14. 主减速器(单级)工作原理(P118)(如何提高刚度减小变形和间隙):
作用:
(1) 减速增扭
(2)改变扭矩的方向
单级主减速器优点:结构简单、体积小,质量轻和传动效率高;
结构:仅一对齿轮副传动零件很少
为保证主动锥齿轮有足够的支承刚度,主动锥齿轮18与轴制成一体,前端支承在互相贴近而小端相向的两个圆锥滚子轴承13和17上,后端支承在圆柱滚子轴承19上,形成跨置式支承。环状的从动锥齿轮7连接在差速器壳5上,而差速器壳则用俩个圆锥滚子轴承3支承在主减速器壳4的座孔中。在从动锥齿轮的背面,装有支撑螺栓6,以限制从动锥齿轮过度变形而影响齿轮的正常工作。装配时,支撑螺栓与从动锥齿轮端面之间的间隙为0.3~0.5mm。
减小在锥齿轮传动过程中产生的轴向力所引起的齿轮轴的轴向位移,以提高轴的支承刚度,保证锥齿轮副的正常啮合:装配主减速器时,圆锥滚子轴承应有一定的装配预紧度,即在消除轴承间隙的基础上,再
给予一定的压紧力。但预紧度也不能过大,过大则传动效率低,且加速轴承磨损。为调整圆锥滚子轴承13和17的预紧度,在俩轴承内座圈之间的隔离套的一段装有一组厚度不同的调整垫片14。如发现预紧度过大,则增加垫片14的厚度;反之,减小垫片的总厚度。圆锥滚子轴承预紧度的调整必须在齿轮啮合调整之前进行。
15. 差速器差速原理(P136):
对称式锥齿轮差速器是一种行星齿轮机构。
差速器壳3与行星齿轮轴5连成一体,形成行星架。因为3由于主减速器从动齿轮6固连在一起,故为主动件;半轴齿轮1和2为从动件。
:主动件角速度;:从动件1,2的角速度。
A、 B两点分别为行星齿轮4与半轴齿轮1和2的啮合点。行星齿轮的中心点为C,A、B、C三点到差速器旋转轴线的距离均为r。
当行星齿轮只是随同行星架绕差速器旋转轴线公转时,显然,处在同一半径r上的A、B、C三点的圆周速度都相等,其值为。于是,,即差速器不起差速作用,而半轴角速度等于差速器壳3的角速度。
当行星齿轮4除公转外,还绕本身的轴5以角速度自转时,啮合点A的圆周速度为,啮合点B的圆周速度为。于是,即,若角速度以每分钟转数n表示,则:,此即为两半轴齿轮直径相等的对称式锥齿轮差速器的运动特性方程式。它表明左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的两倍,而与行星齿轮转速无关。
16. 半轴的全浮式支承和半浮式支承受力图(受力分析):
半轴支承形式的驱动桥全浮式半轴受力分析:
:垂直,切向,侧向反力
。
垂直反力和侧向反力将造成力图使驱动桥在横向平面(垂直于汽车纵轴线的平面)内弯曲的力矩(弯矩);切向反力一方面造成对半轴的反转矩,另一方面也造成力图使驱动桥在水平面内弯曲的弯矩。反转矩直接由半轴承受,而三个反力以及由它们形成的弯矩,便由轮毂4通过两个轴承5传给桥壳1,完全不经半轴2传递。在内端,作用在主减速器从动锥齿轮6上的力及弯矩全部由差速器壳直接承受,与半轴无关。因此,这样的半轴支承形式使半轴只承受转矩,而两端均不承受任何反力和弯矩,故称为全浮式支承形式。
半浮式半轴支承受力分析:
半轴2内端的支承方法与全浮式支承相同,即半轴内端不受力及弯矩。半轴外端是锥形的,锥面上切有纵向键槽,最外端有螺纹。轮毂6有相应的锥形孔与半轴配合,用键5联结,并用锁紧螺母4紧固。半轴2用圆锥滚子轴承3直接支承在桥壳凸缘7内。显然,此时作用在车轮上的各反力都必须经过半轴传给驱动桥壳。因这种支承形式只能使半轴内端免受弯矩,而外端却承受全部弯矩,故称为半浮式支承。
17. 轮式汽车行驶系统的组成及部分受力情况(加速与制动时的受力分析P158):
组成:车轮、车架、车桥、悬架等
受力分析:
汽车的总重量通过前、后车轮传到地面,引起地面分别作用与前轮和后轮上的垂直反力,路面对汽车的支承反力。
当驱动桥中的半轴将驱动转矩传到驱动后轮4上时,通过车轮与路面的附着作用,即产生路面作用于驱动轮边缘上的向前的纵向反力--驱动力。
驱动力的一部分用以克服驱动轮本身所承受的滚动阻力,其余大部分则依次经过驱动桥3的桥壳、后悬
架2传到车架1,用来克服作用于汽车上的空气阻力和坡度阻力;还有一部分驱动力由车架经过前悬架传到从动桥,使从动轮克服滚动阻力向前滚动,于是整个汽车便向前行驶了。如果行驶系中处于驱动力传递路线上的任何一个环节中断,汽车将无法行驶。
当汽车制动时,路面加于车轮的向后的纵向反力--制动力也是要经由车桥和悬架传给车架,迫使汽车减低速度以致停车。同样,由制动力引起的反力矩则由车轮依次通过车轮制动器、半轴套管和悬架传递到车架。其作用结果是使汽车前部有向下俯倾的趋势,因此后轮上的垂直载荷减小而前轮上的垂直载荷增大。
18. 转向轮定位参数:
转向桥在保证汽车具有转向功能的同时,应使转向轮具有自动回正作用,以保证汽车稳定直线行驶。
主要参数:主销后倾角、注销内倾角、前轮外倾角和前轮前束。
1) 主销后倾角:
主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角。它能形成回正的稳定力矩。由于主销后倾角存在,使主销轴线与地面交点a位于车轮与路面接触点b的前面。当汽车直线行驶时,若转向轮偶然受到外力作用而稍有偏转,将使汽车行驶方向向右偏离。这时,由于汽车本身离心力的作用,在车轮与路面接触点
b处,路面对车轮作用着一个侧向反作用力。对车轮形成绕主销轴线作用的力矩,其方向正好与车轮偏转方向相反。在此力矩作用下,将使车轮回到原来的中间位置,从而保证汽车稳定直线行驶,故此力矩称为稳定力矩。稳定力矩不宜过大,否则引起转向沉重。值一般不超过2-3度,现代高速汽车可接近0,甚至为负值。
2) 主销内倾角:
主销轴线与地面垂直线在汽车横向平面内的夹角。其也有使汽车自动回正的作用。当转向轮在外力作用下由中间位置偏转一个角度时,车轮的最低点将陷入路面一下。但实际上车轮下边缘不可能陷入路面一下,而是将转向车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度。这样,汽车本身的重力有使转向轮回到原来中间位置的效应。
此外,主销的内倾还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线的距离c减小,从而可减小转向时驾驶员加在转向盘上的力,使转向操纵轻便,同时也可减小从转向轮传到转向盘上的冲击力。c值不宜过小,即内倾角不宜过大,否则不仅是转向变得沉重,而且加速了轮胎的磨损。一般,距离c一般为40~60mm。
3) 前轮外倾角:
通过前轮中心的汽车横向平面与前轮平面的交线与地面垂线之间的夹角。具有定位作用。若空车时前轮的安装正好垂直于路面,则满载时,车桥将因承载变形而可能出现前轮内倾,这将加速汽车轮胎的偏磨损。另外,路面对前轮的垂直反作用力沿轮毂的轴向分力,将使轮毂压向轮毂外端的小轴承,加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷,降低了它们的使用寿命。因此,为使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷,安装前轮时应预先使其有一定的外倾角,以防止前轮内倾。同时,前轮有了外倾角也可与拱形路面相适应。但是,外倾角也不宜过大,否则会使轮胎产生偏磨损。一般为左右。
4) 前轮前束:
前轮有了外倾角后,在滚动时就类似于滚锥,从而导致两侧前轮向外。由于转向横拉杆和车轮的约束使前轮不可能向外,前轮将在地面上出现边滚边滑的现象,从而增加了轮胎的磨损。为了消除前轮外倾带来的这种不良后果,在安装前轮时,使汽车俩前轮的中心面不平行,两轮前边远距离B小于后边缘距离A,A-B之差即为前轮
前束。也可用前束角表示。
19. 简述子午线轮胎与普通斜交轮胎有缺点:
1) 斜交轮胎:
优点:轮胎噪音小,外胎面柔软,价格也较子午线轮胎便宜。
缺点:转向行驶时,接地面积小,胎冠滑移大,抗侧向力能力较差,滚动阻力较大,油耗偏高,高速行驶时稳定性和承载能力也不如子午线轮胎。
2) 子午线轮胎:
优点:
汽车轮胎 ① 接地面积大,附着性能好,胎面滑移小,对地面单位压力也小,因而滚动阻力小,使用寿命长。
② 胎冠较厚且有坚硬的带束层,不易刺穿;行驶时变形小,可降低油耗3%~8%。
③ 因为帘布层数少,胎侧薄,所以散热性能好。
④ 径向弹性大,缓冲性能好,负荷能力较大。
缺点:因胎侧较薄,胎冠较厚,在其与胎侧的过渡区易产生裂口;由于胎侧柔软,受侧向力时变形较大,导致汽车横向稳定性差;制造技术要求高,成本也高。
20. 悬架系统的固有频率并有所说明(P200):
有悬架刚度和悬架弹簧支撑的质量(称为簧载质量)所决定的车身固有频率(亦称振动系统的自然振动频率),是影响汽车行驶平顺性的重要性能指标之一。人体所习惯的垂直振动频率是步行时身体上下运动的频率,约为1~1.6Hz。车身固有频率应当尽可能的处于或接近这一频率范围。
悬架系统的固有频率(自然振动频率)为:,:悬架垂直变形(绕度);M:悬架簧载质量;():悬架刚度,指使车轮中心相对于车身向上移动的单位距离所需要加于悬架上的垂直载荷。
说明:
1) 悬架所受垂直载荷一定时,悬架刚度越小,则汽车固有频率越低。但悬架刚度越小,在一定载荷下悬架垂直变形就越大,即车轮上下跳动所需的空间越大。实际上货车车身的固有频率往往偏高,并大大超过了上述理想的频率范围。
2) 悬架刚度一定时,簧载质量越大,则悬架垂直变形越大,固有频率越低,故空车行驶时车身的固有频率要比满载行驶时的高。簧载质量变化范围越大,则频率变化范围也越大。
21. 双向作用筒式减震器(P202)四个阀,俩个行程工作原理:
四个阀:压缩阀、伸张阀、流通阀、补偿阀
流通阀、补偿阀是一般的单向阀,其弹簧很弱。当阀上的油压作用力与弹簧力同向时,阀处于关闭状态,完全不同液流;而当油压作用力与弹簧力反向时,只要有很小的油压,阀便能开启。
压缩阀、伸张阀是卸载阀,其弹簧较强,预紧力较大,只有当油压升高到一定程度时,阀才能开启;而当油压降低到一定程度时,阀即自行关闭。
两个冲程工作原理:
压缩行程:当汽车车轮滚上凸起和滚出
凹坑时,车轮移近车架,减振器受压缩,减振器活塞3下移。活塞下面的腔室容积减小,油压升高,油液经流通阀8流到活塞上面的腔室。由于上腔被活塞杆1占去一部分空间,上腔内增加的容积小于下腔减小的容积,故还有一部分油液推开压缩阀6,流回储油缸筒5。这些阀对油液的节流便形成对悬架压缩运动的阻尼力。
伸张行程:当车轮滚进凹坑或滚离凸起时,车轮相对车身移开,减振器受拉伸。此时减振器活塞向上移动。活塞上腔油压升高,流通阀8关闭。上腔内的油液便推开伸张阀4流入下腔。同样,由于活塞杆的存在,自上腔流来的油液还不足以充满下腔所增加的容积,下腔内产生一定的真空度,这时储油缸筒中的油液便推开补偿阀7流入下腔进行补充。此时,这些阀的节流作用即形成对悬架伸张运动的阻尼力。
22. 两侧转向轮偏转角之间的理想关系式(P248):
为使汽车转向行驶时,避免附加阻力和轮胎磨损,使所有车轮做纯滚动,所有车轮轴线应交于一点O(转向中心)。
:外转向轮偏转角,内转向轮偏转角,俩者应满足
在车轮为绝对缸体的假设条件下,的理想关系式为:,B:两侧主销轴线与地面相交点之间的距离;:汽车轴距。
:汽车转弯半径,由转向中心O到外转向轮与地面接触点的距离。转弯半径越小,则汽车转向所需场地就越小。最小转弯半径与外转向轮最大偏转角的关系:。
23. 三种转向器工作原理(P250~253):
1) 齿轮齿条式转向器工作原理:
作为传动副主动件的转向齿轮1安装在壳体10中,与水平布置的转向齿条2相啮合。弹簧3通过压块6将齿条压靠在转向齿轮1上,以保证无间隙啮合。弹簧的预紧力可用调整螺钉4调整。
在转向齿条的中部用螺栓与转向拉杆的托架10联结,转向左、右横拉杆11、9的外端与转向节臂13相连。当转动转向盘时,转向齿轮转动,使与之啮合的转向齿条沿轴向移动,从而使左、右横拉杆带动左、右转向节转动,使转向轮偏转,实现汽车转向。为避免转向轮摆振,在该结构中装有转向减振器8。
2) 循环球式转向器工作原理:
循环球式转向器由两级传动副组成,第一级为螺杆螺母传动副,第二级为齿条齿扇传动副。
转向螺杆3的轴颈支承在两个推力角接触球轴承2上轴承预紧度可用调整垫片9调整。转向螺母4外侧的下平面上加工成齿条,与齿扇轴20上的齿扇啮合。可见,转向螺母既是第一级传动副的从动件,也是第二级传动副的主动件。
通过转向盘和转向轴转动转向螺杆时,转向螺母不能转动,只能轴向移动,并驱使齿扇轴转动。
3) 蜗杆曲柄指销式
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