汽车原理与结构制动系统

上次课内容回顾一、独立悬架

●结构特点●类型二、典型独立悬架

●麦弗逊式●多轴悬架●主动悬架三、转向系统

●机械转向系●动力转向系四、转向系统的组成

●操纵部分●运动转换部分●传动部分

●动力部分五、两侧轮偏角、最小转弯半径共28页第1页三、转向系角传动比iω

转向的操纵件为方向盘，转向系设计中应确定方向盘转动的角增量与转向车轮的角增量之比。

转向系角传动比：

iω＝iω

1iω

2其中：iω1为转向器角传动比；

iω2为转向传动机构角传动比。由于组成转向传动机构的传动件为各类连杆，其角传动比iω2近似为1，因此转向系角传动比iω的大小取决于转向器角传动比iω1。大多数情况：iω≈iω1共28页第2页

从减速增矩的原理看，方向盘直径一定时，角传动比越大，操作将越省力，但比值太大则操作不够灵活。所以iω的选择应兼顾两方面的要求。经验值：货车iω＝16～32客车、轿车iω＝16～32由于要同时满足上述两方面的要求，所以iω的选择是十分局限的，为此动力转向系统已成为现代中型货车、中小客车（轿车）发展的趋势。四、转向器转向器是转向系统中的主要降速装置，通常由1～2级减速传动副构成，具有减速、改变运动方向的作用。（与蜗轮减速器类似）共28页第3页

1、转向器效率●正效率：转向器输入功与从转向器输出端输出功之比。●逆效率：转向器输出功与从转向器输入端输入功之比。

正效率高的转向器操作省力；逆效率高的转向器容易将路面反力传递到方向盘。

可逆转向器：逆效率很高的转向器不可逆转向器：逆效率很低的转向器极限可逆转向器：逆效率适中的转向器显然，为兼顾各方面的需求，极限可逆转向器的运用最为广泛。共28页第4页1转向齿轮2转向齿条3弹簧4调整螺栓5螺母6压块7防尘罩8油封9轴承10壳体2、典型转向器

左图是目前普通车辆中最常用的齿轮齿条式转向器，具有结构简单、紧凑；刚性大质量轻；传动效率高，制造方便，成本低的特点。

主动件：1转动从动件：2移动共28页第5页五、转向传动机构

转向传动机构的功能就是将转向器输出的动力和运动传递到前桥转向节，使车轮偏转。转向器的输出运动有移动和转动两种形式，因此传动机构的输入应与其相符合。1、非独立悬架转向机构如左图所示：1转向器2摇臂3直拉杆4转向节臂5梯形臂6横拉杆

方向盘前梁（前桥）

车桥仅为转向桥时，转向梯形杠杆置于前梁之后。共28页第6页

转向机构的布置取决于车桥的具体构造和转向器的输出方式。当汽车发动机前置时，为避免运动的干涉，大部分转向传动机构要安装在车桥之前。转向驱动桥中传动杠杆系置于车桥之前转向输出方向不同时，直拉杆3可横置共28页第7页2、独立悬架转向传动机构

独立悬架的转向轮相对车架是独立跳动的，车桥也是分体式，因此相应转向传动机构的转向梯形就必须分成两段。车桥后布置式独立悬架转向传动机构（两段式）车桥前布置式独立悬架转向传动机构（三段式）转向器转向器转向器输出为转动转向器输出为转动共28页第8页六、动力转向系捷达轿车整体式动力转向器示意图扭杆活塞供能装置动力缸左腔右腔控制阀

用发动机输出的部分机械能转化成液压（或气压）能，在驾驶员控制下对转向系某一环节施加不同方向的动力，以减轻驾驶员的转向操纵力。

液压动力转向系实例共28页第29页（1）齿轮齿条动力转向器

带有动力的转向系统，转向器功能、原理与无动力时完全相同。（2）直线行驶扭杆不动（方向盘不转动），控制阀处于中间位置，油路完全畅通，液压缸左右腔等压，活塞静止。（要求有稳定的锁定功能，保证汽车直线行驶时的稳定性位置。）共28页第10页（3）转转向控制制●操作方向向盘，扭扭杆转动动，此时时活塞尚尚处在锁锁定状态（齿轮轮齿条锁锁死），，转轴微微量扭曲曲，控制制阀芯相对阀套套位移造造成油路路受阻直直到中断断，液压压缸两腔腔出现压差差，活塞塞移动，，齿条随随活塞一一体移动动；●活塞移动动，两腔腔压力趋趋于平衡衡，导致致控制阀阀芯逐渐渐回位，此此时方向向盘上若若不继续续加力，，阀芯复复位，液液压缸两腔腔等压，，车轮锁锁定在转转向位置置；●以此类类推，，对方方向盘盘进行行不同同力度度的操操作，，液压压动力具有有随动动作用用，实实现动动力转转向。。共28页第第11页第八章章汽汽车车制动动系统统汽车制制动，，就是是指使使行驶驶中的的汽车车减速速直至至停止止或使静止止中的的汽车车保持持不动动的作作用。。可控制制的对对汽车车进行行制动的外外力成成为制制动力力，产产生制动力力的一一系列列专门门装置置即制动动系统统。制制动系系统是是汽车制动动的必必备条条件之之一（（制动效果果与地地面附附着力力有关关）。。制动系系统原原理图图共28页第第12页汽车的的制动动性汽车行行驶中中按需需要强强制减减速直直至停停止的的能力力。汽车制制动性性是评评价汽汽车安安全性性的重重要指指标。。同时时，汽汽车良好好的制制动性性能也也是提提高平平均行行驶速速度，，获取取较高高运输输生产率率的关关键因因素。。具有一一定质质、高高速行行驶的的汽车车，若若需强强制减减速或或及时时停止，，需要要克服服巨大大的惯惯性力力，为为此所所需的的最短短距离离称为为制动的的安全距距离。能否及及时停停车取取决于于两个个因素素：★车辆内部产产生的制动动力矩★车轮与地面面的附着力力共28页第第13页汽车制动过过程制动外力取取决于摩擦擦力，而在在短暂的制制动过程摩摩擦力的变化随相相对滑移的的变化而变变化。因此制动是是一个及其其复杂的过过程，地面面附着系数数并非恒定，而是是随着车轮轮滑移程度度不同而不不断变化。。实测数据据表明，，车轮与与地面相相对滑移移在10～12％时，，附着系数数达到最最大值。。汽车制动动的关键键问题●制动跑偏偏●侧滑造成的原原因：●四轮（或或更多））之间存存在差异异●瞬间、偶偶发的侧侧向力●车辆装载载中心位位置引发发的力矩矩共28页页第第14页页一、制动动原理制动毂8随车车轮一起转动动，底板11相对车架静静止，两个弧形制动蹄10安装在底底板上，表面面附有摩擦片片9。行驶时时摩擦片9与制动动鼓8内圆表表面保留一定间隙，，由弹簧保持持正确位置。制动时踏动制制动板1，推杆2驱动主主活塞3，使使制动缸工作，两个个轮缸活塞7移动，摩擦片9与鼓内圆摩摩擦产生制动。共28页第第15页二、制制动系系统的的组成成1、供供能装装置包括供供给、、调节节制动动所需需能量量以及及改善善传能能介质质状态态的各种种部件件。为为制动动提供供足够够的制制动力力。2、控控制装装置产生制制动动动作和和控制制制动动效果果的各各种部部件。。3、传传动装装置将制动动能量量传递递到制制动器器的各各种部部件。。4、制制动器器产生阻阻碍车车辆运运动或或运动动趋势势的制制动力力的部部件。。共28页第第16页三、制制动系系统的的类型型1、按按功用用分类类●行车制制动系系统●驻车制制动系系统●第二制制动系系统●辅助制制动系系统2、按按制动动能源源分类类●人力制制动系系统●动力制制动系系统●伺服服制制动动系系统统共28页页第第17页页四、、ABS简简介介ABS（（Anti-lockBrakingSystem））是是一一种种汽汽车车制制动动时，自动动防止驱驱动、从从动车轴轴立刻被被抱死的的自动化化装置。。研究表明明，当汽汽车轮胎胎相对地地面的滑滑动率在在10%-20%时，轮胎胎和地面面的摩擦擦力（附附着力））最大。。在制动动期间，，如果司机机能控制制轮胎的的滑动率率始终处处于10%-20%范范围之内内，汽车将在在更短的的制动距距离内停停车。实际上，，要人为为做到是是不可能能的。因因为紧急急制动时时间很短，远低低于人的的生理反反映时间间，且驾驾驶员本本身处于于巨大的的惯性力场场之中而而不能自自控。实现这一一设想的的装置———ABS共28页页第第18页页1、总制制动力合合成示意意图由力偶产产生的旋旋转作用用导致车车辆侧滑滑的趋势势。这是行车车紧急制动动时的大忌忌，包括括质心较较低的轿轿车，出出现侧滑也也容易产产生甩尾尾，甚至至侧向翻翻到。无无驾驶经经验的司司机，驾驶驶大型载载重车在在速度80KM/h以以上紧急急制动时时，由于于中心高，装载载不均衡，几几乎都要侧翻翻。制动过程左右右车轮制动力相相等，无跑偏，维持持直线运行。制动过程左右右车轮制动力不不相等，将承受附加力力矩无法维持直线运行行车辆质心位置共28页第第19页●高速公路紧急急制动导致侧侧翻紧急制动时因因车轴抱死，，导致巨大的的侧向转矩，，重心高、质量量大的货运车车极易侧翻共28页第第20页2、车轴抱死死状态下的受受力分析由于制动一般般在短时间内内完成，操作作不当（或驾驾驶员根本无法反映））将出现跑偏偏，侧滑等危危险，而侧滑滑主要是四轮状态不同所所致。侧滑与车辆操操纵性能有关关（后面内容容），有关标标准对车辆自身性能有有明确规定。。如：ISO/DIS6599中规定定，车辆整车车性能检定中中规定了制动性的具体体参数。“车辆紧急制制动时，前后后轴左右轮制制动力差值不不能大于轴上荷载的5％。”造成制动侧滑滑的另一主要要原因是力学学因素，即制制动时车辆所受合力的的偶然性。共28页第第21页3、车轴抱死死状态汽车制动最终终必将达到四四轮抱死的结结果，但抱死死的时间肯定存在有有差异。理论上分析表表明，车轴抱抱死对理想的的车辆、理想想的路面来说，不存在在危险性。但实际上由于于受力状态不不可能均衡，，车轴任何情情况下被制动闸抱死都都是不利的，，制动时前后后各车轮皆应应保持一定的转动，方能能确保制动的的安全性。车轴抱死侧滑！！！共28页第第22页紧急制动车轴轴抱死的两种种状态左图：前轴先先于后轴被制制动闸抱死右图：后轴先先于前轴被制制动闸抱死左图：前轮先先抱死，车辆受随机侧侧向力时将以O为瞬时中中心转动右图：后轮先先抱死，车辆偶受侧向向力时将以O′为瞬时时中心转动侧向力与离心力相反侧向力与离心力相同行车方向侧滑倾倒共28页第第23页4、ABS基基本组成汽车防抱死制制动装置（ABS）的四四个主要部分分组※车轮转速传感感器※制动压力调节节装置※电子控制装置置※ABS警示灯灯5、ABS工工作原理在紧急制动时时ABS系统统能根据车轮轮相对车轴的的转速以6～120次次/秒（机械械式6～20；电子式60～120）的张合频频率控制制动器器的松紧程度度，调节制动动力矩使车轮轮保持一定的滑动率。直直到当汽车速速度降至5～～8km/h以下，系统统自动停止工作。紧急