汽車原理與結構制動系統(tǒng)

上次課內容回顧一、獨立懸架

●結構特點●類型二、典型獨立懸架

●麥弗遜式●多軸懸架●主動懸架三、轉向系統(tǒng)

●機械轉向系●動力轉向系四、轉向系統(tǒng)的組成

●操縱部分●運動轉換部分●傳動部分

●動力部分五、兩側輪偏角、最小轉彎半徑共28頁第1頁三、轉向系角傳動比iω

轉向的操縱件為方向盤，轉向系設計中應確定方向盤轉動的角增量與轉向車輪的角增量之比。

轉向系角傳動比：

iω＝iω

1iω

2其中：iω1為轉向器角傳動比；

iω2為轉向傳動機構角傳動比。由于組成轉向傳動機構的傳動件為各類連桿，其角傳動比iω2近似為1，因此轉向系角傳動比iω的大小取決于轉向器角傳動比iω1。大多數情況：iω≈iω1共28頁第2頁

從減速增矩的原理看，方向盤直徑一定時，角傳動比越大，操作將越省力，但比值太大則操作不夠靈活。所以iω的選擇應兼顧兩方面的要求。經驗值：貨車iω＝16～32客車、轎車iω＝16～32由于要同時滿足上述兩方面的要求，所以iω的選擇是十分局限的，為此動力轉向系統(tǒng)已成為現代中型貨車、中小客車（轎車）發(fā)展的趨勢。四、轉向器轉向器是轉向系統(tǒng)中的主要降速裝置，通常由1～2級減速傳動副構成，具有減速、改變運動方向的作用。（與蝸輪減速器類似）共28頁第3頁

1、轉向器效率●正效率：轉向器輸入功與從轉向器輸出端輸出功之比?！衲嫘剩恨D向器輸出功與從轉向器輸入端輸入功之比。

正效率高的轉向器操作省力；逆效率高的轉向器容易將路面反力傳遞到方向盤。

可逆轉向器：逆效率很高的轉向器不可逆轉向器：逆效率很低的轉向器極限可逆轉向器：逆效率適中的轉向器顯然，為兼顧各方面的需求，極限可逆轉向器的運用最為廣泛。共28頁第4頁1轉向齒輪2轉向齒條3彈簧4調整螺栓5螺母6壓塊7防塵罩8油封9軸承10殼體2、典型轉向器

左圖是目前普通車輛中最常用的齒輪齒條式轉向器，具有結構簡單、緊湊；剛性大質量輕；傳動效率高，制造方便，成本低的特點。

主動件：1轉動從動件：2移動共28頁第5頁五、轉向傳動機構

轉向傳動機構的功能就是將轉向器輸出的動力和運動傳遞到前橋轉向節(jié)，使車輪偏轉。轉向器的輸出運動有移動和轉動兩種形式，因此傳動機構的輸入應與其相符合。1、非獨立懸架轉向機構如左圖所示：1轉向器2搖臂3直拉桿4轉向節(jié)臂5梯形臂6橫拉桿

方向盤前梁（前橋）

車橋僅為轉向橋時，轉向梯形杠桿置于前梁之后。共28頁第6頁

轉向機構的布置取決于車橋的具體構造和轉向器的輸出方式。當汽車發(fā)動機前置時，為避免運動的干涉，大部分轉向傳動機構要安裝在車橋之前。轉向驅動橋中傳動杠桿系置于車橋之前轉向輸出方向不同時，直拉桿3可橫置共28頁第7頁2、獨立懸架轉向傳動機構

獨立懸架的轉向輪相對車架是獨立跳動的，車橋也是分體式，因此相應轉向傳動機構的轉向梯形就必須分成兩段。車橋后布置式獨立懸架轉向傳動機構（兩段式）車橋前布置式獨立懸架轉向傳動機構（三段式）轉向器轉向器轉向器輸出為轉動轉向器輸出為轉動共28頁第8頁六、動力轉向系捷達轎車整體式動力轉向器示意圖扭桿活塞供能裝置動力缸左腔右腔控制閥

用發(fā)動機輸出的部分機械能轉化成液壓（或氣壓）能，在駕駛員控制下對轉向系某一環(huán)節(jié)施加不同方向的動力，以減輕駕駛員的轉向操縱力。

液壓動力轉向系實例共28頁第29頁（1）齒輪齒條動力轉向器

帶有動力的轉向系統(tǒng)，轉向器功能、原理與無動力時完全相同。（2）直線行駛扭桿不動（方向盤不轉動），控制閥處于中間位置，油路完全暢通，液壓缸左右腔等壓，活塞靜止。（要求有穩(wěn)定的鎖定功能，保證汽車直線行駛時的穩(wěn)定性位置。）共28頁第10頁（3）轉轉向控制制●操作方向向盤，扭扭桿轉動動，此時時活塞尚尚處在鎖鎖定狀態(tài)（齒輪輪齒條鎖鎖死），，轉軸微微量扭曲曲，控制制閥芯相對閥套套位移造造成油路路受阻直直到中斷斷，液壓壓缸兩腔腔出現壓差差，活塞塞移動，，齒條隨隨活塞一一體移動動；●活塞移動動，兩腔腔壓力趨趨于平衡衡，導致致控制閥閥芯逐漸漸回位，此此時方向向盤上若若不繼續(xù)續(xù)加力，，閥芯復復位，液液壓缸兩腔腔等壓，，車輪鎖鎖定在轉轉向位置置；●以此類類推，，對方方向盤盤進行行不同同力度度的操操作，，液壓壓動力具有有隨動動作用用，實實現動動力轉轉向。。共28頁第第11頁第八章章汽汽車車制動動系統(tǒng)統(tǒng)汽車制制動，，就是是指使使行駛駛中的的汽車車減速速直至至停止止或使靜止止中的的汽車車保持持不動動的作作用。。可控制制的對對汽車車進行行制動的外外力成成為制制動力力，產產生制動力力的一一系列列專門門裝置置即制動動系統(tǒng)統(tǒng)。制制動系系統(tǒng)是是汽車制動動的必必備條條件之之一（（制動效果果與地地面附附著力力有關關）。。制動系系統(tǒng)原原理圖圖共28頁第第12頁汽車的的制動動性汽車行行駛中中按需需要強強制減減速直直至停停止的的能力力。汽車制制動性性是評評價汽汽車安安全性性的重重要指指標。。同時時，汽汽車良好好的制制動性性能也也是提提高平平均行行駛速速度，，獲取取較高高運輸輸生產率率的關關鍵因因素。。具有一一定質質、高高速行行駛的的汽車車，若若需強強制減減速或或及時時停止，，需要要克服服巨大大的慣慣性力力，為為此所所需的的最短短距離離稱為為制動的的安全距距離。能否及及時停停車取取決于于兩個個因素素：★車輛內部產產生的制動動力矩★車輪與地面面的附著力力共28頁第第13頁汽車制動過過程制動外力取取決于摩擦擦力，而在在短暫的制制動過程摩摩擦力的變化隨相相對滑移的的變化而變變化。因此制動是是一個及其其復雜的過過程，地面面附著系數數并非恒定，而是是隨著車輪輪滑移程度度不同而不不斷變化。。實測數據據表明，，車輪與與地面相相對滑移移在10～12％時，，附著系數數達到最最大值。。汽車制動動的關鍵鍵問題●制動跑偏偏●側滑造成的原原因：●四輪（或或更多））之間存存在差異異●瞬間、偶偶發(fā)的側側向力●車輛裝載載中心位位置引發(fā)發(fā)的力矩矩共28頁頁第第14頁頁一、制動動原理制動轂8隨車車輪一起轉動動，底板11相對車架靜靜止，兩個弧形制動蹄10安裝在底底板上，表面面附有摩擦片片9。行駛時時摩擦片9與制動動鼓8內圓表表面保留一定間隙，，由彈簧保持持正確位置。制動時踏動制制動板1，推桿2驅動主主活塞3，使使制動缸工作，兩個個輪缸活塞7移動，摩擦片9與鼓內圓摩摩擦產生制動。共28頁第第15頁二、制制動系系統(tǒng)的的組成成1、供供能裝裝置包括供供給、、調節(jié)節(jié)制動動所需需能量量以及及改善善傳能能介質質狀態(tài)態(tài)的各種種部件件。為為制動動提供供足夠夠的制制動力力。2、控控制裝裝置產生制制動動動作和和控制制制動動效果果的各各種部部件。。3、傳傳動裝裝置將制動動能量量傳遞遞到制制動器器的各各種部部件。。4、制制動器器產生阻阻礙車車輛運運動或或運動動趨勢勢的制制動力力的部部件。。共28頁第第16頁三、制制動系系統(tǒng)的的類型型1、按按功用用分類類●行車制制動系系統(tǒng)●駐車制制動系系統(tǒng)●第二制制動系系統(tǒng)●輔助制制動系系統(tǒng)2、按按制動動能源源分類類●人力制制動系系統(tǒng)●動力制制動系系統(tǒng)●伺服服制制動動系系統(tǒng)統(tǒng)共28頁頁第第17頁頁四、、ABS簡簡介介ABS（（Anti-lockBrakingSystem））是是一一種種汽汽車車制制動動時，自動動防止驅驅動、從從動車軸軸立刻被被抱死的的自動化化裝置。。研究表明明，當汽汽車輪胎胎相對地地面的滑滑動率在在10%-20%時，輪胎胎和地面面的摩擦擦力（附附著力））最大。。在制動動期間，，如果司機機能控制制輪胎的的滑動率率始終處處于10%-20%范范圍之內內，汽車將在在更短的的制動距距離內停停車。實際上，，要人為為做到是是不可能能的。因因為緊急急制動時時間很短，遠低低于人的的生理反反映時間間，且駕駕駛員本本身處于于巨大的的慣性力場場之中而而不能自自控。實現這一一設想的的裝置———ABS共28頁頁第第18頁頁1、總制制動力合合成示意意圖由力偶產產生的旋旋轉作用用導致車車輛側滑滑的趨勢勢。這是行車車緊急制動動時的大忌忌，包括括質心較較低的轎轎車，出出現側滑也也容易產產生甩尾尾，甚至至側向翻翻到。無無駕駛經經驗的司司機，駕駛駛大型載載重車在在速度80KM/h以以上緊急急制動時時，由于于中心高，裝載載不均衡，幾幾乎都要側翻翻。制動過程左右右車輪制動力相相等，無跑偏，維持持直線運行。制動過程左右右車輪制動力不不相等，將承受附加力力矩無法維持直線運行行車輛質心位置共28頁第第19頁●高速公路緊急急制動導致側側翻緊急制動時因因車軸抱死，，導致巨大的的側向轉矩，，重心高、質量量大的貨運車車極易側翻共28頁第第20頁2、車軸抱死死狀態(tài)下的受受力分析由于制動一般般在短時間內內完成，操作作不當（或駕駕駛員根本無法反映））將出現跑偏偏，側滑等危危險，而側滑滑主要是四輪狀態(tài)不同所所致。側滑與車輛操操縱性能有關關（后面內容容），有關標標準對車輛自身性能有有明確規(guī)定。。如：ISO/DIS6599中規(guī)定定，車輛整車車性能檢定中中規(guī)定了制動性的具體體參數?！败囕v緊急制制動時，前后后軸左右輪制制動力差值不不能大于軸上荷載的5％?！痹斐芍苿觽然牧硪恢饕蚴橇W學因素，即制制動時車輛所受合力的的偶然性。共28頁第第21頁3、車軸抱死死狀態(tài)汽車制動最終終必將達到四四輪抱死的結結果，但抱死死的時間肯定存在有有差異。理論上分析表表明，車軸抱抱死對理想的的車輛、理想想的路面來說，不存在在危險性。但實際上由于于受力狀態(tài)不不可能均衡，，車軸任何情情況下被制動閘抱死都都是不利的，，制動時前后后各車輪皆應應保持一定的轉動，方能能確保制動的的安全性。車軸抱死側滑?。?！共28頁第第22頁緊急制動車軸軸抱死的兩種種狀態(tài)左圖：前軸先先于后軸被制制動閘抱死右圖：后軸先先于前軸被制制動閘抱死左圖：前輪先先抱死，車輛受隨機側側向力時將以O為瞬時中中心轉動右圖：后輪先先抱死，車輛偶受側向向力時將以O′為瞬時時中心轉動側向力與離心力相反側向力與離心力相同行車方向側滑傾倒共28頁第第23頁4、ABS基基本組成汽車防抱死制制動裝置（ABS）的四四個主要部分分組※車輪轉速傳感感器※制動壓力調節(jié)節(jié)裝置※電子控制裝置置※ABS警示燈燈5、ABS工工作原理在緊急制動時時ABS系統(tǒng)統(tǒng)能根據車輪輪相對車軸的的轉速以6～120次次/秒（機械械式6～20；電子式60～120）的張合頻頻率控制制動器器的松緊程度度，調節(jié)制動動力矩使車輪輪保持一定的滑動率。直直到當汽車速速度降至5～～8km/h以下，系統(tǒng)統(tǒng)自動停止工作。緊急