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「图解·汽车」一篇看懂「轮胎」、「转向和制动系统」

来源:用户 长寿石 收藏 编辑:杨美丽
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「图解·汽车」一篇看懂「轮胎」、「转向和制动系统」

轮胎

轮胎直接与路面接触,和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击,保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性;保证车轮和路面有良好的附着性,提高汽车的牵引性、制动性和通过性;承受着汽车的重量。

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轮胎

车轮定位

车轮定位就是汽车的每个车轮、转向节和车桥与车架的安装应保持一定的相对位置。车轮定位的作用是保持汽车直线行驶的稳定性,保证汽车转弯时转向轻便,且使转向轮自动回正,减少轮胎的磨损等。转向轮定位参数有主销后倾、主销内倾、车轮外倾、前轮前束等。

  • 车轮外倾
  • 车轮旋转平面上略向外倾斜,称为车轮外倾。

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    车轮外倾

  • 主销后倾
  • 主销安装到前轴上,通过车轮中心的铅垂线和真实或假想的转向主销轴线在车辆纵向对称平面的投影线所夹锐角为主销后倾角,向前为负,向后为正。

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    主销后倾

    主销后倾的作用是保持汽车直线行驶的稳定性,并使汽车转弯后能自动回正。简要地说,后倾角越大,车速越高,车轮的稳定性越强。

  • 主销内倾
  • 主销内倾是指主销向内倾斜与铅垂线间的夹角。它的作用是使车轮转向后能自动回正,且操纵轻便。

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    主销内倾

    左图表示主销内倾角由穿过上下球铰之间的中心线确定,这表示前轮在转弯时的铰接点;右图表示主销内倾角由穿过上支柱轴承安装总成的轴线和下球铰的中心之间的连线确定。

  • 前束
  • 俯视车轮,汽车的两个前轮的旋转平面并不完全平行,而是稍微带一些角度,这种现象被称为前轮前束。正确的前束角与外倾角配合能够减少车辆行进时对轮胎的磨损,它补偿了由于车轮外倾角使得地面对轮胎产生的侧向力,使驾驶稳定。

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    前束

  • 主销偏移距
  • 主销偏移距指由内倾角延长线至地面与轮胎中心线的差距。合适的主销偏距使车辆易于驾驶,既可以减小路面的冲击,又可以使方向盘有很好的回正能力。

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    主销偏移距(角)

  • 转向时负前束
  • 转向时负前束(TOT或TOOT),指转向时内轮相对外轮的前束差值,表示当向左右转向时,转向梯形臂的工作状态。通过转向时负前束的测量值,可以判断梯形是否变形。

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    转向时负前束

  • 轮胎磨损与车轮定位
  • 车轮定位不准会导致轮胎磨损。

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    轮胎磨损与车轮定位

    转向系统

    用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。日常接触最多的就是齿轮齿条和循环球式转向系统。

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    转向系统

    齿轮齿条式转向系统

    齿轮齿条式转向系统主要由小齿轮、齿条、调整螺钉、外壳及齿条导块等组成,转向器小齿轮在转向主轴的下端,与转向齿条啮合。当旋转方向盘时,转向器中的小齿轮便开始转动,带动转向器中的齿条朝方向盘转动的方向移动。

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    齿轮齿条式转向系统

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    齿轮齿条式转向系统分解图

    齿轮齿条式转向器安装在防火墙凸缘上,其他部件安装到发动机体或车架上。

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    齿轮齿条式转向器安装

    循环球式转向系统

    在蜗轮蜗杆结构间加入了钢球减小阻力,同时将圆周运动变化为水平运动,由于钢球在螺纹之间滚动,就像反复循环一样,所以得名循环球结构。

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    循环球式转向系统

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    循环球式转向系统分解

    转向系统部件

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    转向系统部件

    液压助力转向系统

    所谓助力转向,是指借助外力使驾驶者用更少的力就能完成转向。助力转向按动力的来源可分为液压助力和电动助力两种。

    机械式液压助力系统主要包括齿轮齿条转向结构和液压系统(液压助力泵、液压缸、活塞等)两部分。

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    液压助力转向系统

    液压助力转向系统的工作原理是通过液压泵(由发动机皮带带动)提供油压推动活塞,进而产生辅助力推动转向拉杆,辅助车轮转向。

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    液力助力转向系统工作原理

    电动助力转向系统

    电动助力转向系统由电动机直接提供转向助力,主要由传感器、控制单元和助力电动机构成,没有了液压助力系统的液压泵、液压管路、转向柱阀体等结构,结构非常简单。

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    电动助力转向系统

    电动助力转向原理:驾驶员在操纵转向盘进行转向时,转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小,将电压信号输送到电子控制单元,电子控制单元根据转矩传感器检测到的转矩电压信号、转动方向和车速信号等,向电动机控制器发出指令,使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩,从而产生辅助动力。

    丰田SUV电动助力转向采用无刷直流电机驱动,电压为42伏。

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    丰田SUV电动助力转向

    制动系统

    制动系统的作用是使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车,使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在坡道上)稳定驻车,使下坡行驶的汽车速度保持稳定。

    工作原理就是将汽车的动能通过摩擦转换成热能。汽车制动系统主要由供能装置、控制装置、传动装置和制动器等部分组成,常见的制动器主要有鼓式制动器和盘式制动器。按制动系统的作用,制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统等。

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    汽车制动系统

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    制动系统的结构

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    制动系统结构

    液压制动系统

    在踩下制动踏板时,推动制动总泵的活塞运动,进而在油路中产生压力,制动液将压力传递到车轮的制动分泵推动活塞,活塞推动制动蹄向外运动,进而使得摩擦片与制动鼓发生摩擦,从而产生制动力。

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    液压制动系统

    鼓式制动器

    鼓式制动器主要包括制动轮缸、制动蹄、制动鼓、摩擦片、回位弹簧等部分。通过液压装置使摩擦片与车轮转动的制动鼓内侧面发生摩擦,从而起到制动的效果。

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    鼓式制动器结构

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    鼓式制动器分解图

    鼓式制动器原理:在踩下制动踏板时,推动制动总泵的活塞运动,进而在油路中产生压力,制动液将压力传递到车轮的制动轮缸推动活塞,活塞推动制动蹄向外运动,进而使得摩擦衬片与制动鼓发生摩擦,从而产生制动力。

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    鼓式制动器工作原理

    盘式制动器

    盘式制动器也叫碟式制动器,主要由制动盘、制动钳、摩擦片、分泵、油管等部分构成。盘式制动器通过液压系统把压力施加到制动钳上,使制动摩擦片与随车轮转动的制动盘发生摩擦,从而达到制动的目的。

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    盘式制动器

    盘式制动器原理:主要通过施加在制动钳上的压力,使得摩擦片夹住旋转的制动盘。

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    盘式制动器工作原理

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    盘式制动器分解图

    制动助力器

    制动助力器,是在人力液压制动传动装置的基础上,为了减轻驾驶员的踏板力的制动加力装置。它通常利用发动机进气管的真空为动力源,对液压制动装置进行加力。它在制动踏板和制动主缸之间,装有一个膜片式的助力器。膜片的一侧与大气连通,在制动时,使另一侧与发动机进气管连通,从而产生一个比踏板力大几倍的附加力,此时,主缸的活塞除了受踏板力外,还受到真空助力器产生的力,因此可以提高液压,从而减轻踏板力。

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    制动助力器

    典型真空制动助力总成:真空管与发动机进气歧管相连,制动踏板行程传感器是防抱死制动系统输入信号传感器。

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    典型真空制动助力总成

    防抱死制动系统(ABS)

    防抱制死动系统是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS主要由电子控制单元、车轮转速传感器、制动压力调节装置和制动控制电路等部分组成。

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    ABS防抱死制动系统

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    防抱死制动系统的布置

    ABS工作原理:制动过程中,ECU通过轮速传感器判断车轮是否被抱死,如车轮即将抱死,ECU发出命令,通过制动调节装置,减少制动动力,防止车轮抱死。

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    ABS工作原理

    文献来源:

    1. 张金柱,《图解汽车原理与构造》化学工业出版社2016

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