汽车底盘构造与工作原理

车桥
• 车桥通过悬架与车架（或承载式车身）相连，两端安装车 轮。
• 车桥功用是传递车架（或承载式车身）与车轮之间各方向 的作用力及其力矩。
• 车桥类型： 按悬架结构的不同可分为 整体式 断开式 按车轮所起作用的不同可分为 转向桥 驱动桥 转向驱动桥 支持桥
转向桥
• 转向桥的结构比转向驱动桥简单，非断开式转向
作用； • 横向稳定器——防止车身产生过大侧倾。
非独立悬架
• 非独立悬架的特点是：
– 两侧车轮通过整体式车桥相连，车桥通过悬架与车架 或车身相连。如果行驶中路面不平，一侧车轮被抬高， 整体式车桥将迫使另一侧车轮产生运动。
螺旋弹簧非独立悬架
• 螺旋弹簧非独立悬架由螺旋弹簧、减振器、纵向 推力杆和横向推力杆组成。常用于轿车的后悬架。
传动系的功用
（2）变速变矩 汽车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。
传动系的功用
（3）实现倒车 汽车发动机不能反转，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。
• 数字大的挡叫做高挡，数字越大，速比越小，牵 引力也越小，车速越高。如五挡变速器中，五挡 车速最高，但牵引力最小。有的汽车变速器上， 把5挡作为超速挡（OVERDRIVE=OD）。
• 超速挡：
– 是其输出轴的转速高于输人轴的转速。它主要用于在 良好的公路上高速行驶，可以降低发动机的转速，降 低油耗，减轻发动机的噪声和磨损。
• 利用弹性元件和减振器起到缓冲减振的作用； • 利用悬架的某些传力构件使车轮按一定轨迹相对
于车架或车身跳动，即起导向作用； • 利用悬架中的辅助弹性元件横向稳定器，防止车
身在转向等行驶情况下发生过大的侧向倾斜。
悬架的组成
• 弹性元件——起缓冲作用； • 减振元件——起减振作用； • 传力机构或称导向机构——起传力和导向
齿轮式变速器是如何 实现变速的？
低档
空档
高档
倒档
自动变速器
• 汽车自动变速器即自动操纵式变速器。 • 它可根据发动机负荷和车速等工况的变化
自动变换传动系统的传动比，使汽车获得 良好的动力性和燃油经济性，同时有效减 少发动机排放污染，显著提高车辆行驶的 安全性、乘坐舒适性和操纵轻便性。
自动变速器的类型
变速器
变速器的功用
• 改变传动比，从而改变传递给驱动轮的转 矩和转速；
• 实现倒车； • 利用空档中断动力的传递。
变速器的组成
• 变速传动机构； • 变速操纵机构
变速器的类型
• 按传动比变化方式的不同，变速器可分为
– 有级式 – 无级式 – 综合式
• 按换档操纵方式的不同，变速器可分为
• 独立悬架的特点是：
– 车桥是断开的，每一侧车轮单独地通过悬架与 车架（或车身）相连，每一侧车轮可以独立跳 动。
独立悬架具有以下优点：
• 两侧车轮可以单独运动互不影响； • 减小了非簧载质量，有利于汽车的平顺性； • 采用断开式车桥，可以降低发动机位置，
降低整车重心； • 车轮运动空间较大，可以降低悬架刚度，
• 车轮与轮胎又称车轮总成，主要由车轮和 轮胎两部分组成。
轮胎的作用
• 缓冲减振； • 与路面相互作用产生驱动力、制动力和侧
向力； • 保证汽车通过性； • 承受汽车重力；
有内胎的充气轮胎
无内胎的充气轮胎
• 优点是：
– 轮胎穿孔时，压力不会急剧下降，能安全地继 续行驶；
– 无内胎轮胎中不存在因内外胎之间摩擦和卡住 而引起损坏；
• 功用：
– 在轴线相交且相对位置经常变化的两转轴间传 递动力。
驱动桥
驱动桥的组成
• 驱动桥由
– 主减速器 – 差速器 – 半轴 – 万向节 – 驱动桥壳（或变速器壳体） – 驱动车轮
等零部件组成。
驱动桥的功用
• 通过主减速器齿轮的传动，进一步降低转 速，增大转矩；
• 主减速器采用锥齿轮传动，改变转矩的传 递方向；
• 通过差速器使内外侧车轮以不同转速转动， 适应汽车的转向要求；
• 通过桥壳和车轮，实现承载及传力作用。
驱动桥的结构
变速驱动桥（转向驱动桥）
普通圆锥齿轮差速器
• 差速器的功用是既能向两侧驱动轮传递转 矩，又能使两侧驱动轮以不同转速转动， 以满足转向等情况下内外驱动轮要以不同 转速转动的需要。
汽车为什么要有差速器？
– 手动操纵式 – 自动操纵式 – 半自动操纵式
• 按汽车前进时动力传递所经过的轴的数量的不同可分为
– 两轴式变速器 – 三轴式变速器
手动变速器
变速器的挡位、挡数与各挡传动比
• 挡位：
– 有级齿轮式变速器各级齿轮传动的传动比不同， 为了区分各级齿轮传动的传动比大小，人们用 数字来对其进行编号，称为挡位。
变速器的挡位、挡数与各挡传动比
• 六挡以上的变速器，一般用于
– 大型客车 – 载货汽车 – 特别是重型载货汽车和汽车列车 – 这是因为载货汽车在空载时和重载时的负荷相差很大，
采用六挡以上的变速器，才能更好地适应不同的要求。
• 现在，大量的中高档轿车也开始采用六挡变速器。 • 六挡同样也是超速挡（OVERDRIVE=OD）。
– 其动力传递通过两个离合器联结两根输入轴， 相邻各档的被动齿轮交错与两输入轴齿轮啮合， 配合两离合器的控制，能够实现在不切断动力 的情况下转换传动比，从而缩短换档时间，有 效提高换档品质。
万向传动装置
万向传动装置的组成和功用
• 组成：
– 万向节和传动轴。 – 当传动轴比较长时，还要加中间支承。
• 双纵臂式独立悬架的两个纵臂长度一般做成相等， 形成平行四连杆机构。车轮上下跳动时，主销的 后倾角保持不变，这种形式的悬架适用于转向轮。
麦弗逊式悬架——车轮沿主销移动 的悬架
• 麦弗逊式悬架是目前前置前 驱动轿车和某些轻型客车应 用比较普遍的悬架结构形式。
• 筒式减振器为滑动立柱，横 摆臂的内端通过铰链与车身 相连，外端通过球铰链与转 向节相连。减振器的上端与 车身相连，减振器的下端与 转向节相连，车轮所受的侧 向力大部分由横摆臂承受， 其余部分由减振器活塞和活 塞杆承受。筒式减振器上铰 链的中心与横摆臂外端球铰 链中心的连线为主销轴线， 此结构也为无主销结构。
传动系结构：发动机前置后驱动—手动变速器
主要组成部分及动力传递路线： （发动机）→离合器→变速器→传动轴（包括万向节）
→驱动桥（包括：主减速器、差速器及左右传动半轴）→ （车轮）
传动系结构：发动机前置后驱动—液力机械式自动变 速器
主要组成部分及动力传递路线：
（发动机）→自动变速器（包括液力变矩器）→传动 轴（包括万向节）→驱动桥（包括：主减速器、差速器及 左右传动半轴）→（车轮）
传动系的功用
（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 用离合器和变速器的空档可以中断动力传递。
传动系的功用
（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。
汽车底盘构造与工作原理
汽车底盘分为
• 传动系 • 行驶系 • 转向系 • 制动系
传动系
传动系的功用
（1）减速增矩 汽车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 动系统的变速器和主减速器，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。
• 按传动比变化方式可分为
– 有级式 – 无级式 – 综合式
• 按齿轮变速系统的控制方式可分为
– 液控液压 – 电控液压式
液力变矩器
一档：
二档：
三档：
四档：
倒档：
双离合器式变速器
• 双离合器变速器（DCT）：
– 将手动变速器分为两部分的设计：一部分传递 奇数档，另一部分传递偶数档
– 气密性较好，可以直接通过轮辋散热，所以工 作温度低，使用寿命长；
– 结构简单，质量较小。
子午线轮胎
• 帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午断面一致。 • 子午线轮胎的优点： • 接地面积大，附着性能好，胎面滑移小，对地面
传动系结构：发动机前置前驱动—手动变速 器
• 主要组成部分 及动力传递路 线：
– （发动机）→ 离合器→变速 驱动桥（包括 变速器、主减 速器和差速器） →左右传动轴 →等速万向节 →（车轮）
传动系结构：发动机前置全驱动—手动变速器
离合器
离合器的功用
• 平顺接合动力，保证汽车平稳起步； • 临时切断动力，保证换档时工作平顺； • 防止传动系统过载。
改善平顺性。
横臂式独立悬架——车轮在汽车横 向平面内摆动的悬架
双横臂式独立悬架
• 两摆臂不等长 的悬架
• 两摆臂不等长 的双横臂独立 悬架广泛应用 于中高级轿车。
纵臂式独立悬架——车轮在汽车纵 向平面内摆动的悬架
单纵臂式独立悬架
• 单纵臂式 独立悬架 一般多用 于不转向 的后轮。
双纵臂式独立悬架
普通圆锥齿轮差速器是如何使 两侧车轮实现差速的？
差速器的 差速原理
差速器为什么会 “差速不差力（矩）”？
半轴
汽车行驶系
汽车行驶Baidu Nhomakorabea统的功用
• 接受传动系统传来的发动机转矩并产生驱 动力；
• 承受汽车的总重量，传递并承受路面作用 于车轮上的各个方向的反力及转矩；
主动悬架
• 利用控制系统，使悬架系统始终处于最佳 减振状态的称为主动悬架系统。
• 包含动力源的主动悬架系统称为全主动悬 架或有源主动悬架；
• 不包含动力源的主动悬架系统称为半主动 悬架或无源主动悬架。
车轮与轮胎
• 车轮与轮胎的功用是：
– 支承整车 – 缓和来自路面的冲击力 – 产生驱动力、制动力和侧向力 – 产生回正力矩 – 承担越障提高通过性的作用
空气弹簧非独立悬架
• 空气弹簧非独立悬架主要由囊式空气弹簧、压气 机、车身高度调节控制阀、控制杆等组成。
• 采用空气弹簧悬架容易实现车身高度的自动调节。
油气弹簧非独立悬架
• 油气弹簧非独立悬架主要由油气弹簧（兼起减振 器作用）、横向推力杆、纵向推力杆等组成。
• 推力杆起导向和传力的作用。
独立悬架
• 缓冲减振，保证汽车行驶的平顺性； • 与转向系统协调配合工作，控制汽车的行
驶方向。
轮式汽车行驶系统的组成
• 轮式汽车行驶系统由
– 车架 – 车桥 – 悬架 – 车轮
组成，绝大部分汽车都采用轮式行驶系统。
车架
• 车架的功用主要是支承连接汽车的各零部 件；承受来自车内外的各种载荷。
• 现代许多轿车和大客车上没有车架，车架 的功能由轿车车身或大客车车身骨架承担， 故称其为承载式车身。
桥主要由前梁、转向节和主销组成。
支持桥
• 既无转向 功能又无 驱动功能 的桥称为 支持桥。
• 前置前驱 轿车的后 桥为典型 的支持桥。
悬架
• 悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或 车轮）之间的所有传力连接装置的总称。
悬架的功用
• 把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧 向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架 （或承载式车身）上，保证汽车的正常行驶，即 起传力作用；
• 挡数：
– 是指有级齿轮变速器所具有的挡位的数量。 – 常用齿轮变速器的挡数，为三到五挡。 – 挡数越多，汽车对行驶条件的适应性越好，油
耗越低，但变速器也越复杂，操作不便，成本 也高。
变速器的挡位、挡数与各挡传动比
• 在变速器的挡位中，数字小的挡叫做低挡，数字 越小，速比越大，牵引力也越大，车速越低。如1 挡车速最低，但牵引力最大。
离合器的分类
• 按动力传递方式分类：
– 摩擦作用——摩擦离合器
• 按从动盘的数目分类
– 单盘式离合器 只有一个从动盘。 – 双盘式离合器 有两个从动盘，摩擦面数目多，可传递的
转矩较大。
• 按压紧弹簧的结构形式分类
– 螺旋弹簧离合器 压紧弹簧是常见的螺旋弹簧。 – 膜片弹簧离合器 压紧弹簧是膜片弹簧。
– 液体传动——液力耦合器 – 磁力传动——电磁离合器
膜片弹簧离合器
膜片弹簧离合器的优点
• 传递的转矩大且较稳定； • 分离指刚度低； • 结构简单且紧凑； • 高速时平衡性好； • 散热通风性能好； • 摩擦片的使用寿命长。
膜片弹簧离合器的缺点
• 制造难度大； • 分离指刚度低，分离效率低； • 分离指根易出现应力集中； • 分离指舌尖易磨损。