汽车底盘基础知识概述.docx
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汽车底盘基础知识概述
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汽车底盘基础知识概述
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复习
第一章汽车底盘概述
汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。
汽车传动系的功用就是将发动机发出的动力按需要传给驱动轮。
汽车行驶系的功用是接受发动机经传动系传来的转矩，并通过驱动轮与路面间附着作用，产生路面对汽车的牵引力，以保证整车正常行驶；此外，它应尽可能缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车行驶平顺性，并且能与汽车转向系很好地配合工作，实现汽车行驶方向的正确控制，以保证汽车操纵稳定性。
汽车转向系的功用是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。
制动系的功用是使行驶中的汽车减低速度或停止行驶，或使已停驶的汽车保持不动。
通常用汽车车轮总数×驱动车轮数（车轮数系指轮毂数）来表示汽车的驱动形式。
布置形式FR（货车）、FF（轿车）、RR（客车）、MR（赛车或超跑）、4WD、AWD
第二章离合器
机械式传动系主要由离合器，手动变速器，万向传动装置，主减速器及差速器，半轴组成。
离合器的功用
（1）保证汽车平稳起步；
（2）保证传动系平顺换档；（3）防止传动系过载。
离合器的类型
摩擦式
干式
湿式
液力偶合
电磁离合
摩擦式离合器由主动部分、从动部分、压紧装置、分离机构和操纵机构五部分组成。
为消除离合器自由间隙及机件弹性变形所需的离合器踏板行程，称为离合器踏板的自由行程。
离合器的工作原理
（1）接合状态
离合器接合状态时，压紧弹簧将压盘、飞轮及从动盘互相压紧。
发动机转矩经飞轮及压盘通过摩擦面的摩擦力矩传递到从动盘，再经变速器输入轴向传动系输入。
2）分离过程
踏下踏板时，离合器分泵向前移动带动分离叉向前移动，分离叉内端则通过分离轴承推动分离杠杆内端向前移动，分离杠杆外端依靠安装在离合器盖上的支点拉动压盘向后移动，使其在进一步压缩压紧弹簧的同时，解除对从动盘的压力。
于是离合器的主动部分处于分离状态而中断动力的传递。
（3）接合过程
若要接合离合器，驾驶员应松开离合器踏板，控制操纵机构使分离轴承和分离叉向后移，压盘弹簧的张力迫使压盘和从动盘压向飞轮。
发动机转矩再次作用在离合器从动盘摩擦面和带花键的毂上，从而驱动变速器的输入轴。
在离合器接合过程中，摩擦面间存在一定的打滑，直到离合器完全接合为止。
注意：
膜片弹簧既可以作为压紧装置又可以作为分离机构。
第三章手动变速器
变速器的功用
1．实现变速变矩。
2．必要时中断传动。
利用变速器中的空档，中断动力传递，使发动机能够起动和怠速运转，满足汽车暂时停车或滑行的需要。
3．由于内燃机是不能反向旋转的，利用变速器的倒档，实现汽车的倒向行驶，倒车。
变速器的分类
按传动比变化方式分类
有级变速器
（2）无级变速器（3）综合式变速器
按操纵方式不同分类
（1）手动变速器
（2）自动变速器（3）半自动变速器
手动变速器（MT）分类
（1）按齿轮传动方式分两轴式和三轴式（FR）
（2）按齿轮啮合方式分滑动选择式、结合套式和同步啮合式。
变速变矩原理
单级齿轮传动的传动比
多级齿轮传动的传动比
当i>1时，为降速增扭传动，其档位称为降速档；
当i<1时，为增速降扭传动，其档位称为超速档；
当i=1时，为等速等扭传动，其档位称为直接档。
掌握两轴和三轴式手动变速器的组成、传动原理和传动路线
两轴包括输入轴和输出轴，三轴包括输入轴（一轴）、输出轴（二轴）和中间轴（三轴）
同步器
同步器的功用是使接合套与待接合的齿圈二者之间迅速达到同步，并阻止二者在同步前进入啮合；消除换档时的冲击，缩短换档时间；简化换档过程，使换档操作简捷而轻便。
锁环式惯性同步器主要由同步器花键毂、接合套、两个锁环（也称同步环）、三个滑块和滑块弹簧等组成。
惯性锁销式同步器主要由两个摩擦锥环、三个均布的锁销和定位销、接合套及花键毂等组成。
变速器操纵机构的功用是保证驾驶员根据使用条件，准确可靠地使变速器挂入所需要的档位工作，并可随时使之退入空档。
对变速器操纵机构的要求
（1）能防止变速器自动换档和自动脱档，为此，在操纵机构中应设有自锁装置。
（2）能保证变速器不会同时挂入两个档位，为此，在操纵机构中应设有互锁装置。
（3）能防止误挂倒档，为此，在操纵机构中应设有倒档锁装置。
变速器操纵机构的类型
（1）直接操纵式
（2）远距离操纵式
换档拨叉机构主要由变速杆、叉形拨杆、换档轴、各档拨块、拨叉轴及拨叉等组成。
第四章自动变速器
自动变速器分类
按传动比有级（AMT）、无级（CVT）和综合（AT）
自动变速器的组成
（1）液力变矩器：
使发动机产生的转矩成倍增长；起到自动离合器的作用，传送发动机转矩至变速器；缓冲发动机及传动系的扭转振动；兼起到飞轮的作用，使发动机转动平稳；驱动液压控制系统的油泵。
（2）变速齿轮机构：
根据行车条件及驾驶员所需，提供几种传动比，以获得适当的转矩及转动速度；为倒车提供倒档档位；提供停车时所需要的空档档位，以使发动机怠速运转。
（3）液压控制系统：
向变矩器提供变速器液；控制油泵产生的液压；根据发动机载荷及车速等调节系统压力；对离合器及制动器施加液压，以控制行星齿轮机构动作；用变速器液润滑转动部件及为变矩器及变速器散热。
（4）电子控制系统：
利用传感器采集各种数据，并且将其转换为电信号；ECU根据传感器的信息确定换档正时及锁止正时，并发出指令操纵阀体中电磁阀，调节管道压力、控制换档阀和锁止控制阀的动作，实现自动换档和变矩器锁止控制。
自动变速器档位
P驻车档，停车用，输出轴被锁止。
R倒挡。
N空档。
D前进档，可在1档和最高档之间自动升降档。
S/2只能在1档和二档之间转换。
L/1只能在1档行驶。
发动机在P、N档起动。
液力变矩器主要由泵轮（输入）、涡轮（输出）、导轮组成
导轮不转时增矩，导轮旋转时偶合。
行星齿轮机构
单排行星齿轮机构主要由太阳轮、行星齿轮、行星架和齿圈组成
运动规律：
行星架固定必反向，行星架主动必减速，行星架从动必减速。
辛普森式行星齿轮机构：
前后两排行星轮共用一个太阳轮，前行星架和后齿圈共件。
拉维娜式行星齿轮机构：
一大一小两个太阳轮，一长一短两组行星轮，共用一个齿圈，一个行星架。
换档执行元件（离合器、制动器和单向离合器）
离合器的作用是将输入或输出轴与行星齿轮机构中某个基本元件连接起来，或将行星齿轮机构中某两个基本元件连接在一起，使之成为一个整体转动，以传递动力。
（连接作用）
湿式多片式离合器通常由离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、一组钢片、一组摩擦片、花键毂等
制动器的作用是约束行星齿轮机构中某个基本构件，使其不能运动，以获得必要传动比。
（制动作用）
湿式多片式制动器（原理同湿式多片式离合器，没有离合器鼓）
带式制动器是利用围绕在鼓周围的制动带收缩而产生制动效果的，它由制动带和伺服机构组成。
单向离合器的作用是单向锁止行星齿轮机构中某个基本元件的旋转。
楔块式和滚柱式两种
液压控制系统由动力源部分（油泵）、执行机构部分（离合器、制动器等）和控制机构部分（控制阀体、蓄压器等）组成。
换挡信号：
车速信号和节气门开度信号
液控式对应的是调速器阀和节气门阀，电控的是车速传感器和节气门位置传感器
电子控制自动变速器的电子控制系统由输入部分（即传感器/开关）、电子控制单元（即ECT的ECU）和执行器（即电磁阀）等组成
第五章电控机械无级变速器
CVT（ContinuouslyVariableTransmission）
工作原理：
主、从动轮由可动和不可动两部分组成，其工作面大多为直线锥面体。
在液压控制系统的作用下，依靠钢球—滑道结构作轴向移动，可连续地改变行动带工作半径，实现无级变速传动。
第六章万向传动装置
万向传动装置的功用是能在汽车上任何一对轴间夹角和相对位置经常发生变化的转轴之间传递动力。
它一般由万向节和传动轴组成，对于传动距离较远的分段式传动轴，还需设置中间支承。
万向传动装置的应用：
（1）变速器（或分动器）与驱动桥之间；
（2）变速器与离合器或与分动器之间；
（3）转向驱动桥和断开式驱动桥中；
（4）转向操纵机构中。
万向节分类：
刚性万向节：
不等速（十字轴）、准等速（双联式、三销轴式）、等速（球叉式、球笼式）
挠性万向节
十字轴式万向节，它允许相邻两轴的最大交角为15°-20°，在汽车上应用最广。
它主要由万向节叉，十字轴及轴承等组成。
两个万向节叉分别与主、从动轴相连，其叉形上的孔分别套在十字轴的四个轴颈上。
在十字轴轴颈与万向节叉孔之间装有滚针和套筒，用带有锁片的螺钉和轴承盖来使之轴向定位。
为了润滑轴承，十字轴内钻有油道，且与滑脂嘴、安全阀相通
第七章驱动桥
驱动桥的功用是将万向传动装置（或变速器）传来的动力经降速增扭、改变动力传递方向（发动机纵置时）后，分配到左右驱动轮，使汽车行驶，并允许左右驱动轮以不同的转速旋转。
驱动桥是传动系的最后一个总成，它由主减速器、差速器、半轴和桥壳等组成
整体式驱动桥采用非独立悬架。
其驱动桥壳为一刚性的整体，两端通过悬架与车架连接。
行驶时左右驱动轮不能相互独立地跳动，整个车桥和车身会随着路面的凸凹变化而发生倾斜。
这种结构多用于汽车的后桥上。
断开式驱动桥采用独立悬架。
其主减速器固定在车架上，驱动桥壳制成分段并用铰链连接，半轴也分段并用万向节连接。
驱动桥两端分别用悬架与车架连接。
这样，两侧的驱动轮及桥壳，可以彼此独立地相对于车架上下跳动，而车身不会随车轮跳动，提高了行驶平顺性和通过性。
主减速器的功用是将输入的转矩增大，转速降低，并将动力传递方向改变后（发动机横置的除外）传给差速器。
差速器的功用是将主减速器传来的动力传给左、右两半轴，并在必要时允许左、右半轴以不同转速旋转，以满足两侧驱动轮差速的需要。
差速器按其用途可分为轮间差速器和轴间差速器。
轮间差速器装在同一驱动桥两侧驱动轮之间，而轴间差速器装在各驱动桥之间。
按其工作特性均可分为普通差速器和防滑差速器两大类。
行星锥齿轮差速器。
它由四个行星锥齿轮、一个十字形行星锥齿轮轴（简称十字轴）、两个半轴锥齿轮、差速器壳以及垫片等组成。
差速器的运动特性：
差速器无论差速与否，都具有两半轴齿轮转速之和始终等于差速器壳转速的两倍，而与行星齿轮自转速度无关的特性。
ω1+ω2=2ω0或n1+n2=2n0
全浮式半轴支承指半轴只承受转矩，而两端均不承受其它任何反力和反力矩的半轴支承型式。
多用于货车上。
半浮式半轴支承是指半轴内端只受转矩，而外端除承受转矩外，还要承受全部弯矩的半轴支承型式。
主、从动锥齿轮啮合印痕与齿侧间隙的调整口诀：
大进从、小出从；顶进主、根出主。
第10章车架和车桥
车架的功用是安装汽车的各总成和部件，并使它们保持正确的相对位置，并承受来自车上和地面的各种静、动载荷。
汽车车架按其结构形式可分为边梁式、中梁式、综合式和无梁式车架（承载式车身）
许多轿车和公共汽车没有单独的车架，而以车身代替车架，主要部件连接在车身称为承载式车身。
这种结构的车身底板用纵梁和横梁进行加固，车身刚度较好，质量较轻，但制造要求高。
车桥通过悬架与车架（或承载式车身）相连，两端安装车轮，其功用是传递车架（或承载式车身）与车轮之间各方向作用力。
转向桥能使装在前端的左右车轮偏转一定的角度来实现转向，还能承受垂直载荷和由道路、制动等力产生的纵向力和侧向力以及这些力所形成的力矩。
因此，转向桥必须有足够的强度和刚度；车轮转向过程中相对运动部件之间摩擦力应该尽可能小；并且保证汽车转向轻便和方向的稳定性。
转向桥主要由前轴、转向节、主销和轮毂等部分组成
转向驱动桥有一般驱动桥具有的主减速器、差速器和半轴等，也具有一般转向桥所具有的转向节和主销等。
转向轮定位参数有：
主销后倾、主销内倾、前轮外倾和前轮前束四个参数。
第11章车轮与轮胎
车轮是外部装轮胎，中心装车轴并承受负荷的旋转部件，由轮毂、轮辋和轮辐组成。
按照轮辐的构造，车轮可分为辐板式和辐条式两种主要形式。
轮胎功用：
支承汽车及货物的总质量；保证车轮和路面的附着性，以提高汽车的牵引性、制动性和通过性；与汽车悬架一同减少汽车行驶中所受到的冲击，并衰减由此而产生的振动，以保证汽车有良好的乘坐舒适性和平顺性。
轮胎分类
按胎体结构不同,轮胎可分为充气轮胎和实心轮胎。
现代汽车绝大多数采用充气轮胎。
按轮胎内空气压力的大小．充气轮胎分为高压胎（0.5-0.7Mpa）、低压胎（0.15-0.45Mpa）和超低压胎（0.15Mpa以下）三种。
低压胎弹性好，断面宽，接地面积大，壁薄散热好，从而可提高汽车行驶的平顺性、稳定性，同时可提高轮胎的使用寿命，所以汽车上广泛使用低压胎。
按保持空气方法的不同，充气轮胎分为有内胎轮胎和无内胎轮胎两种。
按胎体帘线粘接方式的不同,充气轮胎分为普通斜交轮胎、子午线轮胎。
帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉，且与胎面中心线呈小于90º排列的充气轮胎为普通斜交轮胎，常称普通斜交轮胎。
子午线轮胎用钢丝或纤维植物制作的帘布层，其帘线与胎面中心的夹角接近90º角，并从一侧胎边穿过胎面到另一侧胎边，帘线在轮胎上的分布好像地球的子午线，所以称为子午线轮胎。
子午线轮胎的优缺点：
与普通斜交轮胎相比，子午线轮胎质量轻，轮胎弹性大，减振性能好，具有良好的附着性能，滚动阻力小，承载能力大，行驶中胎温低，胎面耐穿刺，轮胎使用寿命长。
其缺点是轮胎成本高，胎侧变形大容易产生裂口，并且侧向稳定性差。
轮胎规格：
例：
195/60R1485H（上海桑塔纳2000GSi轿车轮胎）
其中：
195：
轮胎断面宽度195mm
货车子午线轮胎的宽度一般用英寸（inch）为单位。
60：
扁平比为60％
扁平比为轮胎断面高度H与断面宽度B之比。
扁平比有60、65、70、75、80五个级别。
R：
子午线轮胎，即“Radial"的第一个字母。
14：
轮胎内径14英寸（inch）。
85：
荷重等级，即最大载荷质量。
荷重等级为85的轮胎的最大载荷质量为515kg。
H：
速度等级，表明轮胎能行驶的最高车速。
H的最高车速为210km/h。
轮胎维护：
日常维护、一级维护、二级维护。
四轮二桥轮胎换位:
a）交叉换位b）单边换位
第12章悬架
汽车悬架是车架或车身与车轿（或车轮）之间一切传力连接装置的统称。
悬架的组成和功用
（1）弹性元件——起缓冲作用；
（2）减振元件——起减振作用；
（3）传力机构或称导向机构——起传力和导向作用；
（4）横向稳定器——防止车身产生过大侧倾。
悬架分类
按控制形式不同，悬架可分为被动式悬架和主动式悬架。
按汽车导向装置的不同，可分为独立悬架和非独立悬架。
弹性元件：
钢板弹簧、螺旋弹簧、气体弹簧（空气、油气）和扭杆弹簧
减振器工作原理：
汽车悬架系统中通常采用液力减振器，利用液体流动的阻尼来消耗冲击振动的能量。
当车架或车身与车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。
此时，孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦消耗了振动的能量，而对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。
按结构可分为双筒式减振器和单筒式减振器。
按工作介质分液压式和充气式减振器。
目前，新型汽车大多采用具有双向作用式原理的双筒或单筒式结构的液压减振器。
目前广泛应用于发动机前置前轮驱动轿车前悬架是麦弗逊式独立悬架。
第13章电控悬架系统
EMS（ElectronicModulatedSuspension）
功用：
根据汽车载质量、车速和路面情况的变化改变悬架特性，提高汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。
主动悬架：
根据载荷、车速、路面等条件的变化，自动调节弹簧刚度、减振器阻尼、车身高度。
半主动悬架：
悬架系统中只有弹簧刚度或减振器阻尼之一可以调节。
组成：
传感器——车速、起动、加速度、转向、制动、路面状况、车身高度等
电控模块（悬架ECU）
执行元件——电磁阀、步进电机、电动机等
工作原理：
传感器将汽车行驶的路面情况（汽车的振动）和车速及起动、加速、转向、制动等工况转变为电信号，输送给电子控制单元，电子控制单元将传感器送入的电信号进行综合处理，输出对悬架的刚度和阻尼及车身高度进行调节的控制信号。
第14章转向系
转向系分类：
机械转向系和动力转向系
所有的转向系都由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。
（1）转向操纵机构是操纵转向器和转向传动机构，使转向轮偏转。
（2）转向器是的功用是增大由转向盘传到转向节的力，并改变力的传动方向。
（3）转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传给转向轮，使两侧转向轮偏转以实现汽车转向。
在转向时，所有车轮的轴线都相交于－点方，此交点称为汽车的转向中心。
转向盘为消除转向系各传动件之间的装配间隙及克服机件的弹性变形所空转过的角度称为转向盘自由行程。
（通过调整转向器传动副的啮合间隙来调整）
机动车转向盘的最大自由转动量从中间位置向左或向右均不超过10°~15°。
转向操纵机构一般由转向盘、转向轴、转向柱管、万向节及转向传动轴等组成。
转向器按转向器中的传动副的结构形式分为齿轮齿条式、循环球式（二级传动）、蜗杆曲柄指销式。
齿轮齿条式转向器组成：
转向器壳体、转向齿轮、转向齿条
循环球式转向器是目前汽车应用最广泛的－种转向器。
循环球式转向器结构：
主要特点是有两级传动副。
第－级传动副为螺杆—螺母传动副；第二级传动副为齿条—齿扇传动副。
蜗杆曲柄指销式组成：
摇臂轴、蜗杆、指销
与非独立悬架配用的转向传动机构，它一般由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、两个梯形臂和转向横拉杆等组成。
采用独立悬架时，由于每个转向轮都需要相对于车架（或车身）作独立运动，所以转向桥必须是断开式的。
与此相应，转向传动机构中的转向梯形也必须分成两段或三段。
第15章动力转向系统
普通动力转向装置一般由机械转向器、转向动力缸、转向控制阀、转向油泵、转向油罐组成。
汽车电子控制动力转向系统（EPS,ElectronicControlPowerSteering）。
主要由转矩传感器、车速传感器、电子控制器（ECU）、电动机和电磁离合器等组成。
当操纵转向盘时，电子控制器根据转矩传感器和车速传感器信号，选定电动机的电流和转向，调整转向助力的大小。
电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增矩后，加在转向机构上。
使之得到一个与汽车工况向适应的转向作用力。
第16章制动系
分类：
（1）行车制动系统
（2）驻车制动系统
（3）应急制动、安全制动和辅助制动系统
车轮制动器由旋转部分、固定部分和张开机构所组成。
液压制动传动机构主要由制动主缸，轮缸，踏板，推杆和管路等组成。
制动器的旋转元件固装在车轮上，制动力矩直接作用于车轮上的制动器称为车轮制动器。
车轮制动器分为鼓式和盘式两大类，二者都是利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩，均属于摩擦式制动器。
但鼓式制动器摩擦副中的旋转元件为制动鼓．其内圆柱面为工作表面；盘式制动器摩擦副中的旋转元件为圆盘状的制动盘，以端面为工作表面。
盘式制动器与鼓式制动器相比较，有以下优点：
（1）制动盘暴露在空气中，散热能力强。
特别是采用通风式制动盘，空气可以流经内部，加强散热；
（2）浸水后制动效能降低较少，而且只须经－两次制动即可恢复正常；
（3）制动时的平顺性好。
由于无摩擦助势作用，产生的制动力矩仅与油缸液压成比例，制动过程中，制动力矩增长比鼓式缓和。
同时，制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳定；
（4）制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会像制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显改变而导致制动踏板行程变化。
此外，也便于装设间隙自调装置；
（5）结构简单，摩擦片拆装更换容易，因而保修方便。
驻车制动器按其安装位置可分为中央制动式和车轮制动式两种。
前者的制动器安装在变速器或分动器的后面，制动力矩作用在传动轴上；后者与车轮制动器共用一个制动器总成，只是传动机构是相互独立的。
第17章ABS/ASR
ABS系统——是用于防止汽车紧急制动时车轮被抱死滑移而使车辆失去转向或导致侧滑甩尾的一种安全装置。
ASR系统——是防止车辆在起步、加速或泥泞、冰雪路面上行驶时驱动轮产生滑转，用以提高汽车的驱动性能，改善操纵稳定性的装置。
Sb=（ν－rω）／ν×100％
Sd=[（rω—v）／rω]／×100％
滑移率15-20%
ABS常见的控制方案有以下几种：
①独立控制。
也称单轮控制，是指独立调节各车轮的制动压力。
②一同控制。
是指两个（或两个以上）车轮的制动压力是一同进行调节的，即施加相等的制动压力控制两个车轮的转动。
对两个车轮实施一同控制时，如果以保证附着力较大的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，称这两个车轮是按高选原则一同控制；如果以保证附着力较小的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，则称这两个车轮是按低选原则一同控制。
ABS系统分为四通道、三通道、双通道和单通道四种形式
ABS工作原理：
踩下制动踏板，当汽车开始制动时，制动系统液压力升高，车轮速度开始下降，降到某一个车轮趋于抱死时，ECU向相应的电磁阀发出“保压”信号”，接着输出“减压”信号，于是车轮制动液压缸内的液压力下降。
这样来回控制车轮制动液压缸的保压、减压、加压过程，以使车辆尽快制动停车。
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