12汽车行驶系统(2车桥和车轮)

第十二章汽车行驶系统第二节车桥和车轮要求：了解驱动桥、转向桥、转向驱动桥、支重桥，掌握前轮定位，了解子午线轮胎特点，掌握轮胎的气压、花纹及标注方法，了解车轮结构。车桥（也称车轴）通过悬架和车架（或承载式车身）相连，它的两端安装车轮，其功用是传递车架（或承载式车身）与车轮之间各方向的作用力及其力矩。车桥整体式车桥，车桥中部是刚性的（空心或实心）梁，犹如一个巨大的杠铃，两端通过悬架系统支撑着车身，整体式车桥与非独立悬架配合。断开式车桥，为活动关节结构，象两把雨伞插在车身两侧，再各自通过悬架系统支撑车身，断开式车桥与独立悬架配用。根据驱动方式的不同，车桥也分成转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种。其中转向桥和支持桥都属于从动桥。大多数汽车采用前置后驱动(FR)，因此前桥作为转向桥，后桥作为驱动桥。而前置前驱动(FF)汽车则前桥成为转向驱动桥，后桥充当支持桥。一、转向桥利用车桥中的转向节使车轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。转向桥通常位于汽车的前部，又称前桥。转向桥的结构基本相同，由两个转向节和一根横梁组成。转向节以主销为轴旋转，车轮就装在转向节上。主销是车轮转动的轴心，这个轴的轴线并非垂直于地面，车轮本身也不是垂直的，我们将在车轮定位部分具体论述。转向桥组成（整体式、非断开式）解放CA1091型汽车转向桥（前桥）这类转向桥结构大体相同，主要由前轴，转向节，主销和轮毂等部分组成。车桥两端与转向节绞接。前梁的中部为实心或空心梁。前轴主销转向节制动鼓轮毂转向节（上臂）转向横拉杆转向纵拉杆断开式转向桥断开式转向桥的作用与非断开式转向桥一样，所不同的是断开式转向桥与独立悬架匹配，断开式车桥为活动关节式结构。螺旋弹簧、减振器转向节纵拉杆中臂悬臂梯形臂梯形臂横拉杆横拉杆二、转向轮的定位参数转向轮的转向轴心——主销并非垂直于地面，而是朝两个方向产生倾角，即主销内倾角和主销后倾角。车轮本身也有一个外倾角和前束。1、主销后倾角。站在车身左侧，观察车的左前轮，我们会发现主销是向后倾倒的。这样做的主要目的是为了让主销的延长线与地面的交点在车轮触地点的前面。主销后倾角能形成回正的稳定力矩。设计转向桥时，使主销在汽车的纵向平面内，其上部有向后的一个倾角（主销后倾角）。2、主销内倾角站在车的后部，观察车的右前轮，我们发现主销向左倾倒，也即向内侧倾倒。设计转向桥时，使主销在汽车的横向平面内，其上部向内的一个倾角（主销内倾角）。主销内倾角是在前梁设计中保证的，由机械加工来实现（使主销孔轴线上端向内倾斜）。这样做的目的是为了在转弯的时候让车轮产生倾斜。使转向操纵轻便。3、车轮外倾角除了上述的主销后倾和内倾两个角度以保证汽车稳定直线行驶外，车轮中心平面也不是垂直于地面的，而是向外倾斜一个角度，称为车轮外倾角。因为假如空车时车轮正好垂直于地面，则满载时，车桥因受压产生变形，中间下沉，两端上翘，车轮便随之变为内倾，这样将加速轮胎的磨损。另外，内倾的车轮从两端向内挤压轮毂上的轴承，加重了它的负荷，降低了使用寿命。因此在安装车轮时要预先使车轮有一定的外倾，这也使其与拱行路面相适应。4、车轮前束车轮有了外倾以后，在滚动时就会导致两侧车轮向外滚开。由于转向横拉杆和车桥的约束使车轮不可能向外滚开，于是车轮在无法按照自己的预想轨迹滚动的情况下，势必产生横向滑动，从而加重了轮胎的磨损。为了消除这种不良影响，在安装车轮时，使汽车两前轮并不平行，俯视车轮，会发现两前轮就象人的内八字脚一样。这称为车轮前束。在外倾角和前束的共同作用下车轮基本上可以沿直线滚动而没有什么横向影响了。以上就是车轮定位的四个要素：主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角和车轮前束。三、转向驱动桥在许多轿车（如FF型）和全轮驱动的越野汽车上，前桥既是转向桥，还兼起驱动的作用，称为转向驱动桥。转向驱动桥与转向桥的区别就是一切都是空心的，横梁变成了桥壳，转向节变成了转向节壳体，因为里面多了根驱动轴。这根驱动轴因被位于桥壳中间的差速器一分为二，而变成了两根半轴，内半轴和外半轴。转向驱动桥的结构特点：半轴分成两段，其间用万向节连接，主销分成上、下两段，转向节轴颈作成中空式结构，以便半轴穿过其中。主减速器差速器内半轴外半轴万向节转向节壳体主销主销车轮与轮胎。车轮与轮胎是汽车行驶系中的重要部件，其功用是：支承整车；缓和由路面传来的冲击力；通过轮胎同路面间存在的附着作用来产生驱动力；汽车转弯行驶时产生平衡离心力的侧抗力，在保证汽车正常转向行驶的同时，通过车轮产生的自动回正力矩，使汽车保持直线行驶方向；承担越障提高通过性的作用等。一、车轮车轮使介于轮胎和车轴之间承受负荷的旋转组件，通常由两个主要部件轮辋和轮辐组成。轮辋是车轮上安装和支承轮胎的部件，轮辐是在车轮上介于车轴和轮辋之间的支承部件。轮辋和轮辐可以是整体式的、永久连接式的或可拆卸的。车轮还包括轮毂。（一）车轮的类型按轮辐的构造，车轮可分为两种主要形式：辐板式和辐条式。按车轴一端安装一个或两个轮胎，车轮可分为单式车轮和双式车轮。1、辐板式车轮为了减轻轿车车轮质量，辐板选用较薄材料。将辐板冲压成起伏形状，可以提高刚度。辐板上开有若干孔，用以减轻质量，同时有利于制动器散热，安装时也便于用手拿车轮。轮辋轮辐挡圈气门嘴伸出口载货汽车双式车轮在同一轮毂上安装两副相同的辐板和轮辋，就构成了双式车轮，这种车轮常用于负荷比较大的货车后桥上。轮毂车轮车轮2、辐条式车轮这种车轮的轮辐是钢丝辐条（a））或是与轮毂铸成一体的铸造辐条（b））。图注：1-轮辋2-衬块3-螺栓4-辐条5-配合锥面6-轮毂辐条式车轮，其中钢丝辐条轮辐，一般用在赛车和高级轿车上。另一种是和轮毂铸成一体的铸造辐条，一般装在重型汽车上。（二）轮辋的类型轮辋的常用形式：深槽轮辋、平底轮辋1、深槽轮辋图注：1、3：挡圈2、锁圈代号DC，（DropC-enterRim）这种轮辋中部是深凹形环槽便于外胎拆装。深槽式轮辋结构简单，刚度大，重量相对轻，对于小尺寸弹性较大的轮胎最为适宜，多用于小轿车及其它小型车上。深槽轮辋平底轮辋对开式轮辋2、平底轮辋(b)代号（WFB），其一边的凸缘与轮辋制成一体，锁圈2嵌入轮辋的环槽内以阻止挡圈1的脱落。主要用于中、重型载货汽车，自卸汽车和大客车。3、对开式轮辋(c)代号DT。此轮辋由左右可分的两部分组成。两部分轮辋之间用螺栓紧固在一起。这种结构使轮胎的安装特别可靠，并且装卸也较方便。（三）国产轮辋规格的表示方法轮辋规格用轮辋名义宽度和轮辋名义直径以及轮缘高度代号来表示的。轮辋的名义宽度，对现有结构，以英寸（in）表示一般轮辋取二位小数。当使用新设计轮胎以毫米数值表示，要求新设计轮辋也以毫米数值表示。轮辋名义直径是轮辋与轮胎相配合的公称直径D4轮辋的名义直径，对于深槽轮辋，半深槽式轮辋，深槽宽轮辋的名义直径不在图纸上直接反映，对于平底式轮辋和全斜底轮辋的名义直径则可在图纸上直接查出。轮辋结构形式代号，用符号“”表示一件式轮辋，如深槽式轮辋；用符号“”表示多个式轮辋，如平底式轮辋。在轮辋名义宽度代号之后的拉丁字母表示轮缘的轮廓，有些类型的轮辋（如平底宽轮辋），其名义宽度代号也代表了轮缘轮廓，不再用字母表示。最后面的代号表示了轮辋廓类型代号，它们是深槽轮辋（DC），深槽宽轮辋以（WDC）表示，半深槽式轮辋以（SDC）为表示，平底轮辋以（FB）表示，平底宽轮辋以（WFB）表示，全斜底轮辋以（TB）表示，对开式轮辋以（DT）表示。例如切诺基汽车新设计轮辋规格是：1536JJ。第一位数字表示直径英寸，“X”表示了连接的方式，第二个数字表示轮辋的宽度（英寸），最后一位或两位英文字母表示轮辋凸缘的形状，凸缘形状用于列字母表示：J、K、L、JK、JJ。我国汽车轮辋规格表示方法是轮辋宽度，连接方式的符号，轮辋名义直径，表示轮缘形状符号。如Audi100铝合金车轮：6J314，Audi100钢制车轮：5?J314是辐板式车轮，轮辐与轮辋焊接而成，J型表示50深槽轮辋。“X”表示深式轮辋一件，14表示轮辋直径。夏利桥车轮辋型号4J312，4J312，它表示为轮辋宽度4英寸和4英寸，丁代表轮缘高度为17.0(mm)，名义直径为12英寸，“X”表示连接方式是深式轮辋。二、轮胎现代汽车几乎都采用充气轮胎。轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，其作用是：1）和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，并衰减由此而产生的振动，以保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性。2）保证车轮和路面有良好的附着性（应具有增强附着作用的花纹），以提高汽车的牵引力、制动力和通过性。3）承受汽车的重力，并传递其它方向的力和力矩。（一）、轮胎分类按用途分：载货汽车轮胎（重型、中型和轻型载货汽车轮胎）和轿车轮胎。按胎体结构分：充气轮胎（分有内胎、无内胎两种）和实心轮胎。现代汽车绝大多数采用充气轮胎。充气轮胎按胎体中帘布线排列的方向不同，可分为：普通斜交胎、带束斜交胎和子午线胎。轮胎的结构分为三部分：胎体、帘布、外胎面。胎体较柔软，外胎面刚性较大，中间的帘线起到加强胎体强度和定型的作用，多加以金属丝提高轮胎的弹力性能。1、有内胎的充气轮胎图注：1-外胎2-内胎3-垫带这种轮胎主要由外胎、内胎和垫带组成。内胎中充满压缩空气，外胎用来保护内胎不受损伤且具有一定弹性；垫带放在内胎下面，防止内胎与轮辋硬性接触受损伤。轮胎结构与名词术语胎面（冠）带束层（或为帘布层和缓冲层）轮胎缘（胎圈）胎侧外胎内胎车轮胎肩胎体轮胎的结构充气轮胎的构造图1-胎冠2-胎肩3-胎侧4-胎圈1~4从轮廓线范围看5-胎面6-缓冲层（带束层）7-帘布层5~7从截面径向看，着眼于轮胎内部材料组成、作用。而外胎则主要由胎冠、胎肩，胎侧和胎圈等部分组成。（1）普通斜交轮胎普通斜交轮胎的特点是帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉排列，各层帘线与胎冠中心线成小于90的交角，因而叫斜交轮胎。在帘布层与胎面之间为缓冲层。（2）子午线轮胎此种轮胎的帘线与胎面中心线呈90°或接近90°角排列，帘线分布如地球的子午线，因而称为子午线轮胎。在帘布层与胎面之间为带束层。带束层内各层帘线与胎面中心线夹角为10°~20°。轿车轮胎大致分为子午线轮胎和斜线轮胎。斜线轮胎的帘线按斜线交叉排列，故而得名。胎体构成了轮胎的基本骨架，从外胎面到胎侧的柔软度是一致的。虽然斜线轮胎的噪音小，外胎面柔软，低速行驶时乘坐舒适性好，且价格便宜，但其综合性能不如子午线轮胎，汽车厂家都是以子午线轮胎为前提研制新车的，随着子午线轮胎的不断改进，斜线轮胎将基本上被淘汰。子午线轮胎与普通斜线胎相比，弹性大，耐磨性好，滚动阻力小，附着性能好，缓冲性能好，承载能力大，不易刺穿；缺点是胎侧易裂口，由于侧向变形大，导致汽车侧向稳定性稍差，制造技术要求高，成本高。子午线轮胎的帘布层相当于轮胎的基本骨架，其排列方向与轮胎子午断面一致，由于行驶时轮胎要承受较大的切向作用力，为保证帘线的稳固，在其外部又有若干层由高强度、不易拉伸的材料制成的带束层(又称箍紧层)，其帘线方向与子午断面呈较大的交角(70-75度)，材料多选用玻璃纤维、聚酰胺纤维或钢丝等高强度材料，既起到固定帘线的作用，同时利用束带来提高胎面的刚性。轮胎侧面的刚性小于胎面的刚性，所以在转弯时轮胎侧面因受地面横向力作用发生变形，从而保证了外胎面的触地面积基本保持不变。2、无内胎的充气轮胎（图20—27）1－橡胶密封层2－自粘层3－槽纹4－轮辋5－气门嘴这种轮胎外观上与普通轮胎相似，但胎圈外侧上有若干道同心环形槽纹，在轮胎内空气压力作用下，槽纹能使胎圈紧贴在轮辋边缘上，使之与轮辋保证良好气密性。无内胎的充气轮胎近年来在轿车和一些货车上的使用日益广泛，它没有内胎，空气直接压入外胎中。轮胎花纹轮胎花纹主要分为普通花纹、越野花纹和混合花纹。普通花纹细而浅，适用于比较好的硬路面。越野花纹凹部深而且粗，在软路面上与地面附着性好，越野能力强，适用于矿山、建筑工地等地面情况。混合花纹如图介于普通花纹和越野花纹之间，中部为菱形、纵向锯齿形或烟斗形花纹，两边为横向越野花纹，适于城市、乡村之间的路面行驶的汽车。我国采用英制