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汽车底盘构造和四大体系详解

时间:2020-05-09 11:58:47   作者:转载  

底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成,形成汽车的整体造型,并接受发动机的动力,使汽车产生运动,保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。

汽车底盘构造和四大体系详解

汽车底盘

一、传动系简介

传动系一般由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等组成。

一、传动系的功用

汽车发动机所发出的动力靠传动系传递到驱动车轮。传动系具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能,与发动机配合工作,能保证汽车在各种工况条件下的正常行驶,并具有良好的动力性和经济性。

二、传动系的种类和组成

传动系可按能量传递方式的不同,划分为机械传动、液力传动、液压传动、电传动等。

1、机械式传动系一般组成及布置示意图(见图1所示)。

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1-离合器 2-变速器 3-万向节 4-驱动桥 5-差速器

(图1)发动机前置、纵置,后轮驱动的布置示意图

传统的发动机纵向安装在汽车前部,后桥驱动的4×2汽车布置示意图。发动机发出的动力经离合器、变速器、万向传动装置传到驱动桥。在驱动桥处,动力经过主减速器、差速器和半轴传给驱动车轮。

汽车底盘构造和四大体系详解

(图2) 发动机前置、纵置,前轮驱动的布置示意图

发动机前置、纵置,前桥驱动,使得变速器和主减速器连在一起,省掉了它们之间的万向传动装置,如图2所示。

2、典型液力机械传动示意图(如图3所示)。

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1-液力变矩器 2-自动器变速器 3-万向传动 4-驱动桥

5-主减速器 6-传动轴

图3 液力机械传动示意图

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。

3、静液式传动系示意图(如图4所示)。

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1-离合器 2-油泵 3-控制阀 4-液压马达 5-驱动桥 6-油管

图4 静液式传动系示意图

液压传动也叫静液传动,是通过液体传动介质静压力能的变化来传递能量。主要由发动机驱动的油泵、液压马达和控制装置等组成。

4、混合式电动汽车采用的电传动(如图5所示)。

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1-离合器 2-发电机 3-控制器 4-电动机 5-驱动桥 6-导线

图5 混合式电动汽车采用的电传动

电传动是由发动机驱动发电机发电,再由电动机驱动驱动桥或由电动机直接驱动带有减速器的驱动轮。

三、传动系的布置型式

机械式传动系常见布置型式主要与发动机的位置及汽车的驱动型式有关。可分为:

1、前置后驱—FR:即发动机前置、后轮驱动

这是一种传统的布置型式。国内外的大多数货车、部分轿车和部分客车都采用这种型式。它是前轮转向后轮驱动,发动机输出动力通过离合器—变速器—传动轴输送到驱动桥上,在此减速增扭后传送到后面的左、右半轴上,驱动后轮使汽车运行,前后轮各行其职,转向与驱动分开,负荷分布比较均匀。

2、后置后驱—RR:即发动机后置、后轮驱动

在大型客车上多采用这种布置型式,少量微型、轻型轿车也采用这种型式。发动机后置,使前轴不易过载,并能更充分地利用车箱面积,还可有效地降低车身地板的高度或充分利用汽车中部地板下的空间安置行李,也有利于减轻发动机的高温和噪声对驾驶员的影响。缺点是发动机散热条件差,行驶中的某些故障不易被驾驶员察觉。远距离操纵也使操纵机构变得复杂、维修调整不便。但由于优点较为突出,在大型客车上应用越来越多。

3、前置前驱—FF:发动机前置、前轮驱动

这种型式操纵机构简单、发动机散热条件好。但上坡时汽车质量后移,使前驱动轮的附着质量减小,驱动轮易打滑;下坡制动时则由于汽车质量前移,前轮负荷过重,高速时易发生翻车现象。现在大多数轿车采取这种布置型式。

4、越野汽车的传动系

越野汽车一般为全轮驱动,发动机前置,在变速箱后装有分动器将动力传递到全部车轮上。目前,轻型越野汽车普遍采用4×4驱动型式,中型越野汽车采用4×4或6×6驱动型式;重型越野汽车一般采用6×6或8×8驱动型式。

二、行驶系

行驶系由汽车的车架、车桥、车轮(注意)和悬架等组成。

一、汽车行驶系的功用

1、将汽车构成一个整体,承受汽车的总重量。

2、接受传动系的动力,通过驱动轮与路面的作用产生牵引力,使汽车正常行驶。

3、承受并传递路面作用于车轮上的各种反力和力矩,缓和不平路面对车身造成的冲击,衰减汽车行驶中的振动,保持行驶的平顺性。

4、与转向系配合,保证汽车操纵稳定性。

二、汽车行驶系的组成

一般由车架、车桥、车轮和悬架组成,(如下图所示)。

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车架

一、功用车架是汽车的基体,如发动机、变速器、传动机构、操纵机构、车身等总成和部件都安装于车架上。

二、车架的类型

汽车上装用的车架按其结构形式不同可分为:边梁式车架、中梁式车架、综合式车架和无梁式车架。边梁式车架由位于右左两侧的两根纵梁和若干横梁构成,横梁和纵梁一般由16Mn合金钢板冲压而成,两种者之间采用铆接或焊接连接。中梁式车架只有一根位于汽车中央的纵梁。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。

车桥

一、作用车桥通过悬架与车架连接,支承着汽车大部份重量,并将车轮的牵引力或制动力,以及侧向力经悬架传给车架。

二、类型汽车的车桥分为整体式和断开式两种。按使用功能划分,车桥又可分为转向桥、转向驱动桥、驱动桥和支持桥。

1、转向桥

安装转向轮的车桥叫转向桥。现代汽车一般都是前桥转向,也有少数是多桥转向的。

a、与非独立悬架匹配的转向车桥

这类转向桥结构大体相同,主要由前梁,转向节,主销和轮毂等部分组成。车桥两端与转向节绞接。前梁的中部为实心或空心梁。

b、与独立悬架匹配的转向桥

断开式转向桥的作用与非断开式转向桥一样,所不同的是断开式转向桥与独立悬架匹配,断开式车桥为活动关节式结构。

c、转向车轮定位

为了使汽车保持稳定的直线行驶,转向轻便、减少轮胎与转向机构的摩损,要求装配后的转向车轮、转向节和前轴与车架有正确的相对位置。前轮、前轴、转向节与车架的相对安装位置,称为转向车轮定位,也称前轮定位。前轮定位包括主销后倾、主销内倾、前轮外倾、前轮前束四个参数。

●主销后倾:主销装在前轴上后,其上端略向外倾,称为主销后倾。

●主销内倾:主销装在前轴上后,其上端略向内倾,称为主销内倾。

●前轮外倾:汽车的前轮安装后,其旋转平面上方略抽外倾,称为前轮外倾。

●前轮前束:汽车两个前轮的旋转平面不平行,前端略向内收,称为前轮前束。汽车的前束值一般小于10mm,通过改变横拉杆的长度可以调整前束的大小。

2、支承桥

转向桥和支持桥都属于从动桥。有些单桥驱动的三轴汽车,往往将后桥设计成支持桥。挂车上的车桥也是支持桥。发动机前置前驱动轿车的后桥也属于支桥。

车轮与轮胎

功用是支承汽车车体重量,缓和由于路角不平引起的冲击力,接受和传递制动力和驱动力,轮胎具有抵抗侧滑的能力,轮胎具有自动回下正的能力,使汽车正常转向,保

持汽车直线驶。

一、车轮

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1、组成:

通常车轮由轮毂、轮辋以及这两件元件之间的连接部分称为轮辐的元件所组成

2、分类

按照轮辐的结构车轮可分为辐板式和辐条式。

根据轮辋形式不同又可分为组装轮辋式,可调式车轮,对开式,可反装式车轮。

根据车轮材质不同又有铝合金、镁合金、钢车轮之分。

辐板式车轮由档圈,辐板,轮辋和气门嘴伸出口组成(如上图)。辐板为钢质圆板,它将轮毂和轮辋连接为一体,大多是冲压制成的,少数是与轮毂铸成一体。后者多用于重型汽车上。辐板与轮辋是铆接或焊接在一起的,对于采用无内胎轮胎的车轮,宜采用焊接法可提高轮辋的密闭性。

轿车的辐板采用材料较薄,常冲压成起伏各样形状,以提高刚度。辐板上开有若干孔,用以减轻质量,同时有利于制动器散热,安装时可作把手。

货车后轴负荷大多比前轴大很多,为使后轮胎不致过载,后桥车轮一般安装双式车轮,在同一轮毂上安装两副相同的辐板和轮辋,为方便互换,辐板的螺栓也两端面做成锥形,便于安装。

辐条式车轮这种车轮的轮辐是钢丝辐条或者是用轮毂铸成一体的铸造辐条。钢丝辐条车轮(如右图a所示)由于价格昂贵、维修安装不便,故仅用于赛车和某些高级轿车上。铸造辐条式车轮(如右图b所示)用于重型货车上。在这种结构的车轮上,轮辋是用螺栓了和特殊形状的衬块固定在辐条上,为使轮辋与辐条对中好,在轮辋和辐条上都加工出配合锥面。

轮辋结构及规格代号

轮辋按其断面结构形式分为深式轮辋、平式轮辋和可拆式轮辋。

深槽式轮辋,代号(DC),这种轮辋多用于小轿车及越野车上。易于装卸,因而它的轮辋一般都采用钢板冲压成形的整体结构。

平底轮辋如图,代号(WFB),主要用于中、重型载货汽车,自卸汽车和大客车。

对开式轮辋(对拆平底式轮辋)代号(DT)。它由左右可分的两半轮辋组成。两部分轮辋可以是等宽度,也可以不等宽,它们之间用螺栓固紧在一起形成用以安装轮胎的轮车内。

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二、轮胎

轮胎作为汽车与道路之间力的支承和传递部分,它的性能对汽车行驶性能影响很大。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。它的作用是:承受汽车的重力;当汽车行驶中,路面不平引起冲击和振动要求轮胎与悬架一齐起缓和冲击的作用;保证车轮和路面接触具有良好的附着性,传递驱动力和制动力,保持汽车行驶稳定性。

结构轮胎主要由胎冠、胎肩,胎侧,胎体和胎圈等部分组成。

1、胎冠是指外胎两胎肩夹的中间部位。包括胎面,缓冲层(或带束层)和帘布层等。

胎面是指胎冠最外层与路面接触带有花纹的外胎胶层。作用是保护胎体,防止其早期磨损和损伤。

缓冲层是指斜交轮胎胎面和胎体之间的胶布层。作用是缓和并部分吸收路面对轮胎的冲击。

带束层是指在子午线轮胎和带束斜交轮胎的胎面基部下,沿胎面中心线圆周方向箍紧胎体的材料层。作用是增强轮胎的周向刚度和倾向刚度,并承受大部分胎面的应力。

帘布层是指胎体中由覆胶平行帘线组成的布层,它是胎体的骨架,支撑外胎各部分。

2、胎侧是指胎肩到胎圈之间的胎体侧壁部位上的橡胶层,作用是保护胎体,承受侧向力。

3、胎体是由一层或数层帘布与胎圈组成整体的充气轮胎的受力结构。斜交轮胎的胎体帘布线彼此交叉排列,子午线的胎体帘线互相平行。

4、胎圈是指轮胎安装在轮辋上的部分。由胎圈芯和胎圈包布等组成。作用是防止轮胎脱离轮辋。

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轮胎

轮胎种类

汽车轮胎按胎体结构不同可分为充气轮胎和实心轮胎。汽车上常用的汽车轮胎是充气轮胎。实心轮胎目前仅用于在沥青混凝土路面的干线道路上行驶的低压汽车或重型挂车上。

充气轮胎按结构不同可以分为有内胎和无内胎两种。

按帘布材料可分为棉帘布轮胎、人造线轮胎、尼龙轮胎、钢丝轮胎、聚酯轮胎,玻璃纤维轮胎、无帘布轮胎。

按胎面花纹可分为普通花纹轮胎、越野花纹轮胎,混合花纹轮胎。

按气压可分为高压轮胎、低压轮胎、超低压轮胎。

按帘布层结构可分为斜交轮胎、带束斜交轮胎和子午线轮胎。

1、有内胎的充气轮胎主要由外胎、内胎、垫带组成。内胎中充满压缩空气,外胎用来保护内胎不受损伤且具有一定弹性;垫带放在内胎下面,防止内胎与轮辋硬性接触受损伤。

2、普通斜交轮胎

它的特点是帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉排列,各帘布层与胎冠中心线成35o~40o的交角,因而叫斜交轮胎。

3、子午线轮胎

这种轮胎的胎体帘布层与胎面中心线呈90度或接近90o角排列,帘线分布如地球的子午线,因而称为子午线轮胎。子午线轮胎帘线强度得到充分利用,它的帘布层数小于普通斜交轮胎帘布层数,使轮胎重量可以减轻,胎体较柔软。子午线胎采用了与胎面中心线夹角较小(10o~20o)的多层缓冲层,用强力较高,伸张力小的结构帘布或钢丝帘布制造,可以承担行驶时产生的较大的切向力。带束层象钢带一样,紧紧箱在胎体上,极大地提高胎面的刚性和驱动性以及耐磨性。

子午线轮胎本身结构原因,使其高速旋转时,变形轮,生温低,产生驻波的临界速度比斜交胎高,提高了行驶中的安全性。

4、无内胎轮胎

在外观上与普通轮胎相似。所不同的是无内胎轮胎的外胎内壁上附加了一层厚约2~3mm的专门用来封气的橡胶密封层,它是用硫化的方法粘附上去的,密封层正对着的胎面下面,贴着一层未硫化橡胶的特殊混合物制成的自粘层。当轮胎穿孔时,自粘层能自行将刺穿的孔粘合,因此又有叫有自粘层的无内胎轮胎。

无内胎轮胎在穿孔时,压力不会急剧下降,有利于安全行驶,无内胎轮胎不存在内外胎之间的摩损和卡住,它的气密性好,可直接通过轮辋散热,温升低,使用寿命长,结构简单,重量轻。其缺点是途中坏了修理困难。

轮胎的气压

充气轮胎按胎内空气压力大小可分为高压胎,低压胎和超低压胎三种。高压胎(气压0.49~0.69MPa),低压胎(气压0.147~0.49MPa),超低压胎 气压0.147Mpa以下)。

现今,载重车、轿车大都采用低压胎,因为低压胎弹性好,断面宽,与路面接触面积大,胎壁薄散热性好。这些性能使轮胎寿命延长。


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