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1、7/6/2022吉林大学吉林大学内容提要内容提要 四轮驱动汽车的概述 四轮驱动的主要装置 驱动系的总布置形式 四轮驱动的分类及特点 四轮驱动汽车的行驶特性 驱动型式对汽车行驶特性的影响7/6/2022吉林大学吉林大学分动器结构分类分动器结构分类4.4.驱动力前后分配式分动器驱动力前后分配式分动器 这种分动器利用粘性联轴节或液这种分动器利用粘性联轴节或液压装置驱动后轮，其功能只是把驱动压装置驱动后轮，其功能只是把驱动扭矩分配给前后轮。扭矩分配给前后轮。5.5.中间差速器差动限制式分动器中间差速器差动限制式分动器 主要利用前后驱动轮系的转速差主要利用前后驱动轮系的转速差来限制中间差速器的差动，如粘
2、性联来限制中间差速器的差动，如粘性联轴器。它可以克服中间差速器锁死装轴器。它可以克服中间差速器锁死装置分离和结合时粗暴影响汽车行驶状置分离和结合时粗暴影响汽车行驶状态的缺点。右图为其两种形式态的缺点。右图为其两种形式7/6/2022吉林大学吉林大学分动器的布置形式分动器的布置形式 独立式分动器独立式分动器 这种分动器单独使用自己的壳体，是这种分动器单独使用自己的壳体，是一个独立的总成。如图：左侧为后轮一个独立的总成。如图：左侧为后轮驱动系的原布置方案，右侧为四轮驱驱动系的原布置方案，右侧为四轮驱动时的布置方案。这种布置是吉普车动时的布置方案。这种布置是吉普车的典型布置，越野车也大都采用这种的典
3、型布置，越野车也大都采用这种布置。布置。 变速变速- -分动分动- -差速器式分动器差速器式分动器 这种形式主要用于发动机前横置的汽这种形式主要用于发动机前横置的汽车上，可以解决布置上的困难。车上，可以解决布置上的困难。 与变速器一体化的分动器与变速器一体化的分动器 主要用于发动机前纵置的四轮驱动汽主要用于发动机前纵置的四轮驱动汽车上，从而使结构紧凑。如图：在发车上，从而使结构紧凑。如图：在发动机后端布置了变速动机后端布置了变速- -分动器，通过它分动器，通过它将动力分配给后轮。将动力分配给后轮。 7/6/2022吉林大学吉林大学差速器差速器 工作原理工作原理 如图：当左右车轮转速相同时如图：
4、当左右车轮转速相同时小齿轮不转动，差速器的齿轮托架小齿轮不转动，差速器的齿轮托架和两个侧齿轮以相同的转速旋转；和两个侧齿轮以相同的转速旋转；当左右车轮发生转速差时，小齿轮当左右车轮发生转速差时，小齿轮被迫作旋转运动吸收左右车轮的转被迫作旋转运动吸收左右车轮的转速差。速差。 差速器形式差速器形式 1. 锥齿轮式差速器锥齿轮式差速器 最常见的结构形式，一般小最常见的结构形式，一般小齿轮齿轮 有有2个，有时为减轻小齿轮的个，有时为减轻小齿轮的工工 作负荷，也有使用作负荷，也有使用4个小齿轮个小齿轮的。的。7/6/2022吉林大学吉林大学差速器形式差速器形式2.2.双行星齿轮式差速器双行星齿轮式差速器
5、 如图，变速器输出的扭矩传递如图，变速器输出的扭矩传递给齿环，在前后传动轴的转速相给齿环，在前后传动轴的转速相同时，小齿轮不转动，整个机构同时，小齿轮不转动，整个机构一同旋转；当前后传动轴转速不一同旋转；当前后传动轴转速不同时，中心齿轮和行星齿轮托架同时，中心齿轮和行星齿轮托架的转速差使小齿轮转动，并吸收的转速差使小齿轮转动，并吸收前后传动轴的转速差。前后传动轴的转速差。3.3.复合行星齿轮式差速器复合行星齿轮式差速器 如图，该差速器采用了两个中心如图，该差速器采用了两个中心齿轮并列布置，使用行星齿轮托齿轮并列布置，使用行星齿轮托架把两个中心齿轮连接起来。动架把两个中心齿轮连接起来。动力从左侧
6、的中心齿轮输入，由行力从左侧的中心齿轮输入，由行星齿轮托架驱动前轮，右侧的中星齿轮托架驱动前轮，右侧的中心齿轮驱动后轮。心齿轮驱动后轮。7/6/2022吉林大学吉林大学差动限制装置差动限制装置 功能功能 差速器虽然能把相同大小的扭矩分配给两个转速不同的轴，差速器虽然能把相同大小的扭矩分配给两个转速不同的轴，但是当有一侧车轮空转而不产生驱动力时，另一侧车轮也不能但是当有一侧车轮空转而不产生驱动力时，另一侧车轮也不能产生驱动力，致使汽车抛锚。差动限制装置的出现，克服了差产生驱动力，致使汽车抛锚。差动限制装置的出现，克服了差速器的不足。这种装置允许差速器在正常使用条件下差动，而速器的不足。这种装置允
7、许差速器在正常使用条件下差动，而当单侧车轮空转时限制其差动。当单侧车轮空转时限制其差动。 分类分类 1.1.扭矩感应式差动限制装置扭矩感应式差动限制装置 差动限制装置能感应到差速器的差动扭矩，当扭矩过大差动限制装置能感应到差速器的差动扭矩，当扭矩过大时自动的限制差速器的差动。主要有多片摩擦离合器和扭矩敏时自动的限制差速器的差动。主要有多片摩擦离合器和扭矩敏感式差速器。感式差速器。 2.2.转速差感应式差动限制装置转速差感应式差动限制装置 差动限制装置能感知到差速器的差动速度，当差动速度较大差动限制装置能感知到差速器的差动速度，当差动速度较大时，自动的限制差速器的差动。主要指粘性联轴节。时，自动
8、的限制差速器的差动。主要指粘性联轴节。 7/6/2022吉林大学吉林大学典型差动限制装置典型差动限制装置 多片摩擦离合器式多片摩擦离合器式 1. 结构图。结构图。在差速器壳体和侧齿在差速器壳体和侧齿轮之间布置了摩擦片，工作时，由于轮之间布置了摩擦片，工作时，由于差速器扭矩的作用，用凸轮把摩擦片差速器扭矩的作用，用凸轮把摩擦片压紧。压紧。 2. 工作原理。工作原理。主动小齿轮驱动齿主动小齿轮驱动齿环，差速器小齿轮驱动侧齿轮，使整环，差速器小齿轮驱动侧齿轮，使整个差速器一起旋转。当左右轮转速差个差速器一起旋转。当左右轮转速差变大时，中间部分的左右端面凸轮因变大时，中间部分的左右端面凸轮因传递扭矩过
9、大而分离，把左右两个侧传递扭矩过大而分离，把左右两个侧齿轮紧压向差速器壳体，其结果使转齿轮紧压向差速器壳体，其结果使转速低的侧齿轮转速升高了。速低的侧齿轮转速升高了。 3.特点特点。这种装置差动限制效果较好。这种装置差动限制效果较好并能提高操纵稳定性，常用于方程式并能提高操纵稳定性，常用于方程式赛车和拉力赛车。赛车和拉力赛车。7/6/2022吉林大学吉林大学粘性联轴节粘性联轴节1.结构原理。结构原理。 粘性联轴节壳体内充满高粘性的粘性联轴节壳体内充满高粘性的液体，一般多数使用硅油。当粘液体，一般多数使用硅油。当粘性联轴节的壳体和内轴发生相对性联轴节的壳体和内轴发生相对旋转时，外板和内板也发生相
10、对旋转时，外板和内板也发生相对的旋转运动使高粘度的硅油内部的旋转运动使高粘度的硅油内部产生剪切力，该阻力将限制壳体产生剪切力，该阻力将限制壳体和内轴的相对旋转运动，从而达和内轴的相对旋转运动，从而达到传递扭矩的目的。到传递扭矩的目的。2.特点。特点。 粘性联轴节的优点在于，如果粘性联轴节的优点在于，如果适当的变更内外板形状、两板之适当的变更内外板形状、两板之间的间隔，适当的选择硅油的特间的间隔，适当的选择硅油的特性，可以使粘性联轴节的扭矩分性，可以使粘性联轴节的扭矩分配特性非常柔和而且连续，很适配特性非常柔和而且连续，很适合于前差速器的差动限制。合于前差速器的差动限制。7/6/2022吉林大学
11、吉林大学万向联轴节万向联轴节 用途用途 连接四轮驱动汽车上的轴类零件，提高汽车性能。连接四轮驱动汽车上的轴类零件，提高汽车性能。 分类分类 1.1.叉式联轴节叉式联轴节 使用比较广泛，其结构简单、使用比较广泛，其结构简单、 强度高、耐久性好、生产性高、强度高、耐久性好、生产性高、 成本低成本低. .在输入轴转速一定时叉在输入轴转速一定时叉 式联轴节每转一圈发生两次加式联轴节每转一圈发生两次加 减速运动，为非等速联轴节，减速运动，为非等速联轴节， 用于连接角度比较小的情况。用于连接角度比较小的情况。 7/6/2022吉林大学吉林大学万向联轴节万向联轴节2.2.等速联轴节等速联轴节 主要特点是其传
12、动不因两轴连接角而出现主要特点是其传动不因两轴连接角而出现 输出转速的波动输出转速的波动，有双联轴节和球笼式联有双联轴节和球笼式联 轴节两种形式。图示为球笼式联轴节，该轴节两种形式。图示为球笼式联轴节，该 联轴节壳体内有六个滚球，利用滚球传递联轴节壳体内有六个滚球，利用滚球传递 扭矩。扭矩。3.3.挠性联轴节挠性联轴节 在连接部位使用橡胶或纤维材料，连接角度可以很大。较少使用。在连接部位使用橡胶或纤维材料，连接角度可以很大。较少使用。7/6/2022吉林大学吉林大学驱动系的总布置形式驱动系的总布置形式 因为目前的四轮驱动系大都是从二轮驱动系改造过来因为目前的四轮驱动系大都是从二轮驱动系改造过来
13、的，所以在进行四轮驱动分类时必须考虑原二轮驱动的，所以在进行四轮驱动分类时必须考虑原二轮驱动的布置特点。的布置特点。 四轮驱动的总布置分类四轮驱动的总布置分类 以前纵置发动机后轮驱动为原型的四轮驱动以前纵置发动机后轮驱动为原型的四轮驱动 以前纵置发动机前轮驱动为原型的四轮驱动以前纵置发动机前轮驱动为原型的四轮驱动 以前横置发动机前轮驱动为原型的四轮驱动以前横置发动机前轮驱动为原型的四轮驱动 以中置发动机为原型的四轮驱动以中置发动机为原型的四轮驱动 后置发动机的四轮驱动后置发动机的四轮驱动7/6/2022吉林大学吉林大学驱动系的总部置形式驱动系的总部置形式 以前纵置发动机后轮驱动为原型的四轮驱动
14、以前纵置发动机后轮驱动为原型的四轮驱动 1.布置方案布置方案 在原型基础上，在传动轴前面的万向联轴节处在原型基础上，在传动轴前面的万向联轴节处布置一个分动器，并且在分动器前端布置一个传动布置一个分动器，并且在分动器前端布置一个传动轴和前差速器。轴和前差速器。 7/6/2022吉林大学吉林大学驱动系的总部置形式驱动系的总部置形式2.非独立悬挂汽车的解决方案非独立悬挂汽车的解决方案 此类汽车，如吉普车等越野车，可在发动机下面此类汽车，如吉普车等越野车，可在发动机下面布置前驱动桥，前桥悬挂在弹簧上，汽车运动时，前布置前驱动桥，前桥悬挂在弹簧上，汽车运动时，前桥可随弹簧上下颠动，由于原车发动机离地面较
15、高且桥可随弹簧上下颠动，由于原车发动机离地面较高且有较大的空间，一般不会有问题。有较大的空间，一般不会有问题。3.轿车的解决方案轿车的解决方案 轿车的前桥都是独立悬挂的，在发动机下追加布轿车的前桥都是独立悬挂的，在发动机下追加布置前差速器、等速联轴节、半轴较困难，一般把前差置前差速器、等速联轴节、半轴较困难，一般把前差速器和发动机油底壳做成一个总成来解决上述问题。速器和发动机油底壳做成一个总成来解决上述问题。7/6/2022吉林大学吉林大学驱动系的总布置形式驱动系的总布置形式 以前纵置发动机前轮驱动为原型的四轮驱动以前纵置发动机前轮驱动为原型的四轮驱动 1.布置方案布置方案 采用前置发动机后轮
16、驱动汽车的布置方案采用前置发动机后轮驱动汽车的布置方案 2.产生的问题及解决方法产生的问题及解决方法 A 容易使发动机过分前移容易使发动机过分前移 B 可能使车体尺寸和重量都向前移可能使车体尺寸和重量都向前移 为避免上述问题，选用发动机时，直列发动机最多为为避免上述问题，选用发动机时，直列发动机最多为5缸缸 六缸发动机需选用六缸发动机需选用V6形式的。形式的。 3.与原型车的对比结果与原型车的对比结果 A 行驶性能大幅提高行驶性能大幅提高 B 底盘距地面高度略有上升底盘距地面高度略有上升 C 车厢内有效空间变小车厢内有效空间变小 7/6/2022吉林大学吉林大学驱动系的总部置形式驱动系的总部置
17、形式 以前横置发动机前轮驱动为原型的四轮驱动以前横置发动机前轮驱动为原型的四轮驱动 1.布置方案布置方案 将分动器布置到变速将分动器布置到变速-差速器内，形成变速差速器内，形成变速-分动分动-差速器结差速器结构构 2.特点特点 结构紧凑，发动机一般采用直列结构紧凑，发动机一般采用直列4缸机，最多直列缸机，最多直列5缸或缸或V6机机7/6/2022吉林大学吉林大学驱动系的总布置形式驱动系的总布置形式- -、 以中置发动机为原型的四轮驱动以中置发动机为原型的四轮驱动 这种布置方案中，发动机处于底盘的中部，司机座这种布置方案中，发动机处于底盘的中部，司机座椅之后，它可以使前后桥载荷近似的达到椅之后，
18、它可以使前后桥载荷近似的达到50：50，整，整车转动惯量变小，从而提高了汽车的形式性能。车转动惯量变小，从而提高了汽车的形式性能。 后置发动机的四轮驱动后置发动机的四轮驱动 由于发动机后置，导致后桥后移，后桥壳内布置有由于发动机后置，导致后桥后移，后桥壳内布置有变速机构、分动机构和差速机构。这种四轮驱动汽车变速机构、分动机构和差速机构。这种四轮驱动汽车很少。很少。7/6/2022吉林大学吉林大学四轮驱动的分类及特点 7/6/2022吉林大学吉林大学短时四轮驱动方案短时四轮驱动方案 短时四轮驱动的概要短时四轮驱动的概要 短时四轮驱动可以自由的选择四轮驱动或二轮驱动。比常时短时四轮驱动可以自由的选
19、择四轮驱动或二轮驱动。比常时四轮驱动经济型好，而且不会抛锚。在四轮驱动且前后差速器全四轮驱动经济型好，而且不会抛锚。在四轮驱动且前后差速器全部锁死状态下，即便三个车轮不着地，只要有一个车轮着地，也部锁死状态下，即便三个车轮不着地，只要有一个车轮着地，也能把发动机输出的动力全部转换为汽车的驱动力。能把发动机输出的动力全部转换为汽车的驱动力。 短时四轮驱动加重了驾驶员的负担短时四轮驱动加重了驾驶员的负担 驾驶员需要判断出在哪一种场合该选用哪一种驱动方式，驾驾驶员需要判断出在哪一种场合该选用哪一种驱动方式，驾驶员也必须明白车辆的二轮驱动和四轮驱动各有何优缺点，驾驶驶员也必须明白车辆的二轮驱动和四轮驱
20、动各有何优缺点，驾驶员需要有熟练的驾驶技能。员需要有熟练的驾驶技能。 短时四轮驱动汽车的两大特征短时四轮驱动汽车的两大特征 1.越野性好越野性好 2.难于使用难于使用7/6/2022吉林大学吉林大学短时四轮驱动汽车的切换机构短时四轮驱动汽车的切换机构 机械离合器机械离合器 驾驶员拉动选择拉杆来控制机械离合器驾驶员拉动选择拉杆来控制机械离合器 从而完成二轮或四轮驱动的选择。从而完成二轮或四轮驱动的选择。 液压多片离合器液压多片离合器 该离合器布置在多片式分动器内，该离合器布置在多片式分动器内， 驾驶员在遇到紧急情况采取紧急驾驶员在遇到紧急情况采取紧急 制动或紧急加速时，可自动转换制动或紧急加速时
21、，可自动转换 成四轮驱动。液压油压力大小可成四轮驱动。液压油压力大小可 根据发动机油门开度和车速大小根据发动机油门开度和车速大小 加以控制。加以控制。7/6/2022吉林大学吉林大学短时四轮驱动汽车的传动效率短时四轮驱动汽车的传动效率 效率问题效率问题 短时四轮驱动汽车在二轮驱动时，短时四轮驱动汽车在二轮驱动时，2 2个个 非驱动轮不起驱动作用而在路上空转，非驱动轮不起驱动作用而在路上空转， 并且带动与之相关的驱动轮系如半轴、并且带动与之相关的驱动轮系如半轴、 差速器、传动轴等也跟着空转，从而消差速器、传动轴等也跟着空转，从而消 耗了大量的能量，降低了传动效率。耗了大量的能量，降低了传动效率。
22、 解决方案解决方案 1.1.自由轮毂自由轮毂 自由轮毂布置在车轮轮毂处，其功能是在四轮驱动时锁死连自由轮毂布置在车轮轮毂处，其功能是在四轮驱动时锁死连接；在二轮驱动时分开空转，使车轮不再带动驱动轮系转动而接；在二轮驱动时分开空转，使车轮不再带动驱动轮系转动而单独空转，从而减少了能量损失，提高了传动效率。单独空转，从而减少了能量损失，提高了传动效率。 2.2.自由轮离合器自由轮离合器 自由轮离合器布置在半轴上，位置靠近差速器一侧。通过执自由轮离合器布置在半轴上，位置靠近差速器一侧。通过执行机构可以控制自由轮机构和车轮自动的分离或啮合，从而使行机构可以控制自由轮机构和车轮自动的分离或啮合，从而使驱
23、动轮系中的大多数转动件停止转动以提高传动效率。驱动轮系中的大多数转动件停止转动以提高传动效率。 7/6/2022吉林大学吉林大学常时四轮驱动方案常时四轮驱动方案 常时四轮驱动概述常时四轮驱动概述 常时四轮驱动系统上布置有中间差速器，其作用是把驱动扭常时四轮驱动系统上布置有中间差速器，其作用是把驱动扭矩传递给前后车轮，同时吸收前后车轮的转速差。矩传递给前后车轮，同时吸收前后车轮的转速差。 分类分类 1.1.固定扭矩分配方式（前后扭矩分配比一定）固定扭矩分配方式（前后扭矩分配比一定） 中间差速器锁死方式中间差速器锁死方式 中间差速器差动限制方式中间差速器差动限制方式 2.2.变动扭矩分配方式变动扭
24、矩分配方式 被动扭矩分配方式（利用前后轮转速差分配扭矩）被动扭矩分配方式（利用前后轮转速差分配扭矩） 主动扭矩分配方式（电子控制分配扭矩）主动扭矩分配方式（电子控制分配扭矩）7/6/2022吉林大学吉林大学常时四轮驱动固定扭矩分配方式常时四轮驱动固定扭矩分配方式- - 固定扭矩分配方式的特点固定扭矩分配方式的特点 固定扭矩分配方式利用布置的中间差速器把扭矩分配到前后车固定扭矩分配方式利用布置的中间差速器把扭矩分配到前后车轮，扭矩分配比取决于中间差速器的结构，多数为轮，扭矩分配比取决于中间差速器的结构，多数为50：50。 中间差速器锁死方式中间差速器锁死方式 汽车正常行驶时，中间差速器自由差动。
25、下图为当一个车轮汽车正常行驶时，中间差速器自由差动。下图为当一个车轮陷进泥坑，差速器锁死与不锁死情况下的示意图：陷进泥坑，差速器锁死与不锁死情况下的示意图： 如左图，当作前轮陷如左图，当作前轮陷 进泥坑时，司机将中进泥坑时，司机将中 间差速器锁死，后轮间差速器锁死，后轮 产生驱动力，使汽车产生驱动力，使汽车 摆脱抛锚的危险。而摆脱抛锚的危险。而 右图中差速器没锁死右图中差速器没锁死 发生抛锚现象。发生抛锚现象。7/6/2022吉林大学吉林大学常时四轮驱动固定扭矩分配方式常时四轮驱动固定扭矩分配方式- - 中间差速器差动限制方式中间差速器差动限制方式 1.布置方式布置方式 并列布置：把粘性联轴节
26、或液压式多片离合器等差动限制装并列布置：把粘性联轴节或液压式多片离合器等差动限制装 置和中间差速器并列布置置和中间差速器并列布置 直列布置：把粘性联轴节布置在前后驱动轮系之间直列布置：把粘性联轴节布置在前后驱动轮系之间 2.2.采用的差速器形式采用的差速器形式 行星齿轮式中间差速器行星齿轮式中间差速器 锥齿轮式差速器锥齿轮式差速器 粘性联轴节差动式中间差速器粘性联轴节差动式中间差速器 液压多片离合器差动限制式中间差速器液压多片离合器差动限制式中间差速器7/6/2022吉林大学吉林大学常时四轮驱动变动扭矩分配方式常时四轮驱动变动扭矩分配方式- - 变动扭矩分配方式的特点变动扭矩分配方式的特点 汽
27、车在行进中能适应行驶状态和路面情况，把驱动扭矩合理汽车在行进中能适应行驶状态和路面情况，把驱动扭矩合理的分配给前后轮，能充分发挥各轮胎的驱动力，并提高操纵稳定的分配给前后轮，能充分发挥各轮胎的驱动力，并提高操纵稳定性。性。 被动扭矩分配方式被动扭矩分配方式 1.特点特点 A. 依靠前后轮转速差分配扭矩，其结构紧凑，成本低依靠前后轮转速差分配扭矩，其结构紧凑，成本低 B.传递的扭矩小，适用于微型车和轻型车传递的扭矩小，适用于微型车和轻型车 2.2.结构结构 在前置前驱汽车上追加一个分动器，在前置前驱汽车上追加一个分动器， 把传动轴延长使之能驱动后轮，再把传动轴延长使之能驱动后轮，再 适当的布置一
28、个粘性联轴节，就实适当的布置一个粘性联轴节，就实 现了四轮驱动方案。如图现了四轮驱动方案。如图7/6/2022吉林大学吉林大学被动扭矩分配方式被动扭矩分配方式 3.联轴节形式联轴节形式 A.左右扭矩分配式粘性联轴节左右扭矩分配式粘性联轴节 汽车正常行驶时，粘性联轴节的壳体汽车正常行驶时，粘性联轴节的壳体 和内板以近似相同的转速作旋转运动，和内板以近似相同的转速作旋转运动， 驱动扭矩没有分配到后轮上，汽车相驱动扭矩没有分配到后轮上，汽车相 当于前置前驱。当前后轮有哪一个车当于前置前驱。当前后轮有哪一个车 轮发生打滑空转时，外板和内板间产轮发生打滑空转时，外板和内板间产 生相对滑动，粘性联轴节工作
29、使汽车生相对滑动，粘性联轴节工作使汽车 变成四轮驱动。变成四轮驱动。 B.液力偶合器液力偶合器 主要利用工作油通过节流孔产生的粘主要利用工作油通过节流孔产生的粘 性阻力来传递扭矩性阻力来传递扭矩7/6/2022吉林大学吉林大学被动扭矩分配方式被动扭矩分配方式- -联轴节形式联轴节形式C.轴向柱塞泵联轴节轴向柱塞泵联轴节 其工作原理与液力偶合器完全相同其工作原理与液力偶合器完全相同D.转翼式联轴节转翼式联轴节 前后轮产生转速差时，三翼板搅动硅前后轮产生转速差时，三翼板搅动硅 油使硅油变成压力油推动活油使硅油变成压力油推动活 塞滑动，使湿式多片离合器动作开始传递扭矩。如图塞滑动，使湿式多片离合器动
30、作开始传递扭矩。如图7/6/2022吉林大学吉林大学主动扭矩分配方式主动扭矩分配方式 主动扭矩分配方式的特点主动扭矩分配方式的特点 利用电脑和各种传感器不断地判断轮胎对地面的动态附着力利用电脑和各种传感器不断地判断轮胎对地面的动态附着力和司机的驾驶意图，积极的控制汽车差速器的差动状态，平衡各和司机的驾驶意图，积极的控制汽车差速器的差动状态，平衡各轮的驱动力，优化汽车的各项性能。轮的驱动力，优化汽车的各项性能。 示例示例-奔驰奔驰4玛奇克玛奇克 该车的车载电脑对车轮转速、汽车车速、转向盘转向角度、制该车的车载电脑对车轮转速、汽车车速、转向盘转向角度、制动力进行判断，控制油压并驱动相关离合器动作，
31、自动的将中间动力进行判断，控制油压并驱动相关离合器动作，自动的将中间差速器和后差速器锁死，自动的切换成后二轮驱动或四轮驱动，差速器和后差速器锁死，自动的切换成后二轮驱动或四轮驱动，并可从四种运行模式中自选一种最佳的运动模式。并可从四种运行模式中自选一种最佳的运动模式。 7/6/2022吉林大学吉林大学四轮汽车的行驶特性四轮汽车的行驶特性 坏路的通过性坏路的通过性 1.阶梯路面的攀升阶梯路面的攀升 后轮驱动汽车：前轮顶住时，后轮驱动力再大也没用。后轮驱动汽车：前轮顶住时，后轮驱动力再大也没用。 前轮驱动汽车：前轮虽然能抬起，但抬起瞬间车轮失去对阶前轮驱动汽车：前轮虽然能抬起，但抬起瞬间车轮失去对
32、阶梯梯 壁面的压力，汽车退回，恢复原状。壁面的压力，汽车退回，恢复原状。 四轮驱动汽车：后轮驱动力使前轮压在阶梯壁面，前轮驱动四轮驱动汽车：后轮驱动力使前轮压在阶梯壁面，前轮驱动力力 使前车轮抬起，从而使汽车攀升到阶梯之上。使前车轮抬起，从而使汽车攀升到阶梯之上。 2.单轮被支起或落到深坑中单轮被支起或落到深坑中 对于不装用差动限制装置的二轮驱动汽车完全不能行驶。即对于不装用差动限制装置的二轮驱动汽车完全不能行驶。即使使 四轮驱动，如果在差速器上没有差动限制装置或没有装用差四轮驱动，如果在差速器上没有差动限制装置或没有装用差动动 锁死装置的话也不能行驶。这种情况下，汽车必须使用粘性锁死装置的话
33、也不能行驶。这种情况下，汽车必须使用粘性联联 轴节或差速器锁死装置，才能解决问题。轴节或差速器锁死装置，才能解决问题。7/6/2022吉林大学吉林大学坏路的通过性坏路的通过性3.双摩擦系数路面双摩擦系数路面 此类路况如汽车单侧前后轮碰到冰面或水湿路面，会使得路此类路况如汽车单侧前后轮碰到冰面或水湿路面，会使得路面摩擦系数十分小，如果踏动制动踏板，汽车可能会发生严重侧面摩擦系数十分小，如果踏动制动踏板，汽车可能会发生严重侧滑或围绕自身重心旋转。滑或围绕自身重心旋转。 在汽车上装用差速器差动限制装置后，不仅能抑制车轮打滑，在汽车上装用差速器差动限制装置后，不仅能抑制车轮打滑，还能使另一侧的车轮产生
34、数倍大的驱动力，使汽车摆脱困境。还能使另一侧的车轮产生数倍大的驱动力，使汽车摆脱困境。 这种装置同时适用于二轮与四轮驱动汽车，但在四轮驱动汽这种装置同时适用于二轮与四轮驱动汽车，但在四轮驱动汽车上会更有效。车上会更有效。 7/6/2022吉林大学吉林大学四轮驱动汽车的转向性四轮驱动汽车的转向性 转向性分析转向性分析 图示为汽车转弯中单侧前后图示为汽车转弯中单侧前后 轮的模型。如果转弯过程中轮的模型。如果转弯过程中 无加减速，匀速行驶，此时无加减速，匀速行驶，此时 的汽车转向性取决于作用在的汽车转向性取决于作用在 前后轮上的转向力大小。如前后轮上的转向力大小。如 果前轮转向力大于后轮转向，果前轮
35、转向力大于后轮转向， 汽车将发生过转向现象；如汽车将发生过转向现象；如 果前轮转向力较小时汽车将果前轮转向力较小时汽车将 发生转向不足问题。发生转向不足问题。 7/6/2022吉林大学吉林大学各种形式四轮驱动汽车的转向各种形式四轮驱动汽车的转向 四轮直接连接的四轮驱动四轮直接连接的四轮驱动 汽车急转弯时会出现制动现象，转向盘变得沉重，轮胎出汽车急转弯时会出现制动现象，转向盘变得沉重，轮胎出现前后方向打滑，这将使汽车失去侧向力。此类汽车只能在转弯现前后方向打滑，这将使汽车失去侧向力。此类汽车只能在转弯半径比较大的道路上使用。半径比较大的道路上使用。 转弯制动性转弯制动性 解决途径解决途径 单向超
36、越离合器是一种只能单方面单向超越离合器是一种只能单方面 传递扭矩的机构。如图外环动力来传递扭矩的机构。如图外环动力来 自发动机，内环接前驱动轴。汽车自发动机，内环接前驱动轴。汽车 直线行驶时发动机扭矩传递给前后直线行驶时发动机扭矩传递给前后 轮，此时为四轮驱动；转弯时，前轮，此时为四轮驱动；转弯时，前 轮比后轮转动快，单向超越离合器轮比后轮转动快，单向超越离合器 空转，前轮和发动机间的传动被切空转，前轮和发动机间的传动被切 断而成为后轮驱动，从而解决了转向制动问题。断而成为后轮驱动，从而解决了转向制动问题。7/6/2022吉林大学吉林大学各种形式四轮驱动汽车的转向各种形式四轮驱动汽车的转向 中
37、间差速器无差动限制方式的四轮驱动中间差速器无差动限制方式的四轮驱动 此类汽车前后轮的驱动扭矩分配比固定不变，在转弯过程此类汽车前后轮的驱动扭矩分配比固定不变，在转弯过程中如果突然紧急加速的话，其前后车轮所获得的驱动扭矩急剧增中如果突然紧急加速的话，其前后车轮所获得的驱动扭矩急剧增加，结果使前轮侧向力变得十分小，有时甚至为零，使汽车冲出加，结果使前轮侧向力变得十分小，有时甚至为零，使汽车冲出弯道。弯道。 可变扭矩分配方式的常时四轮驱动可变扭矩分配方式的常时四轮驱动 由于差动限制装置的作用，即便前轮有较大滑动，但是驱由于差动限制装置的作用，即便前轮有较大滑动，但是驱动扭矩开始向后轮转移，从而抑制了
38、前轮的滑动，使汽车具有不动扭矩开始向后轮转移，从而抑制了前轮的滑动，使汽车具有不足转向特性。足转向特性。 驱动力分配控制方式的四轮驱动驱动力分配控制方式的四轮驱动 驱动力的分配问题极大的影响着汽车的转向性，此类方式能驱动力的分配问题极大的影响着汽车的转向性，此类方式能根据行驶状态合理分配前后轮驱动力，所以比较理想。根据行驶状态合理分配前后轮驱动力，所以比较理想。 7/6/2022吉林大学吉林大学四轮驱动汽车的制动四轮驱动汽车的制动 概述概述 在二轮驱动汽车上，前后轮完全独立，制动时，前后轮制动在二轮驱动汽车上，前后轮完全独立，制动时，前后轮制动力互不相关。而四轮驱动汽车其前后驱动轮总是以某种形
39、式互相力互不相关。而四轮驱动汽车其前后驱动轮总是以某种形式互相连接在一起，制动时，前后制动器互相影响，使汽车的制动性发连接在一起，制动时，前后制动器互相影响，使汽车的制动性发生很大的变化。生很大的变化。 轮胎抱死时汽车的运动轮胎抱死时汽车的运动 1.前轮抱死前轮抱死 前轮失去转向性，后轮没抱死，仍产生充分的侧前轮失去转向性，后轮没抱死，仍产生充分的侧向向 力，致使汽车沿弯道切线方向冲出道路。力，致使汽车沿弯道切线方向冲出道路。 2.后轮抱死后轮抱死 后轮失去侧向力并且产生横向打滑，使汽车绕自后轮失去侧向力并且产生横向打滑，使汽车绕自身身 重心旋转直至停车。重心旋转直至停车。 3.前后轮同时抱死
40、前后轮同时抱死 前后轮全都失去侧向力，汽车仍按轮胎抱前后轮全都失去侧向力，汽车仍按轮胎抱死死 前的运动路线继续向前行驶，直至停车。前的运动路线继续向前行驶，直至停车。7/6/2022吉林大学吉林大学制动防抱死系统制动防抱死系统 功能功能 通过控制车轮的制动扭矩，使轮胎的滑动率处于最佳范围，通过控制车轮的制动扭矩，使轮胎的滑动率处于最佳范围，在车轮不抱死的情况下使轮胎产生最大的制动力，同时在保持较在车轮不抱死的情况下使轮胎产生最大的制动力，同时在保持较高方向稳定性的前提下在最短距离内达到制动效果，从而提高整高方向稳定性的前提下在最短距离内达到制动效果，从而提高整车的制动力和转弯力。车的制动力和转
41、弯力。 原理原理 滑动率：滑动率：S = (V-Vt)*100%/V 其中：其中： V 汽车速度汽车速度 Vt 轮胎速度轮胎速度 S = 1520%时，制动力系数时，制动力系数 达到最大值，通过控制滑动达到最大值，通过控制滑动 率大小从而达到控制制动力大小的目的。率大小从而达到控制制动力大小的目的。 7/6/2022吉林大学吉林大学四轮驱动汽车的制动防抱死系统四轮驱动汽车的制动防抱死系统 不足不足 在二轮驱动汽车上发展起来的制动防抱死系统并不在二轮驱动汽车上发展起来的制动防抱死系统并不能直接用到四轮驱动汽车上，原因有：能直接用到四轮驱动汽车上，原因有： A. 四轮汽车车速检测困难，检测出的最高
42、车速容四轮汽车车速检测困难，检测出的最高车速容易使易使 控制系统造控制系统造 成误判。成误判。 B. 制动系的振动过大。防抱死系统的工作原理是加制动系的振动过大。防抱死系统的工作原理是加大大 制动力使车轮即将抱死时再减少制动力，这样反制动力使车轮即将抱死时再减少制动力，这样反复复 自动控制。由于四驱动系惯性相对自动控制。由于四驱动系惯性相对 较大，就导致较大，就导致了了 更大的振动。更大的振动。7/6/2022吉林大学吉林大学四轮驱动汽车的制动防抱死系统四轮驱动汽车的制动防抱死系统 问题的解决方案问题的解决方案 1.在制动防抱死系统起作用时，使差动限制装置的在制动防抱死系统起作用时，使差动限制
43、装置的作作 用减弱。例如，使粘性联轴节传递的扭矩变小，用减弱。例如，使粘性联轴节传递的扭矩变小，或使或使 其正反向所传递的扭矩不同等。其正反向所传递的扭矩不同等。 2.在制动防抱死系统起作用时，把前后驱动轮系分在制动防抱死系统起作用时，把前后驱动轮系分离离 开来，使汽车自动的变为二轮驱动汽车。开来，使汽车自动的变为二轮驱动汽车。 3.采用加速度传感器，判断路面摩擦系数大小，进采用加速度传感器，判断路面摩擦系数大小，进而而 利用制动控制程序进行制动控制。利用制动控制程序进行制动控制。7/6/2022吉林大学吉林大学驱动型式对汽车行驶性能的影响驱动型式对汽车行驶性能的影响7/6/2022吉林大学吉
44、林大学驱动型式对纵向动力学的影响驱动型式对纵向动力学的影响 由于前轴与后轴载荷不同及汽车质心位置变化的影响，前轮驱动与后轮驱动对附着系数的利用率不同。而全轮驱动的牵引性能则受转矩分配率的影响。7/6/2022吉林大学吉林大学牵引性能的表征牵引性能的表征等效爬坡度可用于表征汽车牵引性能。汽车在坡道上必须首先克等效爬坡度可用于表征汽车牵引性能。汽车在坡道上必须首先克服坡度阻力，如果汽车再加速，便有加速阻力。忽略风阻与旋转服坡度阻力，如果汽车再加速，便有加速阻力。忽略风阻与旋转质量的等效惯性力，驱动轮传递的纵向力有：质量的等效惯性力，驱动轮传递的纵向力有： sinxxstaFGGgxGFuFcosG
45、stFG 传递此纵向力所必须的摩擦系数为：传递此纵向力所必须的摩擦系数为： 若各轮附着系数相同，则等效爬坡度与若各轮附着系数相同，则等效爬坡度与 相同相同uta nc o sxEststaig7/6/2022吉林大学吉林大学前轴驱动与后轴驱动车的前轴驱动与后轴驱动车的牵引性能牵引性能EvhsEiulhillEhvsEiulhill 前轴、后轴驱动车克服等效爬坡度所需摩擦系数为前轴、后轴驱动车克服等效爬坡度所需摩擦系数为: 给出轮胎与路面之间附着系数，则等效爬坡度为给出轮胎与路面之间附着系数，则等效爬坡度为1hEfrontsHllihul1vE rearsHllihul7/6/2022吉林大学吉
46、林大学全轮驱动汽车力矩分配全轮驱动汽车力矩分配 如果是平衡式全轮驱动如果是平衡式全轮驱动(有中央差速器有中央差速器)，则要按一定比例分配前后轴间的驱动力则要按一定比例分配前后轴间的驱动力矩。后轴的力矩分配系数为：矩。后轴的力矩分配系数为：hMTMM 对前轴驱动对前轴驱动=0；后轮驱动；后轮驱动=1。一些全轮驱。一些全轮驱动汽车对力矩分配的选择情况如下：动汽车对力矩分配的选择情况如下： Audi =0.5 BMW325iX =0.63 BENZ 4 MATIC =0.65MMM7/6/2022吉林大学吉林大学全轮驱动汽车等效爬坡度全轮驱动汽车等效爬坡度 如果传递前轴力矩所需的摩擦系数大于后轴的，
47、如果传递前轴力矩所需的摩擦系数大于后轴的，则前轴车轮先打滑，相反则后轴车轮先打滑。则前轴车轮先打滑，相反则后轴车轮先打滑。 1hE A l lsMHllihul vE A llsMHllihul 前轴车轮先打滑时，等效爬坡度为前轴车轮先打滑时，等效爬坡度为 后轴车轮先打滑时，等效爬坡度为后轴车轮先打滑时，等效爬坡度为7/6/2022吉林大学吉林大学各种驱动型式汽车牵引性能的比较各种驱动型式汽车牵引性能的比较7/6/2022吉林大学吉林大学驱动型式对横向动力学的影响驱动型式对横向动力学的影响 由于库仑摩擦圆的作用，驱动方式对横向动力学的影响由于库仑摩擦圆的作用，驱动方式对横向动力学的影响使驱动轮
48、所能传递的侧向力小于非驱动轮的，在一般路使驱动轮所能传递的侧向力小于非驱动轮的，在一般路面的行驶范围内，现代轿车中的驾驶员是感觉不到这种面的行驶范围内，现代轿车中的驾驶员是感觉不到这种差异的。在前轮驱动时，仅是驱动力对转向舒适性有些差异的。在前轮驱动时，仅是驱动力对转向舒适性有些不良影响。不良影响。 在物理极限范围中或在摩擦系数小的路面上，这种驱动在物理极限范围中或在摩擦系数小的路面上，这种驱动影响才明显表露出来。影响才明显表露出来。 前轮驱动时，前轴首先达到附着检限，汽车向前驶出弯前轮驱动时，前轴首先达到附着检限，汽车向前驶出弯道，表现为不足转向。后轮驱动汽车通过调整行驶机构道，表现为不足转
49、向。后轮驱动汽车通过调整行驶机构也可使汽车在极限区域内为不足转向。如果驱动轮超过也可使汽车在极限区域内为不足转向。如果驱动轮超过牵此检限，打滑并丧失后轴的侧向导向能力，则当发动牵此检限，打滑并丧失后轴的侧向导向能力，则当发动机扭矩较大或在平滑道路上行驶时，固有转向特性将可机扭矩较大或在平滑道路上行驶时，固有转向特性将可能变为严重的过多转向。能变为严重的过多转向。7/6/2022吉林大学吉林大学全轮驱动汽车优缺点全轮驱动汽车优缺点 全轮驱动汽车的优点在附着系数小的道路上特全轮驱动汽车的优点在附着系数小的道路上特别明显，因为推进力分配在两轴上，在总的推别明显，因为推进力分配在两轴上，在总的推进力相
50、同情况下，车轮可传递较大的侧向力，进力相同情况下，车轮可传递较大的侧向力，因为没有一个车轮单独超过附着极限。因为没有一个车轮单独超过附着极限。 不过全轮驱动也存在根本性的困难问题，驾驶不过全轮驱动也存在根本性的困难问题，驾驶员总是很晚才察觉到汽车已逼近行驶动态的极员总是很晚才察觉到汽车已逼近行驶动态的极限，因为它不象单轴驱动那样通过不足转向或限，因为它不象单轴驱动那样通过不足转向或过多转向的增大明显告知驾驶员。因为四轮均过多转向的增大明显告知驾驶员。因为四轮均传递驱动力，当在平坦的弯道上达到很高的速传递驱动力，当在平坦的弯道上达到很高的速度以及后轴分配力矩较多时，只有很少的侧向度以及后轴分配力