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1、汽车原理及保养,授课教师：田原嫄 授课单位：机械工程学院 授课时间：第二学期 课次：7,4 汽车行驶系,4.1 车架 4.2 车轮与轮胎 4.2.1 车轮 4.2.2 轮胎 4.3 悬挂 5 汽车控制系统 5.1 转向系 5.1.1 概述 5.1.2 转向器 5.2 制动系 5.2.1 概述,4.1 车架,一、车架的功用 汽车车架跨接在前后车桥上，是支承车身，承受汽车载荷的基础构件。汽车的绝大部分部件和总成是通过车架来固定位置的。 有些客车和轿车的车身同车架制成一个整体结构，这种车身称为“承载式”车身而不另设车架。但许多汽车仍保留车架作为一个独立的构件。车架除承受静载荷外，还要承受行驶时产生的
2、各种动载荷。,二、车架类型：边梁式、平台式和脊梁式,图4-1 弯曲边梁式车架 适用于小型轿车或货车,图4-2 典型的平台式车架应用最为广泛 1.保险杠；2.挂钩；3.前横梁；4.发动机前悬置横梁；5发动机后悬置支架横梁；6. .纵梁；7.驾驶室后悬置横梁；8.第四道横梁；9.后钢板弹簧支架横梁；10. 后钢板弹簧后支架横梁；11.角撑横梁组件；12.后横梁；13.拖钩部件；14.蓄电池托架；15.螺母；16.18.衬套；17.弹簧；19.拖钩；20.锁块；21.锁扣,图4-3 脊梁式车架底盘 适用于独立悬架的货车或轿车,4.2 车轮与轮胎,汽车车轮的作用是支承汽车的质量，传递驱动力矩、制动力矩
3、和侧向力等。因此，车轮不仅要具有一定的强度，而且应能缓和不平路面所造成的冲击和振动；轮胎与路面还要有良好的附着能力。,4.2 车轮与轮胎,车轮总成如图4-4所示。轮胎1装在钢制轮辋3上，有的在车轮上还装有平衡块2和其定位板。车轮由轮辋和辐盘(或辐条)通过连接螺栓装于车轮轮毂上，再一起通过轴承装在车轴上。轿车辐盘外侧装有车轮装饰罩。,图4-4 车轮总成 1.轮胎；2.平衡块；3.轮辋；4.气门；5.螺栓；6.装饰罩,4.2.1 车轮,一、车轮的组成 车轮由轮辋、轮毂及连接部分组成。 二、盘式车轮的构造 按连接部分的构造可将车轮分为辐盘式和辐条式。 盘式车轮轮辋和轮毂是由钢质圆盘(辐盘)连接起来(
4、图4-5)。辐盘6与轮辋2通过焊接或铆接固定成体；辐盘上制有两侧都加工成锥形的螺栓孔，用端部有球面凸起的螺母与轮毂 相连接，以便在安装时对正中心和车轮互换。货车轮盘上一般开几个大孔，可作为拆装把手，给轮胎充气、减轻质量及制动鼓散热。,盘式车轮图 1.挡圈；2.轮辋；3.轮毂；4.螺栓；5.凸缘； 6.辐盘；7.气门孔,4.2.2 轮胎,一、轮胎的作用与分类 1、轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，它的作用是： (1)支承汽车的总质量。 (2)与悬架一起吸收、缓和汽车行驶时所受到的部分冲击和衰减由此而产生的振动。 (3)保证车轮与路面有良好的附着能力，以提高汽车的动力性、制动性和通过性。 2、轮胎
5、的分类 现代汽车几乎全部采用充气轮胎。充气轮胎按工作气压的大小可分为高压胎(气压为0.5MPa一0.7MPa)，低压胎(气压为0.2MPa一0.5MPa)和超低压胎(气压为0.2MPa以下)；按组成结构不同又可分为有内胎轮胎和无内胎轮胎。,二、有内胎轮胎的构造,有内胎轮胎由外胎1、内胎2和垫带3等组成(如图)。 内胎是个环形粗橡胶管，上面装有气门嘴以便充入或排出空气。为使内胎在充气状态下不产生皱折，其尺寸应稍小于外胎内壁尺寸。 垫带是个环形橡胶带，安装在内胎与轮辋之间，防止内胎轮辋及外胎的胎圈擦伤。 外胎是保护内胎不受外来损害的强度高而且有定弹性的外壳，它直接与地面接触。外胎可根据其胎体中帘线
6、排列方向的不同，分为普通斜线胎、子午线胎。,有内胎轮胎的组成 1.外胎；2.内胎；3.垫带,1普通斜线胎,普通斜线胎的外胎由胎圈1、缓冲层2、胎面3和帘布层4等组成，如图4-7所示。,图4-7 外胎的结构 1.胎圈；2.缓冲层；3.胎面；4.帘布层；5.胎冠；6.胎肩；7.胎侧,帘布层,帘布层是外胎的骨架，也称胎体。其主要作用是承受负荷，保持外胎的形状和尺寸。通常由多层挂胶帘线用橡胶粘合而成。帘布层的帘线按一定角度交叉排列。普通斜线胎的帘线般与轮胎横断面(子午断面)的交角为5254 （见图4-8a）。 帘线材料可以是棉线、人造丝、 尼龙或钢丝等。,图4-8 帘布层和缓冲层帘线的排列 a）普通轮
7、胎 b）子午线轮胎 1.帘布层；2.缓冲层,缓冲层,缓冲层位于胎面和帘布层之间，其作用是加强胎面和帘布层的结合，防止紧急制动时胎面从帘布层上脱离，缓和汽车行驶时路面对轮胎的冲击和振动。缓冲层一般由稀疏的帘线和富有弹性的橡胶制成。,图4-8 帘布层和缓冲层帘线的排列 a）普通轮胎 b）子午线轮胎 1.帘布层；2.缓冲层,胎面,胎面是外胎的外表面，包括胎冠，胎肩和胎侧。胎冠与路面接触，直接承受冲击和磨损，保护帘布层和内胎免受机械损伤。为使轮胎与路面之间有良好的附着性能，胎面上制有各种凹凸花纹(图)。,图4-9 轮胎的花纹a）普通花纹；b）混合花纹；c）越野花纹,普通花纹的特点是花纹细而浅，花块接地
8、面积大，适用于较好路面。其中纵向花纹轮胎的滚动阻力小，防侧滑和散热性好，噪声低，高速行驶性能好，但甩石性和排水性较差。横向花纹轮胎的耐磨性能好，不易夹石子。 越野花纹的沟槽深而宽，花块接地面积小，防滑性好，花纹有人字形和马牙形等。安装人字形花纹轮胎时，花纹“人”字尖端的指向要与汽车前进时车轮旋转方向致，以提高排泥性能。 混合花纹介于普通花纹和越野花纹之间。,胎圈,胎圈的作用是使外胎牢固地装在轮辋上，有较大的刚度和强度，由钢丝圈、帘布层包边和胎圈包布组成。,2子午线胎,子午线胎帘布层帘线排列方向与轮胎子午断面一致(即与胎面中心线成900角)，各层帘线彼此不相交(见图4-8b)。帘线这种排列使其强
9、度被充分利用，故它的帘布层数比普通轮胎可减少近一半。 带束层(类似缓冲层)通常用强度较高，拉伸变形很小的织物或钢丝作为帘线。帘线与子午断面交角较大(700750)。 因为子午线胎帘线排列方式使其在圆周方向上只靠橡胶联系，行驶时，由于切向力的作用，周向变形势必较大。有的带束层，带束层帘线与帘布层帘线成三向交叉，且层数较多，就形成一条刚性环带束在胎体上，使胎面的刚度和强度大为提高。所以，子午线胎切向变形较小，但胎侧较软，易变形。,子午线轮胎 1.帘布层；2.缓冲层,2子午线胎,子午线胎与普通斜线胎相比具有更优越的使用性能： (1)耐磨性好，使用寿命长，比普通胎长3050。 (2)滚动阻力小，节约燃
10、料(滚动阻力可减小25一30，油耗可降低8左右)。 (3)附着性能好，承载能力大，缓冲能力强，不易被刺穿，并且质量较轻。 子午线胎与普通斜线胎使用相同的轮辋，但不能同车混装不同的轮胎。,三、无内胎轮胎的构造,无内胎轮胎在外观上与有内胎轮胎近似，所不同的是它没有内胎及垫带，空气直接充入外胎内，由轮胎和轮辋保证密封。 如图4-10所示，无内胎轮胎内壁上有一层硫化橡胶密封层，厚约2mm3mm，在密封层正对着胎面的内壁上，还粘附着一层未硫化橡胶的特殊混合物制成的自粘层。当轮胎穿孔时，自粘层能自行将孔粘合。在胎圈外侧有一层橡胶密封层2(有的制若干道同心环槽)，用以增加胎圈与轮辋贴合的气密性。轮辋底部倾斜
11、且漆层均匀。气门嘴3直接固定在轮辋上，其间用橡胶衬垫密封。,1.橡胶密封层；2.胎圈橡胶密封层； 3.气门嘴；4.橡胶密封垫； 5.气门嘴帽；6.轮辋 图4-10 无内胎轮胎,三、无内胎轮胎的构造,无内胎轮胎只在爆破时才会失效，而穿孔时漏气缓慢，仍能继续安全行驶。由于没有内胎，故摩擦生热少，散热快，工作温度低，使用寿命长，适于高速行驶。此外，结构简单，质量轻，维修方便。无内胎轮胎必须配用深式轮辋，其几何形状精度较高。目前，轿车上应用较多。,4.3 悬挂,1、悬架的功用 悬架的功用是连接车桥和车架；传递二者之间的各种作用力和力矩；抑制并减小由于路面不平而引起的振动，保持车身和车轮之间正确的运动关
12、系，保证汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。,2、悬架的组成,悬架一般由弹性元件、导向装置和减振器等组成。 弹性元件的作用是承受和传递垂直载荷，缓和并抑制不平路面所引起的冲击。 导向装置是用来传递纵向力、侧向力及其力矩，并保证车轮相对于车身有正确的运动关系。 减振器用以加快振动的衰减，使车身和车轮的振动得以控制。 钢板弹簧本身既是弹性元件，又有减振和导向传力的功能，因而使用钢板弹簧的悬架，无需安装导向杆件。,3.悬架的分类(见图),悬架按导向装置的型式可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。,图4-11 汽车悬架简图 a）非独立悬架b）独立悬架,非独立悬架,非独立悬架的特点是左右车轮安装在一根整体式车桥
13、两端，车桥则通过弹性元件与车架相连。当一侧车轮跳动时，要影响到另一侧车轮，因此也称相关悬架。,图4-12 汽车前悬架 1.减振器上支架；2. 减振器；3.钢板弹簧；4.下支架；5.缓冲块；6.上盖板；7.U形螺栓；8.衬套；9.销轴； 10.支架；11.吊耳销；12.吊耳；13.衬套；14.销子；15.油嘴；16.支架；17.钢板弹簧销,独立悬架,独立悬架则是每一侧车轮单独通过悬架与车架相连，每个车轮能独立上下运动而无相互影响(图所示)。采用独立悬架时，车桥做成断开的。 独立悬架车轮接地性好，行驶平顺性和操纵稳定性都优于非独立悬架，其前轮定位角可以调节，在轿车上得到广泛应用。而非独立悬架结构简
14、单，成本低，车轮上下跳动时定位参数变化小，故在货车和一些大客车上普遍采用，部分轿车后悬架也有采用的。,图4-13 汽车后悬架 1.前紧固螺栓；2.钢板弹簧；3.压板；4.U形螺栓；5.吊耳,5.1 转向系,汽车在行驶过程中，需要经常改变行驶方向。改变行驶方向的方法是通过转向轮(一般是前轮)相对于汽车纵轴线偏转一定角度实现的。汽车在直线行驶时，转向轮也往往受到路面侧向干扰力的作用自动偏转而改变行驶方向。因此，驾驶员需要通过一套机构随时改变或恢复汽车行驶方向。该套专设机构即为汽车的转向系统。,5.1.1 概述,汽车的转向系按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。 机械转向系是以人的体力作
15、为转向动力，其中所有传力件都是机械的。它由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成，如图5-1所示。,图5-1 机械转向系示意图 1.转向盘；2.转向轴；3.转向万向节；4.转向传动轴；5.转向器；6.转向摇臂；7.转向主拉杆； 8.转向节臂；9.左转向节；10.12.梯形臂；11.转向横拉杆；13.右转向节,5.1.1 概述,当驾驶员转动转向盘1时，通过转向轴2、万向节3和传动轴4，将转向力矩输入转向器5。从转向盘到传动轴这一系列零部件为转向操纵机构。作为减速传动装置的转向器中有12级减速传动副。经转向器减速增扭后的力矩传到转向摇臂6，再通过转向主拉杆7传给固定于左转向节9上的转向节臂
16、8，使左转向节及装于其上的左转向轮绕主销偏转。同时，左梯形臂10经转向横拉杆11和右梯形臂12使右转向节13及右转向轮绕主销向同一方向偏转，从而实现转向。转向摇臂6、转向主拉杆7、转向节臂8、左、右梯形臂10、12、转向横拉杆11总称为转向传动机构。梯形臂10和12、及转向横拉杆11和前轴构成转向梯形，其作用是保证左、右转向轮按一定规律进行偏转。,5.1.1 概述,我国交通规则规定车辆靠右侧通行，因而国产汽车转向盘应安置在驾驶室的左侧。这样，驾驶员在驾驶车辆时，左方视野较为广阔，有利于行车安全。 目前，转向操纵机构多采用万向传动装置，它有以下优点： (1)便于在汽车结构上的合理布置。 (2)转向盘、转向器等部件适用于通用化、系列化生产。 (3)可补偿部件的安装误差和基体变形造成的不利影响。 (4)拆装维修方便。,5.1.1 概述,为使汽车在转弯时减少附加阻力和轮胎磨损，汽车转向时各个车轮都应作纯滚动，此时，各轮的轴线必须相交于一点，见5-2图。交点O称为转向中心。该中心随驾驶
