汽车前桥综述

1汽车前桥综述专业班级：车辆工程0702学生姓名：一、前桥概述前桥一般位于汽车的前部，也称转向桥或从动桥。前桥是汽车上一个重要的总成件，主要包括转向节、转向主销、前梁等零部件。前桥是通过悬架与车架相连，用以承受地面与车架之间的垂直载荷外，还承受制动力和侧向力以及这些力所构成的力矩，并保证转向轮作正确的运动。车桥通过悬架与车架连接，支撑着汽车大部分重量，并将车轮的牵引力或者制动力，以及侧向力经过悬架传给车架。在汽车使用中，转向桥的受力状况比较复杂，因此应具有足够的强度。为保证转向车轮的正确定位角度，使操纵轻便并减轻轮胎的磨耗，转向桥也应有足够的刚度。此外，还应尽量减轻转向桥的重量。总之，由于在汽车的行驶过程中，前桥所处的工作环境恶劣，工况复杂，其承受的载荷也多为交变载荷，从而其零部件易出现疲劳裂纹甚至断裂现象。这就要求其在结构设计上必须有足够的强度、刚度和抗疲劳破坏的能力。前桥承受汽车的前部重量，把汽车的前进推力从车架传给车轮，并与转向装置的有关机件作关节式联系，实施汽车的转向。前桥是利用它的两端通过主销与转向节连接，用以转向节的摆转来实现汽车的方向。为使汽车在行驶中具有较好的直线行驶能力，前桥应满足下列要求：1．足够的强度，以保证可靠的承受车轮与车架（或承载式车身）之间的作用力。2．正确的车轮定位，使转向轮运动稳定，操纵轻便并减轻轮胎的磨损。前轮定位包括主销内倾，主销后倾，前轮外倾和前轮前束。3．足够的刚度，使受力后变形要小，保证主销和转向轮有正确的定位角度保持不变。4．转向节与主销，转向节与前桥之间的摩擦力应尽可能小，以保证转向操作的轻便性，并有足够的耐磨性。5．转向轮的摆振应尽可能小，以保证汽车的正常，稳定行使。6．前桥的质量应尽可能小，以减少非簧载质量，提高汽车行驶平顺性。二、前桥分类及特点1.按从动轮能否转向分类根据从动车轮能否转向，前桥分为转向桥与非转向桥。一般汽车多以前桥为转向桥。为提高操纵稳定性和机动性，有些轿车采用全四轮转向。多轴汽车除前轮转向外，根据对机动性的要求，有时采用两根以上的转向桥直至全轮转向。2一般载货汽车采用前置发动机后桥驱动的布置形式，故其前桥为转向前桥。轿车多采用前置发动机前桥驱动，越野汽车均为全轮驱动，故它们的前桥既是前桥又是驱动桥，称为转向驱动桥。2.按匹配的悬架结构分类转向桥按与其匹配的悬架结构不同，可分为非断开式和断开式两类。与非独立悬架相匹配的非断开式前桥是一根支承于左、右从动车轮上的刚性整体横梁，当又是前桥时，则其两端经转向主销与转向节相联。断开式前桥与独立悬架相匹配。非断开式转向桥主要由前轴、转向节和转向主销等组成。转向节利用主销与前轴铰接并经一对轮毂轴承支承着车轮的轮毂，以达到车轮转向的目的。在左转向节的上耳处安装着转向节臂，后者与转向直拉杆相联；而左、右转向节的下耳处则装有与转向横拉杆联接的转向梯形臂。有的将转向节臂与转向梯形臂联成一体并安装在转向节的下耳处以简化结构。制动底板紧固在转向节的凸缘面上。转向节的销孔内压入带有润滑油槽的青铜衬套以减小磨损。为使转向轻便，在转向节下耳与前梁部之间可装滚子推力轴承，在转向节上耳与前轴拳部之间装有调整垫片以调整其间隙。带有螺纹的楔形锁销将主销固定在前梁拳部的孔内，使之不能转动。断开式转向桥的功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配用。由于它有效地减少了非簧载质量，降低了发动机的质心高度，从而提高了汽车行驶的平顺性和操作稳定性。因此，断开式转向桥在轿车和微型客车上得到了广泛的采用。三、典型车型前桥总成结构1.微型汽车前轴微型汽车前悬架普遍采用了独立悬架的结构。前轴的载荷相对较小，结构也较为简单。微型汽车前轴一般多为断开式活动关节的结构，由前轴本体，左右横摆臂，加强杆臂等组成。2.轿车前桥轿车前桥采用麦弗逊式悬架。它承担着驱动及转向的双重功能，悬架上端与车身相连，下端与车轮轴承壳体相连，车轮的外倾是通过悬架与轴承壳体的连接螺栓来调整的，副车架利用弹性件通过控制臂，球铰与悬挂相连，提高了行驶的稳定性和乘坐的舒适性。3.越野车前桥越野汽车的前桥负有转向和驱动两种任务，故称为转向驱动桥。它和一般驱动桥一样，具有主传动器、差速器和半轴。不同之处是，由于转向的需要，半轴被分为内，外两段而用万向节连接起来，同时主销也因而做成上下两段。4.载重汽车前轴载重汽车前轴采用工字形断面主要用以提高前轴的抗弯强度。上部有二处加宽平面，用以支承钢板弹簧。前轴两端各有一个拳形部分，其中有通孔，作为装3转向节主销只用。主销与左右转向节铰接，用带有螺纹的楔形锁销横穿过与主销孔垂直通孔，靠锁销楔面将主销固定在前轴孔内，使它不能转动。四、前桥发展历史回顾汽车前桥的发展历史。100多年前，汽车刚刚诞生初期，其转向操纵是仿照马车和自行车的转向方式，即用一个操纵杆或手柄来使前轮偏转，以实现转向。由于操纵费力且不可靠，导致时常发生车毁人亡的事故。第一辆不用马匹来拉的四轮车面世时，它已经把前桥和前轮组成了一个总成。该总成安装在枢轴上，可以绕前桥中心的一个点转动，利用一个杆柱，连接前桥的中点，通过地板注上延伸，方向盘就紧固在杆柱上端，以此操纵汽车。这种装置在汽车车速不超过马车的速度时，还是很好使用的，但当车速提高后，驾驶员就要求提高转向的准确性，以减少轮胎的磨损，提高轮胎的使用寿命。1817年，德国人林肯斯潘杰提出类似于现代汽车、将前轮用转向节与前梁连接的方式(即改进转向器的想法)。他研制了一种允许汽车前轮在主轴上独立回转的结构，这就是把车轮与转向节连接起来，转向节又用可转动的销轴与前轴连接，从而发明了现代转向梯形机构，并在第二年将在英国获得的专利权转让给出版商，即英籍德国人阿克曼。阿克曼向英国专利局申请“平行连杆式转向机构”专利。现在人们常将转向梯形的特性关系式tanα—tanβ＝B／L称为阿克曼公式。林肯斯潘杰原理被年轻的汽车工业所采用，但可怜的他并未得到过任何荣誉。而鲁道尔夫·阿克曼是一个书商和出版商，他根本不知道什么叫转向节，是一个与汽车毫不相干的人。林肯斯潘杰把他在英国威尔士的发明权给了他，因而阿克曼就成了名。另外一个为发展现代转向器做出重大贡献而从未获得过任何荣誉的人是杰特，他是法国四轮马车的制造商。1878年，他发明了第一个平行四边形转向联动机构，但他当时没有称它为这个名称。杰特的转向机构，可以把转向中心点移向两侧，他把一根杆子与带有两个连接臂的转向节相连。今日称此杆子为横拉杆，而把这两个连接块称为转向臂和随动臂。杰特把转向往的一端与转向臂连接，当转动转向柱时，通过转向臂和从动臂、横拉杆和车轮轴就可以转动车轮。1857年，英国的达吉思蒸汽汽车是第一次采用方向盘的机动车辆。1872年苏格兰的查理士·鲁道夫第一个把方向盘装到煤气发动机车辆上。从前，想把方向盘装到车辆上的多次尝试均未得到认可。上世纪20年代中期，汽车生产者讨论了把驱动作用从后轮移到前轮是否更好些的问题。1934年3月24日，安德烈·雪铁龙成功制造了一种新型的汽车，一款名叫7A的前驱动汽车问世。前轮驱动、无底盘的车身结构、通过扭杆实现单轮减振以及液压制动等等，这些都曾有人采用过的，但从未有人把这些集中在一辆汽车上，并且是成批生产的。受雪铁龙委托的安德烈·勒费弗尔及其助手莫里斯·圣蒂拉创造的这种汽车，其设计方案即使在70多年后的今天也没有过时。五、前桥发展趋势4随着我国交通运输事业的迅速发展，汽车运输的承载重量和运行速度都在不断增加。于是人们对汽车的安全运行也越来越重视，所以对汽车车桥的设计也提出了更高的要求。由于国外汽车发展起步早，技术投入大，因此在技术上远远领先国内市场，当然也还有很多不足的地方，还需要改进，技术也还需要有所突破。汽车工业作为我国重点发展的支柱产业，其前景相当广阔。目前汽车零部件的生产有一定的潜力，但大多数企业在产品研究，开发等环节存在一定的欠缺，尤其缺少产品的自主开发能力，不能适应系统配套，模块供货，难以参与国际分工。因此，在今后的发展中，我国企业应积极吸收国际汽车先进技术，不断完善自主体系，如制动系统，转向系统等，扩大该产业的产品品种，提高整体技术水平，增强技术开发能力，促使企业更快的发展，适应汽车行业全球化趋势。参考文献[1]陈家瑞.汽车构造（下册）.北京:机械工业出版社，2005.[2]王望予.汽车设计(第四版).北京:机械工业出版社，2004.[3]刘惟信.汽车车桥设计.北京：清华大学出版社，2004.[4]马才伏.汽车底盘构造.北京：北京大学出版社，2009.[5]黎亚洲.车辆底盘构造与维修图解.北京：电子工业出版社，2009.[6]林慕义，张福生.汽车底盘构造与设计.北京：冶金工业出版社，2007.