汽车构造（二）

这是一篇关于汽车构造的思维导图，主要内容包括：传动系，行驶系，转向系，制动系。参考书籍《汽车构造（二）》吉林大学版

汽车构造

• 传动系
  • 作用
    • 实现汽车减速增矩
    • 实现汽车变速、倒车
    • 必要时中断传动系统的动力传递
    • 使车轮具有差速功能
    • 消除变速器与驱动桥之间因相对运动而产生的不利影响
    • 将发动机产生的驱动力和转速，以一定的关系和要求传递到驱动车轮
  • 分类
    • 元件特征
      • 机械式
        • 组成
          • 
          • 发动机、离合器、变速器、万向节、传动轴
      • 液力式
        • 液力机械式
          • 优点
            • 无级变速、自动操作
          • 缺点
            • 不利于维护，造价高，负责质量大，效率低
        • 静液式
          • 优点
            • 工作平稳，噪音低，出力大
          • 缺点
            • 效率低，造价低，可靠性差，油液污染寿命低
      • 电力式
        • 纯电力
        • 混合动力
  • 离合器（摩擦）
    • 功用
      • 保证汽车平稳起步，主从部分逐渐接近，保证起步平顺
      • 保证传动系统换挡时工作平顺
      • 防止传动系统过载，主从部分产生相对运动消除危险
    • 结构
      • 主动部分
        • 飞轮、离合器盖
      • 从动部分
        • 从动盘、从动轴
          • 从动盘
            • 组成
              • 从动片、摩擦片、从动盘毂
            • 分类
              • 整体式、分开式、组合式
          • 扭转减振器
            • 
            • 作用
              • 为避免共振、缓和传动系统所受冲击载荷，提高零件的寿命
            • 原理
              • 两侧摩擦片所受摩擦力矩首先传到从动盘本体和减振器盘上，再经过弹簧传给从动盘毂，弹簧被压缩，吸收振动
          • 压盘
            • 传力方式
              • 
              • 键传动
              • 凸台传动
              • 销传动
                • 用于双盘式
      • 压紧机构
        • 压紧弹簧
      • 操纵机构
        • 分离套筒、分离杠杆
    • 要求
      • 保证可靠传递发动机的最大转矩
      • 分离彻底，接合柔和，散热良好
      • 从动部分的转动惯量尽量小
      • 具有缓和转动方向冲击，衰减该方向振动的能力，且噪音小
      • 压盘压力和摩擦片系数变化小，工作稳定
    • 分类
      • 从动盘数目
        • 单片
        • 双片
        • 多片
      • 压紧弹簧型式
        • 周布螺旋式
          • 
        • 中央螺旋式
        • 膜片弹簧式
          • 工作原理
            • 
            • 膜片弹簧处于自由状态，离合器盖与飞轮结合面有一定距离
            • 分离轴承向内移动，推动分离指向内使膜片弹簧以支撑圈为支点转动，通过分离指钩拉动压盘向外移动
          • 优点
            • 
            • 转矩容量大且稳定
              • 从动盘磨损后，所能提供的预紧力变化不大
              • 踩下相同踏板距离，膜片弹簧所需的力更小
            • 操纵轻便，高速时平衡性好
            • 散热通风性好，模块使用寿命长
          • 缺点
            • 制造难度大
            • 分离指刚度低，分离效率低
            • 分离指易出现应力集中、指舌易磨损
          • 分类
            • 推式
              • 膜片锥顶向后，大端在压盘上，对压盘施加压力
            • 拉式
              • 
              • 膜片锥顶向前，大端在离合器盖上，中部对压盘施加压力
    • 自由间隙
      • 定义
        • 分离轴承与分离杠杆之间的距离
          • 自由行程：消除该间隙踩下的踏板距离
      • 作用
        • 摩擦片正常磨损后，离合器仍能完成正常结合
    • 操纵机构
      • 机械式操作机构
        • 杆系传动
          • 缺点
            • 杆件之间铰接点多，摩擦损失大，不利于远距离操作
        • 绳索传动
          • 优点
            • 结构简单，装置布置灵活，不受车身和车架变形影响
          • 传递力较小，绳索寿命短，效率不高
      • 液压式
    • 踏板助力装置
      • 弹簧助力
      • 气压助力式
        • 发动机带动的空气压缩机作主要能源
  • 变速器
    • 作用
      • 改变传动比
      • 实现倒车
      • 利用空挡中断动力传递
    • 分类
      • 传动比
        • 有级式
          • 普通齿轮变速器
            • 分类
              • 轴数
                • 两轴式
                  • 
                  • 特点
                    • 无中间轴，输入轴和输出轴平行
                    • 只有一对齿轮啮合，机械效率高，噪音小
                    • 结构简单，紧凑
                    • 常用在ff或rr布置的汽车上
                • 三轴式
                  • 特点
                    • 机械效率低，噪声变大；但直接效率最高
                • 组合式变速器
              • 换挡方式
                • 直齿滑动齿轮换挡
                • 接合套换挡
                  • 操纵复杂，易产生冲击，对驾驶员要求较高，易造成驾驶员疲劳
                • 同步器换挡
            • 防跳档措施
              • 齿端制成倒斜面
                • 
              • 花键毂齿端的齿厚切薄
                • 
              • 接合齿套端形成凸肩
                • 
            • 传动比计算
        • 无极式
        • 综合式
      • 操纵方式
        • 手动操纵式
        • 自动操纵式
        • 半自动操纵式
    • 同步器
      • 作用
        • 无同步器操纵复杂，易造成驾驶疲劳
        • 缩短换挡时间、防止啮合时齿间冲击
      • 分类
        • 惯性式
          • 锁环
            • 
            • 组成
              • 接合套、滑块、钢丝弹簧、花键毂、锁环
            • 工作原理
              • 接触摩擦
                • 推动同步环压向齿轮锥形摩擦面，由于存在转速差，摩擦作用使两者趋于同步
              • 惯性锁止
                • 同步前，由于存在转速差，同步环其内侧的齿端与接合套的齿端相互锁止，阻止接合套前移避免转速不同打齿
              • 同步完成
                • 转速完全同步，同步环在弹簧引导下回正，接合套与同步环齿槽对其，壳顺利滑入啮合
          • 锁销
            • 
            • 组成
              • 摩擦锥盘、摩擦锥环、定位销、接合套、挡齿轮、锁销
            • 工作原理
              • 接触摩擦
                • 推动同步环压向齿轮锥形摩擦面，由于存在转速差，摩擦作用使两者趋于同步
              • 惯性锁止
                • 同步前，由于存在转速差，同步环受摩擦力作用发生微小转动，导致锁销卡在接合套与同步环之间的错位状态，形成锁止，阻止接合套前移
              • 同步完成
                • 转速完全同步，摩擦力消失，同步环回正，锁销对齐接合套通槽，可顺利滑过接合
        • 自行增力式
        • 常压式
    • 操纵机构
      • 功用
        • 根据路面需要，准确地将变速器挂上或摘下所需的某个档位，以保证汽车安全行驶
      • 要求
        • 自锁功能、互锁、倒挡锁
      • 分类
        • 直接操纵
        • 远距离操纵
  • 自动变速器
    • 分类
      • 变速控制方式
        • 液控液压式
        • 电控液压式
      • 传动比变化
        • 有级式
        • 无级式
        • 综合式
    • 液力机械自动变速器
      • 组成
        • 
        • 冷却系统
          • 保证正常油温
        • 电子控制系统
          • 传感器、ECU、执行器
        • 行星齿轮变速机构
          • 功用
            • 实现变速
          • 单排特性方程
            • • n1：太阳轮转速
              • n2：齿轮转速
              • n3：行星架转速
              • α：机构参数Z2/Z1
            • 必须对第三个元件加以约束，才可输出动力
        • 液力变矩器
          • 
          • 实现与发动机的软连接、靠液体在循环流动过程中的动能变化而传递能量
          • 工作原理
            • 
        • 液压控制系统
      • 特点
        • 除倒档外，其余各档均可根据发动机工况和车速进行自动换挡
        • 提高了汽车行驶安全性，汽车起步、加速更加平稳，还能避免发动机过载
        • 结构复杂，零部件较多，维修要有针对性，造价较昂贵
        • 电控自动变速器有模式选择、自我诊断、失效保护等功能
  • 万向传动装置
    • 组成
      • 万向节、传动轴、中间支承
    • 分类
      • 刚性万向节
        • 不等速
          • 十字轴
        • 准等速
          • 双联式
          • 凸块式
          • 三销轴式
        • 等速
          • 球叉式
            • 圆弧滚道
            • 直槽滚道
          • 球笼式
            • 固定型
            • 伸缩型
      • 挠性万向节
    • 十字不等速万向节
      • 
      • 等速条件
        • 第一万向节两轴夹角和第二万向节两轴夹角相等
        • 第一万向节从动叉与第二万向节两轴从动叉在同一个平面内
    • 等速万向节
      • 原理
        • 工作过程中，传力点p永远位于两轴交线的平分面上
• 行驶系
  • 作用
    • 接受传递来的转矩，通过驱动轮与路面间的附着作用，产生驱动力驱动汽车行驶
    • 支撑全车、缓和冲击、衰减震动
    • 与转向系统协调配合，实现汽车行驶方向的正确控制
  • 分类
    • 轮式
    • 半履带式
    • 全履带式
    • 车轮-履带式
  • 组成
    • 车架、车桥、车轮、悬架
    • 车架
      • 作用
        • 支撑连接汽车的各零部件，并承受车内外的各种载荷
      • 性能要求
        • 满足汽车总布置要求
        • 具有足够的刚度和强度
        • 满足轻量化要求
        • 降低车辆的重心高度
      • 分类
        • 纵梁横梁特点
          • 边梁式
            • 两边的纵梁和若干横梁组成
            • 特点
              • 纵梁
                • 多采用抗弯能力较强的槽型截面，也采用管形或箱型等截面形状，因此梁中部所受弯曲力矩最大，中部断面宽，由中至两段逐渐减少，构成等强度梁
              • 优点
                • 结构简单、制造容易
                • 有利于改造变形车或多品种车辆
                • 便于布置和安装
                • 具有较高的强度和刚度
                • 车架与驾驶室分开，采用弹性悬置安装，利于隔振
              • 缺点
                • 重量较大
                • 车身不参与承载，对扭转刚度无贡献
                • 不利于降低底盘高度
          • 中梁式
            • 只有一个位于中央贯穿前后的纵梁，也称为脊梁式
            • 特点
              • 优点
                • 重量轻、重心低
                • 车轮跳动空间大，便于采用独立悬架系统
                • 刚度和强度较大、防尘作用
              • 缺点
                • 制造工艺复杂，精度要求高
                • 弯矩大，横梁在根部易损坏
          • 综合式
        • 纵梁特点
          • 周边式
          • X形车架
          • 梯形车架
    • 车桥
      • 作用
        • 通过悬架和车架相连，传递车架与车轮之间的方向的作用力及其力矩
      • 分类
        • 悬架结构
          • 整体式
          • 断开式
        • 车轮作用
          • 转向桥
            • 组成
              • 
              • 前梁、转向节、轮毂、主销、转向节臂、转向横拉杆
            • 断开式转向桥
              • 与独立悬架结合使用，提高操纵性和稳定性
              • 降低非簧载质量、发动机质心高度
          • 驱动桥
            • 作用
              • 减速增矩
              • 改变发动机转矩的传递方向
              • 通过差速器实现转弯时内外侧车轮不同转速
              • 通过桥壳和车轮实现承载及传力作用
            • 组成
              • 
              • 主减速器、差速器、半轴、桥壳
              • 主减速器
                • 啮合齿印的调整
                  • 主动锥齿轮与从动锥齿轮之间
                  • 正确啮合
                    • 
                    • 从动锥齿轮正传和逆转工作面上的印迹位于齿高的中间偏于小端，并占齿面宽度的60%以上
                • 扭矩特性
                  • 直行时，左右轮转速相同，差速器不工作，转矩平均分配
                  • 转弯时，因左右轮转速不同，行星齿轮开始自转，此时行星齿轮孔与行星齿轮轴颈间产生摩擦，所受摩擦力矩与自身转矩相反，从而使一个转矩增加，一个转矩减少
                • 双级主减速器
                  • 
                  • a图高速档
                    • 长齿结合齿圈D与行星齿轮4和行星架9的齿圈C同时啮合，从而使行星齿轮不能自转，行星齿轮机构不起减速作用，于是减速器壳体与从动锥齿轮7以相同转速运转
                      • 传动比：从动锥齿轮齿数与主动锥齿轮齿数之比
                  • b图低速档
                    • 拨叉将接合套推向右方，使接合套的短齿接合齿圈A与齿圈B，接合套即与主减速器壳连成一体，其长齿接合齿圈D与行星架的内齿圈C分离，而仅与行星齿轮4啮合，于是行星机构的太阳齿轮D被固定。与从动锥齿轮7连在一起的齿圈8是主动件，与差速器壳连在一起的行星架9是从动件，起减速作用
                      • 传动比：圆锥齿轮副与行星齿轮机构传动比之积
            • 传动装置
              • 
              • 半浮式半轴
                • 半浮式半轴以其靠近外端的轴颈直接支撑在置于桥壳外端的内孔中的轴承上，而端部以凸缘直接与车轮轮盘及制动鼓相连接
                • 除传递转矩外，还要承受车轮传来的垂向力、纵向力、侧向力所引起的弯矩
                • 特点
                  • 承受载荷较复杂，但结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉
              • 全浮式半轴
                • 外端与轮毂相连接，该轮毂通常用两个圆锥滚子轴承支撑于桥壳的半轴套管上
                • 车轮所受的垂直力、纵向力、侧向力以及其引起的弯矩都进过轮毂、轮毂轴再传递给桥壳，只承受转矩，不承受弯矩
          • 转向驱动桥
          • 支持桥
      • 定位参数
        • 作用
          • 使汽车转向轮具有自动回正作用，并避免或减少轮胎的磨损。通过车轮、主销和前桥的安装或调整实现
        • 组成
          • 前轮
            • 主销后倾角2-3°
              • 
              • 主销在纵平面内，具有向后的倾角。主销轴线与地面垂线之间的夹角
            • 主销内倾角
              • 
              • 主销轴线与地面垂线在汽车横向断面内的夹角
            • 前轮外倾角
              • 
              • 车轮中心平面与地面垂直平面在汽车横向断面内的夹角
            • 前轮前束
              • 
              • 前轮后端边缘距离与前段边缘距离的差值
          • 后轮
            • 后轮外倾与前束
              • 增加车轮接地跨度，提高横向稳定性
              • 抵消高速行驶时的负前束引起的不利影响
    • 悬架
      • 功用
        • 传力作用
        • 缓冲减振作用
        • 导向作用
        • 防止车身发生过大的侧向倾斜
      • 分类
        • 按性能是否可控
          • 被动悬架
          • 主动悬架
            • 刚度、阻尼根据路况自动调整
          • 半主动悬架
            • 仅阻尼可调
        • 按结构特点
          • 
          • 独立悬架
            • 每一侧车轮单独通过悬架与车架相连
            • 多连杆悬架
              • 
              • 较好消除外倾角的变化，车身晃动时也能保持轮胎垂直
              • 对车轮跳动时，前束和轮距变化有较好的抑制，提高了悬架刚度
              • 保证后倾角的最佳位置，改善加速和制动时的平顺性和舒适性，保证了直线行驶的稳定性
          • 非独立悬架
            • 板簧式
              • 
        • 车轮沿主销移动
          • 烛式悬架
          • 麦弗逊式悬架
            • 组成
              • 滑动立柱、横摆臂
            • 车轮所受的侧向力通过转向节大部分由横摆臂承受，其余部分由减振器活塞和活塞杆承受。一定程度减少了滑动磨擦和磨损（相比烛式）
            • 筒式减振器上的铰链的中心与横摆臂外端的球铰链中心的连线为主销轴线
            • 特点
              • 增大两前轮内侧空间，便于其他部件的摆放，但滑动立柱的磨损较大
      • 组成
        • 
        • 弹性元件
          • 缓冲作用
          • 分类
            • 钢板弹簧
              • 
            • 螺旋弹簧
              • 无需润滑、不怕泥污、布置空间小、质量小
              • 无减振作用，需预设导向机构
            • 扭杆弹簧
              • 
              • 弹簧钢制成，通过轴向扭转变形缓和冲击
            • 气体弹簧
              • 具有理想的变刚度特性
              • 分类
                • 空气弹簧
                  • 囊式
                  • 膜式
                • 油气弹簧
                  • 单气式
                    • 
                  • 双气式
                  • 两级压力式
                    • 
            • 橡胶弹簧
        • 减振器
          • 通过减振器自身的运动，消耗弹簧变形储存的能量，将其转转变为热能，并散发到空气中，以衰减弹簧的振动
          • 分类
            • 工作方式
              • 单向减振器
              • 双向减振器
                • 
            • 结构形式
              • 单筒减振器
              • 双筒减振器
            • 阻尼
              • 阻尼可调式
              • 阻尼不可调式
        • 导向杆系
          • 起传力和导向作用
        • 横向稳定器
          • 防止车身产生过大侧倾
• 转向系
  • 作用
    • 改变和恢复汽车的行驶方向
  • 组成
    • 转向器、转向传动机构、转向操纵机构
    • 转向操纵机构
      • 组成
        • 转向盘、转向轴、万向传动装置
      • 作用
        • 传递操纵力
    • 转向器
      • 将方向盘的旋转运动转换成转向摇臂的摆动
      • 传动效率
        • 输出功率与输入功率之比
      • 分类
        • 齿轮齿条式
          • 
          • 结构紧凑、质量轻、刚性大、转向灵敏、制造容易，成本低正逆效率都较高
        • 循环球式
          • 
          • 两级传动副
            • 第一级：螺杆螺母传动副
            • 第二级：齿条齿扇式传动副
          • 操纵轻便、使用寿命长、工作平稳可靠、逆效率很高
  • 分类
    • 机械转向系统
      • 
    • 动力转向系统
      • 液压助力转向系统
        • 
        • 常压式
          • 结构复杂、油泵寿命短、泄露较严重、消耗功率更多
        • 常流式
          • 
          • 转向油泵始终处于工作状态
      • 电动助力转向系统
        • 
        • 电动液压助力式
        • 直接电助力式
      • 气压助力
  • 系统术语
    • 转向中心/转弯半径
      • 
      • 车轮轴线相交于一点，交点称为转向中心
      • 由转向中心到外转向轮与地面接触点的距离R
    • 前展与转向梯形
      • 汽车两转向轮内外轮转角之差
      • 转向传动机构设计为梯形，由左、右转向节臂、转向横拉杆和前轴构成梯形
        • 为产生转向前展
    • 角传动比
      • Iw1
        • 转向盘转角增量与转向摇臂转角的相应增量之比
      • Iw2
        • 转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧的转向节的转角相应增量之比
      • Iw=Iw1*Iw2
        • 转向盘转角增量与转向盘所在一侧的转向节的转角相应增量之比
      • 影响
        • 越大转向越轻便；但传动比过大，将导致转向操作不够灵敏
    • 转向盘自由行程
      • 转向盘在空转阶段中的角行程
      • 存在原因
        • 机构零部件在相互连接时存在间隙，另外转向机构多用球头销连接传动，传动中存在球头销在小范围内摆动而无动力输出现象，反映到方向盘上就是自由行程
        • 缓和冲击、避免驾驶员过度紧张
      • 影响
        • 过大：转向不灵敏
        • 过小：路面冲击大，驾驶员过度紧张
• 制动系
  • 定义
    • 以外界在汽车某部分施加一定的制动力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置
  • 组成
    • 供能装置
      • 肌体、空气压缩机
    • 控制装置
      • 制动踏板
    • 传动装置
      • 真空助力器
        • 工作原理
          • 踩下制动踏板时：后腔与大气相通，而前腔仍保持真空，此时膜片前后形成压力差，大气压力推动膜片向前移动
          • 松开踏板时：控制阀关闭大气通道，重新连接前后腔，压力恢复平衡
    • 制动器
      • 鼓式、盘式
  • 分类
    • 按功用
      • 行车制动系统
      • 驻车制动系统
      • 第二制动系统
      • 辅助制动系统
    • 按能源
      • 人力制动
      • 伺服制动
        • 液压分类
          • 输出力和操作方式
            • 助力式
            • 增压式
          • 伺服能量
            • 真空伺服
            • 气压伺服
            • 液压伺服
      • 动力制动
  • 要求
    • 具有足够的制动效能，在一定制动初速度下的制动减速度、制动距离、驻车最大坡度要满足相关法律规定
    • 制动效能的稳定性好，具有一定的抗热衰退和水衰退能力
    • 制动时的操纵稳定性好，前、后轮制动器的制动力矩有适当的比例，左右轮的制动力矩应相等
    • 工作可靠，行车制动应采用双管路，其中一条失效时，另一套制动能力不低于规定值的30%
    • 操作方便、舒适，制动踏板和手柄的位置和行程符合人机工程学的要求
    • 全天候可使用，环保
  • 手动控制阀
    • 用于汽车的驻车制动和第二制动
    • 工作原理
      • 芯管在弹簧作用下紧靠操纵杆凸轮，此时进气阀关闭，排气阀开启，出气口经芯管和排气口通气
  • 鼓式制动器
    • 组成
      • 旋转件
        • 制动鼓
      • 固定件
        • 制动底板、轮缸、左右制动蹄
    • 工作原理（鼓式）
      • 踩下制动踏板，主缸向轮缸输送压力油，两制动蹄绕支撑销向外张开，压向制动鼓产生力矩，车轮对路面施加切向力，则路面对车轮产生反作用力，即制动力
      • 松开制动踏板时，复位弹簧将制动蹄拉回，制动力矩和制动力消失，制动终止
    • 分类
      • 摩擦面
        • 内张型
        • 外束型
      • 制动蹄促动装置
        • 凸轮式
        • 轮缸式
        • 楔块式
    • 领从蹄式制动器
      • 领蹄
        • 制动方向与旋转方向相同，具有增势作用
      • 从蹄
        • 转动方向相反，具有减势作用
  • 盘式制动器
    • 组成
      • 
      • 制动钳、制动钳体、活塞、摩擦片、制动盘
    • 分类
      • 按摩擦副中固定元件结构
        • 钳盘式
          • 定钳盘式
            • 组成
              • 制动盘、制动块、制动钳、活塞
            • 特点
              • 制动钳固定在车桥上
              • 制动块两侧都设有制动油缸，制动块可移动
              • 缺点
                • 油缸较多，油道需跨过制动盘，制动钳结构复杂
                • 热负荷较大时，油道中的制动液容易受热气化
                • 若用于驻车制动，还需额外假装一个机械促动的驻车制动钳
          • 浮钳盘式
            • 组成
              • 
              • 制动盘、制动块、制动钳、活塞（1个）
            • 特点
              • 仅在一侧设置油缸，用以驱动该侧制动块
              • 另一侧的制动块附在钳体上，制动时随钳体移动
              • 增加了导向销，钳体可沿销轴移动
            • 比较
              • 轴向和径向尺寸小，制动液受热气化机会少
              • 不需额外加设驻车制动钳，只需加装一些推动液压缸活塞的驻车制动机械传动零件即可
        • 全盘式
    • 比较（鼓式）
      • 优点
        • 无摩擦助势作用，制动效能受摩擦系数小，稳定
        • 水稳定性好，且浸水后恢复较快
        • 制动力相同的情况下，尺寸重量较小
      • 缺点
        • 制动效能较低，促动管压力较高，一般要用伺服装置
        • 兼用于驻车制动时，传动装置较复杂
  • ABS
    • 工作过程
      • 减压
        • 轮速传感器检测到轮胎抱死时，出液阀通电开启，轮缸油压江夏，轮胎抱死趋势得到抑制。与此同时，驱动电机启动带动液压泵工作，将制动液加压送回主缸
      • 保压
        • 减压过程中，滑移率降低至最佳水平，此时进液阀出液阀关闭
      • 增压
        • 当滑移率过低，说明制动压力不足，进液阀开启，出液阀关闭，轮缸油压重新升高
      • 增压、减压、保压循环出现，防止车轮抱死