汽车底盘构造与工作原理

汽车底盘汽车底盘分为•传动系•行驶系•转向系•制动系传动系传动系的功用（1）减速增矩汽车发动机输出的动力具有转速高、转矩小的特点，无法满足汽车行驶的基本需要，通过传动系统的变速器和主减速器，可以达到减速增矩的目的，即传给驱动轮的动力比发动机输出的动力转速低，转矩大。传动系的功用（2）变速变矩汽车发动机的最佳工作转速范围很小，但汽车行驶的速度和需要克服的阻力却在很大范围内变化，通过传动系统的变速器，可以在发动机工作范围变化不大的情况下，满足汽车行驶速度变化大和克服各种行驶阻力的需要。传动系的功用（3）实现倒车汽车发动机不能反转，但汽车除了前进外，还要倒车，在变速器中设置倒档，汽车就可以实现倒车。传动系的功用（4）必要时中断传动系统的动力传递起动发动机换档过程中行驶途中短时间停车（如等候交通信号灯）汽车低速滑行等情况下，都需要中断传动系统的动力传递，利用离合器和变速器的空档可以中断动力传递。传动系的功用（5）差速功能在汽车转向等情况下，需要两驱动轮能以不同转速转动，通过驱动桥中的差速器可以实现差速功能。传动系结构：发动机前置后驱动—手动变速器主要组成部分及动力传递路线：（发动机）→离合器→变速器→传动轴（包括万向节）→驱动桥（包括：主减速器、差速器及左右传动半轴）→（车轮）传动系结构：发动机前置后驱动—液力机械式自动变速器主要组成部分及动力传递路线：（发动机）→自动变速器（包括液力变矩器）→传动轴（包括万向节）→驱动桥（包括：主减速器、差速器及左右传动半轴）→（车轮）传动系结构：发动机前置前驱动—手动变速器•主要组成部分及动力传递路线：–（发动机）→离合器→变速驱动桥（包括变速器、主减速器和差速器）→左右传动轴→等速万向节→（车轮）传动系结构：发动机前置全驱动—手动变速器离合器离合器的功用•平顺接合动力，保证汽车平稳起步；•临时切断动力，保证换档时工作平顺；•防止传动系统过载。离合器的分类•按动力传递方式分类：–摩擦作用——摩擦离合器•按从动盘的数目分类–单盘式离合器只有一个从动盘。–双盘式离合器有两个从动盘，摩擦面数目多，可传递的转矩较大。•按压紧弹簧的结构形式分类–螺旋弹簧离合器压紧弹簧是常见的螺旋弹簧。–膜片弹簧离合器压紧弹簧是膜片弹簧。–液体传动——液力耦合器–磁力传动——电磁离合器膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器的优点•传递的转矩大且较稳定；•分离指刚度低；•结构简单且紧凑；•高速时平衡性好；•散热通风性能好；•摩擦片的使用寿命长。膜片弹簧离合器的缺点•制造难度大；•分离指刚度低，分离效率低；•分离指根易出现应力集中；•分离指舌尖易磨损。变速器变速器的功用•改变传动比，从而改变传递给驱动轮的转矩和转速；•实现倒车；•利用空档中断动力的传递。变速器的组成•变速传动机构；•变速操纵机构变速器的类型•按传动比变化方式的不同，变速器可分为–有级式–无级式–综合式•按换档操纵方式的不同，变速器可分为–手动操纵式–自动操纵式–半自动操纵式•按汽车前进时动力传递所经过的轴的数量的不同可分为–两轴式变速器–三轴式变速器手动变速器变速器的挡位、挡数与各挡传动比•挡位：–有级齿轮式变速器各级齿轮传动的传动比不同，为了区分各级齿轮传动的传动比大小，人们用数字来对其进行编号，称为挡位。•挡数：–是指有级齿轮变速器所具有的挡位的数量。–常用齿轮变速器的挡数，为三到五挡。–挡数越多，汽车对行驶条件的适应性越好，油耗越低，但变速器也越复杂，操作不便，成本也高。变速器的挡位、挡数与各挡传动比•在变速器的挡位中，数字小的挡叫做低挡，数字越小，速比越大，牵引力也越大，车速越低。如1挡车速最低，但牵引力最大。•数字大的挡叫做高挡，数字越大，速比越小，牵引力也越小，车速越高。如五挡变速器中，五挡车速最高，但牵引力最小。有的汽车变速器上，把5挡作为超速挡（OVERDRIVE=OD）。•超速挡：–是其输出轴的转速高于输人轴的转速。它主要用于在良好的公路上高速行驶，可以降低发动机的转速，降低油耗，减轻发动机的噪声和磨损。变速器的挡位、挡数与各挡传动比•六挡以上的变速器，一般用于–大型客车–载货汽车–特别是重型载货汽车和汽车列车–这是因为载货汽车在空载时和重载时的负荷相差很大，采用六挡以上的变速器，才能更好地适应不同的要求。•现在，大量的中高档轿车也开始采用六挡变速器。•六挡同样也是超速挡（OVERDRIVE=OD）。齿轮式变速器是如何实现变速的？低档空档高档倒档自动变速器•汽车自动变速器即自动操纵式变速器。•它可根据发动机负荷和车速等工况的变化自动变换传动系统的传动比，使汽车获得良好的动力性和燃油经济性，同时有效减少发动机排放污染，显著提高车辆行驶的安全性、乘坐舒适性和操纵轻便性。自动变速器的类型•按传动比变化方式可分为–有级式–无级式–综合式•按齿轮变速系统的控制方式可分为–液控液压–电控液压式液力变矩器一档：二档：三档：四档：倒档：双离合器式变速器•双离合器变速器（DCT）：–将手动变速器分为两部分的设计：一部分传递奇数档，另一部分传递偶数档–其动力传递通过两个离合器联结两根输入轴，相邻各档的被动齿轮交错与两输入轴齿轮啮合，配合两离合器的控制，能够实现在不切断动力的情况下转换传动比，从而缩短换档时间，有效提高换档品质。万向传动装置万向传动装置的组成和功用•组成：–万向节和传动轴。–当传动轴比较长时，还要加中间支承。•功用：–在轴线相交且相对位置经常变化的两转轴间传递动力。驱动桥驱动桥的组成•驱动桥由–主减速器–差速器–半轴–万向节–驱动桥壳（或变速器壳体）–驱动车轮等零部件组成。驱动桥的功用•通过主减速器齿轮的传动，进一步降低转速，增大转矩；•主减速器采用锥齿轮传动，改变转矩的传递方向；•通过差速器使内外侧车轮以不同转速转动，适应汽车的转向要求；•通过桥壳和车轮，实现承载及传力作用。驱动桥的结构变速驱动桥（转向驱动桥）普通圆锥齿轮差速器•差速器的功用是既能向两侧驱动轮传递转矩，又能使两侧驱动轮以不同转速转动，以满足转向等情况下内外驱动轮要以不同转速转动的需要。汽车为什么要有差速器？普通圆锥齿轮差速器是如何使两侧车轮实现差速的？差速器的差速原理差速器为什么会“差速不差力（矩）”？半轴汽车行驶系汽车行驶系统的功用•接受传动系统传来的发动机转矩并产生驱动力；•承受汽车的总重量，传递并承受路面作用于车轮上的各个方向的反力及转矩；•缓冲减振，保证汽车行驶的平顺性；•与转向系统协调配合工作，控制汽车的行驶方向。轮式汽车行驶系统的组成•轮式汽车行驶系统由–车架–车桥–悬架–车轮组成，绝大部分汽车都采用轮式行驶系统。车架•车架的功用主要是支承连接汽车的各零部件；承受来自车内外的各种载荷。•现代许多轿车和大客车上没有车架，车架的功能由轿车车身或大客车车身骨架承担，故称其为承载式车身。车桥•车桥通过悬架与车架（或承载式车身）相连，两端安装车轮。•车桥功用是传递车架（或承载式车身）与车轮之间各方向的作用力及其力矩。•车桥类型：按悬架结构的不同可分为整体式断开式按车轮所起作用的不同可分为转向桥驱动桥转向驱动桥支持桥转向桥•转向桥的结构比转向驱动桥简单，非断开式转向桥主要由前梁、转向节和主销组成。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。悬架•悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的所有传力连接装置的总称。悬架的功用•把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，保证汽车的正常行驶，即起传力作用；•利用弹性元件和减振器起到缓冲减振的作用；•利用悬架的某些传力构件使车轮按一定轨迹相对于车架或车身跳动，即起导向作用；•利用悬架中的辅助弹性元件横向稳定器，防止车身在转向等行驶情况下发生过大的侧向倾斜。悬架的组成•弹性元件——起缓冲作用；•减振元件——起减振作用；•传力机构或称导向机构——起传力和导向作用；•横向稳定器——防止车身产生过大侧倾。非独立悬架•非独立悬架的特点是：–两侧车轮通过整体式车桥相连，车桥通过悬架与车架或车身相连。如果行驶中路面不平，一侧车轮被抬高，整体式车桥将迫使另一侧车轮产生运动。螺旋弹簧非独立悬架•螺旋弹簧非独立悬架由螺旋弹簧、减振器、纵向推力杆和横向推力杆组成。常用于轿车的后悬架。空气弹簧非独立悬架•空气弹簧非独立悬架主要由囊式空气弹簧、压气机、车身高度调节控制阀、控制杆等组成。•采用空气弹簧悬架容易实现车身高度的自动调节。油气弹簧非独立悬架•油气弹簧非独立悬架主要由油气弹簧（兼起减振器作用）、横向推力杆、纵向推力杆等组成。•推力杆起导向和传力的作用。独立悬架•独立悬架的特点是：–车桥是断开的，每一侧车轮单独地通过悬架与车架（或车身）相连，每一侧车轮可以独立跳动。独立悬架具有以下优点：•两侧车轮可以单独运动互不影响；•减小了非簧载质量，有利于汽车的平顺性；•采用断开式车桥，可以降低发动机位置，降低整车重心；•车轮运动空间较大，可以降低悬架刚度，改善平顺性。横臂式独立悬架——车轮在汽车横向平面内摆动的悬架双横臂式独立悬架•两摆臂不等长的悬架•两摆臂不等长的双横臂独立悬架广泛应用于中高级轿车。纵臂式独立悬架——车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架单纵臂式独立悬架•单纵臂式独立悬架一般多用于不转向的后轮。双纵臂式独立悬架•双纵臂式独立悬架的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，这种形式的悬架适用于转向轮。麦弗逊式悬架——车轮沿主销移动的悬架•麦弗逊式悬架是目前前置前驱动轿车和某些轻型客车应用比较普遍的悬架结构形式。•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，车轮所受的侧向力大部分由横摆臂承受，其余部分由减振器活塞和活塞杆承受。筒式减振器上铰链的中心与横摆臂外端球铰链中心的连线为主销轴线，此结构也为无主销结构。主动悬架•利用控制系统，使悬架系统始终处于最佳减振状态的称为主动悬架系统。•包含动力源的主动悬架系统称为全主动悬架或有源主动悬架；•不包含动力源的主动悬架系统称为半主动悬架或无源主动悬架。车轮与轮胎•车轮与轮胎的功用是：–支承整车–缓和来自路面的冲击力–产生驱动力、制动力和侧向力–产生回正力矩–承担越障提高通过性的作用•车轮与轮胎又称车轮总成，主要由车轮和轮胎两部分组成。轮胎的作用•缓冲减振；•与路面相互作用产生驱动力、制动力和侧向力；•保证汽车通过性；•承受汽车重力；有内胎的充气轮胎无内胎的充气轮胎•优点是：–轮胎穿孔时，压力不会急剧下降，能安全地继续行驶；–无内胎轮胎中不存在因内外胎之间摩擦和卡住而引起损坏；–气密性较好，可以直接通过轮辋散热，所以工作温度低，使用寿命长；–结构简单，质量较小。子午线轮胎•帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午断面一致。•子午线轮胎的优点：•接地面积大，附着性能好，胎面滑移小，对地面单位压力也小，因而滚动阻力小，使用寿命长。•胎冠较厚且有坚硬的带束层，不易刺穿，行驶时变形小，可降低油耗3％～8％。•因帘布层数少，胎侧薄，所以散热性能好。•径向弹性大，缓冲性能好，负荷能力较大。•在承受侧向力时，接地面积基本不变，故在转向行驶和高速行驶时稳定性好。子午线轮胎•子午线轮胎的缺点：–因胎侧较薄较柔软，胎冠较厚，因此在其与胎侧过渡区易产生裂口；–吸振能力弱，胎面噪声大些；–制造技术要求高，成本也高。轮胎规格标记方法汽车转向系汽车转向系的功用•汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称。•汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。机械转向系统•机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，所有传递力的构件都是机械的，主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。动力转向系统•动力转向系统是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统。•动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。电动助力转向系多轴转向系统汽车制动系汽车制动系•汽车行驶中