汽车转向与制动.

1第三节汽车转向系2一、概述作用：根据驾驶员的操作，改变汽车的行驶方向。组成：转向操纵机构、转向器、转向传动机构三部分。分类：①机械转向系（以驾驶员的体力作为转向能源的转向系）；②动力转向系［兼用驾驶员体力和发动机（或电动机）的动力作为转向能源的转向系］。方向盘转向轴转向轮转向节转向节臂转向横拉杆转向减震器机械转向器3（一）转向中心与转向半径汽车在转弯时，内、外侧车轮驶过的距离不相等。为减少路面对车轮的行驶阻力和轮胎磨损，要求所有的车轮作纯滚动，即必须使所有的车轮的轴线在地面的延长线相交于O点（O点称为转向中心），整车绕转向中心O点作旋转运动。转向中心O点到某一车轮中心的距离为该轮的转向半径。O点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越小，则汽车转向所需的场地越小，其机动性越好。4由几何关系可知，汽车转弯时，内转向轮的转角β大于外转向轮的转角α，且存在关系式：ctgα=ctgβ+B/L式中，B为轮距；L为轴距。当外转向轮偏转角α达到最大值αmax时，转弯半径R有最小值，最小转弯半径Rmin与αmax的关系是：Rmin=L/sinαmax5汽车转向时，两转向轮内转角β与外转角α之差（β－α）称为前展。为了产生前展，应将转向机构设计成梯形。前梁、左右转向主销、左右梯形臂和横拉杆组成的传动机构叫转向梯形。转向梯形可使转向内前轮与外前轮产生不同的偏转角，即产生前展（β－α），实现车轮的纯滚动。（二）前展与转向梯形6二、机械转向系（一）一般结构左、右转向节9、13安装有转向车轮，转向节通过主销15安装于前梁14的两端。转向节连同车轮可以绕主销转动，转过的角度就是车轮转角。转向节臂8、两个梯形臂10、12都与转向节（和车轮）刚性连接。转向横拉杆11两端用球形铰链与两梯形臂连接，因而把左、右两转向轮连接起来。转向器5是一个传动比很大的减速器（减速增矩），把方向盘1的转向力矩放大后传给转向摇臂6。用来解决转向阻力矩很大而驾驶员体力小的矛盾。7转向盘的组成：轮缘、轮辐、轮毂。汽车碰撞时，转向盘骨架应该能发生变形，以吸收碰撞时的能量。8汽车碰撞时，转向盘柱管也应该能发生变形，以吸收碰撞时的能量。9（二）工作原理左转弯时，方向盘1的左转力矩→转向柱2→转向万向节3→转向传动轴4→转向器5→转向摇臂6（向前摆动）→直拉杆7（向前移动）→转向节臂8（绕主销左转）→左转向节及左转向轮（绕左主销左转一个内轮转角）→转向横拉杆11（向右移动）→右梯形臂、右转向节、右转向轮（绕右主销左转一个外轮转角）→实现汽车的转向运动。10（三）齿轮齿条式转向器普通轿车和微型车转向轮上的载荷较小（只有4～6kN），使用上述带有转向器的转向系就显得过于复杂，一般使用齿轮齿条式转向器。结构：横拉杆被分为左、右两段，中间与滑动齿条相连，滑动齿条由装在转向柱末端的小齿轮驱动。原理：转动方向盘，小齿轮带动齿条在其滑道上左右滑动，带动两段横拉杆左右移动，从而实现转向。横拉杆11三、动力转向系在机械转向系的基础上加设一套加力装置而形成。在正常情况下，汽车转向所需的能量只有一小部分由驾驶员提供，而大部分由发动机（或电动机）通过转向加力装置提供。但在转向加力装置失效时，一般还应当由驾驶员独立承担转向任务（此时转向变得沉重）。1．转向加力装置组成转向液压泵8、转向油管9、转向油罐7、位于整体式转向器3内的转向控制阀和转向动力缸。整体式转向器转向油罐转向液压泵油管方向盘转向控制阀机械转向器与转向动力缸总成转向传动机构转向油罐转向液压泵121314方向盘转向控制阀机械转向器与转向动力缸总成转向传动机构转向油罐转向液压泵2．动力转向系结构转向液压泵6由曲轴带动泵油；转向油罐5通过油管分别与转向液压泵6和转向控制阀2连接；转向控制阀用以改变油路；机械转向器与转向动力缸总成3有左(L)和右(R)两个工作腔，分别通过油道与转向控制阀连接。3．动力转向系工作原理汽车直线行驶时，控制阀2将液压泵6泵出的油与油罐5相通，液压泵6处于卸荷状态，动力转向器不起助力作用。当汽车右转弯时，驾驶员向右转动方向盘，控制阀2将液压泵6泵出的油与R腔接通，将L腔与油罐5接通，油压推动转向动力缸中的活塞向下移动，通过转向传动机构4使左、右轮向右偏转，从而实现向右转向。（当汽车左转弯时，情况与上述相反）。1516四、转向轮的定位参数转向系必须保证：①汽车在直线行驶时，应能自动维持正前方的前进方向，不得跑偏；②当转向轮遇到路面凹凸不平而发生微小的转向后，能自动回到直线前行的正确方向；③在汽车转弯后，转向轮（连同方向盘）也应自动回到直线行驶的原始位置。这种维持直线行驶和自动回正的功能，需要依靠精心设计的转向轮定位参数来保证。转向轮定位参数（转向轮和主销相对于前轴的安装位置的几何参数）主要有：主销后倾角γ、主销内倾角β、车轮外倾角α、前轮前束A－B等四个参数。17①主销后倾角γ：从车轮侧面看，主销轴线的上端相对于铅垂线向汽车后方倾斜的角度，一般γ≤3º。②主销内倾角β：从车轮前面看，主销轴线的上端相对于铅垂线向汽车内侧倾斜的角度，一般β=6º～8º。③车轮外倾角α：从车轮前面看，车轮赤道平面线上端相对于铅垂线向汽车外侧倾斜的角度，一般α≈1º。转向轮的定位参数18④前轮前束A－B：从汽车上方俯视，左右两转向轮的赤道平面不平行，前方距离B＜后方距离A，A－B即为前轮前束值，一般A－B=1～10mm，是四个参数中惟一可由用户调整的参数。前束可抵消两侧车轮均外倾而产生的向外转向的趋势，保证两转向轮都向正前方滚动。当汽车使用不当（过载、车身或前梁变形等）时会引起转向轮定位参数变化，使汽车的操纵性和稳定性变差（跑偏、摆振、方向盘抖动等）。因此，转向轮定位参数应按规定进行调整。转向轮的定位参数19第四节汽车制动系制动系的组成与位置202122一、概述（一）汽车制动系的定义与作用定义：能使汽车以一定的强度制动的力，称为汽车的制动力。能够产生和控制汽车制动力的一套装置，称为汽车制动系统。作用：让行驶中的汽车减速行驶或停车；让停止的汽车实现驻车；汽车下长坡行驶时保持车速稳定。（二）汽车制动系的类型按制动系统的功用分为：①行车制动系统：使行驶中的汽车减速或停止的制动系统。②驻车制动系统：使停止的汽车在原地驻留的制动系统。③辅助制动系统：汽车下长坡时稳定车速的制动系统。23按制动系统的制动能源分为：①人力制动系：以驾驶员体力为唯一制动能源；②动力制动系：完全依靠发动机的动力转化而成的液压或气压作为制动能源；③伺服制动系：兼用人力和发动机动力作为制动能源。按制动能量的传输形式分为：①机械式、②液压式、③气压式、④电磁式。按传动系统的回路分为：①单回路系统、②双回路系统。在双回路制动系统中，所有行车制动系的液压或气压管路分属两个彼此独立的回路，因此，即使一个回路失效，还可利用另一个回路获得一部分制动力。目前汽车制动系统必须采用双回路制动系统（我国在1988年开始强制实行）。24（三）制动系的工作原理基本结构：由制动器和液压传动机构组成。制动器包括：①旋转部分：制动鼓8；②固定部分：制动蹄10、制动底板11；③张开机构：液压制动油缸6（又叫制动分泵）。液压传动机构包括：制动踏板1、推杆2、制动主缸4、油管5。制动踏板推杆活塞制动主缸油管制动轮缸轮缸活塞制动鼓摩擦片制动蹄制动底板支撑销制动蹄回位弹簧25工作原理演示26（四）对制动系的要求①具有足够的制动力，工作可靠；②操纵轻便；③前后桥上的制动力分配合理，左右车轮上的制动力应相等；④制动应平稳；⑤避免自行制动；⑥散热性好。我国国家标准规定：在一定的初速度下，连续强制制动15次，最后一次的制动效果不能低于第一次的60%。27二、液压制动系（一）制动器汽车制动器分为鼓式和盘式两大类。1．鼓式制动器组成：制动鼓、制动底板、2个制动蹄、制动轮缸（又叫制动分泵）、回位弹簧。2829302．盘式制动器组成：制动盘、制动钳（包括制动钳体、2个制动块、制动活塞）。制动盘制动钳313233盘式制动器有固定钳盘式和浮动钳盘式两种。（1）固定钳盘式：制动钳体固定安装在车桥上，既不能旋转也不能沿制动盘的轴线方向移动，制动轮缸布置在制动盘的两侧。固定钳盘式34（2）浮动钳盘式：制动钳体不能旋转，但可相对于制动盘作轴线移动，只在制动盘的内侧设置液压缸，用以驱动内侧制动块，而外侧的制动块则附在钳体上，制动时随制动钳作轴向移动。结构简单，尺寸小，可以布置得更接近车轮轮毂，广泛用于轿车和轻型车，如奥迪A6、宝来A4、帕萨特B5、捷达、桑塔纳等。浮动钳盘式353.盘式制动器与鼓式制动器的比较（1）盘式制动器优点：①制动效能受摩擦系数的影响小，稳定；②水稳定性好，浸水后制动效能降低小，且恢复较快；③在制动力相同的情况下，尺寸重量较小；④制动盘受热后轴向膨胀较小，不会过大的影响制动器间隙；⑤容易实现间隙自动调整；⑥制动盘轴向尺寸小，便于布置在前轮。（2）盘式制动器缺点：①制动效能低，因此需要较高的管路压力；②兼用作驻车制动器时，需要加装复杂的传动装置，用在后轮时受到限制。③难以避免尘污和锈蚀。目前微型轿车多采用前后鼓式制动器；普通型轿车多采用前盘（钳式）后鼓式制动器组合；中高级轿车多采用前后盘（钳式）式制动器。36（二）液压传动机构组成：制动踏板、推杆、制动主缸、制动轮缸、储油室、油管。∵车架与车轮为弹性连接，前轮又为转向轮，制动主缸与制动轮缸的相对位置经常变化，∴在主缸与轮缸的连接管路中除金属管外，还有特制的橡胶制动软管。制动踏板主缸推杆制动主缸储油室油管主缸活塞制动轮缸37现代汽车都装有制动助力装置（最常见为真空助力器）。真空助力器装在制动踏板与制动总泵之间，在制动时借助发动机进气管的真空度增大制动总泵推杆上的推力（相当于加大了驾驶员踩踏板的力），从而起到了增大制动力的作用。带有真空助力器的制动系在工作时，发动机不得熄火。带真空助力器的制动系统制动踏板真空助力器储油罐及制动总泵真空管，接发动机进气管前轮制动器后轮制动器38真空助力器的结构39真空助力器的工作过程：①未工作时——真空阀开启，大气阀关闭。40真空助力器的工作过程：②工作中间阶段——真空阀逐渐关闭，大气阀逐渐开启。41真空助力器的工作过程：③充分工作阶段——真空阀关闭，大气阀开启。42三、自动防抱死装置（AntilockBrakingSystem，ABS）前、后轮制动器给车轮的制动力，如果恰好等于地面对车轮的附着力时，可获得最理想的制动效果，其制动距离最短，安全性和稳定性最好。但驾驶员仅凭直觉来控制前、后轮的制动力，难以达到上述要求。一旦某一车轮的制动力大于地面的附着力时，车轮将出现“抱死”的现象，在地面上滑动。若前轮“抱死”，将失去转向能力，造成车辆失控；若后轮“抱死”，则会发生侧滑、翻车等事故。∴在高速紧急制动中出现车轮被“抱死”是相当危险的，驾驶员来不及控制。为避免制动中车轮被“抱死”，可在制动系统中装备“自动防抱死装置”，即ABS（Auti-blockingBreakingSystem）装置。制动时能从制动手柄、踏板上明显地感觉到间歇性的颤抖，这说明车轮时而抱死、时而放松，ABS装置正在工作。否则就是ABS装置不灵敏。431.作用有效地防止在制动时出现前轮丧失转向能力和后轮侧滑导致甩尾的现象，保证最佳的制动状态，提高制动效能。442.ABS的组成①轮速传感器；②电子控制器（控制单元）；③液压调节器（执行器件）。自诊断接口转速传感器制动灯开关ABS控制单元电磁线圈管液压泵电动机带低压储液器的ABC液压单元电磁阀45①轮速传感器：感知车轮的转速。46②电子控制单元：根据车轮信号和车速信号，计算车轮的滑移率，并根据控制策略向液压调节单元发出控制信号。③液压执行单元：接收电子单元的控制信号，并根据控制信号改变制动管路的压力。电线插口ABS控制单元带低压储液器的ABC液压单元液压泵电动机473.ABS的工作原理在不制动时或在正常制动时，储能器油液通过高压油道5将球阀3左移，封闭低压油道4；同时液压柱塞7下移推开球阀9，使主缸8和轮缸10相通