汽车行驶系统

汽车行驶系统概述车架和承载式车身车桥车轮与轮胎悬架第三篇汽车行驶系统1)接受由发动机经传动系传来的转矩、并通过驱动轮与路面间的附着作用，产生路面对驱动轮的牵引力，以保证汽车正常行驶。2)支持全车（承受汽车的总质量），承受汽车所受外界力和力矩，保证汽车正常行驶；(主减速器驱动反力，使前部有向上抬起的趋势；制动时有向下俯倾的趋势；转弯、横坡侧向反力)。3)应尽可能缓和不平路面对车身造成的冲击，并衰减其振动，保证汽车行驶平顺性。4)与汽车转向系协调地配合工作，实现汽车行驶方向的正确控制，以保证汽车操纵稳定性。第十九章概述一、行驶系的功用汽车行驶系统的功用是：支持全车并保证车辆正常行驶基本的功能：汽车行驶系的基本组成和结构形式，在很大程度上取决于汽车经常行驶路面的性质。绝大多数汽车行驶在比较坚实的道路上，其行驶系中直接与路面接触的部分是车轮，因而称这种行驶系为轮式行驶系，这样的汽车便是轮式汽车。汽车行驶系的结构形式除轮式以外，还有半履带式、全履带式、车轮－履带式等几种。本篇按上述组成阐述其构造和工作原理。二、行驶系的组成二、行驶系的组成1-车架，2-后悬架3-驱动桥4-后轮5-前轮6-从动桥7-前悬架轮式汽车行驶系一般由车架、车桥、车轮和悬架等组成。轮式车辆行轮驶系车架车桥车轮悬架承重。变驱动力矩为驱动力、车轮旋转为车辆移动传递各项力和力矩。缓和冲击、衰减振动。与转向系配合实现行驶方向控制。固定各部分总成，起骨架作用。ne－发动机输出转速；Me－发动机输出扭矩；nt－驱动轮转速；Mt－驱动轮扭矩；F0－驱动轮对路面施加的圆周力；Ft－路面对驱动轮的驱动力；r－驱动力滚动半径；Ft牵引力－由驱动力矩引起的地面对驱动轮的水平反作用力。Fφ附着力－地面阻碍车轮打滑的最大水平反作用力。Fφ＝Gφ×φ汽车行驶条件：∑F阻≤Ft≤Fφ∑F阻≤Ft汽车行驶第一条件（驱动条件或必要条件）Ft≤Fφ汽车行驶第二条件（附着条件或充分条件）三、行驶系的受力情况第二十章车架和承载式车身功用：支承车身，承受汽车载荷，固定汽车大部分部件和总成。如发动机、传动系、悬架、转向系、驾驶室、货箱和有关操纵机构。现代许多轿车和大客车上没有车架，其车架的功能由轿车车身或大客车车身骨架承担，称其为承载式车身。车架的结构形式首先应满足汽车总布置的要求；车架还应具有足够的强度和适当的刚度。为了提高整车的轻量化、要求车架质量尽可能小。车架应布置得离地面近些，以使汽车重心位置降低。有利于提高汽车的行驶稳定性。种类：综合式，边梁式、中梁式。§20.1边梁式车架：边梁式车架由位于左右两侧的两根纵梁和若干横梁构成，横梁和纵梁一般由16Mn合金钢板冲压而成，两者之间采用铆接或焊接连接。左纵梁右纵梁保险杠发动机后悬支架发动机后悬支架横梁后簧支架横梁1、边梁式车架的组成2、车架纵（横）梁的剖面形状车架A：箱型纵梁、管型横梁，横、纵梁间采用焊接连接，扭转刚度最大。车架B：槽型纵梁、管型横梁，横、纵梁间采用铆接连接，扭转刚度适中。车架C：槽型纵梁、工字型横梁，横、纵梁间采用铆接连接，扭转刚度最小。当使用要求车架扭转刚度大时，可采用车架A，但相应要求悬架的弹性元件变形大，可以考虑使用螺旋弹簧作为弹性元件；对于以拉散装货为主，采用变形能力较小的钢板弹簧作弹性元件的汽车，应该采用车架C。§20.2中梁式车架1-连接桥2-中央脊梁3-分动器壳4-驾驶室后部及货箱副梁前部托架5-前悬架扭杆弹簧6-前脊梁7-发动机后部及驾驶室前托架8-前桥壳9-发动机前托架10-连接货箱副梁的托梁、11-中桥壳12-后悬架的钢板弹簧13-后桥壳14-连接货箱副梁的托架中梁式车架只有一根位于汽车中央的纵梁。纵梁断面为圆形或矩形，其上固定有横向的托架或连接梁，使车架成鱼骨状。采用这种脊骨式车架的优点是：能使车轮有较大的运动空间，便于采用独立悬架，从而可提高汽车的越野性；与同吨位货车相比，其车架较轻，减少了整车质量；同时重心较低，因此行驶稳定性好；车架的强度和刚度较大；脊梁还能起封闭传动轴的防尘套作用。但这种车架的制造工艺复杂。精度要求高，为保养和修理造成诸多不便。§20.2中梁式车架§20.3综合式车架和承载式车身如图所示车架的前部是边梁式，而后部是中梁式的。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。该车架的边梁用以安装发动机，悬伸出来的支架可以固定车身。§20.3综合式车架和承载式车身部分轿车和一些大型客车取消了车架，而以车身兼起车架的作用，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下身。目前，大多数轿车都是采用承载式车身轿车承载式车身承载式车身由于无车架，可以减轻整车重量；可以使地板高度降低，使上、下车方便。但是。传动系和悬架的振动与噪声会直接传入车内，为此，应采取隔声和防振措施。§20.3综合式车架和承载式车身第二十一章车桥和车轮功用传递车架与车轮之间的各个方向的作用力及其力矩分类（1）根据悬架结构不同：整体式、断开式；当采用非独立悬架时。车桥中部是刚性的实心或空心梁，这种车桥即为整体式车桥；断开式车桥为活动关节式结构，与独立悬架配用。§21.1车桥车桥(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．其中，转向桥和支持桥都属于从动桥。一般汽车多以前桥为转向桥．而以后桥或中、后两桥为驱动桥。有些现代轿车和越野汽车的前桥则为转向驱动桥，驱动桥已在第十八章中介绍过，支持桥除不能转向外，其它功能、结构与转向桥相同。因此，本节主要叙述整体式和断开式的转向桥、转向驱动桥及支持桥。第二十一章车桥和车轮§21.1车桥（2）根据车轮作用：转向桥、驱动桥、转向驱动桥、支持桥。一、转向驱动桥1、功用：驱动汽车行驶，并在转向时，引导车轮偏转，完成转向。⑴.由于转向时转向车轮需要绕主销偏转一度．满足既转向又驱动的需要，半轴分成内半轴、外半轴两段，其间用等速或准等速万向节连接，主销也分成上下两段；2、结构特点：⑵.转向节轴颈部分做成中空，以便外半轴穿过其中。内、外半轴主销在许多轿车和全轮驱动的越野汽车上，前桥除作为转向桥外、还兼起驱动桥的作用，故称为转向驱动桥同一般驱动桥一样，有主减速器和差速器。3、结构：转向节轴颈内半轴外半轴主销万向节转向节臂东风EQ2080E型6×6汽车的前桥为与非独立悬架配合使用的转向驱动桥，其构造如图所示。内半轴1与外半轴9通过三销轴式等角速万向节3连接在—起。当前桥驱动时。转矩由差速器、内半轴1、等角速万向节3、外半轴9以及凸缘盘10．传到车轮轮毂14上。当通过转向节臂19推动转向节时，转向节便可绕主销转动而使前轮偏转。二、转向车轮定位参数转向桥在保证汽车转向功能的同时．应使转向轮有自动回正作用，以保证汽车稳定的直线行驶功能。即当转向轮在偶遇外力作用发生偏转时，一旦作用的外力消失后．应能立即自动回到原来直线行驶的位置。这种自动回正作用是由转向轮的定位参数保证的，也就是转向轮、主销和前轴之间的安装应具有一定的相对位置。转向轮定位对转向轮的要求：具有良好的直线行驶的能力；具有自动回正的作用；操纵省力可靠；轮胎磨损要小这些转向轮的定位参数有主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束。二、转向车轮定位参数1、主销后倾[γ]功用：转向轻便、行驶稳定、减少轮胎和机件的磨损等。分类：主销后倾、主销内倾、前轮外倾、前轮前束。定义：从侧面观察，在汽车纵平面内，主销上部向后倾斜，其轴线与横铅垂面的夹角称为主销后倾角主销后倾作用：主销后倾角γ主销后倾角有使车轮自动回正的作用保证方法：•倾斜加工主销孔。•利用钢板弹簧安装确定作用•保证汽车稳定的直线行驶因为后倾形成拖距，当车轮偏转时，形成稳定力矩。一般γ角不超过2°~3°。•造成前轮摆转。定义：从前方看，在汽车横平面内，主销上端向内倾斜，其轴线与纵铅垂面的夹角称为主销内倾角。2、主销内倾[β]保证方法：前轴设计中保证，倾斜加工主销孔主销内倾角有使车轮自动回正的作用车轮绕主销旋转180°后的状态主销内倾作用：汽车本身的重力就有使转向轮回复到原来中间位置的效果。当转向轮在外力作用下由中间位置偏转一个角度(为解释方便、图中画成180度即转到如双点划线所示位置)时，车轮的最低点将陷入路面以下，但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下，而是将转向车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度。这样，汽车本身的重力有使转向轮回到原来中间位置的效应。主销内倾角有使车轮自动回正的作用此外，主销的内倾还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线的距离c减小，从而可减少转向时驾驶员加在转向盘上的力，使转向操纵轻便．同时也可减小从转向轮传到转向盘上的冲击力。但c值也不宜过小，即内倾角不宜过大．否则在转向时车轮绕主销偏转的过程中，轮胎与路面间将产生较大的滑动．从而增加轮胎与路面间的摩擦阻力。这不仅使转向变得沉重，且加速轮胎的磨损。因此，一般内倾角不大于8度。主销内倾作用：定义：从前方看，在汽车横平面内，前轮上端向外倾斜，其车轮平面与纵铅垂面之间的夹角α，称为前轮外倾角。保证方法：设计时转向节轴轴线与水平面成α角。3、前轮外倾[α]如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，则满载时，车桥将因承载变形，而可能出现车轮内倾，这将加速汽车轮胎的偏磨损。另外．路面对车轮的垂直反作用力沿轮毂的轴向分力将使轮毂压向轮毂外端的小轴承．加重外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷，降低它们的使用寿命。前轮外倾作用：因此，为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷，安装车轮时应预先使车轮有一定的外倾角，以防止车轮内倾。同时，车轮外倾角也可以与拱形路面相适应。外倾角也不宜过大，否则会使轮胎产生偏磨损。当车空载时，轮胎外缘与路面接触，当车载货时，在车重的作用下车轮垂直于路面，使轮胎能够均匀磨损。4、前轮前束[δ]定义：表示汽车两前轮前端比后端窄的程度。即δ=B-A，保证方法：改变转向梯形机构横拉杆的长度。车轮前束作用消除汽车行驶过程中因前轮外倾而使两前轮向外滚开，造成车轮边滚边滑加速磨损的不良影响。（A～B）称为前束值一般前束值为0～12mm调节横拉杆来调节车轮前束三、转向桥1、功用：利用转向节的摆动使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向，且承受一定的载荷。2、组成：前轴、转向节、主销前轴断面为“工”字形，以提高轴的抗弯强度；两端加粗的拳部有通孔（主销插入此孔内）。转向节主销前轴•转向桥123456789101112131415CA10B转向器1-转向节臂2-主销3-止推轴承4-转向桥5-止动销6-调整垫片7-转向节8-羊角轴9-轴承10-灰盖11-锁止螺钉12-调整垫片13-轮毂14-制动蹄15制动鼓前轴（或前梁）断面为工字形（拳部为矩形），且其中间低。主销置前轴拳部孔内，设有止动销。转向节与前轴制成一体，它的上、下耳部与主销绞链，其运动由转向节臂控制。轮毂经两轴承支于前轮轴上，设有调整装置3、转向桥的结构1、制动鼓2、轮毂3、4、轮毂轴承5、转向节臂6、油封7、衬套8、主销9、滚子止椎轴承10、前轴与非独立悬架匹配的整体式转向车桥与独立悬架匹配的断开式转向桥转向节结构§21.2车轮与轮胎作用支承整车；缓和由路面传来的冲击；通过轮胎与路面间存在的附着作用产生驱动力和制动力；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、车轮车轮是介于轮胎和车轴之间承受负荷的旋转组件，它由轮毂、轮辋以及这两元件间的连接部分（称轮辐）所组成。轮毂轮辋轮辐轮毂轮辋轮辐1、车轮类型⑴.辐板式车轮辐板挡圈轮辋气门嘴孔辐板将轮毂和轮辋连接成为一体。按照轮辐的构造，车轮有两种主要型式：辐板式和辐条式。辐板式由挡圈，轮辋，辐板和气门嘴伸出口组成。辐板式车轮是目前汽车上使用最多的车轮辐条式轮辐是钢丝辐条或是和轮辋铸造成一体的铸造辐条；用于赛车和高级轿车。⑵.辐条式车轮轮辋轮辋辐条轮毂辐条辐条与轮毂铸成一体，轮辋用螺栓和特殊形状的衬块固定在辐条上。2、轮辋类型按其断面结构分：深槽、平底、对开式轮辋。⑴.深槽轮辋结构简单、刚度大、重量较轻，对于小尺寸弹性较大