂；7.摇杆；8.悬架式摇臂；9.悬架右摇臂图5-5液压动力转向示意图1.转向盘；2.转向轴；3.转向控制阀；4.转向螺杆；5.齿条-活塞；6.扇齿；7.摇臂；8.转向主拉杆；9.转向节10.转向横拉杆；11.转向梯形臂；12.转向油罐；13.转向油泵；R.右转向动力腔；L.左向动力腔第二章制动系第一节概述一、制动系的功用和组成(一)功用汽车制动系的功用是：根据需要使汽车减速或在最短的距离内停车，以保证行车的平安。使驾驶员敢于发挥出汽车的高速行驶能力，从而提高汽车运输的生产率；又能使汽车可靠地停放在坡道上。(二)组成为满足上述功用的要求，汽车制动系都有几套独立的制动装置，它们是：1．行车制动装置行车制动装置是驾驶员用脚操纵的制动装置，在行车中经常使用。制动器安装在汽车的全部车轮上。2．驻车制动装置驻车制动装置是驾驶员用手操纵的制动装置，主要用于停车后防止汽车滑溜。它的制动器可装在变速器或分动器之后的传动轴上，称中央制动装置。也可利用后桥车轮制动器兼充驻车制动器，此种称复合式制动器。在行车制动装置失效时或在坡道上起步时，临时可用驻车制动装置。上述两套装置是各种汽车根本的制动装置。3．应急制动、平安制动和辅助制动装置重型或矿山用重型汽车，为了提高行车的平安性和减轻行车制动器的磨损和性能的衰退，还应增装应急制动、平安制动和辅助制动装置。应急制动是用独立的管路控制车轮制动器作为备用系统。平安制动是当制动气压缺乏时起制动作用，使车辆无法行驶。辅助制动是为了下长坡时减轻行车制动器的磨损而设，其中利用发动机排气制动应用最广。较完善的制动系统还具有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置或防抱死装置等附加机构。每套制动装置都由产生制动作用的制动器和操纵制动器的传动机构组成。制动传动机构按制动力源分：(1)人力式制动传动机构——单靠驾驶员施加于制动踏板或手柄上的力作为制动力源的传动机构。其中又分液压式和机械式两种，机械式仅用于驻车制动。(2)动力式制动传动机构——利用发动机的动力作为制动力源，并由驾驶员通过踏板或手柄加以控制的传动机构。其中又分气压式、真空液压式、空气液压式。二、制动装置的根本结构和工作原理以一定速度行驶的汽车，具有一定的动能。要使它按需减速停车，路面必须强制地对汽车车轮产生一个阻止汽车行驶的力——制动力。这个力的方向与汽车行驶的方向相反。实质上，制动就是将汽车的动能强制地转化成其他形式的能量，即转化为热能，扩散于大气中。(一)根本结构如图5-6行车制动装置，由车轮制动器和液压传动机构两局部组成。1.踏板；2.主缸活塞；3.主缸活塞；4.制动主缸；5.油管；6.制动轮缸；7.轮缸活塞；8.制动鼓；9.摩擦片；10.制动蹄；11.制动底板；12.支承销；13.制动蹄回位弹簧图5-6制动装置工作原理图它的车轮制动器由旋转局部、固定局部和张开机构所组成。旋转局部是制动鼓8，它固定于轮毂上和车轮一起旋转。固定局部是制动蹄10和制动底板1l等。制动蹄上铆有摩擦片9，蹄的下端松套在支承销12上，支承销固定在制动底板上，上端用回位弹簧13拉紧压靠在轮缸活塞7上。制动底板用螺钉与转向节凸缘(前轮)或桥壳凸缘(后轮)固定在一起。制动蹄用液压轮缸通过油压的压力推动活塞7使制动蹄张开，或用凸轮的张力机构来促动。(二)制动作用的产生制动时，踩下制动踏板l，推杆2便推动主缸活塞3，迫使制动油经管路5进入轮缸6，推动轮缸活塞7使制动蹄10张开，与制动鼓全面贴合压紧。此时，不旋转的摩擦片9对旋转的制动鼓8将产生一个摩擦力矩朋MM，其方向与车轮旋转方向相反，大小决定于轮缸的张力、摩擦系数和制动鼓及制动蹄的尺寸。制动鼓将该力矩MM传到车轮后，由于车轮与路面间有附着作用，车轮即对路面作用一个向前的周缘力FM。与此相反，路面会给车轮一个向后的反作用力FB。它的大小等于MM被车轮半径除得的商值，方向与汽车行驶方向相反。这个力就是车轮受到的制动力FB。各轮上制动力的和是汽车受到的总制动力。制动力由车轮经车桥和悬架传给车架及车身，迫使整个汽车产生一定的减速度，甚至停车。放松制动踏板，在各回位弹簧的作用下，制动蹄与制动鼓的间隙又恢复，因而制动解除。(三)最好的制动条件制动时车轮上的制动力凡随踏板力及其产生的制动力矩MM的增加而增加。但受到轮胎与路面附着情况的限制，制动力不可能超过附着力FΦ，(它等于轮胎上的垂直载荷G与轮胎和路面间的附着系数ф的乘积，即FΦ＝Gф)。当制动力等于附着力时，车轮将被抱死而在路面上滑拖。滑拖会使胎面局部严重磨损，在路面上留下一条黑色的拖印。同时滑拖使胎面产生局部高温，使胎面局部稀化，就好象轮胎与路面间被一层润滑剂隔开，使附着系数反而减小。最大制动力和最短的制动距离并不是在车轮抱死时出现，而是在车轮将要抱死又未完全抱死时出现(制动力接近附着力)，即在所谓“临界状态”时，到达最大值。可见，制动到抱死状态所能到达的制动力与车轮上的垂直载荷成正比。即车轮上的载荷越大，可能获得的制动力也应越大。为此，应根据各类汽车前后桥车轮所分配的质量的不同(包括附着质量和转移质量)，从制动器的结构型式上(如张开机构、制动鼓、制动蹄的型式和尺寸大小等方面)，合理地分配制动力的大小，来获得较理想的制开工作状态。实际上，一般结构的制动器，在制动过程中，因车轮的载荷及其与地面附着系数不是常数，所以很难完全防止车轮抱死滑拖。不少汽车在制动系统中增设了前后桥车轮制动力分配调节装置，能减少车轮的抱死现象。但最理想的还是电子控制的自动防抱死制动装置(ABS装置)。三、对制动系的要求为了保证汽车能在平安的条件下发挥出高速行驶的能力，制动系统必须满足以下要求；(1)具有良好的制动性能——其评价指标有：制动距离、制动减速度、制动力和制动时间。制动性能可以用制动试验仪器来检验。在实际使用过程中，常以制动距离来间接衡量整车的制动性能，制动距离是以某一速度开始紧急制动(例如30km／h或50km／h)，从驾驶员踩上制动踏板起直到停车为止汽车所走过的距离。(2)操纵轻便——即操纵制动系统所需的力不应过大。对