汽車底盤概述

1、第一章 汽車底盤概述學(xué)習(xí)目標(biāo)在學(xué)習(xí)本章之后，你應(yīng)當(dāng)能夠：1. 了解前輪驅(qū)動汽車底盤上的主要配置和特點。2. 了解后輪驅(qū)動汽車底盤上的主要配置和特點。3. 了解汽車底盤的基本組成及功用。4. 了解汽車底盤的各種布置型式。5. 了解汽車行駛的基本原理。第一節(jié) 汽車底盤技術(shù)的發(fā)展概況現(xiàn)代汽車底盤分為前輪驅(qū)動和后輪驅(qū)動兩大類，兩大類汽車底盤在主要配置和結(jié)構(gòu)上有著各自的 特點。一、前輪驅(qū)動汽車底盤上的主要配置和特點隨著上個世紀(jì) 70 年代末前輪驅(qū)動轎車的普及，使汽車在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了許多變化，就汽車底盤而 言，現(xiàn)代汽車發(fā)生了下面一系列的改進(jìn)或變化。1. 變速器前輪驅(qū)動汽車使用的不再是單一的變速器，而是變速驅(qū)

2、動橋，變速器里沒有了過度用的中間軸； 齒輪排列順序發(fā)生了變化，就是齒輪前后順序，越向后檔位越高（后輪驅(qū)動汽車越向前檔位越高） ；變 速器的輸出軸（ 2 軸）又是主減速器的主動齒輪軸，主減速器出少部分運用了圓錐雙曲線齒輪外（發(fā) 動機(jī)縱置時），大部分采用了圓柱斜齒輪（發(fā)動機(jī)橫置時） 。2. 傳動軸 前輪驅(qū)動轎車通常采用球籠式等速式萬向節(jié)。同時兩根傳動軸又是前輪驅(qū)動的半軸。3. 懸架與車輪定位前輪驅(qū)動轎車通常采用麥弗遜式或燭式獨立懸架，其中配置較好的中、高檔轎車多用燭式獨立懸 架。這兩種懸架使車輪的定位角發(fā)生了加大變化。主銷內(nèi)傾角不再是傳統(tǒng)的正偏移，而是零主銷偏移或負(fù)主銷偏移。車輪也不是原來單一的外

3、傾角，而是角度很小的外傾和負(fù)外傾。在前輪驅(qū)動轎車出來 之前汽車只是作前輪定位。由于前輪驅(qū)動汽車通常采用承載式車身和較軟的后懸架，所以需要作四輪定位。4. 承載式車身前輪驅(qū)動轎車通常采用承載式車身（無梁結(jié)構(gòu)） 。車架與車身合為一體，取消了傳統(tǒng)的車架。與 車身一體的底盤薄鋼板制成盒形梁，在承載式車身中所有的部件其形狀和設(shè)計都有承受載荷和各個方 向沖擊的功能。避免了應(yīng)力集中。5. 彈性元件前輪驅(qū)動轎車通常采用螺旋彈簧，空氣彈簧和扭桿彈簧。這些彈性元件具有緩沖性能好，所占空 間尺寸小的優(yōu)點。但不具備減振和導(dǎo)向的功能。6. 導(dǎo)向裝置傳統(tǒng)汽車中只是越野車使用橫向穩(wěn)定桿。而現(xiàn)代前輪驅(qū)動轎車和使用空氣彈簧懸架

4、的大轎車出必 備很想穩(wěn)定桿外，還需配置撐桿、橫向推力桿、縱向推力桿、下擺臂等導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置的作用是 汽車轉(zhuǎn)向或在壞路面上行駛時減少車輛的橫向角傾斜和橫向滑移；在附著力較低路面上行駛或行駛中 突然加速時減少車輛的縱向滑移；保證汽車行駛的穩(wěn)定性。7. 轉(zhuǎn)向器前輪驅(qū)動轎車受空間尺寸限制，通常使用齒輪齒條式手動或動力轉(zhuǎn)向器。沒有了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向器搖 臂和直拉桿，由兩根橫拉桿直接操縱轉(zhuǎn)向節(jié)臂。和梯形機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動裝置上所用的轉(zhuǎn)向器相比，轉(zhuǎn) 向器嚙合副采用了無間隙嚙合，使轉(zhuǎn)向盤自由行程明顯變小了。不再用潤滑油潤滑，具有良好低溫工 作性能的二號通用鋰基潤滑脂負(fù)責(zé)齒輪與齒條嚙合副的潤滑，避免了因為寒冷轉(zhuǎn)向變重

5、的缺憾。齒輪 與齒條式轉(zhuǎn)向器還有較好的路感。但是由于摩擦點的減少，路面的沖擊和振動也容易傳到轉(zhuǎn)向盤和客 艙中。因此配置較好的轎車多在齒輪齒條是手動轉(zhuǎn)向器上設(shè)置減振器。8. 制動系統(tǒng)前輪驅(qū)動轎車在盤式制動器中使用的都是浮鉗盤式制動器，前盤后鼓的，后輪使用的都是助勢作 用最差的簡單非平衡式鼓式制動器，其制動間隙自動調(diào)節(jié)是靠拉緊放松駐車制動。由于前輪驅(qū)動轎車 后輪制動力只占到全車 20%- 30%,所以制動管路按前后不知，一旦前輪管路失效，后輪就會音質(zhì)動力過小而無法實現(xiàn)有效制動，所以前輪驅(qū)動轎車制動管路是采用對角交叉布置。如使用比例閥限制后輪 的制動力，前輪驅(qū)動轎車的比例閥裝在制動主缸通往兩個后輪的

6、出油口處。若使用感載比例閥，則是 裝在通往后輪的兩根制動管路上，或裝在兩個后輪輪缸內(nèi)。以上前輪驅(qū)動轎車的特性也包括主驅(qū)動裝置在前輪的四輪驅(qū)動的轎車。二、后輪驅(qū)動汽車底盤上的主要配置和特點后輪驅(qū)動的轎車和主驅(qū)動裝置在后輪驅(qū)動的四輪驅(qū)動的越野車還保留了以往的一些特性。但也有 了許多改進(jìn)。1. 傳動軸 在工藝上，甚至材料上多有突破，但總的結(jié)構(gòu)上后輪驅(qū)動還使用不等角速度的剛性十字軸萬向節(jié) 和撓性橡膠萬向節(jié)。2. 懸架430 等后輪驅(qū)動的轎車在前懸架上最常采用的還是雙擺臂式獨立懸架，但也出現(xiàn)了諸如扭桿彈簧懸架等 新型懸架，少數(shù)后驅(qū)的轎車在前懸架上也采用麥弗遜式和燭式獨立懸架。后懸架上奔馳、凌志 高檔轎車

7、的后驅(qū)轎車，后橋由原剛性驅(qū)動橋，變成后橋驅(qū)動單橫臂的獨立懸架。3. 轉(zhuǎn)向器后輪驅(qū)動轎車的手動和動力轉(zhuǎn)向器還是循環(huán)球式，但手動轉(zhuǎn)向器中出現(xiàn)了可變量的手動轉(zhuǎn)向器。 動力轉(zhuǎn)向其出現(xiàn)了 SSS系統(tǒng)。4. 制動器后輪驅(qū)動轎車的盤式制動器較多的使用定鉗盤式，但四輪都是盤式制動器時，前輪通常為四個輪缸， 后輪通常為兩個輪缸。如為前盤后鼓式，后輪通常使用助勢作用最好的自動增力式制動器，自動增力 式的制動間隙自動調(diào)節(jié)是靠倒車制動進(jìn)行調(diào)節(jié)的，但世界上所有的自動增力式制動器的初調(diào)都是靠手 工調(diào)節(jié)的。部分前盤后鼓，后輪驅(qū)動的汽車為了使制動間隙小的前盤式制動器和制動間隙較大的后輪制動器 達(dá)到四輪同步，在通往前輪的制動管

8、路上設(shè)置了滯后閥。部分后輪驅(qū)動汽車制動系上使用二組合閥（差壓閥和比例閥）、三組合閥（滯后閥、差壓閥和比例閥） 。5. 汽車的四輪定位20世紀(jì) 70 年代前汽車只作前輪定位，因為那時的汽車都是后輪驅(qū)動，使用剛性很大的剛性車架和剛性驅(qū)動橋，后懸架有足夠的剛度，可以保證幾何中心線和推力線的垂直。上個世紀(jì)70 年代后出現(xiàn)了前輪驅(qū)動汽車，使用剛性很小的承載式車身和同樣剛性很小的獨立及半獨立后懸架，無法保證幾何 中心線和推力線的垂直，所以必須做四輪定位。開始四輪定位主要是前輪驅(qū)動的汽車，但現(xiàn)在一些中 高檔后輪驅(qū)動轎車的后橋也改為獨立懸架，使這部分車輛也有了四輪定位的需要。四輪定位包括：主銷后傾角、主銷內(nèi)傾

9、角、前輪外傾角、前輪前束、外側(cè)車輪20時內(nèi)外側(cè)車輪轉(zhuǎn)角差、后輪外傾角和后輪前束。四輪定位的最大好處是可以保證幾何中心線和推力線的垂直，使前后車輪轍印一致，保證汽車直 線行駛的穩(wěn)定性；使汽車在直線行駛和拐彎時輪胎都可以保持垂直于路面。好的車輪定位角可以獲得 安全的操縱性，乘坐的舒適性和最長的輪胎使用壽命。當(dāng)汽車出現(xiàn)行駛跑偏，車輪片磨損，轉(zhuǎn)向輪不 能自動回正，高速行駛轉(zhuǎn)向發(fā)飄。轉(zhuǎn)向器擺振，轉(zhuǎn)向略感發(fā)沉，支起轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動沒有變沉的感覺 等情況時，就應(yīng)該盡快地去做車輪定位了。第二節(jié) 汽車底盤概述一、汽車底盤的組成和功用汽車底盤由傳動系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動系等四大系統(tǒng)組成，其功用為接受發(fā)動機(jī)的動力，

10、使 汽車運動并保證汽車能夠按照駕駛員的操縱而正常行駛。如圖11和 12 所示為常見貨車和轎車的底盤結(jié)構(gòu)圖。圖1 1轎車底盤結(jié)構(gòu)6駐車制動手柄7傳動軸8后橋15轉(zhuǎn)向盤1前懸架 2前輪制動器 3 前輪 4離合器踏板 5變速器操縱機(jī)構(gòu)9 后懸架10后輪制動器11 后輪 12 后保險杠13備胎 14橫向穩(wěn)定器圖1 2貨車底盤結(jié)構(gòu)1前軸 2 前懸架 3前輪 4 離合器 5變速器 6駐車制動器7傳動軸8驅(qū)動橋9后懸架10后輪 11車架 12 轉(zhuǎn)向盤（一）傳動系傳動系的基本功用是將發(fā)動機(jī)發(fā)出的動力傳給驅(qū)動車輪。現(xiàn)代汽車傳動系統(tǒng)大多數(shù)采用機(jī)械式或液力傳動式的，不同的汽車，其傳動系的組成稍有不同。普通雙軸貨車及

11、部分轎車的發(fā)動機(jī)縱向布置在汽車前部，并且以后輪為驅(qū)動輪，其傳動系的組成與布 置如圖1-3所示。一般是由離合器、手動變速器、萬向傳動裝置、驅(qū)動橋等組成。現(xiàn)代轎車中采用自動變速器的越來越多，其底盤包括自動變速器、萬向傳動裝置、驅(qū)動橋等，即用自動變速器取代了離合器和手動變速器，如圖1-4所示。如果是越野汽車（包括 SUV即運動型多功能車），還應(yīng)包括分動器。圖1-3機(jī)械傳動系統(tǒng)組成及布置示意圖1-發(fā)動機(jī)2-離合器3-變速器4-傳動軸5-驅(qū)動橋6-萬向節(jié)圖1-4 液力機(jī)械傳動系統(tǒng)組成及布置示意圖傳動系統(tǒng)的功用：1減速增矩 發(fā)動機(jī)輸出的動力具有轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小的特點，無法滿足汽車行駛的基本需要，通 過傳動系

12、統(tǒng)的主減速器，可以達(dá)到減速增矩的目的，即傳給驅(qū)動輪的動力比發(fā)動機(jī)輸出的動力轉(zhuǎn)速低， 轉(zhuǎn)矩大。2變速變矩發(fā)動機(jī)的最佳工作轉(zhuǎn)速范圍很小，但汽車行駛的速度和需要克服的阻力卻在很大范 圍內(nèi)變化，通過傳動系統(tǒng)的變速器，可以在發(fā)動機(jī)工作范圍變化不大的情況下，滿足汽車行駛速度變 化大和克服各種行駛阻力的需要。3實現(xiàn)倒車 發(fā)動機(jī)不能反轉(zhuǎn)，但汽車除了前進(jìn)外，還要倒車，在變速器中設(shè)置倒檔，汽車就可 以實現(xiàn)倒車。4必要時中斷傳動系統(tǒng)的動力傳遞起動發(fā)動機(jī)、換檔過程中、行駛途中短時間停車（如等候交通 信號燈）、汽車低速滑行等情況下，都需要中斷傳動系統(tǒng)的動力傳遞，利用變速器的空檔可以中斷動力 傳遞。5差速功能 在汽車轉(zhuǎn)向

13、等情況下，需要兩驅(qū)動輪能以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，通過驅(qū)動橋中的差速器可 以實現(xiàn)差速功能。（二）行駛系汽車行駛系統(tǒng)的功用支持全車并保證車輛的正常行駛。主要由車架（車身）、車橋、懸架、車輪等組成，見圖1-5所示。汽車行駛系的基本功能是：接受傳動系統(tǒng)傳來的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩并產(chǎn)生驅(qū)動力；承受汽車的總重量，圖1-5汽車行駛系的組成1車架 2 后懸架 3 驅(qū)動橋 4后輪 5轉(zhuǎn)向橋 6前輪 7 前懸架傳遞并承受路面作用于車輪上的各個方向的反力及轉(zhuǎn)矩；緩沖減振，保證汽車行駛的平順性； 與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合工作，控制汽車的行駛方向，以保證汽車操縱的穩(wěn)定性。（三）轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向系的功用是保證汽車能夠按照駕駛員選定的方向行駛。主要由轉(zhuǎn)

14、向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向 傳動機(jī)構(gòu)組成?，F(xiàn)代汽車普遍采用動力轉(zhuǎn)向裝置。（四）制動系汽車制動系的功用是按照駕駛員的意圖進(jìn)行汽車的減速和停車，并能保證可靠地駐停。汽車制動 系一般包括行車制動系和駐車制動系兩套相互獨立的制動系統(tǒng)，每套制動系統(tǒng)都包括制動器和制動傳 動機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向系和制動系都是由駕駛員操縱控制的，一般合稱為汽車控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代汽車中電子控制技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，如在底盤中普遍采用了電子控制自動變速器（EAT或ECT、電子控制防滑差速器（EDL）、電子控制制動防抱死系統(tǒng)（ABS、電子控制懸架系統(tǒng)（ECS、 電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等。二、汽車傳動系的布置形式汽車傳動系統(tǒng)的布置方案與發(fā)動機(jī)的位置及汽車

15、的驅(qū)動方式有關(guān)，一般有發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動、 發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動、發(fā)動機(jī)后置后輪驅(qū)動、發(fā)動機(jī)前置全輪驅(qū)動等。驅(qū)動形式通常用汽車的全部輪 數(shù)X驅(qū)動輪數(shù)（其中車輪數(shù)系按輪轂數(shù)計）來表示。四個車輪，有兩個后輪或兩個前輪驅(qū)動，則其驅(qū) 動形式為4X 2。依此類推，若四個車輪都是驅(qū)動輪，則表示為 4X 4。（一）發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動（FR）發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動（FR）方案（簡稱前置后驅(qū)動）主要用于貨車、部分客車和部分高級轎車文簡稱為FR如圖1-6所示。發(fā)動機(jī)布置在汽車前部，動力經(jīng)過離合器、變速器、萬向傳動裝置、 驅(qū)動橋，最后傳到后驅(qū)動車輪，使汽車行駛。該方案的優(yōu)點是，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，前后輪的質(zhì)量 分配比較理

16、想；其缺點是，需要一根較長的傳動軸，這不僅增加了車重，而且影響了傳動系統(tǒng)的效率。圖1 6寶馬轎車采用的發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動布置方案（二）發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動（FF）發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動簡稱前置前驅(qū)動，英文簡稱FF。發(fā)動機(jī)、離合器、變速器與主減速器、差速器等裝配成十分緊湊的整體，布置在汽車的前面，前輪為驅(qū)動輪。這種布置型式在變速器與驅(qū)動橋之間省去了萬向傳動裝置，使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，整車質(zhì)量小，由于前輪是驅(qū)動輪，有助于提高汽車高速行 駛時的操縱穩(wěn)定性。目前這種布置方案已廣泛應(yīng)用于微型和中型轎車上，但這種布置型式的爬坡性能 差，高級轎車應(yīng)用較少，而是采用傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動。圖1-7發(fā)動機(jī)橫置前輪驅(qū)動布置

17、方案，其特點是發(fā)動機(jī)曲軸軸線與車輪軸線平行，主減速器可以 采用圓柱齒輪傳動。圖1 -8為發(fā)動機(jī)縱置前輪驅(qū)動布置方案，發(fā)動機(jī)縱置的特點是發(fā)動機(jī)曲軸軸線與 車輪軸線垂直，主減速器必須采用圓錐齒輪傳動。圖1 7發(fā)動機(jī)前橫置前輪驅(qū)動示意圖H! Igy!血 SE輸土* -L-岌RFI圖1-8發(fā)動機(jī)縱置前輪驅(qū)動的傳動示意圖（桑塔納2000）（三）發(fā)動機(jī)后置后輪驅(qū)動（RR汽車發(fā)動機(jī)后置后輪驅(qū)動簡稱后置后驅(qū)動，英文簡稱RR如圖1-9所示，汽車發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)都橫置與驅(qū)動橋之后。主減速器和變速器之間的距離較大，其相對位置經(jīng)常變化。由于這些原因，必須設(shè)置萬向傳動裝置和角傳動裝置。這種布置型式更容易做到汽車總質(zhì)量在

18、前后軸之間的合理分配, 而且便于車身內(nèi)部的布置，空間利用率高，車廂內(nèi)的噪聲底等優(yōu)點，因此它是大、中型客車盛行的布 置方案。圖1-9發(fā)動機(jī)后置后輪驅(qū)動示意圖（四）發(fā)動機(jī)前置全輪驅(qū)動（nWD發(fā)動機(jī)前置全輪驅(qū)動簡稱全輪驅(qū)動，英文簡稱nWD表示傳動系統(tǒng)為全輪驅(qū)動。對與要求在壞路或無路地區(qū)行駛的越野汽車，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，總是將全部車輪作為驅(qū)動輪，故傳動系采用nWD布置方案。如圖1- 10所示為寶馬轎車4WD勺傳動系統(tǒng)布置示意圖。前后車橋都是驅(qū)動橋，其特點是傳動系統(tǒng)增加了分動器，動力可以同時傳給前后 輪。前驅(qū)動橋可根據(jù)需要，用換擋撥叉操縱分動器接通或斷開。由于所有的車輪都是驅(qū)動車輪，提高 了汽車的越野通過性能，主要用于越野車及重型貨車。圖1 10寶馬轎車4WD傳動系統(tǒng)的布置示意圖三、汽車行駛的基本原理1 11所示。欲使汽車行駛，必須對汽車施加一個驅(qū)動力以克服各種阻力，驅(qū)動力產(chǎn)生的原理如圖發(fā)動機(jī)經(jīng)由傳動系在驅(qū)動車輪上施加了一個驅(qū)