浅析汽车四轮驱动技术

浅析汽车四轮驱动技术 摘要：人们生活水平的不断提高，汽车也成为了我们生活中必不可缺的一部分。四轮驱动汽车也越来越多了起来，那么四轮驱动技术比传统驱动技术有哪些明显的优势。为了更进一步了解全时四轮驱动技术，逐一的把四驱技术和传统驱动优缺点对比。传动系统得到减化，整车质量大大减轻。由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体。四轮独立驱动系统可通过电动机来完成驱动力的控制而不需要其他附件，容易实现性能更好的、成本更低的牵引力控制系统、防抱死制动系统及动力学控制系统。 关键词：四轮驱动技术 独立 底盘 目录 第1章 引言............................................................. - 1 - 第二章四轮驱动的工作原理及其组件分析.............................. - - 2.1 四轮驱动的工作原理 2.2 四轮驱动的组件分析 第三章 四轮驱动系统分类及对称............................................– - 3.1四轮驱动分类 3.1.1用途分类 3.1.2分动器分类 3.2左右对称全时四轮驱动系统 第四章 汽车驱动形式.............................................– - 4.1汽车驱动形式各分类 4.1.1 前置前驱特点及分析 4.1.2前置后驱特点及分析 4.1.3四轮驱动特点及分析 结 论 ................................................................ -   -  谢 辞 ................................................................. -   - 参考文献................................................................- - 第1章 引言 四轮驱动最早应用于第一次世界大战的军事用车，很快这项技术在二战期间美国军事车吉普上得到广泛使用。二战结束之后，首先被应用在陆虎上。几十年来，四驱依然被应用在越野车领域上直到1970年英国罗孚(Range Rover)公司使用了这项技术。罗孚公司第一次将四驱技术应用在非越野车上，乘坐时驾乘人员感到前所未有的舒适。    上世纪八十年代初，奥迪推出新车型Quattro Coupe，但不是真正意义上的四驱型轿车。这款车仅是通过调节发动机的扭矩来控制负重轮的，不能达到越野性能。从此，四驱技术被广泛流传。   上世纪九十年代，在北美市场福特和通用推出大量多款SUV和皮卡。至2005年的十年间，这种轻卡占据北美轻型乘用车的50%，但并不是所有SUV和皮卡都采用了四驱技术。这款全尺寸轻卡，如占据北美轻卡市场半壁江山的雪佛兰Tahoe和福特F系列由后轮驱动（RWD)结构转向全时四轮驱动(AWD)。一些小型SUV，如福特Escape，采用前轮驱动(FWD)。    在欧洲，为SUV供货的OEM很少，大多受限于宝马、梅塞德斯—奔驰和陆虎。因此SUV销量仅占轻型乘用车的7%。陆虎的所有车型都采用后轮驱动/全时四轮驱动。而宝马和梅塞德斯—奔驰的SUV系列采用全/半四轮驱动，主要适应公路(on-road)用车。在欧洲四驱被广泛应用在高性能的公路用车或高端家庭用车上。紧随奥迪之后，许多汽车制造商至少在其产品中有一款车型采用四驱技术。因为在欧洲前驱比后驱更普遍，大多数四驱系统采用动力传输装置(PTU)和传输动力的中央差速器及后轴扭矩。这些系统逐渐不起主要作用，仅在前轮失去动力时才被启动。      在日本市场无论是SUV还是高性能公路用车对四驱技术需求更加渴望。如丰田Supra和日产Skyline就是最典型的代表。据专家估计，四驱和全时四驱占轻型乘用车总产量35%。如果这样，我们要格外注意日本汽车有45%是要出口海外的。  第二章四轮驱动的工作原理及其组件分析 2.1 四轮驱动的工作原理 四轮驱动:通常，当汽车制造商说一辆车具有“四轮驱动”时，他们指的是“分时”系统。就本文而言，这些系统只是针对低牵引力条件，例如越野或在雪地或冰面上行驶。 全轮驱动:这些系统有时被称作“全时四轮驱动”。全轮驱动系统是为适合在各种类型的路面上(包括公路和越野)行驶而 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的，而且这些系统大多数都不能关闭。 分时和全时四轮驱动系统可以采用相同的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 来评估。最佳的系统会在每个车轮上施加最恰当的扭矩，也就是说，保持轮胎不会出现打滑时的最大扭矩。 2.2 四轮驱动的组件分析 任何四轮驱动系统的主要部件都是两个差速器(一前一后)和分动箱。此外，分时系统还具有锁止式轮毅，这两种类型的系统都可能具有高级电子装置，以便更好地利用可用牵引力。 汽车有两个差速器，一个位于两前轮之间，一个位于两后轮之间。差速器将扭矩从驱动轴或变速器传递到驱动轮。差速器还允许左右车轮在车辆转弯时以不同速度旋转。 车辆转弯时，内侧车轮与外侧车轮遵循不同的路径，前轮的路径也与后轮的不一样，因此每个轮子都在以不同的速度旋转。差速器使内外车轮之间可以存在速度差。 当差速器处理内外车轮间的速度差时，全轮驱动系统中的分动箱包含一种允许前后车轮之间存在速度差的装置。这种装置可以是粘性祸合器、中央差速器或其他类型的齿轮组。这些装置使全轮驱动系统在任何路面上均可正常工作。 四轮驱动系统上的分动箱将前轴驱动轴锁定到后轴驱动轴，因此可以强制车轮以相同的速度旋转。这要求轮胎在汽车转弯时必须打滑。这种分时系统只能用于轮胎相对容易打滑的低牵弓!力条件下。在十燥的水泥路面上，轮胎不易打滑，因此应停止使用四轮驱动，以避免急转弯以及轮胎和动力传动系统的过度磨损。 有些分动箱(更常见于分时系统中)还包含一组附加齿轮，可以为车辆提供低挡区。这一附加的传动比为车辆提供了额外的扭矩和超慢速的输出速度。汽车挂低挡区的一挡时，最高速度大约是8公单/小时，但车轮产生的扭矩极高。这使得驾驶员能够缓慢平稳地爬上很陡的山坡。 第三章 四轮驱动系统分类及对称 3.1四轮驱动分类 3.1.1用途分类 四轮驱动的类型有很多种，性能也各不相同。从用途上可以分为两种:公路四驱和越野四驱。 首先来了解一下公路四驱，平时我们在大街上所常见的两轮驱动，无论是前驱还是后驱，发动机输出的动力都是由两个车轮来承担，这就意味着每个车轮要承担50%的驱动力。而四轮驱动的车型每个车轮获得250/a的动力，这就意味着每个车轮承担的扭矩输出减小了一半。那么在发动机动力相同的情况下，四轮驱动的车型由于每个车轮所承担的动力输出比两轮驱动小，所以打滑的概率降低。加速时能获得的有效牵引力更大。所以很多装备了大功率发动机的房车也喜欢采用四轮驱动，譬如奔驰S系列和BMW5系也有相应的四驱版本。 作为越野四驱来说，除了能提高越野时的爬坡性能，也能提高非道路条件下的通过性能。就像普通的两轮驱动汽车，如果驱动轮陷入泥潭打滑，则整个车就丧失了动力。如果四个车轮都能提供牵引力的话，那么两个车轮落入泥潭后另外两个车轮还有提供牵引力的能力，让车了摆脱困境。 3.1.2分动器分类 从分动器类型上可以分为三种：全时四驱，分时四驱，适时四驱。 全时四驱是一种驾驶者可以在两驱和四驱之间手动选择的四轮驱动系统，由驾驶员根据路面情况，通过接通或断开分动器来变化两轮驱动或四轮驱动模式，这也是一般越野车或四驱SUV最常见的驱动模式。最显著的优点是可根据实际情况来选取驱动模式，比较经济。在公路上行驶使用两轮驱动档；当遇到雨雪路况时，选择四抡驱动，增强了车辆的附着力和操控性。 分时四驱是四驱汽车驱动系统的一种形式，是指可以由驾驶者手动切换，从而实现两驱和四驱自由转换的驱动方式 采用适时驱动系统的车辆可以通过电脑来控制选择适合当下情况的驱动模式。在正常的路面，车辆一般会采用后轮驱动的方式。而一旦遇到路面不良或驱动轮打滑的情况，电脑会自动检测并立即将发动机输出扭矩分配给前排的两个车轮，自然切换到四轮驱动状态，避免了驾驶者的判断和手动操作，应用更加简单。 3.2左右对称全时四轮驱动系统 左右对称全时四轮驱动系统（SymmetricalAWD）是斯巴鲁在1972年研发的，并不断获得改进和提升。其重要特征是变速器、分动器、传动轴、后差速器都在水平对置发动（SUBARUBOXER）后面呈直线型一一对称地排列。这就意味着相对于其他的全时四轮驱动系统而言，它的独特性在于它是两侧对称平衡的，设计简单，有较低的重心。此外，如果行驶中有车轮产生侧滑，它还会自动控制前后轮之间的扭矩分配，继续保持行驶的稳定性。所有这一切，会使你体会到一种安全感，因为你正驾驶着一辆最平衡和稳定的汽车。 斯巴鲁独特的发动机设计在于将汽缸水平对向排列在曲轴两侧，形成了水平对置发动机（SUBARU BOXER）。这一设计的优势在于振动小，运转时完美的平衡性和可以将发动机放置在汽车内较低的位置从而获得较低的汽车重心。在从低转速到高转速的发动机转速提升过程中，这种有力而稳定的运转感觉，无疑会增强驾驶的快感。 三大突出的优势： 更好的平衡：无论何时转弯，离心力总会作用于汽车向曲线外缘偏转，这种离心力对操控汽车会造成多大的影响取决于车体的重心位置。如果重心位置较高，汽车需要较长时间恢复平衡，重获掌控。与其它多款S U V 不同，搭载了水平对置发动机(SUBARU BOXER) 的森林人拥有较低的重心位置，所以Forester 森林人在行驶中将会较小地偏离驾驶者选定的方向，同时也降低了车体摆动的可能性，获得更好的稳定性。 更小的震动：不同于立式直列发动机或V 型发动机之中活塞的相互作用，在斯巴鲁水平对置发动机（SUBARU BOXER）180 度的水平对置结构中，活塞的对向运动有效消除活塞惯性的反作用，从而明显减小振动。营造出更安静、更平衡的乘坐环境和舒适的驾乘感受。 更强的抓地力：在任何路面状况下，斯巴鲁左右对称全时四轮驱动系统（Symmetrical AWD）合理分配输送到四个车轮的动力，始终帮助车辆实现最大的抓地力，避免车辆出现转向不足或转向过度，使Forester 森林人在各种路况及不同天气条件下均有十分出色的预见性操控反应。 第四章 汽车驱动形式 4.1汽车驱动形式各分类 汽车的驱动方式有5种,分别为FF、FR、MR、RR、4WD。除4WD以外的其他四种是以两个大写字母表示。第一个字母是表示发动机安装位置；第二个字母是表示驱动轮。前面的F是表示发动机前置（FRONT），M是中间的意思，发动机在前后车轮的中间位置（MIDPOINT），R是表示发动机后置。 4.1.1 前置前驱特点及分析 前置前驱（FF）：所谓前置前驱是指，发动机前置，前轮驱动的驱动形式。这种驱动形式是在上个世纪70年代以后才真正得以广泛应用的，而在技术上的完善也是从这个年代后开始的。现在大多数中小型轿车都采用了这种驱动形式，将变速器和驱动桥做成了一体固定在发动机旁，将动力直接输送到车辆的前轮驱动上来，用比较形象的话来说，就是“拉”着整个车辆前进。FF驱动方式由于没有传动轴通过车内驾驶舱，所以车内驾驶舱空间非常宽阔，从而提供有效的乘坐空间。没有了传动轴，传动系统的重量也会减轻，由于传动系统属于运动部件，所以重量减轻直接带来的好处就是让发动机响应性更好，提速更敏捷。前置前驱车型最容易产生转向不足这方面的原因。而另一方面原因，就是前轮既要提供牵引力又要提供转向时必须的横向力，导致负荷过大，而容易产生打滑，而前轮打滑又会损失很多横向力，这样也会很大程度上导致车辆不能按照既定轨迹运动而是延转向圆周的切线方向运动。不过这都是在特殊情况下才会产生的现象。而且随着现在悬挂和轮胎技术的进步，前驱车的转向极限也越来越高，日常驾驶几乎碰不到这些情况。而前置前驱有一个很大的优点就是在雨雪天气路滑的情况下，靠前轮牵引车身能够易于保证方向的稳定性，不至于车辆由于驱动轮打滑而失控。 4.1.2中置后驱特点及分析 中置后驱（MR）：英文全称为Middel-engine Race wheel drive就是中置发动机后轮驱动的意思。所谓发动机中置，就是发动机的重心落在前后车轴之间。与前置发动机不同，中置发动机的重心是落在车身中央的，首先从前后车轮承载重量来看是前后50：50的，在高速过弯时水平方向上的惯性力矩小，所以整车拥有完美的操纵性。由于其惯性力矩小，所以拥有良好的操纵性，转向非常敏锐。不过由于跟FR一样采用的是后轮驱动，所以导致高速过弯时一旦后轮产生侧滑则会像FR一样发生转向过度。过于敏锐的转向会让车辆更容易侧滑和失控。 通常MR有两种布局，一种是发动机布置在驾驶员前面的，譬如像宝马Z4，还有奔驰SLR车型。这种纵置布局的发动机设计都比较靠后，变速箱延伸到发动机舱，整个发动机的重心是落在前轴之后的。这种布局往往让人误认为是前置发动机，但前后50：50的重量分布足以证明发动机为中置。所以大多数人习惯称之为前中置发动机。另一种中置发动机的布局则是将发动机布置在驾驶员的后面，发动机位于后车轴与驾驶座位之间。这种布局也能实现完全的前后50：50的重量分布。 4.1.3四轮驱动特点及分析 四轮驱动（4WD 4X4）：所谓四轮驱动，是指汽车前后轮都有动力，可按行驶路面状态不同而将发动机输出扭矩按不同比例分布在前后所有的轮子上，以提高汽车的行驶能力，一般用4X4或4WD来表示。 结 论：全时四驱的特点是可以根据路面情况手动地选择四轮驱动或两轮驱动。全时四轮驱动是指20世纪70年代末出现的以在硬路面上行驶为主的常接合式四轮驱动，由于其在各种路况下尤其在潮湿路面和冬季路面上均有较好的驱动能力，低档加速性好，驱动力不受汽车轴荷分配改变的影响，在泥泞和雪地上的行驶稳定性好，对侧风的敏感性小，各轮胎的磨损比较均匀，它已成为今后的发展方向。 谢 辞：感谢大连交通大学成人教育学院的各位指导教师无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外感谢这篇论文所涉及到的各位学者，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。由于我的学术水平有限，说些的论文难免有不足之处，恳请各位老师批评和指正！最后，祝母校蒸蒸日上！祝所有老师工作顺利！ 参考文献 [1]占强.汽车的驱动形式.世界汽车，2006 （4）;6-77 [2]吴明.四轮驱动，你到底是什么.汽车知识，2006 (2 ) : 42-43 [3]尚秀镜等.四轮驱动的发展前景.汽车技术，2001 (3):7-10 [4]什么是全时四轮驱动.中国汽车技术论坛，2006-9-22 [5]肖永清.国汽车检测技术的研究和发展方向。中国机电工业，2003（18） [6]曾祥齐.奥迪q u a t t r o全时四轮驱动技术。客车技术与研究，2006（06） [7]史文库.现代汽车新技术。国防工业出版社，2005-01 [8]李洪港.四轮定位检测与调整[M].北京:人民交通出版社，2004. 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