项目一　绪论

【学习目标】

1．能够正确描述汽车底盘的结构组成及各组成部分的功用；

2．能够正确描述传动系统的不同布置形式；

3．能够正确描述汽车行驶的基本原理。

本项目主要介绍汽车底盘的结构、汽车传动系统的不同布置形式和汽车行驶的基本原理等内容。

汽车底盘由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统四大系统组成，其功用是接受发动机的动力，使汽车运动并保证汽车能够按照驾驶员的操纵而正常行驶。

相关知识

轿车底盘的结构如图1-1所示。

图1-1　轿车底盘结构

（一）汽车底盘基本组成

1．传动系统

传动系统的基本功用是将发动机的转矩传递给驱动车轮；同时根据行驶条件的需要，改变转矩的大小。

现代汽车普遍采用的是活塞式内燃机，与之相配用的传动系统大多数是机械式的。发动机发出的动力依次经过离合器、变速器和由万向节与传动轴组成的万向传动装置，以及安装在驱动桥中的主减速器、差速器和半轴，最后传到驱动车轮，如图1-2所示。现在轿车越来越多地采用自动变速器，其传动系统包括自动变速器、万向传动装置、驱动桥等，用自动变速器取代了离合器和手动变速器。

图1-2　机械传动系统构造示意图

传动系统各总成的功用如下。

①离合器：按照需要适时地切断或接合发动机与传动系统之间的动力传递；

②变速器：改变发动机输出转速的高低、转矩的大小及旋转方向，也可以切断发动机与驱动轮之间的动力传递；

③万向传动装置：将变速器输出的动力传递给主减速器，并适应两者之间距离和轴线夹角的变化；

④主减速器：降低转速，增大转矩，改变动力的传递方向（90°）；

⑤差速器：将主减速器传来的动力分配给左右两半轴，并允许左、右两半轴以不同的角速度旋转，以满足左右两驱动轮在行驶过程中的差速需要；

⑥半轴：将差速器传来的动力传给驱动轮，使驱动轮获得旋转的动力。

对于四轮驱动的汽车，在变速器与万向传动装置之间还装有分动器，其作用是将发动机的动力分配给前后桥。

2．行驶系统

汽车行驶系统的主要作用可以概括为以下几个方面。

①将传动系统传来的转矩转化为汽车行驶的驱动力；

②将汽车构成一个整体，支撑汽车的总质量；

③承受并传递路面作用于车轮上的力和力矩；

④减少震动，缓和冲击，保证汽车的平稳行驶。

汽车行驶系统一般由车架（或车身）、悬架、车桥和车轮等组成，如图1-3所示。车轮通过轴承安装在车桥两边，车桥通过悬架与车架（或车身）连接，车架（或车身）是整车的装配基体。

图1-3　汽车行驶系统的组成

汽车行驶系统的结构形式因车型和行驶条件的不同而有所差异。除被广泛应用的轮式结构以外，还有半履带式、全履带式、车轮-履带式等几种类型。水陆两用车除具有一般轮式汽车的行驶系外，还备有一套水中航行的行驶机构。

3．转向系统

汽车转向一般是由驾驶员通过转向系统机件改变转向车轮的偏转角来实现的。

转向系统的功用是保证汽车能够按照驾驶员选定的方向行驶。转向系统主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成（见图1-4）。现在的汽车普遍采用动力转向装置。

图1-4　转向系统的组成

4．制动系统

作为一种高速运行的车辆，为了确保安全，汽车必须有性能良好的制动系统，以根据需要迅速减速或停车。

制动系统的功用是使汽车减速、停车并能保证可靠的驻停。汽车制动系统一般包括行车制动系统和驻车制动系统两套相互独立的制动系统，每套制动系统都包括制动器和制动传动机构。轿车制动系统的结构组成如图1-5所示。大部分小型汽车都采用液压式制动系统，而卡车和大客车则常采用气压制动系统。

现代汽车的行车制动系统一般都装配有防抱死制动系统（ABS）及驱动防滑控制系统（ASR）。前者不论在任何情况下制动时，即使在滑溜路面，也能保持车轮不抱死，以保持车轮的最大制动力，使车辆的方向保持稳定；后者在起步加速时，控制驱动轮不打滑，以保持最大的驱动力及方向稳定。

图1-5　轿车制动系统

现代汽车中电子控制技术的应用越来越广泛，如在底盘中普遍采用了电子控制自动变速器（EAT或ECT）、电子控制防滑差速器（EDL）、电子稳定程序控制系统（ESP）、电子控制悬架系统（ECS）、电子控制转向系统（EPS）等。

（二）传动系统的布置形式

传动系统的布置形式主要取决于传动系统与发动机在汽车上的相对位置及汽车驱动形式。汽车的驱动形式通常用汽车车轮总数×驱动车轮数（车轮数系指轮毂数）来表示。普通汽车大多装4个车轮，常见的驱动形式有4×2、4×4；重型货车大多装6个车轮，其驱动形式有6×6、6×4和6×2。此外，也有用汽车车桥总数×驱动车桥数来表示汽车的驱动形式。就目前常见的汽车而言，大致可分为以下5种类型。

1．发动机前置后轮驱动

发动机前置后轮驱动（简称前置后驱动，英文简称FR）如图1-6所示。发动机布置在汽车前部，动力经过离合器、变速器、万向传动装置、后驱动桥，最后传到后驱动车轮，使汽车行驶。这是一种传统的布置形式，应用广泛，适用于除越野汽车外的各类型汽车，大多数的货车、部分轿车和部分客车都采用这种形式。

图1-6　发动机前置后轮驱动示意图

这种布置类型通常将发动机、离合器、变速器各总成连成一体（载重车的变速器为便于维修常单独悬置），安装于汽车前部；主减速器、差速器安装于后桥中部，构成后驱动桥；在变速器与后驱动桥之间用万向传动装置进行连接。

2．发动机前置前轮驱动

发动机前置前轮驱动（简称前置前驱动，英文简称FF）如图1-7所示。发动机布置在汽车前部，动力经过离合器、变速器、前驱动桥，最后传到前驱动车轮。这种布置形式在变速器与驱动桥之间省去了万向传动装置，使结构简单紧凑，整车质量小，高速时操纵稳定性好，大多数轿车采用这种布置形式。但这种布置形式的不足是爬坡性能差。

图1-7　发动机前置前轮驱动示意图

发动机前置前轮驱动布置形式根据发动机布置的方向可以分为发动机前横置前轮驱动式和发动机前纵置前轮驱动式。

3．发动机后置后轮驱动

发动机后置后轮驱动（简称后置后驱动，英文简称RR）如图1-8所示。发动机布置在汽车后部，动力经过离合器、变速器、角传动装置、万向传动装置、后驱动桥，最后传到后驱动车轮，使汽车行驶。这种布置形式便于车身内部的布置，减小室内发动机的噪声，一般用于大型客车。

图1-8　发动机后置后轮驱动示意图

4．发动机中置后轮驱动

发动机中置后轮驱动（英文简称MR）如图1-9所示。这种布置形式将发动机布置于驾驶室后面、汽车的中部，有利于实现前、后轴较为理想的轴荷分配，是赛车和部分大、中型客车采用的方案。客车采用这种方案布置时，能使车厢有效面积得到最高利用。

图1-9　发动机中置后轮驱动示意图

5．发动机前置全轮驱动

发动机前置全轮驱动（简称全轮驱动，英文简称XWD）如图1-10所示。发动机布置在汽车前部，动力经过离合器、变速器、分动器、万向传动装置分别到达前后驱动桥，最后传到前后驱动车轮，使汽车行驶。这种布置形式由于所有的车轮都是驱动车轮，提高了汽车的越野通过性能，因而被越野汽车广泛采用。

图1-10　四轮驱动示意图

（三）汽车行驶的基本原理

汽车的行驶原理

汽车行驶必须由外界对汽车施加一个推动力，这个力称为汽车牵引力（驱动力）。图1-11所示为汽车牵引力产生原理示意图。当汽车行驶时，发动机的输出扭矩通过传动系统传给驱动车轮，使驱动车轮得到一个力矩Mt。由于汽车轮胎与地面接触，在力矩Mt的作用下，接触面上轮胎边缘对地面产生一个圆周力F0，它的方向与汽车行驶方向相反，其大小由下式表示

式中，M_t——驱动轮上的力矩；

r——车轮工作半径。

根据作用力与反作用力的关系，路面对轮胎边缘施加了一个反作用力F_t，其大小与F₀相等，方向相反。F_t为外界对汽车施加的推动力，即牵引力。当牵引力增大到能克服汽车静止状态的最大阻力时，汽车便开始起步。

图1-11　汽车行驶的基本原理示意图

练习题

1．说明汽车底盘的组成及各部分的功用。

2．说明传动系统各组成部分的功用。

3．分析比较传动系统各种布置形式的特点。