汽车架构基础知识

基础知识第一章总论第一节汽车的类型汽车的分类方法很多，但最重要的方法是按照汽车的用途来分类。根据我国国家标准的有关规定，汽车分为以下几种类型：1.货车又称为载货汽车、载重汽车、卡车。主要用来运送各种货物或牵引全挂车。货车按载重量（1.8吨、6吨、14吨）可分为微型、轻型、中型、重型四种。2.越野汽车主要用于非公路上载运人员和货物或牵引设备，一般为全轴驱动。按驱动型式可分为4×4、6×6、8×8几种。3.自卸汽车指货箱能自动倾翻的载货汽车。自卸汽车有向后倾卸的和左右后三个方向均可倾卸的两种。4.牵引汽车专门或主要用来牵引的车辆。可分为全挂牵引车和半挂牵引车。5.专用汽车为了承担专门的运输任务或作业，装有专用设备，具备专用功能的车辆。6.客车指乘坐9人以上，具有长方形车厢，主要用于载运人员及其行李物品的车辆。根据车辆的长度（3.5米，7米，10米，12米），可将客车分为微型、轻型、中型、大型、特大型五种。7.轿车乘坐2至8人的小型载客车辆。根据发动机排量大小（1升、1.6升、2.5升、4升），可分为微型、普遍级、中级、中高级和高级轿车五种。第二节汽车的总体构造汽车一般由四部分组成：1.发动机发动机是汽车的动力装置。其作用是使燃料燃烧产生动力，然后通过底盘的传动系驱动车轮使汽车行驶。发动机主要有汽油机和柴油机两种。汽油发动机由曲柄连杆机构、配气机构和燃料供给系、冷却系、润滑系、点火系、起动系组成柴油发动机的点火方式为压燃式，所以无点火系。2.底盘底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。3.车身车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物。轿车、客车的车身一般是整体结构，货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成。4.电气设备电气设备由电源和用电设备两大部分组成。电源包括蓄电池和发电机。用电设备包括发动机的起动系、汽油机的点火系和其它用电装置。第三节汽车的主要特征参数和技术特性汽车的主要特征和技术特性随所装用的发动机类型和特性的不同，通常有以下的结构参数和性能参数。1.整车装备质量（kg）：汽车完全装备好的质量，包括润滑油、燃料、随车工具、备胎等所有装置的质量。2.最大总质量(kg)：汽车满载时的总质量。3.最大装载质量(kg)：汽车在道路上行驶时的最大装载质量。4.最大轴载质量（kg）：汽车单轴所承载的最大总质量。与道路通过性有关。5.车长(mm)：汽车长度方向两极端点间的距离。6.车宽(mm)：汽车宽度方向两极端点间的距离。7.车高(mm)：汽车最高点至地面间的距离。8.轴距(mm)：汽车前轴中心至后轴中心的距离。9.轮距(mm)：同一车轿左右轮胎胎面中心线间的距离。10.前悬(mm)：汽车最前端至前轴中心的距离。11.后悬(mm)：汽车最后端至后轴中心的距离。12.最小离地间隙(mm)：汽车满载时，最低点至地面的距离。13.接近角(°)：汽车前端突出点向前轮引的切线与地面的夹角。14.离去角(°)：汽车后端突出点向后轮引的切线与地面的夹角。15.转弯半径(mm)：汽车转向时，汽车外侧转向轮的中心平面在车辆支承平面上的轨迹圆半径。转向盘转到极限位置时的转弯半径为最小转弯半径。16.最高车速(km/h)：汽车在平直道路上行驶时能达到的最大速度。17.最大爬坡度(%)：汽车满载时的最大爬坡能力。18.平均燃料消耗量(L/100km)：汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量。19.车轮数和驱动轮数(n×m)：车轮数以轮毂数为计量依据，n代表汽车的车轮总数，m代表驱动轮数。第一章传动系统第一节传动系统概述传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给汽车的驱动车轮，产生驱动力，使汽车能在一定速度上行驶。对于前置后驱的汽车来说，发动机发出的转矩依次经过离合器、变速箱、万向节、传动轴、主减速器、差速器、半轴传给后车轮，所以后轮又称为驱动轮。驱动轮得到转矩便给地面一个向后的作用力，并因此而使地面对驱动轮产生一个向前的反作用力，这个反作用力就是汽车的驱动力。汽车的前轮与传动系一般没有动力上的直接联系，因此称为从动轮。传动系的组成和布置形式是随发动机的类型、安装位置，以及汽车用途的不同而变化的。例如，越野车多采用四轮驱动，则在它的传动系中就增加了分动器等总成。而对于前置前驱的车辆，它的传动系中就没有传动轴等装置。第二节传动系的布置型式机械式传动系常见布置型式主要与发动机的位置及汽车的驱动型式有关。可分为：1.前置前驱—FR：即发动机前置、后轮驱动这是一种传统的布置型式。国内外的大多数货车、部分轿车和部分客车都采用这种型式。2.后置后驱—RR：即发动机后置、后轮驱动在大型客车上多采用这种布置型式，少量微型、轻型轿车也采用这种型式。发动机后置，使前轴不易过载，并能更充分地利用车箱面积，还可有效地降低车身地板的高度或充分利用汽车中部地板下的空间安置行李，也有利于减轻发动机的高温和噪声对驾驶员的影响。缺点是发动机散热条件差，行驶中的某些故障不易被驾驶员察觉。远距离操纵也使操纵机构变得复杂、维修调整不便。但由于优点较为突出，在大型客车上应用越来越多。3.前置前驱—FF：发动机前置、前轮驱动这种型式操纵机构简单、发动机散热条件好。但上坡时汽车质量后移，使前驱动轮的附着质量减小，驱动轮易打滑；下坡制动时则由于汽车质量前移，前轮负荷过重，高速时易发生翻车现象。现在大多数轿车采取这种布置型式。4.越野汽车的传动系越野汽车一般为全轮驱动，发动机前置，在变速箱后装有分动器将动力传递到全部车轮上。目前，轻型越野汽车普遍采用4×4驱动型式，中型越野汽车采用4×4或6×6驱动型式；重型越野汽车一般采用6×6或8×8驱动型式。第三节离合器离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。离合器接合状态离合器切断状态离合器的功用主要有：1.保证汽车平稳起步起步前汽车处于静止状态，如果发动机与变速箱是刚性连接的，一旦挂上档，汽车将由于突然接上动力突然前冲，不但会造成机件的损伤，而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力，使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离，然后离合器逐渐接合，由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑磨的现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大，而汽车的驱动力也逐渐增大，从而让汽车平稳地起步。2.便于换档汽车行驶过程中，经常换用不同的变速箱档位，以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传力齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击，容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档，则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除，啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小，采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等，从而避免或减轻齿轮间的冲击。3.防止传动系过载汽车紧急制动时，车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性，仍保持原有转速，这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠磨擦力来传递转矩的，所以当传动系内载荷超过磨擦力所能传递的转矩时，离合器的主、从动部分就会自动打滑，因而起到了防止传动系过载的作用。第四节变速箱变速箱是汽车传动系中最主要的部件之一。它的功用是：１.在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。由于汽车行驶条件不同，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。例如在高速路上车速应能达到100km/h，而在市区内，车速常在50km/h左右。空车在平直的公路上行驶时，行驶阻力很小，则当满载上坡时，行驶阻力便很大。而汽车发动机的特性是转速变化范围较小，而转矩变化范围更不能满足实际路况需要。2.实现倒车行驶汽车发动机曲轴一般都是只能向一个方向转动的，而汽车有时需要能倒退行驶，因此，往往利用变速箱中设置的倒档来实现汽车倒车行驶。3.实现空档当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离合器踏板离开驾驶员座位。变速箱由变速传动机构和变速操纵机构两部分组成。变速传动机构的主要作用是改变转矩和转速的数值和方向；操纵机构的主要作用是控制传动机构，实现变速器传动比的变换，即实现换档，以达到变速变矩。机械式变速箱主要应用了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换档行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作第五节分动器越野车需要经常在坏路和无路情况下行驶，尤其是军用汽车的行驶条件更为恶劣，这就要求增加汽车驱动轮的数目，因此，越野车都采用多轴驱动。例如，如果一辆前轮驱动的汽车两前轮都陷入沟中（这种情况在坏路上经常会遇到），那汽车就无法将发动机的动力通过车轮与地面的磨擦产生驱动力而继续前进。而假如这辆车的四个轮子都能产生驱动力的话，那么，还有两个没陷入沟中的车轮能正常工作，使汽车继续行驶。分动器的功用就是将变速器输出的动力分配到各驱动桥，并且进一步增大扭矩。分动器也是一个齿轮传动系统，它单独固定在车架上，其输入轴与变速器的输出轴用万向传动装置连接，分动器的输出轴有若干根，分别经万向传动装置与各驱动桥相连。大多数分动器由于要起到降速增矩的作用而比变速箱的负荷大，所以分动器中的常啮齿轮均为斜齿轮，轴承也采用圆锥滚子轴承支承。第六节万向传动器万向传动装置一般由万向节、传动轴和中间支承组成。其功用是在轴线相交且相对位置经常变化的两转轴之间可靠地传递动力。在现代汽车的总体布置中，发动机、离合器和变速箱连成一体固装在车架上，而驱动桥则通过弹性悬架与车架连接。由此可见，变速器输出轴轴线与驱动桥的输入轴轴线不在同一平面上。当汽车行驶时，车轮的跳动会造成驱动桥与变速器的相对位置（距离、夹角）不断变化，故变速器的输出轴与驱动桥的输入轴不可能刚性连接，必须安装有万向传动装置。此外，由于越野汽车的前轮既是转向轮又是驱动轮。作为转向轮，要求在转向时可以在规定范围内偏转一定角度；作为驱动轮，则要求半轴在车轮偏转过程中不间断地把动力从主减速器传到车轮。因此，半轴不能制成整体而必须分段，中间用等角速万向节相连。万向节按其刚度的大小可分为刚性万向节和挠性万向节，前者的动力是靠零件的铰链式联接传递的；而后者的动力则是靠弹性零件传递的，如橡胶盘、橡胶块等，由于弹性元件的变形量有限，因而挠性万向节一般用于两轴间夹角不大以及有微量轴向位移的轴间传动。刚性万向节分为不等速万向节（如常见的十字轴式）、准等速万向节（双联式、三销轴式）和等速万向节（球叉式、球笼式等第七节主减速器主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。对发动机纵置的汽车来说，主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。汽车正常行驶时，发动机的转速通常在2000至3000r/min左右，如果将这么高的转速只靠变速箱来降低下来，那么变速箱内齿轮副的传动比则需很大，而齿轮副的传动比越大，两齿轮的半径比也越大，换句话说，也就是变速箱的尺寸会越大。另外，转速下降，而扭矩必然增加，也就加大了变速箱与变速箱后一级传动机构的传动负荷。所以，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器，可使主减速器前面的传动部件如变速箱、分动器、万向传动装置等传递的扭矩减小，也可变速箱的尺寸质量减小，操纵省力。现代汽车的主减速器，广泛采用螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。双曲面齿轮工作时，齿面间的压力和滑动较大，齿面油膜易被破坏，必须采用双曲面齿轮油润滑，绝不允许用普通齿轮油代替，否