四輪驅(qū)動汽車構(gòu)造及原理-全部.ppt

2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動汽車的構(gòu)造及原理,2020/10/6,吉林大學(xué),內(nèi)容提要,四輪驅(qū)動汽車的概述 四輪驅(qū)動的主要裝置 驅(qū)動系的總布置形式 四輪驅(qū)動的分類及特點 四輪驅(qū)動汽車的行駛特性 驅(qū)動型式對汽車行駛特性的影響,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動汽車的概述,四輪驅(qū)動汽車的引入 最初，對四輪驅(qū)動汽車僅僅注意其牽引性，即在二輪驅(qū)動 難以通過的地方使另外的二輪也參與驅(qū)動，或者是將強大的動力盡可能的分配給多個輪胎，從而提高汽車的通過性。 最近，高性能轎車也開始采用四輪驅(qū)動了。此類汽車使用 四輪驅(qū)動不僅僅為了提高汽車的牽引性和通過性，更重視汽車的行駛性、轉(zhuǎn)向性和制動性。 為了達到上述要求，四輪驅(qū)動系統(tǒng)采用分動器、中間差速器、差動限制裝置等一系列裝置，自動的或按司機駕駛意圖綜合的控制發(fā)動機功率及制動力，盡可能的降低功率損失，把驅(qū)動扭矩合理的分配給前后車輪。,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動汽車的概述,四輪驅(qū)動汽車的概念 四輪驅(qū)動汽車是具有將發(fā)動機的動力傳遞給四個車輪，并通過這些車輪驅(qū)動、行駛的汽車。 四輪汽車的發(fā)展歷史 1. 能像馬車一樣行駛的汽車 2. 戰(zhàn)爭加速了越野四輪驅(qū)動汽車的發(fā)展 3. 四輪驅(qū)動賽車在方程式汽車大賽中的使用 4. 在汽車拉力賽中獨領(lǐng)風(fēng)騷的四輪驅(qū)動汽車 5. 四輪驅(qū)動汽車向?qū)嵱闷嚪较虻陌l(fā)展 6. 高性能轎車的四輪驅(qū)動化,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動汽車的概述,四輪驅(qū)動系統(tǒng)總布置圖 1. 將發(fā)動機產(chǎn)生的動力傳遞給變速器，然后利用分動器把動力分 配給前后傳動軸，接著通過傳動軸將動力傳遞給前后差速器， 與各個差速器相連接的半軸使四個輪胎旋轉(zhuǎn)，如方案1 2.許多時候不使用分動器，而在分動器的位置上布置中間差速器， 它具有差動功能，又稱軸間差速器，如方案2 3.對于前輪驅(qū)動轎車，四輪驅(qū)動化時，為了解決布置困難的問題， 常將變速器中間差速器和前差速器布置到一個殼體中，如方案3,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動的主要裝置,分動器 差速器 差動限制裝置 粘性聯(lián)軸節(jié) 萬向聯(lián)軸節(jié),2020/10/6,吉林大學(xué),分動器,分動器的作用 把變速器傳遞來的動力分配給前后驅(qū)動輪系 分動器結(jié)構(gòu)分類 1. 直接連接式分動器 一種為圖中的短時四輪驅(qū)動 的分動器，切換裝置布置在 分動器內(nèi)，當(dāng)圖中的爪式離 合器接通時即成為前后輪直 接連接的四輪驅(qū)動；反之即 為后輪驅(qū)動。 另一種為裝有變速裝置的分動器，設(shè)有兩檔，在普通路面 上使用高速檔，惡劣路面上使用低速檔。通過爪式離合器 進行二輪或四 輪驅(qū)動的切換。,2020/10/6,吉林大學(xué),分動器結(jié)構(gòu)分類,2. 液壓多片離合器式分動器 當(dāng)液壓多片離合器分離時，汽車為后輪驅(qū)動；多片離合器強烈結(jié)合在一起時，發(fā)動機的動力也能傳遞給前輪。 3. 中間差速器鎖死式分動器 通過中間差速器，可以把發(fā)動機動力按一定比例分配給前后驅(qū)動輪系。此種形式分動器大多數(shù)采用爪時離合器，司機在座椅上遙控操作，或該裝置自動動作使中間差速器鎖死,2020/10/6,吉林大學(xué),分動器結(jié)構(gòu)分類,4.驅(qū)動力前后分配式分動器 這種分動器利用粘性聯(lián)軸節(jié)或液壓裝置驅(qū)動后輪，其功能只是把驅(qū)動扭矩分配給前后輪。 5.中間差速器差動限制式分動器 主要利用前后驅(qū)動輪系的轉(zhuǎn)速差來限制中間差速器的差動，如粘性聯(lián)軸器。它可以克服中間差速器鎖死裝置分離和結(jié)合時粗暴影響汽車行駛狀態(tài)的缺點。右圖為其兩種形式,2020/10/6,吉林大學(xué),分動器的布置形式,獨立式分動器 這種分動器單獨使用自己的殼體，是一個獨立的總成。如圖：左側(cè)為后輪驅(qū)動系的原布置方案，右側(cè)為四輪驅(qū)動時的布置方案。這種布置是吉普車的典型布置，越野車也大都采用這種布置。 變速-分動-差速器式分動器 這種形式主要用于發(fā)動機前橫置的汽車上，可以解決布置上的困難。 與變速器一體化的分動器 主要用于發(fā)動機前縱置的四輪驅(qū)動汽車上，從而使結(jié)構(gòu)緊湊。如圖：在發(fā)動機后端布置了變速-分動器，通過它將動力分配給后輪。,2020/10/6,吉林大學(xué),差速器,工作原理 如圖：當(dāng)左右車輪轉(zhuǎn)速相同時小齒輪不轉(zhuǎn)動，差速器的齒輪托架和兩個側(cè)齒輪以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；當(dāng)左右車輪發(fā)生轉(zhuǎn)速差時，小齒輪被迫作旋轉(zhuǎn)運動吸收左右車輪的轉(zhuǎn)速差。 差速器形式 1. 錐齒輪式差速器 最常見的結(jié)構(gòu)形式，一般小齒輪 有2個，有時為減輕小齒輪的工 作負荷，也有使用4個小齒輪的。,2020/10/6,吉林大學(xué),差速器形式,2.雙行星齒輪式差速器 如圖，變速器輸出的扭矩傳遞給齒環(huán)，在前后傳動軸的轉(zhuǎn)速相同時，小齒輪不轉(zhuǎn)動，整個機構(gòu)一同旋轉(zhuǎn)；當(dāng)前后傳動軸轉(zhuǎn)速不同時，中心齒輪和行星齒輪托架的轉(zhuǎn)速差使小齒輪轉(zhuǎn)動，并吸收前后傳動軸的轉(zhuǎn)速差。 3.復(fù)合行星齒輪式差速器 如圖，該差速器采用了兩個中心齒輪并列布置，使用行星齒輪托架把兩個中心齒輪連接起來。動力從左側(cè)的中心齒輪輸入，由行星齒輪托架驅(qū)動前輪，右側(cè)的中心齒輪驅(qū)動后輪。,2020/10/6,吉林大學(xué),差動限制裝置,功能 差速器雖然能把相同大小的扭矩分配給兩個轉(zhuǎn)速不同的軸，但是當(dāng)有一側(cè)車輪空轉(zhuǎn)而不產(chǎn)生驅(qū)動力時，另一側(cè)車輪也不能產(chǎn)生驅(qū)動力，致使汽車拋錨。差動限制裝置的出現(xiàn)，克服了差速器的不足。這種裝置允許差速器在正常使用條件下差動，而當(dāng)單側(cè)車輪空轉(zhuǎn)時限制其差動。 分類 1.扭矩感應(yīng)式差動限制裝置 差動限制裝置能感應(yīng)到差速器的差動扭矩，當(dāng)扭矩過大時自動的限制差速器的差動。主要有多片摩擦離合器和扭矩敏感式差速器。 2.轉(zhuǎn)速差感應(yīng)式差動限制裝置 差動限制裝置能感知到差速器的差動速度，當(dāng)差動速度較大時，自動的限制差速器的差動。主要指粘性聯(lián)軸節(jié)。,2020/10/6,吉林大學(xué),典型差動限制裝置,多片摩擦離合器式 1. 結(jié)構(gòu)圖。在差速器殼體和側(cè)齒輪之間布置了摩擦片，工作時，由于差速器扭矩的作用，用凸輪把摩擦片壓緊。 2. 工作原理。主動小齒輪驅(qū)動齒環(huán)，差速器小齒輪驅(qū)動側(cè)齒輪，使整個差速器一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)左右輪轉(zhuǎn)速差變大時，中間部分的左右端面凸輪因傳遞扭矩過大而分離，把左右兩個側(cè)齒輪緊壓向差速器殼體，其結(jié)果使轉(zhuǎn)速低的側(cè)齒輪轉(zhuǎn)速升高了。 3.特點。這種裝置差動限制效果較好并能提高操縱穩(wěn)定性，常用于方程式賽車和拉力賽車。,2020/10/6,吉林大學(xué),粘性聯(lián)軸節(jié),1.結(jié)構(gòu)原理。 粘性聯(lián)軸節(jié)殼體內(nèi)充滿高粘性的液體，一般多數(shù)使用硅油。當(dāng)粘性聯(lián)軸節(jié)的殼體和內(nèi)軸發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)時，外板和內(nèi)板也發(fā)生相對的旋轉(zhuǎn)運動使高粘度的硅油內(nèi)部產(chǎn)生剪切力，該阻力將限制殼體和內(nèi)軸的相對旋轉(zhuǎn)運動，從而達到傳遞扭矩的目的。 2.特點。 粘性聯(lián)軸節(jié)的優(yōu)點在于，如果適當(dāng)?shù)淖兏鼉?nèi)外板形狀、兩板之間的間隔，適當(dāng)?shù)倪x擇硅油的特性，可以使粘性聯(lián)軸節(jié)的扭矩分配特性非常柔和而且連續(xù)，很適合于前差速器的差動限制。,2020/10/6,吉林大學(xué),萬向聯(lián)軸節(jié),用途 連接四輪驅(qū)動汽車上的軸類零件，提高汽車性能。 分類 1.叉式聯(lián)軸節(jié) 使用比較廣泛，其結(jié)構(gòu)簡單、 強度高、耐久性好、生產(chǎn)性高、 成本低.在輸入軸轉(zhuǎn)速一定時叉 式聯(lián)軸節(jié)每轉(zhuǎn)一圈發(fā)生兩次加 減速運動，為非等速聯(lián)軸節(jié)， 用于連接角度比較小的情況。,2020/10/6,吉林大學(xué),萬向聯(lián)軸節(jié),2.等速聯(lián)軸節(jié) 主要特點是其傳動不因兩軸連接角而出現(xiàn) 輸出轉(zhuǎn)速的波動，有雙聯(lián)軸節(jié)和球籠式聯(lián) 軸節(jié)兩種形式。圖示為球籠式聯(lián)軸節(jié)，該 聯(lián)軸節(jié)殼體內(nèi)有六個滾球，利用滾球傳遞 扭矩。 3.撓性聯(lián)軸節(jié) 在連接部位使用橡膠或纖維材料，連接角度可以很大。較少使用。,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動系的總布置形式,因為目前的四輪驅(qū)動系大都是從二輪驅(qū)動系改造過來的，所以在進行四輪驅(qū)動分類時必須考慮原二輪驅(qū)動的布置特點。 四輪驅(qū)動的總布置分類 以前縱置發(fā)動機后輪驅(qū)動為原型的四輪驅(qū)動 以前縱置發(fā)動機前輪驅(qū)動為原型的四輪驅(qū)動 以前橫置發(fā)動機前輪驅(qū)動為原型的四輪驅(qū)動 以中置發(fā)動機為原型的四輪驅(qū)動 后置發(fā)動機的四輪驅(qū)動,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動系的總部置形式,以前縱置發(fā)動機后輪驅(qū)動為原型的四輪驅(qū)動 1.布置方案 在原型基礎(chǔ)上，在傳動軸前面的萬向聯(lián)軸節(jié)處布置一個分動器，并且在分動器前端布置一個傳動軸和前差速器。,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動系的總部置形式,2.非獨立懸掛汽車的解決方案 此類汽車，如吉普車等越野車，可在發(fā)動機下面布置前驅(qū)動橋，前橋懸掛在彈簧上，汽車運動時，前橋可隨彈簧上下顛動，由于原車發(fā)動機離地面較高且有較大的空間，一般不會有問題。 3.轎車的解決方案 轎車的前橋都是獨立懸掛的，在發(fā)動機下追加布置前差速器、等速聯(lián)軸節(jié)、半軸較困難，一般把前差速器和發(fā)動機油底殼做成一個總成來解決上述問題。,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動系的總布置形式,以前縱置發(fā)動機前輪驅(qū)動為原型的四輪驅(qū)動 1.布置方案 采用前置發(fā)動機后輪驅(qū)動汽車的布置方案 2.產(chǎn)生的問題及解決方法 A 容易使發(fā)動機過分前移 B 可能使車體尺寸和重量都向前移 為避免上述問題，選用發(fā)動機時，直列發(fā)動機最多為5缸 六缸發(fā)動機需選用V6形式的。 3.與原型車的對比結(jié)果 A 行駛性能大幅提高 B 底盤距地面高度略有上升 C 車廂內(nèi)有效空間變小,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動系的總部置形式,以前橫置發(fā)動機前輪驅(qū)動為原型的四輪驅(qū)動 1.布置方案 將分動器布置到變速-差速器內(nèi)，形成變速-分動-差速器結(jié)構(gòu) 2.特點 結(jié)構(gòu)緊湊，發(fā)動機一般采用直列4缸機，最多直列5缸或V6機,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動系的總布置形式-、,以中置發(fā)動機為原型的四輪驅(qū)動 這種布置方案中，發(fā)動機處于底盤的中部，司機座椅之后，它可以使前后橋載荷近似的達到50：50，整車轉(zhuǎn)動慣量變小，從而提高了汽車的形式性能。 后置發(fā)動機的四輪驅(qū)動 由于發(fā)動機后置，導(dǎo)致后橋后移，后橋殼內(nèi)布置有變速機構(gòu)、分動機構(gòu)和差速機構(gòu)。這種四輪驅(qū)動汽車很少。,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動的分類及特點,2020/10/6,吉林大學(xué),短時四輪驅(qū)動方案,短時四輪驅(qū)動的概要 短時四輪驅(qū)動可以自由的選擇四輪驅(qū)動或二輪驅(qū)動。比常時四輪驅(qū)動經(jīng)濟型好，而且不會拋錨。在四輪驅(qū)動且前后差速器全部鎖死狀態(tài)下，即便三個車輪不著地，只要有一個車輪著地，也能把發(fā)動機輸出的動力全部轉(zhuǎn)換為汽車的驅(qū)動力。 短時四輪驅(qū)動加重了駕駛員的負擔(dān) 駕駛員需要判斷出在哪一種場合該選用哪一種驅(qū)動方式，駕駛員也必須明白車輛的二輪驅(qū)動和四輪驅(qū)動各有何優(yōu)缺點，駕駛員需要有熟練的駕駛技能。 短時四輪驅(qū)動汽車的兩大特征 1.越野性好 2.難于使用,2020/10/6,吉林大學(xué),短時四輪驅(qū)動汽車的切換機構(gòu),機械離合器 駕駛員拉動選擇拉桿來控制機械離合器 從而完成二輪或四輪驅(qū)動的選擇。 液壓多片離合器 該離合器布置在多片式分動器內(nèi)， 駕駛員在遇到緊急情況采取緊急 制動或緊急加速時，可自動轉(zhuǎn)換 成四輪驅(qū)動。液壓油壓力大小可 根據(jù)發(fā)動機油門開度和車速大小 加以控制。,2020/10/6,吉林大學(xué),短時四輪驅(qū)動汽車的傳動效率,效率問題 短時四輪驅(qū)動汽車在二輪驅(qū)動時，2個 非驅(qū)動輪不起驅(qū)動作用而在路上空轉(zhuǎn)， 并且?guī)优c之相關(guān)的驅(qū)動輪系如半軸、 差速器、傳動軸等也跟著空轉(zhuǎn)，從而消 耗了大量的能量，降低了傳動效率。 解決方案 1.自由輪轂 自由輪轂布置在車輪輪轂處，其功能是在四輪驅(qū)動時鎖死連接；在二輪驅(qū)動時分開空轉(zhuǎn)，使車輪不再帶動驅(qū)動輪系轉(zhuǎn)動而單獨空轉(zhuǎn)，從而減少了能量損失，提高了傳動效率。 2.自由輪離合器 自由輪離合器布置在半軸上，位置靠近差速器一側(cè)。通過執(zhí)行機構(gòu)可以控制自由輪機構(gòu)和車輪自動的分離或嚙合，從而使驅(qū)動輪系中的大多數(shù)轉(zhuǎn)動件停止轉(zhuǎn)動以提高傳動效率。,2020/10/6,吉林大學(xué),常時四輪驅(qū)動方案,常時四輪驅(qū)動概述 常時四輪驅(qū)動系統(tǒng)上布置有中間差速器，其作用是把驅(qū)動扭矩傳遞給前后車輪，同時吸收前后車輪的轉(zhuǎn)速差。 分類 1.固定扭矩分配方式（前后扭矩分配比一定） 中間差速器鎖死方式 中間差速器差動限制方式 2.變動扭矩分配方式 被動扭矩分配方式（利用前后輪轉(zhuǎn)速差分配扭矩） 主動扭矩分配方式（電子控制分配扭矩）,2020/10/6,吉林大學(xué),常時四輪驅(qū)動固定扭矩分配方式-,固定扭矩分配方式的特點 固定扭矩分配方式利用布置的中間差速器把扭矩分配到前后車輪，扭矩分配比取決于中間差速器的結(jié)構(gòu)，多數(shù)為50：50。 中間差速器鎖死方式 汽車正常行駛時，中間差速器自由差動。下圖為當(dāng)一個車輪陷進泥坑，差速器鎖死與不鎖死情況下的示意圖： 如左圖，當(dāng)作前輪陷 進泥坑時，司機將中 間差速器鎖死，后輪 產(chǎn)生驅(qū)動力，使汽車 擺脫拋錨的危險。而 右圖中差速器沒鎖死 發(fā)生拋錨現(xiàn)象。,2020/10/6,吉林大學(xué),常時四輪驅(qū)動固定扭矩分配方式-,中間差速器差動限制方式 1.布置方式 并列布置：把粘性聯(lián)軸節(jié)或液壓式多片離合器等差動限制裝 置和中間差速器并列布置 直列布置：把粘性聯(lián)軸節(jié)布置在前后驅(qū)動輪系之間 2.采用的差速器形式 行星齒輪式中間差速器 錐齒輪式差速器 粘性聯(lián)軸節(jié)差動式中間差速器 液壓多片離合器差動限制式中間差速器,2020/10/6,吉林大學(xué),常時四輪驅(qū)動變動扭矩分配方式-,變動扭矩分配方式的特點 汽車在行進中能適應(yīng)行駛狀態(tài)和路面情況，把驅(qū)動扭矩合理的分配給前后輪，能充分發(fā)揮各輪胎的驅(qū)動力，并提高操縱穩(wěn)定性。 被動扭矩分配方式 1.特點 A. 依靠前后輪轉(zhuǎn)速差分配扭矩，其結(jié)構(gòu)緊湊，成本低 B.傳遞的扭矩小，適用于微型車和輕型車 2.結(jié)構(gòu) 在前置前驅(qū)汽車上追加一個分動器， 把傳動軸延長使之能驅(qū)動后輪，再 適當(dāng)?shù)牟贾靡粋€粘性聯(lián)軸節(jié)，就實 現(xiàn)了四輪驅(qū)動方案。如圖,2020/10/6,吉林大學(xué),被動扭矩分配方式,3.聯(lián)軸節(jié)形式 A.左右扭矩分配式粘性聯(lián)軸節(jié) 汽車正常行駛時，粘性聯(lián)軸節(jié)的殼體 和內(nèi)板以近似相同的轉(zhuǎn)速作旋轉(zhuǎn)運動， 驅(qū)動扭矩沒有分配到后輪上，汽車相 當(dāng)于前置前驅(qū)。當(dāng)前后輪有哪一個車 輪發(fā)生打滑空轉(zhuǎn)時，外板和內(nèi)板間產(chǎn) 生相對滑動，粘性聯(lián)軸節(jié)工作使汽車 變成四輪驅(qū)動。 B.液力偶合器 主要利用工作油通過節(jié)流孔產(chǎn)生的粘 性阻力來傳遞扭矩,2020/10/6,吉林大學(xué),被動扭矩分配方式-聯(lián)軸節(jié)形式,C.軸向柱塞泵聯(lián)軸節(jié) 其工作原理與液力偶合器完全相同 D.轉(zhuǎn)翼式聯(lián)軸節(jié) 前后輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差時，三翼板攪動硅 油使硅油變成壓力油推動活 塞滑動，使?jié)袷蕉嗥x合器動作開始傳遞扭矩。如圖,2020/10/6,吉林大學(xué),主動扭矩分配方式,主動扭矩分配方式的特點 利用電腦和各種傳感器不斷地判斷輪胎對地面的動態(tài)附著力和司機的駕駛意圖，積極的控制汽車差速器的差動狀態(tài)，平衡各輪的驅(qū)動力，優(yōu)化汽車的各項性能。 示例-奔馳4瑪奇克 該車的車載電腦對車輪轉(zhuǎn)速、汽車車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向角度、制動力進行判斷，控制油壓并驅(qū)動相關(guān)離合器動作，自動的將中間差速器和后差速器鎖死，自動的切換成后二輪驅(qū)動或四輪驅(qū)動，并可從四種運行模式中自選一種最佳的運動模式。,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪汽車的行駛特性,壞路的通過性 1.階梯路面的攀升 后輪驅(qū)動汽車：前輪頂住時，后輪驅(qū)動力再大也沒用。 前輪驅(qū)動汽車：前輪雖然能抬起，但抬起瞬間車輪失去對階梯 壁面的壓力，汽車退回，恢復(fù)原狀。 四輪驅(qū)動汽車：后輪驅(qū)動力使前輪壓在階梯壁面，前輪驅(qū)動力 使前車輪抬起，從而使汽車攀升到階梯之上。 2.單輪被支起或落到深坑中 對于不裝用差動限制裝置的二輪驅(qū)動汽車完全不能行駛。即使 四輪驅(qū)動，如果在差速器上沒有差動限制裝置或沒有裝用差動 鎖死裝置的話也不能行駛。這種情況下，汽車必須使用粘性聯(lián) 軸節(jié)或差速器鎖死裝置，才能解決問題。,2020/10/6,吉林大學(xué),壞路的通過性,3.雙摩擦系數(shù)路面 此類路況如汽車單側(cè)前后輪碰到冰面或水濕路面，會使得路面摩擦系數(shù)十分小，如果踏動制動踏板，汽車可能會發(fā)生嚴重側(cè)滑或圍繞自身重心旋轉(zhuǎn)。 在汽車上裝用差速器差動限制裝置后，不僅能抑制車輪打滑，還能使另一側(cè)的車輪產(chǎn)生數(shù)倍大的驅(qū)動力，使汽車擺脫困境。 這種裝置同時適用于二輪與四輪驅(qū)動汽車，但在四輪驅(qū)動汽車上會更有效。,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動汽車的轉(zhuǎn)向性,轉(zhuǎn)向性分析 圖示為汽車轉(zhuǎn)彎中單側(cè)前后 輪的模型。如果轉(zhuǎn)彎過程中 無加減速，勻速行駛，此時 的汽車轉(zhuǎn)向性取決于作用在 前后輪上的轉(zhuǎn)向力大小。如 果前輪轉(zhuǎn)向力大于后輪轉(zhuǎn)向， 汽車將發(fā)生過轉(zhuǎn)向現(xiàn)象；如 果前輪轉(zhuǎn)向力較小時汽車將 發(fā)生轉(zhuǎn)向不足問題。,2020/10/6,吉林大學(xué),各種形式四輪驅(qū)動汽車的轉(zhuǎn)向,四輪直接連接的四輪驅(qū)動 汽車急轉(zhuǎn)彎時會出現(xiàn)制動現(xiàn)象，轉(zhuǎn)向盤變得沉重，輪胎出現(xiàn)前后方向打滑，這將使汽車失去側(cè)向力。此類汽車只能在轉(zhuǎn)彎半徑比較大的道路上使用。 轉(zhuǎn)彎制動性 解決途徑 單向超越離合器是一種只能單方面 傳遞扭矩的機構(gòu)。如圖外環(huán)動力來 自發(fā)動機，內(nèi)環(huán)接前驅(qū)動軸。汽車 直線行駛時發(fā)動機扭矩傳遞給前后 輪，此時為四輪驅(qū)動；轉(zhuǎn)彎時，前 輪比后輪轉(zhuǎn)動快，單向超越離合器 空轉(zhuǎn)，前輪和發(fā)動機間的傳動被切 斷而成為后輪驅(qū)動，從而解決了轉(zhuǎn)向制動問題。,2020/10/6,吉林大學(xué),各種形式四輪驅(qū)動汽車的轉(zhuǎn)向,中間差速器無差動限制方式的四輪驅(qū)動 此類汽車前后輪的驅(qū)動扭矩分配比固定不變，在轉(zhuǎn)彎過程中如果突然緊急加速的話，其前后車輪所獲得的驅(qū)動扭矩急劇增加，結(jié)果使前輪側(cè)向力變得十分小，有時甚至為零，使汽車沖出彎道。 可變扭矩分配方式的常時四輪驅(qū)動 由于差動限制裝置的作用，即便前輪有較大滑動，但是驅(qū)動扭矩開始向后輪轉(zhuǎn)移，從而抑制了前輪的滑動，使汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性。 驅(qū)動力分配控制方式的四輪驅(qū)動 驅(qū)動力的分配問題極大的影響著汽車的轉(zhuǎn)向性，此類方式能根據(jù)行駛狀態(tài)合理分配前后輪驅(qū)動力，所以比較理想。,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動汽車的制動,概述 在二輪驅(qū)動汽車上，前后輪完全獨立，制動時，前后輪制動力互不相關(guān)。而四輪驅(qū)動汽車其前后驅(qū)動輪總是以某種形式互相連接在一起，制動時，前后制動器互相影響，使汽車的制動性發(fā)生很大的變化。 輪胎抱死時汽車的運動 1.前輪抱死 前輪失去轉(zhuǎn)向性，后輪沒抱死，仍產(chǎn)生充分的側(cè)向 力，致使汽車沿彎道切線方向沖出道路。 2.后輪抱死 后輪失去側(cè)向力并且產(chǎn)生橫向打滑，使汽車繞自身 重心旋轉(zhuǎn)直至停車。 3.前后輪同時抱死 前后輪全都失去側(cè)向力，汽車仍按輪胎抱死 前的運動路線繼續(xù)向前行駛，直至停車。,2020/10/6,吉林大學(xué),制動防抱死系統(tǒng),功能 通過控制車輪的制動扭矩，使輪胎的滑動率處于最佳范圍，在車輪不抱死的情況下使輪胎產(chǎn)生最大的制動力，同時在保持較高方向穩(wěn)定性的前提下在最短距離內(nèi)達到制動效果，從而提高整車的制動力和轉(zhuǎn)彎力。 原理 滑動率：S = (V-Vt)*100%/V 其中： V 汽車速度 Vt 輪胎速度 S = 1520%時，制動力系數(shù) 達到最大值，通過控制滑動 率大小從而達到控制制動力大小的目的。,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動汽車的制動防抱死系統(tǒng),不足 在二輪驅(qū)動汽車上發(fā)展起來的制動防抱死系統(tǒng)并不能直接用到四輪驅(qū)動汽車上，原因有： A. 四輪汽車車速檢測困難，檢測出的最高車速容易使 控制系統(tǒng)造 成誤判。 B. 制動系的振動過大。防抱死系統(tǒng)的工作原理是加大 制動力使車輪即將抱四時再減少制動力，這樣反復(fù) 自動控制。由于四驅(qū)動系慣性相對 較大，就導(dǎo)致了 更大的振動。,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動汽車的制動防抱死系統(tǒng),問題的解決方案 1.在制動防抱死系統(tǒng)起作用時，使差動限制裝置的作 用減弱。例如，使粘性聯(lián)軸節(jié)傳遞的扭矩變小，或使 其正反向所傳遞的扭矩不同等。 2.在制動防抱死系統(tǒng)起作用時，把前后驅(qū)動輪系分離 開來，使汽車自動的變?yōu)槎嗱?qū)動汽車。 3.采用加速度傳感器，判斷路面摩擦系數(shù)大小，進而 利用制動控制程序進行制動控制。,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動型式對汽車行駛性能的影響,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動型式對縱向動力學(xué)的影響,由于前軸與后軸載荷不同及汽車質(zhì)心位置變化的影響，前輪驅(qū)動與后輪驅(qū)動對附著系數(shù)的利用率不同。而全輪驅(qū)動的牽引性能則受轉(zhuǎn)矩分配率的影響。,2020/10/6,吉林大學(xué),牽引性能的表征,等效爬坡度可用于表征汽車牽引性能。汽車在坡道上必須首先克服坡度阻力，如果汽車再加速，便有加速阻力。忽略風(fēng)阻與旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的等效慣性力，驅(qū)動輪傳遞的縱向力有：,傳遞此縱向力所必須的摩擦系數(shù)為：,若各輪附著系數(shù)相同，則等效爬坡度與 相同,2020/10/6,吉林大學(xué),前軸驅(qū)動與后軸驅(qū)動車的牽引性能,前軸、后軸驅(qū)動車克服等效爬坡度所需摩擦系數(shù)為:,給出輪胎與路面之間附著系數(shù)，則等效爬坡度為,2020/10/6,吉林大學(xué),全輪驅(qū)動汽車力矩分配,如果是平衡式全輪驅(qū)動(有中央差速器)，則要按一定比例分配前后軸間的驅(qū)動力矩。后軸的力矩分配系數(shù)為：,對前軸驅(qū)動=0；后輪驅(qū)動=1。一些全輪驅(qū)動汽車對力矩分配的選擇情況如下： Audi =0.5 BMW325iX =0.63 BENZ 4 MATIC =0.65,2020/10/6,吉林大學(xué),全輪驅(qū)動汽車等效爬坡度,如果傳遞前軸力矩所需的摩擦系數(shù)大于后軸的，則前軸車輪先打滑，相反則后軸車輪先打滑。,前軸車輪先打滑時，等效爬坡度為,后軸車輪先打滑時，等效爬坡度為,2020/10/6,吉林大學(xué),各種驅(qū)動型式汽車牽引性能的比較,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動型式對橫向動力學(xué)的影響,由于庫侖摩擦圓的作用，驅(qū)動方式對橫向動力學(xué)的影響使驅(qū)動輪所能傳遞的側(cè)向力小于非驅(qū)動輪的，在一般路面的行駛范圍內(nèi)，現(xiàn)代轎車中的駕駛員是感覺不到這種差異的。在前輪驅(qū)動時，僅是驅(qū)動力對轉(zhuǎn)向舒適性有些不良影響。 在物理極限范圍中或在摩擦系數(shù)小的路面上，這種驅(qū)動影響才明顯表露出來。 前輪驅(qū)動時，前軸首先達到附著檢限，汽車向前駛出彎道，表現(xiàn)為不足轉(zhuǎn)向。后輪驅(qū)動汽車通過調(diào)整行駛機構(gòu)也可使汽車在極限區(qū)域內(nèi)為不足轉(zhuǎn)向。如果驅(qū)動輪超過牽此檢限，打滑并喪失后軸的側(cè)向?qū)蚰芰Γ瑒t當(dāng)發(fā)動機扭矩較大或在平滑道路上行駛時，固有轉(zhuǎn)向特性將可能變?yōu)閲乐氐倪^多轉(zhuǎn)向。,2020/10/6,吉林大學(xué),全輪驅(qū)動汽車優(yōu)缺點,全輪驅(qū)動汽車的優(yōu)點在附著系數(shù)小的道路上特別明顯，因為推進力分配在兩軸上，在總的推進力相同情況下，車輪可傳遞較大的側(cè)向力，因為沒有一個車輪單獨超過附著極限。 不過全輪驅(qū)動也存在根本性的困難問題，駕駛員總是很晚才察覺到汽車已逼近行駛動態(tài)的極限，因為它不象單軸驅(qū)動那樣通過不足轉(zhuǎn)向或過多轉(zhuǎn)向的增大明顯告知駕駛員。因為四輪均傳遞驅(qū)動力，當(dāng)在平坦的彎道上達到很高的速度以及后軸分配力矩較多時，只有很少的側(cè)向力儲備使汽車保持穩(wěn)定。,2020/10/6,吉林大學(xué),全輪驅(qū)動汽車改善穩(wěn)定性的措施,基于這一原因，BENZ特別選擇了自動轉(zhuǎn)換的4輪驅(qū)動案(4 MATIC)。一般情況下，4 MATIC汽車以后輪驅(qū)動行駛，只是當(dāng)縱向或橫向滑動率超過規(guī)定的極限值時，才由電子接通前軸驅(qū)動，這將通過速度儀中發(fā)亮的信號燈告知駕 駛員。,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對穩(wěn)定性的影響,2020/10/6,吉林大學(xué),差速器鎖結(jié)構(gòu)和作用,差速器鎖就是用來改善在一些極限附著率下的牽引情況，它部分可一部地中斷驅(qū)動輪之間的差速，并通過將剩余的驅(qū)動力矩傳給附著能力較高的車輪來阻礙車輪的進一步空轉(zhuǎn)。目前已有手動的、自動鎖定的和自動調(diào)節(jié)的可鎖式差速器。可鎖式差速器的基本作用見圖5-34。,2020/10/6,吉林大學(xué),可鎖式差速器結(jié)構(gòu),2020/10/6,吉林大學(xué),差速器鎖止參數(shù),鎖定度S 的定義為兩個單獨輸出力矩的差值與總和的比值：,鎖定力左與輸出力矩的差值相等。如輸出力矩為，軸傳動比為，效率為=0.95至0.97，則鎖定力矩為：,2020/10/6,吉林大學(xué),鎖定作用的影響,差速器鎖首先是為改善越野汽車的牽此而發(fā)展起來的，轎車用限止滑轉(zhuǎn)的差速器除可改善牽引性外，還對行駛特性有良好的作用?？涉i式差速器在單軸驅(qū)動的汽車中實質(zhì)上僅限于后輪驅(qū)動。因為前輪驅(qū)動時驅(qū)動力的分配不均，使轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生較大的干擾力矩。 由于設(shè)置了差速器鎖，單側(cè)光滑車道上的牽引性能得到了最明顯的改善。圖5-35表示了一輛全輪驅(qū)動汽車在兩側(cè)不 的路面上加速，后軸橫向鎖定時具有明顯的作用。在 情況下，縱向鎖定使推進力僅有微小的改善。采用橫向鎖定時，在兩側(cè)不等的車道上，單側(cè)較高的力產(chǎn)生繞汽車質(zhì)心的橫擺力矩，該力矩必須由車輪轉(zhuǎn)向來補償。橫擺力矩的大小取決于驅(qū)動力矩、鎖定力矩和左右車道的附著系數(shù)。,2020/10/6,吉林大學(xué),圖 5-35,2020/10/6,吉林大學(xué),圖 5-37,汽車在左右摩擦系數(shù)不同 路面上加速時驅(qū)動力的分配、 鎖定力矩和橫擺穩(wěn)定性之間的關(guān)系,2020/10/6,吉林大學(xué),圖5-38 圖5-39,2020/10/6,吉林大學(xué),差速鎖對行駛穩(wěn)定性影響的分析,在曲線行駛中加速時，踏下加速踏板后增大的推進力，其絕大部分全給了曲線外側(cè)具有較大附著性的車輪，因此前述作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時不足轉(zhuǎn)向趨勢減小，初始橫向加速度低時，汽車處于中性轉(zhuǎn)向。 若初始橫向加速度較高，便出現(xiàn)向曲線內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)的橫擺力矩，如提供的驅(qū)動力大于后軸的附著能力，具有可鎖式差速器的汽車立即甩尾。在有差速傳動的汽車上多余的圓周力通過曲線內(nèi)側(cè)車輪的打滑來抵消，因而橫擺運動必然是穩(wěn)定的。,