绪论 机械底盘设计.doc

东北林业大学毕业设计承载式乘用车底盘机械结构设计1 绪论1. 1 乘用车底盘概述汽车的结构从大的方面来讲，可以分为底盘和车身两大部分。汽车底盘指的是除了车身之外的其他部分，包括相当于汽车骨架的底盘车架、驱动装置，以及制动装置等行车必备的装置。如图1 图1 发动机前置后驱式汽车底盘结构布局 在民用轿车中，一般都直接赋予车体自身所必要的强度与刚性，采用在车体上直接安装发动机及替他设备的形式，而不利用底盘车架。这种结构的车体成为承载式车体或无车架车体。如图2。承载式车体除了其固有的承载功能外，还要直接承受各种负荷力的作用。承载是车体不论在安全性还是在稳定性方面都有很大的提高，它具有质量小、高度低，装配容易，高速行驶稳定性好等优点，大部分轿车采用这种车体结构。 图2 承载式车体1.2 国内外发展状况近些年中，一些高科技含量的新技术在汽车中得到的运用，全电路制动系统（BBW，Brake-by-Wire），汽车转向控制系统（RWS、ESP等）、汽车悬架控制系统（ADC、ARC等），以及现在发展起来的汽车底盘线控技术（线控换挡系统、制动系统、悬挂系统、增压系统、油门系统和转向系统等）等等。ESP（ESC、VSC）电子稳定控制系统 ESP的英文全称是ElectronicStabilityProgram,中文意思是“电子稳定控制系统”。也可称作ESC或VSC。ESP主要是在紧急情况下对车辆的行驶状态进行主动干预，它整合了ABS和TCS的功能，并且增加横摆扭矩控制防侧滑功能，可以防止车辆在高速行驶转弯或制动过程中失控。 如图3左侧所视，车辆前轮侧滑，车辆出现转向不足。此时，VSC系统通过制动器对内后轮施加一定的制动力，由此产生一个逆时针的力矩，改进车辆转向能力。 如图3右侧所视，车辆后轮侧滑，出现车辆甩尾和过度现象。此时，VSC系统通过制动器对外前轮施加一定的制动力，由此产生一个顺时针的力矩，保证车辆的稳定性。 ESP系统主要在大侧向加速度、大侧偏角的极限工况下工作。它利用控制左右两侧车轮制动力或驱动力之差产生的横摆力矩来防止出现难以控制的侧滑现象，保证车辆的路径跟踪能力，提高了车辆在高速行使时的安全性。2008年全球的VSC装配率达到33%当今在欧洲和美国，每两辆新乘用车和轻型商用车就有一辆装配了ESP。美国和欧洲的立法者最近都做出决定，要求强制装配ESP。2011年9月起，美国所有4.5吨以下车辆都必须装配ESP。2014年11月起，欧洲所有乘用车和轻、中、重型车辆都要求装配ESP。 在2008年，我国只有约11%的新车装配了ESP。随着今年国内车市新车型的不断推出，目前我国20万元以上新车配备ESP的比率大幅提高，像别克新君越、新天籁、雅阁八代等都装配了ESP。而奇瑞在其A3品牌车系中全部标配了ESP系统。相信随着我国车市的进一步发展，电子稳定控制系统一定会如同当今的ABS一样，成为我国汽车的一个标准安全配置。 图3 ESP在极限工况下工作示意图EPAS电动助力转向EPAS的英文全称是ElectricalPowerAssistedSteering，中文意思是“电动助力转向”。 动力转向的目的是减少驾驶员操纵车辆转向时作用在方向盘上的力，常用的动力转向有液压式、气压式、电动式。电动助力转向是由电动机提供直接辅助转矩的动力转向系统。 当转向轴转动时，和转向轴连接在一起的转矩传感器把输入轴和输出轴在扭杆作用下产生的相对转动角位移变成电信号传给电子控制单元（ECU），ECU根据车速传感器和转矩传感器的信号控制电动机的旋转方向和助力大小，实时控制助力转向。因此EPAS可以很容易地实现在车速不同时提供电动机不同的助力效果，保证汽车在低速转向行驶时轻便灵活，高速转向行驶时稳定可靠。 EPAS的电机只有在转向时才工作，不用像液压管路中为了较高的油压，需要油泵经常工作。所以相比较现在车辆中使用较多的液压助力转向，EPAS更经济环保，而且还能省去液压助力这部分油管，减轻重量。 目前国内市场上使用EPAS和EPS的车型还不多，不过由于EPAS和EPS的技术不断成熟、价格更加合理， EPAS和EPS将以很快的速度，在各类新款轿车中普及。ACC自适应巡航控制 ACC的英文全称是“AdaptiveCruiseControl”，中文意思是“自适应巡航控制”。 自适应巡航控制系统是一种智能化的自动控制系统，它是在早已存在的巡航控制技术的基础上发展而来的。在车辆行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器（雷达）持续扫描车辆前方道路，同时轮速传感器采集车速信号。当与前车之间的距离过小时，ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。自适应巡航控制系统在控制车辆制动时，通常会将制动减速度限制在不影响舒适的程度，当需要更大的减速度时，ACC控制单元会发出声光信号通知驾驶者主动采取制动操作。当与前车之间的距离增加到安全距离时，ACC控制单元控制车辆按照设定的车速行驶。 目前，ACC还属于一项科技含量较高的技术，目前只有像沃尔沃、宝马之类的豪华车配备了ACC。随着汽车底盘零部件集成化和电子化的不断发展，盖世汽车网认为ACC会像如今比较普及的定速巡航系统一样在越来越多的车型中使用，并成为未来主被动安全集成中的重要一环。TPMS轮胎压力监测系统 TPMS的英文全称是TirePressureMonitoringSystem，中文意思是“轮胎压力监测系统”。TPMS（轮胎压力监测系统）的作用是在汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时自动监测，并对轮胎漏气和低气压进行报警，以确保行车安全。 目前，轮胎压力监测系统主要分为两种类型：一种为间接式（Wheel-SpeedBasedTPMS，简称WSB），这种系统是通过汽车ABS系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别，以达到监测胎压的目的。ABS通过轮速传感器来确定车轮是否抱死，从而决定是否启动防抱死系统。当轮胎压力降低时，车辆的重量会使轮胎直径变小，这就会导致车速发生变化，这种变化即可用于触发警报系统来向司机发出警告。另一种是直接式（Pressure-SensorBasedTPMS，简称PSB），这种系统是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，利用无线发射器将压力信息从轮胎内部发送到中央接收器模块上的系统，然后对各轮胎气压数据进行显示。当轮胎气压太低或漏气时，系统会自动报警。 还有一种复合式TPMS，它兼有上述两个系统的优点，它在两个互相成对角的轮胎内装备直接传感器，并装备一个4轮间接系统。与全部使用直接系统相比，这种复合式系统可以降低成本，克服间接系统不能检测出多个轮胎同时出现气压过低的缺点。但是，它仍然不能像直接系统那样提供所有4个轮胎内实际压力的实时数据。 欧盟对新车提出一系列安全和环保要求。从2012年开始，各类新车必须装配低滚动阻力轮胎(LRRT)并配备轮胎气压监测系统(TPMS)，这将成为强制性法规。 在我国，直到近几年才有少数汽车制造巨头开始考虑将TPMS系统作为标配。中国是另一个潜力巨大的市场。在若干年以前，糟糕的道路状况使得TPMS系统根本无用武之地。但最近几年中国道路状况的巨大改善已经使得TPMS的使用成为可能。目前TPMS主要还是作为一个豪华系统出现在一些高端车型上。 13 乘用车底盘常见问题1.3.1 转向沉重转向沉重的原因有很多，但是一般有以下几点：（1）轮胎气压不足，尤其是前轮气压不足，转向会比较吃力。（2）转向助力泵损坏或型号不对导致供油不足。（3）主力液压油不足，阻力泵至方向机的油路有褶皱，导致方向机供油不足。（4）方向机内部发卡。（5）前轮定位不准等等。1.3.2形式时跑偏主要原