汽車電子知識：汽車底盤電子組成及作用

底盤的作用是接受發(fā)動機的動力，使車輪轉動，并保證汽車按駕駛員的操縱正常行駛。底盤包括傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)這四大部分，通常，這四大系統(tǒng)也簡稱為傳動系、行駛系、轉向系和制動系。

傳動系：

傳動系我們應該不會感到陌生。大家都知道離合器和變速器吧，它們就是傳動系里面的重要部件，駕駛員和它們打的交道都是相當多的(僅次于方向盤了)，一趟車跑下來，誰能記得消自己到底踩了多少下離合、換了多少次擋?從動力的傳輸過程來看，傳動系是連接發(fā)動機和車輪的紐帶，包括離合器、變速器、傳動軸、驅動橋等。汽車傳動系按照結構和傳動介質可以分為機械式、液力機械式、靜液式、電力式等四種型式，對于絕大部分汽車來說，目的最常見的是機械式和液力機械式這兩種。

傳動系有多種布置方式，轎車常用FF方式(即發(fā)動機前置、前輪驅動);載貨車、大部分客車和少部分豪華轎車常用FR方式(即發(fā)動機前置、后輪驅動);豪華客車一般采用RR方式(即發(fā)機機后置、后輪驅動);越野車多用nWD分式(即全輪驅勸，n表示車輪數(shù)量);而賽車一般是采用MR方式(即發(fā)動機中置、后輪驅動)。此外，發(fā)動機是采取橫置還是縱置也都會影響到傳動系的布置。傳動系的首要任務就是與發(fā)動機協(xié)調工作，以保證汽車能在不問的使用條件下正常行駛。并具有良好的動力性和燃油經(jīng)濟性。出此，無論是什么型式的傳動系，至少都應該具備以卜四種基本功能：

1.減速和變速

我們知道，只有當作用在驅動輪上的牽引力足以克服外界對汽車的阻力時，汽車方能起步和正常行駛。

我們不妨以普通型桑塔納轎車為例，桑塔納轎車自重1070kg,發(fā)動機排量1.8升，最大扭矩為150N·m/3100rpm，最大功率為72kw/5200rpm,車輪規(guī)格為195/60R14。假設它在水平干燥的水泥路面上以90km/h的速度勻速行駛，這時，它受到的阻力可以用簡化公式來計算：F=mgf十CdAua2/21.15(m也就是汽車的自重，前面我們說了為1070kg;g為重力加速度，也就是9.8m/s2;f為輪胎的滾動阻力系數(shù)，對于水泥路面，f=0.014x(1十ua2/19440);Cd為空氣阻力系數(shù)、約為0.32;A為汽車迎風面積，桑塔納的為1.89m2;ua為車速，我們已經(jīng)定為90km/h)，計算的結果為440N。

接下來，我們再來計算它的驅動力，驅動力計算公式為Ft=Ttqigi0nT/r(Ttq為發(fā)動機扭矩，本例中的最大扭矩為150N·m/3100rpm;ig和i0分別為變速器傳動比和主減速器傳動比;nT為傳動系的機械效率;r為輪胎半徑，r=14x0.0251十0.195x60%=0.47m)，如果將發(fā)動機的扭矩直接作用于驅動輪(也就是說發(fā)動機的動力不經(jīng)過傳動系而直接作用于車輪，此時，ig和i。均為1，nT為1)。則驅動輪能夠得到的最大牽引力約為319N。很顯然，牽引力還沒有行駛阻力大，這種情況下汽車是無法起步或繼續(xù)行駛的，它會逐漸減速直至停下。

同時，我們還可以看一下，如果將發(fā)動機直接與輪胎相連，當發(fā)動機以5000rpm的轉速運轉時，根據(jù)ua=0.377r·n/igi。(參數(shù)同上，n為發(fā)動機轉速)，車速將達到驚人的886km/h，這樣的速度既不實用，也是不可能達到的(因為這時候的阻力非常大，牽引力又小，車子根本就沒辦法前進)。為了解決上述矛盾，我們就要求傳動系必須具備減速增扭的作用(簡稱減速作用)，而主減速器就是起著這樣的作用。

還有，汽車的使用條件(比如實際裝載質量、道路坡度、路面狀況，以及道路的寬度和曲率，交通狀況所允許的車速等等)由于很多因素的影響而不斷變化，這就要求汽車的牽引力和速度要有相當大的變化范圍。

另一方面，由于發(fā)動機在整個轉速范圍內(nèi)扭矩變化不大，功率和燃油消耗曲線變化卻相當大，這就使得發(fā)動機保持高功率低油耗的轉速范圍(我們可以稱之為有利轉速范圍)是很窄的、為了使發(fā)動機能保持在有利的轉速范圍內(nèi)工作，傳動系的傳動比就需要在一定范圍內(nèi)變化。所以，從這個角度來說，傳動系還必須具備受速作用，變速器也就應運而生。

2.實現(xiàn)汽車倒駛

如果汽車連這個功能都不具備的話，很難想象人們怎樣進出停東場、車庫等，當然在那些狹窄的路而上想倒車也是不可能的了。也許你會說讓發(fā)動機反著轉，不要說目前沒有這樣的發(fā)動機，就是在未來相當長的一段時間內(nèi)。我們都不可能看到這樣的發(fā)動機、所以，傳動系能夠在保持發(fā)動機旋轉方向不變的情況下使汽車實現(xiàn)反向行駛，這個功能就是通過變速器的例擋來實現(xiàn)的。

3.必要時中斷傳動

有過駕駛經(jīng)驗的人都知道。發(fā)動機必須是在踩下離合器以后才能啟動(踩下離合器就使得發(fā)動機不會承受地面的阻力，也就是說讓發(fā)動機空載，這和汽車空載可是兩碼事)，啟動后的發(fā)動機也必須保持在最低穩(wěn)定轉速以上才能保證不熄火。除了汽車起步的時候，中斷發(fā)動機對驅動輪的動力輸出也是常有的事，比如換擋、減速停車、遇紅燈時等等，所有這些都要求傳動系能夠在必要的時候切斷動力輸出，而離合器和變速器的空擋就承擔了這個任務。

4.差速作用

汽車轉彎是最平常不過的事，但是大家有沒有注意到汽車轉彎時車輪是怎樣運動的呢?也許你從沒注意過這些芝麻蒜皮的小事，那么你到大街上隨便找個彎道仔細看一看就會發(fā)現(xiàn)：轉彎時，汽車的左右車輪轉速不一樣，彎內(nèi)側的車輪比外側的車輪轉得慢些。

這個現(xiàn)象并不難理解，因為左右車輪在轉彎時通過的距離是不同的。請不要小看這樣一個簡單的現(xiàn)象，對于非驅動輪來說，這根本就不是問題，可對驅動輪來說就不一樣了，如果左右驅動輪在轉向時轉速一樣，必然會使車輪產(chǎn)生相對于地面滑動的現(xiàn)象，這不僅會造成轉向困難，還會增加汽車的動力消耗，加速輪胎和傳動系零部件磨損，為了避免這些問題的發(fā)生，我們就使用了差速器。

行駛系：

行駛系的功用是接受由發(fā)動機經(jīng)傳動系傳來的扭矩，并通過驅動輪與路面的附著作用，產(chǎn)生路而對汽車的牽引力，以保證汽車正常行駛;傳遞并承受路面作用于車輪上的各向反作用力及其所形成的力矩;此外，它應盡可能地緩和不平路面對車身造成的沖擊和振動，保證汽車行駛平順，并且與汽車轉向系很好地配合工作，實現(xiàn)汽車行駛方向的控制，以保證汽車的操縱穩(wěn)定性。行駛系包括車架、車橋、車輪、懸架等，有的車還包括橋殼(比如載貨車、客車、越野車等等)。車架可以說是汽車的骨架，它的作用是支撐并連接汽車的各個總成和零部件，并承受來自車內(nèi)外的各種載荷。

車橋也稱為車軸、它通過懸架和車架(或車身)相連，兩端安裝車輪，其功用也就是傳遞車架(或車身)與車輪之間各個方向的作用力，承受車架和車身的重量。橋殼和車橋—樣，都能承受車架和車身重量，承受由車輪傳來的路面反作用力和力矩，除此以外。還能保護主減速器、差速器、驅動軸等部件。

車輪與輪胎是行駛系中的重要部件，它們的作用很多：支撐整車的重量;緩和由路面?zhèn)鱽淼臎_占力;通過輪胎同路面間存在的附著力來產(chǎn)生驅動力和制動力等等。懸架是車架(或車身)與車橋(或傘輪)之間的傳力連接裝置的總稱，它的功用是把路面作用于車輪上的支撐力、牽引力、制動力和側向力以及這些作用力所造成的力矩傳遞到車架(或車身)上，以保證汽車的正常行駛。

轉向系：

方向盤應該足每一位駕駛員最熟悉的部件了(用“密切”這個詞來形容駕駛員與方向盤的關系絲毫不為過)，而它就是我們下面要提到的轉向系的組成部分。汽車在行駛過程中需要經(jīng)常改變行駛方向(也就是轉向)，除此以外，在汽車直線行駛時，由于車輪受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，就會偏離行駛方向。這樣，我們又需要通過方向盤不斷地修正偏離的方向以保持正確的行駛方向。所以，轉向系的作用就是保證汽車能夠按照駕駛員選擇的方向行駛。

按照轉向能源的不同，轉向系可以分為機械轉向系和動力轉向系這兩大類。機械轉向系以駕駛員的體力作為轉向能源，其中所有的傳力部件都是機械的，機械式轉向系由轉向操縱機構(方向盤)、轉向器和轉向傳動機構三大部分組成。由于它完全是以人的體力作為轉向能源，容易使駕駛員感到疲勞。

為了解決這個問題，動力轉向系出現(xiàn)了，它是以駕駛員的體力和發(fā)動機動力作為轉向能源的。在正常情況下，汽車轉向所需的能量只有一小部分由駕駛員提供，而人部分是由發(fā)動機通過轉向助力裝置提供的，但當轉向助力裝置失效時，還必須保證能由駕駛員自己獨立完成汽車轉向的任務。因此，動力轉向系也就是在機械式轉向系的基礎上加設了一套轉向助力裝置。為丁充分減輕駕駛員的負擔，現(xiàn)代轎車一般都有動力轉向系統(tǒng)。

盡可能提高汽車行駛速度，是提高運輸生產(chǎn)率的主要技術措施之一，但這必須是以保證汽車行駛安全為前提。因此，在寬闊平坦、車流和人流較小的情況下，汽車可以用高速行駛，而在更多的時候，比如即將轉向、行經(jīng)不平路面、兩車交會、遇到障礙物等等，我們都需要降低車速、甚至停車。如果不具備制動這一性能，汽車根本不能按駕駛員的意圖減速或停車，就更別汽車的行駛安全了。說到這里，制動系也就不難理解了。它的作用也就是使汽車減速或停車，并保證駕駛員離去后汽車能可靠地停住。

每一輛汽車的制動系至少應該具備兩套系統(tǒng)，即行車制動系和駐車制動系。行車制動系(可以理解為我們平時所說的腳剎)的作用也就是在汽本行駛過程中降低速度和停車，駐車制動系(可以理解為我們平時所說的手剎)的作用是使已經(jīng)停駛的汽車駐留原地不動。除了這兩套基本的制動系統(tǒng)外，許多國家還規(guī)定了汽車必須具備第二制動系，其作用是保證行車制動系失效后能夠實現(xiàn)正常減速和停車。

制動系由供能裝置、控制裝置、傳動裝置和制動器這四部分組成。