汽车构造第二章—汽车底盘

汽车底盘汽车底盘组成•传动系•转向系•行使系•制动系•汽车底盘是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体底盘作用是支承、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。第一章传动系•第一节传动系概述•第二节离合器•第三节变速器与分动器•第四节万向传动装置•第五节驱动桥•第六节汽车传动系统新技术第一节传动系概述•1.1.1传动系的组成•1.1.2传动系的功用•1.1.3传动系的类型•1.1.4汽车发动机与传动系的布置形式1.1.1传动系的组成•一般由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等组成。1.1.2传动系的功用汽车发动机所发出的动力靠传动系传递到驱动车轮。传动系具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能，与发动机配合工作，能保证汽车在各种工况条件下的正常行驶，并具有好的动力性和经济性。1.1.3传动系的类型传动系可按能量传递方式的不同，可划分为:机械传动；液力传动；液压传动；电传动等。机械传动如图1-1.1所示，为发动机纵向安装在汽车前部，后桥驱动的4×2汽车布置示意图。发动机发出的动力经离合器、变速器、万向传动装置传到驱动桥。在驱动桥处，动力又经主减速器、差速器和半轴等到达驱动车轮。液力传动液力传动也叫动液传动，它靠液体介质在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。动液传动装置有液力偶合器和液力变矩器两种。液力偶合器能传递转矩，但不能改变转矩大小。液力变矩器除了具有液力偶合器的全部功能以外，还能实现无级变速。一般液力变矩器还不能满足各种汽车行驶工况的要求，往往需要串联一个有级式机械变速器，以扩大变矩范围，这样的传动称为液力机械传动。液力机械传动示意图1-1.2。液压传动液压传动也叫静液传动图1-1.3a，它靠液体传动介质静压力能的变化来传递能量，主要由油泵、液压马达和控制装置等组成。发动机输出的机械能通过油泵转换成液压能，然后再由液压马达将液压能转换成机械能。液压传动有布置灵活等优点，但其传动效率较低、造价高、寿命与可靠性不理想，目前只用于少数特种车辆。液压传动示意图1-1.3b电传动电传动是由发动机带动发电机发电，再由电动机驱动驱动桥或由电动机直接驱动带有减速器的驱动轮。一般混合式电动汽车采用电传动，如图1-1.4。1.1.4汽车发动机与传动系的布置形式汽车发动机与传动系的布置形式有以下几种：发动机前置后轮驱动发动机后置后轮驱动发动机前置前轮驱动发动机前置全轮驱动前置后驱—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。优点：附着力大，、发动机散热好，离合器，变速器操纵方便，操纵机构简单，维修方便。行李箱内较宽敞。缺点：噪音大，驾驶空间小，影响踏板的布置和乘坐舒适性。传动轴长，增加整车质量，影响传动系统的效率。发动机前置后轮驱动的FＲ（front—rear）方案应用：载货汽车，部分轿车和客车。•如红旗7560、广州标志、伏尔加、日产公爵、丰田皇冠、丰田凌志等。图1-1.5发动机前置后轮驱动发动机前置后轮驱动(FＲ)后置后驱—RR•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。发动机后置后轮驱动RR（rear—rear）方案•优点：传动系结构紧凑，后轮附着力大，车内噪声低，车厢面积利用率高，驾驶员工作条件好。•缺点：发动机冷却条件差，发动机和离合器、变速器的操纵机构都较复杂、维修调整不便。•应用：大、中型客车，少数轿车和微型汽车。发动机后置后轮驱动RR前置前驱－FF•前置前驱—FF：发动机前置、前轮驱动如图1-1.6a，1-1.6b所示。•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。发动机前置前轮驱动的FF(front—front)方案•在发动机横向布置时，变速器轴线与驱动桥轴线平行，主减速器可以采用结构、加工都较简单的圆柱斜齿轮副。•汽车整体十分紧凑，前轮为驱动轮，在变速器和驱动桥之间省去了万向节和传动轴。•发动机布置可以横置，也可以纵置。•在发动机纵向布置时，将发动机的曲轴轴线布置成平行于车身轴线，主减速器则大多采用主、从动齿轮轴线垂直的准双曲面或曲线齿锥齿轮副。优点：结构十分紧凑，车身底盘高度降低，有助于提高汽车的乘坐舒服性和高速行驶的稳定性。操纵简便，发动机散热条件好。缺点：坡道行驶性能差，如上坡时，重量后移，前驱动轮的附着重量减小，易于打滑。下坡时，重量前移，前轮负荷过重，制动不当易引起车辆颠覆（故货车不用）。前轮既是驱动轮，又是转向轮，需要使用等速万向节7，使结构较为复杂；且前轮的轮胎寿命较短。•应用：微型和中型轿车（广泛应用），中高级和高级轿车（应用日渐增多）•采用发动机前纵置、前轮驱动的传动系布置形式的，如一汽奥迪、上海桑塔纳、天津夏利等轿车。•采用发动机前横置、前轮驱动的传动系布置形式的，如：福特探索、丰田卡雷娜、丰田塞利卡、丰田佳美、日产千里马、本田雅阁等轿车。发动机前置全轮驱动•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。充分利用所有车轮与地面之间的附着条件，以获得尽可能大的驱动力，提高其通过性。在变速器后要设置分动器，将动力分配给各驱动轮。全轮驱动的nWD（nWheelDrive）方案前桥离合器前桥减速器变速器后传动轴发动机前传动轴分动器后桥减速器后桥a)6×6汽车的非贯通式驱动桥的布置b)8×8汽车的贯通式驱动桥的布置多桥驱动越野汽车的传动系统布置示意图8×8越野汽车的侧边式及混合式的布置a)侧边式布置b)混合式布置•德国宝马（短时四轮驱动）第二节离合器•1.2.1离合器概述•1.2.2摩擦式离合器•1.2.3液力偶合器与电磁离合器•1.2.4离合器的操纵机构1.2.1离合器概述离合器位于发动机与变速器之间，是汽车传动系中直接与发动机相联系的总成，用来切断和实现发动机对传动系的动力传递一、离合器的功用离合器安装在发动机与变速器之间，用来分离或接合前后两者之间动力联系。其功用为：（1）传转距（2）保证汽车平稳起步（3）中断给传动系的动力，便于换档（4）防止传动系过载二、离合器的工作原理离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，或是用液体作为传动介质（液力偶合器），或是用磁力传动（电磁离合器）来传递转矩，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。三、离合器的种类为了使离合器的主动部分和从动部分可以暂时分离又可以逐渐接合，并且在传动过程中还可能相对运动。因此其主动部分和从动部分不可能采用刚性联接，而是借助两者间的摩擦力或者液力或者电磁力来传递转矩。从而将汽车离合器分为摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。目前在汽车上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦离合器（简称为摩擦离合器）。四、离合器应能满足的基本要求(1)保证能传递发动机发出的最大转矩，并且还有一定的传递转矩余力(2)能作到分离时，迅速彻底分离，接合时柔和，便与换档和保证汽车平稳起步，并具有良好的散热能力(3)从动部分的转动惯量尽量小一些，以减轻换档时齿轮间冲击(4)具有缓和转动方向冲击，衰减该方向振动的能力，且噪音小(5)操纵省力，维修保养方便。1.2.2摩擦式离合器•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。•摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。目前与手动变速器相配合的绝大多数为干式摩擦式离合器，按其从动盘的数目，又分为单片式、双片式和多片式等几种。湿式摩擦式离合器一般为多片式的，浸在油中以便于散热。下面主要介绍常用的周布弹簧离合器和膜片弹簧离合器一、主动部分主动部分包括飞轮、离合器盖、压盘等机件组成。这部分与发动机曲轴连在一起。离合器盖与飞轮靠螺栓连接，压盘与离合器盖之间是靠3－4个传动片传递转矩的。如上图。二、从动部分从动部分由单片、双片或多片从动盘所组成，它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的输入轴。从动盘由从动盘本体，摩擦片和从动盘毂三个基本部分组成。为了避免转动方向的共振，缓和传动系受到的冲击载荷，大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减震器。为了使汽车能平稳起步，离合器应能柔和接合，这就需要从动盘在轴向具有一定弹性。为此，往往在动盘本体园周部分，沿径向和周向切槽。再将分割形成的扇形部分沿周向翘曲成波浪形，两侧的两片摩擦片分别与其对应的凸起部分相铆接，这样从动盘被压缩时，压紧力随翘曲的扇形部分被压平而逐渐增大，从而达到接合柔和的效果。扭转减震器为了避免转动方向的共振，缓和传动系受到的冲击载荷，大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减震器。扭转减振器能够降低发动机曲轴系与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率，使传动系共振应力下降。还能缓和汽车改变行驶状态时对传动系产生的扭转冲击，并改善离合器的接合平顺性。离合器接合时，发动机发出的转矩经飞轮和压盘传给了动盘两侧的摩擦片，带动从动盘本体和与从动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。动盘本体和减振器盘又通过六个减振器弹簧把转矩传给了从动盘毂。因为有弹性环节的作用，所以传动系受的转动冲击可以在此得到缓和。传动系中的扭转振动会使从动盘毂相对于动盘本体和减振器盘来回转动，夹在它们之间的阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量，将扭转振动衰减下来。三、膜片弹簧离合器采用膜片弹簧作为压紧弹簧的离合器称为膜片弹簧离合器。机械式离合器的动作原理如图1-2.2。Audi100型轿车离合器盖及压盘总成构造如图1-2.3。1.2.5离合器的操纵机构离合器的操纵机构是驾驶员可以使离合器分离，而后又使之柔和接合的一套机构。按照分离离合器所需的操纵能源，离合器操纵机构分人力式和气压助力式两种。人力式是以驾驶员的人体作为唯一的操纵能源，而气压助力式是以发动机驱动的空气压缩机作为主要操纵能源，以人体作为辅助能源。人力操纵机构按所用传动装置可以分为机械式和液压式。机械式离合器操纵机构•捷达轿车钢丝绳索传动离合器操纵示意图图1－2.6所示液压式离合器操纵机构液压式离合器操纵机构具有摩擦阻力小，传递效率高，接合平顺等优点。它结构比较简单，便于布置，不受车身和车架的变形的影响，是比较普遍采用的一种操纵型式。图1-1.1机械式传动系一般组成及布置示意图1-离合器2-变速器3-万向节4-驱动桥5-差速器6-半轴7-主减速器8-传动轴图1-1.2典型液力机械传动示意图1-液力变矩器2-自动器变速器3-万向传动4-驱动桥5-主减速器6-传动轴图1-1.3液压传动示意图1离合器2油泵3控制阀4液压马达5驱动桥6油管图1-1.4混合式电动汽车采用的电传动1-离合器2-发电机3-控制器4-电动机5-驱动桥6-导线图1-1.6a发动机前置前轮驱动的布置示意图1-发动机2-离合器3-变速器4-变速器输入轴5-变速器输出轴6-差速器7-车速表驱动齿轮8-主减速器从动齿轮图1-1.6b发动机前置前轮驱动的布置示意图图1-2.2机械式离合器的动作原理离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。发动机发出的转矩，通过飞轮及压盘与从动盘接触面的摩擦作用，传给从动盘。当驾驶员踩下离合器踏板时，通过机件的传递，使膜片弹簧大端