第四章-汽车底盘和车身分析课件.ppt

汽车底盘 汽车车身及附属结构,第四章 汽车底盘和车身,汽车底盘,底盘：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。,第一节 汽车传动系,机械式传动系统主要由离合器、变速器、万向传动装置和驱动桥组成。其中万向传动装置由万向节和传动轴组成，驱动桥由主减速器和差速器组成。,传动系统,传动系作用（1）减速增矩 发动机输出的动力具有转速高、转矩小的特点，无法满足汽车行驶的基本需要，通过传动系统的主减速器，可以达到减速增矩的目的，即传给驱动轮的动力比发动机输出的动力转速低，转矩大。（2）变速变矩 发动机的最佳工作转速范围很小，但汽车行驶的速度和需要克服的阻力却在很大范围内变化，通过传动系统的变速器，可以在发动机工作范围变化不大的情况下，满足汽车行驶速度变化大和克服各种行驶阻力的需要。,（3）实现倒车 发动机不能反转，但汽车除了前进外，还要倒车，在变速器中设置倒档，汽车就可以实现倒车。（4）必要时中断传动系统的动力传递 起动发动机、换档过程中、行驶途中短时间停车（如等候交通信号灯）、汽车低速滑行等情况下，都需要中断传动系统的动力传递，利用变速器的空档可以中断动力传递。（5）差速功能 在汽车转向等情况下，需要两驱动轮能以不同转速转动，通过驱动桥中的差速器可以实现差速功能。,汽车的传动系统布置可以分为五类：发动机前置后轮驱动(FR)发动机前置前轮驱动(FF)发动机中置后轮驱动(MR)发动机后置后轮驱动(RR)和四轮驱动(4WD),最早期的汽车绝大部分采用FR布局，现在则主要应用在中、高级轿车中。FR的优点是：轴荷分配均匀，即整车的前后重量比较平衡，操控稳定性较好。缺点是：传动部件多、传动系统质量大，贯穿乘坐舱的传动轴占据了舱内的地台空间。,发动机前置后轮驱动（FR）,FR是“Front Engine，Rear Drive”的简写，BMW无疑就是FR的一个经典代表人物，由于FR在操控上、加速上具备无比的优势，是不少跑车和高档轿车均使用的驱动布局方式，而一般的家用车是不用采用这种布局的。,GT双门的、双座位或四座位、拥有超高性能引擎的大型跑车，引擎布局以前置引擎后轮驱动最为正宗，当然，现今科技下，AWD驱动也可以纳入GT范畴,发动机前置前轮驱动（FF）,FF是“Front Engine，Front Drive”的简写，意思是“前置引擎，前轮驱动“，即所谓“前置前驱”。优点就是省却通往后轮的传动轴，车箱有更大的空间，车身也自然轻。虽然一般而言它不及FR 般灵活，但胜在操控容易，高速失控时也较易救车，所以在飞车圈子也普遍受落,FF是现代小、中型轿车普遍采用的布置方案。FF的优点是：降低了车厢地台，操控性有明显的转向不足特性，另外其抗侧滑的能力也比FR强。缺点是：上坡时驱动轮附着力会减小；前轮由于驱动兼转向，导致结构复杂、成本高、维修保养困难。,发动机后置后轮驱动（RR）,发动机后置后轮驱动汽车，由于其动力系统大部分都装在汽车后部，后桥负担了汽车的大部分，因此行驶中具有转向过度的特征。即所谓的转向盘过于灵敏的现象。经常开发动机前置后轮驱动汽车的司机，有机会开到RR型车时要特别小心，否则损伤稍有不慎，就会造成整部车的打滑。不过RR型汽车过度转向的特性，在多弯的道路上，驾驶起来却很轻灵，因为RR型车在进入弯道时，只需轻打方向盘，就会产生转向的动力，汽车会自然滑向内线，从而轻松通过弯道，这也是RR型汽车的一大优点。,保时捷911这样的高级跑车才用后置后驱这种形式，其他小车很少采用。,发动机放置在前、后轴之间，同时采用后轮驱动，类似F1赛车的布置形式。还有一种“前中置发动机”，即发动机置于前轴之后、乘员之前，类似于FR，但能达到与MR一样的理想轴荷分配，从而提高操控性。MR的优点是：轴荷分配均匀，具有很中性的操控特性。缺点是：发动机占去了座舱的空间，降低了空间利用率和实用性，因此MR大都是追求操控表现的跑车。,发动机中置后轮驱动（MR）,无论上面的哪种布局，都可以采用四轮驱动，以前越野车上应用的最多，但随着限滑差速器技术的发展和应用，四驱系统已能精确地调配扭矩在各轮之间分配，所以高性能跑车出于提高操控性考虑也越来越多采用四轮驱动。4WD的优点是：四个车轮均有动力，地面附着率最大，通过性和动力性好。,四轮驱动（4WD）,传动系统-离合器,离合器安装在发动机与变速器之间，用来分离或接合前后两者之间动力联系。其功用为：（1）使汽车的起动平稳（2）中断传动系统的动力配合换档（3）防止传动系统过载,离合器的工作原理 离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，或是用液体作为传动介质(液力偶合器)，或是用磁力传动(电磁离合器)来传递转矩，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。目前在汽车上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦离合器(简称为摩擦离合器)。发动机发出的转矩，通过飞轮及压盘与从动盘接触面的摩擦作用，传给从动盘。当驾驶员踩下离合器踏板时，通过机件的传递，使膜片弹簧大端带动压盘后移，此时从动部分与主动部分分离。,传动系统-变速器,变速器结构,变速器的原理变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置。又称变速箱。由变速传动机构和变速操纵机构两部分组成。变速传动机构的主要作用是改变转矩和转速的数值和方向；操纵机构的主要作用是控制传动机构，实现变速器传动比的变换，即实现换档，以达到变速变矩。机械式变速器主要应用了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换档行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。,变速器的作用(1)改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶速度要求。在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。(2)实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要。发动机曲轴一般都是只能向一个方向转动的，而汽车有时需要能倒退行驶，因此，往往利用变速箱中设置的倒档来实现汽车倒车行驶。(3)中断动力传递，在发动机起动，怠速运转，汽车换档或需要停车进行动力输出时，中断向驱动轮的动力传递。(4)实现空档，当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如，可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离合器踏板离开驾驶员座位。,组成：1-万向节2-传动轴3-前传动轴4-中间支承(a):用于变速器与驱动桥之间(b)(c):用于变速器与分动器之间(d)(e):用于转向驱动桥上(f):用于某些汽车的转向操纵机构,传动系统-万向传动装置,万向节,功用将万向传动装置传来的发动机动力经减速增矩改变传动方向后，分配给左、右驱动轮，并且允许左、右驱动轮以不同转速旋转;分类非断开式驱动桥:常见于载货汽车，整个车桥通过弹性悬架与车架相连，桥壳是刚性整体结构，两根半轴和驱动轮在横向平面内无相对运动。断开式驱动桥：常见于轿车或越野车，全部或部分驱动轮上采用独立悬架，即两次驱动轮分别用弹性悬架与车架相连，两驱动轮彼此可独立地相对于车架或车身上下跳动。驱动桥壳分段铰链方式相连，半轴分段用万向节相连。,传动系统-驱动桥,1-轮毂；2-半轴；3-驱动桥壳；4-主减速器；5-差速器,传动系统-驱动桥-主减速器作用:将输入的转矩增大并相应降低转速，或根据需要改变转矩的方向分类:单级式和双级式;单速式和双速式;贯通式和轮边式,单级主减速器的结构,传动系统-驱动桥-差速器：汽车在拐弯时车轮的轨线是圆弧，如果汽车向左转弯，圆弧的中心点在左侧，在相同的时间里，右侧轮子走的弧线比左侧轮子长，为了平衡这个差异，就要左边轮子慢一点，右边轮子快一点，用不同的转速来弥补距离的差异。,传动系小结,传动系的组成；离合器的功用和要求；变速器的功用、结构特点；差速器的工作原理；,行驶系,汽车行驶系的组成和功用：,组成：车架、悬架(前,后)、车桥(前,后)和车轮组成。承载式车身与非承载式车身功用:,车架联接并支承车身、发动机和传动系、悬架等零件,承受和传递底盘零件传来的外力,还提供撞车时所需的强度和吸收冲击能量的能力,支撑车身、发动机和传动系、悬架等零件；传递驱动力和各种反力,力矩；减缓冲击和振动。,没有车架,车身承担整车结构,底板部分起车架作用.,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；承受汽车的总重量和地面的反力；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；与转向系配合，保证汽车操纵稳定性。,1.车桥（也称车轴）,通过悬架与车架（或承载式车身）相连接，两端安装汽车车轮。,作用：传递车架与车轮之间的各向作用力及其所产生的弯矩和转矩,转向轮定位也叫前轮定位,为什么有些汽车喜欢走偏？为什么有些汽车转弯很费力？为什么有些汽车的轮胎磨损得快？这些问题大多涉及到一个轮胎安装角度问题一个非常重要的转向轮位置角度，叫做“前轮定位”。它的作用是保障汽车直线行驶的稳定性，转向轻便和减少轮胎的磨损。前轮是转向轮，它的安装位置由主销内倾、主销后倾、前轮外倾和前轮前束等4个项目决定，反映了转向轮、主销和前轴等三者在车架上的位置关系。,为了保持汽车直线行驶的稳定性、转向的轻便性和减小轮胎与机件间的磨损，转向轮、转向节和前轴三者之间与车架必须保持一定的相对位置，这种具有一定相对位置的安装称为转向轮定位，也称前轮定位。,前轮定位有什么要求?,答,为什么需要转向轮定位?,正确的前论定位:可使汽车直线行驶稳定而不摆动；转向时转向盘上的作用力不大；转向后转向盘具有自动回正作用；轮胎与地面间不打滑以减少油耗；延长轮胎使用寿命,主销后倾是指主销装在前轴，上端略向后倾斜的角度。这与摩托车的前叉向后倾的道理一样，它使车辆转弯时产生的离心力所形成的力矩方向与车轮偏转方向相反，迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。由此，主销后倾角越大，车速越高，前轮稳定性也愈好。但后倾角大也会令驾驶者转动方向盘费力，因此主销后倾角也有一个范围，一般不大于3。有些轿车的轮胎气压低弹性大，行驶时轮胎与地面接触面中心向后移动，也会产生一种力矩，故后倾角可以减少，甚至变为负值，即主销前倾。,主销后倾,主销内倾是指主销装在前轴略向内倾斜的角度，它的作用是使前轮自动回正。角度越大前轮自动回正的作用就越强烈，但转向时也越费力，轮胎磨损增大；反之，角度越小前轮自动回正的作用就越弱，因此这个主销内倾角都有一个范围，约58之间。主销内倾和主销后倾都有使汽车转向自动回正，保持直线行驶的功能。不同之处是主销内倾的回正与车速无关，主销后倾的回正与车速有关，因此高速时后倾的回正作用大，低速时内倾的回正作用大。此外，直行时前轮偶尔遇到冲击而偏转时，也主要依靠主销内倾起回正作用,主销内倾,前轮外倾角对汽车的转弯性能有直接影响，它的作用是提高前轮的转向安全性和转向操纵的轻便性。前轮外倾角俗称“外八字”，如果车轮垂直地面一旦满载就易产生变形，可能引起车轮上部向内倾侧，导致车轮联接件损坏。所以事先将车轮校偏一个外八字角度，这个角度约在1左右。,前轮外倾,前轮前束是汽车修理工非常熟悉的工作，汽车修理都要校对车轮前束。所谓前束是指两轮之间的后距离数值与前距离数值之差，也指前轮中心线与纵向中心线的夹角。前轮前束的作用是保证汽车的行驶性能，减少轮胎的磨损。前轮在地面纯滚动时，其惯性力会使车轮向外侧方向运动，但装在车上后前轮被束缚着不能向外侧运动，这样使得前轮有向内侧滑动的作用。如果前束适当，轮胎向前滚动时会产生向外侧的滑动，从而两个方向的滑动可以互相抵消。使前轮基本上是平行的向前滚动。轮胎内外侧磨损的现象会减少。不同的汽车前束调校值是不一样的。前轮前束可通过转向横拉杆长度来调整，汽车说明书都会有详细的说明。一般前束值为012mm,前轮前束,2.车轮与轮胎,(1)车轮,组成:轮毂、轮辋以及这两部分的联接件;要求:坚固、轻便和平衡;分类:压制钢盘车轮、钢丝辐条车轮和轻合金铸造车轮;,(2)轮胎,要求:有承受载荷的能力;与地面有良好的附着性能;分类:按帘线排列方向分:普通斜交线胎、带束斜交胎和子午线胎;按胎面花纹分:普通花纹、越野花纹和混合花纹轮胎;按轮胎气压分:高压轮胎,低压轮胎和超低压轮胎作用:缓和冲击力;承受汽车重力;传递地面的驱动力和制动力等,3.悬架,车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间一切传力联接装置的总称;组成:一般有弹性元件、减振器和导向装置三部分;作用:缓冲、减振、导向、传力作用；分类：非独立悬架和独立悬架,钢板弹簧,螺旋弹簧,扭杆弹簧,气体弹簧,橡胶弹簧,悬架,转向系,功用:改变汽车行驶方向;克服由于路面干扰引起的偏转,自动恢复汽车原行驶方向;组成:,转向系的功用和组成,机械汽车转向系统的工作原理,转向传动机构,蜗杆指销式转向器,制动系,制动系的功用,分类和要求,功用:减速,停车,驻车,下坡保持恒定车速等;分类:要求:,鼓式与盘式,简单的说，鼓式刹车就是利用刹车鼓内静止的刹车片，去摩擦随着车轮转动的刹车鼓，以产生摩擦力使车轮转动速度降低的刹车装置。,鼓式刹车之优点：1.有自动刹紧的作用，使刹车系统可以使用较低的油压，或是使用直径比刹车碟小很多的刹车鼓。2.手刹车机构的安装容易。有些后轮装置盘式刹车的车型，会在刹车盘中心部位安装鼓式刹车的手刹车机构。3.零件的加工与组成较为简单，而有较为低廉的制造成本。鼓式刹车的缺点：1.鼓式刹车的刹车鼓在受热后直径会增大，而造成踩下刹车踏板的行程加大，容易发生刹车反应不如预期的情况。因此在驾驶采用鼓式刹车的车辆时，要尽量避免连续刹车造成刹车片因高温而产生热衰退现象。2.刹车系统反应较慢，刹车的踩踏力道较不易控制，不利于做高频率的刹车动作。3.构造复杂零件多，刹车间隙须做调整，使得维修不易。,顾名思义，盘式刹车以静止的刹车盘片，夹住随着轮胎转动的刹车碟盘以产生摩擦力，使车轮转动速度降低的刹车装置。当踩下刹车踏板时，刹车总泵内的活塞会被推动，而在刹车油路中建立压力。压力经由刹车油传送到刹车卡钳上之刹车分泵的活塞，刹车分泵的活塞在受到压力后，会向外移动并推动刹车片去夹紧刹车盘，使得刹车片与刹车盘发生磨擦，以降低车轮转速，好让汽车减速或是停止。,盘式构造,盘式刹车的优点：1.盘式刹车散热性较鼓式刹车佳，在连续踩踏刹车时比较不会造成刹车衰退而使刹车失灵的现象。2.刹车盘在受热之后尺寸的改变并不使踩刹车踏板的行程增加。3.盘式刹车系统的反应快速，可做高频率的刹车动作，因而较为符合ABS系统的需求。4.盘式刹车没有鼓式刹车的自动煞紧作用，因此左右车轮的刹车力量比较平均。5.因刹车盘的排水性较佳，可以降低因为水或泥沙造成刹车不良的情形。6.与鼓式刹车相比较，盘式刹车的构造简单，容易维修。,盘式刹车的缺点：1.因为没有鼓式刹车的自动煞紧作用，使盘式刹车的刹车力较鼓式刹车为低。2.盘式刹车的刹车片与刹车盘之间的摩擦面积较鼓式刹车的小，使刹车的力量也比较小。3.为改善上述盘式刹车的缺点，因此需较大的踩踏力量或是油压。因而必须使用直径较大的刹车盘，或是提高刹车系统的油压，以提高刹车的力量。4.手刹车装置不易安装，有些后轮使用盘式刹车的车型为此而加设一组鼓式刹车的手刹车机构。5.刹车片之磨损较大，致更换频率可能较高。,ABS制动系统,ABS制动防抱死,小结及作业,小结：汽车行驶系、转向系和制动系的功用和组成；转向轮定位的含义及其功用；制动系的工作原理和要求；作业：转向轮定位的含义及其功用？汽车对制动系有什么要求?,汽车车身及附属结构,汽车车身是汽车的四大总成之一，他是现代技术水平、生产组织水平的综合产物；其有以下特点：质量大（乘用车：40%60%整车质量，客车的比例更大）尺寸大（几乎等于整车外形尺寸）成本高（与质量一致，甚至更多）投资大 车身强度和刚度直接影响汽车的使用寿命 车身外形与内部布置对汽车性能有很大影响 车身造型决定汽车外观 设计工作量大,车身设计技术在传统的机械工程学中逐步综合进空气动力学、人体工程学、工业设计、计算机技术等学科领域内的最新成果和有关内容,轿车车身分类（外形）,1）折背式：车身背部有条折线的车身，又称浮桥式、船型、三厢式等2）直背式：后风窗与行李箱连接近似平直又称快背式、溜背式3）舱背式：比折背式顶盖长，后背的角度比直背式小，行李箱与后窗为整体背部车门，又称半背式车身4）断背式：背部很短的车身，又称鸭尾式5）变形车身（Convertible）,掀背车 掀背车在国外往往指的是两厢车，英文翻译为Hatchback，而国内所指的掀背车则是那些外形与三厢车相似，也有突出的后备箱，但是整个后备箱盖和后车窗玻璃是一体的能够一起打开的，在国外通常称为Quickback或Fastback，译为“快背”，相对短小的后备箱以及相对动感的尾部线条，让掀背车在视觉效果上更优于三厢车。国内常见的掀背车有MG6、斯柯达明锐、马自达睿翼轿跑版等。,在英语中，旅行车通常称为wagon，奥迪称为Avant、宝马称为Touring、而奔驰称为Estate，一般来说大多数旅行车都是以轿车为基础，把轿车的后备厢加高到与车顶齐平，用来增加行李空间。Wagon的优点就在于它既有轿车的舒适，也有相当大的行李空间。,敞篷车 敞篷车英文名为Roadster/Cabriolet/Convertible，一般是指带有折叠式可开启车顶的跑车，造型通常为两门两座或者两门四座，根据车顶材料可以分为软顶敞篷车和硬顶敞篷车。当然也有敞篷SUV和敞篷豪华车，如日产Murano CrossCabriolet和迈巴赫Landaulet。,车身结构特点空间壳体结构，整体刚度偏小，固有频率低，易产生共振，发出的噪声使人不适,车身承载的载荷来源1）车身自重、装载客货重量、惯性力、空气作用力2）发动机与底盘部件的重量，以及它们工作时产生的反力，还有路面传递的力,只承受第一部分载荷的车身称为非承载式车身，其有完整的与车身分离的车架，车身和车架之间使用弹性元件联结,车身完全替代车架作用承受全部载荷则为承载式车身,车身与车架刚性连接并承担车架部分载荷则称为半承载式车身,我们现在接触的非承载式车身车型比较少，多数是卡车、专业越野车之类。,半承载式车身,承载式车身,传统车身设计流程,车身不同部位受到撞车损害的比例,轿车车身设计原则,1）车身安全性原则 包括预防（主动）安全性和撞车（被动）安全性2）造型美观原则3）良好的空气动力性4）制造容易，维护、拆装方便,视野标准要求,小结,汽车车身的特点车身结构分类车体结构（承载式和非承载式）白车身的组成传统车身设计流程轿车车身设计原则,