2024年2月28日发(作者：宝马z4和4系敞篷哪个好)
++汽车工程职业学院学生毕业论文
四驱汽车的主要装置及发展史
学生姓名：
入学时间：
专业名称： 汽车电子技术
班 级：
指导教师：
职 称：
++汽车工程职业学院
二〇一一年五月
摘 要
四轮驱动系统分为两大个类别：主动与被动，但目的不外乎只有一个，就是把动力从空转打滑的轮子移走，然后再重新分配到抓地力较大的轮子上，就好比车轮打滑，我们要用石块木板等东西塞在打滑的轮子下面一样，道理很简单。当两轮（前轮或者后轮）驱动的汽车发生轮胎空转打滑的时候，补救措施只有一个，就是减小引擎的驱动力，而驾驶者只有通过收油才能达到这个目的，或者行车电脑控制油门的收小。而四轮驱动的汽车就不同了，你可以任凭自己的喜好打脚加油，动力会通过电子系统自动分配到各个车轮上，能更加有效的防止车轮打滑的情况发生。
总之，随着车型不断的改变，应用在各车型上电子控制系统将最先能表现出车型的价值，但一些制造商青睐于适应所有车型的标准机械零部件，这样可以达到规模经济，降低产品价格。
关键词： 四轮驱动 驱动力 轮胎空转打滑 电子系统
目 录
1绪 论 .............................................................................................................. 1
1.1 汽车四轮驱动技术的兴起 ...................................................................................... 1
1.2四轮驱动技术战略及四轮驱动的特点 ................................................................... 2
1.2.1四轮驱动技术战略 ........................................................................................ 2
1.2.2 四轮驱动的特点 ........................................................................................... 3
1.3 四轮驱动市场发展 .................................................................................................. 7
2.四轮驱动的主要装置 .................................................................................... 9
2.1 分动器 ...................................................................................................................... 9
2.1.1分动器的作用 ................................................................................................ 9
2.1.2分动器结构分类 ............................................................................................ 9
2.1.3分动器的布置形式 ...................................................................................... 10
2.2 差速器 .................................................................................................................... 11
2.2.1差速器的工作原理 ...................................................................................... 11
2.2.2差速器的形式 .............................................................................................. 11
2.3差动限制装置 ......................................................................................................... 11
2.3.1差动限制装置的功能及分类 ...................................................................... 11
2.3.2典型差动限制装置 ...................................................................................... 12
2.4粘性联轴节 ............................................................................................................. 12
2.4.1粘性联轴器的结构原理 .............................................................................. 12
2.4.2粘性联轴器的特点 ...................................................................................... 12
2.5万向联轴节 ............................................................................................................. 12
2.5.1万向联轴节的用途 ...................................................................................... 12
2.5.2 万向联轴节的分类 ..................................................................................... 12
3.四轮驱动汽车的百年历史.......................................................................... 14
3.1其他的梅赛德斯-奔驰四轮驱动轿车 .................................................................... 15
3.2非凡的多面手：乌尼莫克 ..................................................................................... 15
3.3独具特色：梅赛德斯-奔驰G级 ........................................................................... 15
3.4应用于轿车的高科技：梅赛德斯-奔驰4MATIC ................................................ 16
3.5梅赛德斯-奔驰运动型多用途车：M级 ............................................................... 17
3.6梅赛德斯-奔驰开发引领潮流的四轮驱动系统 .................................................... 17
4.结 论 ............................................................................................................ 18
参考文献 ......................................................................................................... 19
致 谢 ............................................................................................................. 20
四驱汽车的主要装置及发展史 烟台汽车工程职业学院
1绪 论
1.1 汽车四轮驱动技术的兴起
内燃机汽车自20世纪初出现至今，其自身随人类科技的进步经历了巨大的变革，在这个过程中它也给人类生活和生产带来了巨大方便，为人类社会的进步做出了巨大的贡献，但其自身消耗日益紧缺的石油并产生大量污染物也使人类赖以生存的环境恶化。因此近年来由于环境恶化及能源紧张等问题，迫切需要开发低能耗，无污染的汽车。因此电动汽车成为21世纪汽车技术研究的热点。
混合动力汽车与纯电动汽车是电动汽车研究的两个分支。经过近些年的发展，电动汽车技术日趋成熟，部分产品已进入商业化应用如ToyotaPrius。目前，电动汽车传动系统多数在传统内燃机汽车的传动系基础上进行一些改变，进而将电动机及电池等部件加入总布置中。这种布置难以充分发挥电动汽车的优势。为使电动汽车对传统内燃机汽车形成更大的竞争优势，设计出适合电动汽车的底盘系统势在必行。而四轮独立驱动技术则可使电动汽车底盘实现电子化，主动化，大大提高电动汽车的性能。使电动汽车与传统汽车相比具有更强的竞争力。
四轮驱动系统分为两大个类别：主动与被动，但目的不外乎只有一个，就是把动力从空转打滑的轮子移走，然后再重新分配到抓地力较大的轮子上，就好比车轮打滑，我们要用石块木板等东西塞在打滑的轮子下面一样，道理很简单。当两轮（前轮或者后轮）驱动的汽车发生轮胎空转打滑的时候，补救措施只有一个，就是减小引擎的驱动力，而驾驶者只有通过收油才能达到这个目的，或者行车电脑控制油门的收小。而四轮驱动的汽车就不同了，你可以任凭自己的喜好打脚加油，动力会通过电子系统自动分配到各个车轮上，能更加有效的防止车轮打滑的情况发生。
很多人也许会认为四轮驱动的汽车会有更加强的贴地性能，其实他们把贴地性能的概念给混淆了，四轮驱动汽车与两轮驱动汽车的最大差别在于：FF车型会因为轮子的空转而转向不足，偏离了弯道，而FR车型则会甩尾，而四轮驱动则由于各个轮子的动力分配是自动的，就不会存在上面这种问题，这是涉及到汽车的循迹性能的问题，而并非是贴地性能。
相反的，同一款车子的四驱版和两轮版，往往两轮版的加速性能和贴地性能要强于四轮版的，最好的例子就是奥迪的A4，因为四轮驱动的车子在重量和摩擦力方面都比两轮驱动的要大。
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被动式的四轮驱动系统，采用的是机械式的分动装置，例如齿轮式的扭力感应差速器－－奥迪的Quattro，或者油压式的分动器－－保时捷的911 Turbo，该系统是在车轮发生空转以后才介入的。而主动式的四轮驱动系统，是通过由电脑控制的多碟式离合器来介入的，例如大众的4 Motion，电脑会不断收集轮胎的转速与油门的大小等数据，在轮胎发生空转以前就把扭力分配好。
1.2四轮驱动技术战略及四轮驱动的特点
1.2.1四轮驱动技术战略
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。
宝马开始规模化在其X系中使用其四驱技术，随后应用到其乘用车上。宝马和梅塞德斯的全部系列车型都采用后轮驱动，因此采用了分动器系统分配四轮动力。
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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。
在某些时候，四驱技术的持续流行非常惊人。对一般客户进行调查显示SUV和其它形式的四驱车型很少在越野条件下行驶。四驱系统存在一定的不利因素。首先，需要考虑零部件的重量，一些传动装置就会产生额外燃油消耗。第二，在通过两轴和四轮传输时发动机动力会大大减少机械效率。
事实上，大多数消费者选择四驱车型都是看重其有利的一面。安全性和坚固性成为四驱车显著的特点。
1.2.2 四轮驱动的特点
1、全时四驱
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。
轿车采用常接合式四轮驱动，虽使其结构复杂、质量增大、造价提高、油耗增加(约5%～10%)，通常其最高车速也有所降低，但可大大地提高它对各种路面的适应性，提高其行驶安全性及通过性，因此深受用户欢迎，得到迅速发展。
以往，常接合式四轮驱动汽车装有轴间差速器及差速锁，后来有的差速锁被粘性离合器或液压多片摩擦离合器所代替；又出现了没有轴间差速器而代之以液压多片离合器、粘性离合器或超越离合器的新型常接合式四轮驱动汽车。
四驱传动可采用全时四轮驱动，也可根据需要仅使用其中两轮驱动。在四驱车市场上，四驱动力是可以选择的，驾驶员可依据离合器情况选择驱动。在一些情况下，驾驶员在松软路面上需要采用四轮驱动。配备的变速箱的四驱可在低转速情况下行驶。
2、差速器锁与四轮驱动汽车
传统两轮驱动配有不同差速器以便使动力轮在不同速度下行驶。这就使四驱车必需有至少两种不同差速器，一头一个。几乎所有的四驱汽车都装有第三个差速器—中央差速器。这种差速器可使每头的轮子以不同的速度行驶。使用差速器是为了转弯时前后轮行驶的距离不同。如果没有中央差速器，两轮会出现失控。这势必会在松软路面上将车轮甩出去。现在，很少有四驱车不装有中央差速器。
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(1)常规越野车
这里所谈的是常见的SUV类越野车，如Jeep Cherokee XJ系列、Toyota Land Cruiser系列以及Benz G系列。这类越野车上均安装有两个或三个差速器，并且都可以在差速器上安装差速器锁以提高车辆的越野通过能力。有些车子的分动箱本身就设计有中央差速器锁，这个差速器锁在全时四驱状态下打开而在分时四驱状态下锁止。那么，这类越野车在选择使用差速器前后，将会拥有不同的越野通过能力，简单来讲有以下几种情况：
两驱车在没有安装或使用差速器锁状态下，在湿滑路面上动力会通过差速器传递到附着力小的车轮上，如果一侧驱动轮完全没有附着力，动力便会100%地传递到该车轮上，另一驱动轮因为失去动力而不再转动从而引起陷车。日常生活中我们看到的大部分汽车都是两驱的，但有前驱和后驱之分。大部分小型轿车采用前轮驱动；大型轿车、皮卡和两驱的越野车采用后轮驱动。相对来讲，前轮驱动的车辆在爬湿滑坡道时比后驱要稳定的多。
装有全时四驱系统的四轮驱动车在不使用差速器锁状态下，由于中央差速器和前后桥差速器的差速机能，使得四轮中有任何一轮完全失去附着力时其它三个轮子便不再转动，也就会因此陷车。所以说全时四驱只适用于相对湿滑的路面，如雨天、雪天或有一定附着力的泥路上使用。
装有中央差速器锁的四轮驱动车，在锁止中央差速器的情况下(分时四驱)，如果前后桥各有一个驱动轮完全失去附着力，便会因为安装在前后轿上的差速器的作用而空转打滑，这时相对应的另两个前后轮不动。也就是说分时四驱情况下，允许前后各有一个车轮处于打滑状态，这时车子仍可以利用另两个轮子继续行驶以摆脱困境。在湿滑路面上，分时四驱比全时四驱通过能力强。
四驱车锁止中央差速器或处于分时四驱，同时锁止前桥差速器，此时两前轮在任何情况下均由传动轴驱动旋转，而差速器没有锁止的两个后轮则可能因一侧轮胎打滑出现没有驱动力的现象，这时只有在两个前轮和任一后轮同时失去附着力情况下才会陷车。相同的道理，如果只锁止中央差速器和后桥差速器，那么只要在两个后轮和任一前轮同时失去附着力时才会陷车。在实际使用中，因为成本的原因，很多车只是在前桥安装上差速器锁，即使是这样，在分时四驱状态下锁止前桥差速器已经可以满足一般场地越野赛了。
四驱车锁止中央差速器或处于分时四驱，同时锁止前后桥差速器，此时发动机的动力被分动箱和前后桥平均分配到所有的车轮，这时四个车轮中的任何一个轮有附着力，全车的动力会100%地由这个车轮承受并由它将车子拉出困境。这种改装有前后桥差速4
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器锁和中央差速器锁的四驱车，大部分用来进行攀岩比赛，因为只有在这样的使用环境中才会经常出现只有一个轮子来拉动车辆的情况。
(2)其它方式的四驱系统
以上谈到了常规越野车的差速器锁，但可以看到在里面没有出现大切诺基(Grand
Cherokee)的身影，因为大切诺基采用了独有的QUADRA-DRIVE系统，与上面谈到的装有前后桥差速器锁和中央差速器锁的传统四驱车是不同的两个概念。
大切诺基的四驱系统是通过三个转子耦合器和相关的转子泵、活塞、离合器等元件来将动力有选择地分配到有附着力(不空转)的车轮，而在车轮失去附着力时产生的空转使QUADRA-DRIVE系统知道如何去控制动力的输出方向，也就是说，没有任一车轮的空转，QUADRA-DRIVE系统便处于休眠状态。在正常行驶情况下，几乎全部的动力被分配到后桥上，而当后桥任一车轮失去附着力时，分动箱转子耦合器便将扭矩传递到前桥，如果需要的话，位于前后桥中的转子耦合器可以将发动机产生的扭矩几乎100%的传递到某一个轮子上，以保持牵引力。这样，无论哪一个轮子失去附着力，QUADRA-DRIVE都可以保证总有轮子来拉动车辆继续行驶，直至四个轮子都完全失去了附着力。
大切诺基的这套四驱系统与传统四驱车不同，在传统四驱车中，锁止车上的前后轮差速器和中央差速器后，四个车轮的转速和扭力是完全相同的，这时发动机的动力平均地分配到四个车轮，这时即使只有一个车轮在地面上，空中的三个车轮也在按相同的转速在转动。而大切的QUADRA-DRIVE系统工作时，没有附着力的车轮没有驱动力，只是跟着车身进行滚动。
有很多四驱车制造商采用另一种方法来实现动力的灵活分配，如陆虎公司的ETC系统和奔驰公司的4-ETC系统，它们使用车上的ABS系统来完成动力的分配。即采用ABS系统将空转的车轮刹住，进而使动力通过差速器输向不空转的有附着力的另一侧车轮。
一些小型四驱车的四驱系统采用黏性耦合器技术，如奥迪A4和富士森林人等。这类的四驱车在平时是以前轮进行驱动的，只是在前轮失去附着力时才通过黏性耦合器将动力输出到后轮。黏性耦合器是自动将动力传输至后轮的装置，其基本结构为前后传动轴之间由一组黏性耦合器相连接，里面有两组碟盘在硅油和气体中运转。碟盘中的一组连接到前轮的传动轴，另一组则连接后传动轴。当前轮行驶在湿滑路面时便产生打滑，这时黏性耦合器内的碟盘以差速比例旋转产生摩擦，使得硅油发热进而变硬并产生一定的压力，这样一来，在碟盘之间形成实心的连接并使动力同时传输到后轮与前轮，这时5
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黏性耦合器可以供应足够大的四轮驱动力维持车辆在湿滑路面上的行驶，当前轮重新获得附着力时，黏性耦合器里的热量与压力降低，黏性耦合器恢复到正常的前轮驱动。很多小型的SUV也采用这类的黏性耦合器系统。但相对与常规越野车的机械式四驱装置，黏性耦合器系统不适合高强度的越野行驶。
3、四轮驱动的混合动力车
混合动力汽车与纯电动汽车是电动汽车研究的两个分支。经过近些年的发展，电动汽车技术日趋成熟，部分产品已进入商业化应用如ToyotaPrius。目前，电动汽车传动系统多数在传统内燃机汽车的传动系基础上进行一些改变，进而将电动机及电池等部件加入总布置中。这种布置难以充分发挥电动汽车的优势。为使电动汽车对传统内燃机汽车形成更大的竞争优势，设计出适合电动汽车的底盘系统势在必行。而四轮独立驱动技术则可使电动汽车底盘实现电子化、主动化，大大提高电动汽车的性能，使电动汽车与传统汽车相比具有更强的竞争力。
4、四轮独立驱动技术的特点
电动汽车四轮独立驱动系统是利用四个独立控制的电动机分别驱动汽车的四个车轮，车轮之间没有机械传动环节。典型四轮驱动布置型式，其电动机与车轮之间可以是轴式联接也可以将电动机嵌入车轮成为轮式电机，车轮一般带有轮边减速器。这种驱动系统与传统汽车驱动系统相比有以下特点：
(1)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。这样省掉了离合器、变速器及传动轴等传动环节，传动效率得到提高，也更便于实现机电一体化。传动系质量在汽车整车质量中占有很大比重，机械传动系的消失，使汽车很好的实现了轻量化目标。另外，由于动力传动的中间环节减少，传动系的振动及噪声得到改善。甚至在采用纯电力驱动时，可实现无声行驶。这是美国海军的“RST-V”侦察车及其新一代军用“悍马”汽车采用四轮独立驱动技术的重要原因。
(2)与传统汽车相比，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(TCS)、防抱死制动系统(ABS)及动力学控制系统(VDC)。传统汽车的TCS与ABS系统均须对发动机与制动系进行联合控制才能达到较好性能，由于机械系统的响应较慢，且受制动器，液压管路及电磁阀的延迟等因素影响，传统内燃机汽车的ABS系统与TCS系统的实际时间延迟达50～100ms。限制了TCS系统与ABS系统的性能提高，而且增加能耗。与内燃机相比，无论在加速还是减速，电动机转矩响应都非常快且容易获得其准确值，这对TCS、ABS、6
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VDC系统来说是非常重要的。因此电动机作为ABS、TCS及VDC系统的执行器是非常理想的。
(3)对各车轮采用制动能量回收系统，则可大大提高汽车能量利用效率，且与采用单电动机驱动的电动汽车相比，其能量回收效率也获得显著增加。这对提高电动汽车行驶里程是很重要的。
(4)实现汽车底盘系统的电子化、主动化。现代汽车驱动系统布置分为前驱动、后驱动或全驱动。这两种驱动型式各有优缺点，而且对汽车行驶工况的适应性也不同。如前驱动轿车在高速转向时稳定性好，但在加速时或爬坡时，动力性受载荷转移的影响较大；而后驱动在这方面的性能优于前驱动车；而全轮驱动车的成本较高。汽车采用四轮独立驱动技术后，汽车采用前驱动、后驱动或全轮驱动可根据汽车行驶工况由控制器进行实时控制与转换。且各车轮的驱动力可根据汽车行驶状态进行实时控制，真正实现汽车的“电子主动底盘”。
1.3 四轮驱动市场发展
全球将于未来五年内普遍采用四轮驱动，特别是在北美地区属于轻卡范畴的SUV和皮卡车型上。在北美，轻卡销量占新车注册量的50%，这引领2000年～2005年之间四驱和全时四驱市场占有率从20%增长到30%，四驱车保有量已增加到470万辆。在未来五年，四驱车还将再增长130万辆。
欧洲SUV占有很小一部分，消费者对这款车型也看法不一。传统意义上讲，SUV更具有一定的实用性，如陆虎。SUV被用于工作需要，如农场主和建筑工人等。正因为这种应对崎岖道路的需要，才体现出全时四驱车在越野时的真正性能。
欧洲对待这种灵活和动力十足的车意味着全时四驱技术扮演着不同的角色。从2005年起，宝马在其3系和5系车型上安装了xDrive动力。宝马正计划在未来几年内售出宝马车中每四辆就有一辆使用四驱系统。
在日本，四驱系统已普遍被安装在日产Skyline GTR和斯巴鲁Impreza跑车上，在这些车型上全部采用电控四驱。值得注意的是日本产的轻型乘用车中有45%将出口海外，结果大量日本SUV销往欧洲和北美地区。
四驱车也在悄然发生改变。在欧洲和北美地区，消费者对汽车观念的改变推动着全时四驱技术普遍应用。北美消费者和政策逐渐放弃大型豪华SUV和皮卡，这主要是由于燃油价格上涨。现已从每加伦2美元涨到没加伦3.5美元。这就意味着后驱SUV将被7
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淘汰，同样产销量也会相应减少。然而随着四驱车市场份额外负担的增加，运用全时四驱技术的车辆也会相应增长。
总之，随着车型不断的改变，应用在各车型上电子控制系统将最先能表现出车型的价值，但一些制造商青睐于适应所有车型的标准机械零部件，这样可以达到规模经济，降低产品价格。
中国市场可以被看作四驱系统增长的动力。正处于初级阶段的中国中级市场正表现出对带有SUV和CUV技术的豪华车感兴趣，同样在北美市场也有类似趋势，但欧洲市场却需求不明显。
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2.四轮驱动的主要装置
2.1 分动器
2.1.1分动器的作用
把变速器传递来的动力分配给前后驱动轮系
2.1.2分动器结构分类
1. 直接连接式分动器
一种短时四轮驱动的分动器，如图2-1所示，切换装置布置在分动器内，当图中的爪式离合器接通时即成为前后轮直接连接的四轮驱动；反之即为后轮驱动。另一种为装有变速装置的分动器，设有两档，在普通路面上使用高速档，恶劣路面上使用低速档。通过爪式离合器进行二轮或四轮驱动的切换。
图2-1 直接连接式四轮驱动的分动器
2. 液压多片离合器式分动器当液压多片离合器分离时，汽车为后轮驱动；多片离合器强烈结合在一起时，发动机的动力也能传递给前轮。
3. 中间差速器锁死式分动器
通过中间差速器，可以把发动机动力按一定比例分配给前后驱动轮系。此种形式分动器大多数采用爪时离合器，司机在座椅上遥控操作，或该装置自动动作使中间差速器锁死
4. 驱动力前后分配式分动器
这种分动器利用粘性联轴节或液压装置驱动后轮，其功能只是把驱动扭矩分配给前后轮。
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5. 中间差速器差动限制式分动器
主要利用前后驱动轮系的转速差来限制中间差速器的差动，如粘性联轴器。它可以克服中间差速器锁死装置分离和结合时粗暴影响汽车行驶状态的缺点。
2.1.3分动器的布置形式
1. 独立式分动器
这种分动器单独使用自己的壳体，是一个独立的总成。如图2-2所示，左侧为后轮驱动系的原布置方案，右侧为四轮驱动时的布置方案。这种布置是吉普车的典型布置，越野车也大都采用这种布置。
图2-2 独立式分动器
2. 变速-分动-差速器式分动器
这种形式主要用于发动机前横置的汽车上，可以解决布置上的困难。
3. 与变速器一体化的分动器
主要用于发动机前纵置的四轮驱动汽车上，从而使结构紧凑。如图2-3所示，在发动机后端布置了变速-分动器，通过它将动力分配给后轮。
图2-3 变速器一体化式分动器
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2.2 差速器
2.2.1差速器的工作原理
当左右车轮转速相同时小齿轮不转动，差速器的齿轮托架和两个侧齿轮以相同的转速旋转；当左右车轮发生转速差时，小齿轮被迫作旋转运动吸收左右车轮的转速差。
2.2.2差速器的形式
1. 锥齿轮式差速器
最常见的结构形式，一般小齿轮有2个，有时为减轻小齿轮的工作负荷，也有使用4个小齿轮的。
2. 双行星齿轮式差速器
变速器输出的扭矩传递给齿环，在前后传动轴的转速相同时，小齿轮不转动，整个机构一同旋转；当前后传动轴转速不同时，中心齿轮和行星齿轮托架的转速差使小齿轮转动，并吸收前后传动轴的转速差。
3. 复合行星齿轮式差速器
该差速器采用了两个中心齿轮并列布置，使用行星齿轮托架把两个中心齿轮连接起来。动力从左侧的中心齿轮输入，由行星齿轮托架驱动前轮，右侧的中心齿轮驱动后轮。
2.3差动限制装置
2.3.1差动限制装置的功能及分类
功能：差速器虽然能把相同大小的扭矩分配给两个转速不同的轴，但是当有一侧车轮空转而不产生驱动力时，另一侧车轮也不能产生驱动力，致使汽车抛锚。差动限制装置的出现，克服了差速器的不足。这种装置允许差速器在正常使用条件下差动，而当单侧车轮空转时限制其差动。
分类：
1.扭矩感应式差动限制装置
差动限制装置能感应到差速器的差动扭矩，当扭矩过大时自动的限制差速器的差动。主要有多片摩擦离合器和扭矩敏感式差速器。
2.转速差感应式差动限制装置
差动限制装置能感知到差速器的差动速度，当差动速度较大时，自动的限制差速器的差动。主要指粘性联轴节。
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2.3.2典型差动限制装置
多片摩擦离合器式
1. 结构图。在差速器壳体和侧齿轮之间布置了摩擦片，工作时，由于差速器扭矩的作用，用凸轮把摩擦片压紧。
2. 工作原理。主动小齿轮驱动齿环，差速器小齿轮驱动侧齿轮，使整个差速器一起旋转。当左右轮转速差变大时，中间部分的左右端面凸轮因传递扭矩过大而分离，把左右两个侧齿轮紧压向差速器壳体，其结果使转速低的侧齿轮转速升高了。
3.特点。这种装置差动限制效果较好并能提高操纵稳定性，常用于方程式赛车和拉力赛车。
2.4粘性联轴节
2.4.1粘性联轴器的结构原理
粘性联轴节壳体内充满高粘性的液体，一般多数使用硅油。当粘性联轴节的壳体和内轴发生相对旋转时，外板和内板也发生相对的旋转运动使高粘度的硅油内部产生剪切力，该阻力将限制壳体和内轴的相对旋转运动，从而达到传递扭矩的目的。
2.4.2粘性联轴器的特点
粘性联轴节的优点在于，如果适当的变更内外板形状、两板之间的间隔，适当的选择硅油的特性，可以使粘性联轴节的扭矩分配特性非常柔和而且连续，很适合于前差速器的差动限制。
2.5万向联轴节
2.5.1万向联轴节的用途
连接四轮驱动汽车上的轴类零件，提高汽车性能。
2.5.2 万向联轴节的分类
1.叉式联轴节
使用比较广泛，其结构简单、强度高、耐久性好、生产性高、成本低.在输入轴转速一定时叉式联轴节每转一圈发生两次加减速运动，为非等速联轴节，用于连接角度比较小的情况。
2.等速联轴节
主要特点是其传动不因两轴连接角而出现输出转速的波动，有双联轴节和球笼式联12
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轴节两种形式。图示为球笼式联轴节，该联轴节壳体内有六个滚球，利用滚球传递扭矩。
3.挠性联轴节
在连接部位使用橡胶或纤维材料，连接角度可以很大。少使用
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3.四轮驱动汽车的百年历史
由梅赛德斯-奔驰看四轮驱动技术的百年历史
梅赛德斯-奔驰四轮驱动历史始于1903年。从那时起，梅赛德斯-奔驰一直坚持明确的方针：如果要在条件糟糕的路面上确保能够安全有效地行驶，四轮驱动技术将是最佳的选择。数十年来，四轮驱动已经成功应用于梅赛德斯-奔驰的不同车型之中，包括轿车和商用车，这其中的一些车型（例如G级或乌尼莫克系列）在世界各地赢得了良好的声誉。对于应用了4MATIC技术的梅赛德斯-奔驰轿车和SUV来说，即使在普通公路上其也能够带来非凡的性能表现。
早在1903年，保罗·戴姆勒就为设计四轮驱动汽车奠定了基础。保罗·戴姆勒是公司创始人戈特利布·戴姆勒的儿子，当时在奥地利戴姆勒汽车公司（位于维也纳新城）担任工程总监。1904～1905年，戴姆勒汽车公司建造了一辆四轮驱动军用牵引车。随后，戴姆勒汽车公司开发了一些四轮驱动牵引车和装甲汽车。然而，直到第一次世界大战的时候，汽车才最终取代了军方的马拉车。后来，四轮驱动汽车越来越多地应用于建筑工地或扫雪作业。为了能够从这种发展成果中获益，奔驰公司在加格瑙开发了四轮驱动商用车。
四轮驱动和四轮转向：“Dernburg Wagen”
1907年，德意志帝国殖民部向戴姆勒汽车公司（DMG）订购了一辆用于特殊使命的汽车。由于这辆汽车将用于当时德意志帝国在西南非洲的殖民地（如今的纳米比亚），因此该车必须具有卓越的越野性能以适应当地恶劣的路况。为此，戴姆勒汽车公司的柏林-马林菲尔德工厂制造了一辆由保罗。
戴姆勒设计的四轮驱动汽车，并以当时德意志帝国殖民部部长Bernhard
Dernburg（1865-1937）的名字命名。1908年，这辆汽车成为了Bernhard Dernburg在德意志帝国西南非洲殖民地的公务车。在后殖民时代，这辆汽车的踪迹被人们所忽视，至今其下落依然是个谜。“Dernburg Wagen”采用了六座旅行车的车身设计，具有着恢弘的气度：长度为4.9米，高度（含车顶）为2.7米，轮距为1.42米，整备质量为3.6吨左右。
为了提高操控性，“Dernburg Wagen”装配了全时四轮驱动以及四轮转向系统，并且为所有的动力传输部件都安装了细粒流沙防护罩以适应当地的气候。作为梅赛德斯-奔驰的第一款四轮驱动汽车，“Dernburg Wagen”的爬坡能力达到了25度。在 6张照片和14
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上述5个尺寸数据的基础上，戴姆勒-克莱斯勒制造出了比例为1：4的“Dernburg Wagen”模型，真实重现出这款超凡原型汽车的重要细节。
3.1其他的梅赛德斯-奔驰四轮驱动轿车
1926年，刚刚合并成立的戴姆勒-奔驰开始制造另一款高牵引力轿车：三桥G1（W103系列）。在G1的基础上，戴姆勒-奔驰于1928年和1929年分别开发出G3和G3a。尽管还缺乏真正的四轮驱动性能，但是这几款轿车均是通过两个后桥来提供驱动力，因此成为了非常理想的越野车。随后，强劲的G4（W31系列）也基本上采用了同样的设计，不过也不乏某些也向前车桥传输动力的车型。在当时，国家元首和高级军官都很欣赏这款全地形汽车。而在20世纪30年代，梅赛德斯-奔驰还制造了其他的轻量化四轮驱动汽车，并在德国军队中得到了广泛的使用。
在1938年伦敦车展上，梅赛德斯-奔驰推出了作为“殖民车和狩猎车”的G5（1937～1941年的W152系列），这款车被视为当今民用越野车的先驱。G5在出厂时具有不同车身的版本可供用户选择，而除了四轮驱动之外，G5也可选装四轮转向系统。
3.2非凡的多面手：乌尼莫克
1948年，乌尼莫克在法兰克福面市。“Unimog（乌尼莫克）”是德语“Universalmotorger——t（通用机动工具）”的缩略语，这一名称反映了四轮驱动车型的广泛应用范围。在戴姆勒-奔驰于1950年接管整个乌尼莫克概念之前，位于格平根的勃林格机器制造厂一直生产乌尼莫克；从1951年开始，加格瑙工厂开始批量生产乌尼莫克。数十年来，几乎适用于各种地形的乌尼莫克在农业应用、长途跋涉、市政作业和军队等领域广受欢迎，经受住了时间的考验。
乌尼莫克概念获得了毋庸置疑的成功，而乌尼莫克最初的许多标志性特征也一直延续至今日：四个同尺寸车轮，四轮驱动和前后差速锁，能够应对艰难地形的门式车桥，以及运输货物和工具的前后轴和小平台。乌尼莫克在出厂时提供众多的版本，能够为满足具体应用而进行定制。另外，乌尼莫克也提供以生活方式为导向的娱乐版本：Fun-Mog。
3.3独具特色：梅赛德斯-奔驰G级
1979年，梅赛德斯-奔驰推出了G级越野车。G级是戴姆勒-奔驰与斯泰尔-戴姆勒-普赫（位于奥地利格拉茨）共同创办的合资企业（Gel——ndefahrzeuggesellschaft）所开发的越野车。后来，戴姆勒-奔驰完全接管了合资企业的控制权，但G级的生产却依然保留在斯泰尔-戴姆勒-普赫（如今的马15
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格纳-斯泰尔）。G级提供不同车身的四个产品系列，包括长轴距或短轴距的旅行车、敞篷车、厢式货车和皮卡。在奥地利、瑞士以及东欧国家，G级也以“普赫”品牌进行销售。
460系列于1979年投产，直到被更加舒适的463系列（1989年上市）所替代；在此期间，更加朴实的461系列于1991年投产。同时，462系列在希腊塞萨洛尼基进行全散件组装（CKD）。在最初的概念阶段，G级是以商用车为指向来进行研发的。然而，这很快就发生了变化，G级转而为征服艰难的越野地形进行定制。作为一款具有卓越越野性能的车型，G级在横向斜坡上的方向稳定性可达54度，爬坡能力可达80度，最小离地间隙为21厘米，接近角/离去角分别为36/27度，这意味着G级能够轻松地通过最困难的越野地形。同时，精工细作的底盘也提供了安全和舒适的越野操控性。
得益于非同凡响的越野能力，早期的G级消费者包括许多国家的警方和军方。此外，G级也提供特殊版本，例如为沙特阿拉伯王室提供的狩猎车，梅赛德斯-AMG开发的超长G级，以及为教皇保罗·约翰二世提供的“Popemobile”。
在G级所有的产品系列中，始终有不同功率的汽油机和柴油机车型可供选择，包括高性能AMG系列。一直以来，虽然G级不断应用了最新的技术发展成果，但在越野性能方面绝不妥协，而随着时间的推移，民用车消费群体变得越来越重要。有鉴于此，如今G级也推出了舒适型版本，1989年上市的463系列就代表了这方面的一个重大飞跃。而从2001年起，经典的越野车开始畅销北美市场。此外，G级也可以满足特殊用户的安全需求，为其定制具有高等级防护性能的“防弹车”版本。事实上，作为一直采用直线轮廓结构和橄榄绿色的越野车，梅赛德斯- 奔驰G级早已在汽车市场中树立了非凡声誉。
3.4应用于轿车的高科技：梅赛德斯-奔驰4MATIC
到了20世纪80年代中期，为梅赛德斯-奔驰轿车装配四轮驱动的时机和条件均已成熟。1987年，全新4MATIC技术在梅赛德斯-奔驰E级（124系列）中首次亮相。全新4MATIC运用尖端技术，结合了机械部件和电子部件，进一步提高了梅赛德斯-奔驰的卓越特性。从1999年起，4ETS（四轮驱动电子牵引系统）与4MATIC一起作为差速锁应用于梅赛德斯-奔驰轿车上。
2003年，梅赛德斯-奔驰进一步扩展了四轮驱动的应用范围，可向用户提供5个车型系列的32款4MATIC车型，而S级（W220系列）的长、短轴距版本也首次应用了4MATIC技术。2006年，W221后续车型系列S320 CDI上市，这是第一款结合柴油机16
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和四轮驱动技术的S级车型。另外，作为2003年六缸车型四轮驱动发展计划的组成部分，C级也装配了4MATIC。
3.5梅赛德斯-奔驰运动型多用途车：M级
1997年，梅赛德斯-奔驰推出M级（W163系列），由此进入了一个新兴市场。M级融合了轿车的舒适性和操控安全性，以及越野车的粗犷风格和越野性能，同时还具有宽敞的空间和最佳的适应性，这使得第一款M级获得了巨大成功。
2005年，全新M级（W164系列）秉承前身车型的优势，并应用了更加先进的技术、强劲的新款发动机、标准配备的7G-TRONIC（七速自动变速箱）、更加高效的4MATIC四轮驱动、AIRMATIC空气悬挂以及PRE-SAFE——预防性安全系统等，再次赢得了消费者的青睐。在设计方面，平坦的前窗玻璃、鲜明的前翼板以及向后逐渐升起的肩线进一步彰显出强烈的运动风格。
3.6梅赛德斯-奔驰开发引领潮流的四轮驱动系统
4MATIC系统运用了紧凑、轻量和摩擦最优化的设计。与其他系统相比，4MATIC系统在重量、油耗、舒适性和被动安全方面具有明显优势。尤其是在重量方面，由于应用四轮驱动技术而增加的额外重量相当的低，仅仅为66或70公斤（视发动机类型而定）。
目前，应用于S级的新款4MATIC系统由辛德尔芬根和斯图加特-下图克海姆的梅赛德斯技术中心的专家团队独立开发而成，而四轮驱动部件则由斯图加特-下图克海姆、埃斯林根-海德尔芬根和埃斯林根-麦廷根的部件厂共同生产。今后，梅赛德斯-奔驰也将在其他轿车中应用四轮驱动。
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4.结 论
本文研究结果解决了四驱汽车的主要装置及以为例的百年发展史，随着科学技术的不断发展，四驱汽车技术越来越高，汽车四轮驱动技术无论是对汽车制造商还是社会保险业都具有极其重要的研究价值，开发出更为有效的汽车四轮装置研究的重要课题。
本文研究的不足之处在于没有更深地研究四驱汽车的高新技术方面，因此也就存在各种在装配关系上的困难，同时还对汽车的动力性和燃油经济性有一定的影响。目前国内外所有的越野车辆都装有四驱装置，现在，无论高级汽车还是低级汽车驱动装置上都存在着许多的缺陷和不足之处，给四驱汽车的发展带来了很大的阻碍。
未来研究方向：运用现在的高新技术综合以前的制造机设计技术来更深一步的研究驱动装置部件，以及对重要的零部件进行更有的设计及制造，以减少在动力传递上减少零部件之间的摩擦，提高传动效率，进一步提高了汽车的动力性和燃油经济性。在装置的安全性和耐用性上也是未来发展的一大重点，因此，大多数消费者选择四驱车型都是看重其有利的一面。安全性和坚固性成为四驱车显著的特点。
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致 谢
翻开记忆，全是感动。回首往事，一幕幕如画历历在目，在我的求学道路中，有太多的人无私地帮助了我，而今，我将告别昨日的时光，告别和我朝夕相处的老师、同学，我唯有再一次由衷地感谢那些给予我亲情、爱情、友情的人们，并衷心祝福你们在今后的工作和生活中万事如意!
本论文是在导师++++的悉心指导和热情关怀下完成的。在此，学生谨向导师表示衷心的感谢！在学校期间，导师严谨的治学态度、渊博的知识、活跃的学术思想、执着的科研精神及高尚的做人原则，都深深地影响了我，所有这一切都将成为我受益终生的宝贵财富！感谢父母对我二十多年的养育之恩，是你们的支持让我有幸能够在学业上走到今天。 最后，向在百忙之中抽出时间来审阅本文的各位老师、学者和专家表示衷心的感谢！
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