汽车四轮驱动技术的研究分析.docx
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1、山东交通学院毕业论文摘 要2Abstract3第一章 绪论4第二章 全时四轮驱动技术72.1 全时四轮驱动技术概念及其优缺点72.2 四轮驱动工作原理及其组件分析82.3 四轮驱动分类112.3.1 用途分类112.3.2 分动器分类12第三章 不同类型的四轮驱动系统的工作原理及特点133.1 讴歌(Acura). 四轮驱动系统工作原理及特点143.2 奥迪Quattro四轮驱动系统工作原理及特点153.3 宝马X drive四轮驱动系统系统工作原理及特点17第四章 四轮定位的基本参数及其对汽车性能的影响184.1外倾角与前束184.2 主销后倾角234.3主销内倾角、包容角及摩擦半径244.
2、4四轮定位参数间的关系30参考文献42致 谢4329摘 要 四轮驱动技术比传统驱动技术更有明显的的优势,此技术将来会更有力的运用。为了更进一步了解全时四轮驱动技术,逐一的把四驱技术和传统驱动优缺点对比: 1.传动系统得到减化,整车质量大大减轻。由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体。 2.与传统汽车相比,四轮独立驱动系统可通过电动机来完成驱动力的控制而不需要其他附件,容易实现性能更好的、成本更低的牵引力控制系统(TCS)、防抱死制动系统(ABS)及动力学控制系统(VDC)。 3.对各车轮采用制动能量回收系统,则可大大提高汽车能量利用效率,且与采用电动机驱动的电动汽车相比,其能量回收效率也获得显
3、著增加。这对提高电动汽车续里程是很重要的。 4.实现汽车底盘系统的电子化、主动化。【关键词】四轮驱动技术 优势 独立 底盘 定位 Abstract Four-wheel drive technology than traditional drive technology is more obvious advantages, this technology in the future will be more powerful application. To further understand full-time four-wheel drive technology, each of th
4、e raider technology and traditional drive advantages and disadvantages compared:1 .The transmission systems have simplify, complete quality greatly relieved. Directly driven by motor wheels or are even integrated into one. Compared with the traditional automobile 2, four-wheel independent drive syst
5、em can be accomplished by motor driving control and do not need other attachments, easy to achieve better performance, cost lower traction control system (TCS), ABS (ABS) and dynamic control system (VDC).3 .For each wheel adopts braking energy recovery system, it can greatly improve the car energy u
6、tilization efficiency, and by a single motor drives electric vehicle compared to the energy recovery efficiency also obtain increased significantly. To improve the electric car onward travel distance is very important.4. Realization of auto chassis system electronic, automation.Keywords Four-wheel,F
7、eatures advantages,Independent,Chassis,Location 、 第一章 绪论1.1 四轮驱动的发展 四轮驱动技术最早出现在1903年,最初是在卡车上采用,后来才逐渐被引入一般轿车。 梅赛德斯-奔驰四轮驱动历史始于1903年。从那时起,梅赛德斯-奔驰一直坚持明确的方针:如果要在条件糟糕的路面上确保能够安全有效地行驶,四轮驱动技术将是最佳的选择。数十年来,四轮驱动已经成功应用于梅赛德斯-奔驰的不同车型之中,包括轿车和商用车,这其中的一些车型(例如G级或乌尼莫克系列)在世界各地赢得了良好的声誉。对于应用了4MATIC技术的梅赛德斯-奔驰轿车和SUV来说,即使在普通
8、公路上其也能够带来非凡的性能表现。早在1903年,保罗戴姆勒就为设计四轮驱动汽车奠定了基础。保罗戴姆勒是公司创始人戈特利布戴姆勒的儿子,当时在奥地利戴姆勒汽车公司(位于维也纳新城)担任工程总监。19041905年,戴姆勒汽车公司建造了一辆四轮驱动军用牵引车。随后,戴姆勒汽车公司开发了一些四轮驱动牵引车和装甲汽车。然而,直到第一次世界大战的时候,汽车才最终取代了军方的马拉车。后来,四轮驱动汽车越来越多地应用于建筑工地或扫雪作业。为了能够从这种发展成果中获益,奔驰公司在加格瑙开发了四轮驱动商用车。1907年,德意志帝国殖民部向戴姆勒汽车公司(DMG)订购了一辆用于特殊使命的汽车。由于这辆汽车将用于
9、当时德意志帝国在西南非洲的殖民地(如今的纳米比亚),因此该车必须具有卓越的越野性能以适应当地恶劣的路况。为此,戴姆勒汽车公司的柏林-马林菲尔德工厂制造了一辆由保罗。 戴姆勒设计的四轮驱动汽车,并以当时德意志帝国殖民部部长Bernhard Dernburg(1865-1937)的名字命名。1908年,这辆汽车成为了Bernhard Dernburg在德意志帝国西南非洲殖民地的公务车。在后殖民时代,这辆汽车的踪迹被人们所忽视,至今其下落依然是个谜。“DernburgWagen”采用了六座旅行车的车身设计,具有着恢弘的气度:长度为4.9米,高度(含车顶)为2.7米,轮距为1.42米,整备质量为3.6
10、吨左右。 为了提高操控性,“DernburgWagen”装配了全时四轮驱动以及四轮转向系统,并且为所有的动力传输部件都安装了细粒流沙防护罩以适应当地的气候。作为梅赛德斯-奔驰的第一款四轮驱动汽车,“DernburgWagen”的爬坡能力达到了25度。在 6张照片和上述5个尺寸数据的基础上,戴姆勒-克莱斯勒制造出了比例为1:4的“DernburgWagen”模型,真实重现出这款超凡原型汽车的重要细节。梅赛德斯-奔驰四轮驱动轿车 1926年,刚刚合并成立的戴姆勒-奔驰开始制造另一款高牵引力轿车:三桥G1(W103系列)。在G1的基础上,戴姆勒-奔驰于1928年和1929年分别开发出G3和G3a。尽
11、管还缺乏真正的四轮驱动性能,但是这几款轿车均是通过两个后桥来提供驱动力,因此成为了非常理想的越野车。随后,强劲的G4(W31系列)也基本上采用了同样的设计,不过也不乏某些也向前车桥传输动力的车型。在当时,国家元首和高级军官都很欣赏这款全地形汽车。而在20世纪30年代,梅赛德斯-奔驰还制造了其他的轻量化四轮驱动汽车,并在德国军队中得到了广泛的使用。在1938年伦敦车展上,梅赛德斯-奔驰推出了作为“殖民车和狩猎车”的G5(19371941年的W152系列),这款车被视为当今民用越野车的先驱。G5在出厂时具有不同车身的版本可供用户选择,而除了四轮驱动之外,G5也可选装四轮转向系统。非凡的多面手:乌尼
12、莫克 1948年,乌尼莫克在法兰克福面市。“Uni m o g(乌尼莫克)”是德语“Universal mo tor gert(通用机动工具)”的缩略语,这一名称反映了四轮驱动车型的广泛应用范围。在戴姆勒-奔驰于1950年接管整个乌尼莫克概念之前,位于格平根的勃林格机器制造厂一直生产乌尼莫克;从1951年开始,加格瑙工厂开始批量生产乌尼莫克。数十年来,几乎适用于各种地形的乌尼莫克在农业应用、长途跋涉、市政作业和军队等领域广受欢迎,经受住了时间的考验。乌尼莫克概念获得了毋庸置疑的成功,而乌尼莫克最初的许多标志性特征也一直延续至今日:四个同尺寸车轮,四轮驱动和前后差速锁,能够应对艰难地形的门式车桥
13、,以及运输货物和工具的前后轴和小平台。乌尼莫克在出厂时提供众多的版本,能够为满足具体应用而进行定制。另外,乌尼莫克也提供以生活方式为导向的娱乐版本:Fun-Mog。独具特色:梅赛德斯-奔驰G级 1979年,梅赛德斯-奔驰推出了G级越野车。G级是戴姆勒-奔驰与斯泰尔-戴姆勒-普赫(位于奥地利格拉茨)共同创办的合资企业(Geln d e fa h r z e u g g e sel ls chaft)所开发的越野车。后来,戴姆勒-奔驰完全接管了合资企业的控制权,但G级的生产却依然保留在斯泰尔-戴姆勒-普赫(如今的马格纳-斯泰尔)。G级提供不同车身的四个产品系列,包括长轴距或短轴距的旅行车、敞篷车、
14、厢式货车和皮卡。在奥地利、瑞士以及东欧国家,G级也以“普赫”品牌进行销售。 460系列于1979年投产,直到被更加舒适的463系列(1989年上市)所替代;在此期间,更加朴实的461系列于1991年投产。同时,462系列在希腊塞萨洛尼基进行全散件组装(CKD)。在最初的概念阶段,G级是以商用车为指向来进行研发的。然而,这很快就发生了变化,G级转而为征服艰难的越野地形进行定制。作为一款具有卓越越野性能的车型,G级在横向斜坡上的方向稳定性可达54度,爬坡能力可达80度,最小离地间隙为21厘米,接近角/离去角分别为36/27度,这意味着G级能够轻松地通过最困难的越野地形。同时,精工细作的底盘也提供了
15、安全和舒适的越野操控性。得益于非同凡响的越野能力,早期的G级消费者包括许多国家的警方和军方。此外,G级也提供特殊版本,例如为沙特阿拉伯王室提供的狩猎车,梅赛德斯-AMG开发的超长G级,以及为教皇保罗约翰二世提供的“Popemobile”。 在G级所有的产品系列中,始终有不同功率的汽油机和柴油机车型可供选择,包括高性能AMG系列。一直以来,虽然G级不断应用了最新的技术发展成果,但在越野性能方面绝不妥协,而随着时间的推移,民用车消费群体变得越来越重要。有鉴于此,如今G级也推出了舒适型版本,1989年上市的463系列就代表了这方面的一个重大飞跃。而从2001年起,经典的越野车开始畅销北美市场。此外,
16、G级也可以满足特殊用户的安全需求,为其定制具有高等级防护性能的“防弹车”版本。事实上,作为一直采用直线轮廓结构和橄榄绿色的越野车,梅赛德斯- 奔驰G级早已在汽车市场中树立了非凡声誉。应用于轿车的高科技:梅赛德斯-奔驰4MATIC 到了20世纪80年代中期,为梅赛德斯-奔驰轿车装配四轮驱动的时机和条件均已成熟。1987年,全新4MATIC技术在梅赛德斯-奔驰E级(124系列)中首次亮相。全新4MATIC运用尖端技术,结合了机械部件和电子部件,进一步提高了梅赛德斯-奔驰的卓越特性。从1999年起,4ETS(四轮驱动电子牵引系统)与4MATIC一起作为差速锁应用于梅赛德斯-奔驰轿车上。2003年,梅
17、赛德斯-奔驰进一步扩展了四轮驱动的应用范围,可向用户提供5个车型系列的32款4MATIC车型,而S级(W220系列)的长、短轴距版本也首次应用了4MATIC技术。2006年,W221后续车型系列S320 CDI上市,这是第一款结合柴油机和四轮驱动技术的S级车型。另外,作为2003年六缸车型四轮驱动发展计划的组成部分,C级也装配了4MATIC。第二章 全时四轮驱动技术2.1全时四轮驱动技术概念及其优缺点 全时四轮驱动,简称AW D是Al1 Wheel Drive的简写。具体的含义是:汽车在行驶的任何时间,都是以四个轮子独立推动,明显区别于其他前轮或后轮以及4WD带动的汽车。 全时四轮驱动车辆会比
18、2WD(分FWD和RW D)更优异与安全。理论上,AW D比2WD多了一倍以上的牵引力,车子的行驶是依据它持续平稳的牵引力,而牵引力的稳定性卞要由车子的驱动方法来决定,将引擎动力的输出经传动系统分配到四个轮胎与分配到两个轮胎上做比较,其结果是AW D能在2WD无法安全行驶的路况中轻易地行驶,使车具有灵活的操控性,达到安全稳定,即无论行驶在何种天气以及何种路面(湿地、崎岖山路、弯路上);驾驶员都能轻松地控制每一个动作,从而保证驾驶员和乘客的安全。也正因为AWD的存在,为汽车提供了“主动安全、主动驾驶”的机会。 非常接合式四轮驱动为越野车采用的传统结构形式,其特点是可以根据路面情况手动地选择四轮驱
19、动或两轮驱动。全时四轮驱动是指20世纪70年代末出现的以在硬路面上行驶为主的常接合式四轮驱动,由于其在各种路况下尤其在潮湿路面和冬季路面上均有较好的驱动能力,低档加速性好,驱动力不受汽车轴荷分配改变的影响,在泥泞和雪地上的行驶稳定性好,对侧风的敏感性小,各轮胎的磨损比较均匀,它己成为今后的发展方向。轿车采用常接合式四轮驱动,虽使其结构复杂、质量增大、造价提高、油耗增加(约5%一10% ),通常其最高车速也有所降低,但可大大地提高它对各种路面的适应性,提高其行驶安全性及通过性,因此深受用户欢迎,得到迅速发展。以往,常接合式四轮驱动汽车装有轴间差速器及差速锁,后来有的差速锁被粘性离合器或液压多片摩
20、擦离合器所代替;又出现了没有轴间差速器而代之以液压多片离合器、粘性离合器或超越离合器的新型常接合式四轮驱动汽车。 粘性离合器的结构,其输入、输出轴分别以花键与内、外圆盘相联,壳内充满硅油,利用内、外圆盘问硅油的粘性剪切力传递转矩。它所传递的转矩随输入、输出轴问转速差的变化而变化,旋转速度改变时转矩变化非常平稳 四轮驱动优点:可以获得双倍的纵向力,这个优点可以帮助应对各种环境。例如:雪地:汽车通过雪地时需要很大的力。可用的力的大小受可用牵引力的限制。如果路面上的积雪超过儿厘米,大多数双轮驱动汽车都将无法移动,因为在雪地上每个轮胎只有很小的牵引力。而四轮驱动汽车可以利用四个轮胎的牵引力。 越野:在
21、越野条件下,至少有一组轮胎处于低牵引力状态的情况很常见,例如穿越溪流或泥潭时。有了四轮驱动,则另一组轮胎仍然保持了牵引力,可以使汽车脱离困境。 爬越较滑的山地:执行这一任务需要很大的牵引力。四轮驱动的汽车可以利用所有四个轮胎的牵引力将汽车拉上山坡。2.2 四轮驱动工作原理及其组件分析 四轮驱动:通常,当汽车制造商说一辆车具有“四轮驱动”时,他们指的是“分时”系统。就本文而言,这些系统只是针对低牵引力条件,例如越野或在雪地或冰面上行驶。 全轮驱动:这些系统有时被称作“全时四轮驱动”。全轮驱动系统是为适合在各种类型的路面上(包括公路和越野)行驶而设计的,而且这些系统大多数都不能关闭。 分时和全时四
22、轮驱动系统可以采用相同的标准来评估。最佳的系统会在每个车轮上施加最恰当的扭矩,也就是说,保持轮胎不会出现打滑时的最大扭矩。四轮驱动系统 任何四轮驱动系统的主要部件都是两个差速器(一前一后)和分动箱。此外,分时系统还具有锁止式轮毅,这两种类型的系统都可能具有高级电子装置,以便更好地利用可用牵引力。汽车有两个差速器,一个位于两前轮之间,一个位于两后轮之间。差速器将扭矩从驱动轴或变速器传递到驱动轮。差速器还允许左右车轮在车辆转弯时以不同速度旋转。车辆转弯时,内侧车轮与外侧车轮遵循不同的路径,前轮的路径也与后轮的不一样,因此每个轮子都在以不同的速度旋转。差速器使内外车轮之间可以存在速度差。 当差速器处
23、理内外车轮间的速度差时,全轮驱动系统中的分动箱包含一种允许前后车轮之间存在速度差的装置。这种装置可以是粘性祸合器、中央差速器或其他类型的齿轮组。这些装置使全轮驱动系统在任何路面上均可正常工作。 四轮驱动系统上的分动箱将前轴驱动轴锁定到后轴驱动轴,因此可以强制车轮以相同的速度旋转。这要求轮胎在汽车转弯时必须打滑。这种分时系统只能用于轮胎相对容易打滑的低牵弓!力条件下。在十燥的水泥路面上,轮胎不易打滑,因此应停止使用四轮驱动,以避免急转弯以及轮胎和动力传动系统的过度磨损。 有些分动箱(更常见于分时系统中)还包含一组附加齿轮,可以为车辆提供低挡区。这一附加的传动比为车辆提供了额外的扭矩和超慢速的输出
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