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1、2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動(dòng)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(dòng)汽車的概述 四輪驅(qū)動(dòng)的主要裝置 驅(qū)動(dòng)系的總布置形式 四輪驅(qū)動(dòng)的分類及特點(diǎn) 四輪驅(qū)動(dòng)汽車的行駛特性 驅(qū)動(dòng)型式對(duì)汽車行駛特性的影響,,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動(dòng)汽車的概述,四輪驅(qū)動(dòng)汽車的引入 最初，對(duì)四輪驅(qū)動(dòng)汽車僅僅注意其牽引性，即在二輪驅(qū)動(dòng) 難以通過的地方使另外的二輪也參與驅(qū)動(dòng)，或者是將強(qiáng)大的動(dòng)力盡可能的分配給多個(gè)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(dòng)了。此類汽車使用 四輪驅(qū)動(dòng)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(dòng)

2、性。 為了達(dá)到上述要求，四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用分動(dòng)器、中間差速器、差動(dòng)限制裝置等一系列裝置，自動(dòng)的或按司機(jī)駕駛意圖綜合的控制發(fā)動(dòng)機(jī)功率及制動(dòng)力，盡可能的降低功率損失，把驅(qū)動(dòng)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(dòng)汽車的概述,四輪驅(qū)動(dòng)汽車的概念 四輪驅(qū)動(dòng)汽車是具有將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給四個(gè)車輪，并通過這些車輪驅(qū)動(dòng)、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(dòng)汽車的發(fā)展 3. 四輪驅(qū)動(dòng)賽車在方程式汽車大賽中的使用 4. 在汽車?yán)愔歇?dú)領(lǐng)風(fēng)騷的四輪驅(qū)動(dòng)汽車 5. 四輪驅(qū)動(dòng)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(dòng)化

3、,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動(dòng)汽車的概述,四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總布置圖 1. 將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給變速器，然后利用分動(dòng)器把動(dòng)力分 配給前后傳動(dòng)軸，接著通過傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞給前后差速器， 與各個(gè)差速器相連接的半軸使四個(gè)輪胎旋轉(zhuǎn)，如方案1 2.許多時(shí)候不使用分動(dòng)器，而在分動(dòng)器的位置上布置中間差速器， 它具有差動(dòng)功能，又稱軸間差速器，如方案2 3.對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)轎車，四輪驅(qū)動(dòng)化時(shí)，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(gè)殼體中，如方案3,,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動(dòng)的主要裝置,分動(dòng)器 差速器 差動(dòng)限制裝置 粘性聯(lián)軸節(jié) 萬向聯(lián)軸節(jié),,20

4、20/10/6,吉林大學(xué),分動(dòng)器,分動(dòng)器的作用 把變速器傳遞來的動(dòng)力分配給前后驅(qū)動(dòng)輪系 分動(dòng)器結(jié)構(gòu)分類 1. 直接連接式分動(dòng)器 一種為圖中的短時(shí)四輪驅(qū)動(dòng) 的分動(dòng)器，切換裝置布置在 分動(dòng)器內(nèi)，當(dāng)圖中的爪式離 合器接通時(shí)即成為前后輪直 接連接的四輪驅(qū)動(dòng)；反之即 為后輪驅(qū)動(dòng)。 另一種為裝有變速裝置的分動(dòng)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(jìn)行二輪或四 輪驅(qū)動(dòng)的切換。,,2020/10/6,吉林大學(xué),分動(dòng)器結(jié)構(gòu)分類,2. 液壓多片離合器式分動(dòng)器 當(dāng)液壓多片離合器分離時(shí)，汽車為后輪驅(qū)動(dòng)；多片離合器強(qiáng)烈結(jié)合在一起時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力也能傳遞給前輪。

5、 3. 中間差速器鎖死式分動(dòng)器 通過中間差速器，可以把發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力按一定比例分配給前后驅(qū)動(dòng)輪系。此種形式分動(dòng)器大多數(shù)采用爪時(shí)離合器，司機(jī)在座椅上遙控操作，或該裝置自動(dòng)動(dòng)作使中間差速器鎖死,,2020/10/6,吉林大學(xué),分動(dòng)器結(jié)構(gòu)分類,4.驅(qū)動(dòng)力前后分配式分動(dòng)器 這種分動(dòng)器利用粘性聯(lián)軸節(jié)或液壓裝置驅(qū)動(dòng)后輪，其功能只是把驅(qū)動(dòng)扭矩分配給前后輪。 5.中間差速器差動(dòng)限制式分動(dòng)器 主要利用前后驅(qū)動(dòng)輪系的轉(zhuǎn)速差來限制中間差速器的差動(dòng)，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(shí)粗暴影響汽車行駛狀態(tài)的缺點(diǎn)。右圖為其兩種形式,,2020/10/6,吉林大學(xué),分動(dòng)器的布置形式,獨(dú)立式分動(dòng)器 這

6、種分動(dòng)器單獨(dú)使用自己的殼體，是一個(gè)獨(dú)立的總成。如圖：左側(cè)為后輪驅(qū)動(dòng)系的原布置方案，右側(cè)為四輪驅(qū)動(dòng)時(shí)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(dòng)-差速器式分動(dòng)器 這種形式主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)器 主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)前縱置的四輪驅(qū)動(dòng)汽車上，從而使結(jié)構(gòu)緊湊。如圖：在發(fā)動(dòng)機(jī)后端布置了變速-分動(dòng)器，通過它將動(dòng)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(shí)小齒輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，差速器的齒輪托架和兩個(gè)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(shí)，小齒輪被迫作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)吸收左右車輪的轉(zhuǎn)速差

7、。 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(gè)，有時(shí)為減輕小齒輪的工 作負(fù)荷，也有使用4個(gè)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(dòng)軸的轉(zhuǎn)速相同時(shí)，小齒輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)機(jī)構(gòu)一同旋轉(zhuǎn)；當(dāng)前后傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速不同時(shí)，中心齒輪和行星齒輪托架的轉(zhuǎn)速差使小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并吸收前后傳動(dòng)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(gè)中心齒輪并列布置，使用行星齒輪托架把兩個(gè)中心齒輪連接起來。動(dòng)力從左側(cè)的中心齒輪輸入，由行星齒輪托架驅(qū)動(dòng)前輪，右側(cè)的中心齒輪驅(qū)動(dòng)后輪。,,2020/1

8、0/6,吉林大學(xué),差動(dòng)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(gè)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(dòng)力時(shí)，另一側(cè)車輪也不能產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，致使汽車拋錨。差動(dòng)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(dòng)，而當(dāng)單側(cè)車輪空轉(zhuǎn)時(shí)限制其差動(dòng)。 分類 1.扭矩感應(yīng)式差動(dòng)限制裝置 差動(dòng)限制裝置能感應(yīng)到差速器的差動(dòng)扭矩，當(dāng)扭矩過大時(shí)自動(dòng)的限制差速器的差動(dòng)。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(dòng)限制裝置 差動(dòng)限制裝置能感知到差速器的差動(dòng)速度，當(dāng)差動(dòng)速度較大時(shí)，自動(dòng)的限制差速器的差動(dòng)。主要指粘性聯(lián)軸節(jié)。,,2020/10/6,吉林大學(xué),典

9、型差動(dòng)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(shí)，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(dòng)小齒輪驅(qū)動(dòng)齒環(huán)，差速器小齒輪驅(qū)動(dòng)側(cè)齒輪，使整個(gè)差速器一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)左右輪轉(zhuǎn)速差變大時(shí)，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(gè)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(diǎn)。這種裝置差動(dòng)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(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，

10、外板和內(nèi)板也發(fā)生相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到傳遞扭矩的目的。 2.特點(diǎn)。 粘性聯(lián)軸節(jié)的優(yōu)點(diǎn)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(dòng)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(dòng)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(qiáng)度高、耐久性好、生產(chǎn)性高、 成本低.在輸入軸轉(zhuǎn)速一定時(shí)叉 式聯(lián)軸節(jié)每轉(zhuǎn)一圈發(fā)生兩次加 減速運(yùn)動(dòng)，為非等速聯(lián)軸節(jié)， 用于連接角度比較小的情況。,,202

11、0/10/6,吉林大學(xué),萬向聯(lián)軸節(jié),2.等速聯(lián)軸節(jié) 主要特點(diǎn)是其傳動(dòng)不因兩軸連接角而出現(xiàn) 輸出轉(zhuǎn)速的波動(dòng)，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(gè)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(dòng)系的總布置形式,因?yàn)槟壳暗乃妮嗱?qū)動(dòng)系大都是從二輪驅(qū)動(dòng)系改造過來的，所以在進(jìn)行四輪驅(qū)動(dòng)分類時(shí)必須考慮原二輪驅(qū)動(dòng)的布置特點(diǎn)。 四輪驅(qū)動(dòng)的總布置分類 以前縱置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)為原型的四輪驅(qū)動(dòng) 以前縱置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)為原型的四輪驅(qū)動(dòng) 以前橫置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)為原型的四輪驅(qū)動(dòng) 以中置發(fā)動(dòng)機(jī)

12、為原型的四輪驅(qū)動(dòng) 后置發(fā)動(dòng)機(jī)的四輪驅(qū)動(dòng),,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動(dòng)系的總部置形式,以前縱置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)為原型的四輪驅(qū)動(dòng) 1.布置方案 在原型基礎(chǔ)上，在傳動(dòng)軸前面的萬向聯(lián)軸節(jié)處布置一個(gè)分動(dòng)器，并且在分動(dòng)器前端布置一個(gè)傳動(dòng)軸和前差速器。,,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動(dòng)系的總部置形式,2.非獨(dú)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(dòng)機(jī)下面布置前驅(qū)動(dòng)橋，前橋懸掛在彈簧上，汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)，前橋可隨彈簧上下顛動(dòng)，由于原車發(fā)動(dòng)機(jī)離地面較高且有較大的空間，一般不會(huì)有問題。 3.轎車的解決方案 轎車的前橋都是獨(dú)立懸掛的，在發(fā)動(dòng)機(jī)下追加布置前差速器、等速聯(lián)軸節(jié)、半軸較困

13、難，一般把前差速器和發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼做成一個(gè)總成來解決上述問題。,,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動(dòng)系的總布置形式,以前縱置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)為原型的四輪驅(qū)動(dòng) 1.布置方案 采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)時(shí)，直列發(fā)動(dòng)機(jī)最多為5缸 六缸發(fā)動(dòng)機(jī)需選用V6形式的。 3.與原型車的對(duì)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(dòng)系的總部置形式,以前橫置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)為原型的四輪驅(qū)動(dòng)

14、 1.布置方案 將分動(dòng)器布置到變速-差速器內(nèi)，形成變速-分動(dòng)-差速器結(jié)構(gòu) 2.特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)緊湊，發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用直列4缸機(jī)，最多直列5缸或V6機(jī),,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動(dòng)系的總布置形式-、,以中置發(fā)動(dòng)機(jī)為原型的四輪驅(qū)動(dòng) 這種布置方案中，發(fā)動(dòng)機(jī)處于底盤的中部，司機(jī)座椅之后，它可以使前后橋載荷近似的達(dá)到50：50，整車轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變小，從而提高了汽車的形式性能。 后置發(fā)動(dòng)機(jī)的四輪驅(qū)動(dòng) 由于發(fā)動(dòng)機(jī)后置，導(dǎo)致后橋后移，后橋殼內(nèi)布置有變速機(jī)構(gòu)、分動(dòng)機(jī)構(gòu)和差速機(jī)構(gòu)。這種四輪驅(qū)動(dòng)汽車很少。,,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動(dòng)的分類及特點(diǎn),,,2020/10/6,吉林大學(xué),短時(shí)四輪驅(qū)

15、動(dòng)方案,短時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)的概要 短時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)可以自由的選擇四輪驅(qū)動(dòng)或二輪驅(qū)動(dòng)。比常時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)型好，而且不會(huì)拋錨。在四輪驅(qū)動(dòng)且前后差速器全部鎖死狀態(tài)下，即便三個(gè)車輪不著地，只要有一個(gè)車輪著地，也能把發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力全部轉(zhuǎn)換為汽車的驅(qū)動(dòng)力。 短時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)加重了駕駛員的負(fù)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(dòng)方式，駕駛員也必須明白車輛的二輪驅(qū)動(dòng)和四輪驅(qū)動(dòng)各有何優(yōu)缺點(diǎn)，駕駛員需要有熟練的駕駛技能。 短時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)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(shí)四輪驅(qū)動(dòng)汽車的切換機(jī)構(gòu),機(jī)械離合器 駕駛員拉動(dòng)選擇拉桿來控制機(jī)械離合器 從而完成二輪或四輪驅(qū)

16、動(dòng)的選擇。 液壓多片離合器 該離合器布置在多片式分動(dòng)器內(nèi)， 駕駛員在遇到緊急情況采取緊急 制動(dòng)或緊急加速時(shí)，可自動(dòng)轉(zhuǎn)換 成四輪驅(qū)動(dòng)。液壓油壓力大小可 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度和車速大小 加以控制。,,2020/10/6,吉林大學(xué),短時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)汽車的傳動(dòng)效率,效率問題 短時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)汽車在二輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，2個(gè) 非驅(qū)動(dòng)輪不起驅(qū)動(dòng)作用而在路上空轉(zhuǎn)， 并且?guī)?dòng)與之相關(guān)的驅(qū)動(dòng)輪系如半軸、 差速器、傳動(dòng)軸等也跟著空轉(zhuǎn)，從而消 耗了大量的能量，降低了傳動(dòng)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(dòng)時(shí)鎖死連接；在二輪驅(qū)動(dòng)時(shí)分開空轉(zhuǎn)，使車輪不再帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪系轉(zhuǎn)動(dòng)而單獨(dú)空轉(zhuǎn)，從而減少

17、了能量損失，提高了傳動(dòng)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(jī)構(gòu)可以控制自由輪機(jī)構(gòu)和車輪自動(dòng)的分離或嚙合，從而使驅(qū)動(dòng)輪系中的大多數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)件停止轉(zhuǎn)動(dòng)以提高傳動(dòng)效率。,,2020/10/6,吉林大學(xué),常時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)方案,常時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)概述 常時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上布置有中間差速器，其作用是把驅(qū)動(dòng)扭矩傳遞給前后車輪，同時(shí)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(dòng)限制方式 2.變動(dòng)扭矩分配方式 被動(dòng)扭矩分配方式（利用前后輪轉(zhuǎn)速差分配扭矩） 主動(dòng)扭矩分配方式（電子控制分配扭矩）,,2020/10/6,

18、吉林大學(xué),常時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)固定扭矩分配方式-,固定扭矩分配方式的特點(diǎn) 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(shí)，中間差速器自由差動(dòng)。下圖為當(dāng)一個(gè)車輪陷進(jìn)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(jìn)泥坑時(shí)，司機(jī)將中 間差速器鎖死，后輪 產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，使汽車 擺脫拋錨的危險(xiǎn)。而 右圖中差速器沒鎖死

19、 發(fā)生拋錨現(xiàn)象。,,2020/10/6,吉林大學(xué),常時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)固定扭矩分配方式-,中間差速器差動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)式中間差速器 液壓多片離合器差動(dòng)限制式中間差速器,,2020/10/6,吉林大學(xué),常時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)變動(dòng)扭矩分配方式-,變動(dòng)扭矩分配方式的特點(diǎn) 汽車在行進(jìn)中能適應(yīng)行駛狀態(tài)和路面情況，把驅(qū)動(dòng)扭矩合理的分配給前后輪，能充分發(fā)揮各輪胎的驅(qū)動(dòng)力，

20、并提高操縱穩(wěn)定性。 被動(dòng)扭矩分配方式 1.特點(diǎn) 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(gè)分動(dòng)器， 把傳動(dòng)軸延長使之能驅(qū)動(dòng)后輪，再 適當(dāng)?shù)牟贾靡粋€(gè)粘性聯(lián)軸節(jié)，就實(shí) 現(xiàn)了四輪驅(qū)動(dòng)方案。如圖,,2020/10/6,吉林大學(xué),被動(dòng)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(shí)，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(yùn)動(dòng)， 驅(qū)動(dòng)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(gè)車 輪發(fā)生打滑空轉(zhuǎn)時(shí)，外板和內(nèi)板間產(chǎn) 生相對(duì)滑動(dòng)，粘性聯(lián)軸節(jié)工作

21、使汽車 變成四輪驅(qū)動(dòng)。 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(dòng)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(shí)，三翼板攪動(dòng)硅 油使硅油變成壓力油推動(dòng)活 塞滑動(dòng)，使?jié)袷蕉嗥x合器動(dòng)作開始傳遞扭矩。如圖,,2020/10/6,吉林大學(xué),主動(dòng)扭矩分配方式,主動(dòng)扭矩分配方式的特點(diǎn) 利用電腦和各種傳感器不斷地判斷輪胎對(duì)地面的動(dòng)態(tài)附著力和司機(jī)的駕駛意圖，積極的控制汽車差速器的差動(dòng)狀態(tài)，平衡各輪的驅(qū)動(dòng)力，優(yōu)化汽車的各項(xiàng)性能。 示例-奔馳4瑪奇克 該車的車載電腦對(duì)

22、車輪轉(zhuǎn)速、汽車車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向角度、制動(dòng)力進(jìn)行判斷，控制油壓并驅(qū)動(dòng)相關(guān)離合器動(dòng)作，自動(dòng)的將中間差速器和后差速器鎖死，自動(dòng)的切換成后二輪驅(qū)動(dòng)或四輪驅(qū)動(dòng)，并可從四種運(yùn)行模式中自選一種最佳的運(yùn)動(dòng)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(dòng)汽車：前輪頂住時(shí)，后輪驅(qū)動(dòng)力再大也沒用。 前輪驅(qū)動(dòng)汽車：前輪雖然能抬起，但抬起瞬間車輪失去對(duì)階梯 壁面的壓力，汽車退回，恢復(fù)原狀。 四輪驅(qū)動(dòng)汽車：后輪驅(qū)動(dòng)力使前輪壓在階梯壁面，前輪驅(qū)動(dòng)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

23、 對(duì)于不裝用差動(dòng)限制裝置的二輪驅(qū)動(dòng)汽車完全不能行駛。即使 四輪驅(qū)動(dòng)，如果在差速器上沒有差動(dòng)限制裝置或沒有裝用差動(dòng) 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(huì)使得路面摩擦系數(shù)十分小，如果踏動(dòng)制動(dòng)踏板，汽車可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)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(dòng)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(dòng)力，使汽車擺脫困境。 這種裝置同時(shí)適用于二輪與四輪驅(qū)動(dòng)汽車，但在四輪驅(qū)動(dòng)汽

24、車上會(huì)更有效。,,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動(dòng)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(shí) 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(shí)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(dòng)汽車的轉(zhuǎn)向,四輪直接連接的四輪驅(qū)動(dòng) 汽車急轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)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(dòng)性 解決途徑 單向超越離合器是一種只

25、能單方面 傳遞扭矩的機(jī)構(gòu)。如圖外環(huán)動(dòng)力來 自發(fā)動(dòng)機(jī)，內(nèi)環(huán)接前驅(qū)動(dòng)軸。汽車 直線行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩傳遞給前后 輪，此時(shí)為四輪驅(qū)動(dòng)；轉(zhuǎn)彎時(shí)，前 輪比后輪轉(zhuǎn)動(dòng)快，單向超越離合器 空轉(zhuǎn)，前輪和發(fā)動(dòng)機(jī)間的傳動(dòng)被切 斷而成為后輪驅(qū)動(dòng)，從而解決了轉(zhuǎn)向制動(dòng)問題。,,2020/10/6,吉林大學(xué),各種形式四輪驅(qū)動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)向,中間差速器無差動(dòng)限制方式的四輪驅(qū)動(dòng) 此類汽車前后輪的驅(qū)動(dòng)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(dòng)扭矩急劇增加，結(jié)果使前輪側(cè)向力變得十分小，有時(shí)甚至為零，使汽車沖出彎道。 可變扭矩分配方式的常時(shí)四輪驅(qū)動(dòng) 由于差動(dòng)限制裝置的作用，即便前輪有

26、較大滑動(dòng)，但是驅(qū)動(dòng)扭矩開始向后輪轉(zhuǎn)移，從而抑制了前輪的滑動(dòng)，使汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性。 驅(qū)動(dòng)力分配控制方式的四輪驅(qū)動(dòng) 驅(qū)動(dòng)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(dòng)力，所以比較理想。,,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動(dòng)汽車的制動(dòng),概述 在二輪驅(qū)動(dòng)汽車上，前后輪完全獨(dú)立，制動(dòng)時(shí)，前后輪制動(dòng)力互不相關(guān)。而四輪驅(qū)動(dòng)汽車其前后驅(qū)動(dòng)輪總是以某種形式互相連接在一起，制動(dòng)時(shí)，前后制動(dòng)器互相影響，使汽車的制動(dòng)性發(fā)生很大的變化。 輪胎抱死時(shí)汽車的運(yùn)動(dòng) 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

27、死 后輪失去側(cè)向力并且產(chǎn)生橫向打滑，使汽車?yán)@自身 重心旋轉(zhuǎn)直至停車。 3.前后輪同時(shí)抱死 前后輪全都失去側(cè)向力，汽車仍按輪胎抱死 前的運(yùn)動(dòng)路線繼續(xù)向前行駛，直至停車。,,2020/10/6,吉林大學(xué),制動(dòng)防抱死系統(tǒng),功能 通過控制車輪的制動(dòng)扭矩，使輪胎的滑動(dòng)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(dòng)力，同時(shí)在保持較高方向穩(wěn)定性的前提下在最短距離內(nèi)達(dá)到制動(dòng)效果，從而提高整車的制動(dòng)力和轉(zhuǎn)彎力。 原理 滑動(dòng)率：S = (V-Vt)*100%/V 其中： V 汽車速度 Vt 輪胎速度 S = 1520%時(shí)，制動(dòng)力系數(shù) 達(dá)到最大值，通過控制滑動(dòng)

28、率大小從而達(dá)到控制制動(dòng)力大小的目的。,,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動(dòng)汽車的制動(dòng)防抱死系統(tǒng),不足 在二輪驅(qū)動(dòng)汽車上發(fā)展起來的制動(dòng)防抱死系統(tǒng)并不能直接用到四輪驅(qū)動(dòng)汽車上，原因有： A. 四輪汽車車速檢測(cè)困難，檢測(cè)出的最高車速容易使 控制系統(tǒng)造 成誤判。 B. 制動(dòng)系的振動(dòng)過大。防抱死系統(tǒng)的工作原理是加大 制動(dòng)力使車輪即將抱四時(shí)再減少制動(dòng)力，這樣反復(fù) 自動(dòng)控制。由于四驅(qū)動(dòng)系慣性相對(duì) 較大，就導(dǎo)致了 更大的振動(dòng)。,,2020/10/6,吉林大學(xué),四輪驅(qū)動(dòng)汽車的制動(dòng)防抱死系統(tǒng),問題的解決方案 1.在制動(dòng)防抱死系統(tǒng)起作用時(shí)，使差動(dòng)限制裝置的作 用減弱。例如，使粘性聯(lián)軸節(jié)

29、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(dòng)防抱死系統(tǒng)起作用時(shí)，把前后驅(qū)動(dòng)輪系分離 開來，使汽車自動(dòng)的變?yōu)槎嗱?qū)動(dòng)汽車。 3.采用加速度傳感器，判斷路面摩擦系數(shù)大小，進(jìn)而 利用制動(dòng)控制程序進(jìn)行制動(dòng)控制。,,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動(dòng)型式對(duì)汽車行駛性能的影響,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動(dòng)型式對(duì)縱向動(dòng)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(dòng)與后輪驅(qū)動(dòng)對(duì)附著系數(shù)的利用率不同。而全輪驅(qū)動(dòng)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

30、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(dòng)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(dòng)與后軸驅(qū)動(dòng)車的牽引性能,,,前軸、后軸驅(qū)動(dòng)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(dòng)汽車力矩分配,如果是平衡式全輪驅(qū)動(dòng)(有中央差速器)，則要按一定比例分配前后軸間的驅(qū)動(dòng)力矩。后軸的力矩分配系數(shù)為：,對(duì)前軸驅(qū)動(dòng)=0；后輪驅(qū)動(dòng)=1。一些全輪驅(qū)動(dòng)汽車對(duì)力矩分配的選擇情況如下： Audi =0

31、.5 BMW325iX =0.63 BENZ 4 MATIC =0.65,,2020/10/6,吉林大學(xué),全輪驅(qū)動(dòng)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(shí)，等效爬坡度為,后軸車輪先打滑時(shí)，等效爬坡度為,2020/10/6,吉林大學(xué),各種驅(qū)動(dòng)型式汽車牽引性能的比較,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動(dòng)型式對(duì)橫向動(dòng)力學(xué)的影響,由于庫侖摩擦圓的作用，驅(qū)動(dòng)方式對(duì)橫向動(dòng)力學(xué)的影響使驅(qū)動(dòng)輪所能傳遞的側(cè)向力小于非驅(qū)動(dòng)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(dòng)時(shí)，僅是驅(qū)動(dòng)力

32、對(duì)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(dòng)影響才明顯表露出來。 前輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，前軸首先達(dá)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(dòng)汽車通過調(diào)整行駛機(jī)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(dòng)輪超過牽此檢限，打滑并喪失后軸的側(cè)向?qū)蚰芰?，則當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩較大或在平滑道路上行駛時(shí)，固有轉(zhuǎn)向特性將可能變?yōu)閲?yán)重的過多轉(zhuǎn)向。,2020/10/6,吉林大學(xué),全輪驅(qū)動(dòng)汽車優(yōu)缺點(diǎn),全輪驅(qū)動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)在附著系數(shù)小的道路上特別明顯，因?yàn)橥七M(jìn)力分配在兩軸上，在總的推進(jìn)力相同情況下，車輪可傳遞較大的側(cè)向力，因?yàn)闆]有一個(gè)車輪單獨(dú)超過附著極限。 不過全輪驅(qū)動(dòng)也存在根本性的困難問

33、題，駕駛員總是很晚才察覺到汽車已逼近行駛動(dòng)態(tài)的極限，因?yàn)樗幌髥屋S驅(qū)動(dòng)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?yàn)樗妮喚鶄鬟f驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)在平坦的彎道上達(dá)到很高的速度以及后軸分配力矩較多時(shí)，只有很少的側(cè)向力儲(chǔ)備使汽車保持穩(wěn)定。,2020/10/6,吉林大學(xué),全輪驅(qū)動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換的4輪驅(qū)動(dòng)案(4 MATIC)。一般情況下，4 MATIC汽車以后輪驅(qū)動(dòng)行駛，只是當(dāng)縱向或橫向滑動(dòng)率超過規(guī)定的極限值時(shí)，才由電子接通前軸驅(qū)動(dòng)，這將通過速度儀中發(fā)亮的信號(hào)燈告知駕 駛員。,2020/10/6,吉林大學(xué),驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)穩(wěn)定性的影響,2020/10/6,吉林

34、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(dòng)輪之間的差速，并通過將剩余的驅(qū)動(dòng)力矩傳給附著能力較高的車輪來阻礙車輪的進(jìn)一步空轉(zhuǎn)。目前已有手動(dòng)的、自動(dòng)鎖定的和自動(dòng)調(diào)節(jié)的可鎖式差速器?？涉i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(gè)單獨(dú)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(dòng)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

35、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(duì)行駛特性有良好的作用?？涉i式差速器在單軸驅(qū)動(dòng)的汽車中實(shí)質(zhì)上僅限于后輪驅(qū)動(dòng)。因?yàn)榍拜嗱?qū)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)力的分配不均，使轉(zhuǎn)向時(shí)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(dòng)汽車在兩側(cè)不 的路面上加速，后軸橫向鎖定時(shí)具有明顯的作用。在 情況下，縱向鎖定使推進(jìn)力僅有微小的改善。采用橫向鎖定時(shí)，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(bǔ)償。橫擺力矩的大小取決于驅(qū)動(dòng)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,

36、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(shí)驅(qū)動(dòng)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(duì)行駛穩(wěn)定性影響的分析,在曲線行駛中加速時(shí)，踏下加速踏板后增大的推進(jìn)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(shí)不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)減小，初始橫向加速度低時(shí)，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(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)必然是穩(wěn)定的。,