汽车行驶系统(汽车构造第五版下册)

第十九章汽车行驶系统概述一、汽车行驶系统的功用1．接受传动系统传来的发动机转矩并产生驱动力；2．承受汽车的总重量，传递并承受路面作用于车轮上的各个方向的反力及转矩；3．缓冲减振，保证汽车行驶的平顺性；4．与转向系统协调配合工作，控制汽车的行驶方向。二、行驶系统的组成和类型行驶系统的组成：车架、车桥、悬架、车轮（或履带）。行驶系统的类型：轮式、半履带式、全履带式、车轮履带式。三、轮式汽车行驶系统轮式汽车行驶系统由车架、车桥、悬架和车轮组成，绝大部分汽车都采用轮式行驶系统。四、半履带式汽车行驶系统半履带是指汽车的后桥采用履带式，前桥用车轮。履带可以减少汽车对地面的比压，控制汽车下陷，履刺还能加强履带与土壤间的相互作用，增加汽车的附着力，提高通过性，主要用于在雪地或沼泽地带行驶的汽车。五、全履带式汽车前后桥都用履带称为全履带式。六、车轮履带式前后桥即可装车轮，也可装履带，称为车轮履带式。第二十章车架车架的功用主要是支承连接汽车的各零部件；承受来自车内外的各种载荷。现代许多轿车和大客车上没有车架，车架的功能由轿车车身或大客车车身骨架承担，故称其为承载式车身。车架的类型主要有边梁式车架、中梁式车架（也称脊骨式车架）和综合式车架3种。单从纵梁形状和结构特点，又可分为周边式车架、X形车架和梯形车架。第一节边梁式车架边梁式车架由两根位于两边的纵梁和若干根横梁组成，用铆接法或焊接法将纵梁与横梁连接成坚固的刚性构架。采用X型高断面的横梁，可以提高车架的扭转刚度，对于短而宽的车架，这个效果尤为显著，所以X形横梁一般只用于轿车车架。各种不同类型汽车车架的结构形式如下图所示。车架纵梁剖面形状如下图所示。第二节中梁式车架中梁式车架只有一根位于中央贯穿前后的纵梁，因此亦称为脊梁式车架。太脱拉138型和148型越野汽车的中梁式车架是由一根纵梁和若干根横梁组成。第三节综合式车架车架前部是边梁式，而后部是中梁式，这种车架称为综合式车架（也称复合式车架）。它同时具有中梁式和边梁式车架的特点。用于竞赛汽车及特种汽车的桁架式车架，由钢管组合焊接而成，这种车架兼有车架和车身的作用。平台式车架是一种将底板从车身中分出来，而与车架组成一个整体的结构，车身通过螺栓与车架相连接。某些高级轿车采用了IRS型车架，后部车架与前部车架用活动铰链连接，后驱动桥总成安装在后车架上，半轴与驱动轮之间用万向节连接。后独立悬架连接在后车架上。这样不仅由于独立悬架可使汽车获得良好的行驶平顺性，而且活动铰链点处的橡胶衬套也使整车获得一定的缓冲，从而进一步提高了汽车行驶平顺性。有些轿车为了减轻车架质量，尽量做到轻量化，采用了半车架。第四节承载式车身大多数轿车和部分大型客车取消了车架，而以车身兼代车架的作用，即将所有部件固定在车身上，所有的力也由车身来承受，这种车身称为承载式车身。承载式车身由于无车架，可以减轻整车质量；可以使地板高度降低，使上、下车方便。第二十一章车桥和车轮第一节车桥1．车桥特点车桥通过悬架与车架（或承载式车身）相连，两端安装车轮。2．车桥功用传递车架（或承载式车身）与车轮之间各方向的作用力及其力矩。3．车桥类型1）按悬架结构的不同可分为整体式和断开时两种；2）按车轮所起作用的不同可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥。一、转向驱动桥许多轿车和全轮驱动越野车的前桥既是转向桥又是驱动桥，称为转向驱动桥。转向驱动桥主要由主减速器、差速器、万向节、转向节、主销等组成。前轮轮毂固定在转向节上，汽车转向时转向节绕主销旋转，带动前轮绕主销旋转。转向驱动桥为了将动力传给前轮，又能使前轮偏转，必须在转向节内加装万向节，且主销的轴线必须通过万向节中心，以确保不发生运动干涉。二、转向轮定位1．转向轮定位的功用和定位参数（1）转向轮定位的功用：保证转向后转向轮（前）轮可以自动回正。（2）转向轮的定位参数：主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角、前轮前束。2．主销后倾角γ主销有一定的后倾角，使主销延长线与地面的交点a向前偏移了一段距离l，转向后地面作用在车轮上的侧向力FY对主销形成一个转矩，该转矩具有使前轮回正的作用。3．主销内倾角β主销内倾角的作用是：（1）使前轮自动回正；（2）使转向操纵轻便；（3）减小转向盘上的冲击力；4．前轮外倾α前轮外倾角的作用是：（1）防止车轮出现内倾；（2）减少轮毂外侧小轴承的受力，防止轮胎向外滑脱；（3）便于与拱形路面接触；5．前轮前束从俯视图看，两侧前轮最前端的距离B小于后端的距离A，（A-B）称为前轮前束。前轮前束的作用是消除前轮外倾造成的前轮向外滚开趋势，减轻轮胎磨损。6．后轮的外倾角和前束（1）后轮的负外倾角可增加车轮接地点的跨度，增加汽车的横向稳定性；（2）前束可抵消汽车高速行驶且驱动力F较大时，车轮出现的负前束（前张），减少轮胎的磨损；三、转向桥转向桥的结构比转向驱动桥简单，非断开式转向桥主要由前梁、转向节和主销组成。断开式转向桥与独立悬架相匹配，其组成与非断开式相比有比较大的不同，主要由转向节、悬臂等组成。四、支持桥既无转向功能又无驱动功能的桥称为支持桥，前置前驱轿车的后桥为典型的支持桥。第二节车轮与轮胎车轮与轮胎的功用是：支承整车；缓和来自路面的冲击力；产生驱动力、制动力和侧向力；产生回正力矩；承担越障提高通过性的作用等。车轮与轮胎又称车轮总成，主要由车轮和轮胎两部分组成。一、车轮车轮是介于轮胎和车轴之间承受负荷的旋转组件，主要由轮辋、轮辐和轮毂组成。轮辋用于安装轮胎，轮辐是介于车轴和轮辋之间的支承部分1．车轮的类型按轮辐的构造，车轮可分为辐板式和辐条式两种。按车轴一端安装的轮胎数目，车轮可分为单式车轮和双式车轮。（1）辐板式车轮载货汽车双式车轮（2）辐条式车轮辐条式车轮的特点是以钢丝辐条或铸造辐条为轮辐。现代汽车的轮辐多种多样，与汽车造型融为一个整体，对整车起到了很好的装饰作用。采用少辐板的轮辐，也有利于制动器的散热。2．轮辋（1）深槽轮辋用于轿车和轻型越野车；（2）平底轮辋用于中型货车；（3）对开式轮辋用于中重型越野车。轮辋二、轮胎1．轮胎的作用（1）缓冲减振；（2）与路面相互作用产生驱动力、制动力和侧向力；（3）保证汽车通过性；（4）承受汽车重力；2．轮胎的类型和结构汽车轮胎按胎体结构不同可分为充气轮胎和实心轮胎。现代汽车绝大多数采用充气轮胎。充气轮胎按组成结构不同，又分为有内胎轮胎和无内胎轮胎两种。充气轮胎按胎体中帘线排列的方向不同，还可分为普通斜交胎和子午线胎。1）有内胎的充气轮胎（1）轮胎（外胎）各部分的名称结构（2）普通斜交轮胎帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉，且与胎中心线呈小于90°角排列的充气轮胎，称为普通斜交轮胎。帘布层是外胎的骨架，用以保持外胎的形状和尺寸，通常由成双数的多层帘布用橡胶贴合而成。帘布的帘线与轮胎子午断面的交角（胎冠角）一般为52°～54°，相邻层帘线相交排列。帘布层数愈多，强度愈大，但弹性降低。在外胎表面上注有帘布层数。斜交轮胎的优点是：轮胎噪声小，外胎面柔软、制造容易，价格也较子午线轮胎便宜。斜交轮胎的缺点是：转向行驶时，接地面积小，胎冠滑移大，抗侧向力能力差，高速行驶时稳定性差，滚动阻力较大，油耗偏高，承载能力也不如子午线轮胎。（3）子午线轮胎帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午断面一致。帘线的这种排列方式，使帘线的强度能得到充分利用，子午线轮胎的帘布层数一般比普通斜交胎可减少约40％～50％；胎体较柔软，弹性好。子午线轮胎的优点如下：①接地面积大，附着性能好，胎面滑移小，对地面单位压力也小，因而滚动阻力小，使用寿命长。②胎冠较厚且有坚硬的带束层，不易刺穿，行驶时变形小，可降低油耗3％～8％。③因帘布层数少，胎侧薄，所以散热性能好。④径向弹性大，缓冲性能好，负荷能力较大。⑤在承受侧向力时，接地面积基本不变，故在转向行驶和高速行驶时稳定性好。子午线轮胎的缺点是：因胎侧较薄柔软，胎冠较厚在其与胎侧过渡区易产生裂口；吸振能力弱，胎面噪声大些；制造技术要求高，成本也高。（4）轮胎花纹越野车用越野花纹沙漠车用宽断面低压胎（5）轮胎内胎内胎是一个环形橡胶管，应具有良好的弹性，并能耐热和不漏气。内胎上装有充放气的气门嘴，其构造如下图所示。2）无内胎的充气轮胎无内胎轮胎的优点是：轮胎穿孔时，压力不会急剧下降，能安全地继续行驶；无内胎轮胎中不存在因内外胎之间摩擦和卡住而引起损坏；气密性较好，可以直接通过轮辋散热，所以工作温度低，使用寿命长；结构简单，质量较小。3）活胎面轮胎活胎面轮胎的胎面是可更换的，其最大优点是在花纹严重磨损或磨光后，可以单独更换胎面。也可以根据不同使用条件更换不同花纹的胎面。其缺点是质量较大，使用中可能出现胎体和胎面环之间磨损，胎面环橡胶与钢丝体脱层。3．轮胎规格标记方法轮胎断面高度H与宽度B之比以百分比表示称为轮胎的扁平率。4．轮胎气压调节系统轮胎气压调节系统的功用如下：（1）汽车在松软地面上行驶时，可降低轮胎气压，增大轮胎的接地面积，减小其单位面积载荷，从而提高汽车的通过性；（2）当轮胎穿孔而漏气时，轮胎气压调节系统可为轮胎充气而使汽车继续行驶，不需马上更换轮胎；（3）使轮胎保持所需要的气压，有效提高汽车行驶安全性和燃油经济性。第二十二章悬架第一节概述悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的所有传力连接装置的总称。1．悬架的功用和组成1）悬架的功用（1）把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，保证汽车的正常行驶，即起传力作用；（2）利用弹性元件和减振器起到缓冲减振的作用；（3）利用悬架的某些传力构件使车轮按一定轨迹相对于车架或车身跳动，即起导向作用；（4）利用悬架中的辅助弹性元件横向稳定器，防止车身在转向等行驶情况下发生过大的侧向倾斜。2）悬架的组成（1）弹性元件——起缓冲作用；（2）减振元件——起减振作用；（3）传力机构或称导向机构——起传力和导向作用；（4）横向稳定器——防止车身产生过大侧倾。2．悬架系统的自然振动频率悬架系统的频率与汽车的平顺性（也称舒适性）有直接关系。n——悬架的频率；M——簧载质量；K——悬架刚度；悬架频率n随簧载质量的变化而变化，人体最舒适的频率范围为1～1.6Hz，如果要将汽车行驶过程中的频率保持在1～1.6Hz内，最好采用变刚度悬架。3．汽车悬架的类型1）非独立悬架非独立悬架的特点是：两侧车轮通过整体式车桥相连，车桥通过悬架与车架或车身相连。如果行驶中路面不平，一侧车轮被抬高，整体式车桥将迫使另一侧车轮产生运动。2）独立悬架独立悬架的特点是：车桥是断开的，每一侧车轮单独地通过悬架与车架（或车身）相连，每一侧车轮可以独立跳动。第二节弹性元件一、钢板弹簧钢板弹簧是由若干片等宽但不等长的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁，多数情况下由多片弹簧组成。钢板弹簧的第一片也是最长的一片为主片，其两端弯成卷耳，内装衬套，以便用弹簧销与固定在车架上的支架或吊耳作铰链连接。中心螺栓用以连接各弹簧片，并保证装配时各片的相对位置。除中心螺栓以外，还有若干个弹簧夹（亦称回弹夹）将各片弹簧连接在一起，以保证当钢板弹簧反向变形（反跳）时，各片不致互相分开，以免主片单独承载，此外，还可防止各片横向错动。中心螺栓距两端卷耳中心的距离相等时，称为对称式钢板弹簧，不相等时，称为非对称式钢板弹簧。多片式钢板弹簧可以同时起到缓冲、减振、导向和传力的作用，用于货车后悬架可以不装减振器。一些轻型货车和客车采用由单片或2～3片变厚度断面的弹簧片构成的少片变截面钢板弹簧，其弹簧片的断面尺寸沿长度方向是变化的，片宽保持不变，它可以实现汽车的轻量化。二、螺旋弹簧螺旋弹簧用弹簧钢棒料卷制而成，常用于各种独立悬架。其特点是没有减振和导向功能，只能承受垂直载荷。在螺旋弹簧悬架中必须另装减振器和导向机构，前者起减振作用，后者用以传递垂直力以外的各种力和力矩，并起导向作用。三、扭杆弹簧扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成的杆。扭杆断面通常为圆形，少数为矩形或管形。其两端形状可以做成花键、方形、六角形或带平面的圆柱形等等，以便一端固定在车架上，另一端固定在悬架的摆臂