汽車底盤概述

1、第一章 汽車底盤概述學(xué)習(xí)目標(biāo)在學(xué)習(xí)本章之后，你應(yīng)當(dāng)能夠：1.了解前輪驅(qū)動(dòng)汽車底盤上的主要配置和特點(diǎn)。2.了解后輪驅(qū)動(dòng)汽車底盤上的主要配置和特點(diǎn)。3.了解汽車底盤的基本組成及功用。 4.了解汽車底盤的各種布置型式。5.了解汽車行駛的基本原理。第一節(jié) 汽車底盤技術(shù)的發(fā)展概況現(xiàn)代汽車底盤分為前輪驅(qū)動(dòng)和后輪驅(qū)動(dòng)兩大類，兩大類汽車底盤在主要配置和結(jié)構(gòu)上有著各自的特點(diǎn)。一、前輪驅(qū)動(dòng)汽車底盤上的主要配置和特點(diǎn)隨著上個(gè)世紀(jì)70年代末前輪驅(qū)動(dòng)轎車的普及，使汽車在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了許多變化，就汽車底盤而言，現(xiàn)代汽車發(fā)生了下面一系列的改進(jìn)或變化。1.變速器前輪驅(qū)動(dòng)汽車使用的不再是單一的變速器，而是變速驅(qū)動(dòng)橋，變速器里沒有

2、了過度用的中間軸；齒輪排列順序發(fā)生了變化，就是齒輪前后順序，越向后檔位越高（后輪驅(qū)動(dòng)汽車越向前檔位越高）；變速器的輸出軸（2軸）又是主減速器的主動(dòng)齒輪軸，主減速器出少部分運(yùn)用了圓錐雙曲線齒輪外（發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)），大部分采用了圓柱斜齒輪（發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)）。2.傳動(dòng)軸前輪驅(qū)動(dòng)轎車通常采用球籠式等速式萬向節(jié)。同時(shí)兩根傳動(dòng)軸又是前輪驅(qū)動(dòng)的半軸。3.懸架與車輪定位前輪驅(qū)動(dòng)轎車通常采用麥弗遜式或燭式獨(dú)立懸架，其中配置較好的中、高檔轎車多用燭式獨(dú)立懸架。這兩種懸架使車輪的定位角發(fā)生了加大變化。主銷內(nèi)傾角不再是傳統(tǒng)的正偏移，而是零主銷偏移或負(fù)主銷偏移。車輪也不是原來單一的外傾角，而是角度很小的外傾和負(fù)外傾。在前輪

3、驅(qū)動(dòng)轎車出來之前汽車只是作前輪定位。由于前輪驅(qū)動(dòng)汽車通常采用承載式車身和較軟的后懸架，所以需要作四輪定位。4.承載式車身前輪驅(qū)動(dòng)轎車通常采用承載式車身（無梁結(jié)構(gòu)）。車架與車身合為一體，取消了傳統(tǒng)的車架。與車身一體的底盤薄鋼板制成盒形梁，在承載式車身中所有的部件其形狀和設(shè)計(jì)都有承受載荷和各個(gè)方向沖擊的功能。避免了應(yīng)力集中。5.彈性元件前輪驅(qū)動(dòng)轎車通常采用螺旋彈簧，空氣彈簧和扭桿彈簧。這些彈性元件具有緩沖性能好，所占空間尺寸小的優(yōu)點(diǎn)。但不具備減振和導(dǎo)向的功能。6.導(dǎo)向裝置傳統(tǒng)汽車中只是越野車使用橫向穩(wěn)定桿。而現(xiàn)代前輪驅(qū)動(dòng)轎車和使用空氣彈簧懸架的大轎車出必備很想穩(wěn)定桿外，還需配置撐桿、橫向推力桿、縱

4、向推力桿、下擺臂等導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置的作用是汽車轉(zhuǎn)向或在壞路面上行駛時(shí)減少車輛的橫向角傾斜和橫向滑移；在附著力較低路面上行駛或行駛中突然加速時(shí)減少車輛的縱向滑移；保證汽車行駛的穩(wěn)定性。7.轉(zhuǎn)向器前輪驅(qū)動(dòng)轎車受空間尺寸限制，通常使用齒輪齒條式手動(dòng)或動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。沒有了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向器搖臂和直拉桿，由兩根橫拉桿直接操縱轉(zhuǎn)向節(jié)臂。和梯形機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置上所用的轉(zhuǎn)向器相比，轉(zhuǎn)向器嚙合副采用了無間隙嚙合，使轉(zhuǎn)向盤自由行程明顯變小了。不再用潤滑油潤滑，具有良好低溫工作性能的二號通用鋰基潤滑脂負(fù)責(zé)齒輪與齒條嚙合副的潤滑，避免了因?yàn)楹滢D(zhuǎn)向變重的缺憾。齒輪與齒條式轉(zhuǎn)向器還有較好的路感。但是由于摩擦點(diǎn)的減少，路面的

5、沖擊和振動(dòng)也容易傳到轉(zhuǎn)向盤和客艙中。因此配置較好的轎車多在齒輪齒條是手動(dòng)轉(zhuǎn)向器上設(shè)置減振器。8.制動(dòng)系統(tǒng)前輪驅(qū)動(dòng)轎車在盤式制動(dòng)器中使用的都是浮鉗盤式制動(dòng)器，前盤后鼓的，后輪使用的都是助勢作用最差的簡單非平衡式鼓式制動(dòng)器，其制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)是靠拉緊放松駐車制動(dòng)。由于前輪驅(qū)動(dòng)轎車后輪制動(dòng)力只占到全車20%30%,所以制動(dòng)管路按前后不知，一旦前輪管路失效，后輪就會(huì)音質(zhì)動(dòng)力過小而無法實(shí)現(xiàn)有效制動(dòng)，所以前輪驅(qū)動(dòng)轎車制動(dòng)管路是采用對角交叉布置。如使用比例閥限制后輪的制動(dòng)力，前輪驅(qū)動(dòng)轎車的比例閥裝在制動(dòng)主缸通往兩個(gè)后輪的出油口處。若使用感載比例閥，則是裝在通往后輪的兩根制動(dòng)管路上，或裝在兩個(gè)后輪輪缸內(nèi)。 以

6、上前輪驅(qū)動(dòng)轎車的特性也包括主驅(qū)動(dòng)裝置在前輪的四輪驅(qū)動(dòng)的轎車。二、后輪驅(qū)動(dòng)汽車底盤上的主要配置和特點(diǎn)后輪驅(qū)動(dòng)的轎車和主驅(qū)動(dòng)裝置在后輪驅(qū)動(dòng)的四輪驅(qū)動(dòng)的越野車還保留了以往的一些特性。但也有了許多改進(jìn)。1.傳動(dòng)軸在工藝上，甚至材料上多有突破，但總的結(jié)構(gòu)上后輪驅(qū)動(dòng)還使用不等角速度的剛性十字軸萬向節(jié)和撓性橡膠萬向節(jié)。 2.懸架后輪驅(qū)動(dòng)的轎車在前懸架上最常采用的還是雙擺臂式獨(dú)立懸架，但也出現(xiàn)了諸如扭桿彈簧懸架等新型懸架，少數(shù)后驅(qū)的轎車在前懸架上也采用麥弗遜式和燭式獨(dú)立懸架。后懸架上奔馳、凌志430等高檔轎車的后驅(qū)轎車，后橋由原剛性驅(qū)動(dòng)橋，變成后橋驅(qū)動(dòng)單橫臂的獨(dú)立懸架。3.轉(zhuǎn)向器后輪驅(qū)動(dòng)轎車的手動(dòng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向器

7、還是循環(huán)球式，但手動(dòng)轉(zhuǎn)向器中出現(xiàn)了可變量的手動(dòng)轉(zhuǎn)向器。動(dòng)力轉(zhuǎn)向其出現(xiàn)了SSS系統(tǒng)。4.制動(dòng)器 后輪驅(qū)動(dòng)轎車的盤式制動(dòng)器較多的使用定鉗盤式，但四輪都是盤式制動(dòng)器時(shí)，前輪通常為四個(gè)輪缸，后輪通常為兩個(gè)輪缸。如為前盤后鼓式，后輪通常使用助勢作用最好的自動(dòng)增力式制動(dòng)器，自動(dòng)增力式的制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)是靠倒車制動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的，但世界上所有的自動(dòng)增力式制動(dòng)器的初調(diào)都是靠手工調(diào)節(jié)的。 部分前盤后鼓，后輪驅(qū)動(dòng)的汽車為了使制動(dòng)間隙小的前盤式制動(dòng)器和制動(dòng)間隙較大的后輪制動(dòng)器達(dá)到四輪同步，在通往前輪的制動(dòng)管路上設(shè)置了滯后閥。部分后輪驅(qū)動(dòng)汽車制動(dòng)系上使用二組合閥（差壓閥和比例閥）、三組合閥（滯后閥、差壓閥和比例閥）。 5

8、.汽車的四輪定位 20世紀(jì)70年代前汽車只作前輪定位，因?yàn)槟菚r(shí)的汽車都是后輪驅(qū)動(dòng)，使用剛性很大的剛性車架和剛性驅(qū)動(dòng)橋，后懸架有足夠的剛度，可以保證幾何中心線和推力線的垂直。上個(gè)世紀(jì)70年代后出現(xiàn)了前輪驅(qū)動(dòng)汽車，使用剛性很小的承載式車身和同樣剛性很小的獨(dú)立及半獨(dú)立后懸架，無法保證幾何中心線和推力線的垂直，所以必須做四輪定位。開始四輪定位主要是前輪驅(qū)動(dòng)的汽車，但現(xiàn)在一些中高檔后輪驅(qū)動(dòng)轎車的后橋也改為獨(dú)立懸架，使這部分車輛也有了四輪定位的需要。 四輪定位包括：主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、前輪外傾角、前輪前束、外側(cè)車輪20°時(shí)內(nèi)外側(cè)車輪轉(zhuǎn)角差、后輪外傾角和后輪前束。 四輪定位的最大好處是可以保證

9、幾何中心線和推力線的垂直，使前后車輪轍印一致，保證汽車直線行駛的穩(wěn)定性；使汽車在直線行駛和拐彎時(shí)輪胎都可以保持垂直于路面。好的車輪定位角可以獲得安全的操縱性，乘坐的舒適性和最長的輪胎使用壽命。當(dāng)汽車出現(xiàn)行駛跑偏，車輪片磨損，轉(zhuǎn)向輪不能自動(dòng)回正，高速行駛轉(zhuǎn)向發(fā)飄。轉(zhuǎn)向器擺振，轉(zhuǎn)向略感發(fā)沉，支起轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動(dòng)沒有變沉的感覺等情況時(shí)，就應(yīng)該盡快地去做車輪定位了。第二節(jié) 汽車底盤概述一、 汽車底盤的組成和功用汽車底盤由傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系等四大系統(tǒng)組成，其功用為接受發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使汽車運(yùn)動(dòng)并保證汽車能夠按照駕駛員的操縱而正常行駛。如圖11和12所示為常見貨車和轎車的底盤結(jié)構(gòu)圖。 圖11轎車底

10、盤結(jié)構(gòu)1前懸架 2前輪制動(dòng)器 3前輪 4離合器踏板 5變速器操縱機(jī)構(gòu) 6駐車制動(dòng)手柄 7傳動(dòng)軸 8后橋 9后懸架 10后輪制動(dòng)器 11后輪 12后保險(xiǎn)杠 13備胎 14橫向穩(wěn)定器 15轉(zhuǎn)向盤 圖12 貨車底盤結(jié)構(gòu)1前軸 2前懸架 3前輪 4離合器 5變速器 6駐車制動(dòng)器 7傳動(dòng)軸 8驅(qū)動(dòng)橋 9后懸架10后輪 11車架 12轉(zhuǎn)向盤（一）傳動(dòng)系傳動(dòng)系的基本功用是將發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)車輪?，F(xiàn)代汽車傳動(dòng)系統(tǒng)大多數(shù)采用機(jī)械式或液力傳動(dòng)式的，不同的汽車，其傳動(dòng)系的組成稍有不同。普通雙軸貨車及部分轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)縱向布置在汽車前部，并且以后輪為驅(qū)動(dòng)輪，其傳動(dòng)系的組成與布置如圖1-3所示。一般是由離合器、手

11、動(dòng)變速器、萬向傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)橋等組成?，F(xiàn)代轎車中采用自動(dòng)變速器的越來越多，其底盤包括自動(dòng)變速器、萬向傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)橋等，即用自動(dòng)變速器取代了離合器和手動(dòng)變速器，如圖1-4所示。如果是越野汽車（包括SUV，即運(yùn)動(dòng)型多功能車），還應(yīng)包括分動(dòng)器。 圖13 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)組成及布置示意圖1-發(fā)動(dòng)機(jī) 2-離合器 3-變速器 4-傳動(dòng)軸 5-驅(qū)動(dòng)橋 6-萬向節(jié)圖1-4 液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)組成及布置示意圖 傳動(dòng)系統(tǒng)的功用：1.減速增矩 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力具有轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小的特點(diǎn)，無法滿足汽車行駛的基本需要，通過傳動(dòng)系統(tǒng)的主減速器，可以達(dá)到減速增矩的目的，即傳給驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力比發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)矩大。2.變速

12、變矩 發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳工作轉(zhuǎn)速范圍很小，但汽車行駛的速度和需要克服的阻力卻在很大范圍內(nèi)變化，通過傳動(dòng)系統(tǒng)的變速器，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍變化不大的情況下，滿足汽車行駛速度變化大和克服各種行駛阻力的需要。3.實(shí)現(xiàn)倒車 發(fā)動(dòng)機(jī)不能反轉(zhuǎn)，但汽車除了前進(jìn)外，還要倒車，在變速器中設(shè)置倒檔，汽車就可以實(shí)現(xiàn)倒車。4.必要時(shí)中斷傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞 起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、換檔過程中、行駛途中短時(shí)間停車（如等候交通信號燈）、汽車低速滑行等情況下，都需要中斷傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞，利用變速器的空檔可以中斷動(dòng)力傳遞。5.差速功能 在汽車轉(zhuǎn)向等情況下，需要兩驅(qū)動(dòng)輪能以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過驅(qū)動(dòng)橋中的差速器可以實(shí)現(xiàn)差速功能。（二）行駛系汽車行駛

13、系統(tǒng)的功用支持全車并保證車輛的正常行駛。主要由車架（車身）、車橋、懸架、車輪等組成，見圖1-5所示。汽車行駛系的基本功能是：接受傳動(dòng)系統(tǒng)傳來的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力；承受汽車的總重量，圖15 汽車行駛系的組成1車架 2后懸架 3驅(qū)動(dòng)橋 4后輪 5轉(zhuǎn)向橋 6前輪 7前懸架 傳遞并承受路面作用于車輪上的各個(gè)方向的反力及轉(zhuǎn)矩；緩沖減振，保證汽車行駛的平順性；與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合工作，控制汽車的行駛方向，以保證汽車操縱的穩(wěn)定性。（三）轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向系的功用是保證汽車能夠按照駕駛員選定的方向行駛。主要由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成?，F(xiàn)代汽車普遍采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。（四）制動(dòng)系汽車制動(dòng)系的功用是按照駕駛

14、員的意圖進(jìn)行汽車的減速和停車，并能保證可靠地駐停。汽車制動(dòng)系一般包括行車制動(dòng)系和駐車制動(dòng)系兩套相互獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，每套制動(dòng)系統(tǒng)都包括制動(dòng)器和制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系都是由駕駛員操縱控制的，一般合稱為汽車控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代汽車中電子控制技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，如在底盤中普遍采用了電子控制自動(dòng)變速器（EAT或ECT）、電子控制防滑差速器（EDL）、電子控制制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）、電子控制懸架系統(tǒng)（ECS）、電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等。二、汽車傳動(dòng)系的布置形式汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的布置方案與發(fā)動(dòng)機(jī)的位置及汽車的驅(qū)動(dòng)方式有關(guān)，一般有發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)前置全輪驅(qū)動(dòng)等。驅(qū)動(dòng)

15、形式通常用汽車的全部輪數(shù)×驅(qū)動(dòng)輪數(shù)（其中車輪數(shù)系按輪轂數(shù)計(jì)）來表示。四個(gè)車輪，有兩個(gè)后輪或兩個(gè)前輪驅(qū)動(dòng)，則其驅(qū)動(dòng)形式為4×2。依此類推，若四個(gè)車輪都是驅(qū)動(dòng)輪，則表示為4×4。（一）發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)（FR）發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)（FR）方案（簡稱前置后驅(qū)動(dòng)） 主要用于貨車、部分客車和部分高級轎車,英文簡稱為FR，如圖16所示。發(fā)動(dòng)機(jī)布置在汽車前部，動(dòng)力經(jīng)過離合器、變速器、萬向傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)橋，最后傳到后驅(qū)動(dòng)車輪，使汽車行駛。該方案的優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，前后輪的質(zhì)量分配比較理想；其缺點(diǎn)是，需要一根較長的傳動(dòng)軸，這不僅增加了車重，而且影響了傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。 圖16

16、 寶馬轎車采用的發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)布置方案（二）發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)（FF）發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)簡稱前置前驅(qū)動(dòng)，英文簡稱FF。發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器與主減速器、差速器等裝配成十分緊湊的整體，布置在汽車的前面，前輪為驅(qū)動(dòng)輪。這種布置型式在變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間省去了萬向傳動(dòng)裝置，使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，整車質(zhì)量小，由于前輪是驅(qū)動(dòng)輪，有助于提高汽車高速行駛時(shí)的操縱穩(wěn)定性。目前這種布置方案已廣泛應(yīng)用于微型和中型轎車上，但這種布置型式的爬坡性能差，高級轎車應(yīng)用較少，而是采用傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)。圖17發(fā)動(dòng)機(jī)橫置前輪驅(qū)動(dòng)布置方案，其特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸線與車輪軸線平行，主減速器可以采用圓柱齒輪傳動(dòng)。圖18為發(fā)動(dòng)機(jī)縱置

17、前輪驅(qū)動(dòng)布置方案，發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸線與車輪軸線垂直，主減速器必須采用圓錐齒輪傳動(dòng)。 圖17 發(fā)動(dòng)機(jī)前橫置前輪驅(qū)動(dòng)示意圖圖18 發(fā)動(dòng)機(jī)縱置前輪驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)示意圖(桑塔納2000)（三）發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)（RR）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)簡稱后置后驅(qū)動(dòng)，英文簡稱RR。如圖19所示，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)都橫置與驅(qū)動(dòng)橋之后。主減速器和變速器之間的距離較大，其相對位置經(jīng)常變化。由于這些原因，必須設(shè)置萬向傳動(dòng)裝置和角傳動(dòng)裝置。這種布置型式更容易做到汽車總質(zhì)量在前后軸之間的合理分配，而且便于車身內(nèi)部的布置，空間利用率高，車廂內(nèi)的噪聲底等優(yōu)點(diǎn)，因此它是大、中型客車盛行的布置方案。 圖19 發(fā)動(dòng)機(jī)后置后

18、輪驅(qū)動(dòng)示意圖（四）發(fā)動(dòng)機(jī)前置全輪驅(qū)動(dòng)（nWD）發(fā)動(dòng)機(jī)前置全輪驅(qū)動(dòng)簡稱全輪驅(qū)動(dòng)，英文簡稱nWD，表示傳動(dòng)系統(tǒng)為全輪驅(qū)動(dòng)。對與要求在壞路或無路地區(qū)行駛的越野汽車，為了充分利用所有車輪與地面之間的附著條件，以獲得盡可能大的驅(qū)動(dòng)力，總是將全部車輪作為驅(qū)動(dòng)輪，故傳動(dòng)系采用nWD布置方案。如圖110所示為寶馬轎車4WD的傳動(dòng)系統(tǒng)布置示意圖。前后車橋都是驅(qū)動(dòng)橋，其特點(diǎn)是傳動(dòng)系統(tǒng)增加了分動(dòng)器，動(dòng)力可以同時(shí)傳給前后輪。前驅(qū)動(dòng)橋可根據(jù)需要，用換擋撥叉操縱分動(dòng)器接通或斷開。由于所有的車輪都是驅(qū)動(dòng)車輪，提高了汽車的越野通過性能，主要用于越野車及重型貨車。圖110 寶馬轎車4WD傳動(dòng)系統(tǒng)的布置示意圖三、汽車行駛的基本原理欲使汽車行駛，必須對汽車施加一個(gè)驅(qū)動(dòng)力以克服各種阻力，驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生的原理如圖111所示。發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)由傳動(dòng)系在驅(qū)動(dòng)車輪上施加了一個(gè)驅(qū)動(dòng)力矩Tt時(shí)，通過路面和車