2012四轮驱动汽车构造及原理-全部

2021-5-24 吉 林 大 学 四 轮 驱 动 汽 车 的 构 造 及 原 理 2021-5-24 吉 林 大 学 内 容 提 要四 轮 驱 动 汽 车 的 概 述四 轮 驱 动 的 主 要 装 置驱 动 系 的 总 布 置 形 式四 轮 驱 动 的 分 类 及 特 点四 轮 驱 动 汽 车 的 行 驶 特 性驱 动 型 式 对 汽 车 行 驶 特 性 的 影 响 2021-5-24 吉 林 大 学 四 轮 驱 动 汽 车 的 概 述四 轮 驱 动 汽 车 的 引 入 最 初 ， 对 四 轮 驱 动 汽 车 仅 仅 注 意 其 牵 引 性 ， 即 在 二 轮 驱 动 难 以 通 过 的 地 方 使 另 外 的 二 轮 也 参 与 驱 动 ， 或 者 是 将 强 大 的动 力 尽 可 能 的 分 配 给 多 个 轮 胎 ， 从 而 提 高 汽 车 的 通 过 性 。 最 近 ， 高 性 能 轿 车 也 开 始 采 用 四 轮 驱 动 了 。 此 类 汽 车 使 用 四 轮 驱 动 不 仅 仅 为 了 提 高 汽 车 的 牵 引 性 和 通 过 性 ， 更 重 视 汽车 的 行 驶 性 、 转 向 性 和 制 动 性 。 为 了 达 到 上 述 要 求 ， 四 轮 驱 动 系 统 采 用 分 动 器 、 中 间 差 速器 、 差 动 限 制 装 置 等 一 系 列 装 置 ， 自 动 的 或 按 司 机 驾 驶 意 图综 合 的 控 制 发 动 机 功 率 及 制 动 力 ， 尽 可 能 的 降 低 功 率 损 失 ，把 驱 动 扭 矩 合 理 的 分 配 给 前 后 车 轮 。 2021-5-24 吉 林 大 学 四 轮 驱 动 汽 车 的 概 述四 轮 驱 动 汽 车 的 概 念 四 轮 驱 动 汽 车 是 具 有 将 发 动 机 的 动 力 传 递 给 四 个 车 轮 ， 并 通 过 这些 车 轮 驱 动 、 行 驶 的 汽 车 。四 轮 汽 车 的 发 展 历 史 1. 能 像 马 车 一 样 行 驶 的 汽 车 2. 战 争 加 速 了 越 野 四 轮 驱 动 汽 车 的 发 展 3. 四 轮 驱 动 赛 车 在 方 程 式 汽 车 大 赛 中 的 使 用 4. 在 汽 车 拉 力 赛 中 独 领 风 骚 的 四 轮 驱 动 汽 车 5. 四 轮 驱 动 汽 车 向 实 用 汽 车 方 向 的 发 展 6. 高 性 能 轿 车 的 四 轮 驱 动 化 2021-5-24 吉 林 大 学 四 轮 驱 动 汽 车 的 概 述四 轮 驱 动 系 统 总 布 置 图 1. 将 发 动 机 产 生 的 动 力 传 递 给 变 速 器 ， 然 后 利 用 分 动 器 把 动 力 分 配 给 前 后 传 动 轴 ， 接 着 通 过 传 动 轴 将 动 力 传 递 给 前 后 差 速 器 ， 与 各 个 差 速 器 相 连 接 的 半 轴 使 四 个 轮 胎 旋 转 ， 如 方 案 1 2.许 多 时 候 不 使 用 分 动 器 ， 而 在 分 动 器 的 位 置 上 布 置 中 间 差 速 器 ， 它 具 有 差 动 功 能 ， 又 称 轴 间 差 速 器 ， 如 方 案 2 3.对 于 前 轮 驱 动 轿 车 ， 四 轮 驱 动 化 时 ， 为 了 解 决 布 置 困 难 的 问 题 ， 常 将 变 速 器 中 间 差 速 器 和 前 差 速 器 布 置 到 一 个 壳 体 中 ， 如 方 案3 2021-5-24 吉 林 大 学 四 轮 驱 动 的 主 要 装 置分 动 器差 速 器差 动 限 制 装 置粘 性 联 轴 节万 向 联 轴 节 2021-5-24 吉 林 大 学 分 动 器分 动 器 的 作 用 把 变 速 器 传 递 来 的 动 力 分 配 给 前 后 驱 动 轮 系分 动 器 结 构 分 类 1. 直 接 连 接 式 分 动 器 一 种 为 图 中 的 短 时 四 轮 驱 动 的 分 动 器 ， 切 换 装 置 布 置 在 分 动 器 内 ， 当 图 中 的 爪 式 离 合 器 接 通 时 即 成 为 前 后 轮 直 接 连 接 的 四 轮 驱 动 ； 反 之 即 为 后 轮 驱 动 。 另 一 种 为 装 有 变 速 装 置 的 分 动 器 ， 设 有 两 档 ， 在 普 通 路 面 上 使 用 高 速 档 ， 恶 劣 路 面 上 使 用 低 速 档 。 通 过 爪 式 离 合 器 进 行 二 轮 或 四 轮 驱 动 的 切 换 。 2021-5-24 吉 林 大 学 分 动 器 结 构 分 类2. 液 压 多 片 离 合 器 式 分 动 器 当 液 压 多 片 离 合 器 分 离 时 ，汽 车 为 后 轮 驱 动 ； 多 片 离 合 器 强烈 结 合 在 一 起 时 ， 发 动 机 的 动 力也 能 传 递 给 前 轮 。3. 中 间 差 速 器 锁 死 式 分 动 器 通 过 中 间 差 速 器 ， 可 以 把 发 动机 动 力 按 一 定 比 例 分 配 给 前 后 驱动 轮 系 。 此 种 形 式 分 动 器 大 多 数采 用 爪 时 离 合 器 ， 司 机 在 座 椅 上遥 控 操 作 ， 或 该 装 置 自 动 动 作 使中 间 差 速 器 锁 死 2021-5-24 吉 林 大 学 分 动 器 结 构 分 类4.驱 动 力 前 后 分 配 式 分 动 器 这 种 分 动 器 利 用 粘 性 联 轴 节 或 液压 装 置 驱 动 后 轮 ， 其 功 能 只 是 把 驱 动扭 矩 分 配 给 前 后 轮 。5.中 间 差 速 器 差 动 限 制 式 分 动 器 主 要 利 用 前 后 驱 动 轮 系 的 转 速 差来 限 制 中 间 差 速 器 的 差 动 ， 如 粘 性 联轴 器 。 它 可 以 克 服 中 间 差 速 器 锁 死 装置 分 离 和 结 合 时 粗 暴 影 响 汽 车 行 驶 状态 的 缺 点 。 右 图 为 其 两 种 形 式 2021-5-24 吉 林 大 学 分 动 器 的 布 置 形 式独 立 式 分 动 器 这 种 分 动 器 单 独 使 用 自 己 的 壳 体 ， 是一 个 独 立 的 总 成 。 如 图 ： 左 侧 为 后 轮驱 动 系 的 原 布 置 方 案 ， 右 侧 为 四 轮 驱动 时 的 布 置 方 案 。 这 种 布 置 是 吉 普 车的 典 型 布 置 ， 越 野 车 也 大 都 采 用 这 种布 置 。 变 速 -分 动 -差 速 器 式 分 动 器 这 种 形 式 主 要 用 于 发 动 机 前 横 置 的 汽车 上 ， 可 以 解 决 布 置 上 的 困 难 。 与 变 速 器 一 体 化 的 分 动 器 主 要 用 于 发 动 机 前 纵 置 的 四 轮 驱 动 汽 车 上 ， 从 而 使 结 构 紧 凑 。 如 图 ： 在 发动 机 后 端 布 置 了 变 速 -分 动 器 ， 通 过 它将 动 力 分 配 给 后 轮 。 2021-5-24 吉 林 大 学 差 速 器工 作 原 理 如 图 ： 当 左 右 车 轮 转 速 相 同 时 小齿 轮 不 转 动 ， 差 速 器 的 齿 轮 托 架 和两 个 侧 齿 轮 以 相 同 的 转 速 旋 转 ； 当左 右 车 轮 发 生 转 速 差 时 ， 小 齿 轮 被迫 作 旋 转 运 动 吸 收 左 右 车 轮 的 转 速差 。差 速 器 形 式 1. 锥 齿 轮 式 差 速 器 最 常 见 的 结 构 形 式 ， 一 般 小 齿 轮 有 2个 ， 有 时 为 减 轻 小 齿 轮 的 工 作 负 荷 ， 也 有 使 用 4个 小 齿 轮 的 。 2021-5-24 吉 林 大 学 差 速 器 形 式2.双 行 星 齿 轮 式 差 速 器 如 图 ， 变 速 器 输 出 的 扭 矩 传 递给 齿 环 ， 在 前 后 传 动 轴 的 转 速 相同 时 ， 小 齿 轮 不 转 动 ， 整 个 机 构一 同 旋 转 ； 当 前 后 传 动 轴 转 速 不同 时 ， 中 心 齿 轮 和 行 星 齿 轮 托 架的 转 速 差 使 小 齿 轮 转 动 ， 并 吸 收前 后 传 动 轴 的 转 速 差 。3.复 合 行 星 齿 轮 式 差 速 器 如 图 ， 该 差 速 器 采 用 了 两 个 中 心齿 轮 并 列 布 置 ， 使 用 行 星 齿 轮 托架 把 两 个 中 心 齿 轮 连 接 起 来 。 动 力 从 左 侧 的 中 心 齿 轮 输 入 ， 由 行星 齿 轮 托 架 驱 动 前 轮 ， 右 侧 的 中心 齿 轮 驱 动 后 轮 。 2021-5-24 吉 林 大 学 差 动 限 制 装 置功 能 差 速 器 虽 然 能 把 相 同 大 小 的 扭 矩 分 配 给 两 个 转 速 不 同 的 轴 ， 但是 当 有 一 侧 车 轮 空 转 而 不 产 生 驱 动 力 时 ， 另 一 侧 车 轮 也 不 能 产生 驱 动 力 ， 致 使 汽 车 抛 锚 。 差 动 限 制 装 置 的 出 现 ， 克 服 了 差 速器 的 不 足 。 这 种 装 置 允 许 差 速 器 在 正 常 使 用 条 件 下 差 动 ， 而 当单 侧 车 轮 空 转 时 限 制 其 差 动 。分 类 1.扭 矩 感 应 式 差 动 限 制 装 置 差 动 限 制 装 置 能 感 应 到 差 速 器 的 差 动 扭 矩 ， 当 扭 矩 过 大 时 自动 的 限 制 差 速 器 的 差 动 。 主 要 有 多 片 摩 擦 离 合 器 和 扭 矩 敏 感 式差 速 器 。 2.转 速 差 感 应 式 差 动 限 制 装 置 差 动 限 制 装 置 能 感 知 到 差 速 器 的 差 动 速 度 ， 当 差 动 速 度 较 大时 ， 自 动 的 限 制 差 速 器 的 差 动 。 主 要 指 粘 性 联 轴 节 。 2021-5-24 吉 林 大 学 典 型 差 动 限 制 装 置多 片 摩 擦 离 合 器 式 1. 结 构 图 。 在 差 速 器 壳 体 和 侧 齿 轮之 间 布 置 了 摩 擦 片 ， 工 作 时 ， 由 于 差速 器 扭 矩 的 作 用 ， 用 凸 轮 把 摩 擦 片 压紧 。 2. 工 作 原 理 。 主 动 小 齿 轮 驱 动 齿 环 ，差 速 器 小 齿 轮 驱 动 侧 齿 轮 ， 使 整 个 差速 器 一 起 旋 转 。 当 左 右 轮 转 速 差 变 大时 ， 中 间 部 分 的 左 右 端 面 凸 轮 因 传 递扭 矩 过 大 而 分 离 ， 把 左 右 两 个 侧 齿 轮紧 压 向 差 速 器 壳 体 ， 其 结 果 使 转 速 低的 侧 齿 轮 转 速 升 高 了 。 3.特 点 。 这 种 装 置 差 动 限 制 效 果 较 好 并 能 提 高 操 纵 稳 定 性 ， 常 用 于 方 程 式赛 车 和 拉 力 赛 车 。 2021-5-24 吉 林 大 学 粘 性 联 轴 节1.结 构 原 理 。 粘 性 联 轴 节 壳 体 内 充 满 高 粘 性 的液 体 ， 一 般 多 数 使 用 硅 油 。 当 粘性 联 轴 节 的 壳 体 和 内 轴 发 生 相 对旋 转 时 ， 外 板 和 内 板 也 发 生 相 对的 旋 转 运 动 使 高 粘 度 的 硅 油 内 部产 生 剪 切 力 ， 该 阻 力 将 限 制 壳 体和 内 轴 的 相 对 旋 转 运 动 ， 从 而 达到 传 递 扭 矩 的 目 的 。2.特 点 。 粘 性 联 轴 节 的 优 点 在 于 ， 如 果适 当 的 变 更 内 外 板 形 状 、 两 板 之间 的 间 隔 ， 适 当 的 选 择 硅 油 的 特性 ， 可 以 使 粘 性 联 轴 节 的 扭 矩 分 配 特 性 非 常 柔 和 而 且 连 续 ， 很 适合 于 前 差 速 器 的 差 动 限 制 。 2021-5-24 吉 林 大 学 万 向 联 轴 节用 途 连 接 四 轮 驱 动 汽 车 上 的 轴 类 零 件 ， 提 高 汽 车 性 能 。分 类1.叉 式 联 轴 节 使 用 比 较 广 泛 ， 其 结 构 简 单 、 强 度 高 、 耐 久 性 好 、 生 产 性 高 、 成 本 低 .在 输 入 轴 转 速 一 定 时 叉 式 联 轴 节 每 转 一 圈 发 生 两 次 加 减 速 运 动 ， 为 非 等 速 联 轴 节 ， 用 于 连 接 角 度 比 较 小 的 情 况 。 2021-5-24 吉 林 大 学 万 向 联 轴 节2.等 速 联 轴 节 主 要 特 点 是 其 传 动 不 因 两 轴 连 接 角 而 出 现 输 出 转 速 的 波 动 ， 有 双 联 轴 节 和 球 笼 式 联 轴 节 两 种 形 式 。 图 示 为 球 笼 式 联 轴 节 ， 该 联 轴 节 壳 体 内 有 六 个 滚 球 ， 利 用 滚 球 传 递 扭 矩 。3.挠 性 联 轴 节 在 连 接 部 位 使 用 橡 胶 或 纤 维 材 料 ， 连 接 角 度 可 以 很 大 。 较 少 使 用 。 2021-5-24 吉 林 大 学 驱 动 系 的 总 布 置 形 式因 为 目 前 的 四 轮 驱 动 系 大 都 是 从 二 轮 驱 动 系 改 造 过 来的 ， 所 以 在 进 行 四 轮 驱 动 分 类 时 必 须 考 虑 原 二 轮 驱 动的 布 置 特 点 。四 轮 驱 动 的 总 布 置 分 类以 前 纵 置 发 动 机 后 轮 驱 动 为 原 型 的 四 轮 驱 动以 前 纵 置 发 动 机 前 轮 驱 动 为 原 型 的 四 轮 驱 动以 前 横 置 发 动 机 前 轮 驱 动 为 原 型 的 四 轮 驱 动以 中 置 发 动 机 为 原 型 的 四 轮 驱 动后 置 发 动 机 的 四 轮 驱 动 2021-5-24 吉 林 大 学 驱 动 系 的 总 部 置 形 式 以 前 纵 置 发 动 机 后 轮 驱 动 为 原 型 的 四 轮 驱 动 1.布 置 方 案 在 原 型 基 础 上 ， 在 传 动 轴 前 面 的 万 向 联 轴 节 处 布置 一 个 分 动 器 ， 并 且 在 分 动 器 前 端 布 置 一 个 传 动 轴和 前 差 速 器 。 2021-5-24 吉 林 大 学 驱 动 系 的 总 部 置 形 式 2.非 独 立 悬 挂 汽 车 的 解 决 方 案 此 类 汽 车 ， 如 吉 普 车 等 越 野 车 ， 可 在 发 动 机 下 面布 置 前 驱 动 桥 ， 前 桥 悬 挂 在 弹 簧 上 ， 汽 车 运 动 时 ， 前桥 可 随 弹 簧 上 下 颠 动 ， 由 于 原 车 发 动 机 离 地 面 较 高 且有 较 大 的 空 间 ， 一 般 不 会 有 问 题 。3.轿 车 的 解 决 方 案 轿 车 的 前 桥 都 是 独 立 悬 挂 的 ， 在 发 动 机 下 追 加 布置 前 差 速 器 、 等 速 联 轴 节 、 半 轴 较 困 难 ， 一 般 把 前 差速 器 和 发 动 机 油 底 壳 做 成 一 个 总 成 来 解 决 上 述 问 题 。 2021-5-24 吉 林 大 学 驱 动 系 的 总 布 置 形 式 以 前 纵 置 发 动 机 前 轮 驱 动 为 原 型 的 四 轮 驱 动 1.布 置 方 案 采 用 前 置 发 动 机 后 轮 驱 动 汽 车 的 布 置 方 案 2.产 生 的 问 题 及 解 决 方 法 A 容 易 使 发 动 机 过 分 前 移 B 可 能 使 车 体 尺 寸 和 重 量 都 向 前 移 为 避 免 上 述 问 题 ， 选 用 发 动 机 时 ， 直 列 发 动 机 最 多 为 5缸 六 缸 发 动 机 需 选 用 V6形 式 的 。 3.与 原 型 车 的 对 比 结 果 A 行 驶 性 能 大 幅 提 高 B 底 盘 距 地 面 高 度 略 有 上 升 C 车 厢 内 有 效 空 间 变 小 2021-5-24 吉 林 大 学 驱 动 系 的 总 部 置 形 式 以 前 横 置 发 动 机 前 轮 驱 动 为 原 型 的 四 轮 驱 动 1.布 置 方 案 将 分 动 器 布 置 到 变 速 -差 速 器 内 ， 形 成 变 速 -分 动 -差 速 器 结 构 2.特 点 结 构 紧 凑 ， 发 动 机 一 般 采 用 直 列 4缸 机 ， 最 多 直 列 5缸 或 V6机 2021-5-24 吉 林 大 学 驱 动 系 的 总 布 置 形 式 - 、 以 中 置 发 动 机 为 原 型 的 四 轮 驱 动 这 种 布 置 方 案 中 ， 发 动 机 处 于 底 盘 的 中 部 ， 司 机 座 椅之 后 ， 它 可 以 使 前 后 桥 载 荷 近 似 的 达 到 50： 50， 整 车转 动 惯 量 变 小 ， 从 而 提 高 了 汽 车 的 形 式 性 能 。后 置 发 动 机 的 四 轮 驱 动 由 于 发 动 机 后 置 ， 导 致 后 桥 后 移 ， 后 桥 壳 内 布 置 有 变速 机 构 、 分 动 机 构 和 差 速 机 构 。 这 种 四 轮 驱 动 汽 车 很少 。 2021-5-24 吉 林 大 学 四 轮 驱 动 的 分 类 及 特 点 2021-5-24 吉 林 大 学 短 时 四 轮 驱 动 方 案短 时 四 轮 驱 动 的 概 要 短 时 四 轮 驱 动 可 以 自 由 的 选 择 四 轮 驱 动 或 二 轮 驱 动 。 比 常 时 四 轮驱 动 经 济 型 好 ， 而 且 不 会 抛 锚 。 在 四 轮 驱 动 且 前 后 差 速 器 全 部 锁死 状 态 下 ， 即 便 三 个 车 轮 不 着 地 ， 只 要 有 一 个 车 轮 着 地 ， 也 能 把发 动 机 输 出 的 动 力 全 部 转 换 为 汽 车 的 驱 动 力 。短 时 四 轮 驱 动 加 重 了 驾 驶 员 的 负 担 驾 驶 员 需 要 判 断 出 在 哪 一 种 场 合 该 选 用 哪 一 种 驱 动 方 式 ， 驾 驶 员也 必 须 明 白 车 辆 的 二 轮 驱 动 和 四 轮 驱 动 各 有 何 优 缺 点 ， 驾 驶 员 需要 有 熟 练 的 驾 驶 技 能 。短 时 四 轮 驱 动 汽 车 的 两 大 特 征 1.越 野 性 好 2.难 于 使 用 2021-5-24 吉 林 大 学 短 时 四 轮 驱 动 汽 车 的 切 换 机 构机 械 离 合 器 驾 驶 员 拉 动 选 择 拉 杆 来 控 制 机 械 离 合 器 从 而 完 成 二 轮 或 四 轮 驱 动 的 选 择 。液 压 多 片 离 合 器 该 离 合 器 布 置 在 多 片 式 分 动 器 内 ， 驾 驶 员 在 遇 到 紧 急 情 况 采 取 紧 急 制 动 或 紧 急 加 速 时 ， 可 自 动 转 换 成 四 轮 驱 动 。 液 压 油 压 力 大 小 可 根 据 发 动 机 油 门 开 度 和 车 速 大 小 加 以 控 制 。 2021-5-24 吉 林 大 学 短 时 四 轮 驱 动 汽 车 的 传 动 效 率效 率 问 题 短 时 四 轮 驱 动 汽 车 在 二 轮 驱 动 时 ， 2个 非 驱 动 轮 不 起 驱 动 作 用 而 在 路 上 空 转 ， 并 且 带 动 与 之 相 关 的 驱 动 轮 系 如 半 轴 、 差 速 器 、 传 动 轴 等 也 跟 着 空 转 ， 从 而 消 耗 了 大 量 的 能 量 ， 降 低 了 传 动 效 率 。解 决 方 案 1.自 由 轮 毂 自 由 轮 毂 布 置 在 车 轮 轮 毂 处 ， 其 功 能 是 在 四 轮 驱 动 时 锁 死 连 接 ；在 二 轮 驱 动 时 分 开 空 转 ， 使 车 轮 不 再 带 动 驱 动 轮 系 转 动 而 单 独空 转 ， 从 而 减 少 了 能 量 损 失 ， 提 高 了 传 动 效 率 。 2.自 由 轮 离 合 器 自 由 轮 离 合 器 布 置 在 半 轴 上 ， 位 置 靠 近 差 速 器 一 侧 。 通 过 执 行机 构 可 以 控 制 自 由 轮 机 构 和 车 轮 自 动 的 分 离 或 啮 合 ， 从 而 使 驱动 轮 系 中 的 大 多 数 转 动 件 停 止 转 动 以 提 高 传 动 效 率 。 2021-5-24 吉 林 大 学 常 时 四 轮 驱 动 方 案常 时 四 轮 驱 动 概 述 常 时 四 轮 驱 动 系 统 上 布 置 有 中 间 差 速 器 ， 其 作 用 是 把 驱 动 扭 矩 传递 给 前 后 车 轮 ， 同 时 吸 收 前 后 车 轮 的 转 速 差 。分 类 1.固 定 扭 矩 分 配 方 式 （ 前 后 扭 矩 分 配 比 一 定 ） 中 间 差 速 器 锁 死 方 式 中 间 差 速 器 差 动 限 制 方 式 2.变 动 扭 矩 分 配 方 式 被 动 扭 矩 分 配 方 式 （ 利 用 前 后 轮 转 速 差 分 配 扭 矩 ） 主 动 扭 矩 分 配 方 式 （ 电 子 控 制 分 配 扭 矩 ） 2021-5-24 吉 林 大 学 常 时 四 轮 驱 动 固 定 扭 矩 分 配 方 式 - 固 定 扭 矩 分 配 方 式 的 特 点 固 定 扭 矩 分 配 方 式 利 用 布 置 的 中 间 差 速 器 把 扭 矩 分 配 到 前 后 车 轮 ，扭 矩 分 配 比 取 决 于 中 间 差 速 器 的 结 构 ， 多 数 为 50： 50。中 间 差 速 器 锁 死 方 式 汽 车 正 常 行 驶 时 ， 中 间 差 速 器 自 由 差 动 。 下 图 为 当 一 个 车 轮 陷 进泥 坑 ， 差 速 器 锁 死 与 不 锁 死 情 况 下 的 示 意 图 ： 如 左 图 ， 当 作 前 轮 陷 进 泥 坑 时 ， 司 机 将 中 间 差 速 器 锁 死 ， 后 轮 产 生 驱 动 力 ， 使 汽 车 摆 脱 抛 锚 的 危 险 。 而 右 图 中 差 速 器 没 锁 死 发 生 抛 锚 现 象 。 2021-5-24 吉 林 大 学 常 时 四 轮 驱 动 固 定 扭 矩 分 配 方 式 - 中 间 差 速 器 差 动 限 制 方 式 1.布 置 方 式 并 列 布 置 ： 把 粘 性 联 轴 节 或 液 压 式 多 片 离 合 器 等 差 动 限 制 装 置 和 中 间 差 速 器 并 列 布 置 直 列 布 置 ： 把 粘 性 联 轴 节 布 置 在 前 后 驱 动 轮 系 之 间 2.采 用 的 差 速 器 形 式 行 星 齿 轮 式 中 间 差 速 器 锥 齿 轮 式 差 速 器 粘 性 联 轴 节 差 动 式 中 间 差 速 器 液 压 多 片 离 合 器 差 动 限 制 式 中 间 差 速 器 2021-5-24 吉 林 大 学 常 时 四 轮 驱 动 变 动 扭 矩 分 配 方 式 - 变 动 扭 矩 分 配 方 式 的 特 点 汽 车 在 行 进 中 能 适 应 行 驶 状 态 和 路 面 情 况 ， 把 驱 动 扭 矩 合 理 的分 配 给 前 后 轮 ， 能 充 分 发 挥 各 轮 胎 的 驱 动 力 ， 并 提 高 操 纵 稳 定 性 。被 动 扭 矩 分 配 方 式 1.特 点 A. 依 靠 前 后 轮 转 速 差 分 配 扭 矩 ， 其 结 构 紧 凑 ， 成 本 低 B.传 递 的 扭 矩 小 ， 适 用 于 微 型 车 和 轻 型 车 2.结 构 在 前 置 前 驱 汽 车 上 追 加 一 个 分 动 器 ， 把 传 动 轴 延 长 使 之 能 驱 动 后 轮 ， 再 适 当 的 布 置 一 个 粘 性 联 轴 节 ， 就 实 现 了 四 轮 驱 动 方 案 。 如 图 2021-5-24 吉 林 大 学 被 动 扭 矩 分 配 方 式 3.联 轴 节 形 式 A.左 右 扭 矩 分 配 式 粘 性 联 轴 节 汽 车 正 常 行 驶 时 ， 粘 性 联 轴 节 的 壳 体 和 内 板 以 近 似 相 同 的 转 速 作 旋 转 运 动 ， 驱 动 扭 矩 没 有 分 配 到 后 轮 上 ， 汽 车 相 当 于 前 置 前 驱 。 当 前 后 轮 有 哪 一 个 车 轮 发 生 打 滑 空 转 时 ， 外 板 和 内 板 间 产 生 相 对 滑 动 ， 粘 性 联 轴 节 工 作 使 汽 车 变 成 四 轮 驱 动 。 B.液 力 偶 合 器 主 要 利 用 工 作 油 通 过 节 流 孔 产 生 的 粘 性 阻 力 来 传 递 扭 矩 2021-5-24 吉 林 大 学 被 动 扭 矩 分 配 方 式 -联 轴 节 形 式C.轴 向 柱 塞 泵 联 轴 节 其 工 作 原 理 与 液 力 偶 合 器 完 全 相 同D.转 翼 式 联 轴 节 前 后 轮 产 生 转 速 差 时 ， 三 翼 板 搅 动 硅 油 使 硅 油 变 成 压 力 油 推 动 活 塞 滑 动 ， 使 湿 式 多 片 离 合 器 动 作 开 始 传 递 扭 矩 。 如 图 2021-5-24 吉 林 大 学 主 动 扭 矩 分 配 方 式主 动 扭 矩 分 配 方 式 的 特 点 利 用 电 脑 和 各 种 传 感 器 不 断 地 判 断 轮 胎 对 地 面 的 动 态 附 着 力 和 司机 的 驾 驶 意 图 ， 积 极 的 控 制 汽 车 差 速 器 的 差 动 状 态 ， 平 衡 各 轮 的驱 动 力 ， 优 化 汽 车 的 各 项 性 能 。示 例 -奔 驰 4玛 奇 克 该 车 的 车 载 电 脑 对 车 轮 转 速 、 汽 车 车 速 、 转 向 盘 转 向 角 度 、 制 动力 进 行 判 断 ， 控 制 油 压 并 驱 动 相 关 离 合 器 动 作 ， 自 动 的 将 中 间 差速 器 和 后 差 速 器 锁 死 ， 自 动 的 切 换 成 后 二 轮 驱 动 或 四 轮 驱 动 ， 并可 从 四 种 运 行 模 式 中 自 选 一 种 最 佳 的 运 动 模 式 。 2021-5-24 吉 林 大 学 四 轮 汽 车 的 行 驶 特 性坏 路 的 通 过 性 1.阶 梯 路 面 的 攀 升 后 轮 驱 动 汽 车 ： 前 轮 顶 住 时 ， 后 轮 驱 动 力 再 大 也 没 用 。 前 轮 驱 动 汽 车 ： 前 轮 虽 然 能 抬 起 ， 但 抬 起 瞬 间 车 轮 失 去 对 阶 梯 壁 面 的 压 力 ， 汽 车 退 回 ， 恢 复 原 状 。 四 轮 驱 动 汽 车 ： 后 轮 驱 动 力 使 前 轮 压 在 阶 梯 壁 面 ， 前 轮 驱 动 力 使 前 车 轮 抬 起 ， 从 而 使 汽 车 攀 升 到 阶 梯 之 上 。 2.单 轮 被 支 起 或 落 到 深 坑 中 对 于 不 装 用 差 动 限 制 装 置 的 二 轮 驱 动 汽 车 完 全 不 能 行 驶 。 即 使 四 轮 驱 动 ， 如 果 在 差 速 器 上 没 有 差 动 限 制 装 置 或 没 有 装 用 差 动 锁 死 装 置 的 话 也 不 能 行 驶 。 这 种 情 况 下 ， 汽 车 必 须 使 用 粘 性 联 轴 节 或 差 速 器 锁 死 装 置 ， 才 能 解 决 问 题 。 2021-5-24 吉 林 大 学 坏 路 的 通 过 性3.双 摩 擦 系 数 路 面 此 类 路 况 如 汽 车 单 侧 前 后 轮 碰 到 冰 面 或 水 湿 路 面 ， 会 使 得 路面 摩 擦 系 数 十 分 小 ， 如 果 踏 动 制 动 踏 板 ， 汽 车 可 能 会 发 生 严 重 侧滑 或 围 绕 自 身 重 心 旋 转 。 在 汽 车 上 装 用 差 速 器 差 动 限 制 装 置 后 ， 不 仅 能 抑 制 车 轮 打 滑 ，还 能 使 另 一 侧 的 车 轮 产 生 数 倍 大 的 驱 动 力 ， 使 汽 车 摆 脱 困 境 。 这 种 装 置 同 时 适 用 于 二 轮 与 四 轮 驱 动 汽 车 ， 但 在 四 轮 驱 动 汽车 上 会 更 有 效 。 2021-5-24 吉 林 大 学 四 轮 驱 动 汽 车 的 转 向 性转 向 性 分 析 图 示 为 汽 车 转 弯 中 单 侧 前 后 轮 的 模 型 。 如 果 转 弯 过 程 中 无 加 减 速 ， 匀 速 行 驶 ， 此 时 的 汽 车 转 向 性 取 决 于 作 用 在 前 后 轮 上 的 转 向 力 大 小 。 如 果 前 轮 转 向 力 大 于 后 轮 转 向 ， 汽 车 将 发 生 过 转 向 现 象 ； 如 果 前 轮 转 向 力 较 小 时 汽 车 将 发 生 转 向 不 足 问 题 。 2021-5-24 吉 林 大 学 各 种 形 式 四 轮 驱 动 汽 车 的 转 向四 轮 直 接 连 接 的 四 轮 驱 动 汽 车 急 转 弯 时 会 出 现 制 动 现 象 ， 转 向 盘 变 得 沉 重 ， 轮 胎 出 现前 后 方 向 打 滑 ， 这 将 使 汽 车 失 去 侧 向 力 。 此 类 汽 车 只 能 在 转 弯 半径 比 较 大 的 道 路 上 使 用 。 转 弯 制 动 性解 决 途 径 单 向 超 越 离 合 器 是 一 种 只 能 单 方 面 传 递 扭 矩 的 机 构 。 如 图 外 环 动 力 来 自 发 动 机 ， 内 环 接 前 驱 动 轴 。 汽 车 直 线 行 驶 时 发 动 机 扭 矩 传 递 给 前 后 轮 ， 此 时 为 四 轮 驱 动 ； 转 弯 时 ， 前 轮 比 后 轮 转 动 快 ， 单 向 超 越 离 合 器 空 转 ， 前 轮 和 发 动 机 间 的 传 动 被 切 断 而 成 为 后 轮 驱 动 ， 从 而 解 决 了 转 向 制 动 问 题 。 2021-5-24 吉 林 大 学 各 种 形 式 四 轮 驱 动 汽 车 的 转 向中 间 差 速 器 无 差 动 限 制 方 式 的 四 轮 驱 动 此 类 汽 车 前 后 轮 的 驱 动 扭 矩 分 配 比 固 定 不 变 ， 在 转 弯 过 程 中如 果 突 然 紧 急 加 速 的 话 ， 其 前 后 车 轮 所 获 得 的 驱 动 扭 矩 急 剧 增 加 ，结 果 使 前 轮 侧 向 力 变 得 十 分 小 ， 有 时 甚 至 为 零 ， 使 汽 车 冲 出 弯 道 。可 变 扭 矩 分 配 方 式 的 常 时 四 轮 驱 动 由 于 差 动 限 制 装 置 的 作 用 ， 即 便 前 轮 有 较 大 滑 动 ， 但 是 驱 动 扭矩 开 始 向 后 轮 转 移 ， 从 而 抑 制 了 前 轮 的 滑 动 ， 使 汽 车 具 有 不 足 转向 特 性 。驱 动 力 分 配 控 制 方 式 的 四 轮 驱 动 驱 动 力 的 分 配 问 题 极 大 的 影 响 着 汽 车 的 转 向 性 ， 此 类 方 式 能 根据 行 驶 状 态 合 理 分 配 前 后 轮 驱 动 力 ， 所 以 比 较 理 想 。 2021-5-24 吉 林 大 学 四 轮 驱 动 汽 车 的 制 动概 述 在 二 轮 驱 动 汽 车 上 ， 前 后 轮 完 全 独 立 ， 制 动 时 ， 前 后 轮 制 动 力 互不 相 关 。 而 四 轮 驱 动 汽 车 其 前 后 驱 动 轮 总 是 以 某 种 形 式 互 相 连 接在 一 起 ， 制 动 时 ， 前 后 制 动 器 互 相 影 响 ， 使 汽 车 的 制 动 性 发 生 很大 的 变 化 。轮 胎 抱 死 时 汽 车 的 运 动 1.前 轮 抱 死 前 轮 失 去 转 向 性 ， 后 轮 没 抱 死 ， 仍 产 生 充 分 的 侧 向 力 ， 致 使 汽 车 沿 弯 道 切 线 方 向 冲 出 道 路 。 2.后 轮 抱 死 后 轮 失 去 侧 向 力 并 且 产 生 横 向 打 滑 ， 使 汽 车 绕 自 身 重 心 旋 转 直 至 停 车 。 3.前 后 轮 同 时 抱 死 前 后 轮 全 都 失 去 侧 向 力 ， 汽 车 仍 按 轮 胎 抱 死 前 的 运 动 路 线 继 续 向 前 行 驶 ， 直 至 停 车 。 2021-5-24 吉 林 大 学 制 动 防 抱 死 系 统功 能 通 过 控 制 车 轮 的 制 动 扭 矩 ， 使 轮 胎 的 滑 动 率 处 于 最 佳 范 围 ， 在 车轮 不 抱 死 的 情 况 下 使 轮 胎 产 生 最 大 的 制 动 力 ， 同 时 在 保 持 较 高 方向 稳 定 性 的 前 提 下 在 最 短 距 离 内 达 到 制 动 效 果 ， 从 而 提 高 整 车 的制 动 力 和 转 弯 力 。原 理 滑 动 率 ： S = (V-Vt)*100%/V 其 中 ： V 汽 车 速 度 Vt 轮 胎 速 度 S = 1520%时 ， 制 动 力 系 数 达 到 最 大 值 ， 通 过 控 制 滑 动 率 大 小 从 而 达 到 控 制 制 动 力 大 小 的 目 的 。 2021-5-24 吉 林 大 学 四 轮 驱 动 汽 车 的 制 动 防 抱 死 系 统不 足 在 二 轮 驱 动 汽 车 上 发 展 起 来 的 制 动 防 抱 死 系 统 并 不 能直 接 用 到 四 轮 驱 动 汽 车 上 ， 原 因 有 ： A. 四 轮 汽 车 车 速 检 测 困 难 ， 检 测 出 的 最 高 车 速 容 易 使 控 制 系 统 造 成 误 判 。 B. 制 动 系 的 振 动 过 大 。 防 抱 死 系 统 的 工 作 原 理 是 加 大 制 动 力 使 车 轮 即 将 抱 四 时 再 减 少 制 动 力 ， 这 样 反 复 自 动 控 制 。 由 于 四 驱 动 系 惯 性 相 对 较 大 ， 就 导 致 了 更 大 的 振 动 。 2021-5-24 吉 林 大 学 四 轮 驱 动 汽 车 的 制 动 防 抱 死 系 统问 题 的 解 决 方 案 1.在 制 动 防 抱 死 系 统 起 作 用 时 ， 使 差 动 限 制 装 置 的 作 用 减 弱 。 例 如 ， 使 粘 性 联 轴 节 传 递 的 扭 矩 变 小 ， 或 使 其 正 反 向 所 传 递 的 扭 矩 不 同 等 。 2.在 制 动 防 抱 死 系 统 起 作 用 时 ， 把 前 后 驱 动 轮 系 分 离 开 来 ， 使 汽 车 自 动 的 变 为 二 轮 驱 动 汽 车 。 3.采 用 加 速 度 传 感 器 ， 判 断 路 面 摩 擦 系 数 大 小 ， 进 而 利 用 制 动 控 制 程 序 进 行 制 动 控 制 。 2021-5-24 吉 林 大 学 驱 动 型 式 对 汽 车 行 驶 性 能 的 影 响 2021-5-24 吉 林 大 学 驱 动 型 式 对 纵 向 动 力 学 的 影 响 由 于 前 轴 与 后 轴 载 荷 不 同 及 汽 车 质 心 位置 变 化 的 影 响 ， 前 轮 驱 动 与 后 轮 驱 动 对附 着 系 数 的 利 用 率 不 同 。 而 全 轮 驱 动 的牵 引 性 能 则 受 转 矩 分 配 率 的 影 响 。 2021-5-24 吉 林 大 学 牵 引 性 能 的 表 征 等 效 爬 坡 度 可 用 于 表 征 汽 车 牵 引 性 能 。 汽 车 在 坡 道 上 必 须 首 先 克服 坡 度 阻 力 ， 如 果 汽 车 再 加 速 ， 便 有 加 速 阻 力 。 忽 略 风 阻 与 旋 转质 量 的 等 效 惯 性 力 ， 驱 动 轮 传 递 的 纵 向 力 有 ： sin xx st aF G G g xGFu F cosG stF G 传 递 此 纵 向 力 所 必 须 的 摩 擦 系 数 为 ：若 各 轮 附 着 系 数 相 同 ， 则 等 效 爬 坡 度 与 相 同uta n c o sxE st stai g 2021-5-24 吉 林 大 学 前 轴 驱 动 与 后 轴 驱 动 车 的牵 引 性 能Ev h sEiu l hil l Eh v sEiu l hil l 前 轴 、 后 轴 驱 动 车 克 服 等 效 爬 坡 度 所 需 摩 擦 系 数 为 : 给 出 轮 胎 与 路 面 之 间 附 着 系 数 ， 则 等 效 爬 坡 度 为 1 hEfront sH lli hu l 1 vE rear sH lli hu l 2021-5-24 吉 林 大 学 全 轮 驱 动 汽 车 力 矩 分 配 如 果 是 平 衡 式 全 轮 驱 动 (有 中 央 差 速 器 )，则 要 按 一 定 比 例 分 配 前 后 轴 间 的 驱 动 力矩 。 后 轴 的 力 矩 分 配 系 数 为 ：h M TMM 对 前 轴 驱 动 =0； 后 轮 驱 动 =1。 一 些 全 轮 驱动 汽 车 对 力 矩 分 配 的 选 择 情 况 如 下 ：Audi =0.5BMW325iX =0.63BENZ 4 MATIC =0.65MM M 2021-5-24 吉 林 大 学 全 轮 驱 动 汽 车 等 效 爬 坡 度 如 果 传 递 前 轴 力 矩 所 需 的 摩 擦 系 数 大 于 后 轴 的 ，则 前 轴 车 轮 先 打 滑 ， 相 反 则 后 轴 车 轮 先 打 滑 。 1 h E A l l sMH lli hu l vE A ll sMH lli hu l 前 轴 车 轮 先 打 滑 时 ， 等 效 爬 坡 度 为后 轴 车 轮 先 打 滑 时 ， 等 效 爬 坡 度 为 2021-5-24 吉 林 大 学 各 种 驱 动 型 式 汽 车 牵 引 性 能 的 比 较 2021-5-24 吉 林 大 学 驱 动 型 式 对 横 向 动 力 学 的 影 响 由 于 库 仑 摩 擦 圆 的 作 用 ， 驱 动 方 式 对 横 向 动 力 学 的 影 响使 驱 动 轮 所 能 传 递 的 侧 向 力 小 于 非 驱 动 轮 的 ， 在 一 般 路面 的 行 驶 范 围 内 ， 现 代 轿 车 中 的 驾 驶 员 是 感 觉 不 到 这 种差 异 的 。 在 前 轮 驱 动 时 ， 仅 是 驱 动 力 对 转 向 舒 适 性 有 些不 良 影 响 。 在 物 理 极 限 范 围 中 或 在 摩 擦 系 数 小 的 路 面 上 ， 这 种 驱 动影 响 才 明 显 表 露 出 来 。 前 轮 驱 动 时 ， 前 轴 首 先 达 到 附 着 检 限 ， 汽 车 向 前 驶 出 弯道 ， 表 现 为 不 足 转 向 。 后 轮 驱 动 汽 车 通 过 调 整 行 驶 机 构也 可 使 汽 车 在 极 限 区 域 内 为 不 足 转 向 。 如 果 驱 动 轮 超 过牵 此 检 限 ， 打 滑 并 丧 失 后 轴 的 侧 向 导 向 能 力 ， 则 当 发 动机 扭 矩 较 大 或 在 平 滑 道 路 上 行 驶 时 ， 固 有 转 向 特 性 将 可能 变 为 严 重 的 过 多 转 向 。 2021-5-24 吉 林 大 学 全 轮 驱 动 汽 车 优 缺 点 全 轮 驱 动 汽 车 的 优 点 在 附 着 系 数 小 的 道 路 上 特别 明 显 ， 因 为 推 进 力 分 配 在 两 轴 上 ， 在 总 的 推进 力 相 同 情 况 下 ， 车 轮 可 传 递 较 大 的 侧 向 力 ，因 为 没 有 一 个 车 轮 单 独 超 过 附 着 极 限 。 不 过 全 轮 驱 动 也 存 在 根 本 性 的 困 难 问 题 ， 驾 驶员 总 是 很 晚 才 察 觉 到 汽 车 已 逼 近 行 驶 动 态 的 极限 ， 因 为 它 不 象 单 轴 驱 动 那 样 通 过 不 足 转 向 或过 多 转 向 的 增 大 明 显 告 知 驾 驶 员 。 因 为 四 轮 均传 递 驱 动 力 ， 当 在 平 坦 的 弯 道 上 达 到 很 高 的 速度 以 及 后 轴 分 配 力 矩 较 多 时 ， 只 有 很 少 的 侧 向力 储 备 使 汽 车 保 持 稳 定 。 2021-5-24 吉 林 大 学 全 轮 驱 动 汽 车 改 善 稳 定 性 的 措 施 基 于 这 一 原 因 ， BENZ特 别 选 择 了 自 动 转换 的 4轮 驱 动 案 (4 MATIC)。 一 般 情 况 下 ，4 MATIC汽 车 以 后 轮 驱 动 行 驶 ， 只 是 当纵 向 或 横 向 滑 动 率 超 过 规 定 的 极 限 值 时 ，才 由 电 子 接 通 前 轴 驱 动 ， 这 将 通 过 速 度仪 中 发 亮 的 信 号 灯 告 知 驾 驶 员 。 2021-5-24 吉 林 大 学 驱 动 系 统 结 构 对 稳 定 性 的 影 响 2021-5-24 吉 林 大 学 差 速 器 锁 结 构 和 作 用 差 速 器 锁 就 是 用 来 改 善 在 一 些 极 限 附 着 率下 的 牵 引 情 况 ， 它 部 分 可 一 部 地 中 断 驱 动轮 之 间 的 差 速 ， 并 通 过 将 剩 余 的 驱 动 力 矩传 给 附 着 能 力 较 高 的 车 轮 来 阻 碍 车 轮 的 进一 步 空 转 。 目 前 已 有 手 动 的 、 自 动 锁 定 的和 自 动 调 节 的 可 锁 式 差 速 器 。 可 锁 式 差 速器 的 基 本 作 用 见 图 5-34。 2021-5-24 吉 林 大 学 可 锁 式 差 速 器 结 构 2021-5-24 吉 林 大 学 差 速 器 锁 止 参 数 锁 定 度 S 的 定 义 为 两 个 单 独 输 出 力 矩 的差 值 与 总 和 的 比 值 ：100%f rf rM MS M M 锁 定 力 左 与 输 出 力 矩 的 差 值 相 等 。 如 输 出 力矩 为 ， 轴 传 动 比 为 ， 效 率 为 =0.95至 0.97， 则锁 定 力 矩 为 ： 100lock D D AllSM i M 2021-5-24 吉 林 大 学 锁 定 作 用 的 影 响 差 速 器 锁 首 先 是 为 改 善 越 野 汽 车 的 牵 此 而 发 展 起 来 的 ， 轿 车 用 限止 滑 转 的 差 速 器 除 可 改 善 牵 引 性 外 ， 还 对 行 驶 特 性 有 良 好 的 作 用 。可 锁 式 差 速 器 在 单 轴 驱 动 的 汽 车 中 实 质 上 仅 限 于 后 轮 驱 动 。 因 为前 轮 驱 动 时 驱 动 力 的 分 配 不 均 ， 使 转 向 时 产 生 较 大 的 干 扰 力 矩 。 由 于 设 置 了 差 速 器 锁 ， 单 侧 光 滑 车 道 上 的 牵 引 性 能 得 到 了 最 明 显的 改 善 。 图 5-35表 示 了 一 辆 全 轮 驱 动 汽 车 在 两 侧 不 的 路 面 上 加 速 ，后 轴 横 向 锁 定 时 具 有 明 显 的 作 用 。 在 情 况 下 ， 纵 向 锁 定 使 推 进 力仅 有 微 小 的 改 善 。 采 用 横 向 锁 定 时 ， 在 两 侧 不 等 的 车 道 上 ， 单 侧较 高 的 力 产 生 绕 汽 车 质 心 的 横 摆 力 矩 ， 该 力 矩 必 须 由 车 轮 转 向 来补 偿 。 横 摆 力 矩 的 大 小 取 决 于 驱 动 力 矩 、 锁 定 力 矩 和 左 右 车 道 的附 着 系 数 。 2021-5-24 吉 林 大 学 图 5-35 2021-5-24 吉 林 大 学 图 5-37汽 车 在 左 右 摩 擦 系 数 不 同 路 面 上 加 速 时 驱 动 力 的 分 配 、锁 定 力 矩 和 横 摆 稳 定 性 之 间 的 关 系 2021-5-24 吉 林 大 学 图 5-38 图 5-39 2021-5-24 吉 林 大 学 差 速 锁 对 行 驶 稳 定 性 影 响 的 分 析 在 曲 线 行 驶 中 加 速 时 ， 踏 下 加 速 踏 板 后 增 大 的 推 进 力 ，其 绝 大 部 分 全 给 了 曲 线 外 侧 具 有 较 大 附 着 性 的 车 轮 ，因 此 前 述 作 稳 态 圆 周 行 驶 时 不 足 转 向 趋 势 减 小 ， 初 始横 向 加 速 度 低 时 ， 汽 车 处 于 中 性 转 向 。 若 初 始 横 向 加 速 度 较 高 ， 便 出 现 向 曲 线 内 侧 旋 转 的 横摆 力 矩 ， 如 提 供 的 驱 动 力 大 于 后 轴 的 附 着 能 力 ， 具 有可 锁 式 差 速 器 的 汽 车 立 即 甩 尾 。 在 有 差 速 传 动 的 汽 车上 多 余 的 圆 周 力 通 过 曲 线 内 侧 车 轮 的 打 滑 来 抵 消 ， 因而 横 摆 运 动 必 然 是 稳 定 的 。