汽车构造培训2底盘构造及汽车性能

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第4章 汽车底盘构造及工作原理,4.1 汽车传动系的构造及工作原理4.1.1 传动系的形式和组成4.1.2 传动系各部件的主要功用4.1.3 离合器的种类、基本组成及工作原理4.1.4 机械式变速器的组成与工作原理4.1.5 万向传动装置的组成及分类4.1.6 驱动桥,1,2.,分类,按结构和传动介质分，型式有：,（1）,机械式,（2）,液力机械式,（3）,静液式,（容积液压式）,（4）,电动式,1.功用,发动机发出的动力,驱动车轮,一、传动系的功用与组成,2,3. 机械式一般结构组成,3,4,4.液力机械式传动系：,液力传动（此处单指动液传动）是利用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。液力传动装置串联一个有级式机械变速器，这样的传动称为液力机械传动。,5,5.功能,（1）减速和变速,传动比,（2）实现汽车倒驶,发动机转速不变，驱动轮反向，在变速器中加倒档。,（3）,必要时中断传动,（4）差速作用,（5）,万向传动,离合器,变速器空档,暂时中断,长时间中断,6,6.各部分功能,（1）离合器：,平顺接合 ，传递动力；必要时暂时切断传动,。,（2）变速器：,实现变速、变扭和变向。,（3）万向传动装置：,将变速器传出的动力传给主减速器。,（4）主减速器：,减速，增矩,。,（5）差速器：,将主减速器传来的动力分配给左、右半轴。,（6）半轴：,将动力由差速器传给驱动轮。,7,二、机械式传动系布置 形式,按发动机位置：,前置后驱动（,FR,广泛）,主要用于货车、部分客车和部分高级轿车,。该布置方案的优点是：前后轴的质量分配比较理想。,8,后置后驱动,(RR),该方案主要用于大中型客车和少数跑车上，以利于前后轴载荷的合理分布。缺点是发动机的冷却条件较差。,特点是发动机布置在后轴之后，用后轮驱动。,9,前置前驱,(FF),该种布置方案主要运用于轿车：车身地板高度较低，有助于提高汽车行驶稳定性。而且整个传动系统集中在汽车前部，所以操作机构布置较简单。,发动机横置时，主减速器可以采用结构、加工较简单的圆柱齿轮福。,10,发动机,离合器,变速驱动桥,制动器,前悬架,11,中置后驱动,（MR）,特点是发动机布置在前后轴之间，用后轮驱动。用于跑车和少数大中型客车。,12,特点：有多个驱动桥，在变速器后加了一个分动器，其作用是把变速器输出的动力经几套万向传动装置分别传给所有的驱动桥，并可以进一步降速增扭。,全轮驱动（4WD）,13,按驱动轮数：,前位代表总轮数，后位代表驱动轮数（以轮毂数计算）,42，62，64，84，全轮驱动：44，66，88,14,离合器,离合器的功用及工作原理,摩擦离合器的构造,离合器的操纵机构,15,一、离合器的功用和类型,1）使发动机与传动系平顺接合，保证汽车平稳起步,2）暂时切断传动， 保证传动系换档时工作平顺,3）限制所传递的转矩，防止传动系过载,1、离合器的功用,16,二、离合器的类型,摩擦式离合器,：分湿式和干式,液力偶合器,：油液传递转矩,电磁离合器,：线圈的通断电控制,17,三、摩擦片式离合器的工作原理,18,摩擦片式离合器的工作过程,接合状态,分离状态,踏板力F,发动机,变速器,19,捷达轿车钢丝绳索传动,20,离合器操纵机构,21,变速器的概述,变速器的概述,变速器的变速传动机构,变速器的操纵机构,分动器,22,一、,变速器,功用,1.改变汽车的行驶速度和牵引力,2.改变驱动轮的旋转方向,3.使动力与驱动轮脱离,4.驱动其它机构,23,二、变速器的分类,按传动比变化分为有级、无级和综合式三种,1,.有级式变速器,采用齿轮传动，具有若干个定值传动比,24,2.无级式变速器,传动比可在一定范围内连续变化,多采用液力变距器完成,25,3.综合式变速器,由液力变距器和行星齿轮式变速器组成的液力机械式变速器，有限范围无级变速,26,按操纵方式分,强制操纵式变速器,MT(ManualTransmission),自动操纵式变速器,AT(AutomaticTransmission),半自动操纵式变速器,AMT（Automatic Mechanical Transmission）,27,（三）变速器组成（普通齿轮式）,传动机构： 传递和改变扭拒,操纵机构：实现对传动控制,箱体 ： 保护、贮油,奔驰C级Sport Coupe 6速手动变速箱,28,1.桑塔纳2000变速器,五前进档和一倒档,离合器,主减速器,半轴,变速器壳体,变速器一轴,二轴,倒档轴,29,2、变速器各档位工作过程,(1),空挡,一轴,二轴,四档齿轮,三档齿轮,二档齿轮,一档齿轮,五档齿轮,倒档齿轮,同步器,30,空档,31,（2）一档传动路线,一档齿轮,32,一档,33,（3）二档传动路线,二档齿轮,34,二档,35,（4）三档传动路线,三档齿轮,同步器,36,三档,37,（5）四档传动路线,四档齿轮,同步器,38,四档,39,（6）五档传动路线,五档齿轮,同步器,40,五档,41,（7）倒档工作过程,一轴倒档齿轮,二轴倒档齿轮,倒档轴,倒档惰轮,42,倒档,43,变速器操纵机构的功用及要求,功用,保证驾驶员根据使用条件，将变速器换入某个档位,要求,设有自锁装置，防止变速器,自动换档和自动脱档,设有互锁装置，保证变速器不会同时换入两档，,以免发动机熄火或件坏,设有倒档锁，防止误换倒档，,否则会发生安全事故,44,二、变速器操纵机构的构造,（一）换档机构,功用,：用来拔动滑动齿轮或啮合套实现挂档和摘档。,型式,：,1）直接操纵,2) 远距操纵,组成：,变速杆、拨块、拨叉轴和拨叉等；,45,变速箱操纵机构换档过程,46,传动系之,万向传动装置和驱动桥,47,一、万向传动装置的功用,1、主要由,万向节、传动轴,组成，有的装有,中间支承,2、功用是能在轴间,夹角,及相互,位置,经常发生,变化的转轴,之间,传递动力,48,应用：,1）变速器与驱动桥之间,2）变速器与分动器之间,3）驱动桥的半轴,4）断开式驱动桥的半轴,5）转向轴,49,万向节,按其速度特性分为,不等速万向节,准等速万向节,等速万向节,按其刚度大小分为,挠性万向节,刚性万向节,50,球笼式等速万向节,工作演示,51,球笼式万向节的等速性,特点：,承载能力强，结构紧凑，拆装方便，两轴最大交角为42,52,固定型和伸缩型广泛应用于采用独立悬架的轿车转向驱动桥，如红旗、桑塔纳、捷达、宝来、奥迪等轿车的前桥。其中固定型用于靠近车轮处，伸缩型用于靠近驱动桥处。,53,桑塔纳2000等速万向节与传动轴,接轮毂,接半轴,联轴节,54,传动轴的形式,单节传动轴,双节传动轴,前节近似直线,后节近似直线,驱动轴总成,1-短轴；2-外侧等速万向节；3-驱动轴；4-内侧等速万向节,变速器和后桥之间距离较长时常使用两段传动轴,1-变速器；2-中间支承；3-后驱动桥；4-后传动轴；5-球轴承；6-前传动轴,55,驱动桥,56,(1)主减速器：,降速、增矩、变向,(2)差速器：,使两侧驱动轮不等速旋转,(3)半轴,：将扭矩从差速器传至驱动桥,(4)桥壳：,安装基础，承重，且承力,驱动桥组成,57,整体式驱动桥,断开式驱动桥,驱动桥的类型,58,断开式驱动桥,59,主减速器,（一）功用：,增扭减速：减速器传动比保证变速器置最高档时，汽车有足够的牵引力以克服行驶阻力而获得最高车速。,改变旋转平面（对纵置发动机而言）,60,单级主减速器,61,1.差速器功用,1）左右车轮差速，差速特性（即n特性）。,2）扭矩平分给两半轴，扭矩等分特性（即M特性）,2.差速器分类,按用途分,轮间差速器,轴间差速器,按工作特性分,普通差速器,防滑差速器,差速器,62,桑塔纳轿车差速器分解图,63,一、普通差速器,对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴（十字轴或一根直销轴）和差速器壳等组成 。,1-轴承；2-左外壳；3-垫片；4-半轴齿轮；5-垫圈；6-行星齿轮； 7-从动齿轮；8-右外壳；9-十字轴；10-螺栓,动力传递路线,主减速器主动锥齿轮从动锥齿轮差速器壳行星齿轮轴,左半轴齿轮左半轴,行星齿轮,右半轴齿轮右半轴,64,差速器工作情况,行星齿轮动：,1、公转,2、自转,65,差速器工作原理,66,工作原理,差速器运动原理结论：,1、一侧半轴转速减小的数值等于另一侧半增加的数值，两侧半轴转速之和等于两倍壳体转速。,2、差速器壳的转速永远为两半轴转速之和的半均值,差速器扭矩分配原理结论：,1.永远将传给它的力矩平均分配给左右半轴。,2.作用在两侧半轴的力矩永远相等。,既普通差速器的特点为：,差速而不差扭。,汽车的通过性能，理想差速器的内摩擦力矩是可变的-现代汽车采用防滑差速器。,67,思考题,学习了差速器的差速特性：,如果汽车的一个车轮陷在泥中，汽车会有什么情况发生？,根据差速器的转速特性,1.当车轮的一侧转速为零时，则另一侧车轮的转速是多少？,2.但差速器壳体的转速为零时，两车轮如果运动时怎样的状态？,68,章节小结,汽车底盘由传动系、行驶系、制动系、转向系组成；,离合器的主、从动部分常处于分离状态。为使离合器接合柔和，驾驶员应逐渐放松离合器踏板。,汽车需要短时间切断动力一般使用离合器；,汽车长时间停驻，保持中断状态，变速器应置于空档；为了提高传动轴的强度和刚度，传动轴一般都做成空心的；,发动机的动力是经离合器、变速器、传动轴传给驱动桥 ；,CVT（Continuously Variable Transmission）无级式变速器,对称锥齿轮差速器的特性可以概括为 差速不差扭；,汽车行驶中换挡应轻巧、及时、迅速和准确，当动力不足时应该换入低速挡，不得越级减挡；变速器的档位越低，传动比越大，汽车的行驶速度越低 ；,69,4.2 汽车行驶系的结构及主要功用,4.2.1 行驶系的组成及功用4.2.2 车架的形式与结构4.2.3 悬架的种类、结构及主要功用4.2.4 转向桥与车轮,70,（1）承受汽车的总质量,传递并承受路面作用于车轮上各向反力及其形成的力矩；,（2）把来自于传动系的扭矩通过路面与驱动轮间的附着力转化为地面对车辆的牵引力；,（3）与转向系统协调配合工作，实现汽车行驶方向的正确控制，以保证汽车操纵稳定性；,（4）缓和路面对车身的冲击和振动。,行驶系统的组成：车架、车桥、悬架、车轮（或履带）。,行驶系统的类型：轮式、半履带式、全履带式、车轮履带式。,二、行驶系的组成及类型,71,三、轮式汽车行驶系统,由,车架、车桥、车轮和悬架,组成。,72,1、边梁式车架的组成,73,四、中梁式车架,中梁式车架只有一根位于中央贯穿前后的纵梁，纵梁断面为圆形或矩形，其上固定有横向的托架或连接梁，使车架成鱼骨状。亦称为脊梁式车架。,74,八、承载式车身,大多数轿车和部分大型客车取消了车架，以车身兼代车架的作用，将所有部件固定在车身上，所有的力也由车身来承受，这种车身称为承载式车身。,75,1、制动鼓 2、轮毂 3、4、轮毂轴承 5、转向节臂 6、油封 7、衬套 8、主销 9、滚子止椎轴承 10、前轴,76,定义：,指前轮和主销安装位置的确定。,功用：,转向轻便、行驶稳定、减少轮胎和机件的磨损等。,定位参数：,主销后倾、主销内倾、前轮外倾、前轮前束。,转向轮定位对转向轮的要求：,具有良好的直线行驶的能力；,具有自动回正的作用；,操纵省力可靠；,轮胎磨损要小,77,主销后倾角,主销后倾角有使车轮自动回正的作用,1、,主销后倾 ,定义：,从侧面观察，在汽车纵平面内，主销上部向后倾斜，其轴线与横向铅垂面的夹角称为主销后倾角。向后为正，向前为负,保证方法：,倾斜加工主销孔。,利用钢板弹簧安装确定,作用,保证汽车稳定的直线行驶；,因为后倾形成拖距，当车轮偏转时，形成稳定力矩。一般,角不超过,2,3,。,78,主销后倾概述,79,2、主销内倾（）,定义：从前方看，在汽车横向平面内，主销上端向内倾斜，其轴线与纵向铅垂面的夹角称为主销内倾角。,保证方法：,前轴设计中保证，,倾斜加工主销孔,主销内倾角有使车轮自动回正的作用,车轮绕主销旋转180后的状态,80,3、前轮外倾（）,定义：从前方看，在汽车横向平面内，前轮上端向外倾斜，其车轮平面与纵向铅垂面之间的夹角，称为前轮外倾角（一般为1左右）。,81,4、前轮前束（）,定义：,前轮安装后，在同一轴上的两端车轮旋转平面不平行，在与地面平行的平面内，前端略向内束的现象。,表示汽车两前轮前端比后端窄的程度。即=A-B,保证方法：,改变转向梯形机构横拉杆的长度。,调节横拉杆来调节车轮前束,（AB）称为前束值 一般前束值为012mm,82,前轮前束概述,83,后轮的外倾角和前束,（1）后轮的负外倾角可增加车轮接地点的跨度，增加汽车的横向稳定性；,（2）前束可抵消汽车高速行驶且驱动力F较大时，车轮出现的负前束（前张），减少轮胎的磨损；,84, 16.4 车轮与轮胎,作用,支承整车；缓和由路面传来的冲击；通过轮胎与路面间存在的附着作用产生驱动力和制动力；产生平衡汽车转向行驶时的离心力的侧抗力，在保证汽车正常转向行驶的同时，通过轮胎产生的自动回正力矩，使车轮保持直线行驶的方向；承担越障提高通过性的作用等。,辐板,挡圈,轮辋,气门,嘴孔,车轮是介于轮胎和车轴之间承受负荷的旋转组件，它由轮毂、轮辋以及这两元件间的连接部分（称轮辐）所组成,1、车轮类型,.辐板式车轮,辐板将轮毂和轮辋连接成为一体。,一、车轮,85,二、轮胎,1轮胎的作用,（1）缓冲减振；,（2）与路面相互作用产生驱动力、制动力和侧向力；,（3）保证汽车通过性；,（4）承受汽车重力；,轮胎的性能与其结构，材料、气压、花纹等因素有关。轮胎总成是安装在轮辋上的，直接与路面接触,86,2、轮胎类型与结构,、轮胎类型,.按胎体结构分,充气轮胎、实心轮胎。,.按用途分,载货汽车轮胎、轿车轮胎、工程机械轮胎等。,.,充气轮胎按胎体帘线排列方向分,普通斜交胎、带束斜交胎、子午线胎。,.,充气轮胎按充气压力分,高压胎、低压胎、超低压胎。,.,充气轮胎按组成结构分,有内胎、无内胎两种。,87,、轮胎结构,.充气轮胎的组成,垫带,内胎,外胎,由,内胎、外胎和垫带,组成,88,子午线轮胎概述,89,（3）子午线轮胎,胎体帘布层与胎面中心线呈90度或接近90,角排列，帘线分布如地球的子午线。,帘线与子午断面一致，其强度得到充分利用；,帘布层数少，轮胎重量轻，胎体柔软。,设有带束层，刚性好，强度高，抗经向拉伸；,带束层,帘布层,子午断面,90,子午线轮胎优点：,（1）附着性能好、滚动阻力小，使用寿命长。,（2）胎冠不易剌穿，行驶变形小，油耗低。,（3）帘布层少，胎侧薄，所以散热好。,（4）径向弹性大，缓冲性能好，负荷能力较大。,子午线轮胎缺点：,胎侧薄，胎冠较厚，在胎冠与胎侧的过渡区易产生裂口；侧面变形大，侧向稳定性较差；技术要求高，成本也较高。,子午线轮胎优、缺点,91,3轮胎规格标记方法,D：轮胎外径；,d：轮胎内径；,H：轮胎断面高度；,B：轮胎断面宽度。,H与B之比称为轮胎的扁平率,高压胎用D,B表示，单位为英寸。“,”表示高压胎。,低压胎用B,-,d表示，“,-,”为低压胎。,子午线轮胎：B,D，,“,R,”表示子午线胎。,92,轮胎胎侧标记,93,6.4 汽车轮胎的合理选用,6.4.2 汽车轮胎的规格,2,汽车轮胎的系列,扁平率H/B,：轮胎断面高度H与宽度B之比（以百分比表示），即H/B100%。轮胎扁平率（轮胎的高宽比）越小，说明轮胎的断面越宽，故高宽比小的轮胎称为宽断面轮胎。,轮胎系列就是用轮胎的高宽比的名义值大小（不带）表示的。,例如：“80”系列、“75”系列、“70”系列、“60”系列、“55”系列等。,94,2.4 汽车轮胎的合理选用,2.4.2 汽车轮胎的规格,3,汽车轮胎最高速度与负荷指数,速度级别符号：,将轮胎最高速度（km/h）分为若干级，用字母表示。轮胎最高速度是指在规定条件（路面级别、轮辋名义直径）下，在规定的持续行驶时间（持续行驶最长时间为1小时）内，允许使用的最高速度。,轮胎负荷指数：,在规定条件（轮胎最高速度、最大充气压力等）下，轮胎负荷能力的数字符号。轮胎负荷指数LI表示，轮胎负荷能力用TLCC表示。轮胎负荷指数目前有0，2，3，279共有280个。,95,6.4 汽车轮胎的合理选用,6.4.2 汽车轮胎的规格,4,“3T”轮胎,美国交通运输部规定，轿车轮胎上必须有轮胎磨耗（Tread Wear）、温度(Temperature)、牵引力(Traction)标志。简称“三T”指标。,“磨耗指标：以具体数字表示，该指标越高，轮胎胎面耐磨性越好。,“温度“：衡量轮胎行驶时升温的高低，实际上与轮胎高速性能相关，用,A,、,B,、,C,区别。,“牵引力”：衡量轮胎与地面的附着性能，也以,A,、,B,、,C,三级区分，,A,为特优，,B,为良好，,C,为一般。,96,轮胎的标注,97,轮胎的标注,例如：P175/70HR13表示车用轮胎宽175mm，扁平率为70。最高车速为210Km/h，轮辋直径为13英寸。,98,章节小结,车轮前束是为了调整,车轮外倾角,所带来的不良后果而设置的。,独立悬架与,断开式,车桥配合,只有一根位于中央贯穿前后的纵梁的车架是,中梁式车架,车轮沿摆动的主销轴线上下移动的悬架是,麦弗逊式,汽车用减振器广泛采用的是,双向作用筒式,转向轮定位包括主销后倾、主销内倾、前轮外倾、前轮前束,充气式减振器用浮动活塞的上下运动来补偿活塞杆引起的缸筒容积的变化,货车的纵置钢板弹簧悬架兼起导向机构作用，可以不装减振器,汽车悬架中减振器与弹性元件是串联安装的,转向轮采用独立悬架时，转向传动机构中的转向梯形采用,断开式,标示为17570R14的轮胎，表示轮胎断面宽175毫米，扁平率70，轮辋直径14英寸的子午线轮胎。,行车中车辆发生爆胎时，驾驶人应迅速向相反方向急转转向盘控制行驶方向。,雨天在高速公路行驶时，随着车速的增加，轮胎与路面之间形成水膜，轮胎悬浮，附着力变小，容易发生“水滑”现象。,99,4.3 汽车转向系的构造及工作原理,4.3.1 转向系的形式及主要功用4.3.2 转向系的组成及工作原理4.3.3 转向器的形式、结构及工作原理4.3.4 转向梯形机构4.3.5 汽车的动力转向,100,转向系功用,根据驾驶员的意愿，,改变,汽车的行驶方向,恢复,汽车的行驶方向,转向系的功用,101,组成：,转向操纵机构,转向器,转向传动机构,转向盘,转向轴,万向节,传动轴,转向器,转向直拉杆,转向摇臂,转向节臂,转向横拉杆,梯形臂,梯形臂,前轴,102,汽车转向系根据其转向能源的不同，可以分为,转向系的类型,机械转向系,动力转向系,103,104,方向盘和转向柱,105,循环球式转向器,具有两个传动副，一套是,螺杆螺母传动副,，另一套是,齿条齿扇传动副；,转动螺杆、螺母随之轴向移动，通过齿条、齿扇使转向摇臂转动,106,齿轮齿条式转向器,1、结构,：传动副为,齿轮、齿条,齿条水平布置,齿条被弹簧和压块压在齿轮上,，保证无间隙啮合，弹簧弹力可调,107,1转向器 2转向摇臂 3转向直拉杆,4转向节臂 5梯形臂 6转向横拉杆,与非独立悬架配用的转向传动机构主要包括转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形。,1、 与非独立悬架配用的转向传动机构,108,1转向摇臂；2转向直拉杆；3左转向横拉杆；4右转向横拉杆；5左梯形臂；6右梯形臂；7摇杆；8悬架左摆管；9悬架,当转向轮独立悬挂时，每个转向轮都需要相对于车架作独立运动，因而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是断开式的。,109,作用：,是克服汽车行驶时转向轮产生的摆振，并提高汽车行驶的稳定性和乘座的舒适性。,1.连接环衬套 2.连接环橡胶套 3.油缸4.压缩阀总成 5.活塞及活塞杆总成 6.导向座 7.油封 8.挡圈 9.轴套及连接环总成,10.橡胶储液缸,、转向减振器,110,章节小结,转向器助力装置失效后，汽车转向变沉重，但仍能转向 ；,汽车循环球式转向器转向工作时，其转向螺母的运动是轴向移动 ；,111,用以将发动机(或电机)输出的部分机械能转化为压力能，并在驾驶员控制下，对转向传动装置或转向器中某一传动件施加不同方向的液压或气压作用力，以助驾驶员施力不足的一系列零部件，总称为动力转向器。,采用动力转向系统的汽车转向所需的能量，在正常情况下，只有小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动机(或电机)驱动的油泵(或空气压缩机)所提供的液压能(或气压能)。,1、什么是动力转向器？,2、动力来源：,112,2、根据机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者在转向装置中的布置和联接关系的不同，,液压动力转向装置分为,整体式,（机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者设计为一体）、,组合式,（把机械式转向器和转向控制阀设计在一起，转向动力缸独立）和,分离式,（机械式转向器独立，把转向控制阀和转向动力缸设计为一体）三种结构型式。,一、动力转向类型,1、按传能介质的不同,分为动力转向器有,气压式,和,液压式,两种。,液压动力转向器的工作压力可高达10MPa以上，其部件尺寸很小。液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，而且能吸收来自不平路面的冲击。因此，液压动力转向器已在各类各级汽车上获得广泛应用。,113,1、组成：,动力转向系统是在机械式转向系统的基础上加一套动力辅助装置组成的。转向油泵安装在发动机上，由曲轴通过皮带驱动并向外输出液压油。转向油罐有进、出油管接头，通过油管分别与转向油泵和转向控制阀联接。转向控制阀用以改变油路。机械转向器和缸体形成左右两个工作腔，它们分别通过油道和转向控制阀联接。,二、动力转向系的组成及工作原理,114,动力转向原理,115,三、动力转向器,l.转向操纵机构 2.转向控制阀 3.机械转向器与转向动力缸总成 4.转向传动结构 5.转向油罐,6.转向油泵,R.转向动力缸右腔,L.转向动力缸左腔,1、动力转向器结构,116,（1）直线行驶,117,118,119,动,力,转,向,器,工,作,过,程,演,示,120,4.4 汽车制动系的构造及工作过程,4.4.1 汽车制动系的分类、组成及主要功用4.4.2 制动器结构及工作原理4.4.3 制动驱动机构及汽车的制动过程4.4.4 制动力调节装置及ABS装置4.4.5 制动系的伺服机构,121,制动系功用,保证汽车行驶中能按驾驶员要求减速停车,保证车辆可靠停放,一、汽车制动系功用,122,按用途分,行车制动、驻车制动,辅助制动,按,制动能量传输,分,机械式、 液压式,气压式、电磁式、组合式,二、汽车制动系类型,按,回路多少,分,单回路制动系,双回路制动系,按制动,能源,分,人力式、 动力式,伺服制动系,123,1、按结构不同,(1)毂式：旋转元件为制动,毂,(2)盘式：旋转元件为制动盘,2.按旋转元件固装位置,(1)车轮制动器：旋转元件固装在车轮或半轴上(行车制动系、驻车),(2)中央制动器：旋转元件固装在传动系的传动轴上(驻车制动、缓速制动),124,三、制动系组成,四个基本组成,（1） 供能装置,：包括供给、调节制动所需能量以及改善传动介质状态的各种部件,（2）控制装置,： 产生制动动作和控制制动效果各种部件，如制动踏板,（3）传动装置,： 包括将制动能量传输到制动器的各个部件 如制动主缸、轮缸,（4）制动器,： 产生阻碍车辆运动或运动趋势的部件,125,126,轿车典型制动系统的组成,制动系统一般由,供能装置、控制装置、传动装置,和制动器组成。,轿车典型制动系统组成示意图,制动总泵,制动踏板,真空助力器,盘式制动器,鼓式制动器,制动组合阀,制动警示灯,127,目前汽车制动器多采用摩擦式制动器。它利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦产生制动力矩，主要分成,鼓式,和,盘式,两类。,根据制动器的安装位置的不同，可分为,车轮制动器,和,中央制动器,。车轮制动器的旋转元件固定在车轮或半轴上；中央制动器的旋转元件固装在传动系的传动轴上，其一般用于驻车制动。,128,制动鼓,制动底板,制动轮缸,调整凸轮,偏心支承销,129,领从蹄式制动器,制动蹄下端的支承方式为浮式支承，具有间隙自调机构，该制动器也同时作为驻车制动器。,130,钳盘式制动器 a、定钳盘式制动器,分类：,b、浮钳盘式制动器,全盘式制动器,2、盘式制动器,131,浮钳盘式制动器,132,133,制动传动机构,要求,（1）工作可靠：保证对制动器的正确控制。,（2）滞后小：制动力矩的产生和解除时间短。,（3）操纵轻便。,（4）随动作用：即操纵力或制动踏板行程与产生的制动力矩成一定比例，任意一脚制动踏板行程（制动力）对应唯一的制动力矩，并且能跟随、复演踏板行程（制动力）。,类型,（1）人力制动系统以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统。,（2）动力制动系统完全依靠发动机动力转化成的气压或液压进行制动的制动系统。,（3）伺服制动系统兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统。,134,一、人力制动系统,人力制动系统有,机械式和液压式,。,（一）机械制动系统,主要用于驻车制动，用机械锁止方法可靠地保证汽车在原地停驻。,操纵杆,手柄弹簧,齿板,棘爪,摇臂,传动杆,凸轮拉臂,凸轮,调整杆,调整螺栓,调整螺套,弹簧,调整螺母,135,轿,车,后,轮,驻,车,制,动,系,示,意,图,136,二、人力液压制动系统,组成：,制动踏板、制动主缸、制动轮缸和油管等构成,特点：,利用制动液作为传力介质，结构简，只用于微型、轻型汽车。,工作过程,：踩下制动踏板，制动主缸中产生的高压油液通过油管传到各个轮缸，从而产生制动作用。,137,四、真空助力器,（1）真空伺服气室：工作时产生的推力，也同踏板力一样直接作用在制动主缸的活塞推杆上。真空伺服气室和控制阀组合成一个整体部件，即为真空助力器。,（2）真空助力器是利用真空能(负气压能)对制动踏板进行助力的装置，对其控制是利用踏板机构直接操纵。,138,真空助力器结构,橡胶阀门,膜片座,控制阀,柱塞,后壳体,前壳体,膜片,反作用盘,主缸推杆,膜片回位弹簧,密封套,导向螺栓,控制阀,大气阀座,过滤环,控制阀推杆,调整叉,真空管,外界,空气,踏板,压力,原理演示,139,18.6 防抱死系统与驱动防滑系统,车轮抱死产生的现象,1）若前轮先抱死，汽车失去转向能力；,3）若后轮先抱死，汽车将发生侧滑,ABS（防抱死制动系统 Anti-lock Brake System）：是一种能够在紧急刹车或湿滑路面刹车时防止轮胎抱死的装置,140,滑动率对附着系数的影响,汽车在制动过程中，车轮的运动可以划分为三个阶段：纯滚动、边滚边滑、完全拖滑。,用滑动率S表征滑动成分在车轮纵向运动中所占的比例。,理想状态：车轮处于边滚边滑的滑转状态，车轮滑移率到15%20%时，附着系数最大。,141,ABS概述,142,ABS的优点,（1）增加汽车制动时的稳定性。,（2）缩短制动距离。,注：当汽车在积雪路面上制动时，若车轮抱死，则车轮前的楔状积雪可阻止汽车的前进。在此条件下，装有ABS系统的汽车，其制动距离可能更长。,（3）改善轮胎的磨损状况。,（4） 使用方便，工作可靠。,143,ABS系统的组成与工作原理,（1）ABS系统的组成,由,传感器、电控单元,和,执行器,三部分组成。,轮缸,柱塞,电控,单元,电,动,机,液压泵,主缸,线圈,电磁阀,轮速传感器,144,（2）,ABS系统的工作原理,常规制动（升压）过程,轮缸,柱塞,电控,单元,电,动,机,液压泵,主缸,线圈,电磁阀,轮速传感器,轮缸保压过程,踩下踏板，电磁柱塞在最低位；制动液由主缸全部流向制动轮缸；ECU只检测,轮速下降，滑动率上升；接近20%时，ECU发出“保持压力”的指令，制动液通道被切断；制动力不再增加,145,轮缸减压过程,轮缸增压过程,滑动率下降到ABS下极限；ECU切断通往电磁阀、回流泵的电流，柱塞在回到最低位；ECU指令 “提高压力”，制动液流回轮缸，踏板力又起作用；,ECU则发出“降低压力”的指令，供给强电流，柱塞提高；ECU给回流泵继电器通电工作，制动液被送回主缸，制动力下降，轮速增快，滑动率下降,146,（二）电子制动力分配EBD,EBD的英文全称是,Electronic Brake Force Distribution,作用：,在汽车制动的瞬间，高速计算出四个轮胎由于附着不同而导致的摩擦力数值，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动力与摩擦力（牵引力）的匹配，以保证车辆的平稳和安全。,147,EBD作用,以往采用比例阀式固定分配装置。,EBD在汽车制动的瞬间，高速计算出四个轮胎由于附着不同而导致的摩擦力数值，在ABS传动装置的作用下自动将后轮的制动力分配到最佳状态。以保证车辆的平稳和安全。,148,EBD的组成,传动装置和传感器仍使用以往的ABS，主要以追加控制逻辑等改变ECU的方法来满足需要。,附带EBD的ABS是辅助驾驶员制动操作的系统,149,（三）驱动防滑系统（ASR/TRC）,1、作用：,防止汽车在起步、加速，特别是在非对称路面或转弯时产生驱动轮滑转，以提高汽车在驱动过程中的方向稳定性、转向控制能力和加速性能。,驱动防滑系统ASR (Acceleration Slip Regulation)、,TRC（牵引力控制系统 Traction Control）、TCS（循迹控制系统Traction Control System）,150,驱动防滑系统,2、优点：,（1） 汽车起步、行驶中驱动轮可提供最佳驱动力；,（2） 能保持汽车的方向稳定性和前轮驱动汽车的转向控制能力；,（3） 减少了轮胎的磨损与发动机的油耗。,3、驱动防滑系统的控制方式,（1）对发动机输出转矩进行控制,（2）对驱动轮进行控制,（3）对可变差速器进行控制,151,驱动防滑系统组成,组成：,电子控制器、传感器、制动压力调节器,等。,ASR中的电子控制器、轮速传感器、制动压力调节器可以是独立的，也可以与ABS共用。,通常将ASR和ABS组合在一起。,152,驱动防滑系统实例,广州本田雅阁（3.0L）轿车的防滑控制系统ABS和ASR（TCS）组合在一起。整个系统由ABS/ASR电子控制装置（ECU）、制动压力调节器和传感器等三部分组成。,153,章节小结,制动踏板是,行车制动器,的操纵装置，用以减速或停车；,汽车制动时，如果前轮制动抱死滑移，后轮还在滚动，则汽车可能,失去转向性能,；,制动防抱死装置的简称为,ABS,；,汽车行经较长下坡道路时，应运用,发动机,控制车速。,驾驶汽车通过较长而陡的下坡路应,断续制动,下坡路制动失效后应迅速逐级或越一级减挡，利用发动机制动作用控制车速,在冰雪道路上行车时，车辆的稳定性降低，加速过急时车轮极易空转或溜滑,未安装制动防抱死装置（ABS）的车辆，驾驶人发现汽车偏离方向时，应立即松开制动踏板，待方向得到控制后再踏制动踏板,车辆涉水后，应保持低速行驶，间断轻踏制动踏板，以恢复制动效果。,154,二、车辆稳定性控制系统(ESP/DSC/VSC),ESP（ Electronic Stability Program,）电子稳定程序。沃尔沃公司叫STC，宝马叫DSC，丰田凌志称其为VSC。,ESP识别并判定汽车不稳定的行驶趋势，通过智能化的电子控制方案，使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性（尤其在转向过度或转向不足时），使汽车保持行驶路线和预防翻滚，避免交通事故的发生。,ESP系统是汽车主动安全措施的巨大突破，ESP最重要的特点就是主动性，可以做到防患于未然。,155,汽车电子稳定系统的组成,ESP系统由传统制动系统、传感器、液压调节器、汽车稳定性控制电子控制单元和辅助系统组成，在电脑实时监控汽车运行状态的前提下，对发动机及控制系统进行干预和调控。,ESP传感器包括：转向传感器(监测方向盘的转向角度)、车轮传感器(监测各个车轮的速度转动)、侧滑传感器(监测车体绕垂直轴线转动的状态)、横向加速度传感器(监测汽车转弯时的离心力)等。,控制单元通过这些传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令。,156,汽车电子稳定系统的结构,带有ECU液压调节器,转角传感器,侧向加速度传感器和横摆角速度传感器,轮速传感器,157,ESP通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，进而向ABS、TCS等发出平衡、纠偏指令。转向不足，会产生向理想轨迹曲线外侧的偏离倾向，而转向过度则正好相反，向内侧偏离。帮助车辆维持动态平衡。,汽车电子稳定系统的,工作原理,158,汽车电子稳定系统的,用途,（1）前轮侧滑的控制,对各车轮轮胎进行适当制动，使车朝向内侧。同时控制发动机出力，使车辆不会冲出车道。,（2)后轮侧滑的控制,主要对前轮外侧的轮胎进行制动，使车朝向外侧。同时控制发动机出力，使车身保持稳定,159,汽车电子稳定系统的,用途,3避让始料不及的障碍物,降低30%车祸死亡率,160,三、汽车安全性分类,汽车安全性,主动安全性,被动安全性,事故后安全性,生态安全性,污染物排放、行驶噪声和电磁兼容性对环境以及直接对人类健康的影响,能减轻事故后果的性能，能否迅速消除事故后果并避免新的事故发生。,汽车能帮助驾驶员在所有交通状况下尽可能安全地避免事故的一种性能,交通事故发生后，汽车本身减轻人员伤害和货物损失的能力。,161,汽车的被动安全性和被动安全系统,被动安全性：,是指交通事故发生后，汽车本身减轻人员伤害和货物损失的能力。,分类：,汽车内部被动安全性,(减轻车内乘员受伤和货物受损),外部被动安全性,(减轻对事故所涉及的其它人员和车辆的损害)。,提高轿车的被动安全性，防止在发生事故时，使乘员和行人免受伤亡或减轻伤亡，意义重大。,162,一、安全车身,1.,碰撞能量吸收车身,车身结构的优化：高强度、高抗扭力和撞击力的全金属封闭承载式强化车身。,沃尔沃车身,大众高尔夫车身,163,碰撞能量吸收车身,汽车前部构件的碰撞能量主要靠部件的弯曲变形和压溃来吸收。,汽车前部如发动机、变速器、差速器等在碰撞时向下转移，防止这些较硬部件侵入驾驶室。,164,165,2.减轻行人伤害的车身,减轻一次碰撞伤害，如采用能量吸收式保险杠等。,利用假人和虚拟人体模型进行碰撞验证，并由此开发出能在实际事故中有效减轻伤害的车身。,166,减轻行人伤害的车身,对撞击行人头部的区域（发动机罩周围），采用具有更高冲击吸收性能的新型构造，追求最高水平的行人保护性能。,167,二、WIL(减轻颈部伤害)概念座椅,WIL（ Whiplash Injury Lessening）概念座椅，车辆被后面车辆追尾时，能够减轻乘员的颈部伤害（颈部扭伤）的座椅。,颈部伤害主要是身体与头部的角度突然间发生变化而引起的。,在撞击发生的瞬间，通过控制座椅靠背与头枕的运动，就能够有效降低颈部伤害。,168,WIL(减轻颈部伤害)概念座椅,当车辆被追尾碰撞时，座椅靠背和头枕承接乘员身体及头部的运动，把两者的相对运动控制在较小范围内的同时，左右两侧的靠背锁止结构还能够防止座椅靠背突然间前倾。,169,三、安全带概述,最早的安全带出现在马车上（1885年）。1910年飞机开始采用安全带。1922年，赛车上，开始采用安全带。1955年福特汽车公司在轿车上安装两点式安全带。1959年瑞典沃尔沃开发三点式安全带。,目前世界各国已规定安全带是轿车必须安装的标准装备,170,1.限幅器的预紧限力式安全带,当发生正面冲撞事故时，既可以提前收紧安全带，提高对乘员的身体束缚效果，同时还可以限制安全带的力量，缓冲对乘员胸部的冲击。,171,带限幅器的预紧限力式安全带,预紧装置：,当发生正面冲撞事故时，预张紧装置迅速收紧安全带，提高对乘员身体的束缚效果。,172,带限幅器的预紧限力式安全带,限力装置：,限力装置可以将作用于安全带的力限制在一定程度内，以缓解给乘员胸部带来的冲击。,173,2.未系安全带警告系统,在驾驶席和副驾驶席上都安装安全带警示灯，增加能发出报警音的警报器。,174,四、,安全气囊概述,在轿车辅助保护系统SRS（Supplemental Restraint System）中，安全气囊（Safety Airbag）是一个重要组成部分。,正面碰撞防护安全气囊,侧面碰撞防护安全气囊,175,1. 按碰撞类型分,正面碰撞防护安全气囊系统、侧面碰撞防护安全气囊系统和顶部碰撞防护安全气囊系统。,2. 按照安全气囊安装数目分,单气囊系统(只装在驾驶员侧)和双气囊系统(驾驶员侧和副驾驶员侧各有一个安全气囊)两种。,3. 按照安全气囊的触发机构分,按照安全气囊的触发机构可分为电子式和机电式两种。,安全气囊的分类,176,安全气囊工作过程,安全气囊系统的基本组成,安全气袋系统主要由传感器、控制器、气体发生器、气袋等组成。,177,(a) 撞车10ms后，达到引爆系统引爆极限，点火器点燃气体发生器产生氮气。,(b) 40ms后，气囊已完全充胀，驾驶员向前移动，安全带斜系在驾驶员身上并被拉长，部分冲击能量已被吸收。,(c) 80ms后，驾驶员的头及身体上部沉向气囊，气囊后面的排气孔将氮气在一定压力下匀速逸出。,(d) 110ms后，驾驶员向后移动回到座椅上，大部分气体从气囊中逸出，前方恢复清晰视野。,气囊引爆过程,178,侧部SRS空气囊和窗帘式SRS空气囊,传感器检测到侧面冲撞时，安装在座位后面的侧部SRS空气囊会在瞬间打开，可以减轻冲撞对乘员胸部的伤害，同时窗帘式SRS空气囊也将打开，可以减轻冲撞对乘员头部的伤害。,179,自动避让系统,自动避让系统通过雷达等探测装置随时监测路面状况。在汽车运行中探测汽车运动方向上的障碍物。可以根据距离周围车辆的远近而自行调整车速，使车辆间保持一个安全的距离，减小发生碰撞的可能。一旦发生紧急情况，碰撞事故在所难免，它可以发出警报并自行采取刹车等措施，而无需驾驶员的操作。从而大大减轻碰撞的程度甚至完全避免事故，为乘客提供了更有效的保护。,180,智能保护系统,智能保护系统是世界各气袋厂家和汽车生产商所致力研究的新型乘员保护系统。它将安全带、气袋、乘员感知系统、碰撞预测系统等集成在一起，成为完善的保护系统，能在各种情况下对乘员起到最佳保护作用。,181,汽车排污来源,排气管排出的废气,（,CO,、,HC,、,NOx,和颗粒,）,汽油蒸汽的挥发,（,以,HC,为主,）,曲轴箱窜气（,以,HC,为主,）,182,三元催化器,功用：,利用催化剂的作用将排气中,CO,、,HC,、,Nox,转换为对人体无害的气体。,三元催化器串接在排气歧管和和消声器之间,氧传感器之后。,三元催化器的最佳工作温度为,: 375,800,C,。,183,氧化催化,转换器,将排气中的CO和HC氧化为CO,2,和H,2,O ，以二次空气作为氧化剂,三效催化,转换器,以排气中的CO和HC作为还原剂，把NO,x,还原为氮（N,2,）和氧O,2,），而CO和HC在还原反应中被氧化为CO,2,和H,2,O,催化转换器类型,184,结构：,三元催化器的内部结构是蜂窝状管道设计。在蜂窝管道壁上有铂、铑和钯等贵金属元素的涂层作为催化反应媒。,185,结构：,三元催化器的内部结构是蜂窝状管道设计。在蜂窝管道壁上有铂、铑和钯等贵金属元素的涂层作为催化反应媒。,186,还原催化剂使用铂和铑帮助减少氮氧化物的排放。当一氧化氮和二氧化氮分子与催化剂接触时，催化剂会分离出分子中的氮原子，并附着在上面，以 O2 形式释放出氧气。2NO = N2 + O2,2NO2 = N2 + 2O2 氧化催化剂在铂和钯催化剂上燃烧（氧化）的方式减少未燃烧的碳氢化合物和一氧化碳。该催化剂帮助一氧化碳（CO）和碳氢化合物与废气中剩余的氧发生反应。2CO + O2 = 2CO2,187,发动机排气系统,功用,减小阻力和降低噪声，排废气,单排气系统,双排气系统,排气管（包括排气歧管、总管等）,催化转换器,排气消声器,类型,组成,188,排气管,189,消声器,功用,降低压力、衰减脉动以消除排气噪声,材料,镀铝钢板、不锈钢板,组成,由共振室、膨胀室、管子和吸声材料,工作原理,排气经过管子流入膨胀室，排气不断改变流动方向，使噪声得到削减,190,191,汽车（三轮汽车和低速货车除外）驾驶员耳旁噪声声级不应大于 90 dB(A) 。,三轮汽车和低速货车的驾驶员耳旁噪声声级应符合相关标准的规定。,客车以 50 km/h 的速度匀速行驶时，客车车内噪声不应大于 79 dB(A)，其检验方法按 GB/T 186972002 的规定执行。,汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法,(GB1495-2002) 2002,年,10,月,1,日开始实施,备注：分贝值小于50属于安静，适合睡眠；5075是正常，能保证正常交谈；75以上变得吵杂，影响交,192,汽车的性能及评价,汽车的主要性能,汽车的动力性,汽车的燃油经济性,轿车的可靠性和维修性,轿车的安全性,汽车的制动性,汽车的操纵稳定性,轿车的舒适性,193,汽车在良好路面上直线行驶时,，,由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的,平均,行驶速度。,本章将介绍汽车动力性的评价指标，汽车的驱动力、行驶阻力、动力因数、附着力等；介绍动力性指标的确定方法；功率平衡等。,汽车动力性,返回目录,194,汽车的动力性指标,最低稳定车速,最大爬坡度（对货车）,汽车的最高车速,汽车的加速时间,汽车动力性指标的要素,195,1.最高车速,最高车速，是指汽车在平直的、良好道路（混凝土或柏油）上所能达到的平均最高行驶车速。,Max. Speed,196,跑车的最高车速,197,对最高车速的总结,通过以上数据的对比分析,，,能得到一些什么结论？,思考,查阅资料：,F1,方程式赛车的最高车速可以达到多少？,发动机,排量越大，汽车最高车速越高；,配置相同发动机的前提下，手动挡比自动挡车速更高；,发动机排量相同的前提下，车身越小，最高车速越高；,SUV配备的发动机排量普遍较大，但与配备相同发动机排量的轿车相比，最高车速要低。,第一节 汽车的动力性指标,198,2.加速时间评价方法,超车加速时间,以最高档或次高档，以,a,max,加速至某一高速所用的时间。,原地起步加速时间,由I,或II档起步，以,a,max,，,并考虑换档时间，一般用,0400m,或者,0100km/h,的时间表示原地起步的加速时间。,Acceleration time,199,2.加速时间,t,飞度1.5L,12.0s,红旗CA7460,10.5s,捍马H2,10.0s,宝马523Li,9.6s,奥迪A8,7.0s,宝马750,6.6s,奔驰S600,6.5s,宝来,1.8 M,（手动挡）,/A,（自动挡）,11.1s/12.7s,宝来,1.8T M,（手动挡）,/A,（自动挡）,9.0s/10.5s,手动挡汽车的加速时间更短,法拉利,575M Maranello 4.2s,宝时捷,911 3.9s,兰博基尼,Gallardo 4.2s,第一节 汽车的动力性指标,（,1）原地起步加速时间,1） 0,100km/h的加速时间,200,2）静止到400m或静止到1km的,冲刺,时间,60100km/h （4挡/5挡） 10.8s / 13.7s,80120km/h （4挡/5挡） 10.6 s/ 14.1s,思考：从这组数据可得到什么信息？,第一节 汽车的动力性指标,奥迪A6 1.8T,静止到400m冲刺时间,7.9s,静止到1km冲刺时间,33.4s,在一般的技术参数中往往不给此项数据,（,2）超车加速时间,宝马520i,低挡的超车加速能力更强。,201,3.爬坡能力的评价,以满载、良好路面上的,i,max,来表示。,商用车30或16.5；,越野汽车60或31；,轿车最高车速较大， 且通常在良好的市区道路行驶，可爬坡度很大。,有的国家要求汽车在常遇坡道上汽车必须保持的速度表明其加速能力。,Maximum Gradability,202,汽车的动力性指标,最低稳定车速,指汽车在某一档位下，所能稳定行驶的最低车速。,传动系不应抖动，发动机不熄火，汽车能平稳加速。它既反映了发动机的性能也反映了汽车在高档无需换档的低速行驶能力。厂方公布的数据是最高档为或次高档位下的试验数据。,203,坡度的概念,货车满载,i,max,=30,越野车,i,max,=60,车型,最大爬坡度,i,max,切诺基,30,通用开拓者,50,长丰猎豹,70,帕杰罗,70,陆虎,100,陆地巡洋舰,100,一些SUV车型的最大爬坡度,3.最大爬坡度,i,max,204,汽车燃油经济性的评价指标,评价指标,每百公里,的燃油消耗量,一定的燃油量,行驶的里程,等速百公里,燃油消耗量曲线,循环行驶,试验工况,反映实际的汽车,行驶情况,205,美国燃油经济性评价指标：,一定运行工况下,一定量燃油行驶的里程，单位为,mile/USgal,。,中国及欧洲燃油经济性评价指标：,一定运行工况下,百公里燃油消耗量，单位为,L/100km,。,第二章 汽车的燃油经济性,思考：为什么要在,一定运行工况下,评价汽车的燃油经济性？,燃油经济性的评价,指标,206,1.等速工况,宝来轿车等速油耗,1.8L,6.4M/7.0A/,90km/h,8.5M/9.2A/,120km/h,1.8T