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1、四轮驱动汽车介绍,四轮驱动的普及和多品种化,两轮驱动汽车，人们早已司空见惯了，说到汽车就是二轮驱动汽车，这已近常识。两轮驱动汽车不是前轮驱动就是后轮驱动。 汽车的普及和人们对汽车产品的更广泛使用需求，以及汽车竞赛影响扩大和汽车制造商在四驱车辆制造方面的不断升级，导致了八十年代后四驱汽车在全球范围的不断普及，尤其是在北美地区、亚太地区、中东地区等地。,四轮驱动的普及和多品种化,高性能的越野拉力赛用车辆,四轮驱动汽车的技术,最初，虽四轮驱动汽车仅仅注意其牵引性，也就是在二轮驱动时难以通过的地方，使另外二轮也参与驱动，或者将强大的动力尽可能地分配给多个轮胎，从而提高汽车的通过性。 高性能的轿车也开始
2、采用四轮驱动，这类汽车使用四轮驱动不仅仅是为了提高汽车的牵引性和通过性，更重视汽车的行驶性、转向性和制动性。为了提高汽车的这些性能采取了四轮驱动技术，并利用一切结构和装置，自动地或按照司机驾驶意图，综合地控制发动机功率，整车的横向加速度，以及制动力等，把驱动扭矩合理地分配给前后车轮。,四 轮 驱 动 汽 车,奔驰G级越野汽车,本车装备了中间差速器式全时四轮驱动系,四 轮 驱 动 汽 车,三菱帕杰罗四轮驱动系布置图,三菱帕杰罗四轮驱动系又名超级选择四轮驱动系，本驱动系统共有四种驱动形式可供选择,四 轮 驱 动 汽 车,四 轮 驱 动 汽 车,四轮驱动汽车的技术,四轮驱动汽车的总成布置,发动机,变
3、速器,分动器,后差速器,前差速器,中间差速器,发动机,变速器,后差速器,前差速器,发动机,变速器 中间差速器 前差速器,后差速器,一体化的变速-差速器,差 速 器 的 作 用,直线行驶： 传动轴的主动小齿轮驱动齿环转动，齿环上的小齿轮和侧齿轮啮合。在汽车直线行驶时，整个差速器成一体旋转，齿轮之间无差动转速。 转弯状态： 这时汽车的左右车轮出现转速差，小齿轮吸收左右车轮的转速差。,其原始结构是1825年在法国发明的,驱动扭矩和驱动力说明图,驱动扭矩或扭矩： 是指发动机产生的动力，该动力通过变速器减速，最终传递给传动轴并使车轮旋转。,驱动力： 是指轮胎碾过路面时产生的向前推进力。,四轮驱动的固有问
4、题,急转弯制动现象 前后轮互相干涉 动力传动效率低 驱动系统的振动和噪声大,急转弯制动现象,在沥青铺装路面和干燥道路的路面摩擦系数较大时，四轮驱动汽车急弯道转向行驶时，司机会感到转向盘变得非常沉重。同时，没有踏动制动踏板，汽车的车速却急剧下降，甚至汽车被强制停车。 这一现象被叫做急转弯制动现象。,为什么四轮驱动汽车会产生这种问题呢？,急转弯制动现象,转弯时汽车的四轮轨迹差,1、 一般的汽车操纵前轮沿圆转弯，四个车轮的轨迹各不相同，外轮必须转弯快一些。,2、为了使汽车能顺利转弯，必须调整左右轮的转速差。左右车轮不能用一根驱动轴直接连接，必须采用差速器连接2个半轴，从而得以调整左右车轮转速差，并将
5、相同的扭矩传递给左右车轮。此为两轮驱动的解决方案。,急转弯制动现象,转弯时汽车的四轮轨迹差,3、转弯时，前后车轴的转速也存在差异。一般的四轮驱动车用分动器只能将前后传动轴直接硬性的连接一起，不能对前后传动轴输出不同的转速。 在直接连接的四轮驱动条件下，汽车转弯时前后四个车轮因转弯半径不同，前后轮胎必然和路面之间产生滑动摩擦，发出吱吱的噪音。,急转弯制动现象,在这种情况下，前后轮的滑动方向完全相反。即，前轮趋向于转的快一些，地面对轮胎的力将使轮胎转的慢一些。后轮本应转得慢一些，而地面对轮胎的力却使后轮转的快一些。越是在铺装路面，地面对轮胎的作用力越大。这个作用力和转弯方向相反，所以是汽车转弯的制
6、动力。 持续转弯行驶，由于轮胎打滑，产生能力消耗，出现较大的转弯阻力，使汽车制动、减速。,急转弯制动现象,上述现象，在摩擦系数大的铺装路面如市区道路上表现得十分显著。在这种道路上，分时四轮驱动汽车不能长时间使用四轮驱动行驶，全时四轮驱动汽车也不可将中间差速器锁死长时间行驶。 如长时间持续行驶，因急转弯制动现象，不仅司机感到驾驶困难，而且会给汽车造成不良后果，如轮胎早期磨损、燃料消耗高，并使半轴、传动轴、等速联轴节等零件发生破坏。,路面状态的差异,急转弯制动现象,但在无路或越野条件下并不会产生太大问题，原因是在摩擦系数较低的路面下，4个轮胎可以通过打滑适当地吸收各轮的转速差，所以不会出现急转弯制
7、动现象。,急转弯制动现象,实际上，前后驱动轮系直接连接在一起的四轮驱动汽车在无路条件下行驶，能 发挥出极强的越野能力。这就是吉普车出现之后四轮驱动给人们留下的最深刻印象。,前后轮的干涉,前 后 轮 系 的 干 涉,前后轮的干涉,轮胎运动半径差异引起的干涉,如左图，前轮运动半径小于后轮运动半径，这种汽车即使在直线道路行驶，其前轮的转速也必须比后轮的转速高，这样尽管汽车没有转弯，其前后驱动轮系也必然发生干涉。 又如，汽车选装了统一尺寸的4个轮胎，由于轮胎内空气压力不同，或由于各轮胎的磨损量不同，4个轮胎运动半径当然会有差异。从而导致四轮驱动汽车，在直线行驶时也发生干涉。,干涉的结果，在驱动轮系上附
8、加了不该出现的力，必然会引起各零件的异常磨损、增加汽车燃料消耗量，还会导致一系列不正常现象的发生。,前后轮干涉,汽车在冰滑路面上转弯的话，由于路面摩擦系数过小，轮胎很容易打滑，汽车不会产生急转弯制动现象，转向盘也不会变重。但这时在打滑的轮胎上产生的地面附着力太小，不能抵消转弯离心力，所以汽车不能转弯，而且沿转弯切线方向直接冲出道路。,光滑路面转弯困难,前后轮的干涉,解决急转弯制动现象和前后轮系干涉问题，只要在前后传动轴之间加一个差速器就行了，其可以吸收前后轴的转速差。 这个全时四轮驱动所特有的装置，因位于前后车轴之间，一般就称为中间差速器。 一般有两个形式：一种和前后差速器一样，分配给前后轮等
9、值扭矩；另一种是利用行星齿轮机构，将扭矩按一定的比例分配给前后车轮。,前后轮的干涉,在装有中间差速器的常时四轮汽车上，依靠中间差速器将发动机扭矩均匀分配到前后传动轴，然后依靠前后差速器输入的扭矩再均匀等分到左右车轮，使四个车轮获得相等的扭矩。,前后轮的干涉,在中间差速器的作用下，前后传动轴的输出扭矩应该相等，所以此时后传动轴的输出驱动扭力变为零。这样后轮左右轮胎的驱动力也变为零。从而四个轮胎上驱动力均为零，车辆就无法行驶了。,行驶中，如果前右轮遇到了冰滑路面出现空转，则该轮产生的驱动力为零。前右轮胎驱动力为零，将使前左轮胎驱动力为零，这样前轮左右轮胎的驱动力全部为零，导致前传动轴的驱动扭矩为零
10、。,前后轮的干涉,中间差速器必须加装差动限制装置，否则将因单轮空转而使汽车抛锚。,前后轮的干涉,动力传动效率,驱动轮系包括： 变速器 分动器 传动轴 差速器 半 轴,动力传动效率,变速器和差速器等总成内，齿轮齿间传递力的同时也互相挤压、滑动，因摩擦产生了能量损失。此项损失与传递扭矩大小有关，在四轮驱动系中占较大比率。 齿轮旋转运动而进行的搅油做功损失。 各个油封与轴径紧密配合时，产生旋转接触摩擦能量损失。 在各个联轴节中轴承的摩擦做功损失。,驱动轮系的能量损失：,动力传动效率,以上列举的能量损失在二轮驱动汽车也存在，但因为四轮驱动汽车的四轮驱动轮系比较复杂，使用零件数量也比较多，故其能力损失也
11、比较大。 这样发动机的动力在传递到轮胎之前中途就损失一部分，从而导致发动机必需多输出一部分动力，使整车燃油消耗量增大。,驱动系的振动和噪声,汽车行驶中，许多原因会引起联轴节的振动和噪声。四轮驱动系使用了较多的联轴节，所以更容易引起振动和噪声。 联轴节有多种，最简单的是叉型联轴节（有叫万向联轴节）其非常容易产生振动和噪声。但其因较其他方式有结构简单、强度高的优点。长期以来，传动轴上经常采用叉型联轴节。 其缺点是不能吸收转速的变化，而且稳定的转速通过叉型联轴节之后，很容易变成不稳定的转速并产生振动和噪声。,联轴节的振动和噪声：,驱动系的振动和噪声,最简单的是叉型联轴节（又叫万向联轴节）,驱动系的振
12、动和噪声,驱动系的振动和噪声,球笼式联轴节,双球笼式联轴节,驱动系的振动和噪声,三销轴式联轴节,球叉式联轴节,汽车行驶中，发动机输出扭矩的变动、路面不平引起悬挂产生振动从而导致汽车驱动系统产生各种噪声。 如零件间隙过大所引起的噪声。在驱动系内部为防止磨损和咬死，许多零件之间都必须留有合理的间隙，因各种原因，这些间隙会发生变化。如果间隙变大，虽然每一处间隙并不大，但整个系统的间隙累加会比较大。变大的间隙也是汽车产生噪声的原因。和二轮驱动相比，四轮驱动系更复杂，所以更容易产生这种噪声。 这种噪声的特点是当司机急速加油和快速松油门时，驱动系内部会产生很大的响声。,间隙噪声和浮动噪声：,驱动系的振动和
13、噪声,在放松油门怠速行驶时，有时也会产生连续的异常响声，这是由于发动机输出扭矩变动所引起的敲击声，一般叫浮动噪声。 这些噪声不会使汽车出问题，也不会降低汽车的性能，但会影响汽车的舒适性。,驱动系的振动和噪声,驱动系的振动和噪声,实际上高档 SUV 是以舒适性和多用途性见长的。,驱动系的振动和噪声,四轮驱动的分类,分时四轮驱动 全时四轮驱动,四轮驱动的分类,对分时四轮驱动汽车来说，司机拉动手柄或转动开关可以把汽车切换成二轮或四轮驱动。 如右图所示分时四轮驱动一般为后轮驱动，司机操纵开关，使分动器和前轮连接一起，变成了四轮驱动。,在全时四轮驱动汽车上，通过中间差速器使前后车轮始终处于连接状态， 即
14、全时四轮驱动始终为四轮驱动。,分时四轮驱动和全时四轮驱动的差别,分时四轮驱动汽车,分 时 四 轮 驱 动,分时四轮驱动汽车,分时四轮驱动概念图,分时四轮驱动汽车,Jeep 2500,分时四轮驱动汽车,2H表示高速二轮驱动操纵杆在这个位置前轮不驱动，只有后轮驱动，这个档位用于市区或好路面行驶。,4H表示高速四轮驱动主要雨雪等易滑路面行驶。,4L表示低速四轮驱动主要用于需要大驱动力的场合，如不平路面、砂地、野地。,分动器拉杆操纵 选择例图,分时四轮驱动汽车,分时四轮驱动汽车,分时四轮驱动汽车,分时四轮驱动汽车把切换驱动操纵的责任交给了驾驶员。为了合理切换，驾驶员必须明白车辆两轮驱动和四轮驱动不同的
15、特点。 例如：汽车以四轮驱动行驶在铺装路面上，忽然遇到急转弯，驾驶员必须在急转弯前切换二轮驱动。这需要驾驶员必须具有高超的驾驶技术。 又如：汽车四轮驱动行驶在光溜溜的冰雪路面上，碰到了弯道，此时必须换成二轮驱动。因为四轮驱动容易引起轮胎打滑，不换成二轮驱动是不行的。,分时四轮驱动汽车,这样驱动方式选择的正确与否，完全取决于驾驶员的技术和经验，所以主要适用于职业驾驶员或者有越野车辆驾驶技巧培训的使用者。 这类四轮驱动的最大的优点是其越野性能极强。,分时四轮驱动汽车,全时四轮驱动汽车,全 时 四 轮 驱 动,全时四轮驱动汽车,全时四轮驱动系统图,全时四轮驱动系 布置图,全时四轮驱动汽车,英国路虎览
16、胜,全时四轮驱动汽车,全时四轮驱动汽车,全时四轮驱动汽车,利用粘性联轴节进行中间差速器差速限动,全时四轮驱动汽车,粘性联轴节结构图,全时四轮驱动汽车,粘性联轴节的工作特性： 在粘性联轴节里，硅油约占总体积的80%-90%，硅油的高温稳定性很好，其余是空气。 正常工作状态时，粘性联轴节允许内外板之间有一定的转速差，效果相当于齿轮式差速器的功能。 当车辆因某个车轮陷入泥坑抛锚时，一般驾驶者都会反复踏动油门踏板以期脱离困境。由于粘性联轴节的差动功能，只会使发动机的动力传递给打滑的车轮，车辆无法立刻脱离泥坑。 但这时硅油被导板搅动后，温度将急剧上升。随着硅油温度上升，硅油体积不断膨胀，空气所占体积近于零了，壳体内压力急剧上升，推动内板沿花键滑动，使内板紧紧地压在外板上，从而产生了所谓的驼峰现象。这时粘性联轴节锁死，扭矩马上传递到不打滑车轮，车辆得以脱离困境。,全时四轮驱动汽车,粘性联轴节锁死后，整个联轴节成为一个整体
