一、知识准备

（一）底盘概述

汽车由发动机、底盘、车身和电气设备组成，而汽车底盘又由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统四大系统组成。如果说发动机是汽车的“心脏”，是汽车的动力源，底盘则是汽车的“骨架”，它承载并连接着其他系统总成，使汽车成为一个整体。汽车底盘各系统的作用如下所述。

1．传动系统

传动系统的功用是将发动机的动力按照需要传递到驱动轮。普通汽车采用的机械式传动系统由离合器、变速器、万向传动装置、驱动桥等组成；现代汽车越来越多地采用液力机械式传动系统，用液力机械变速器取代了机械式传动系统中的离合器和变速器。

2．行驶系统

行驶系统的功用是安装部件、支承汽车、缓和冲击、吸收振动、传递和承受发动机与地面传来的各种力和力矩，保证汽车正常行驶。行驶系统由车架、车桥、车轮、悬架等组成。

3．转向系统

转向系统的功用是控制汽车的行驶方向，转向系统由转向操纵机构、转向器、转向传动机构等组成。现代汽车越来越普遍地采用了动力转向装置。

4．制动系统

制动系统的功用是使汽车减速、停车或驻车。一般汽车制动系统至少应设行车制动和驻车制动两套相互独立的制动装置，每一套制动装置由制动器和制动传动装置组成。现代汽车行车制动装置还装设了电子控制制动防抱死系统（ABS）、电子制动力分配系统（EBD）、驱动防滑控制系统（ASR）和电控汽车稳定行驶系统（ESP）等电控系统，增加了汽车制动的安全性和操纵稳定性。

（二）传动系统

1．组成

汽车的传动系统是从发动机到驱动车轮之间所有动力传递装置的总称。机械传动系统的基本组成包括：离合器、变速器、万向传动装置（万向节和传动轴）和驱动桥（主减速器、差速器、半轴、桥壳），如图1-1所示。液力机械传动系统是用液力耦合器或液力变矩器代替了离合器，详见学习任务3。

2．作用

传动系统的基本功用是将发动机的动力传给驱动车轮，因为车用发动机作为汽车的动力源明显存在着一些不足之处：例如输出转矩太小、输出转速太高、转矩变化范围太窄、转矩变化趋势不好等，无法满足汽车复杂的使用条件要求，而设置传动系统的目的就是克服上述缺陷，适应道路状况，提高运输生产率，传动系统各部分作用如下：

（1）离合器：切断或接通动力传递。

（2）手动变速器：变速、变扭、变向，切断动力传递。

（3）万向传动装置：实现有夹角和相对位置经常发生变化的两轴之间的动力传动。

（4）主减速器：减速增扭，改变动力传递方向（90°）。

（5）差速器：满足不同的车桥间或同一车桥两驱动轮行驶中差速的需要。

（6）半轴：将动力传给驱动轮。

3．布置形式

传动系统的布置形式与发动机的安装位置及汽车的驱动方式有关，一般有发动机前置后轮驱动（FR）、发动机前置前轮驱动（FF）、发动机后置后轮驱动（RR）、发动机中置后轮驱动（MR）、发动机前置全轮驱动（4WD）等，如图1-2所示。

（三）离合器

离合器在机械传动系统中是联系发动机与变速器的部件，用来切断或接通二者之间的动力传递。如果离合器失效或工作不良，会导致汽车出现起动困难、无法起步、起步发抖、加速无力、挂不上挡等故障。

1．离合器的功用

（1）使发动机与传动系统逐渐接合，保证汽车平稳起步。

汽车起步时，驾驶员缓慢抬起离合器踏板，使离合器的主、从动部分逐渐接合，与此同时，逐渐踩下加速踏板，以缓慢增加发动机的输出转矩，使发动机的转矩由小到大传给传动系统。当牵引力足以克服汽车起步时的行驶阻力时，汽车便由静止开始缓慢加速，实现平稳起步。

（2）暂时切断发动机的动力传递，保证变速器换挡平顺。

汽车在行驶过程中，由于行驶条件的变换，需要不断变换挡位。对于普通齿轮变速器，换挡时需要不同的齿轮副退出或进入啮合。如果没有离合器或离合器分离不彻底，导致换挡时动力传递不能完全中断，原有齿轮副之间会因压力大而难以脱开，而待啮合齿轮副之间也会因圆周速度差异过大而难以进入啮合，勉强啮合则会产生很大的冲击和噪声，甚至会使啮合齿因冲击而折断。

（3）限制传递的转矩，防止传动系统过载。

当车速急剧改变（如紧急制动）时，与传动系统两端相连的发动机曲轴和车轮从协调转动到相互扭转，传动系统内各转动件也将产生很大的惯性力矩，其受到的负荷可能大大超出发动机正常工作时的负荷，将导致其变形甚至损坏。由于离合器所能传递的转矩有限，当出现过大转矩时，其主动部分与从动部分之间会出现打滑，从而避免了传动系统内过大负荷的破坏作用，保护了传动系统内的机件。

2．对离合器的要求

（1）既能可靠地传递发动机的最大转矩又能防止传动系统过载。

（2）接合平顺柔和，保证汽车平稳起步，减少冲击。

（3）分离时迅速彻底，保证变速器平顺换挡、发动机顺利起动。

（4）尽量减小从动部分的转动惯量，保证其动平衡性。

（5）良好的通风散热能力，防止离合器温度过高。

（6）操纵轻便，以减轻驾驶员的疲劳程度。

3．离合器的分类

汽车上应用的离合器主要有以下5种类别：

（1）摩擦离合器：指利用主从动部分的摩擦作用来传递转矩的离合器，目前在汽车上广泛应用。

（2）液力耦合器：指利用液体作为传动介质的离合器，多用于工程机械传动系统中，目前在汽车上几乎不采用。

（3）电磁离合器：指利用磁力传动的离合器，如在空调中应用的就是这种离合器。

（4）磁粉离合器：通过控制工作电流的大小来控制装在离合器主从动部分之间的磁粉形成的磁链的强弱，从而控制离合器传递转矩的大小。

（5）双离合器：通过两个离合器分别连接变速器的两根输入轴，保证动力传递的连续性和汽车的高速性。

下面只介绍在汽车传动系统中应用最广泛的摩擦离合器。

4．摩擦离合器的基本组成和工作原理

（1）基本组成。

如图1-3所示，摩擦离合器由主动部分、从动部分、压紧机构、分离机构和操纵机构5部分组成。

主动部分包括飞轮、离合器盖和压盘。离合器盖通过螺栓固定在飞轮上，压盘与离合器盖通过螺钉或传动片连接，当发动机转动时，动力便经飞轮、离合器盖传到压盘上，并一起转动。

从动部分包括从动盘、从动轴（变速器的动力输入轴）。从动盘通过中间的花键毂装在变速器的动力输入轴的外花键上，离合器接合时动力由主动部分传至从动部分。

压紧机构指产生压紧作用的压紧弹簧，它们装在压盘与离合器盖之间，用来将压盘和从动盘压向飞轮，使飞轮、从动盘和压盘三者压紧在一起。

分离机构包括分离拨叉、分离轴承、分离套筒、分离杠杆等。

操纵机构包括离合器踏板、分离拉杆、调节叉、回位弹簧等。

（2）工作原理。

①接合状态。

离合器在接合状态下，操纵机构各部件在回位弹簧的作用下回到初始位置（图1-4），分离杠杆内端与分离轴承之间保持有一定的间隙，压紧弹簧将飞轮、从动盘和压盘三者压紧在一起，发动机的转矩经过飞轮及压盘通过从动盘两摩擦面的摩擦作用传给从动盘，再由从动轴输入变速器中。

②分离过程。

离合器分离时，驾驶员踩下离合器踏板，分离轴承在分离拨叉的推动下，先消除分离轴承与分离杠杆内端之间的间隙，然后推动分离杠杆内端前移，使分离杠杆外端带动压盘克服压紧弹簧的弹力后移，此时摩擦作用消失，离合器的主从动部分分离，动力传递中断，如图1-5所示。

③接合过程。

离合器接合时，驾驶员缓慢抬起离合器踏板，在压紧弹簧的作用下，压盘向前移动并逐渐压紧从动盘，使接触面间的压力逐渐增加，摩擦力矩也逐渐增加。当飞轮、压盘和从动盘之间接合还不紧密时，所能传递的摩擦力矩较小，离合器的主从动部分有转速差，离合器处于滑转状态；随着离合器踏板的逐渐抬起，飞轮、压盘和从动盘之间的压紧程度逐渐增强，主从动部分的转速也渐趋相等，直到踏板完全抬起，离合器完全接合，主从动部分之间的转速差消失，接合过程结束。

（3）离合器自由间隙和离合器踏板自由行程。

离合器在正常接合状态下，分离杠杆内端与分离轴承之间应留有一个间隙，如图1-4所示，一般为几个毫米，这个间隙称为离合器自由间隙。如果没有自由间隙，从动盘磨损变薄后压盘将不能向前移动压紧从动盘，从而导致离合器打滑，使离合器传递转矩下降，车辆行驶无力，并且会加速从动盘的磨损。

为了消除离合器自由间隙和操纵机构零件弹性变形所需要的离合器踏板行程称为离合器踏板自由行程，该行程在日常使用及维护时要注意及时检查调整。

离合器分离时必须使压盘向后移动充分的距离（1～3mm），这一距离通过一系列杠杆放大，反映到踏板上就是踏板的有效行程。即在克服自由行程后，继续踩踏板直至触到车辆底板的踏板行程。

自由行程与有效行程之和即为离合器踏板的总行程，如图1-5所示。

（4）摩擦离合器的结构类型。

①按从动盘的数目可以分为单片离合器和双片离合器。

轿车、客车和部分中、小型货车多采用单片离合器，因为要传递的最大转矩一般不是很大，单片从动盘就可以满足动力传动的要求；双片离合器由于增加了一片从动盘，在其他条件不变的情况下比单片离合器所能传递的转矩增大了一倍，多用于重型车辆上。

②按压紧弹簧的形式可以分为周布弹簧离合器、中央弹簧离合器和膜片弹簧离合器。

周布弹簧离合器和中央弹簧离合器采用螺旋弹簧，分别沿压盘的圆周或中央布置；膜片弹簧离合器采用膜片弹簧，目前应用最广泛。

膜片弹簧离合器因其具有显著的优点，目前在各种类型的汽车上都有广泛应用，其构造如图1-6所示，膜片弹簧离合器盖和压盘分解图如图1-7所示。

（5）膜片弹簧离合器。

①膜片弹簧离合器的组成。

膜片弹簧离合器同样由主动部分、从动部分、压紧机构、分离机构和操纵机构组成。

主动部分由飞轮、离合器盖和压盘组成。离合器盖外沿通过定位销定位，用螺栓固定在飞轮上，压盘与离合器盖之间通过周向均布的三组或四组传动片来传递转矩。传动片用弹簧钢片制成，每组两片，一端用铆钉铆在离合器盖上，另一端用螺钉连接在压盘上，在离合器分离和接合过程中，依靠传动片的弯曲变形使压盘前后移动。压盘的驱动除采用传动片外，有的还采用离合器盖与压盘上的窗孔和凸台、传动销、键等，但后面几种驱动方式连接处存在间隙，传动时有冲击和噪声，使用中会由于磨损导致间隙进一步增大，冲击进一步增强，严重时会导致零件出现裂纹而损坏。

从动部分包括从动盘和从动轴，从动盘一般都带有扭转减震器。发动机传到传动系统的转速和转矩是周期性变化的，汽车行驶在不平道路上也会出现传动系统角速度的突然变化，这些都会使传动系统产生扭转振动，将使传动系统的零部件受到冲击性载荷，轻则使寿命减短，重则使零件损坏。采用扭转减震器可以有效地防止传动系统的扭转振动。带扭转减震器的从动盘的结构和原理如图1-8所示。

当从动盘不受转矩作用时，如图1-8（a）所示，从动盘毂、钢片及减震器盘上的窗孔重合对齐。而当受转矩作用时，由上述可知，减振弹簧是一个中间传力的环节，因此起到了减轻和缓和振动冲击的作用。另外，有的从动盘上的减振弹簧设计成两种或三种规格，且其刚度由小到大并按次序进入工作，这样扭转减震器就具备了两级或三级非线性弹性特性。它的第一级刚度较小，称怠速级，可缓和柴油机怠速不稳振动损害，而二三级刚度可避免传动系共振，降低汽车行驶和怠速时传动系的扭转和噪声。

压紧机构是膜片弹簧，如图1-7所示，其径向开有若干切槽，形成弹性杠杆。切槽末端有圆孔，固定铆钉穿过圆孔，并固定在离合器盖上。膜片弹簧两侧装有钢丝支承环，这两个钢丝支承环是膜片弹簧工作时的支点。膜片弹簧的外缘通过分离钩与压盘连接起来。

分离机构包括分离拨叉、分离套筒、分离轴承、分离杠杆（膜片弹簧）。

操纵机构包括离合器踏板、分离拉线或拉杆、摇臂等。

②膜片弹簧离合器的工作原理。

图1-9为膜片弹簧离合器的工作原理，当离合器盖安装到飞轮上但紧固螺栓未拧紧时，离合器盖与飞轮之间有一距离 S，如图1-9（a）所示，此时膜片弹簧不受力而处于自由状态；当离合器盖通过螺栓固定在飞轮上时，如图1-9（b）所示，膜片弹簧在支承环处受压产生弹性变形，此时膜片弹簧的外圆周对压盘产生压紧力使离合器处于接合状态；当踩下离合器踏板时，分离轴承推动膜片弹簧，使膜片弹簧以支承环为支点外圆周向后翘起，通过分离钩拉动压盘后移使离合器分离，如图1-9（c）所示。

③膜片弹簧离合器的特点。

a．膜片弹簧具备压紧弹簧和分离杠杆的双重功能，故膜片弹簧离合器的结构简单、轴向尺寸小、重量轻、转动惯量小。

b．操纵轻便，操作运转时冲击小，噪声小。两种压紧弹簧的特性曲线如图1-10所示，曲线1为膜片弹簧特性曲线，呈非线性特性；曲线2为螺旋弹簧特性曲线，呈线性特性。关键点a为离合器接合时，关键点c为从动盘及压盘磨损后，关键点b为离合器完全分离时，ΔL2为从动盘及压盘磨损后弹簧伸长量，ΔL1为离合器分离时弹簧压缩量。

由图可知，当离合器接合时（图中a点），两种弹簧的变形量相等，压紧力相等（均为Pa）。而当离合器完全分离时，弹簧进一步压缩，压缩量达最大值且相等（均为ΔL1），但此时膜片弹簧的压力（Pb）明显小于螺旋弹簧的压力（Pb′），且膜片弹簧分离时的压力Pb小于接合时的压力Pa，即在离合器分离时，通过踏板反作用到驾驶员脚上的力，膜片弹簧离合器要小于螺旋弹簧离合器。

c．压紧力自动调节。由图中可以看出，当摩擦片、压盘、飞轮由于磨损或修理变薄后，压紧弹簧会由于压盘的前移而伸长，即压缩变形量减小，设变形量为ΔL2，此时膜片弹簧的压紧力几乎不变（Pa与Pc基本相等），而螺旋弹簧的压紧力则由Pa下降为Pc′。

d．高速时压紧力稳定。因为膜片弹簧是一个整体，且轴向尺寸较小，所以当离合器高速旋转时受离心力的影响较小，从而使得压紧力稳定，同时也保证了离合器可靠地传递发动机转矩。

e．轴向压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀，使用寿命长。由图1-7可见，膜片弹簧是一个整体，因此这种离合器的轴向压紧力分布均匀，即摩擦片受力均匀，摩擦均匀，使用寿命长。另外弹簧与分离轴承的接触面平整，一般无须调整。

（6）离合器操纵机构。

离合器操纵机构是驾驶员借以使离合器分离，又使之柔和接合的一套机构，离合器操纵机构分为机械式、液压式、气压式和自动操纵式。另外，为了减小操纵离合器踏板的力，在前两种中可以增加助力装置，助力装置又可以分为气压助力和弹簧助力。

下面主要介绍在轿车中应用较多的机械式操纵机构和液压式操纵机构。

①机械式操纵机构。

机械式操纵机构有杆系传动和绳索传动两种形式。

杆系传动机构如图1-11所示，其结构简单，工作可靠，广泛应用于各型汽车上。但杆系传动机构中杆件间铰接多，摩擦损失大，车架或车身变形以及发动机位移时会影响其正常工作。

绳索传动机构如图1-12所示，可消除杆系传动机构的一些缺点，特别适合结构较紧凑、安装空间狭小的轻型车、微型汽车和轿车，但绳索寿命较短，拉伸刚度较小。

②液压式操纵机构。

液压式操纵机构以油液作为工作介质，如图1-13所示，主要由踏板臂2、储液室6、主缸、工作缸和管路系统等组成。目前液压式操纵机构在各类型车上应用广泛。

a．构造。主缸与储液室间通过进油孔5、补偿孔7相通。离合器主缸由推杆3、活塞4、复位弹簧、壳体、皮碗等组成。活塞4两端装有皮碗，中部与壳体间形成环形油腔。活塞左端轴向小孔与皮碗形成单向阀。当踏板处于自由状态时，活塞左端皮碗位于补偿孔与进油孔之间，两孔均开放。工作缸由活塞12、皮碗、工作缸推杆14、壳体等组成。

b．工作原理。

踩下离合器踏板时，主缸推杆推动主缸活塞左移，当皮碗将补偿孔关闭后，主缸活塞继续左移，主缸工作腔的油压上升，压力油经油管进入工作缸，向右推动工作缸活塞、工作缸推杆、分离叉，使离合器分离。

缓慢释放踏板时，各复位弹簧使分离叉、工作缸活塞、主缸活塞逐渐复位，离合器逐渐接合。若快速释放踏板，则复位弹簧的弹力作用使得主缸活塞快速复位，而由于油液回流时间上的滞后及管路的节流作用，主缸活塞左腔形成一定的真空，此时在压力差的作用下，环形油室中的油液推开单向阀补充到左腔出现的真空，加速使主缸活塞复位，而此时随着工作缸活塞的继续左移，多余的油液经补偿孔回到储液室内。

c．液压操纵系统的拆装。

ⓐ离合器主缸的拆卸与分解。

取下离合器踏板与主缸推杆叉的连接销轴，从主缸上拧下进油管和出油管接头，拧下主缸固定螺栓，拉出主缸。排净主缸中的制动液，取下防尘罩，用旋具或卡环钳拆下卡环，拉出主缸推杆、压盖和活塞。

ⓑ离合器工作缸的拆卸与分解。

拧下工作缸进油管接头，再拆下工作缸固定螺栓，即可拆下工作缸。工作缸的分解过程是：拉出工作缸推杆，拆下防尘罩，然后用压缩空气将工作缸活塞从缸筒内压出来。

ⓒ离合器主缸、工作缸的装配。

主缸和工作缸的装配，按拆卸与分解相反顺序进行，但装配时应注意以下事项：零件在装配前要用非腐蚀性液体清洗干净，并在活塞、皮碗、挡圈、缸套等零件上涂一层制动液。装合后活塞在缸筒内运动应灵活。在放松（不工作）位置时，主缸皮碗和活塞头部应位于进油孔和补偿孔之间，两孔都开放。工作缸上带有塑料支承环，安装时外表面要涂上一层薄薄的润滑油，工作缸推杆末端也要涂上润滑脂。安装离合器工作缸时，需要用一个适当的杠杆克服弹簧的弹力，将其压向变速器壳相应的孔中后，方能将固定螺栓旋入。

ⓓ离合器液压系统中空气的排出。

离合器液压操纵系统在经过检修或重新装配后，管路内会进入空气。由于空气的可压缩性会缩短离合器踏板的有效行程，从而使离合器分离不彻底，因此应排出液压系统中的空气，排出方法如下：将主缸储液罐中的制动液加至规定高度，升起汽车，在工作缸的放气阀上安装一个软管，软管的另一端接到一个盛有制动液的容器内；排出空气需要两个人配合工作，一人慢慢地踏离合器踏板数次，感到有阻力时踏住不动，另一人拧松放气阀直至制动液开始流出，然后再拧紧放气阀。连续按上述方法操作几次，直到流出的制动液中不见气泡为止。空气排除干净之后，需要再次检查及调整踏板自由行程。

③弹簧助力式操纵机构。

为了减小作用于离合器踏板上的力，降低驾驶员的劳动强度，在有的离合器操纵机构中采用了弹簧助力式操纵机构，如图1-14所示。助力弹簧2挂在踏板和车架之间，当离合器处于接合状态时，助力弹簧的拉力对踏板产生顺时针的转矩，使踏板复位。慢慢踩下踏板，开始助力弹簧的拉力产生的转矩是阻力矩，但由于力臂较小，此时踩踏板并不沉重。随着踏板的下移，当弹簧的中心线转到踏板铰接点A下面时，助力弹簧产生的转矩与踏板力产生的转矩方向相同，起助力作用，且随踏板行程的增大，力臂L越长，助力效果越好。

弹簧助力操纵机构结构简单、工作可靠，但一般只能降低踏板力25%～30%，且只有在踏板的后段行程时助力作用明显。