(3-2)行驶系

现代汽车概论第三章汽车底盘3.2汽车行驶系主要内容：3.2.1车架3.2.2悬架系统3.2.3车桥3.2.4车轮与轮胎目标和要求：1.掌握行驶系的组成和功用。2.了解车架和悬挂系统的结构和功用。3.掌握车桥的分类和转向桥定位参数的作用。4.了解车轮的结构和类型。5.了解车轮换位的作用。行驶系统1.汽车行驶系统的组成行驶系统1.汽车行驶系统的组成1.汽车行驶系统的组成：车架：全车装配的基体，将整车有机的连接为整体，并承受汽车的载荷。车桥：连接左右车轮，承受并传递由车轮传来的载荷。车轮：支承整车，连接车身与地面；缓冲路面冲击载荷；产生驱动力和制动力；汽车转弯时产生侧向抗力，并回正车轮；提高车辆的通过性。悬架：将汽车行驶过程中车轮产生的力和力矩，传递到车架。并通过弹性、阻尼元件、导向杆系衰减汽车的振动，提高车辆的操纵稳定性和平顺性。2.行驶系统功能：接收发动机传递的转矩，并通过驱动轮与地面的附着作用，产生驱动力并保证车辆的正常行驶；传递并承受路面作用于车轮的力和因此而产生力矩；减缓路面对车身的冲击，并衰减由此产生的振动，保证汽车的行驶平顺性；配合转向系统，实现车辆行驶方向的控制，并保证车辆的操纵稳定性；配合制动系统，保证车辆的制动性。3.2.1车架车架是汽车的骨架，是汽车的装配基础，汽车的各种总成和零部件都直接或间接地装配在车架上。绝大部分轻型及以上卡车、客车都有独立的车架总成，而轿车大部分都是将车架与车身合在一起制成承载式车身。横梁纵梁图3-42是X形车架，用于轿车、轻型车和微型车。3.2.2悬架系统悬架（又叫悬挂系统）是汽车车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的弹性连接装置。在车轮与车身之间装上悬架系统，能有效地缓和冲击，吸收振动，大大提高行驶的平顺性和乘坐的舒适性。汽车悬架的型式很多，结构差别也很大。但可以分为用于载重车的非独立悬架和用于轿车的独立悬架。按汽车悬架的性能是否可控，分为：被动悬架：悬架刚度、阻尼在行驶中不可调整的悬架。主动悬架：悬架的刚度、阻尼根据行驶状况不同，可以自动调节的悬架。半主动悬架：只有悬架阻尼可以自动调节的悬架。按汽车悬架的结构特点分为：非独立悬架：两侧车轮刚性的连接在一起，只能共同运动的悬架。广泛应用于货车、客车和轿车后桥。独立悬架：两侧车轮由断开式车桥连接，车轮单独通过悬架于车架连接，可以单独跳动。广泛应用于轿车前悬架。悬架系统分类（1）钢板弹簧式非独立悬架钢板弹簧悬架是在中型以上汽车上用得最多的一种型式。图3－43是板簧悬架结构图。其中图3－43（a），图3－43（c）为前悬架，图3－43(b）为后悬架。它们都是由钢板弹簧、板簧座、卷耳、活动吊耳（或滑板）、限位块、骑马螺栓等组成。在汽车行驶过程中，由钢板弹簧的变形来吸收振动能量和缓和冲击。除垂直载荷外，钢板弹簧还承受纵向力（驱动、制动力）、横向力，以及各种力矩，受力状况非常复杂。为防止板簧的变形和应力过大，通常在板簧与车架之间装有橡胶制成的限位块，限位块还可避免刚性冲击。对于载重车，其空车与满载时后轮上的载荷差别很大（达4—7倍）。因此一般都设有主、副板簧，如图3－43（b）所示。在空车或载荷较小时，只有主簧工作，载荷增大到一定程度时副簧参加工作。这就可保证在各种载荷时都有较好的缓冲和减振性能。（2）独立悬架独立悬架是与单独安装于车身上的车轮配套使用的，其结构类型非常多。图3－44是双横臂式螺旋弹簧独立悬架。它主要由上、下两个摆臂（或控制臂）、螺旋弹簧等组成。减振器则吸收振动能量。图3－45是轿车上最常用的滑柱摆臂式独立悬架。它主要由滑柱、螺旋弹簧、下控制臂等组成，而且减振器与滑柱合二为一。这种悬架结构简单，所占宽度较小，给发动机仓留出了较大的空间。弹性元件（弹簧）是悬架最重要的部件，它的结构和性能对悬架性能影响很大。在现代汽车上，除上述钢板弹簧和螺旋弹簧外，还有扭杆弹簧、橡胶弹簧、空气弹簧、油气弹簧、复合弹簧（由两种以上型式的弹簧组成）等。钢板弹簧；螺旋弹簧；扭杆弹簧：空气弹簧；油气弹簧；橡胶弹簧。悬架的弹性元件主要有：组成的悬架结构简单，工作可靠，刚度大，适用于非独立悬架。制造工艺简单，不需要润滑，安装的纵向空间小，质量小。应用于独立悬架。单位质量的储能高，结构简单，不需要润滑，方便布置。统称为气体弹簧，具有变刚度特性，可调整车身高度。可提高汽车的舒适性和平顺性。应用于高级大巴和高级轿车。单位储能高，有阻尼特性、隔振。用于缓冲块。减振器汽车减振器的作用：通过减振器自身的运动，消耗弹簧变形储存的能量，将其变为热能，并散发到空气中，以衰减弹簧的振动。减振器的类型：按工作方式分为：单向减振器和双向减器。按结构形式分为：单筒减振器和双筒减振器；按阻尼是否可调分为：阻尼可调式和阻尼不可调式；按工作介质分为：油液减振器、气体减振器。按是否充气分为：充气减振器和不充气减振器。目前汽车上广泛采用的是双向作用油液减振器。3.2.3车桥车桥分为驱动桥、转向桥、转向驱动桥和支撑桥四类。车桥的分类：按车桥连接的车轮的作用：按车桥的结构分为：转向桥；断开式车桥驱动桥；整体式车桥转向驱动桥；支持桥。两轴汽车：前桥为转向驱动桥；后桥为支持桥（或驱动桥）。或者：前桥为转向桥；后桥为驱动桥。前置后驱动前置前驱动或四轮驱动多轴汽车：前桥为转向桥；后桥为驱动桥。中桥为支持桥或者驱动桥。整体式车桥：一般在汽车采用非独立悬架时，车桥中部是刚性的，这种车桥叫整体式车桥；断开式车桥：一般在汽车采用独立悬架时，车桥采用活动关节结构，左右车轮可以独立运动，这种车桥称之为断开式车桥。（1）转向桥作用：转向桥除支撑汽车前部重量外，还配合转向系实现顺利转向。组成：由图可见，转向桥主要由前轴（或前梁）、左右转向节、转向主销和转向横拉杆等组成。a.转向桥的结构：组成：前梁；转向节；轮毂；主销。前梁转向节主销转向桥的支承：通过悬架弹簧与车架连接；通过两侧车轮支承车身。轮毂前梁：断面常采用工字梁或空心圆管梁，以承受弯矩为主，（在制动时承受弯矩和扭矩）主销：为连接前轴和转向节的部件，主销固定在前轴的销孔内。轮毂：为一个旋转件，在轮毂上可安装轮盘。通过两个轮毂轴承安装在转向节轴径上，内端为大轴承。转向节：为一叉形件，在叉形件上有安装主销的两个轴孔。转向节臂转向横拉杆其它部分：转向节臂与转向杆系共同运动，实现汽车的转向。润滑：转向桥的运动部件之间的润滑，一般采用润滑脂润滑。轮毂主销（2）转向驱动桥轿车上常用带独立悬架的转向驱动桥。转向轮的定位参数转向轮的定位参数作用：使汽车转向轮具有自动回正作用，并避免或减少轮胎的磨损。转向轮定位参数的实现：通过车轮、主销和前桥的安装或调整相对关系实现。转向轮定位参数：主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角、前轮前束。a.主销后倾角主销后倾角：主销在汽车的纵向平面具有的向后的倾角。即主销轴线与地面垂线在汽车纵平面内的夹角。主销后倾角的作用：产生回正的稳定力矩。对稳定力矩的要求：稳定力矩不能太大，否则将导致转向沉重。主销后倾角的范围：2。~3。采用低压轮胎的汽车的稳定力矩增加，后倾角较小甚至为负。b.主销内倾角主销内倾角：主销在汽车横向平面的倾角，即主销轴线与地面垂线在汽车横向断面内的夹角。主销内倾角的作用：产生自动回正力矩。通过主销偏置减小转向力矩。主销内倾角的范围：小于8。主销偏置：40~60mm；主销内倾角靠机加工时前梁两端的主销孔倾斜来保证的。主销内倾角的存在有使转向费力和省力的双重效应。c.前轮外倾角前轮外倾角：车轮中心平面与地面垂直平面在汽车横向断面内的夹角。前轮外倾角的作用：避免汽车满载时车轮内倾而引起车轮的偏摩，并防止轮毂外端的轴承和紧固螺母承受过大的载荷,和拱形路面配合，并提高车辆的安全性。前轮外倾角的范围：1。车轮外倾角靠机加工时转向节的轴颈与水平面成一定的角度实现。d.前轮前束前轮前束：前轮后端边缘距离与前端边缘距离的差值称为前轮前束。前轮前束的作用：消除因前轮外倾引起的前轮边滚边滑的现象。前轮前束的范围：(A-B)=0~12mm前轮前束通过调整转向横拉杆来实现。3.2.4车轮与轮胎车轮是支撑汽车质量的部件、转向桥的车轮安装在转向节上，驱动桥的车轮安装在桥壳上。车轮的作用：车轮的组成：支持整车；缓冲地面的冲击；产生驱动力、制动力；转向时产生侧向抗力平衡离心力和自动回正力矩；提高车辆的通过性。轮辋；轮胎；平衡块；气门芯等。车轮的结构1.平衡块2.饰盖；3.气门芯；4.轮辋5.轮胎。车轮的分类按轮辐的构造分为：辐板式和辐条式。辐板式辐板式车轮结构挡圈1辐板2轮辋3气门嘴伸出孔4辐条式辐条式车轮：轮辐是钢丝辐条或是和轮毂铸成一体的铸造辐条。前者仅用于赛车和高级轿车。后者应用于轿车和重型汽车。（1）轮毂轮毂是一空心的旋转体部件，用铸铁或铝合金铸造而成。图3－49是转向桥的轮毂与转向节的装配图。（2）轮辋与轮辐轮辋是环状的槽形部件，用于安装固定轮胎。轮辐是连接轮辋与轮毂的部件。（3）轮胎轮胎是汽车的重要部件，轮胎的结构和性能对汽车性能有重大影响。汽车工程师都精心地为汽车选配轮胎。轮胎按有无内胎分为有内胎式和无内胎式两类。一般充气压力较高、要求密封性能好的轮胎采用有内胎式，如卡车和大型客车；而充气压力较低、要求散热性能好的轮胎都采用无内胎式，如轿车。轮胎的作用：对轮胎的要求：和汽车悬架系统以其缓冲轮面的冲击，并衰减其振动，保证车辆具有良好的舒适性和平顺性；保证车轮和地面之间有良好的附着性，提高车辆的动力性、制动性；承受汽车的重量、动载荷和来自各方向的力和力矩，提高车辆的操纵稳定性；提高车辆的通过性。轮胎必须具有适宜的弹性、阻尼和承载能力；胎面部分具有增强附着能力的花纹：具有热稳定性、耐磨等a.轮胎的类型和各类轮胎的特点按用途分为：载货汽车轮胎（重型、中型、轻型）轿车轮胎按轮胎胎体结构分为：充气轮胎（汽车上使用的主要轮胎形式）实心轮胎充气轮胎按组成结构分为：按帘线排列方向分为：有内胎轮胎；普通斜交轮胎；无内胎轮胎。子午线轮胎。按充气大小分为：高压（0.5~0.7Mpa）：刚度大，较硬，承载容量大，摩擦系数小。低压（0.15~0.45Mpa）弹性好、断面宽、接触面积大、薄壁。超低压（0.15以下）。无内胎的充气轮胎：没有内胎，空气直接压入外胎，具有轮胎穿孔时压力不会急剧下降，仍可以安全行驶；不存在内外胎卡住而损坏的现象；气密好性、可以直接靠轮辋散热，使用寿命长；结构简单，质量小等特点。缺点：途中修理困难；c.普通斜交轮胎与子午线轮胎：普通斜交轮胎：帘布层和缓冲层的各相邻层帘线交叉，且与胎面中心线呈小于90º角排列的充气轮胎。子午线轮胎：帘布层线与胎面中心线呈90º角或约90º角排列的充气轮胎。子午线轮胎的优点：接地面积大，附着性能好，对地面的单位压力小，磨损少，寿命长；胎冠较厚，且有坚硬带束层不易刺穿，行驶时变形小，可降低油耗；帘布层少，胎侧薄，散热性好；径向弹性大，缓冲性好、负荷能力大；承受侧向力时，接地面积基本不变，行驶稳定性好。子午线轮胎的缺点：胎侧薄且软，胎冠厚，在二者的过渡区容易产生裂纹；吸振能力差，胎面噪音大；制造技术要求高，成本高。普通斜交轮胎的优点：轮胎的噪音小；外胎面柔软；制造容易；价格低；普通斜交轮胎的缺点：受侧向力时接地面积变小，胎冠滑移大。抗侧向力能力差；高速行驶的稳定性差；轮胎易磨损；承载能力较子午线轮胎小。轮胎的内部结构轮胎由胎体、胎冠和钢丝圈三部分组成。胎体是由若干层尼龙织成的帘子布构成，各层之间用橡胶压黏在一起。胎冠是贴在胎体外面的厚橡胶层。在胎冠上有各式各样的花纹，叫胎面花纹。胎冠直接与路面接触，耐磨性要好。钢丝圈是由若干匝钢丝拧成的圈，装在胎脚里面。胎面花纹胎面花纹对行驶性能有重要影响。不同用途的汽车要选用不同花纹的轮胎。普通花纹和混合花纹沟槽面积小，板块面积大，耐磨性好。适用于常在公路上行驶的民用汽车；半越野花纹和越野花纹沟槽面积逐渐加大，板块面积逐渐减少，附着性能