第4章 汽 车 制 动 系
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目录第一章汽车的动力性............................. 错误!未定义书签。
第二章汽车的燃油经济性......................... 错误!未定义书签。
第三章汽车动力装置参数的选定................... 错误!未定义书签。
第四章汽车的制动性............................. 错误!未定义书签。
第五章汽车的操纵稳定性......................... 错误!未定义书签。
第六章汽车的平顺性............................. 错误!未定义书签。
第一章 汽车的动力性试说明轮胎滚动阻力的定义,产生机理和作用形式。
答:车轮滚动时,由于车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等原因所产生的阻碍汽车行驶的力称为轮胎滚动阻力。
产生机理和作用形式:(1) 弹性轮胎在硬路面上滚动时,轮胎的变形是主要的,由于轮胎有内部摩擦,产生弹性迟滞损失,使轮胎变形时对它做的功不能全部回收。
由于弹性迟滞,地面对车轮的法向作用力并不是前后对称的,这样形成的合力z F 并不沿车轮中心(向车轮前进方向偏移a )。
如果将法向反作用力平移至与通过车轮中心的垂线重合,则有一附加的滚动阻力偶矩f z T F a =⋅。
为克服该滚动阻力偶矩,需要在车轮中心加一推力P F 与地面切向反作用力构成一力偶矩。
(2)轮胎在松软路面上滚动时,由于车轮使地面变形下陷,在车轮前方实际形成了具有一定坡度的斜面,对车轮前进产生阻力。
(3)轮胎在松软地面滚动时,轮辙摩擦会引起附加阻力。
(4)车轮行驶在不平路面上时,引起车身振荡、减振器压缩和伸长时做功,也是滚动阻力的作用形式。
滚动阻力系数与哪些因素有关答:滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。
这些因素对滚动阻力系数的具体影响参考课本P9。
确定一轻型货车的动力性能(货车可装用4挡或5挡变速器,任选其中的一种进行整车性能计算):1)绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
第四章复习思考题1.说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点。
答:燃烧过程:(1)着火落后期:它对每一循环都可能有变动,有时最大值是最小值的数倍。
要求:为了提高效率,希望尽量缩短着火落后期,为了发动机稳定运行,希望着火落后期保持稳定(2)明显燃烧期:压力升高很快,压力升高率在0.2-0.4MPa/(°)。
希望压力升高率合适(3)后燃期:湍流火焰前锋后面没有完全燃烧掉的燃料,以及附在气缸壁面上的混合气层继续燃烧。
希望后燃期尽可能的短。
2.爆燃燃烧产生的原因是什么?它会带来什么不良后果?答:燃烧室边缘区域混合气也就是末端混合气燃烧前化学反应过于迅速,以至在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然,引发爆燃爆燃会给柴油机带来很多危害,发生爆燃时,最高燃烧压力和压力升高率都急剧增大,因而相关零部件所受应力大幅增加,机械负荷增大;爆燃时压力冲击波冲击缸壁破坏了油膜层,导致活塞、气缸、活塞环磨损加剧,爆燃时剧烈无序的放热还使气缸内温度明显升高,热负荷及散热损失增加,这种不正常燃烧还使动力性和经济性恶化。
3.爆燃和早燃有什么区别?答:早燃是指在火花塞点火之前,炽热表面点燃混合气的现象。
爆燃是指末端混合气在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然的现象。
早燃会诱发爆燃,爆燃又会让更多的炽热表面温度升高,促使更加剧烈的表面点火。
两者相互促进,危害更大。
另外,与爆燃不同的时,表面点火即早燃一般是在正常火焰烧到之前由炽热物点燃混合气所致,没有压力冲击波,敲缸声比较沉闷,主要是由活塞、连杆、曲轴等运动件受到冲击负荷产生震动而造成。
4.爆燃的机理是什么?如何避免发动机出现爆燃?答:爆燃着火方式类似于柴油机,同时在较大面积上多点着火,所以放热速率极快,局部区域的温度压力急剧增加,这种类似阶越的压力变化,形成燃烧室内往复传播的激波,猛烈撞击燃烧室壁面,使壁面产生振动,发出高频振音(即敲缸声)。
避免方法:适当提高燃料的辛烷值;适当降低压缩比,控制末端混合气的压力和温度;调整燃烧室形状,缩短火焰前锋传播到末端混合气的时间,如提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离。
第一章 汽车的动力性与绪论1.3、确定一轻型货车的动力性能(货车可装用4档或5档变速器,任选其中的一种进行整车性能计算): 1)绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
2)求汽车的最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。
3)绘制汽车行驶加速倒数曲线,用图解积分法求汽车有Ⅱ档起步加速行驶至70km/h 的车速-时间曲线,或者用计算机求汽车用Ⅱ档起步加速至70km/h 的加速时间。
轻型货车的有关数据:汽油发动机使用外特性的Tq —n 曲线的拟合公式为432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-=式中, Tq 为发功机转矩(N ·m);n 为发动机转速(r /min)。
发动机的最低转速n min =600r/min ,最高转速n max =4000 r /min装载质量 2000kg 整车整备质量 1800kg 总质量 3880 kg 车轮半径 0.367 m传动系机械效率 ηт=0.85 波动阻力系数 f =0.013 空气阻力系数×迎风面积 C D A =2.772m 主减速器传动比 i0=5.83飞轮转功惯量 I f =0.218kg ·2m 二前轮转动惯量 I w1=1.798kg ·2m四后轮转功惯量 I w2=3.598kg ·2m 变速器传动比i g (数据如下表)轴距 L =3.2m质心至前铀距离(满载) α=1.947m质心高(满载) h g =0.9m解答:1)(取四档为例)由uF n u n Tq Tq F t t →⇒⎪⎭⎪⎬⎫→→→ 即ri i T F To g q t η=432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-= og i i rn u 377.0=行驶阻力为w fF F +:215.21a D w f U A C Gf F F +=+ 2131.0312.494aU +=由计算机作图有※本题也可采用描点法做图:由发动机转速在m in /600n min r =,m in /4000n max r =,取六个点分别代入公式:……………………………… 2)⑴最高车速:有w f tF F F +=⇒2131.0312.494a t U F += 分别代入a U 和t F 公式:2)09.6*83.53697.0*377.0(131.0312.494367.085.0*83.5*9.6*n T q +=把q T 的拟和公式也代入可得: n>4000而4000m ax =n r/min∴93.9483.5*0.14000*367.0*377.0max ==U Km/h⑵最大爬坡度:挂Ⅰ档时速度慢,Fw 可忽略:⇒)(max w f t i F F F F +-=⇒GfF Gi t -=max⇒013.08.9*388014400max max-=-=f G F i t=0.366(3)克服该坡度时相应的附着率 zxF F =ϕ忽略空气阻力和滚动阻力得:6.0947.12.3*366.0/=====a il l a i F Fi z ϕ 3)①绘制汽车行驶加速倒数曲线(已装货):40.0626)(1f D g du dt a -==δ(GFwFt D -=为动力因素)Ⅱ时,22022111r i i I m r ImTg f wηδ++=∑2222367.085.0*83.5*09.3*218.038001367.0598.3798.1380011+++= =1.128ri i T F To g q t η=432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-=215.21a D w U A C F =由以上关系可由计算机作出图为:②用计算机求汽车用Ⅳ档起步加速至70km/h 的加速时间。
8.课题:第4章汽车制动系第一节概述授课班级:2012级汽修班授课时数:2课时(90分种)教学目的:1.了解和掌握汽车制动系的组成与功用。
2.了解和掌握汽车制动系作用和分类。
3.能判别各种制动系的布置形式。
德育目标:1.培养学生具有高度的责任心、对工作认真负责、一丝不苟。
2.培养学生爱岗敬业、诚实守信、服务群众、办事公道、奉献社会的精神。
重点:汽车制动系的组成和布置形式。
难点:汽车制动系的各总成之间的连接关系。
课的类型:专业课教学方法:启发式讲授和谈话法相结合;不断设疑,启发诱导,循序渐进,层层深入讲授提纲:第4章汽车制动系第一节概述一、制动系的作用与类型1.作用制动系的作用是根据需要使汽车减速或在最短的距离内停车,以确保行车安全,并保障汽车停放可靠不能自动滑移。
2.类型汽车两套制动装置都是由制动器和操纵制动器的传动机构两部分组成。
二、制动系的基本结构三、行车制动器工作过程教学过程:一、组织教学(2分种)检查学生到课情况和课前准备情况,安定课堂秩序。
二、复习提问,引入新课(6分钟)制动系统哪些部件组成的?汽车上的制动系统的功用说一说?你碰见的制动系统的布置形式有哪几种?这就是我们本次课要讨论的问题。
三、讲授新课(72分钟)第4章汽车制动系第一节概述一、制动系的作用与类型1.作用制动系的作用是根据需要使汽车减速或在最短的距离内停车,以确保行车安全,并保障汽车停放可靠不能自动滑移。
2.类型汽车制动系一般至少装用两套各自独立的系统,一套是行车制动装置,主要用于汽车行驶中的减速和停车;另一套是驻车制动装置,主要用于停车防止滑移。
有的汽车还装有紧急制动装置和安全制动或辅助制动装置,高级汽车还装有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置等。
汽车两套制动装置都是由制动器和操纵制动器的传动机构两部分组成。
二、制动系的基本结构气压、液压行车制动系如图4-2、图4-3所示。
其主要部件为行车制动器。
行车制动器主要由旋转部分、固定部分、张开机构和调整机构组成。
旋转部分是固定在轮毂上并与车轮一起旋转的制动鼓;固定部分主要包括制动蹄和制动底板;张开机构是液压制动轮缸或气压制动凸轮;调整机构主要由偏心支承销和调整凸轮组成。
三、行车制动器工作过程汽车行驶不制动时(以液压制动为例),所有机件处于安装的原始位置。
制动蹄与制动鼓之间保持一定的间隙,制动鼓随车轮自由转动而不受阻碍。
当汽车行驶制动时,踩下制动踏板,通过推杆和主缸活塞,使主缸内的油液产生一定压力后流入轮缸,既而推动轮缸活塞,使两制动蹄绕支承销转动,上端向两边张开而使其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。
不旋转的制动蹄就对旋转的制动鼓产生一个摩擦力矩Mμ,其方向与车轮旋转方向相反。
这时,制动鼓将该力矩传到车轮。
由于车轮与路面间的附着作用,车轮对路面作用一个向前制动力即周缘力Fμ,同时,路面也对车轮作用于一个向后的反作用力,即制动力F B。
制动力F B由车轮经车桥和悬架传给车架及车身,迫使汽作减速或停车。
当放松制动时,油液流回主缸,在各同位弹簧作用下,制动蹄与制动鼓又恢复了原来的间隙,从而制动作用解除。
四、巩固小结(5分钟)本堂课我们讲了三个问题:一、制动系的作用与类型二、制动系的基本结构,三、它们的工作原理;、五、布置作业及答题要求(5分钟)1.制动系的作用是什么?它有哪些类型?2..制动系的工作原理是什么?9.课题:第二节车轮制动器一、鼓式车轮制动器授课班级:2012级汽修班授课时数:2课时(90分种)教学目的:1.了解和掌握汽车鼓式车轮制动器的组成与功用。
2.了解和掌握汽车鼓式车轮制动器作用和分类。
3.能判别各种鼓式车轮制动器的布置形式。
德育目标:1.培养学生具有高度的责任心、对工作认真负责、一丝不苟。
2.培养学生爱岗敬业、诚实守信、服务群众、办事公道、奉献社会的精神。
重点:汽车鼓式车轮制动器的组成和布置形式。
难点:汽车鼓式车轮制动器的各总成之间的连接关系。
课的类型:专业课教学方法:启发式讲授和谈话法相结合;不断设疑,启发诱导,循序渐进,层层深入讲授提纲:第二节车轮制动器一、鼓式车轮制动器1.鼓式车轮制动器的结构与工作过程(1)非平衡式车轮制动器①基本结构②工作过程(2)平衡式车轮制动器①单向助势平衡式车轮制动器②双向助势平衡式车轮制动器(3)自动增力式制动①单向自动增力式制动器2.鼓式车轮制动器的检修(1)鼓式车轮制动器拆装要点(2)鼓式车轮制动器检修①制动鼓的检修②制动蹄及摩擦片的检修(3)鼓式车轮制动器的调整①车轮制动器的局部调整②车轮制动器的全面调整③鼓式制动器制动间隙的自动调整教学过程:二、组织教学(2分种)检查学生到课情况和课前准备情况,安定课堂秩序。
二、复习提问,引入新课(6分钟)制动系哪些部件组成的?汽车上的制动系的功用说一说?你碰见的制动系的布置形式有哪几种?这就是我们本次课要讨论的问题。
三、讲授新课(72分钟)第二节车轮制动器一、鼓式车轮制动器1.鼓式车轮制动器的结构与工作过程根据制动时两制动蹄对制动鼓径向力的平衡状况,鼓式车轮制动器又分为非平衡式、平衡式(单向助势、双向助势)和自动增力式三种。
(1)非平衡式车轮制动器①基本结构制动底板用螺栓固定在后桥壳的凸缘上(前桥茬转问节凸缘上)不能转动;其上部装有制动轮缸或凸轮,下端装有两个偏心支承销。
制动蹄下端圆孔活套在偏心支承销,上端嵌入制动轮缸活塞凹糟中或顶靠在凸轮上;两制动蹄通过回位弹簧紧压住轮缸活塞或凸轮;制动鼓与轮毂连接随着车轮同步旋转。
②工作过程当制动时,两制动蹄在相等的张力F的作用下,分别绕各自的支承点向外偏转紧压在制动鼓上。
旋转的制动鼓对两侧制动蹄分别作用有法向反力F N1和F N2、切向反力F T1和F T2。
如果前制动蹄所受摩擦力F T1所造成的绕支点的力矩与张开力F产生的力矩同向,摩擦力F T1作用的结果是使前蹄对制动鼓的压紧力增大,即F N1增大,摩擦力F T1也更大,则称为“助势”作用。
该蹄称为助势蹄。
而摩擦力F T2则使后制动蹄有放松制动鼓状况,即有使F N2本身减小的趋势,故后蹄具有“减势”作用。
该蹄称为减势蹄。
因此两制动蹄对制动鼓所施加的制动力矩是不相等的。
倒车时,两蹄受力情况互换,但制动效果相同。
(2)平衡式车轮制动器①单向助势平衡式车轮制动器两制动蹄各用一个单向活塞制动轮缸,且前后制动蹄与轮缸、调整凸轮等部件在制动鼓上的位置都是中心对称的。
当汽年前进制动时,两制动蹄都是助势蹄;当汽车倒退时,两蹄又都是减势蹄,导致前进制动效能提高,倒退制动效能降低。
②双向助势平衡式车轮制动器制动底板上所有固定元件、制动蹄、制动轮缸、回位弹簧等都是成对地对称位置,两制动蹄的两端采用浮式支承,且支点在周向位置浮动,用回位弹簧拉紧。
当汽车前进制动时,上、下轮缸活塞在油压的作用下张开,将两个制动蹄压紧在制动鼓上。
在摩擦力矩的作用下,两蹄都随车轮旋转方向转动,从而使两轮缸活塞其中的各一对称端支座a推回,直至顶靠着轮缸端面为止,达到刚性接触,于是两蹄便以此支座a为支点均在助势下工作。
倒车制动时,车轮旋转方向改变,迫使两轮缸的另一端(即图中的b端)成为制动蹄支点,两蹄同样均为助势蹄,产生与前进制动时完全一样的制动效能。
因此,双向助势平衡式车轮制动器,不论前进或倒车制动时,两蹄均为助势蹄。
(3)自动增力式制动自动增力式车轮制动器增力原理是将两蹄用推杆浮动铰接,利用传力机件的张开力使两蹄产生助势作用。
另外,还充分利用前蹄的助势作用推动后蹄,使总的摩擦力矩进一步增大,即“增力”。
①单向自动增力式制动器两蹄下端都没有固定支点,而是插在连杆n两端开口的直槽底面上,形成活动连接。
后蹄上端固定在支承销上,前蹄上端在回位弹簧作用下,紧压在轮缸活塞上。
汽车前进制动时,制动缸内的活塞克服回位弹簧的弹力,将前蹄推出,使其压紧在制动鼓上。
由于摩擦力的作用,前蹄沿制动鼓旋转方向转过一个角度,通过连杆n,以后蹄上端为支点,又推动后蹄压紧在制动鼓上,进一步增强摩擦力,加大制动力。
此时两蹄均为助势蹄,制动效能较高。
当倒车制动时,前蹄为减势蹄,它压紧在制动鼓上的力矩减小,使后蹄不起作闲,制动效果变差,故称单向自动增力式车轮制动器。
2.鼓式车轮制动器的检修(1)鼓式车轮制动器拆装要点分解时先支起前桥,用轮胎螺母拆装机拆去轮胎螺母,拆下前轮;再拆去前轮毂盖,剃平锁紧螺母锁片,拧下锁紧螺母,取下锁片及锁止垫圈;然后拧出轮毂轴承预紧度调整螺母,用拉器从转向节上拉下轮毂及制动鼓。
再用拉簧钩拆下制动蹄回位弹簧,取下支承销的垫板,拆下支承销,制动凸轮,调整臂总成及制动气室。
最后拆下制动底板。
后轮制动器的拆卸基本与前轮相同。
鼓式车轮制动器的装配按上述相反顺序装复。
但要注意:装复过程中,两制动蹄的位置不能互换,其上端面要与凸轮工作面完全贴合,支承销端部的标记朝内相对。
(2)鼓式车轮制动器检修①制动鼓的检修车轮制动主要是由制动鼓与摩擦片相互摩擦产生制动力而迫使车辆减速和停车,由于长期使用,使制动鼓磨损,造成制动鼓失圆、工作面出现沟槽等,且在汽车制动时,发生跑偏、响声或抖动现象。
所以制动鼓的工作表面必须平整光滑与摩擦片贴合,符合技术标准。
用直观及敲击检查制动鼓应无裂纹,否则换用新件,用弓形内径规或百分表检测制动鼓的磨损和圆度误差,检测方法如图,制动鼓内圆面的圆度误差不得大于0.125mm,并无明显的沟槽,否则,应对制动鼓在专用镗毂机上进行镗削加工,镗削后制动鼓内径不得大于424mm,也不得超过允许的最大修理尺寸,且同一轿车上左、右制动鼓的内径尺寸差应小于1mm。
若制动鼓内径超过使用极限时,一律换用新件。
②制动蹄及摩擦片的检修用直观及敲击检查,制动蹄及其摩擦片应无裂纹,制动蹄按样板检查,若弯曲扭曲或变形较小,可冷压校正。
用游标卡尺深度尺测量摩擦片铆钉头距摩擦片表面应不小于0.80mm,衬片厚度应不小于9mm,否则,换用新衬片或制动蹄总成。
若摩擦片油污较轻,衬片只有少量磨损,可用汽油清洗油污,清洗后必须加温烘干,然后用锉刀和粗沙布修磨平整,再与制动鼓表面试测贴合面积,需达到技术标准,允许继续使用。
b.为防止车轮制动时,摩擦片两端与制动鼓发卡、衬片两端头应挫成斜角,斜角一般为75º。
c.为使摩擦片与制动鼓能很好贴合,必须对摩擦片表面进行加工,加工时,要按制动鼓内表面尺寸进行,并用光磨机对衬片表面进行光磨。
d.摩擦片外表面上埋头坑,孔深一般为摩擦片总厚度的2/3。
e.摩擦片铆接后与制动鼓贴合面积,应大于摩擦片总面积的50%,贴合印痕应两端重中间轻,两端的贴合面积约为衬片总长的1/3。
f.铆接时,应从制动蹄中部的两端依次铆紧铆钉,铆钉不允许斜、松动。
(3)鼓式车轮制动器的调整①车轮制动器的局部调整车轮制动器局部调整是在制动摩擦片磨损后,制动气室推杆行程超过40mm情况下或二级维护时,所进行的调整作业,现以CAl092型汽车前轮为例说明调整过程。