汽车电子知识：汽车底盘电子组成及作用

底盘的作用是接受发动机的动力，使车轮转动，并保证汽车按驾驶员的操纵正常行驶。底盘包括传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统这四大部分，通常，这四大系统也简称为传动系、行驶系、转向系和制动系。

传动系：

传动系我们应该不会感到陌生。大家都知道离合器和变速器吧，它们就是传动系里面的重要部件，驾驶员和它们打的交道都是相当多的(仅次于方向盘了)，一趟车跑下来，谁能记得消自己到底踩了多少下离合、换了多少次挡?从动力的传输过程来看，传动系是连接发动机和车轮的纽带，包括离合器、变速器、传动轴、驱动桥等。汽车传动系按照结构和传动介质可以分为机械式、液力机械式、静液式、电力式等四种型式，对于绝大部分汽车来说，目的最常见的是机械式和液力机械式这两种。

传动系有多种布置方式，轿车常用FF方式(即发动机前置、前轮驱动);载货车、大部分客车和少部分豪华轿车常用FR方式(即发动机前置、后轮驱动);豪华客车一般采用RR方式(即发机机后置、后轮驱动);越野车多用nWD分式(即全轮驱劝，n表示车轮数量);而赛车一般是采用MR方式(即发动机中置、后轮驱动)。此外，发动机是采取横置还是纵置也都会影响到传动系的布置。传动系的首要任务就是与发动机协调工作，以保证汽车能在不问的使用条件下正常行驶。并具有良好的动力性和燃油经济性。出此，无论是什么型式的传动系，至少都应该具备以卜四种基本功能：

1.减速和变速

我们知道，只有当作用在驱动轮上的牵引力足以克服外界对汽车的阻力时，汽车方能起步和正常行驶。

我们不妨以普通型桑塔纳轿车为例，桑塔纳轿车自重1070kg,发动机排量1.8升，最大扭矩为150N·m/3100rpm，最大功率为72kw/5200rpm,车轮规格为195/60R14。假设它在水平干燥的水泥路面上以90km/h的速度匀速行驶，这时，它受到的阻力可以用简化公式来计算：F=mgf十CdAua2/21.15(m也就是汽车的自重，前面我们说了为1070kg;g为重力加速度，也就是9.8m/s2;f为轮胎的滚动阻力系数，对于水泥路面，f=0.014x(1十ua2/19440);Cd为空气阻力系数、约为0.32;A为汽车迎风面积，桑塔纳的为1.89m2;ua为车速，我们已经定为90km/h)，计算的结果为440N。

接下来，我们再来计算它的驱动力，驱动力计算公式为Ft=Ttqigi0nT/r(Ttq为发动机扭矩，本例中的最大扭矩为150N·m/3100rpm;ig和i0分别为变速器传动比和主减速器传动比;nT为传动系的机械效率;r为轮胎半径，r=14x0.0251十0.195x60%=0.47m)，如果将发动机的扭矩直接作用于驱动轮(也就是说发动机的动力不经过传动系而直接作用于车轮，此时，ig和i。均为1，nT为1)。则驱动轮能够得到的最大牵引力约为319N。很显然，牵引力还没有行驶阻力大，这种情况下汽车是无法起步或继续行驶的，它会逐渐减速直至停下。

同时，我们还可以看一下，如果将发动机直接与轮胎相连，当发动机以5000rpm的转速运转时，根据ua=0.377r·n/igi。(参数同上，n为发动机转速)，车速将达到惊人的886km/h，这样的速度既不实用，也是不可能达到的(因为这时候的阻力非常大，牵引力又小，车子根本就没办法前进)。为了解决上述矛盾，我们就要求传动系必须具备减速增扭的作用(简称减速作用)，而主减速器就是起着这样的作用。

还有，汽车的使用条件(比如实际装载质量、道路坡度、路面状况，以及道路的宽度和曲率，交通状况所允许的车速等等)由于很多因素的影响而不断变化，这就要求汽车的牵引力和速度要有相当大的变化范围。

另一方面，由于发动机在整个转速范围内扭矩变化不大，功率和燃油消耗曲线变化却相当大，这就使得发动机保持高功率低油耗的转速范围(我们可以称之为有利转速范围)是很窄的、为了使发动机能保持在有利的转速范围内工作，传动系的传动比就需要在一定范围内变化。所以，从这个角度来说，传动系还必须具备受速作用，变速器也就应运而生。

2.实现汽车倒驶

如果汽车连这个功能都不具备的话，很难想象人们怎样进出停东场、车库等，当然在那些狭窄的路而上想倒车也是不可能的了。也许你会说让发动机反着转，不要说目前没有这样的发动机，就是在未来相当长的一段时间内。我们都不可能看到这样的发动机、所以，传动系能够在保持发动机旋转方向不变的情况下使汽车实现反向行驶，这个功能就是通过变速器的例挡来实现的。

3.必要时中断传动

有过驾驶经验的人都知道。发动机必须是在踩下离合器以后才能启动(踩下离合器就使得发动机不会承受地面的阻力，也就是说让发动机空载，这和汽车空载可是两码事)，启动后的发动机也必须保持在最低稳定转速以上才能保证不熄火。除了汽车起步的时候，中断发动机对驱动轮的动力输出也是常有的事，比如换挡、减速停车、遇红灯时等等，所有这些都要求传动系能够在必要的时候切断动力输出，而离合器和变速器的空挡就承担了这个任务。

4.差速作用

汽车转弯是最平常不过的事，但是大家有没有注意到汽车转弯时车轮是怎样运动的呢?也许你从没注意过这些芝麻蒜皮的小事，那么你到大街上随便找个弯道仔细看一看就会发现：转弯时，汽车的左右车轮转速不一样，弯内侧的车轮比外侧的车轮转得慢些。

这个现象并不难理解，因为左右车轮在转弯时通过的距离是不同的。请不要小看这样一个简单的现象，对于非驱动轮来说，这根本就不是问题，可对驱动轮来说就不一样了，如果左右驱动轮在转向时转速一样，必然会使车轮产生相对于地面滑动的现象，这不仅会造成转向困难，还会增加汽车的动力消耗，加速轮胎和传动系零部件磨损，为了避免这些问题的发生，我们就使用了差速器。

行驶系：

行驶系的功用是接受由发动机经传动系传来的扭矩，并通过驱动轮与路面的附着作用，产生路而对汽车的牵引力，以保证汽车正常行驶;传递并承受路面作用于车轮上的各向反作用力及其所形成的力矩;此外，它应尽可能地缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车行驶平顺，并且与汽车转向系很好地配合工作，实现汽车行驶方向的控制，以保证汽车的操纵稳定性。行驶系包括车架、车桥、车轮、悬架等，有的车还包括桥壳(比如载货车、客车、越野车等等)。车架可以说是汽车的骨架，它的作用是支撑并连接汽车的各个总成和零部件，并承受来自车内外的各种载荷。

车桥也称为车轴、它通过悬架和车架(或车身)相连，两端安装车轮，其功用也就是传递车架(或车身)与车轮之间各个方向的作用力，承受车架和车身的重量。桥壳和车桥—样，都能承受车架和车身重量，承受由车轮传来的路面反作用力和力矩，除此以外。还能保护主减速器、差速器、驱动轴等部件。

车轮与轮胎是行驶系中的重要部件，它们的作用很多：支撑整车的重量;缓和由路面传来的冲占力;通过轮胎同路面间存在的附着力来产生驱动力和制动力等等。悬架是车架(或车身)与车桥(或伞轮)之间的传力连接装置的总称，它的功用是把路面作用于车轮上的支撑力、牵引力、制动力和侧向力以及这些作用力所造成的力矩传递到车架(或车身)上，以保证汽车的正常行驶。

转向系：

方向盘应该足每一位驾驶员最熟悉的部件了(用“密切”这个词来形容驾驶员与方向盘的关系丝毫不为过)，而它就是我们下面要提到的转向系的组成部分。汽车在行驶过程中需要经常改变行驶方向(也就是转向)，除此以外，在汽车直线行驶时，由于车轮受到路面侧向干扰力的作用，就会偏离行驶方向。这样，我们又需要通过方向盘不断地修正偏离的方向以保持正确的行驶方向。所以，转向系的作用就是保证汽车能够按照驾驶员选择的方向行驶。

按照转向能源的不同，转向系可以分为机械转向系和动力转向系这两大类。机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有的传力部件都是机械的，机械式转向系由转向操纵机构(方向盘)、转向器和转向传动机构三大部分组成。由于它完全是以人的体力作为转向能源，容易使驾驶员感到疲劳。

为了解决这个问题，动力转向系出现了，它是以驾驶员的体力和发动机动力作为转向能源的。在正常情况下，汽车转向所需的能量只有一小部分由驾驶员提供，而人部分是由发动机通过转向助力装置提供的，但当转向助力装置失效时，还必须保证能由驾驶员自己独立完成汽车转向的任务。因此，动力转向系也就是在机械式转向系的基础上加设了一套转向助力装置。为丁充分减轻驾驶员的负担，现代轿车一般都有动力转向系统。

尽可能提高汽车行驶速度，是提高运输生产率的主要技术措施之一，但这必须是以保证汽车行驶安全为前提。因此，在宽阔平坦、车流和人流较小的情况下，汽车可以用高速行驶，而在更多的时候，比如即将转向、行经不平路面、两车交会、遇到障碍物等等，我们都需要降低车速、甚至停车。如果不具备制动这一性能，汽车根本不能按驾驶员的意图减速或停车，就更别汽车的行驶安全了。说到这里，制动系也就不难理解了。它的作用也就是使汽车减速或停车，并保证驾驶员离去后汽车能可靠地停住。

每一辆汽车的制动系至少应该具备两套系统，即行车制动系和驻车制动系。行车制动系(可以理解为我们平时所说的脚刹)的作用也就是在汽本行驶过程中降低速度和停车，驻车制动系(可以理解为我们平时所说的手刹)的作用是使已经停驶的汽车驻留原地不动。除了这两套基本的制动系统外，许多国家还规定了汽车必须具备第二制动系，其作用是保证行车制动系失效后能够实现正常减速和停车。

制动系由供能装置、控制装置、传动装置和制动器这四部分组成。