汽车构造课件

1、汽 车 构 造,主讲：吴相昆,第一章 汽车传动系,第三章 汽车转向系,第二章 汽车行驶系,第四章 汽车制动系,一、 概 述,（一）功用,将发动机发出的动力传递给驱动车轮使车在各种不同的工况下均能正常行驶，并具有良好的经济性和动力性。,具体地分为以下几点：,1、减速,通过传动系的作用，使驱动轮的转速降低为发动机转速的若干分之一，相应驱动轮所得到的转矩增大到发动机转矩的若干倍。,第一章汽车传动系,保持发动机在有利的转速范围内工作，汽车牵引力又在足够大的范围内变化。,在传动系的变速器中加设倒档，使汽车能在某些情况下倒车。,2、变速,3、倒车,4、中断传动,发动机只能在无负荷情况下起动，而且起动后转速

2、必须保持在最低稳定转速以上，所以在汽车起步以前，必须将发动机与驱动轮之间的传动路线切断，即传动系的中断传动作用。,汽车转弯时，左右车轮滚过的距离不同，传动系的差速作用可以使左右两驱动轮以不同的角速度旋转。,5、差速作用,二、机械传动系的组成,组成：离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、 差速器和半轴,发动机,离合器,变速器,万向节,驱动桥,主减速器,差速器,传动轴,半 轴,飞 轮,从动盘,膜片弹簧,离合器盖,压 盘,离合器踏板,（一）离合器,离合器由主动部分、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,主动部分 飞轮:厚度16mm，保证足够的热容量。 压盘：厚度15m

3、m，保证足够的热容量。 离合器盖：钢板冲压成形,摩 擦 片,从 动 盘 本 体,从 动 盘 毂,减 振 器 盘,摩 擦 片,从动部分 （1）从动盘的基本结构,不工作时,工作时,摩擦片转动，从动盘毂没有转动时，弹簧被压缩.,（2）扭转减振器的作用,动力传递 摩擦片-从动钢片-减振盘-减振弹簧-从动盘毂。,通过减振弹簧和阻尼片衰减振动。,踏 板,储 液 室,主 缸,工 作 缸,分离轴承,分离杠杆,分离叉,推 杆,推 杆,液压式操纵机构,3、离合器操纵机构,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,4.压紧机构 （弹簧加压 ）,膜片弹簧离合器工作原理,膜片弹簧处于自由状态，离合器盖

4、与飞轮接合面有一距离。,接合状态，膜片弹簧锥度变小。,分离状态，膜片弹簧呈反形。,离合器的工作过程,（三）机械变速器,1、变速器的功用：,（1）在较大范围内改变汽车的行驶速度和汽车驱动轮上 转矩数值； （2）在汽车发动机旋转方向不变的前提下，利用倒挡实 现汽车倒向行驶； （3）在发动机不熄火的情况下，利用空挡中断动力传递， 可以使驾驶员松开离合器踏板离开驾驶位置，且便 于汽车起动、怠速、换挡和动力输出,组成：输入轴、输出轴、倒档轴、轴承、变速齿轮。,输入轴,输出轴,特点：输入轴与输出轴平行，无中间轴。,（1）两轴式,2、变速器的分类,动力输入,动力输出,主动齿轮,从动齿轮,接合套齿圈,各挡位的

5、传递路线,一轴：一、二档齿轮与轴一体；三、四档齿轮与轴通过轴承连接。 二轴：一、二档齿轮与通过轴承连接；三、四档齿轮与轴一体。,（2）三轴式变速器,应用：发动机前置后轮驱动，多用于轿车以外的各种车型。 结构：第一轴为输入轴，第二轴输出轴，第三轴中间轴,（1）接合套式：把将构成某传动比齿轮部分制成常啮合斜齿，另一部分制成直齿圈与啮合套内外全齿啮合。,3.换档方式,（2）直齿滑动齿轮式：适于低速档、倒档,在轴间夹角和轴的相互位置经常发生变化的转轴之间继续传递动力。,（四）万向传动装置,万向节,传动轴,1、十字轴式刚性万向节,万向节,（1）单个刚性十字轴万向节的速度特性,当主动叉在垂直平面内时：,V

6、A=1r= 2 rcos,1= 2 cos,2 1 从动轴转速大于主动轴转速。,当主动叉在水平平面内时：,VB=2r= 1 rcos,2= 1 cos,2 1 从动轴转速小于主动轴转速。,（2）实现两轴间等角速度传动措施,同时必须满足两个条件： （1）第一个万向的两轴间的夹角与 第二个万向的两轴间的夹角相 等， 即1=2 （2）传动轴两端的万向节叉处于同 一平面内。,不等速特性曲线,2、准等速万向节,双联式万向节,三销式万向节,等速万向节,1）球笼式等速万向节,2）球叉式等角速万向节,（五）驱动桥,组成与功用,（1）组成：主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。 （2）功用：将万向传动装置传来

7、的发动机动力经过降速， 将增大的转矩分配到驱动车轮。 （3）分类：断开式驱动桥、非开式驱动桥。,1、非断开式驱动桥,驱动桥壳,主减速器,差速器,半轴,轮毂,2、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,4、主减速器,结构：只有一对锥齿轮； 优点：结构简单、体积小，重量轻和传动效率高等优点。,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。,（1）单级主减速器,东风EQ1141G型汽车主减速器及差速器,组成,5、差速器,（1）功用： 汽车差速器是一个差速传动机

8、构，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。,（2）普通锥齿轮差速器,组成,6、桥壳,（1）功用： 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。 （2）分类： 分段式桥壳 整体式桥壳,1、承受汽车的总质量； 2、把来自于传动系的扭矩转化为地面对车辆的牵引力； 3、承受汽车所受外界力和力矩，保证汽车正常行驶； 4、缓和路面对车身的冲击和振动。,由车架、车桥、车轮和悬架组成。,（二）行驶系的组成,1-车架，2-后悬架 3-驱动桥 4-后轮 5-前

9、轮 6-从动桥 7-前悬架,（一）行驶系的功用,一、概述,第二章 汽车行驶系,（一）功用： 支承车身，承受汽车载荷，固定汽车大部分部件和总成。,二、车架,（二）种类： 边梁式、中梁式。,1、边梁式车架,边梁式车架由位于右左两侧的两根纵梁和若干横梁构成，横梁和纵梁一般由16Mn合金钢板冲压而成，两种者之间采用铆接或焊接连接。,2.中梁式车架,1-连接桥 2-中央脊梁 3-分动器壳 4-驾驶室后部及货箱副梁前部托架 5-前悬架扭杆弹簧 6-前脊梁 7-发动机后部及驾驶室前托架 8-前桥壳 9-发动机前托架 10-连接货箱副梁的托梁、 11-中桥壳 12-后悬架的钢板弹簧 13-后桥壳 14-连接货

10、箱副梁的托架,中梁式车架只有一根位于汽车中央的纵梁。纵梁断面为圆形或矩形，其上固定有横向的托架或连接梁，使车架成鱼骨状。,（一）功用： 利用转向节的摆动使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向，且承受一定的载荷。,（二）组成： 前轴、转向节、主销,前轴断面为“工”字形，以提高轴的抗弯强度；两端加粗的拳部有通孔。,三、转向桥,1、制动鼓 2、轮毂 3、4、轮毂轴承 5、转向节臂 6、油封 7、衬套 8、主销 9、滚子止椎轴承 10、前轴,（三）转向桥的结构,（四）转向节的结构,功用：转向轻便、行驶稳定、减少轮胎和机件的磨损等。 分类：主销后倾、主销内倾、前轮外倾、前轮前束。,（五）转向车轮定位,1、

11、主销后倾 装在前轮上的注销，上端向后倾斜的现象。,主销后倾角,主销后倾角有使车轮自动回正的作用,主销后倾作用：,（1）保持汽车直线行驶的 稳定性。 （2）使驾驶员转向轻便。,作用：,装在前轴上的主销上 端略向内倾斜的现象。,2、主销内倾,主销内倾角有使车轮自动回正的作用,车轮绕主销旋转180后的状态,解放CA1091型汽车注销后倾角示意图,前轮外倾，是指前轮旋转平面上方略向外倾斜的现象。,作用： 当车空载时，轮胎外缘与路面接触，当车载货时，在车重的作用下车轮垂直于路面，使轮胎能够均匀磨损。,3、前轮外倾,前轮安装后，在同一轴上的两端车轮旋转平面不平行，在与地面平行的平面内，前端略向内束的现象。

12、,4、前轮前束,（AB）称为前束值 一般前束值为012mm,调节横拉杆来调节车轮前束,消除汽车行驶过程中因前轮外倾而使两前轮前端向外张开的影响。,车轮前束作用,三、悬 架,2、组成 （1）弹性元件：承受和传递垂直载荷，减小路面的冲击; （2）导向装置：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。 （3）减振器：加快振动的衰减，限制车身和车轮的振动。,连接车桥与车架，并传递二者之间的相互作用力，减小振动，保证汽车的正常行驶。,1、功用,（一）概述,左右车轮安装在 一根整体车桥两端，车桥则通过弹性元件与车架相连。,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跳动而互

13、不影响。,车 桥,弹性元件,车 架,断开式车桥,、独立悬架：,、非独立悬架,3、分类,钢板弹簧,套 管,螺 栓,螺 母,中心螺栓,卷耳spring eye,弹簧夹,1、钢板弹簧(leaf spring),作用：既有弹性元件的作用，又可起 到导向和减振作用。 结构：如下图所示,（二）弹性元件,钢板弹簧与车架的连接,2、原理： 当汽车振动时，减振器壳体内的油液反复从一个内腔通过一些窄小的空隙流入另一内腔，同时，摩擦力便把振动能量转化为热能，被油液、减振器吸收后散失到大气中。,弹性元件,减震器,车 架,半 轴,1、功用： 加速车架与车身振动的衰减，改善汽车行驶的平顺性。,（三）减震器,、在悬架压缩行

14、程内，减振器阻尼力(damping)应较小，以便充分利用弹性元件的弹性，缓和冲击。 、在悬架伸张行程，减振器阻尼力应大，以求迅速减振。 、在车桥与车架相对速度过大时，减振器应当能自动加大液流通道截面积，使阻尼力始终保持在一定限度之内，避免过大的冲击载荷。,3、性能要求：,伸张阀弹簧的刚度和预紧力比压缩阀的大，在同样油压作用下，伸张行程产生阻尼力远大于压缩行程的阻尼力。,4、减振器工作过程,（四）非独立悬架,非独立悬架结构简单，被广泛用于小货车和客车的前后悬架。有的轿车的后悬架也有采用非独立悬架。,纵置板簧式非独立悬架,钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件，由于它兼起导向机构的作用，使得悬架系统大

15、为简化。,应用：货车的前、后悬架中,1、功用： 改变或恢复汽车行驶方向的专设机构。 2、组成： 转向操纵机构 转向器 转向传动机构,一、 概述,（一）转向系的功用与组成,第三章 转向系,转向盘,转向轴,转向万向节,转向器,转向摇臂,转向直拉杆,转向节臂,转向节,梯形臂,横拉杆,转向梯形,（二）转向系的类型及工作原理,1、机械转向系,机械式转向系的工作过程,机械转向器,转向摇臂,转向拉杆,转向节,梯形臂,转向横拉杆,转向油罐,转向油泵,转向控制阀,转向动力缸,2.动力转向系,组成：转向操纵机构由转向盘、转向轴、转向管柱等组成； 作用：将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。,二、机械转向系,（一）

16、转向操纵机构,1、转向盘 （1）组成：它主要由轮毂、轮辐和轮圈组成。,1轮圈 2轮辐 3轮毂,2、转向轴 转向轴是将驾驶员作用于转向盘的转向操纵力矩传给转向器的传力轴，它的上部与转向盘固定连接，下部装有转向器。 现代汽车的转向轴除装有柔性万向节外，有的还装有能改变转向盘工作角度(转向轴的传动方向)和转向盘高度(转向轴轴向长度)的机构，以方便不同体型驾驶员的操纵。,3、转向安全装置 此类转向操纵机构的转向管柱分为上下两段，当发生撞车时，上下两段相互分离或相互滑动，从而有效地防止转向盘对驾驶员的伤害，但转向操纵机构本身不包含有吸能装置。,（2）传动效率： 1）通常称转向操纵力由转向盘传到转向摇臂(

17、或齿条轴)的过程为正向传动，相应的传动效率称为正传动效率； 2）由路面的冲击力反向通过转向摇臂(或齿条轴)和转向器传到转向盘的过程称为逆向传动，相应的传动效率称为逆传动效率。 3）根据转向器正向和逆向传力的特性不同，转向器可分为可逆式转向器、不可逆式转向器和半可逆式转向器三种类型。,功用： 增大转向盘传到转向节的力，并改变力的传递方向。,1、转向器的传动比及转动效率,（二）转向器,（1）要求：兼顾灵敏性与轻便； 转向器的传动比越大，转动转向盘所需要的操纵力就越小， 但转向操纵的灵敏度就会下降。有的汽车转向器在转向过程的不同 阶段，其传动比的大小是不相等的（可变传动比转向器）。,转向器按结构不同

18、分为： 齿轮齿条式转向器及循环球式转向器。,2、转向器的分类,1.转向横拉杆 2.防尘套 3.球头座 4.转向齿条 5.转向器壳体 6.调整螺塞 7.压紧弹簧 8.锁紧螺母 9.压块 10.万向节 11.转向齿轮轴 12.向心球轴承 13.滚针轴承,构造：,齿轮齿条式转向器,特点：结构简单、工作可靠、使用寿命长、不需 要调整齿轮齿条的间隙。,齿轮齿条式转向器的工作过程,第一级螺杆螺母传动副,第二级齿条齿扇传动副,循环球式转向器,转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成球流。在转向器工作时，两列钢

19、球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。,工作过程：,1转向器 2转向摇臂 3转向直拉杆 4转向节臂 5梯形臂 6转向横拉杆,与非独立悬架配用的转向传动机构主要包括转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形。,1、 与非独立悬架配用的转向传动机构,功用：是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转，且使两转向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。,（三）转向传动机构,1转向摇臂；2转向直拉杆；3左转向横拉杆；4右转向横拉杆；5左梯形臂；6右梯形臂；7摇杆；8悬架左摆管；9悬架,当转向轮独立悬挂时，每个转向轮都需要相对于车架作独立运动，因而转向桥

20、必须是断开式的。与此相应，转向传动机构中的转向梯形也必须是断开式的。,2、与独立悬架配用转向传动机构,结构： 大端与转向摇臂轴相连，小端与转向拉杆绞接。,安装： 摇臂与摇臂轴安装时要对正记号，以保证摇臂从中间向两边摆动时摆角大致相同。,3、转向机构中主要部件,、转向摇臂,接转向节臂,螺塞 调弹簧6的预紧度,油 嘴,球头销,直拉杆,接转向摇臂,、转向直拉杆,在转向轮偏转而且因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动。因此，为了不发生运动干涉，三者之间的连接件都是球形铰链。,、转向横拉杆,在旋松夹紧螺栓以后，转动横拉杆体，可改变横拉杆的总长度，来调节前轮

21、前束。,2、根据机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者在转向装置中的布置和联接关系的不同，液压动力转向装置分为整体式（机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者设计为一体）、组合式（把机械式转向器和转向控制阀设计在一起，转向动力缸独立）和分离式（机械式转向器独立，把转向控制阀和转向动力缸设计为一体）三种结构型式。,（一）动力转向类型,1、按传能介质的不同分为动力转向器有气压式和液压式两种。,液压动力转向器的工作压力可高达10MPa以上，故其部件尺寸很小。液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，而且能吸收来自不平路面的冲击。因此，液压动力转向器已在各类各级汽车上获得广泛应用。,三、动力转向系,1、

22、组成： 动力转向系统是在机械式转向系统的基础上加一套动力辅助装置组成的。转向油泵安装在发动机上，由曲轴通过皮带驱动并向外输出液压油。转向油罐有进、出油管接头，通过油管分别与转向油泵和转向控制阀联接。转向控制阀用以改变油路。机械转向器和缸体形成左右两个工作腔，它们分别通过油道和转向控制阀联接。,当汽车直线行驶时，转向控制阀2将转向油泵6泵出来的工作液与油罐相通，转向油泵处于卸荷状态，动力转向器不起助力作用。当汽车需要向右转向时，驾驶员向右转动转向盘，转向控制阀将转向油泵泵出来的工作液与R腔接通，将L腔与油罐接通，在油压的作用下，活塞向下移动，通过传动结构使左、右轮向右偏转，从而实现右转向。向左转

23、向时，情况与上述相反。,（二）动力转向系的组成及工作原理,2、工作原理：,（三）动力转向器,1、动力转向器结构,（1）直线行驶,2、转向控制阀工作原理,（2）右转,（3）左转,动 力 转 向 器 工 作 过 程 演 示,（1）作用： 转向油泵是助力转向系统的动力源。转向油泵经转向控制阀向转向助力缸提供一定压力和流量的工作油液。目前，转向油泵大多采用双作用式叶片泵。,l.驱动轴 2.壳体 3.前配油盘 4. 叶片 5.储油罐 6.定子 7.后配油盘 8.后盖 9.弹簧 10.管接头 11.柱塞 12.阀杆 13.钢球 14.转子 A.出油口 B.出油腔 C.进油腔 D.油道 H.主量孔,（2）结

24、构：,进油口,出油口,叶片式油泵,(3) 叶片泵的工作原理演示,行车制动装置 驻车制动装置 辅助制动装置,（一）制动系的功用,（二）制动系的类型,1、按作用分类,一、概述,根据需要使汽车减速或停车，以保证行车的安全。,第四章 汽车制动系,2、按动力来源制动系统可分为,3.按传能介质不同,机械式 液压式 气压式 电磁式 组合式,人力制动统 动力制动统 伺服制动统,1.制动踏板 2.推杆 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,当驾驶员踏下制动踏板，使活塞压缩制动液时，轮缸活塞在液压

25、的作用下将制动蹄片压向制动鼓，使制动鼓减小转动速度，或保持不动。,制动系统的一般工作原理是，利用与车身(或车架）相连的非旋转元件和与车轮(或传动轴)相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。,（三）制动系的工作原理,工作原理演示,（五）制动系的基本组成,1、供能装置： 2、控制装置： 3、传能装置： 4、制动器,人体,踏板,主缸、轮缸,（四）对制动系的要求,1、良好的制动性能； 2、操纵轻便 ； 3、制动稳定性好 ； 4、制动平顺性好 ； 5、制动器散热好 ； 6、前后桥上的制动力分配应合理。,制动鼓,制动底板,制动轮缸,调整凸轮,偏心支承销,有鼓式制动器和和盘式制动器两大类。

26、,（一）鼓式制动器 组成： 旋转部分：制动鼓 固定部分：制动底板 制动蹄 张开机构：轮缸 定位调整：调整凸轮 偏心支承销,二、制动器,分类： 钳盘式制动器 a、定钳盘式制动器 b、浮钳盘式制动器 全盘式制动器,（二）盘式制动器,盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，被称为制动盘。其固定元件则有着多种结构型式 ，大体上可分为两类。,活 塞,制动钳体,制动块,车 桥,进油口,制动盘,缺点：油缸多、结构复杂、制动钳尺寸大,油路中的制动液受制动盘加热易汽化。,（1）盘式制动器结构,（2）盘式制动器的特点 1）盘式制动器与鼓式制动器相比，有以下优点： a.一般无摩擦助势作用，因而制动力与行

27、驶方向无关； b.浸水后效能降低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常； c.在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小； d.较容易实现间隙自动调整； e.散热良好、热稳定性好。 2）缺点：效能较低，故用于液压制动系统时所需制动促动管路压力较高，一般要用伺服装置。,后轮制动器,前轮制动器,油 管,前制动轮缸,后制动轮缸,制动主缸,1、单回路液压制动管路,（一）液压制动回路,三、液压制动系,优点：当其中一套管路损坏时，另一套仍可以正常工作，保证汽车制动系的工作可靠性。,当一套管路失效时，另一套管路仍能保持一定的制动效能。制动效能低于正常时的50。,制动主缸,液压式双管路传动装置的布置形式,

28、2、双回路液压制动管路,（1）前后分开式制动管路,一套管路失效时，另一套管路使对角制动器保持一定的制动效能，为正常时的50。,制动主缸,（2）对角线分开式制动管路,四、气压制动系,原理： 鼓式制动器结构以发动机的动力驱动空气压缩机作为制动器制动的唯一能源，而驾驶员的体力仅作为控制能源的制动系统称之为气压制动系统。一般装载质量在8000kg以上的载货汽车和大客车都使用这种制动装置。 （一）气压制动回路 由发动机驱动的空气压缩机（以下简称空压机）1将压缩空气经单向阀4首先输入湿储气罐6，压缩空气在湿储气罐内冷却并进行油水分离之后，分成两个回路：一个回路经储气罐14、双腔制动阀3的后腔通向前制动气室2，另一个回路经储气罐17、双腔制动阀3的前腔和快放阀13通向后制动气室10。当其中一个回路发生故障失效时，另一个回路仍能继续工作，以维持汽车具有一定的制动能力，从而提高了汽车行驶的安全性。,1.空气压缩机 2.前制动