汽车底盘主要零部件简要介绍和简单布置要素.ppt

汽车的底盘部分包括 悬架系统 包括前 后横梁 前 后摆臂 前 后稳定杆 前 后减振器 弹簧等 转向系统 包括转向管柱总成 动力转向器总成 转向管路总成和转向泵 制动系统 1 普通制动系统 包括制动踏板 真空助力器带制动总泵总成 X型制动管路 比例阀 前通风盘钳式制动器 后钳式制动或鼓式制动器 拉索式手制动 2 ABS制动系统 包括制动踏板 真空助力器带制动总泵总成 ABSECU 电液控制单元 四通道管路 后钳式制动或鼓式制动器 拉索式手制动 4 传动系统 包括离合踏板 离合总泵 离合管路 安装在变速器上的离合分泵 离合器及分离叉 差速器 变速器 等速万向节传动轴 换挡手柄 换挡拉线 5 行走系统 包括转向节 轮毂轴 轮毂总成 轮胎 1 汽车底盘悬架系统有多种结构 常用的有 板簧式非独立悬架 拖臂式非独立悬架 麦弗逊式独立悬架 双 单 纵臂独立悬架 双 单 横臂独立悬架 多连杆式独立悬架 海狮 扭杆弹簧双横臂独立悬架 钢板弹簧非独立悬架 阁瑞斯 扭杆弹簧双横臂独立悬架 螺旋弹簧斜置三角臂独立悬架 中华 螺旋弹簧多连杆独立悬架 螺旋弹簧多连杆独立悬架 BMW3 5 螺旋弹簧麦弗逊独立悬架 螺旋弹簧双横臂独立悬架 说明 1 独立悬架 允许单侧轮独立进行上下跳动 见简图1单侧悬架可绕与车架的连接点旋转 实现单侧运动 2 非独立悬架 两车轮连在同一根轴上 单侧轮的跳动对另一侧车轮有影响 见简图2 两个车轮作整体运动 互有影响 两种悬架的优缺点 1 独立悬架车轮可以单边运动 一侧车轮过障碍时 上跳运动运动大部分由这一侧悬架吸收 传到车身的运动大大减小 乘客感觉舒适 精心调校的独立悬架 可以保证车轮在上下跳动过程中外倾角变化非常小 轮胎始终保持垂直与地面接触 实现良好的操纵稳定性 缺点是由于两侧车轮单独运动 造成转向时车身偏摆幅度较大 乘客感觉不舒服 所以这种悬架采用横向稳定杆来连接两侧悬架 2 非独立选架情况正好与上面相反 不需采用横向稳定杆 连车身 连横梁总成 简图1 简图2 1 汽车底盘悬架系统包含的主要零部件有 横梁 车桥 连接部件 摆臂 弹性阻尼元件 弹簧 减振器 稳定杆 横梁 车桥 主要作用 底盘系统的主要受力部件 受力复杂且需要较高强度和刚度 一定程度上减少底盘传递给车身的振动辅助增加车身的强度和刚度 提高底盘的操控性和碰撞的安全性技术特点 形状复杂 一般需要大型加工设备进行加工 冲压和焊接 由于受力复杂 因此设计时 需要进行大量的工程分析 并结合台架和道路实验的结果进行优化 最终确定设计方案 达到需要的刚度 强度和耐久性布置时考虑的因素 与车身仅有一对定位点 需考虑与车身公差之间的相容性 安装的部件众多 如何保证与车身其他部件不产生干涉 如何布置安装点能够发挥其最佳加强车身刚度和强度的目的 1 汽车底盘悬架系统包含的主要零部件有 横梁 车桥 连接部件 摆臂 弹性阻尼元件 弹簧 减振器 稳定杆 连接部件 摆臂 主要作用 底盘系统的主要传力部件 一般只承受拉压力 为二力杆 同样需要较高强度和刚度 同样可在一定程度上减少底盘传递给车身的振动控制车轮轮胎的运动学性能 实现良好的操控性和乘坐舒适性技术特点 结构简单 一般为薄板冲压和焊接 厚板切削成型焊接 锻造 铸造 摆臂所包含的胶套的好坏 直接决定整车的舒适性和一定的操控性 影响最严重的是摆臂胶套的耐久性 因此设计时 需要进行工程分析 确定摆角 受力等 并结合台架和道路实验的结果进行优化 最终确定设计方案 达到需要的刚度 强度和耐久性布置时考虑的因素 摆臂为运动部件 布置时必须考虑其运动特性 避免产生运动干涉 若有缠绕在摆臂上的线束 必须有足够的自由长度 避免运动时受力拉或折断 若摆臂具有球铰 应考虑对球铰的胶套进行保护 避免碎石或沙粒等击穿 1 汽车底盘悬架系统包含的主要零部件有 横梁 车桥 连接部件 摆臂 弹性阻尼元件 弹簧 减振器 稳定杆 弹性阻尼元件 弹簧 减振器 稳定杆 主要作用 提供给车身部件一定的缓冲 减小车身部件的受力 对路面传给车身的振动进行衰减 提高乘坐舒适性 变线或进弯时对各车轮的受力合理分配 控制车身摆角 提高操控性 技术特点 弹簧减振器有时组合在一起 有时分开布置 满足不同的布置空间需要 减振器分为双向作用式和单向作用式 充氮气或不充气式 弹根据簧不同的悬架结构可分为 单片或多片变截面或不变截面钢板弹簧 扭力杆弹簧 螺旋弹簧 空气弹簧 油气弹簧 稳定杆为一种扭杆弹簧 根据布置空间可选用空心或非空心的弹簧钢弯制而成 布置时考虑的因素 减振器连接点受力较大 此周围部件的强度和刚度应较好 不同悬架结构的减振器和弹簧在悬架运动时也是要有轻微摆动的 布置时应注意运动干涉 由于空间的限制 稳定杆可能要弯成各种形状 但要注意允许的最小半径 1 汽车底盘悬架系统包含的主要零部件有 横梁 车桥 连接部件 摆臂 弹性阻尼元件 弹簧 减振器 稳定杆 现以中华轿车为例 具体讲解悬架的结构和工作原理 中华车采用比较复杂的前后多连杆悬架系统 经过精心调校 车辆具有良好的操纵稳定性和乘坐舒适性 正因为其复杂性 也导致了车辆在开发过程中出现了很多问题 由于运动学调教的失误 造成中华车销售之初出现了冰雪路面甩尾和轮胎磨损的重大问题 并且在道路耐久性实验中出现了大量的耐久性问题 说明了这种悬架的复杂性和处理问题的难度 但是经过我们的不断优化设计和改进 几乎全部的问题都被解决掉 既解决了车辆出现的问题 也极大地锻炼了我们底盘工程师的能力 由于车身制造公差的存在 造成了售后车辆大量出现跑偏的问题 由于多连杆悬架前后悬架分别有一根杆件连在车身上 所以这两处对车身制造精度提出了很高的要求 但是由于车身制造部门对安装点精度控制的经验不足 导致了这两处安装点精度超差较多 造成车辆的两侧悬架定位参数不对称 造成跑偏 经过这次问题的处理 为车身提出了30处需要严格控制制造精度的安装点 中华轿车前悬架的结构及工作原理 前悬架由上摆臂总成 下摆臂总成 控制臂总成 减震器带弹簧总成 横向稳定杆 轮边总成组成 近似看成可以控制运动速度的四连杆机构 如下简图 前悬架同时具有转向的功能 通过转向拉杆向左或向右的运动 推动车轮绕主销向左或向右的转动 实现转向功能 连车身 连横梁总成 弹性 减振阻尼元件 中华后悬架的结构及工作原理 后悬架由上摆臂总成 下摆臂总成 后上横臂总成 后拉杆总成 减震器带弹簧总成 横向稳定杆 轮边总成组成 近似看成可以控制运动速度的四连杆机构 如下简图 相对于前悬架 后悬架的后上横臂总成的安装位置进行变化 同时增加后拉杆总成 使后车轮只能进行上下跳动 不可以象前轮一样转向 但是在高速转向时由于车身侧倾 使后悬架左右压缩量不同 会使两个车轮同时向左 向左转向时 或向右 向右转向时 偏转一定的角度 这就是这种悬架产生的 随动转向 它的优点会在后面进行说明 连车身 连横梁总成 弹性 减振阻尼元件 M1中华轿车的底盘悬挂系统是由多连杆机构组成的全独立悬架 具有良好的操纵稳定性和乘坐舒适性 精心调校的多连杆机构及减振系统可以将地面传来的振动减到人体感觉舒适的程度 同时保证精确的对驾驶者操作的反应 重心很低 可以保证整车良好的高速行驶稳定性 高速转弯时 后悬架会产生 随动转向 前面已进行描述 由于这一辅助转向相当于减小前轮的转向角 使整车减少过度转向的趋势 避免进入危险行驶状况 中华车悬架系统的优点 2 转向系统转向系统 包括转向管柱总成 动力转向器总成 转向管路总成和转向泵 转向系统常用的有三种结构 齿轮齿条式动力转向器 循环球式动力转向器 折腰式动力转向器齿轮齿条式转向器由于结构紧凑 反馈直接 要求轴荷较小 所以几乎全部的小型轿车和部分轻型卡车都采用这种结构的转向器 循环球式转向器由于承载能力高 有效抑制路面不平的逆反馈 因此几乎全部的中重型卡车 客车都采用这种结构的转向器 部分皮卡车和越野车也采用这种结构 折腰式转向器一般用于速度不高 要求转向灵活 承载能力强的工程机械 转向系统 尤其是动力转向 性能匹配的好坏 同样对车辆的驾驶感觉有一定影响 一个力道适中 反馈直接的 低速轻便 高速沉稳的转向系统会给驾驶者极大的信心和享受 转向系统 包括转向管柱总成 动力转向器总成 转向管路总成和转向泵 转向管柱总成 主要作用 将人手产生的旋转力矩传递给转向器输入轴 具有溃缩功能 保证车辆在碰撞过程中吸收能量 在一定程度上减轻碰撞对驾车者的伤害 可以进行调整 适应多种体形驾驶员的需要 技术特点 为保证传递力矩和行程的准确性 转向管柱的自由间隙一定要控制在一定范围 采用多级伸缩的类似于抽屉的结构 保证溃缩的量 可设计成伸缩式和摆动式的功能 满足多种体形驾驶员的需要 布置时考虑的因素 安装在转向管柱上的方向盘与腿部的空间 与仪表群的相容性 安装点的强度 避免怠速振动 与防火墙区域的密封 避免噪音进入乘员仓 转向系统 包括转向管柱总成 动力转向器总成 转向管路总成和转向泵 动力转向器总成 主要作用 将方向盘的旋转运动转变成直线运动 并带动车轮产生转角 实现车辆转向 作为悬架的一根杆件 控制车轮的跳动 实现需要的运动学参数 承受地面通过车轮传递的外力 防止方向盘上产生过大的外力 使手受到伤害 技术特点 动力转向具有自平衡功能 方向盘可停在任意位置 内部摩擦阻力控制到尽可能小的值 提高逆效率 增加回正能力 助力曲线需经过精心调整 以实现良好的驾驶感觉 低速轻便 高速沉稳 布置时考虑的因素 拉杆随车轮跳动 要计算运动轨迹 预留出足够的运动空间 避免胶套离热源过近受热变形和砂石打击 转向系统 包括转向管柱总成 动力转向器总成 转向管路总成和转向泵 转向管路总成 主要作用 将动力转向泵产生的高压油输入给转向器 并将回油散热后送回储液罐 提供发动机振动所需要的自由行程 降低高压油流动产生的噪音 技术特点 硬管为钢管或铜管 可承受10MPa的压力和110度以上的高温 软管为专用高压软管 可承受10MPa的压力和 40度低温 110度以上的高温 并能承受发动机对其产生的无数次的抖动 高压软管内有专门的减噪管 减轻高压油高速流动产生的噪音 布置时考虑的因素 软硬管的弯曲半径不可过小 以免产生流动噪音和高压冲击疲劳损坏 软管远离热源 避免快速老化断裂 软管预留出足够的自由行程 满足发动机振动需要 靠近硬管与转向器接头的一侧硬管与软管交界区域应布置安装点 避免在接头处产生大的摆动 造成接头处疲劳断裂 转向系统 包括转向管柱总成 动力转向器总成 转向管路总成和转向泵 转向泵总成 主要作用 提供动力转向器的助力源 技术特点 为保证助力的需要 在低温和高温各种条件下很低的转速下就要达到较大的流量 泵内设置泄压阀 超过压力自动泄压 避免损坏泵体 分为齿轮泵 叶片泵 涡轮泵等几种 布置时考虑的因素 皮带轮的中心平面必须严格保证与其他皮带轮平面的位置精度 安装支架的强度和刚度要好 避免在皮带涨紧力下变形 注意涨紧轮的直径不要太小 避免轴承转速过高 烧蚀 注意皮带轮的包角要合适 避免重载皮带打滑 丧失助力或产生尖叫噪音 中华轿车转向系统的结构及工作原理 转向系统由方向盘 转向管柱和转向机等组成 方向盘与转向管柱之间采用三角形花键连接 配合间隙小且可以可靠的传递较大的力 转向管柱与转向机之间采用螺栓锁紧的平面配合 保证长度可调的同时可以可靠的传递扭矩 转向机与转向节之间采用球铰链锥面配合并用螺母锁紧 连接安全可靠 转向机采用齿轮齿条式传动 传动比为 69 540 方向盘的旋转运动通过转向机的齿轮齿条配合 变成转向拉杆的左右移动 从而带动转向节绕主销转动 实现转向功能 转向器及分配阀工作原理图 转阀式分配阀转向器分配阀采用的是转阀式分配阀 与滑阀式分配阀相比较 具有灵敏度高 密封件少 结构先进的优点 如左图所示 分配阀处于中间位置 此时 从动力转向泵经油管传过来的高压油从进油口进入阀体 再经回油口流出阀体 即高压油不进入动力缸中 因此 没有助力作用 当方向盘转过一个角度 转阀也相对于阀体转过一个角度 此时从进油口进来的油液流向接通着的动力缸一腔 另一腔与进油口隔绝 从它里面流出的油液将通过转阀上的回油通路流出阀体 最后经油管流回油罐 从而形成动力缸两腔内的油压差 该油压推动动力缸内的活塞向油压小的一侧运动 从而实现转向助力作用 齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器结构如左图所示 齿条布置在汽车的横向方向上 和转向轴端部的小齿轮啮合 齿轮一般为齿数较少 螺旋角较大的圆柱螺旋齿轮 用齿条下面的预紧弹簧消除啮合间隙并吸收来自路面的部分冲击 通过该结构可以将方向盘的旋转运动转变成转向横拉杆的左右移动 从而实现转向 动力转向系统的图片 动力转向管路布置及工作原理 动力转向管路的布置如左图所示 工作原理 当转向时 动力转向叶片泵从动力转向油罐中吸取油液 并将泵内的高压油经油管1带支架总成输入到动力转向器的动力缸一腔中 从而使动力缸一腔的油压大大超过另一腔 该油压差推动动力缸内的活塞向油压小的一腔运动 而此时 油压小的一腔正与分配阀的回油口接通 该腔内的转向油通过回油口 阀体进入到油管2总成中 再经散热油管总成散发热量 最后经回油软管回到动力转向油罐 动力转向泵泵出的高压油 回动力转向泵的低压油 转阀式分配阀 转向机动力油缸 连转向节 连转向节 转向机动力油缸回油管 转向管柱 转向机带拉杆总成 3 制动系统包括 制动踏板 真空助力器带制动总泵总成 ABSECU 电液控制单元 管路 X型制动管路 比例阀 制动器 手制动制动系统的作用是使车辆在希望停止的时候使车辆减速并停止下来 包括车辆行驶过程中停止和停止时保持车辆不发生移动 以及在坡路上辅助车辆启动行驶 制动系统系统按结构可分为盘式制动器和鼓式制动器 按位置分可分为车轮制动器和中间制动器 在变速器和车轮之间 制动系统按驱动的动力源可分为液压制动和电子制动 线控制动 近年发展的新技术 近年随着对驾驶感觉要求的提高 对制动系统提出了更高的要求 并不仅仅是能使车辆停下来这么简单的要求 对制动时的感觉也有了新的要求 比如轻度制动 中度制动和紧急制动要求有不同的感觉 总的要求是制动系统要强劲有力 给驾驶者以信心 制动系统和转向系统是车辆最重要的两个系统 因此这两个系统都有很高的可靠性和完备的失效保护系统 小知识 X型管路的含义 X形象地表示两条管路是分开的 同时交叉分布 即总泵油缸有单独作用的两个油腔 连接两条互不相通的单独的管路 一条管路控制左前轮和右后轮的制动 另一条管路控制右前轮和左后轮的制动 3 制动系统包括 制动踏板 真空助力器带制动总泵总成 ABSECU 电液控制单元 管路 X型制动管路 比例阀 制动器 手制动制动踏板 主要作用 将驾驶员踩制动的力传递给制动总泵 技术特点 厚板冲压件和薄板冲压件结合使用或注塑件 铸铝件 要求有合适的杠杆比并能承受较大的力保持足够的强度和刚度 减少变形 具有自动回位装置并能满足上百万次的操作 布置时考虑的因素 包括踩踏板的脚在内 踏板在全运动行程内不能与其他部件干涉 由于踏板是在仪表板区域 因此在保证强度情况下 使踏板尽可能的小 以免过多占用宝贵的车内空间 要满足售后市场拆卸踏板的要求 即在不拆卸仪表板和转向管柱情况下可以拆卸踏板 注意制动踏板安装面的刚度 防止过大变形 影响制动的速度和感觉 3 制动系统包括 制动踏板 真空助力器带制动总泵总成 ABSECU 电液控制单元 管路 X型制动管路 比例阀 制动器 手制动真空助力器带制动总泵总成 主要作用 向制动钳或制动鼓施加足够的制动力 通过杠杆比可减轻踏板力 技术特点 助力器和总泵组合占用空间小 助力器利用发动机工作时产生的真空产生助力 不需额外的能量 助力的大小影响制动的感觉和强度 有时需要辅助的真空泵 布置时考虑的因素 制动时由于产生的力较大 因此真空助力器会有轻微运动 因此周围要留有一定间隙 真空软管与发动机相连 要留有足够的运动行程 制动硬管与制动总泵相连 周围要留有制动硬管的走向和安装空间 3 制动系统包括 制动踏板 真空助力器带制动总泵总成 ABSECU 电液控制单元 管路 X型制动管路 比例阀 制动器 手制动ABSECU 电液控制单元 总成 主要作用 实现防报死刹车功能 可增大制动力同时制动时可以进行转向 技术特点 一般采用铝质泵体 减轻重量和体积 可集成ABS EDS EBD TCS ESP等各种功能 可实现两通 三通 四通制动 提高制动时的安全性 布置时考虑的因素 注意布置位置能够实现制动管路的布置和安装空间 注意不要布置在振动过大的位置 保证安装支架的强度和线束的牢固度 3 制动系统包括 制动踏板 真空助力器带制动总泵总成 ABSECU 电液控制单元 管路 X型制动管路 比例阀 制动器 手制动管路 X型制动管路 比例阀 主要作用 输送高压液体给制动器 驱动制动器产生制动力 技术特点 硬管为钢管或铜管 可承受20MPa以上的压力 软管为专用高压软管 可承受20MPa以上的压力和变形很小 提高制动的精度和感觉 不带ABS制动系统采用比例阀来分配前后轴的制动力 提高制动时的稳定性 管路一般采用X型布置 前左和后右通用 前右和后左共用 一条管路失效 另一条仍然保持一定的制动能力 提高可靠性 布置时考虑的因素 注意制动硬管和软管的最小弯曲半径不可过小 避免疲劳冲击损坏 注意软管的自由长度能够满足车轮跳动时的行程需要 注意在任何悬架位置软管不可与车轮接触 避免磨损丧失制动力 3 制动系统包括 制动踏板 真空助力器带制动总泵总成 ABSECU 电液控制单元 管路 X型制动管路 比例阀 制动器 手制动制动器总成 主要作用 将制动力施加给车轮 使车辆减速停车 技术特点 自动补偿摩擦材料磨损时产生的间隙 保持制动效能 盘式制动器散热性好 水衰退和热衰退性好 易于保持制动效能鼓式正好相反 但价格便宜 布置时考虑的因素 制动器与车轮之间留有足够的间隙 避免干涉 注意对制动盘通风散热 控制制动时碎屑流动的方向 避免车轮布满黑灰现象 注意安装点的强度 刚度和精度 避免制动盘偏磨和车轮抖动 3 制动系统包括 制动踏板 真空助力器带制动总泵总成 ABSECU 电液控制单元 管路 X型制动管路 比例阀 制动器 手制动手制动总成 主要作用 车辆停止时产生制动力 并在紧急情况作为应急制动器使用 技术特点 手操作式和脚踏式均有采用 在乘员仓内 所以尽量少占用空间和造型的需要 操作力具有上限限制 所以结构要保证不超出限值 布置时考虑的因素 与内饰部件之间留有足够的间隙 避免干涉 留出手握空间 全行程运动不产生干涉 注意行程不可过大 避免操作不舒适和造型不美观 3 制动系统中华轿车采用的先进技术有 1 前轮通风盘钳式制动 后轮盘钳式制动 同时在同一活塞上实现步进式驻车制动器 减小钳体体积 2 整车采用X型双回路制动布置 保证一条管路失效时另一条管路仍有制动 3 采用7 8或8 双腔膜片式真空助力器带总泵总成 减小制动时的操作力 同样的踏板力可实现更大的制动力 小知识 X型管路的含义 X形象地表示两条管路是分开的 同时交叉分布 即总泵油缸有单独作用的两个油腔 连接两条互不相通的单独的管路 一条管路控制左前轮和右后轮的制动 另一条管路控制右前轮和左后轮的制动 4 普通制动系统 采用比例阀 调节前后轮制动力的分配 保证后轮比前轮晚抱死 保持制动时直线稳定性 5 ABS制动系统 采用电液控元件来精确控制车轮抱死 制动时车轮始终保持在将要抱死而还可以滚动的滑转状态 此时轮胎的制动力为最大 同时具有转向能力 小知识 ABS的含义 ABS是英文ANTI LOCKBRAKESYSTEM的缩写中文含义就是防抱死刹车系统 在四个车轮处设置车轮转速传感器 通过传感器检定车轮转速 当检测到的转速为零时 说明车轮抱死 这时泄压阀动作 制动压力降低 车轮趋于转动 当车轮转速提升到一定程度时 泄压阀截止 加压阀动作 从蓄压器泵入制动液 制动压力提高 车轮趋于抱死 ABSECU通过不断的进行这种动作 使车轮始终保持在将转未转的状态 此时轮胎产生的制动力为最大 同时因为车轮未抱死 使整车具有转向的能力 制动时可控制车的方向 提高安全性 制动系统的结构及工作原理 中华轿车的制动系统 1 普通制动系统包括 制动踏板 真空助力器带制动总泵总成 X型制动管路 比例阀 前通风盘钳式制动器 后带驻车系统钳式制动器 拉索式手制动 下图为普通制动系统的X管路原理图 制动踏板 真空助力器带制动总泵总成 比例阀 2 ABS制动系统包括 制动踏板 真空助力器带制动总泵总成 ABSECU 电液控制单元 四通道管路 后带驻车系统钳式制动器 拉索式手制动 左图为ABS制动系统原理图 4 传动系统 包括离合踏板 离合总泵 离合管路 安装在变速器上的离合分泵 离合器及分离叉 带差速器总成的变速器 等速万向节传动轴和换挡手柄和换挡拉线 离合部分 主要作用 切断发动机动力 实现换档操作 技术特点 液压操纵或拉线操纵 布置时考虑的因素 注意软管的自由行程 满足发动机运动时的行程需要 4 传动系统 包括离合踏板 离合总泵 离合管路 安装在变速器上的离合分泵 离合器及分离叉 带差速器总成的变速器 等速万向节传动轴和换挡手柄和换挡拉线 换挡部分 主要作用 改变变速器的挡位 实现不同车速和倒车的需要 技术特点 换挡手柄分为自动挡和