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课题一 认识汽车底盘一、一、汽车总体构造汽车总体构造汽车主要由以下四部分组成：汽车主要由以下四部分组成：发动机、底盘、电气设备和车身。发动机、底盘、电气设备和车身。除发动机系统以外的汽车其它组成部分发动机发动机行驶系统行驶系统传动系统传动系统转向系统转向系统制动系统其它：车身、仪表及显示、照其它：车身、仪表及显示、照明与信号、电气与电子系统、明与信号、电气与电子系统、空调、取暖及通风、雨刷空调、取暖及通风、雨刷一、一、汽车总体构造汽车总体构造1 1、发动机、发动机 发动机是汽车的动力装置。它的作用是使供入其发动机是汽车的动力装置。它的作用是使供入其中的燃料燃烧而发出动力，即将热能转变为机械中的燃料燃烧而发出动力，即将热能转变为机械能。能。一般由一般由机体、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、机体、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、点火系（汽油发动机采用）、冷却系、润滑系、点火系（汽油发动机采用）、起动系起动系等部分组成。等部分组成。一、一、汽车总体构造汽车总体构造2 2、底盘、底盘 汽车底盘主要用于传递发动机发出的动力，使汽汽车底盘主要用于传递发动机发出的动力，使汽车产生运动和停止，并支撑车辆，保证汽车按照车产生运动和停止，并支撑车辆，保证汽车按照驾驶员的操纵正常行驶。驾驶员的操纵正常行驶。底盘由底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系传动系、行驶系、转向系和制动系组成。组成。汽车底盘示意图汽车底盘示意图一、一、汽车总体构造汽车总体构造3 3、电气设备、电气设备 汽车的电气设备主要由蓄电池、发电机、调节器、起动汽车的电气设备主要由蓄电池、发电机、调节器、起动机、点火系、仪表、照明装置、音响设备、刮水器等组成。机、点火系、仪表、照明装置、音响设备、刮水器等组成。其中蓄电池和发电机为电源设备，其中蓄电池和发电机为电源设备，汽车电气设备分布于全车各个部位综合起来有以下三个汽车电气设备分布于全车各个部位综合起来有以下三个共同特点。共同特点。两个电源：两个电源：蓄电池和发电机蓄电池和发电机这两个电源协调供电。这两个电源协调供电。低压直流：电源电压采用低压直流：电源电压采用6V6V、12V12V、24V24V三种，其中以三种，其中以12V12V、24V24V居多，且都采用直流供电。居多，且都采用直流供电。并联单线、负极搭铁。并联单线、负极搭铁。一、一、汽车总体构造汽车总体构造4 4、车身、车身车身包括车身包括驾驶室驾驶室和各种型式的和各种型式的车箱车箱，用以容纳驾，用以容纳驾驶员、乘客和装载货物。驶员、乘客和装载货物。车身应为全体乘员提供安全、舒适的乘坐环境，车身应为全体乘员提供安全、舒适的乘坐环境，因此车身应具有隔声、减振、保温、安全的功能。因此车身应具有隔声、减振、保温、安全的功能。二、汽车底盘的基本组成和功用二、汽车底盘的基本组成和功用底盘的组成和功用底盘的组成和功用组成：传动系、行驶系、制动系和转向系。组成：传动系、行驶系、制动系和转向系。1 1、传动系、传动系组组成成：指指从从发发动动机机到到驱驱动动车车轮轮之之间间所所有有动动力力传传递递装装置置的的总总称称，包包括括离离合合器器、变变速速器器、传传动动轴轴、万向传动装置、驱动桥万向传动装置、驱动桥等组成。等组成。1)1)离合器：保证换档平顺，必要时中断动力传动。离合器：保证换档平顺，必要时中断动力传动。2)2)变速器：变速、降速增矩、变向、中断动力传动。变速器：变速、降速增矩、变向、中断动力传动。3)3)万向传动装置：实现有夹角和相对位置经常发生变化的万向传动装置：实现有夹角和相对位置经常发生变化的两轴之间的动力传动。两轴之间的动力传动。4)4)主减速器：将动力传给差速器，并实现降速增矩、改变主减速器：将动力传给差速器，并实现降速增矩、改变传动方向。传动方向。5)5)差速器：将动力传给半轴，并允许左右半轴以不同的转差速器：将动力传给半轴，并允许左右半轴以不同的转速旋转。速旋转。6)6)半轴：将差速器的动力传给驱动车轮。半轴：将差速器的动力传给驱动车轮。汽汽 车车 传传 动动 系系 统统离合器的功能：离合器的功能：传递或中断发动机扭矩保证汽车平稳起步，换档平顺防止传动系统过载变速器的功能：变速器的功能：改变驱动轮的扭矩汽车向后行驶中断发动机的扭力传动减速器的功能：减速器的功能：减速增扭改变扭力的传递方向差速器的功能：差速器的功能：允许左右车轮有不同转速，防止车轮与地面产生滑移传动轴的功能：传动轴的功能：连接两相交的轴传递扭力传传 动动 轴轴 知知 识识传动轴按其重要部件万向节的不同，可有不同的分类。如果按万向节在扭转的方向是否有明显的弹性可分为刚性万向节传动轴和挠性万向节传动轴。前者是靠零件的铰链式联接传递动力的，后者则靠弹性零件传递动力，并具有缓冲减振作用。刚性万向节又可分为不等速万向节（如十字轴式万向节）、准等速万向节（如双联式万向节、三销轴式万向节）和等速万向节（如球笼式万向节、球叉式万向节）。等速与不等速，是指从动轴在随着主动轴转动时，两者的转动角速率是否相等而言的，当然，主动轴和从动轴的平均转速是相等的。主、从动轴的角速度在两轴之间的夹角变动时仍然相等的万向节，称为等速万向节或等角速万向节。它们主要用于转向驱动桥、断开式驱动桥等的车轮传动装置中，主要用于轿车中的动力传递。当轿车为后轮驱动时，常采用十字轴式万向节传动轴，对部分高档轿车，也有采用等速球头的；当轿车为前轮驱动时，则常采用等速万向节等速万向节也是一种传动轴，只是称谓不同而已。十 字 节 传 动 轴 结 构 图2.行驶系 行驶系的功用是安装部件、支撑汽车、缓和冲击、吸收振动、传递和承受发动机与路面传来的各种力和力矩，并通过驱动轮与路面间附着作用产生路面对汽车的牵引力；传递并承受路面作用于车轮的各种反力及其所形成的力矩；它应尽可能地缓和汽车行驶时由于路面不平对车身造成的冲击和振动，并且与汽车转向系统很好的配合，实现汽车行驶方向的正确控制，从而保证汽车行驶平顺性和操作稳定性。组成：包括组成：包括组成：包括组成：包括车架、悬架、车桥和车轮车架、悬架、车桥和车轮车架、悬架、车桥和车轮车架、悬架、车桥和车轮等等等等 车架车架1 1是全车装配和支撑的基础，它将汽车的各相关总成连接成一个是全车装配和支撑的基础，它将汽车的各相关总成连接成一个整体。车轮整体。车轮5 5和和4 4分别安装在从动桥分别安装在从动桥6 6和驱动桥和驱动桥3 3上。为减少车辆在不平道上。为减少车辆在不平道路上行驶时车身所受到的冲击和振动，在车桥与车架之间又安装了弹性路上行驶时车身所受到的冲击和振动，在车桥与车架之间又安装了弹性系统系统-前悬架前悬架7 7和后悬架和后悬架2 2实现连接。在某些非整体式车桥的行驶系统中，实现连接。在某些非整体式车桥的行驶系统中，两侧车轮的芯轴也可以分别通过各自的弹性悬架与车架连接，受力时各两侧车轮的芯轴也可以分别通过各自的弹性悬架与车架连接，受力时各不干扰，即成为独立悬架。不干扰，即成为独立悬架。车 架：全车装配的基体，将整车有机的连接为整体，并承受汽车的载荷。车 桥：连接左右车轮，承受并传递由车轮传来的载荷。悬 架：将汽车行驶过程中车轮产生的力和力矩，传递到车架。并通过弹性、阻尼元件、导向杆系衰减汽车的振动，提高车辆的操纵稳定性和平顺性。车 轮：支承整车，连接车身与地面；缓冲路面冲击载荷；产生驱动力和制动力；汽车转弯时产生侧向抗力，并回正车轮；提高车辆的通过性。车架是全车的车架是全车的装配基体，它装配基体，它将汽车的各相将汽车的各相关总成连接成关总成连接成一体，有些车一体，有些车没有专门设计没有专门设计的车架，其功的车架，其功能利用车身来能利用车身来完成。完成。车桥主要是用车桥主要是用来装配系统的来装配系统的各种零部件，各种零部件，根据具体结构根据具体结构可分为整体式可分为整体式和分体式两种，和分体式两种，按照其作用可按照其作用可分为转向桥、分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥、转向驱动桥和支撑驱动桥和支撑桥四种。桥四种。转向桥转向桥驱动桥驱动桥功能意义上的车桥功能意义上的车桥3.转向系统 转向系统的功用是改变和保持汽车的行驶方向。汽车在行驶过程中经常需要改变行驶方向，这时，驾驶员通过汽车转向系统使汽车上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定的角度。另外，当汽车直线行驶时，转向轮往往会受到路面侧向干扰力的作用而自行偏转，改变汽车原来的行驶方向。此时，驾驶员可以通过汽车的转向系统使转向轮向相反的方向偏转，保持汽车原来的行驶方向。现代汽车转向系统是由现代汽车转向系统是由转向操纵机构、转向器转向操纵机构、转向器和转向传动机构和转向传动机构三个基本部分组成的三个基本部分组成的。（1 1）机械转向系）机械转向系 1-转向盘 2-转向轴 3-转向万向节 4-转向传动轴 5-转向器 6-转向摇臂 7-转向直拉杆 8-转向节臂 9-左转向节 10、12梯形臂 11-转向横拉杆 13-右转向节 转向操纵机构、转向器、转向传动机构转向操纵机构、转向器、转向传动机构 1.方向盘 2.转向轴 3.转向中间轴 4.转向油管 5.转向油泵 6.转向油罐 7.转向节臂 8.转向横拉杆 9.转向摇臂 10.整体式转向器 11.转向直拉杆 12.转向减振器（1）转向操纵机构 是驾驶员操纵转向器的工作机构，主要由转向盘、转向轴、转向管柱等组成。（2）转向器 是将转向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿条的直线往复运动，并对转向操纵力进行放大的机构。转向器一般固定在汽车车架或车身上，转向操纵机力通过转向器后一般还会改变力的方向。（3）转向传动机构 转向传动机构是将转向器输出的力和运动传给车轮，并使左右车轮按照一定关系进行偏转的机构。4.制动系统 制动系统的功用是使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车，使已停驶的汽车在各种道路条件下（包括在坡道上）稳定驻车，使下坡行驶的汽车速度保持稳定。对汽车起制动作用的只能是作用在汽车上的方向与汽车行驶方向相反的外力，而作用在行驶汽车上的滚动阻力、上坡阻力、空气阻力虽然都能对汽车起一定的制动作用，但这些外力的大小都是随机的、不可控制的。因此，汽车上必须装设一些列专门装置以实现上述功能，这样的一系列各种装置总称为制动装置。一般汽车制动系统应设有行车制动和驻车制动两套相互独立的制动装置，每一套制动装置由制动器、制动传动装置组成。现代汽车行车制动装置还装设了防抱死制动装置。防抱死制动装置用以提高和改善制动系统的制动性能。制动系统一般由制动操纵机构和制动器两个主要部分组成。三、汽车底盘的总体布置三、汽车底盘的总体布置1.发动机前置后轮驱动（发动机前置后轮驱动（FR）传统的布置型式，应用广泛，用于各种车辆。传统的布置型式，应用广泛，用于各种车辆。应用范围：应用范围：大、中型载货汽车，部分轿车、客车。大、中型载货汽车，部分轿车、客车。优点优点:获得比较合理的轴荷分布。获得比较合理的轴荷分布。在满载情况下可以获得更好的动力性，并保证制动性。在满载情况下可以获得更好的动力性，并保证制动性。方便布置；方便布置；便于维护和保养；便于维护和保养；缺点：缺点：需要较长的传动轴，增加整车重量；需要较长的传动轴，增加整车重量；使用多个万向节，降低了传动系统的效率；使用多个万向节，降低了传动系统的效率；影响地板的布置。影响地板的布置。2.发动机前置前轮驱动（发动机前置前轮驱动（FF）多用于轿车，但豪华轿车不采用。多用于轿车，但豪华轿车不采用。应用范围：应用范围：大部分轿车。大部分轿车。发动机布置发动机布置：可以横置或纵置。：可以横置或纵置。优点：优点：无传动轴穿过地板，增加乘坐空间。无传动轴穿过地板，增加乘坐空间。相对于相对于FRFR布置，可以获得比较好的隔振效果；布置，可以获得比较好的隔振效果；传动系统效率较高。传动系统效率较高。提高车辆的操纵稳定性；提高车辆的操纵稳定性；结构紧凑；结构紧凑；缺点：缺点：在车辆满载时，质心后移较多，影响动力性；在车辆满载时，质心后移较多，影响动力性；发动机舱布置部件过多，影响散热和维修；发动机舱布置部件过多，影响散热和维修；前轮既是转向轮又是驱动轮，结构和运动关系复杂。前轮既是转向轮又是驱动轮，结构和运动关系复杂。(1)2)3.发动机后置后轮驱动（发动机后置后轮驱动（RR）应用范围：应用范围：大、中型客车大、中型客车优点：优点：容易做到前后轴荷的分配合理。容易做到前后轴荷的分配合理。空间利用高；空间利用高；降低车厢内的噪声。降低车厢内的噪声。缺点：缺点：稳定性差；稳定性差；操纵距离长，操纵机构复杂；操纵距离长，操纵机构复杂；无迎风，不容易散热，发动机的冷却条无迎风，不容易散热，发动机的冷却条件差。件差。4.发动机前置全轮驱动（发动机前置全轮驱动（nWD）应用范围：应用范围：越野车、军事车辆，高级轿车。越野车、军事车辆，高级轿车。优点：优点：最大限度的利用地面附着条件，获得尽最大限度的利用地面附着条件，获得尽可能大的牵引力可能大的牵引力。缺点：缺点：结构复杂；结构复杂；成本高；成本高；重量大；重量大；5.发动机中置后轮驱动（发动机中置后轮驱动（MR）应用范围：应用范围：跑车、方程式赛车，一些大中型客车将卧式发跑车、方程式赛车，一些大中型客车将卧式发动机装在地板下面。动机装在地板下面。优点：优点：可以采用较大功率的发动机。可以采用较大功率的发动机。将发动机放在驾驶员座椅之后和后轴之前，有利将发动机放在驾驶员座椅之后和后轴之前，有利于获得最佳的轴荷分配；于获得最佳的轴荷分配；缩短了传动轴的长度；缩短了传动轴的长度；空间利用率较高；空间利用率较高；散热效果较好；散热效果较好；缺点：缺点：稳定性一般；稳定性一般；操纵距离较长，操纵机构比较复杂；操纵距离较长，操纵机构比较复杂；四、汽车行驶的基本原理四、汽车行驶的基本原理 发动机动力驱动力矩Mt F0 牵引力Ft 汽车向前行驶时承受着路面对汽车施加的驱动力Ft，外界对汽车作用的滚动阻力Fw、坡度阻力Fi等。汽车的驱动力Ft来自于发动机。发动机发出的转矩经过汽车传动系统施加给驱动车轮的转矩Mt，力图使车轮旋转。在Mt的作用下，驱动车轮与路面接触处对路面施加作用力F0，其方向与前进方向相反，其数值为Mt与车轮滚动半径r之比，即F0=Mt/r。在车轮向地面施加F0的同时，路面向汽车施加一个大小相等、方向相反的发作用力，这就是促使汽车行驶的驱动力Ft。滚动阻力Ff是由车轮滚动时与路面的变形产生的，其大小与汽车总质量、轮胎结构和轮胎气压以及路面的性质有关。空气阻力Fw是汽车行驶时空气与汽车表面相互摩擦，同时车身前部受到迎面空气流的压力，车身后部因空气涡流而产生的真空度，这三者所共同形成的阻碍汽车行驶的阻力，其大小与汽车形状、汽车的正投影面积、汽车与空气相对速度的平方成正比，尤其是当汽车速度很高时，空气阻力相当大，将成为汽车行驶的主要阻力。坡度阻力Fi是指汽车上坡时，由于汽车重力和坡度所引起的阻力，其大小决定于汽车总质量和路面的纵向坡度。汽车匀速行驶：Ft=Ff+Fw+Fi汽车加速行驶：FtFf+Fw+Fi汽车减速行驶或停驶时：FtFf+Fw+Fi 另外，汽车驱动力的大小不仅取决于发动机输出转矩和传动系统的结构，还取决于轮胎与路面的附着性能。在平整的干硬路面上，车轮的附着作用是由于轮胎与路面存在着摩擦力，这个摩擦力阻碍车轮的滑动，是车轮能够正常地向前滚动并承受路面的驱动力，如果驱动力大于摩擦力，车轮与路面之间就会发生滑动。在松动的路面上，除了轮胎与路面的摩擦阻碍车轮滑动外，还加上嵌入轮胎花纹凹处的软地面凸起部分所起的抗滑作用。由附着作用所决定的阻碍车轮滑动的力的最大值称为附着力。用F表示。附着力F与车轮所承受的垂直于路面的法向力G（附着重力）成正比，即F G。式中，称为附着系数，其值与轮胎的类型及路面的性质有关；附着重力G则是汽车总重力分配到驱动轮上的部分。为使车轮在路面上不打滑，汽车驱动力Ft必须小于或等于附着力F，即 Ft F，此式也成为汽车行驶的附着条件五、汽车基本性能指标1.动力性2.燃料经济性3.制动性4.操纵稳定性5.平顺性6.通过性7.环境安全性1.动力性 动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。通常用汽车的最高车速、汽车的加速时间、汽车的最大爬坡度三个参数来评价，成为动力性指标。（1）汽车的最高车速 汽车的最高车速是指在良好的混凝土或沥青路面上汽车所能达到的最高行驶速度，用符号Vamax表示，单位为Km/h。一般轿车最高车速为130200km/h，客车最高车速为90130km/h，货车最高车速为80110km/h.同一类型车，发动机最大功率越高，汽车的最高车速就越大。（2）汽车的加速时间 汽车的加速时间是指汽车在水平良好路面上由原地起步的加速时间和超车加速时间。汽车的加速时间表示汽车的加速能力，用符号t表示，单位为s。原地地步加速时间 是指汽车从第1挡起步，并以最大的加速强度逐步换档至最高档后，到达某一距离或车速所需的时间。一般常用原地起步行驶，以0400m距离所需的时间秒数来表示汽车原地起步加速能力，或用原地起步从0100km/h行驶速度所需的时间来表示汽车原地起步加速能力。超车加速时间 是指用最高挡或次高挡由某一车速全力加速至某一高速所需要的时间。超车加速能力强，与被超车的并行行程短，行驶就安全。（3）汽车最大爬坡度 汽车的最大爬坡度是指汽车满载时在良好路面上以1挡行驶时可爬越的最大坡度，常用每百米水平距离内坡道的升高量h与百米之比值Imax或角度max来表示。h hs s2.汽车的燃料经济性 汽车的燃料经济性是指汽车以最小的燃料消耗量完成运输工作的能力，是汽车的主要使用性能之一。汽车的燃料经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃料消耗量或一定燃料量能够使汽车行驶的里程来衡量。我国的燃料经济性能指标为百公里燃油消耗量，即行驶100km所消耗的燃油升数，单位为L/100km。百公里燃油消耗量分为等速行驶百公里燃油消耗量和循环工况行驶百公里燃油消耗量。循环工况是指具有不同车速-时间规范的加速、减速、怠速停车、制动等工况的循环工况。3.汽车制动性 汽车制动性是指汽车行驶时能在短时间内停车并且维持行驶方向的稳定性和在下长坡连续制动能维持一定车速的能力。汽车制动性能包括制动效能、制动效能的恒定性、制动时的方向稳定性三个方面。a.制动效能是指汽车在行驶中迅速减速到停车状态的能力，通常用制动距离、制动减速度作为评价指标。b.制动效能的恒定性是指汽车在高速行驶或下长坡连续制动时制动效能的稳定程度，通常用热衰退率表示。所谓热衰退，是指汽车行驶时的动能通过制动器吸收转换为热能的过程中制动温度升高，制动力矩下降、制动减速度减小，制动距离增大的现象。c.制动时的方向稳定性是指汽车在制动中不发生跑偏、侧滑或失去转向能力保持不偏离原来路径的能力。(3)(3)制动时汽车的方向稳定性制动时汽车的方向稳定性跑偏跑偏侧滑侧滑前轮失去转向能力前轮失去转向能力 弯道制动时，汽车不再按原弯道制动时，汽车不再按原来弯道行驶而沿弯道切线方向来弯道行驶而沿弯道切线方向驶出和直线行驶制动时转动方驶出和直线行驶制动时转动方向盘汽车仍按直线方向行驶的向盘汽车仍按直线方向行驶的现象。现象。制制动动时时汽汽车车自自动动向向左左或或向向右偏驶的现象。右偏驶的现象。制动时汽车的某一轴或两制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动。最危险的轴发生横向移动。最危险的情况是在高速制动时发生后情况是在高速制动时发生后轴侧滑。轴侧滑。4.汽车的操纵稳定性 汽车的操纵稳定性是指汽车的操纵性和稳定性。操纵性是指汽车能够准确响应驾驶员的操作，维持或改变原行驶方向的能力。稳定性是指汽车受到外界干扰时保持稳定行驶的能力。5.汽车平顺性 汽车平顺性是指汽车在以正常速度行驶过程中，要保证乘员在汽车振动时不致引起不舒适和疲劳感觉，所运货物要保持完好。汽车平顺性反应了汽车对路面不平度的隔振特性。6.汽车通过性 汽车通过性是指汽车在一定装载质量下能以足够高的平均车速通过松软地面、坎坷不平地段等坏路或无路地带和陡坡、侧坡、壕沟、台阶等障碍的能力。7.汽车环境安全性 汽车环境安全性是指汽车控制有害物排放和噪声，保证人类和环境安全的能力。汽车有害物排放分为蒸发排放和废气排放两类。蒸发排放是指由汽油机曲轴箱、燃油箱及燃油管路渗漏蒸发的有害气体。通过采用封闭的燃油箱及通风装置以及活性炭吸收装置，可以有效地控制蒸发排放。废气排放是指汽车发动机工作时排放的含有有害物质的废气。可以通过控制汽油机的空燃比和点火定时，控制柴油机的喷油率和喷油定时，以及控制发动机的各种排放后处理系统来减少汽车废气的排放。汽车噪声分为车内噪声和车外噪声。车内噪声主要由两种路径：通过空气传递和振动传递。空气传递的是发动机的声音、轮胎的声音、行驶时的风声等；振动传递的是发动机的振动、传动系统的振动和路面的振动等。车外噪声主要来源于发动机的排气噪声和轮胎行驶时的花纹噪声。可以通过多种措施降低汽车噪声，达到汽车有关法规要求。