汽车四轮驱动毕业设计.doc
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1、汽车四轮驱动毕业设计 汽车工程职业学院学生毕业论文四驱汽车的主要装置及发展史学生姓名 入学时间 专业名称 汽车电子技术 班 级 指导教师 职 称 汽车工程职业学院二一一年五月摘 要四轮驱动系统分为两大个类别主动与被动但目的不外乎只有一个就是把动力从空转打滑的轮子移走然后再重新分配到抓地力较大的轮子上就好比车轮打滑我们要用石块木板等东西塞在打滑的轮子下面一样道理很简单当两轮前轮或者后轮驱动的汽车发生轮胎空转打滑的时候补救措施只有一个就是减小引擎的驱动力而驾驶者只有通过收油才能达到这个目的或者行车电脑控制油门的收小而四轮驱动的汽车就不同了你可以任凭自己的喜好打脚加油动力会通过电子系统自动分配到各个
2、车轮上能更加有效的防止车轮打滑的情况发生总之随着车型不断的改变应用在各车型上电子控制系统将最先能表现出车型的价值但一些制造商青睐于适应所有车型的标准机械零部件这样可以达到规模经济降低产品价格显示对应的拉丁字符的拼音字典 - 查看字典详细内容2010商务工具译者工具包关于 Google 翻译博客隐私权政策帮助目 录1绪 论111 汽车四轮驱动技术的兴起112四轮驱动技术战略及四轮驱动的特点2com动技术战略2com 四轮驱动的特点313 四轮驱动市场发展72四轮驱动的主要装置921 分动器9com的作用9com结构分类9com的布置形式922 差速器10com的工作原理10com的形式1023差
3、动限制装置11com制装置的功能及分类11com动限制装置1124粘性联轴节12com轴器的结构原理12com轴器的特点1225万向联轴节12com轴节的用途12com 万向联轴节的分类123四轮驱动汽车的百年历史1331其他的梅赛德斯-奔驰四轮驱动轿车1432非凡的多面手乌尼莫克1433独具特色梅赛德斯-奔驰G级1434应用于轿车的高科技梅赛德斯-奔驰4MATIC1535梅赛德斯-奔驰运动型多用途车M级1636梅赛德斯-奔驰开发引领潮流的四轮驱动系统164结 论17参考文献18致 谢191绪 论11 汽车四轮驱动技术的兴起内燃机汽车自20世纪初出现至今其自身随人类科技的进步经历了巨大的变革在
4、这个过程中它也给人类生活和生产带来了巨大方便为人类社会的进步做出了巨大的贡献但其自身消耗日益紧缺的石油并产生大量污染物也使人类赖以生存的环境恶化因此近年来由于环境恶化及能源紧张等问题迫切需要开发低能耗无污染的汽车因此电动汽车成为21世纪汽车技术研究的热点混合动力汽车与纯电动汽车是电动汽车研究的两个分支经过近些年的发展电动汽车技术日趋成熟部分产品已进入商业化应用如ToyotaPrius目前电动汽车传动系统多数在传统内燃机汽车的传动系基础上进行一些改变进而将电动机及等部件加入总布置中这种布置难以充分发挥电动汽车的优势为使电动汽车对传统内燃机汽车形成更大的竞争优势设计出适合电动汽车的底盘系统势在必行
5、而四轮独立驱动技术则可使电动汽车底盘实现电子化主动化大大提高电动汽车的性能使电动汽车与传统汽车相比具有更强的竞争力四轮驱动系统分为两大个类别主动与被动但目的不外乎只有一个就是把动力从空转打滑的轮子移走然后再重新分配到抓地力较大的轮子上就好比车轮打滑我们要用石块木板等东西塞在打滑的轮子下面一样道理很简单当两轮前轮或者后轮驱动的汽车发生轮胎空转打滑的时候补救措施只有一个就是减小引擎的驱动力而驾驶者只有通过收油才能达到这个目的或者行车电脑控制油门的收小而四轮驱动的汽车就不同了你可以任凭自己的喜好打脚加油动力会通过电子系统自动分配到各个车轮上能更加有效的防止车轮打滑的情况发生 很多人也许会认为四轮驱动
6、的汽车会有更加强的贴地性能其实他们把贴地性能的概念给混淆了四轮驱动汽车与两轮驱动汽车的最大差别在于FF车型会因为轮子的空转而转向不足偏离了弯道而FR车型则会甩尾而四轮驱动则由于各个轮子的动力分配是自动的就不会存在上面这种问题这是涉及到汽车的循迹性能的问题而并非是贴地性能 相反的同一款车子的四驱版和两轮版往往两轮版的加速性能和贴地性能要强于四轮版的最好的例子就是奥迪A4因为四轮驱动的车子在重量和摩擦力方面都比两轮驱动的要大 被动式的四轮驱动系统采用的是机械式的分动装置例如齿轮式的扭力感应差速器奥迪的Quattro或者油压式的分动器保时捷的911 Turbo该系统是在车轮发生空转以后才介入的而主动
7、式的四轮驱动系统是通过由电脑控制的多碟式离合器来介入的例如大众的4 Motion电脑会不断收集轮胎的转速与油门的大小等数据在轮胎发生空转以前就把扭力分配好四轮驱动最早应用于第一次世界大战的军事用车很快这项技术在二战期间美国军事车吉普上得到广泛使用二战结束之后首先被应用在陆虎上几十年来四驱依然被应用在越野车领域上直到1970年英国罗孚 Range Rover 公司使用了这项技术罗孚公司第一次将四驱技术应用在非越野车上乘坐时驾乘人员感到前所未有的舒适上世纪八十年代初奥迪推出新车型Quattro Coupe但不是真正意义上的四驱型轿车这款车仅是通过调节发动机的扭矩来控制负重轮的不能达到越野性能从此四
8、驱技术被广泛流传上世纪九十年代在北美市场福特和通用推出大量多款SUV和皮卡至2005年的十年间这种轻卡占据北美轻型乘用车的50但并不是所有SUV和皮卡都采用了四驱技术这款全尺寸轻卡如占据北美轻卡市场半壁江山的雪佛兰Tahoe和福特F系列由后轮驱动RWD 结构转向全时四轮驱动 AWD 一些小型SUV如福特Escape采用前轮驱动 FWD 在欧洲为SUV供货的OEM很少大多受限于宝马梅塞德斯奔驰和陆虎因此SUV销量仅占轻型乘用车的7陆虎的所有车型都采用后轮驱动全时四轮驱动而宝马和梅塞德斯奔驰的SUV系列采用全半四轮驱动主要适应公路 on-road 用车在欧洲四驱被广泛应用在高性能的公路用车或高端家
9、庭用车上紧随奥迪之后许多汽车制造商至少在其产品中有一款车型采用四驱技术因为在欧洲前驱比后驱更普遍大多数四驱系统采用动力传输装置 PTU 和传输动力的中央差速器及后轴扭矩这些系统逐渐不起主要作用仅在前轮失去动力时才被启动宝马开始规模化在其X系中使用其四驱技术随后应用到其乘用车上宝马和梅塞德斯的全部系列车型都采用后轮驱动因此采用了分动器系统分配四轮动力在日本市场无论是SUV还是高性能公路用车对四驱技术需求更加渴望如丰田Supra和日产Skyline就是最典型的代表据专家估计四驱和全时四驱占轻型乘用车总产量35如果这样我们要格外注意日本汽车有45是要出口海外的在某些时候四驱技术的持续流行非常惊人对一
10、般客户进行调查显示SUV和其它形式的四驱车型很少在越野条件下行驶四驱系统存在一定的不利因素首先需要考虑零部件的重量一些传动装置就会产生额外燃油消耗第二在通过两轴和四轮传输时发动机动力会大大减少机械效率事实上大多数消费者选择四驱车型都是看重其有利的一面安全性和坚固性成为四驱车显著的特点1全时四驱全时四驱的特点是可以根据路面情况手动地选择四轮驱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
11、匀它已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510 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四驱传动可采用全时四轮驱动也可根据需要仅使用其中两轮驱动在四驱车市场上四驱动力是可以选择的驾驶员可依据离合器情况选择驱动在一些情况下驾驶员在松软路面上需要采用四轮驱动配备的变速箱的四驱可在低转速情况下行
12、驶2差速器锁与四轮驱动汽车传统两轮驱动配有不同差速器以便使动力轮在不同速度下行驶这就使四驱车必需有至少两种不同差速器一头一个几乎所有的四驱汽车都装有第三个差速器中央差速器这种差速器可使每头的轮子以不同的速度行驶使用差速器是为了转弯时前后轮行驶的距离不同如果没有中央差速器两轮会出现失控这势必会在松软路面上将车轮甩出去现在很少有四驱车不装有中央差速器 1 常规越野车这里所谈的是常见的SUV类越野车如Jeep Cherokee XJ系列Toyota Land Cruiser系列以及Benz G系列这类越野车上均安装有两个或三个差速器并且都可以在差速器上安装差速器锁以提高车辆的越野通过能力有些车子的分
13、动箱本身就设计有中央差速器锁这个差速器锁在全时四驱状态下打开而在分时四驱状态下锁止那么这类越野车在选择使用差速器前后将会拥有不同的越野通过能力简单来讲有以下几种情况两驱车在没有安装或使用差速器锁状态下在湿滑路面上动力会通过差速器传递到附着力小的车轮上如果一侧驱动轮完全没有附着力动力便会100地传递到该车轮上另一驱动轮因为失去动力而不再转动从而引起陷车日常生活中我们看到的大部分汽车都是两驱的但有前驱和后驱之分大部分小型轿车采用前轮驱动大型轿车皮卡和两驱的越野车采用后轮驱动相对来讲前轮驱动的车辆在爬湿滑坡道时比后驱要稳定的多装有全时四驱系统的四轮驱动车在不使用差速器锁状态下由于中央差速器和前后桥差
14、速器的差速机能使得四轮中有任何一轮完全失去附着力时其它三个轮子便不再转动也就会因此陷车所以说全时四驱只适用于相对湿滑的路面如雨天雪天或有一定附着力的泥路上使用装有中央差速器锁的四轮驱动车在锁止中央差速器的情况下 分时四驱 如果前后桥各有一个驱动轮完全失去附着力便会因为安装在前后轿上的差速器的作用而空转打滑这时相对应的另两个前后轮不动也就是说分时四驱情况下允许前后各有一个车轮处于打滑状态这时车子仍可以利用另两个轮子继续行驶以摆脱困境在湿滑路面上分时四驱比全时四驱通过能力强四驱车锁止中央差速器或处于分时四驱同时锁止前桥差速器此时两前轮在任何情况下均由传动轴驱动旋转而差速器没有锁止的两个后轮则可能因
15、一侧轮胎打滑出现没有驱动力的现象这时只有在两个前轮和任一后轮同时失去附着力情况下才会陷车相同的道理如果只锁止中央差速器和后桥差速器那么只要在两个后轮和任一前轮同时失去附着力时才会陷车在实际使用中因为成本的原因很多车只是在前桥安装上差速器锁即使是这样在分时四驱状态下锁止前桥差速器已经可以满足一般场地越野赛了四驱车锁止中央差速器或处于分时四驱同时锁止前后桥差速器此时发动机的动力被分动箱和前后桥平均分配到所有的车轮这时四个车轮中的任何一个轮有附着力全车的动力会100地由这个车轮承受并由它将车子拉出困境这种改装有前后桥差速器锁和中央差速器锁的四驱车大部分用来进行攀岩比赛因为只有在这样的使用环境中才会经
16、常出现只有一个轮子来拉动车辆的情况 2 其它方式的四驱系统以上谈到了常规越野车的差速器锁但可以看到在里面没有出现大切诺基 Grand Cherokee 的身影因为大切诺基采用了独有的QUADRA-DRIVE系统与上面谈到的装有前后桥差速器锁和中央差速器锁的传统四驱车是不同的两个概念大切诺基的四驱系统是通过三个转子耦合器和相关的转子泵活塞离合器等元件来将动力有选择地分配到有附着力 不空转 的车轮而在车轮失去附着力时产生的空转使QUADRA-DRIVE系统知道如何去控制动力的输出方向也就是说没有任一车轮的空转QUADRA-DRIVE系统便处于休眠状态在正常行驶情况下几乎全部的动力被分配到后桥上而当
17、后桥任一车轮失去附着力时分动箱转子耦合器便将扭矩传递到前桥如果需要的话位于前后桥中的转子耦合器可以将发动机产生的扭矩几乎100的传递到某一个轮子上以保持牵引力这样无论哪一个轮子失去附着力QUADRA-DRIVE都可以保证总有轮子来拉动车辆继续行驶直至四个轮子都完全失去了附着力大切诺基的这套四驱系统与传统四驱车不同在传统四驱车中锁止车上的前后轮差速器和中央差速器后四个车轮的转速和扭力是完全相同的这时发动机的动力平均地分配到四个车轮这时即使只有一个车轮在地面上空中的三个车轮也在按相同的转速在转动而大切的QUADRA-DRIVE系统工作时没有附着力的车轮没有驱动力只是跟着车身进行滚动有很多四驱车制造
18、商采用另一种方法来实现动力的灵活分配如陆虎公司的ETC系统和奔驰公司的4-ETC系统它们使用车上的ABS系统来完成动力的分配即采用ABS系统将空转的车轮刹住进而使动力通过差速器输向不空转的有附着力的另一侧车轮一些小型四驱车的四驱系统采用黏性耦合器技术如奥迪A4和富士森林人等这类的四驱车在平时是以前轮进行驱动的只是在前轮失去附着力时才通过黏性耦合器将动力输出到后轮黏性耦合器是自动将动力传输至后轮的装置其基本结构为前后传动轴之间由一组黏性耦合器相连接里面有两组碟盘在硅油和气体中运转碟盘中的一组连接到前轮的传动轴另一组则连接后传动轴当前轮行驶在湿滑路面时便产生打滑这时黏性耦合器内的碟盘以差速比例旋转
19、产生摩擦使得硅油发热进而变硬并产生一定的压力这样一来在碟盘之间形成实心的连接并使动力同时传输到后轮与前轮这时黏性耦合器可以供应足够大的四轮驱动力维持车辆在湿滑路面上的行驶当前轮重新获得附着力时黏性耦合器里的热量与压力降低黏性耦合器恢复到正常的前轮驱动很多小型的SUV也采用这类的黏性耦合器系统但相对与常规越野车的机械式四驱装置黏性耦合器系统不适合高强度的越野行驶 3四轮驱动的混合动力车混合动力汽车与纯电动汽车是电动汽车研究的两个分支经过近些年的发展电动汽车技术日趋成熟部分产品已进入商业化应用如ToyotaPrius目前电动汽车传动系统多数在传统内燃机汽车的传动系基础上进行一些改变进而将电动机及电
20、池等部件加入总布置中这种布置难以充分发挥电动汽车的优势为使电动汽车对传统内燃机汽车形成更大的竞争优势设计出适合电动汽车的底盘系统势在必行而四轮独立驱动技术则可使电动汽车底盘实现电子化主动化大大提高电动汽车的性能使电动汽车与传统汽车相比具有更强的竞争力4四轮独立驱动技术的特点电动汽车四轮独立驱动系统是利用四个独立控制的电动机分别驱动汽车的四个车轮车轮之间没有机械传动环节典型四轮驱动布置型式其电动机与车轮之间可以是轴式联接也可以将电动机嵌入车轮成为轮式电机车轮一般带有轮边减速器这种驱动系统与传统汽车驱动系统相比有以下特点 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这
21、样省掉了离合器变速器及传动轴等传动环节传动效率得到提高也更便于实现机电一体化传动系质量在汽车整车质量中占有很大比重机械传动系的消失使汽车很好的实现了轻量化目标另外由于动力传动的中间环节减少传动系的振动及噪声得到改善甚至在采用纯电力驱动时可实现无声行驶这是美国海军的RST-V侦察车及其新一代军用悍马汽车采用四轮独立驱动技术的重要原因 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 传统汽车的TCS与ABS系统均须对发动机与制动系进行联合控制才能达到较好性能由于机械
22、系统的响应较慢且受制动器液压管路及电磁阀的延迟等因素影响传统内燃机汽车的ABS系统与TCS系统的实际时间延迟达50100ms限制了TCS系统与ABS系统的性能提高而且增加能耗与内燃机相比无论在加速还是减速电动机转矩响应都非常快且容易获得其准确值这对TCSABSVDC系统来说是非常重要的因此电动机作为ABSTCS及VDC系统的执行器是非常理想的 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单电动机驱动的电动汽车相比其能量回收效率也获得显著增加这对提高电动汽车行驶里程是很重要的 4 实现汽车底盘系统的电子化主动化现代汽车驱动系统布置分为前驱动后驱动或全驱动这两种驱动型式各有
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