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汽车底盘概述 汽车传动系统 汽车制动系统 汽车行驶系统 汽车转向系统 第三章离合器 本章学习目标 1 了解离合器的功用 性能要求和类型 2 掌握摩擦式离合器的基本组成和工作原理 3 掌握典型离合器的构造 4 掌握离合器操纵机构的类型 构造和工作原理 5 掌握离合器故障诊断与维修的基本理论知识 3 1概述3 1 1离合器的功用 要求及类型 1 离合器的功用 1 保证汽车平稳起步 2 保证传动系平顺换档 3 防止传动系过载 3 1概述3 1 2摩擦式离合器的组成与工作原理 1 摩擦式离合器的组成离合器由主动部分 从动部分 压紧装置 分离机构和操纵机构五部分组成 主从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构 分离机构和操纵机构主要是使离合器分离的装置 3 1概述3 1 2摩擦式离合器的组成与工作原理 2 离合器的工作原理 1 接合状态离合器接合状态时 压紧弹簧将压盘 飞轮及从动盘互相压紧 发动机转矩经飞轮及压盘通过摩擦面的摩擦力矩传递到从动盘 再经变速器输入轴向传动系输入 3 1概述3 1 2摩擦式离合器的组成与工作原理 2 离合器的工作原理 2 分离过程踏下踏板时 离合器分泵向前移动带动分离叉向前移动 分离叉内端则通过分离轴承推动分离杠杆内端向前移动 分离杠杆外端依靠安装在离合器盖上的支点拉动压盘向后移动 使其在进一步压缩压紧弹簧的同时 解除对从动盘的压力 于是离合器的主动部分处于分离状态而中断动力的传递 3 1概述3 1 2摩擦式离合器的组成与工作原理 2 离合器的工作原理 3 接合过程若要接合离合器 驾驶员应松开离合器踏板 控制操纵机构使分离轴承和分离叉向后移 压盘弹簧的张力迫使压盘和从动盘压向飞轮 发动机转矩再次作用在离合器从动盘摩擦面和带花键的毂上 从而驱动变速器的输入轴 在离合器接合过程中 摩擦面间存在一定的打滑 直到离合器完全接合为止 3 2离合器的操纵机构3 2 1离合器操纵机构的类型 3 4离合器的故障诊断与检修3 4 1离合器常见故障与诊断 1 汽车离合器常见故障有打滑 分离不彻底 发抖 异响 1 离合器打滑 1 故障现象 当汽车起步时 离合器踏板完全放松后 发动机的动力不能全部输出 造成起步困难 汽车在行驶中车速不能随发动机转速提高而迅速提高 即加速性能差 汽车重载 爬坡或行驶阻力大时 由于摩擦产生高热而烧毁摩擦片 可嗅到焦臭味 拉紧驻车制动低档起步时 发动机不熄火 3 4离合器的故障诊断与检修3 4 1离合器常见故障与诊断 1 离合器打滑 2 故障原因导致离合器产生打滑的根本原因是 离合器压紧力下降和摩擦片表面技术恶化 使摩擦系数降低 从而导致摩擦力矩变小 其具体原因如下 离合器踏板自由行程过小 当摩擦片稍有磨损 使分离轴承经常压在膜片弹簧上 导致压盘处于半分离状态 离合器盖与飞轮的固定螺栓松动 膜片弹簧的弹力减弱 或弹簧因高温退火 疲劳 折断等原因而使弹力减小 致使压盘上的压力降低 摩擦片磨损过度变薄 铆钉外露 摩擦片表面有油污 老化或烧毁 离合器压盘和从动盘变形或磨损变薄 分离轴承与分离套筒运动不自如 3 4离合器的故障诊断与检修3 4 1离合器常见故障与诊断 3 故障诊断与排除方法诊断方法 将手制动拉杆拉紧 变速器挂上低速档 起动发动机后 踏下加速踏板 缓慢抬起离合器踏板 若汽车不能前进而发动机又不熄火 即为离合器打滑 排除方法 由外到里 首先检查离合器踏板自由行程 如不符合标准 故障由此引起 否则检查液压及机械操纵机构是否有卡滞 若有 则故障由此引起 否则应检查离合器盖与飞轮的固定螺栓是否松动 若松动 故障由此引起 否则应检查摩擦片表面是否粘有油污 硬化或铆钉外露等现象 若有 故障由此引起 若摩擦片完好 则应检查压紧弹簧的弹力 若弹力过弱 则故障由此引起 若上述检查均未发现问题 应检查压盘和飞轮摩擦表面的磨损及变形情况 若有伤痕或磨出台阶 或压盘 飞轮翘曲过大 则故障由此引起 4 1概述4 1 1变速器的功用 1 实现变速变矩 变速器通过改变传动比 扩大驱动轮转矩和转速的变化范围 以适应经常变化的行驶条件 同时使发动机在有利的工况下工作 2 实现汽车倒驶 由于内燃机是不能反向旋转的 利用变速器的倒档 实现汽车的倒向行驶 3 必要时中断传动 利用变速器中的空档 中断动力传递 使发动机能够起动和怠速运转 满足汽车暂时停车或滑行的需要 4 实现动力输出 驱动其他机构 如有需要 可将变速器作为动力输出器 驱动其他机构 如自卸车的液压举升装置等 4 1概述4 1 3手动变速器的工作原理 1 变速变矩原理普通齿轮式变速器是利用不同齿数的齿轮啮合传动实现转速和转矩改变的 单级齿轮传动的传动比 主动轮转速与从动轮转速之比值 4 1概述4 1 3手动变速器的工作原理 从上述公式可知 当i 1时 为降速增扭传动 其档位称为降速档 当i 1时 为增速降扭传动 其档位称为超速档 当i 1时 为等速等扭传动 其档位称为直接档 习惯上把变速器传动比值较小的档位称为高档 传动比值较大的档位称为低档 变速器档位的变换称为换档 由低档向高档变换称为加档 或升档 反之称为减档 或降档 变速器就是通过档位变换来改变传动比 从而实现多级变速的 4 2手动变速器的变速传动机构 变速器包括变速传动机构和换档操纵机构两部分 变速传动机构是变速器的主体 主要有一系列相互啮合的齿轮副及其支承轴 以及作为基础件的壳体组成 其功用是改变转速 转矩和旋转方向 操纵机构的功用是实现换档 按照工作轴数量 不含倒档轴 可分为3轴式变速器和2轴式变速器 4 2手动变速器的变速传动机构4 2 1二轴式变速器 在发动机前置前轮驱动 FF型 和发动机后置后轮驱动 RR型 的中 轻型轿车上 由于布置的需要 采用了两轴式变速器 如奥迪100型 一汽捷达 神龙富康 天津威驰 东南菱帅等轿车 其特点是 只有输入轴和输出轴 不包括倒档轴 两根轴 无中间轴 且输入轴与输出轴平行 前置发动机又有纵向布置 如奥迪100 桑塔纳 和横向 宝来 捷达 东南菱帅 花冠 威驰 布置两种形式 所以与其配用的两轴式变速器也有两种不同的结构形式 4 2手动变速器的变速传动机构4 2 1二轴式变速器 2 发动机前置横向布置的二轴式变速传动机构当发动机横置时 由于变速器的输出轴与驱动桥轴线平行 故主减速器采用一对圆柱斜齿轮 图4 7所示为一汽宝来的MQ200 02T五档变速器结构图 它有五个前进档和一个倒档 全部采用同步器换档 4 2手动变速器的变速传动机构4 2 1二轴式变速器 一汽宝来MQ200 02T各档齿轮动力传递路线 一档 操纵换档装置使一 二档同步器左移 发动机动力经一档主动齿轮传 一档从动齿轮 同步器接合套和花键毂传至输出轴输出 一档传动比n1 33 10 3 3 由于一档传动比数值较其他档位大 可产生较大的减速增扭效果 有利于汽车起步 见图4 8 4 2手动变速器的变速传动机构4 2 1二轴式变速器 一汽宝来MQ200 02T各档齿轮动力传递路线 二档 操纵换档装置使一 二档同步器右移 发动机动力经二档主动齿轮 二档从动齿轮 同步器接合套和花键毂传至输出轴输出 二档传动比n2 35 18 1 944 仍产生减速增扭效果 但相对于一档车速较快 有利于汽车升速 见图4 9 4 2手动变速器的变速传动机构4 2 1二轴式变速器 一汽宝来MQ200 02T各档齿轮动力传递路线 三档 操纵换档装置使三 四档同步器左移 发动机动力经三档主动齿轮 三档从动齿轮 同步器接合套和花键毂传至输出轴输出 三档传动比n3 34 26 1 308 仍产生减速增扭效果 但相对于二档车速较快 有利于汽车升速 见图4 10 4 2手动变速器的变速传动机构4 2 1二轴式变速器 一汽宝来MQ200 02T各档齿轮动力传递路线 四档 操纵换档装置使三 四档同步器右移 发动机动力经四档主动齿轮 四档从动齿轮 同步器接合套和器花键毂传至出轴输出 四档传动比n4 35 34 1 029 由于四档传动比接近1 所以近似直接档效果 见图4 11 4 2手动变速器的变速传动机构4 2 1二轴式变速器 一汽宝来MQ200 02T各档齿轮动力传递路线 五档 操纵换档装置使五档同步器右移 发动机动力经五档主动齿轮 五档从动齿轮 同步器接合套和花键毂传至输出轴输出 五档传动比n5 36 43 0 837 由于五档传动比小于1 所以产生超速效果 输出转速增加 转矩减小 见图4 12 4 2手动变速器的变速传动机构4 2 1二轴式变速器 一汽宝来MQ200 02T各档齿轮动力传递路线 倒档 操纵换档装置使倒档轴上的倒档齿轮移向与处于空档位置的一 二档同步器接合套外壳上的直齿轮啮合 发动机动力经倒档主动齿轮 倒档齿轮 倒档从动齿轮 一 二档同步器花键毂传至输出轴输出 因为相对于其它前进档位多出一个传动齿轮 改变了转向 所以得到反向输出效果 见图4 13 6 1概述6 1 1万向传动装置的功用及组成 万向传动装置的功用是能在汽车上任何一对轴间夹角和相对位置经常发生变化的转轴之间传递动力 它一般由万向节和传动轴组成 对于传动距离较远的分段式传动轴 还需设置中间支承 如图6 1所示 7 1概述7 1 1驱动桥的功用 组成 驱动桥的功用是将万向传动装置 或变速器 传来的动力经降速增扭 改变动力传递方向 发动机纵置时 后 分配到左右驱动轮 使汽车行驶 并允许左右驱动轮以不同的转速旋转 驱动桥是传动系的最后一个总成 它由主减速器 差速器 半轴和桥壳等组成 如图7 1所示 1 差速器的功用 类型 1 差速器的功用差速器的功用是将主减速器传来的动力传给左 右两半轴 并在必要时允许左 右半轴以不同转速旋转 以满足两侧驱动轮差速的需要 2 差速器的类型差速器按其用途可分为轮间差速器和轴间差速器 轮间差速器装在同一驱动桥两侧驱动轮之间 而轴间差速器装在各驱动桥之间 无论是轮间差速器还是轴间差速器按其工作特性均可分为普通差速器和防滑差速器两大类 2 普通齿轮式差速器的构造与工作特性 1 差速器的构造普通齿轮式差速器有锥齿轮式和圆柱齿轮式两种 由于锥齿轮式差速器结构简单 紧凑 工作平稳 因此目前应用最为广泛 图7 13为行星锥齿轮差速器 它由四个行星锥齿轮 一个十字形行星锥齿轮轴 简称十字轴 两个半轴锥齿轮 差速器壳以及垫片等组成 第10章汽车行驶系概述 本章学习目标1 掌握汽车行驶系的基本组成及功用 2 了解汽车行驶系的受力情况 掌握汽车行驶系的行驶原理 轮式行驶系主要由车架 车桥 悬架和车轮等组成 如图10 1所示 车架是全车的装配基体 将整个汽车连接成一整体 车轮安装在车桥上 支承着车桥与汽车 悬架把车架与车桥连接在一起 减少汽车在行驶中受到的各种冲击与振动 10 1汽车行驶系的组成和功用10 1 2汽车行驶系的功用 汽车行驶系的功用 1 通过驱动车轮与路面之间的附着作用 使传动系传来的力矩变为汽车行驶的驱动力矩 2 支承汽车总质量 传递路面作用于车轮上的各种力及力矩 3 缓和冲击 衰减振动 保证汽车的行驶平顺性和与转向系配合保证汽车的操纵稳定性 1 转向桥转向桥能使装在前端的左右车轮偏转一定的角度来实现转向 还能承受垂直载荷和由道路 制动等力产生的纵向力和侧向力以及这些力所形成的力矩 因此 转向桥必须有足够的强度和刚度 车轮转向过程中相对运动部件之间摩擦力应该尽可能小 并且保证汽车转向轻便和方向的稳定性 转向桥主要由前轴 转向节 主销和轮毂等部分组成 如图11 9所示 1 前轴 前轴是转向桥的主体 其断面形状一般采用工字形或管状 用以提高前轴的抗弯强度 同时减轻自重 为提高抗扭强度 前轴两端加粗并呈拳形 主销插入拳形通孔内 将前轴与转向节连接 在主销孔内侧装有楔形锁销 用以固定主销 前轮可随转向节绕主销偏转 从而实现汽车转向 2 转向节 转向节是用中碳合金钢锻造而成的叉形部件 3 主销 主销的作用是铰接前轴与转向节 使转向节绕着主销摆动 以实现车轮转向 4 轮毂 轮毂用以安装车轮 轮毂通过两个轮毂轴承安装在转向节外端的轴颈上 轴承的预紧度可用调整螺母进行调整 东风EQ1092型汽车转向桥结构图11 11所示 2 转向驱动桥整体式转向驱动桥结构示意图如图11 12所示 转向驱动桥有一般驱动桥具有的主减速器 差速器和半轴等 也具有一般转向桥所具有的转向节和主销等 为了满足既能转向又能驱动的需要 所以与车轮相连的半轴必须分成两段 与差速器相连的内半轴和与轮毂相连的外半轴 两者之间用等速万向节连接 另外 主销也同样分制成上下两段 固定在万向节的球形支座上 转向节轴制成中空 以便外半轴从中穿过 该结构广泛应用于全轴驱动的越野汽车上和部分轿车上 既满足了转向的需要 又实现了转向节的传递转矩功能 图11 13所示为上海桑塔纳轿车的前桥总成 采用断开式独立悬架转向驱动桥 车桥上端通过左 右悬架与承载式车身相连 下端通过左 右下摇臂与固定在车身上的副车架相连 悬架车轮轴承壳与下摇臂之间通过可移动球形接头连接 从而使前轮固定 并通过下摇臂上的长孔可调整车轮外倾角度 为了减小车辆转弯时的倾斜度 在副车架与下摇臂之间装有横向稳定杆 1 转向轮定位所谓转向轮定位 就是汽车的前轮 转向节 车桥与车架的安装应保持一定的相对位置 转向轮定位参数有 主销后倾 主销内倾 前轮外倾和前轮前束四个参数 1 主销后倾主销安装到前轴上后上部略向后倾 称为主销后倾 在汽车的纵向平面内 汽车的侧面 主销轴线与铅垂线之间的夹角 称为主销后倾角 如图11 15所示 主销后倾的作用是保持汽车直线行驶的稳定性 并使汽车转弯后能自动回正 为了不使转向沉重 主销后倾角不宜过大 一般不超过2 3 现代汽车由于为了提高行驶速度 普遍采用扁平低压胎 轮胎变形增加 引起稳定力矩增加 因此主销后倾角可以减小甚至接近于零 有的更为负值 2 主销内倾主销安装到前轴上后上部略向内倾 称为主销内倾 在汽车的横向铅垂平面内 主销轴线与铅垂线之间的夹角 称为主销内倾角 如图11 16所示 主销内倾的作用是使车轮转向后能自动回正 且转向操纵轻便 一般内倾角在5 8 距离C一般为40 60mm 3 前轮外倾前轮旋转平面上方略向外倾斜 称为前轮外倾 前轮旋转平面与汽车纵向铅垂面之间的夹角 称为前轮外倾角 如图11 16a所示 前轮外倾的作用是为了提高转向操纵的轻便性和车轮行驶的安全性 前轮外倾角一般为1度 外倾角也不宜过大 否则也会使轮胎产生偏磨损 4 前轮前束俯视车轮 汽车的两个前轮的旋转平面并不完全平行 而是稍微带一些角度 这种现象称为前轮前束 在通过两前轮中心的水平面内 两前轮的前边缘距离B小于两前轮后边缘距离A A B之差称为前轮前束值 如图11 17所示 前端小后端大像内八字样的称为前束 而后端小前端大像外八字一样的称为后束或负前束 前轮前束的作用是为了消除由车轮外倾而引起的前轮 滚锥效应 车轮有了外倾角后 在滚动时 就类似于圆锥滚动 从而导致两侧车轮向外滚开 由于转向横拉杆和车桥的约束使车轮不可能向外滚开 车轮将在地面上出现边滚边向内滑移的现象 从而增加了轮胎的磨损 前轮前束可通过改变横拉杆的长度来调整 一般前束值为0 12mm 有的汽车为与负前轮外倾角相配合 其前束也取负值即负前束 如上海桑塔纳轿车前束为 1 3mm 四轮定位随着道路条件的改善 现代轿车的行驶速度愈来愈高 现在有许多高档轿车设置四轮定位 不仅要求前轮定位 还需要有后轮定位 其原因是对前轮驱动汽车和独立后悬架汽车 如果后轮定位不当 既使前轮定位良好 仍然会有不良的操纵性和轮胎早期磨损 为了防止高速行驶时汽车出现的 激转 及自动转向现象 在结构设计上应确保汽车具有不足转向特性 汽车后轮具有一定程度的外倾角和前束可使后轮获得合适的侧偏角 提高高速行驶的操纵稳定性 1 后轮外倾角像前轮外倾角一样 后轮外倾角也对轮胎磨损和操纵性有影响 理想状态是四个车轮的运动外倾角均为零 这样轮胎和路面接触良好 从而得到最佳的牵引性能和操纵性能 车轮外倾角不是静态的 它随悬架的上下移动而变化 车辆加载后悬架下沉就会引起车轮外倾角改变 为了对载荷进行补偿 采用独立后悬架的大多数车辆常有一个较小的正后轮外倾角 滑柱筒破坏或错位 滑柱弯曲 上控制臂衬套破坏 上控制臂弯曲 弹簧压缩或悬架过载都会使后轮外倾角产生变成负外倾角的趋势 转向节弯曲 下控制臂弯曲会使后轮外倾角过大 后轮驱动车辆在转矩过大 严重超载或道路损坏的情况下 即使是刚性的后桥壳也会变弯 2 后轮前束如同前轮前束一样 后轮前束也是后轮定位的一个重要项目 如果前束不当 后轮轮胎也会被擦伤 另外还会引起转向不稳定及降低制动效能 对于防抱死制动系 切记此点 像后轮外倾角一样 后轮前束也不是一个静态量 悬架摇动和反弹时它就要起变化 滚动阻力和发动机转矩对它也有影响 对于前驱动车辆 前驱动轮宜前束 后从动轮宜负前束 后驱动车辆则相反 前轮宜负前束 独立悬架的后驱动轮应尽可能为前束 如果后轮前束不符合技术要求 就要影响轮胎磨损和转向稳定性 其影响程度与前轮前束相同 前束测量值在规定范围内 并不意味着车轮一定正确定位 尤其对后轮前束测量值来说更是如此 如果一侧后轮前端向内偏斜量与另一侧后轮前端向外偏斜量相等 虽然前束值在规定的范围内 但由于后轮与车纵轴线不平行 车辆还