汽車底盤構(gòu)造與維修第2章

1、(汽車運(yùn)用與維修專業(yè)) 汽車底盤構(gòu)造 與維修 孔令來 主編機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS1 概述2 傳動系概述3 離合器 4 手動變速器5 自動變速器6 萬向驅(qū)動裝置7 驅(qū)動橋8 汽車行駛系9 懸架10 汽車轉(zhuǎn)向系11 汽車制動系12 汽車防滑控制系統(tǒng)目 錄 傳動系的功用與組成 傳動系的布置形式 汽車行駛的基本原理123第二章傳動系概述1）傳動系的功用、類型和組成2）機(jī)械式傳動系的常見布置形式3）發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)、前置前驅(qū)和后置后驅(qū)的布置形式和各自的優(yōu)缺點(diǎn)4）發(fā)動機(jī)中置后輪驅(qū)動和全輪驅(qū)動汽車傳動系的布置形式學(xué)習(xí)目標(biāo)第二章傳動系概述一、功用 傳動系的基本功用： 將

2、發(fā)動機(jī)發(fā)出的動力按需要傳給驅(qū)動車輪，使驅(qū)動輪得到合適的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，并且與發(fā)動機(jī)配合，保證汽車在不同條件下能正常行駛。第一節(jié)傳動系的功用與組成二、類型傳動系按結(jié)構(gòu)和傳動介質(zhì)的不同，可分為： 機(jī)械式、液力機(jī)械式、靜液式和電力式等。機(jī)械式和液力機(jī)械式應(yīng)用最為廣泛。1)實(shí)現(xiàn)減速增矩。2)實(shí)現(xiàn)汽車變速。3)實(shí)現(xiàn)汽車倒駛。4)必要時中斷動力傳遞。5)實(shí)現(xiàn)兩側(cè)驅(qū)動車輪具有差速作用。第一節(jié)傳動系的功用與組成三、組成傳動系的組成與類型取決于發(fā)動機(jī)的類型和安裝位置、汽車總體結(jié)構(gòu)形式、汽車行駛系及傳動系本身的結(jié)構(gòu)形式等諸多因素。 例如，越野車多采用四輪驅(qū)動，在它的傳動系中就增加了分動器等總成，而前置前驅(qū)的車輛的傳動

3、系中就沒有傳動軸等裝置。 第一節(jié)傳動系的功用與組成目前廣泛應(yīng)用于普通雙軸貨車并與活塞式內(nèi)燃機(jī)配用的機(jī)械式傳動系，主要由離合器、變速器、萬向傳動裝置、驅(qū)動橋(減速器、差速器、半軸)等部件組成。第一節(jié)傳動系的功用與組成1離合器2變速器3萬向傳動裝置4減速器5差速器6驅(qū)動橋殼7半軸8傳動軸第一節(jié)傳動系的功用與組成 傳動系的功用與組成 傳動系的布置形式 汽車行駛的基本原理123第二章傳動系概述機(jī)械式傳動系常見布置形式與汽車總體布置方案是相適應(yīng)的，主要與發(fā)動機(jī)的位置及汽車的驅(qū)動型式有關(guān)。按布置形式可分為: 1.發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動(FR) 2.發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動(FF) 3.發(fā)動機(jī)后置后輪驅(qū)動(RR) 4

4、.發(fā)動機(jī)中置后輪驅(qū)動(MR) 5.全輪驅(qū)動汽車的傳動系(nWD)第二節(jié)傳動系的布置形式1.發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動(FR)目前國內(nèi)外大多數(shù)載貨汽車上普遍采用的一種布置形式，在部分轎車和客車上也采用這種型式。 動力經(jīng)過離合器、變速器、萬向傳動裝置、后驅(qū)動橋，最后傳到后驅(qū)動車輪，使汽車行駛。 其優(yōu)點(diǎn)是：軸荷分配較合理，能夠獲得足夠的驅(qū)動力，發(fā)動機(jī)散熱條件好，離合器、變速器的操縱機(jī)構(gòu)簡單、維修方便。 缺點(diǎn)是：需要一根較長的傳動軸，不僅增加了整車質(zhì)量，還影響了傳動系的效率。第二節(jié)傳動系的布置形式1變速器2離合器3發(fā)動機(jī)4萬向節(jié)5差速器6主減速器7半軸2.發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動(FF)現(xiàn)在大部分轎車采用的布置形式

5、。第二節(jié)傳動系的布置形式這種布置形式將發(fā)動機(jī)、離合器和變速器都布置在驅(qū)動橋的前方，而且三者與主減速器、變速器裝配成一個整體，安裝在車架或車身的底架上，前橋?yàn)楠?dú)立懸架，省去了變速器與驅(qū)動橋之間的萬向傳動裝置。 其優(yōu)點(diǎn)是：整車質(zhì)心降低，有助于提高乘坐舒適性和高速行駛時的操縱穩(wěn)定性。 缺點(diǎn)是上坡時汽車質(zhì)量后移，前驅(qū)動輪的附著質(zhì)量減小，爬坡能力相對較差；下坡制動時則由于汽車質(zhì)量前移，前輪負(fù)荷過重，高速時易發(fā)生翻車事故，前輪的輪胎壽命也比較短。第二節(jié)傳動系的布置形式3.發(fā)動機(jī)后置后輪驅(qū)動(RR)大部分大型客車上采用的布置形式，少量轎車和微型汽車也采用這種形式。第二節(jié)傳動系的布置形式這種布置形式的發(fā)動機(jī)布

6、置在汽車后部，動力經(jīng)過離合器、變速器、角傳動裝置、萬向傳動裝置、后驅(qū)動橋，最后傳到后驅(qū)動車輪。 其優(yōu)點(diǎn)是：前軸不易過載，并能更充分地利用車箱面積，可有效地降低車身地板的高度或充分利用汽車中部地板下的空間安置行李，還有利于減輕發(fā)動機(jī)的高溫和噪聲對駕駛員的影響。 缺點(diǎn)是發(fā)動機(jī)冷卻條件較差，有些故障不易被察覺，遠(yuǎn)距離操縱也使操縱機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜、維修調(diào)整不便。第二節(jié)傳動系的布置形式4.發(fā)動機(jī)中置后輪驅(qū)動(MR)發(fā)動機(jī)布置在汽車的中部，后輪驅(qū)動，前后軸可實(shí)現(xiàn)較為理想的軸荷分配。1發(fā)動機(jī)2傳動系第二節(jié)傳動系的布置形式雙座賽車和部分大、中型客車采用這種布置。 客車采用這種形式時能充分利用車廂的有效面積。 雙座

7、賽車采用這種形式時以乘坐空間為代價獲取較高的汽車性能。第二節(jié)傳動系的布置形式5.全輪驅(qū)動汽車的傳動系(nWD)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)動力，提高通過性，越野汽車一般將全部車輪都作為驅(qū)動輪。發(fā)動機(jī)前置，在變速器后裝有分動器將動力傳遞到全部車輪上。第二節(jié)傳動系的布置形式66驅(qū)動越野汽車的傳動系統(tǒng)布置示意圖目前，輕型越野汽車普遍采用44驅(qū)動形式，中型越野汽車采用44或66驅(qū)動形式，重型越野汽車一般采用66或88驅(qū)動形式。第二節(jié)傳動系的布置形式1前驅(qū)動橋2發(fā)動機(jī)3變速器4前傳動軸5分動器6后傳動軸7半軸8后驅(qū)動橋9穩(wěn)定桿有些轎車為了在提高整車牽引性和通過性的同時，改

8、善汽車的行駛穩(wěn)定性、制動性和轉(zhuǎn)向特性，也采用全輪驅(qū)動的方式。第二節(jié)傳動系的布置形式 傳動系的功用與組成 傳動系的布置形式 汽車行駛的基本原理123第二章傳動系概述一、汽車的驅(qū)動力為了確定汽車沿行駛方向的運(yùn)動狀況，我們需要掌握沿汽車行駛方向作用于汽車上的各種外力。第三節(jié)汽車行駛的基本原理1.汽車的驅(qū)動力發(fā)動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系傳到驅(qū)動輪上，作用在驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩使車輪對路面產(chǎn)生一圓周力F0，路面則對驅(qū)動輪產(chǎn)生反作用力Ft(稱為汽車的驅(qū)動力)。第三節(jié)汽車行駛的基本原理第三節(jié)汽車行駛的基本原理第三節(jié)汽車行駛的基本原理對裝有分動器、輪邊減速器、液力傳動等其他傳動裝置的汽車，還應(yīng)考慮相應(yīng)的傳動比和機(jī)械效率

9、。第三節(jié)汽車行駛的基本原理第三節(jié)汽車行駛的基本原理傳動系中的變速器、傳動軸萬向節(jié)、主減速器等部件的功率損失組成了傳動系的功率損失。其中變速器和主減速器的功率損失較大，其他部件的功率損失較小。第三節(jié)汽車行駛的基本原理傳動系功率損失分為機(jī)械損失和液力損失兩類。 機(jī)械損失是齒輪傳動副、軸承、油封等處的摩擦損失，與嚙合齒輪的對數(shù)、傳遞的轉(zhuǎn)矩等因素有關(guān)。第三節(jié)汽車行駛的基本原理液力損失是消耗于潤滑油的攪動、潤滑油與旋轉(zhuǎn)零件之間的表面摩擦造成的損失。 液力損失與潤滑油的品質(zhì)、溫度、箱體內(nèi)的油面高度以及齒輪等旋轉(zhuǎn)零件的轉(zhuǎn)速有關(guān)。 例如，變速器直接檔工作時，嚙合的齒輪沒有傳遞轉(zhuǎn)矩，因此比超速檔時的傳動效率要高

10、； 同一檔位轉(zhuǎn)矩增加時，潤滑油攪動損失所占比例減少，傳動效率較高； 轉(zhuǎn)速低時攪油損失小，傳動效率比轉(zhuǎn)速高時要高。第三節(jié)汽車行駛的基本原理3.車輪的半徑現(xiàn)代汽車多采用彈性車輪。車輪處于無載荷狀態(tài)時的半徑稱為自由半徑r0。第三節(jié)汽車行駛的基本原理汽車靜止時，彈性車輪在靜載荷的作用下，將產(chǎn)生變形。車輪承受法向載荷時，輪胎產(chǎn)生徑向變形，車輪中心至輪胎與道路接觸面間的距離稱為靜力半徑rs。由于輪胎發(fā)生顯著變形，所以靜力半徑小于自由半徑。車輪的靜力半徑與法向載荷及胎內(nèi)氣壓等有關(guān)。第三節(jié)汽車行駛的基本原理汽車運(yùn)動時，驅(qū)動車輪除承受法向載荷外，還承受轉(zhuǎn)矩，故彈性輪胎除有徑向變形外，還有切向變形。此時的車輪半徑

11、稱為動力半徑rg。動力半徑與作用在車輪上的轉(zhuǎn)矩、法向載荷以及胎內(nèi)氣壓等有關(guān)。第三節(jié)汽車行駛的基本原理第三節(jié)汽車行駛的基本原理靜力半徑rg用于動力學(xué)分析，滾動半徑rr用于運(yùn)動學(xué)分析，但在一般分析中常不計其差別，統(tǒng)稱為車輪的工作半徑r。rgrrr第三節(jié)汽車行駛的基本原理二、汽車的行駛阻力汽車行駛時需要克服遇到的各種阻力。 汽車在水平道路上等速行駛時必須克服來自地面的滾動阻力Ff和來自汽車周圍空氣的空氣阻力Fw。 當(dāng)汽車上坡行駛時，要克服汽車重力沿坡道方向的分力(即坡度阻力)Fi，加速行駛時還需要克服加速阻力Fj(慣性力)。第三節(jié)汽車行駛的基本原理汽車行駛的總阻力為:F=Ff+Fw+Fi+Fj在上述

12、各阻力中，滾動阻力和空氣阻力在任何行駛條件下都是存在的，但坡道阻力僅在上坡行駛時存在，加速阻力僅在汽車加速行駛時存在。第三節(jié)汽車行駛的基本原理1.滾動阻力(1)彈性輪胎的變形分析車輪滾動時，輪胎與路面的接觸區(qū)域產(chǎn)生相互作用力，輪胎和支承路面發(fā)生相應(yīng)的變形。由于輪胎和支承面的相對剛度不同，它們變形特點(diǎn)也不同。當(dāng)彈性輪胎在混凝土路、瀝青路等硬路面上滾動時，輪胎的變形是主要的。輪胎變形時引起的能量損失消耗在輪胎內(nèi)部橡膠、簾線等的摩擦上，最后轉(zhuǎn)化為熱能而散失在大氣中，我們把這種損失稱為輪胎的彈性遲滯損失。第三節(jié)汽車行駛的基本原理當(dāng)車輪靜止時，地面對車輪法向反作用力的分布是前后對稱的，合力通過車輪中心。

13、 當(dāng)車輪滾動時，由于輪胎的彈性遲滯損失影響，處于滾動過程中的車輪，地面法向反作用力的分布前后并不對稱，前部所受的地面法向反作用力比后部大。第三節(jié)汽車行駛的基本原理(2)滾動阻力的計算輪胎的彈性遲滯損失表現(xiàn)為阻礙車輪滾動的一種阻力偶。從動車輪在硬路面上滾動時的受力情況如圖所示第三節(jié)汽車行駛的基本原理由于彈性車輪滾動時的前部地面法向反作用力較大，其合力Fz1相對法線n-n向前偏移了一定距離a，此偏移距離隨輪胎彈性遲滯損失的增大而增大。 由于地面法向反作用力Fz1與法向載荷W1大小相等，方向相反，兩者形成阻礙車輪滾動的阻力偶矩Mf=Fz2a。第三節(jié)汽車行駛的基本原理第三節(jié)汽車行駛的基本原理f稱為滾動

14、阻力系數(shù)，是車輪在一定條件下滾動時所需要的推力與車輪載荷之比，也就是單位汽車重力需要的推力。 試驗(yàn)證明，滾動阻力系數(shù)僅取決于道路條件和輪胎的結(jié)構(gòu)，它與車輪載荷無關(guān)，因此定義滾動阻力Ff的計算式為:Ff = Wf第三節(jié)汽車行駛的基本原理驅(qū)動輪在硬路面上等速滾動時的受力情況如圖所示。Fx2：路面給驅(qū)動車輪的切向反作用力，Mt：驅(qū)動力矩，W2：驅(qū)動輪上的垂直載荷，F(xiàn)z2：路面給驅(qū)動車輪的法向反作用力。第三節(jié)汽車行駛的基本原理第三節(jié)汽車行駛的基本原理由此可見，汽車行駛中，真正驅(qū)動汽車前進(jìn)的外力Fx2等于汽車的驅(qū)動力Ft與驅(qū)動輪上的滾動阻力Ff之差，它是真實(shí)存在的，而驅(qū)動力Ft和滾動阻力Ff都是定義的力

15、，在汽車的受力圖上并不存在。第三節(jié)汽車行駛的基本原理(3)滾動阻力的組成滾動阻力是指車輪在路面上滾動時，由于輪胎與路面之間的相互作用而引起的能量損失，這些能量損失主要包括四部分:輪胎變形引起的能量損失、路面變形引起的能量損失、輪胎與路面間相對滑移引起的摩擦損失、路面不平導(dǎo)致汽車振動而引起的能量損失。第三節(jié)汽車行駛的基本原理汽車在不同的路面上行駛時，組成行駛阻力的各部分所占比例有所不同，如: 第三節(jié)汽車行駛的基本原理情況所占比例較大的能量損失平坦的硬路面輪胎變形引起的能量損失松軟的路面路面變形引起的能量損失不平的硬路面汽車振動引起的能量損失隨行駛車速的提高輪胎與路面間相對滑移引起的摩擦損失增加對

16、汽車性能進(jìn)行一般分析時，可以滾動阻力系數(shù)來概括各種損失的總效應(yīng)。滾動阻力系數(shù)與路面的種類、行駛車速以及輪胎的結(jié)構(gòu)、材料、氣壓等有關(guān)。第三節(jié)汽車行駛的基本原理2.空氣阻力汽車行駛時所受到的空氣作用力在行駛方向上的分力稱為空氣阻力。空氣阻力分為摩擦阻力與壓力阻力兩部分。 摩擦阻力是由于空氣的粘性在車身表面產(chǎn)生的切向力在行駛方向上的分力。 壓力阻力是作用在汽車外形表面上的法向壓力在行駛方向上的分力，壓力阻力分為形狀阻力、干擾阻力、內(nèi)循環(huán)阻力和誘導(dǎo)阻力等四部分。第三節(jié)汽車行駛的基本原理在一般轎車的空氣阻力中，形狀阻力占58%，干擾阻力占14%，內(nèi)循環(huán)阻力占12%，誘導(dǎo)阻力占7%，摩擦阻力占9%。第三節(jié)

17、汽車行駛的基本原理形狀阻力是由汽車形狀引起的阻力，與車身主體形狀有關(guān); 干擾阻力是車身表面上一些如把手、后視鏡、引水槽、驅(qū)動軸等突起物而引起的阻力; 內(nèi)循環(huán)阻力為發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)以及車身通風(fēng)等所需要的空氣在車體內(nèi)部流動時形成的阻力; 誘導(dǎo)阻力是汽車行駛時的空氣升力在行駛方向上的分力。 第三節(jié)汽車行駛的基本原理第三節(jié)汽車行駛的基本原理3.坡度阻力當(dāng)汽車上坡行駛時，汽車重力沿坡道方向的分力稱為汽車的坡道阻力，用符號Fi表示，單位為N。第三節(jié)汽車行駛的基本原理坡道阻力按下式計算:Fi = GsinG汽車的總重力，單位為N;坡道角度。第三節(jié)汽車行駛的基本原理第三節(jié)汽車行駛的基本原理4.加速阻力汽車加速行

18、駛時，需要克服汽車質(zhì)量加速運(yùn)動的慣性力，這就是加速阻力Fj。 汽車質(zhì)量包括平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量兩部分，加速時平移質(zhì)量產(chǎn)生慣性力，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生慣性力偶矩。 為了計算方便，通常把旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力偶矩轉(zhuǎn)化為平移質(zhì)量的慣性力，計算時，用系數(shù)作為計入旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力矩的汽車質(zhì)量換算系數(shù)。第三節(jié)汽車行駛的基本原理第三節(jié)汽車行駛的基本原理第三節(jié)汽車行駛的基本原理三、汽車行駛的驅(qū)動-附著條件由從動車輪和驅(qū)動車輪的受力圖可得到汽車行駛時驅(qū)動力與各行駛阻力之間的關(guān)系式，即:Ft = Ff + Fw + Fi + Fj第三節(jié)汽車行駛的基本原理 汽車行駛的驅(qū)動條件為:Ft Ff+Fw+Fi第三節(jié)汽車行駛的基本原理驅(qū)動力等于阻力之和等速行駛驅(qū)動力大于阻力之和加速行駛驅(qū)動力小于阻力之和減速行駛為了滿足汽車的驅(qū)動條件，我們可以采用增大發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩、加大傳動比等辦法來增大汽車驅(qū)動力。 但是在實(shí)際使用中，驅(qū)動力過大會使驅(qū)動輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)，而驅(qū)動輪一旦產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)，再增大驅(qū)動力，只能加速驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，而不能增加地面給驅(qū)動車輪的切向反作用力，即驅(qū)動汽車的外力受輪胎與路面之間附著條件的限制。第三節(jié)汽車行駛的基本原理輪胎與路面之間附著條件可用附著力來表示，附著力越大，附著條件越好。 附著力是指路面對輪胎切向反作用力的極限值，用F表示。對一定的輪胎和路面，附著力與驅(qū)動輪法向反作用力