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1、2020/10/6,吉林大學,四輪驅動汽車的構造及原理,2020/10/6,吉林大學,內容提要,四輪驅動汽車的概述 四輪驅動的主要裝置 驅動系的總布置形式 四輪驅動的分類及特點 四輪驅動汽車的行駛特性 驅動型式對汽車行駛特性的影響,,2020/10/6,吉林大學,四輪驅動汽車的概述,四輪驅動汽車的引入 最初，對四輪驅動汽車僅僅注意其牽引性，即在二輪驅動 難以通過的地方使另外的二輪也參與驅動，或者是將強大的動力盡可能的分配給多個輪胎，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動了。此類汽車使用 四輪驅動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、轉向性和制動
2、性。 為了達到上述要求，四輪驅動系統(tǒng)采用分動器、中間差速器、差動限制裝置等一系列裝置，自動的或按司機駕駛意圖綜合的控制發(fā)動機功率及制動力，盡可能的降低功率損失，把驅動扭矩合理的分配給前后車輪。,,2020/10/6,吉林大學,,四輪驅動汽車的概述,四輪驅動汽車的概念 四輪驅動汽車是具有將發(fā)動機的動力傳遞給四個車輪，并通過這些車輪驅動、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動汽車的發(fā)展 3. 四輪驅動賽車在方程式汽車大賽中的使用 4. 在汽車拉力賽中獨領風騷的四輪驅動汽車 5. 四輪驅動汽車向實用汽車方向的發(fā)展 6. 高性能轎車的四輪驅動化
3、,2020/10/6,吉林大學,四輪驅動汽車的概述,四輪驅動系統(tǒng)總布置圖 1. 將發(fā)動機產生的動力傳遞給變速器，然后利用分動器把動力分 配給前后傳動軸，接著通過傳動軸將動力傳遞給前后差速器， 與各個差速器相連接的半軸使四個輪胎旋轉，如方案1 2.許多時候不使用分動器，而在分動器的位置上布置中間差速器， 它具有差動功能，又稱軸間差速器，如方案2 3.對于前輪驅動轎車，四輪驅動化時，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殼體中，如方案3,,2020/10/6,吉林大學,四輪驅動的主要裝置,分動器 差速器 差動限制裝置 粘性聯(lián)軸節(jié) 萬向聯(lián)軸節(jié),,20
4、20/10/6,吉林大學,分動器,分動器的作用 把變速器傳遞來的動力分配給前后驅動輪系 分動器結構分類 1. 直接連接式分動器 一種為圖中的短時四輪驅動 的分動器，切換裝置布置在 分動器內，當圖中的爪式離 合器接通時即成為前后輪直 接連接的四輪驅動；反之即 為后輪驅動。 另一種為裝有變速裝置的分動器，設有兩檔，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 進行二輪或四 輪驅動的切換。,,2020/10/6,吉林大學,分動器結構分類,2. 液壓多片離合器式分動器 當液壓多片離合器分離時，汽車為后輪驅動；多片離合器強烈結合在一起時，發(fā)動機的動力也能傳遞給前輪。
5、 3. 中間差速器鎖死式分動器 通過中間差速器，可以把發(fā)動機動力按一定比例分配給前后驅動輪系。此種形式分動器大多數(shù)采用爪時離合器，司機在座椅上遙控操作，或該裝置自動動作使中間差速器鎖死,,2020/10/6,吉林大學,分動器結構分類,4.驅動力前后分配式分動器 這種分動器利用粘性聯(lián)軸節(jié)或液壓裝置驅動后輪，其功能只是把驅動扭矩分配給前后輪。 5.中間差速器差動限制式分動器 主要利用前后驅動輪系的轉速差來限制中間差速器的差動，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合時粗暴影響汽車行駛狀態(tài)的缺點。右圖為其兩種形式,,2020/10/6,吉林大學,分動器的布置形式,獨立式分動器 這
6、種分動器單獨使用自己的殼體，是一個獨立的總成。如圖：左側為后輪驅動系的原布置方案，右側為四輪驅動時的布置方案。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-差速器式分動器 這種形式主要用于發(fā)動機前橫置的汽車上，可以解決布置上的困難。 與變速器一體化的分動器 主要用于發(fā)動機前縱置的四輪驅動汽車上，從而使結構緊湊。如圖：在發(fā)動機后端布置了變速-分動器，通過它將動力分配給后輪。,,2020/10/6,吉林大學,差速器,工作原理 如圖：當左右車輪轉速相同時小齒輪不轉動，差速器的齒輪托架和兩個側齒輪以相同的轉速旋轉；當左右車輪發(fā)生轉速差時，小齒輪被迫作旋轉運動吸收左右車輪的轉速差
7、。 差速器形式 1. 錐齒輪式差速器 最常見的結構形式，一般小齒輪 有2個，有時為減輕小齒輪的工 作負荷，也有使用4個小齒輪的。,,2020/10/6,吉林大學,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)，在前后傳動軸的轉速相同時，小齒輪不轉動，整個機構一同旋轉；當前后傳動軸轉速不同時，中心齒輪和行星齒輪托架的轉速差使小齒輪轉動，并吸收前后傳動軸的轉速差。 3.復合行星齒輪式差速器 如圖，該差速器采用了兩個中心齒輪并列布置，使用行星齒輪托架把兩個中心齒輪連接起來。動力從左側的中心齒輪輸入，由行星齒輪托架驅動前輪，右側的中心齒輪驅動后輪。,,2020/1
8、0/6,吉林大學,差動限制裝置,功能 差速器雖然能把相同大小的扭矩分配給兩個轉速不同的軸，但是當有一側車輪空轉而不產生驅動力時，另一側車輪也不能產生驅動力，致使汽車拋錨。差動限制裝置的出現(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，而當單側車輪空轉時限制其差動。 分類 1.扭矩感應式差動限制裝置 差動限制裝置能感應到差速器的差動扭矩，當扭矩過大時自動的限制差速器的差動。主要有多片摩擦離合器和扭矩敏感式差速器。 2.轉速差感應式差動限制裝置 差動限制裝置能感知到差速器的差動速度，當差動速度較大時，自動的限制差速器的差動。主要指粘性聯(lián)軸節(jié)。,,2020/10/6,吉林大學,典
9、型差動限制裝置,多片摩擦離合器式 1. 結構圖。在差速器殼體和側齒輪之間布置了摩擦片，工作時，由于差速器扭矩的作用，用凸輪把摩擦片壓緊。 2. 工作原理。主動小齒輪驅動齒環(huán)，差速器小齒輪驅動側齒輪，使整個差速器一起旋轉。當左右輪轉速差變大時，中間部分的左右端面凸輪因傳遞扭矩過大而分離，把左右兩個側齒輪緊壓向差速器殼體，其結果使轉速低的側齒輪轉速升高了。 3.特點。這種裝置差動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,粘性聯(lián)軸節(jié),1.結構原理。 粘性聯(lián)軸節(jié)殼體內充滿高粘性的液體，一般多數(shù)使用硅油。當粘性聯(lián)軸節(jié)的殼體和內軸發(fā)生相對旋轉時，
10、外板和內板也發(fā)生相對的旋轉運動使高粘度的硅油內部產生剪切力，該阻力將限制殼體和內軸的相對旋轉運動，從而達到傳遞扭矩的目的。 2.特點。 粘性聯(lián)軸節(jié)的優(yōu)點在于，如果適當?shù)淖兏鼉韧獍逍螤?、兩板之間的間隔，適當?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限制。,,2020/10/6,吉林大學,萬向聯(lián)軸節(jié),用途 連接四輪驅動汽車上的軸類零件，提高汽車性能。 分類 1.叉式聯(lián)軸節(jié) 使用比較廣泛，其結構簡單、 強度高、耐久性好、生產性高、 成本低.在輸入軸轉速一定時叉 式聯(lián)軸節(jié)每轉一圈發(fā)生兩次加 減速運動，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,萬向聯(lián)軸節(jié),2.等速聯(lián)軸節(jié) 主要特點是其傳動不因兩軸連接角而出現(xiàn) 輸出轉速的波動，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)殼體內有六個滾球，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,驅動系的總布置形式,因為目前的四輪驅動系大都是從二輪驅動系改造過來的，所以在進行四輪驅動分類時必須考慮原二輪驅動的布置特點。 四輪驅動的總布置分類 以前縱置發(fā)動機后輪驅動為原型的四輪驅動 以前縱置發(fā)動機前輪驅動為原型的四輪驅動 以前橫置發(fā)動機前輪驅動為原型的四輪驅動 以中置發(fā)動機
12、為原型的四輪驅動 后置發(fā)動機的四輪驅動,,2020/10/6,吉林大學,驅動系的總部置形式,以前縱置發(fā)動機后輪驅動為原型的四輪驅動 1.布置方案 在原型基礎上，在傳動軸前面的萬向聯(lián)軸節(jié)處布置一個分動器，并且在分動器前端布置一個傳動軸和前差速器。,,2020/10/6,吉林大學,驅動系的總部置形式,2.非獨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)動機下面布置前驅動橋，前橋懸掛在彈簧上，汽車運動時，前橋可隨彈簧上下顛動，由于原車發(fā)動機離地面較高且有較大的空間，一般不會有問題。 3.轎車的解決方案 轎車的前橋都是獨立懸掛的，在發(fā)動機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)動機油底殼做成一個總成來解決上述問題。,,2020/10/6,吉林大學,驅動系的總布置形式,以前縱置發(fā)動機前輪驅動為原型的四輪驅動 1.布置方案 采用前置發(fā)動機后輪驅動汽車的布置方案 2.產生的問題及解決方法 A 容易使發(fā)動機過分前移 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)動機時，直列發(fā)動機最多為5缸 六缸發(fā)動機需選用V6形式的。 3.與原型車的對比結果 A 行駛性能大幅提高 B 底盤距地面高度略有上升 C 車廂內有效空間變小,,,2020/10/6,吉林大學,驅動系的總部置形式,以前橫置發(fā)動機前輪驅動為原型的四輪驅動
14、 1.布置方案 將分動器布置到變速-差速器內，形成變速-分動-差速器結構 2.特點 結構緊湊，發(fā)動機一般采用直列4缸機，最多直列5缸或V6機,,2020/10/6,吉林大學,驅動系的總布置形式-、,以中置發(fā)動機為原型的四輪驅動 這種布置方案中，發(fā)動機處于底盤的中部，司機座椅之后，它可以使前后橋載荷近似的達到50：50，整車轉動慣量變小，從而提高了汽車的形式性能。 后置發(fā)動機的四輪驅動 由于發(fā)動機后置，導致后橋后移，后橋殼內布置有變速機構、分動機構和差速機構。這種四輪驅動汽車很少。,,2020/10/6,吉林大學,四輪驅動的分類及特點,,,2020/10/6,吉林大學,短時四輪驅
15、動方案,短時四輪驅動的概要 短時四輪驅動可以自由的選擇四輪驅動或二輪驅動。比常時四輪驅動經濟型好，而且不會拋錨。在四輪驅動且前后差速器全部鎖死狀態(tài)下，即便三個車輪不著地，只要有一個車輪著地，也能把發(fā)動機輸出的動力全部轉換為汽車的驅動力。 短時四輪驅動加重了駕駛員的負擔 駕駛員需要判斷出在哪一種場合該選用哪一種驅動方式，駕駛員也必須明白車輛的二輪驅動和四輪驅動各有何優(yōu)缺點，駕駛員需要有熟練的駕駛技能。 短時四輪驅動汽車的兩大特征 1.越野性好 2.難于使用,,2020/10/6,吉林大學,短時四輪驅動汽車的切換機構,機械離合器 駕駛員拉動選擇拉桿來控制機械離合器 從而完成二輪或四輪驅
16、動的選擇。 液壓多片離合器 該離合器布置在多片式分動器內， 駕駛員在遇到緊急情況采取緊急 制動或緊急加速時，可自動轉換 成四輪驅動。液壓油壓力大小可 根據(jù)發(fā)動機油門開度和車速大小 加以控制。,,2020/10/6,吉林大學,短時四輪驅動汽車的傳動效率,效率問題 短時四輪驅動汽車在二輪驅動時，2個 非驅動輪不起驅動作用而在路上空轉， 并且?guī)优c之相關的驅動輪系如半軸、 差速器、傳動軸等也跟著空轉，從而消 耗了大量的能量，降低了傳動效率。 解決方案 1.自由輪轂 自由輪轂布置在車輪輪轂處，其功能是在四輪驅動時鎖死連接；在二輪驅動時分開空轉，使車輪不再帶動驅動輪系轉動而單獨空轉，從而減少
17、了能量損失，提高了傳動效率。 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。通過執(zhí)行機構可以控制自由輪機構和車輪自動的分離或嚙合，從而使驅動輪系中的大多數(shù)轉動件停止轉動以提高傳動效率。,,2020/10/6,吉林大學,常時四輪驅動方案,常時四輪驅動概述 常時四輪驅動系統(tǒng)上布置有中間差速器，其作用是把驅動扭矩傳遞給前后車輪，同時吸收前后車輪的轉速差。 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 中間差速器差動限制方式 2.變動扭矩分配方式 被動扭矩分配方式（利用前后輪轉速差分配扭矩） 主動扭矩分配方式（電子控制分配扭矩）,,2020/10/6,
18、吉林大學,常時四輪驅動固定扭矩分配方式-,固定扭矩分配方式的特點 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構，多數(shù)為50：50。 中間差速器鎖死方式 汽車正常行駛時，中間差速器自由差動。下圖為當一個車輪陷進泥坑，差速器鎖死與不鎖死情況下的示意圖： 如左圖，當作前輪陷 進泥坑時，司機將中 間差速器鎖死，后輪 產生驅動力，使汽車 擺脫拋錨的危險。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,常時四輪驅動固定扭矩分配方式-,中間差速器差動限制方式 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)布置在前后驅動輪系之間 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)差動式中間差速器 液壓多片離合器差動限制式中間差速器,,2020/10/6,吉林大學,常時四輪驅動變動扭矩分配方式-,變動扭矩分配方式的特點 汽車在行進中能適應行駛狀態(tài)和路面情況，把驅動扭矩合理的分配給前后輪，能充分發(fā)揮各輪胎的驅動力，
20、并提高操縱穩(wěn)定性。 被動扭矩分配方式 1.特點 A. 依靠前后輪轉速差分配扭矩，其結構緊湊，成本低 B.傳遞的扭矩小，適用于微型車和輕型車 2.結構 在前置前驅汽車上追加一個分動器， 把傳動軸延長使之能驅動后輪，再 適當?shù)牟贾靡粋€粘性聯(lián)軸節(jié)，就實 現(xiàn)了四輪驅動方案。如圖,,2020/10/6,吉林大學,被動扭矩分配方式,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，粘性聯(lián)軸節(jié)的殼體 和內板以近似相同的轉速作旋轉運動， 驅動扭矩沒有分配到后輪上，汽車相 當于前置前驅。當前后輪有哪一個車 輪發(fā)生打滑空轉時，外板和內板間產 生相對滑動，粘性聯(lián)軸節(jié)工作
21、使汽車 變成四輪驅動。 B.液力偶合器 主要利用工作油通過節(jié)流孔產生的粘 性阻力來傳遞扭矩,,2020/10/6,吉林大學,被動扭矩分配方式-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.轉翼式聯(lián)軸節(jié) 前后輪產生轉速差時，三翼板攪動硅 油使硅油變成壓力油推動活 塞滑動，使?jié)袷蕉嗥x合器動作開始傳遞扭矩。如圖,,2020/10/6,吉林大學,主動扭矩分配方式,主動扭矩分配方式的特點 利用電腦和各種傳感器不斷地判斷輪胎對地面的動態(tài)附著力和司機的駕駛意圖，積極的控制汽車差速器的差動狀態(tài)，平衡各輪的驅動力，優(yōu)化汽車的各項性能。 示例-奔馳4瑪奇克 該車的車載電腦對
22、車輪轉速、汽車車速、轉向盤轉向角度、制動力進行判斷，控制油壓并驅動相關離合器動作，自動的將中間差速器和后差速器鎖死，自動的切換成后二輪驅動或四輪驅動，并可從四種運行模式中自選一種最佳的運動模式。,,2020/10/6,吉林大學,四輪汽車的行駛特性,壞路的通過性 1.階梯路面的攀升 后輪驅動汽車：前輪頂住時，后輪驅動力再大也沒用。 前輪驅動汽車：前輪雖然能抬起，但抬起瞬間車輪失去對階梯 壁面的壓力，汽車退回，恢復原狀。 四輪驅動汽車：后輪驅動力使前輪壓在階梯壁面，前輪驅動力 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、 對于不裝用差動限制裝置的二輪驅動汽車完全不能行駛。即使 四輪驅動，如果在差速器上沒有差動限制裝置或沒有裝用差動 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,壞路的通過性,3.雙摩擦系數(shù)路面 此類路況如汽車單側前后輪碰到冰面或水濕路面，會使得路面摩擦系數(shù)十分小，如果踏動制動踏板，汽車可能會發(fā)生嚴重側滑或圍繞自身重心旋轉。 在汽車上裝用差速器差動限制裝置后，不僅能抑制車輪打滑，還能使另一側的車輪產生數(shù)倍大的驅動力，使汽車擺脫困境。 這種裝置同時適用于二輪與四輪驅動汽車，但在四輪驅動汽
24、車上會更有效。,,2020/10/6,吉林大學,四輪驅動汽車的轉向性,轉向性分析 圖示為汽車轉彎中單側前后 輪的模型。如果轉彎過程中 無加減速，勻速行駛，此時 的汽車轉向性取決于作用在 前后輪上的轉向力大小。如 果前輪轉向力大于后輪轉向， 汽車將發(fā)生過轉向現(xiàn)象；如 果前輪轉向力較小時汽車將 發(fā)生轉向不足問題。,,2020/10/6,吉林大學,各種形式四輪驅動汽車的轉向,四輪直接連接的四輪驅動 汽車急轉彎時會出現(xiàn)制動現(xiàn)象，轉向盤變得沉重，輪胎出現(xiàn)前后方向打滑，這將使汽車失去側向力。此類汽車只能在轉彎半徑比較大的道路上使用。 轉彎制動性 解決途徑 單向超越離合器是一種只
25、能單方面 傳遞扭矩的機構。如圖外環(huán)動力來 自發(fā)動機，內環(huán)接前驅動軸。汽車 直線行駛時發(fā)動機扭矩傳遞給前后 輪，此時為四輪驅動；轉彎時，前 輪比后輪轉動快，單向超越離合器 空轉，前輪和發(fā)動機間的傳動被切 斷而成為后輪驅動，從而解決了轉向制動問題。,,2020/10/6,吉林大學,各種形式四輪驅動汽車的轉向,中間差速器無差動限制方式的四輪驅動 此類汽車前后輪的驅動扭矩分配比固定不變，在轉彎過程中如果突然緊急加速的話，其前后車輪所獲得的驅動扭矩急劇增加，結果使前輪側向力變得十分小，有時甚至為零，使汽車沖出彎道。 可變扭矩分配方式的常時四輪驅動 由于差動限制裝置的作用，即便前輪有
26、較大滑動，但是驅動扭矩開始向后輪轉移，從而抑制了前輪的滑動，使汽車具有不足轉向特性。 驅動力分配控制方式的四輪驅動 驅動力的分配問題極大的影響著汽車的轉向性，此類方式能根據(jù)行駛狀態(tài)合理分配前后輪驅動力，所以比較理想。,,2020/10/6,吉林大學,四輪驅動汽車的制動,概述 在二輪驅動汽車上，前后輪完全獨立，制動時，前后輪制動力互不相關。而四輪驅動汽車其前后驅動輪總是以某種形式互相連接在一起，制動時，前后制動器互相影響，使汽車的制動性發(fā)生很大的變化。 輪胎抱死時汽車的運動 1.前輪抱死 前輪失去轉向性，后輪沒抱死，仍產生充分的側向 力，致使汽車沿彎道切線方向沖出道路。 2.后輪抱
27、死 后輪失去側向力并且產生橫向打滑，使汽車繞自身 重心旋轉直至停車。 3.前后輪同時抱死 前后輪全都失去側向力，汽車仍按輪胎抱死 前的運動路線繼續(xù)向前行駛，直至停車。,,2020/10/6,吉林大學,制動防抱死系統(tǒng),功能 通過控制車輪的制動扭矩，使輪胎的滑動率處于最佳范圍，在車輪不抱死的情況下使輪胎產生最大的制動力，同時在保持較高方向穩(wěn)定性的前提下在最短距離內達到制動效果，從而提高整車的制動力和轉彎力。 原理 滑動率：S = (V-Vt)*100%/V 其中： V 汽車速度 Vt 輪胎速度 S = 1520%時，制動力系數(shù) 達到最大值，通過控制滑動
28、率大小從而達到控制制動力大小的目的。,,2020/10/6,吉林大學,四輪驅動汽車的制動防抱死系統(tǒng),不足 在二輪驅動汽車上發(fā)展起來的制動防抱死系統(tǒng)并不能直接用到四輪驅動汽車上，原因有： A. 四輪汽車車速檢測困難，檢測出的最高車速容易使 控制系統(tǒng)造 成誤判。 B. 制動系的振動過大。防抱死系統(tǒng)的工作原理是加大 制動力使車輪即將抱四時再減少制動力，這樣反復 自動控制。由于四驅動系慣性相對 較大，就導致了 更大的振動。,,2020/10/6,吉林大學,四輪驅動汽車的制動防抱死系統(tǒng),問題的解決方案 1.在制動防抱死系統(tǒng)起作用時，使差動限制裝置的作 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.在制動防抱死系統(tǒng)起作用時，把前后驅動輪系分離 開來，使汽車自動的變?yōu)槎嗱寗悠嚒? 3.采用加速度傳感器，判斷路面摩擦系數(shù)大小，進而 利用制動控制程序進行制動控制。,,2020/10/6,吉林大學,驅動型式對汽車行駛性能的影響,2020/10/6,吉林大學,驅動型式對縱向動力學的影響,由于前軸與后軸載荷不同及汽車質心位置變化的影響，前輪驅動與后輪驅動對附著系數(shù)的利用率不同。而全輪驅動的牽引性能則受轉矩分配率的影響。,2020/10/6,吉林大學,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。忽略風阻與旋轉質量的等效慣性力，驅動輪傳遞的縱向力有：,,,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,前軸驅動與后軸驅動車的牽引性能,,,前軸、后軸驅動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,全輪驅動汽車力矩分配,如果是平衡式全輪驅動(有中央差速器)，則要按一定比例分配前后軸間的驅動力矩。后軸的力矩分配系數(shù)為：,對前軸驅動=0；后輪驅動=1。一些全輪驅動汽車對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,全輪驅動汽車等效爬坡度,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，等效爬坡度為,后軸車輪先打滑時，等效爬坡度為,2020/10/6,吉林大學,各種驅動型式汽車牽引性能的比較,2020/10/6,吉林大學,驅動型式對橫向動力學的影響,由于庫侖摩擦圓的作用，驅動方式對橫向動力學的影響使驅動輪所能傳遞的側向力小于非驅動輪的，在一般路面的行駛范圍內，現(xiàn)代轎車中的駕駛員是感覺不到這種差異的。在前輪驅動時，僅是驅動力
32、對轉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，這種驅動影響才明顯表露出來。 前輪驅動時，前軸首先達到附著檢限，汽車向前駛出彎道，表現(xiàn)為不足轉向。后輪驅動汽車通過調整行駛機構也可使汽車在極限區(qū)域內為不足轉向。如果驅動輪超過牽此檢限，打滑并喪失后軸的側向導向能力，則當發(fā)動機扭矩較大或在平滑道路上行駛時，固有轉向特性將可能變?yōu)閲乐氐倪^多轉向。,2020/10/6,吉林大學,全輪驅動汽車優(yōu)缺點,全輪驅動汽車的優(yōu)點在附著系數(shù)小的道路上特別明顯，因為推進力分配在兩軸上，在總的推進力相同情況下，車輪可傳遞較大的側向力，因為沒有一個車輪單獨超過附著極限。 不過全輪驅動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態(tài)的極限，因為它不象單軸驅動那樣通過不足轉向或過多轉向的增大明顯告知駕駛員。因為四輪均傳遞驅動力，當在平坦的彎道上達到很高的速度以及后軸分配力矩較多時，只有很少的側向力儲備使汽車保持穩(wěn)定。,2020/10/6,吉林大學,全輪驅動汽車改善穩(wěn)定性的措施,基于這一原因，BENZ特別選擇了自動轉換的4輪驅動案(4 MATIC)。一般情況下，4 MATIC汽車以后輪驅動行駛，只是當縱向或橫向滑動率超過規(guī)定的極限值時，才由電子接通前軸驅動，這將通過速度儀中發(fā)亮的信號燈告知駕 駛員。,2020/10/6,吉林大學,驅動系統(tǒng)結構對穩(wěn)定性的影響,2020/10/6,吉林
34、大學,差速器鎖結構和作用,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動輪之間的差速，并通過將剩余的驅動力矩傳給附著能力較高的車輪來阻礙車輪的進一步空轉。目前已有手動的、自動鎖定的和自動調節(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,可鎖式差速器結構,2020/10/6,吉林大學,差速器鎖止參數(shù),鎖定度S 的定義為兩個單獨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，軸傳動比為，效率為=0.95至0.97，則鎖定力矩為：,,2020/10/6,吉林大學,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，轎車用限止滑轉的差速器除可改善牽引性外，還對行駛特性有良好的作用?？涉i式差速器在單軸驅動的汽車中實質上僅限于后輪驅動。因為前輪驅動時驅動力的分配不均，使轉向時產生較大的干擾力矩。 由于設置了差速器鎖，單側光滑車道上的牽引性能得到了最明顯的改善。圖5-35表示了一輛全輪驅動汽車在兩側不 的路面上加速，后軸橫向鎖定時具有明顯的作用。在 情況下，縱向鎖定使推進力僅有微小的改善。采用橫向鎖定時，在兩側不等的車道上，單側較高的力產生繞汽車質心的橫擺力矩，該力矩必須由車輪轉向來補償。橫擺力矩的大小取決于驅動力矩、鎖定力矩和左右車道的附著系數(shù)。,2020/10/6,吉林大學,圖 5-35,
36、2020/10/6,吉林大學,圖 5-37,汽車在左右摩擦系數(shù)不同 路面上加速時驅動力的分配、 鎖定力矩和橫擺穩(wěn)定性之間的關系,2020/10/6,吉林大學,圖5-38 圖5-39,2020/10/6,吉林大學,差速鎖對行駛穩(wěn)定性影響的分析,在曲線行駛中加速時，踏下加速踏板后增大的推進力，其絕大部分全給了曲線外側具有較大附著性的車輪，因此前述作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時不足轉向趨勢減小，初始橫向加速度低時，汽車處于中性轉向。 若初始橫向加速度較高，便出現(xiàn)向曲線內側旋轉的橫擺力矩，如提供的驅動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。在有差速傳動的汽車上多余的圓周力通過曲線內側車輪的打滑來抵消，因而橫擺運動必然是穩(wěn)定的。,
四輪驅動汽車構造及原理-全部.ppt
