淺析汽車四輪驅(qū)動技術(shù)-

1、淺析汽車四輪驅(qū)動技術(shù)摘要:人們生活水平的不斷提高,汽車也成為了我們生活中必不可缺的一部分。四輪驅(qū)動汽車也越來越多了起來,那么四輪驅(qū)動技術(shù)比傳統(tǒng)驅(qū)動技術(shù)有哪些明顯的優(yōu)勢。為了更進一步了解全時四輪驅(qū)動技術(shù),逐一的把四驅(qū)技術(shù)和傳統(tǒng)驅(qū)動優(yōu)缺點對比。傳動系統(tǒng)得到減化,整車質(zhì)量大大減輕。由電動機直接驅(qū)動車輪甚至兩者集成為一體。四輪獨立驅(qū)動系統(tǒng)可通過電動機來完成驅(qū)動力的控制而不需要其他附件,容易實現(xiàn)性能更好的、成本更低的牽引力控制系統(tǒng)、防抱死制動系統(tǒng)及動力學控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞:四輪驅(qū)動技術(shù)獨立底盤目錄第一章引言. - 1 - 第二章四輪驅(qū)動的工作原理及其組件分析. - -2.1 四輪驅(qū)動的工作原理2.2 四輪

2、驅(qū)動的組件分析第三章四輪驅(qū)動系統(tǒng)分類及對稱. - 3.1四輪驅(qū)動分類3.2左右對稱全時四輪驅(qū)動系統(tǒng)第四章汽車驅(qū)動形式. -4.1汽車驅(qū)動形式各分類結(jié)論 . - - 謝辭 . - - 參考文獻.- -第一章引言四輪驅(qū)動最早應(yīng)用于第一次世界大戰(zhàn)的軍事用車,很快這項技術(shù)在二戰(zhàn)期間美國軍事車吉普上得到廣泛使用。二戰(zhàn)結(jié)束之后,首先被應(yīng)用在陸虎上。幾十年來,四驅(qū)依然被應(yīng)用在越野車領(lǐng)域上直到1970年英國羅孚(Range Rover公司使用了這項技術(shù)。羅孚公司第一次將四驅(qū)技術(shù)應(yīng)用在非越野車上,乘坐時駕乘人員感到前所未有的舒適。上世紀八十年代初,奧迪推出新車型Quattro Coupe,但不是真正意義上的四驅(qū)

3、型轎車。這款車僅是通過調(diào)節(jié)發(fā)動機的扭矩來控制負重輪的,不能達到越野性能。從此,四驅(qū)技術(shù)被廣泛流傳。上世紀九十年代,在北美市場福特和通用推出大量多款SUV和皮卡。至2005年的十年間,這種輕卡占據(jù)北美輕型乘用車的50%,但并不是所有SUV和皮卡都采用了四驅(qū)技術(shù)。這款全尺寸輕卡,如占據(jù)北美輕卡市場半壁江山的雪佛蘭Tahoe和福特F系列由后輪驅(qū)動(RWD結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向全時四輪驅(qū)動(AWD。一些小型SUV,如福特Escape,采用前輪驅(qū)動(FWD。在歐洲,為SUV供貨的OEM很少,大多受限于寶馬、梅塞德斯奔馳和陸虎。因此SUV 銷量僅占輕型乘用車的7%。陸虎的所有車型都采用后輪驅(qū)動/全時四輪驅(qū)動。而寶馬和梅

4、塞德斯奔馳的SUV系列采用全/半四輪驅(qū)動,主要適應(yīng)公路(on-road用車。在歐洲四驅(qū)被廣泛應(yīng)用在高性能的公路用車或高端家庭用車上。緊隨奧迪之后,許多汽車制造商至少在其產(chǎn)品中有一款車型采用四驅(qū)技術(shù)。因為在歐洲前驅(qū)比后驅(qū)更普遍,大多數(shù)四驅(qū)系統(tǒng)采用動力傳輸裝置(PTU和傳輸動力的中央差速器及后軸扭矩。這些系統(tǒng)逐漸不起主要作用,僅在前輪失去動力時才被啟動。在日本市場無論是SUV還是高性能公路用車對四驅(qū)技術(shù)需求更加渴望。如豐田Supra 和日產(chǎn)Skyline就是最典型的代表。據(jù)專家估計,四驅(qū)和全時四驅(qū)占輕型乘用車總產(chǎn)量35%。如果這樣,我們要格外注意日本汽車有45%是要出口海外的。第二章四輪驅(qū)動的工作

5、原理及其組件分析2.1 四輪驅(qū)動的工作原理四輪驅(qū)動:通常,當汽車制造商說一輛車具有“四輪驅(qū)動”時,他們指的是“分時”系統(tǒng)。就本文而言,這些系統(tǒng)只是針對低牽引力條件,例如越野或在雪地或冰面上行駛。全輪驅(qū)動:這些系統(tǒng)有時被稱作“全時四輪驅(qū)動”。全輪驅(qū)動系統(tǒng)是為適合在各種類型的路面上(包括公路和越野行駛而設(shè)計的,而且這些系統(tǒng)大多數(shù)都不能關(guān)閉。分時和全時四輪驅(qū)動系統(tǒng)可以采用相同的標準來評估。最佳的系統(tǒng)會在每個車輪上施加最恰當?shù)呐ぞ?也就是說,保持輪胎不會出現(xiàn)打滑時的最大扭矩。2.2 四輪驅(qū)動的組件分析任何四輪驅(qū)動系統(tǒng)的主要部件都是兩個差速器(一前一后和分動箱。此外,分時系統(tǒng)還具有鎖止式輪毅,這兩種類型

6、的系統(tǒng)都可能具有高級電子裝置,以便更好地利用可用牽引力。汽車有兩個差速器,一個位于兩前輪之間,一個位于兩后輪之間。差速器將扭矩從驅(qū)動軸或變速器傳遞到驅(qū)動輪。差速器還允許左右車輪在車輛轉(zhuǎn)彎時以不同速度旋轉(zhuǎn)。車輛轉(zhuǎn)彎時,內(nèi)側(cè)車輪與外側(cè)車輪遵循不同的路徑,前輪的路徑也與后輪的不一樣,因此每個輪子都在以不同的速度旋轉(zhuǎn)。差速器使內(nèi)外車輪之間可以存在速度差。當差速器處理內(nèi)外車輪間的速度差時,全輪驅(qū)動系統(tǒng)中的分動箱包含一種允許前后車輪之間存在速度差的裝置。這種裝置可以是粘性禍合器、中央差速器或其他類型的齒輪組。這些裝置使全輪驅(qū)動系統(tǒng)在任何路面上均可正常工作。四輪驅(qū)動系統(tǒng)上的分動箱將前軸驅(qū)動軸鎖定到后軸驅(qū)動軸

7、,因此可以強制車輪以相同的速度旋轉(zhuǎn)。這要求輪胎在汽車轉(zhuǎn)彎時必須打滑。這種分時系統(tǒng)只能用于輪胎相對容易打滑的低牽弓!力條件下。在十燥的水泥路面上,輪胎不易打滑,因此應(yīng)停止使用四輪驅(qū)動,以避免急轉(zhuǎn)彎以及輪胎和動力傳動系統(tǒng)的過度磨損。有些分動箱(更常見于分時系統(tǒng)中還包含一組附加齒輪,可以為車輛提供低擋區(qū)。這一附加的傳動比為車輛提供了額外的扭矩和超慢速的輸出速度。汽車掛低擋區(qū)的一擋時,最高速度大約是8公單/小時,但車輪產(chǎn)生的扭矩極高。這使得駕駛員能夠緩慢平穩(wěn)地爬上很陡的山坡。第三章四輪驅(qū)動系統(tǒng)分類及對稱3.1四輪驅(qū)動分類四輪驅(qū)動的類型有很多種,性能也各不相同。從用途上可以分為兩種:公路四驅(qū)和越野四驅(qū)。

8、首先來了解一下公路四驅(qū),平時我們在大街上所常見的兩輪驅(qū)動,無論是前驅(qū)還是后驅(qū),發(fā)動機輸出的動力都是由兩個車輪來承擔,這就意味著每個車輪要承擔50%的驅(qū)動力。而四輪驅(qū)動的車型每個車輪獲得250/a的動力,這就意味著每個車輪承擔的扭矩輸出減小了一半。那么在發(fā)動機動力相同的情況下,四輪驅(qū)動的車型由于每個車輪所承擔的動力輸出比兩輪驅(qū)動小,所以打滑的概率降低。加速時能獲得的有效牽引力更大。所以很多裝備了大功率發(fā)動機的房車也喜歡采用四輪驅(qū)動,譬如奔馳S系列和BMW5系也有相應(yīng)的四驅(qū)版本。作為越野四驅(qū)來說,除了能提高越野時的爬坡性能,也能提高非道路條件下的通過性能。就像普通的兩輪驅(qū)動汽車,如果驅(qū)動輪陷入泥潭

9、打滑,則整個車就喪失了動力。如果四個車輪都能提供牽引力的話,那么兩個車輪落入泥潭后另外兩個車輪還有提供牽引力的能力,讓車了擺脫困境。從分動器類型上可以分為三種:全時四驅(qū),分時四驅(qū),適時四驅(qū)。全時四驅(qū)是一種駕駛者可以在兩驅(qū)和四驅(qū)之間手動選擇的四輪驅(qū)動系統(tǒng),由駕駛員根據(jù)路面情況,通過接通或斷開分動器來變化兩輪驅(qū)動或四輪驅(qū)動模式,這也是一般越野車或四驅(qū)SUV最常見的驅(qū)動模式。最顯著的優(yōu)點是可根據(jù)實際情況來選取驅(qū)動模式,比較經(jīng)濟。在公路上行駛使用兩輪驅(qū)動檔;當遇到雨雪路況時,選擇四掄驅(qū)動,增強了車輛的附著力和操控性。分時四驅(qū)是四驅(qū)汽車驅(qū)動系統(tǒng)的一種形式,是指可以由駕駛者手動切換,從而實現(xiàn)兩驅(qū)和四驅(qū)自由

10、轉(zhuǎn)換的驅(qū)動方式采用適時驅(qū)動系統(tǒng)的車輛可以通過電腦來控制選擇適合當下情況的驅(qū)動模式。在正常的路面,車輛一般會采用后輪驅(qū)動的方式。而一旦遇到路面不良或驅(qū)動輪打滑的情況,電腦會自動檢測并立即將發(fā)動機輸出扭矩分配給前排的兩個車輪,自然切換到四輪驅(qū)動狀態(tài),避免了駕駛者的判斷和手動操作,應(yīng)用更加簡單。3.2左右對稱全時四輪驅(qū)動系統(tǒng)左右對稱全時四輪驅(qū)動系統(tǒng)(SymmetricalAWD是斯巴魯在1972年研發(fā)的,并不斷獲得改進和提升。其重要特征是變速器、分動器、傳動軸、后差速器都在水平對置發(fā)動(SUBARUBOXER后面呈直線型一一對稱地排列。這就意味著相對于其他的全時四輪驅(qū)動系統(tǒng)而言,它的獨特性在于它是兩

11、側(cè)對稱平衡的,設(shè)計簡單,有較低的重心。此外,如果行駛中有車輪產(chǎn)生側(cè)滑,它還會自動控制前后輪之間的扭矩分配,繼續(xù)保持行駛的穩(wěn)定性。所有這一切,會使你體會到一種安全感,因為你正駕駛著一輛最平衡和穩(wěn)定的汽車。斯巴魯獨特的發(fā)動機設(shè)計在于將汽缸水平對向排列在曲軸兩側(cè),形成了水平對置發(fā)動機(SUBARU BOXER。這一設(shè)計的優(yōu)勢在于振動小,運轉(zhuǎn)時完美的平衡性和可以將發(fā)動機放置在汽車內(nèi)較低的位置從而獲得較低的汽車重心。在從低轉(zhuǎn)速到高轉(zhuǎn)速的發(fā)動機轉(zhuǎn)速提升過程中,這種有力而穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)感覺,無疑會增強駕駛的快感。三大突出的優(yōu)勢:更好的平衡:無論何時轉(zhuǎn)彎,離心力總會作用于汽車向曲線外緣偏轉(zhuǎn),這種離心力對操控汽車會

12、造成多大的影響取決于車體的重心位置。如果重心位置較高,汽車需要較長時間恢復平衡,重獲掌控。與其它多款S U V 不同,搭載了水平對置發(fā)動機(SUBARU BOXER 的森林人擁有較低的重心位置,所以Forester 森林人在行駛中將會較小地偏離駕駛者選定的方向,同時也降低了車體擺動的可能性,獲得更好的穩(wěn)定性。更小的震動:不同于立式直列發(fā)動機或V 型發(fā)動機之中活塞的相互作用,在斯巴魯水平對置發(fā)動機(SUBARU BOXER180 度的水平對置結(jié)構(gòu)中,活塞的對向運動有效消除活塞慣性的反作用,從而明顯減小振動。營造出更安靜、更平衡的乘坐環(huán)境和舒適的駕乘感受。更強的抓地力:在任何路面狀況下,斯巴魯左右

13、對稱全時四輪驅(qū)動系統(tǒng)(Symmetrical AWD合理分配輸送到四個車輪的動力,始終幫助車輛實現(xiàn)最大的抓地力,避免車輛出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度,使Forester 森林人在各種路況及不同天氣條件下均有十分出色的預(yù)見性操控反應(yīng)。第四章汽車驅(qū)動形式4.1汽車驅(qū)動形式各分類汽車的驅(qū)動方式有5種,分別為FF、FR、MR、RR、4WD。除4WD以外的其他四種是以兩個大寫字母表示。第一個字母是表示發(fā)動機安裝位置;第二個字母是表示驅(qū)動輪。前面的F 是表示發(fā)動機前置(FRONT,M是中間的意思,發(fā)動機在前后車輪的中間位置(MIDPOINT, R是表示發(fā)動機后置。前置前驅(qū)(FF:所謂前置前驅(qū)是指,發(fā)動機前置,前

14、輪驅(qū)動的驅(qū)動形式。這種驅(qū)動形式是在上個世紀70年代以后才真正得以廣泛應(yīng)用的,而在技術(shù)上的完善也是從這個年代后開始的?，F(xiàn)在大多數(shù)中小型轎車都采用了這種驅(qū)動形式,將變速器和驅(qū)動橋做成了一體固定在發(fā)動機旁,將動力直接輸送到車輛的前輪驅(qū)動上來,用比較形象的話來說,就是“拉”著整個車輛前進。FF驅(qū)動方式由于沒有傳動軸通過車內(nèi)駕駛艙,所以車內(nèi)駕駛艙空間非常寬闊,從而提供有效的乘坐空間。沒有了傳動軸,傳動系統(tǒng)的重量也會減輕,由于傳動系統(tǒng)屬于運動部件,所以重量減輕直接帶來的好處就是讓發(fā)動機響應(yīng)性更好,提速更敏捷。前置前驅(qū)車型最容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)向不足這方面的原因。而另一方面原因,就是前輪既要提供牽引力又要提供轉(zhuǎn)向時必

15、須的橫向力,導致負荷過大,而容易產(chǎn)生打滑,而前輪打滑又會損失很多橫向力,這樣也會很大程度上導致車輛不能按照既定軌跡運動而是延轉(zhuǎn)向圓周的切線方向運動。不過這都是在特殊情況下才會產(chǎn)生的現(xiàn)象。而且隨著現(xiàn)在懸掛和輪胎技術(shù)的進步,前驅(qū)車的轉(zhuǎn)向極限也越來越高,日常駕駛幾乎碰不到這些情況。而前置前驅(qū)有一個很大的優(yōu)點就是在雨雪天氣路滑的情況下,靠前輪牽引車身能夠易于保證方向的穩(wěn)定性,不至于車輛由于驅(qū)動輪打滑而失控。中置后驅(qū)(MR:英文全稱為Middel-engine Race wheel drive就是中置發(fā)動機后輪驅(qū)動的意思。所謂發(fā)動機中置,就是發(fā)動機的重心落在前后車軸之間。與前置發(fā)動機不同,中置發(fā)動機的重

16、心是落在車身中央的,首先從前后車輪承載重量來看是前后50:50的,在高速過彎時水平方向上的慣性力矩小,所以整車擁有完美的操縱性。由于其慣性力矩小,所以擁有良好的操縱性,轉(zhuǎn)向非常敏銳。不過由于跟FR一樣采用的是后輪驅(qū)動,所以導致高速過彎時一旦后輪產(chǎn)生側(cè)滑則會像FR一樣發(fā)生轉(zhuǎn)向過度。過于敏銳的轉(zhuǎn)向會讓車輛更容易側(cè)滑和失控。通常MR有兩種布局,一種是發(fā)動機布置在駕駛員前面的,譬如像寶馬Z4,還有奔馳SLR車型。這種縱置布局的發(fā)動機設(shè)計都比較靠后,變速箱延伸到發(fā)動機艙,整個發(fā)動機的重心是落在前軸之后的。這種布局往往讓人誤認為是前置發(fā)動機,但前后50:50的重量分布足以證明發(fā)動機為中置。所以大多數(shù)人習慣

17、稱之為前中置發(fā)動機。另一種中置發(fā)動機的布局則是將發(fā)動機布置在駕駛員的后面,發(fā)動機位于后車軸與駕駛座位之間。這種布局也能實現(xiàn)完全的前后50:50的重量分布。四輪驅(qū)動(4WD 4X4:所謂四輪驅(qū)動,是指汽車前后輪都有動力,可按行駛路面狀態(tài)不同而將發(fā)動機輸出扭矩按不同比例分布在前后所有的輪子上,以提高汽車的行駛能力,一般用4X4或4WD來表示。結(jié)論:全時四驅(qū)的特點是可以根據(jù)路面情況手動地選擇四輪驅(qū)動或兩輪驅(qū)動。全時四輪驅(qū)動是指20世紀70年代末出現(xiàn)的以在硬路面上行駛為主的常接合式四輪驅(qū)動,由于其在各種路況下尤其在潮濕路面和冬季路面上均有較好的驅(qū)動能力,低檔加速性好,驅(qū)動力不受汽車軸荷分配改變的影響,在泥濘和雪地上的行駛穩(wěn)定性好,對側(cè)風的敏感性小,各輪胎的磨損比較均勻,它已成為今后的發(fā)展方向。謝辭:感謝大連交通大學成人教育學院的各位指導教師無私的指導和幫助,不厭其煩的幫助進行論文的修改和改進。另外感謝這篇論文所涉及到的各位學者,如果沒有各位學者的研究成果的幫助和啟發(fā),我將很難完成本篇論文的寫作。由于我的學術(shù)水平有限,說些的論文難免有不足之處,懇請各位老師批評和指正!最后,祝母校蒸蒸日上!祝所有老師工作順利!參考文獻2吳明