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1、项目一 汽车行驶系统概述课题三 汽车行驶系统*2一、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。*31、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。*53、全履带式汽车前后桥都用履带称为全履带式。4、车轮履带式前后桥既可装车轮，也可装履带，称为车轮履带式
2、。 车架课题三 汽车行驶系统一、车架 汽车车架俗称“汽车大梁”，它是汽车装配的基础件，发动机、变速器、传动机构、操纵机构和车身等都安装在车架上。车架不仅承受各总成的静载荷，还要承受汽车行驶时产生的复杂动载荷，如汽车加速、制动、转弯、上下坡、装载不均、高速以及在不良道路上行驶。这就要求车架要有足够的强度和合适的刚度，并且要结构简单，质量轻，还应尽可能地降低汽车的质心和获得较大的前轮转向角度，以提高汽车行驶的稳定性和转向灵活性。因此，车架大都制成形状复杂的刚性构架。 车架的功用和设计要求功用：支承连接各零部件，承受各种载荷。设计要求： 满足汽车总布置的要求，各总成之间不应发生干涉。 应具有足够的强
3、度和刚度。 车架质量尽可能小。 布置得离地面近一些，降低汽车重心位置。结构形式： 边梁式车架、中梁式车架、综合式车架、无梁式车架一、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粱与横粱连接成坚固的刚性构架。 纵梁一般用低碳合金钢板冲压而成。纵梁的断面形状一般为槽形、Z字形、工字型或箱型断面。纵梁上还钻有多个孔，用来安装脚踏板、转向器、燃油箱、蓄电池和称身等零部件的支架，有的用于穿过管道或电线等。边梁式车架的横梁一般也由低碳钢钢板冲压成槽形，以增强车架的抗扭强度，同时还用于支撑汽车上的主要部件。*11*12二、中梁式车架（脊梁式车架） 中梁式车架有较好的抗扭转
4、刚度和较大的前轮转向角，结构上允许车轮有较大的跳动空间，适于装配独立悬架的越野汽车。与同等载重量的汽车相比，中梁式车架轻且质心比较低，故行驶稳定性好；车架的强度和刚度较大；脊梁还能起封闭传动轴的防尘罩作用。中梁式车架制造工艺复杂，精度要求高，总成安装困难，维护修理也不方便，故目前应用不多。*14具有中梁式车架的轿车底盘。中梁是管式的，传动铀装在管内。左减速器壳通常固定在中梁的尾端，而形成断开式驱动桥。中梁前端做成伸出的支架，以固定发动机。*15三、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。 这种车架的前段或后段类似
5、于边梁式结构，正好适合于安装发动机、后驱动桥和悬架装置。车架中部采用中梁式结构，传动轴从中梁管内通过，由于安装车门槛的位置附近没有边梁的影响，故可以使地板的外侧高度有所降低。缺点是中间梁的断面尺寸大，造成底板中部的凸起。另外，不规则的结构构件增加了车架制造难度。*17四、无梁式车架无梁式车架是用车身兼做车架，所有零部件都安装在车身上，全部作用力由车身承受，故这种车身又称为承载式车身。这种结构的车身底板用纵梁和横梁进行加固，车身刚度较好，质量较轻，但制造要求较高，目前多用于轿车和部分客车，有的高级轿车为了提高乘坐舒适性，减轻发动机的振动，缓和汽车行驶时从路面通过悬架系统传来的冲击，常常采用独立的
6、车架和非承载式的车身。*19*20车桥 车桥是用来安装和支承车轮的部件，并通过悬架与车架连接。车架所受的载荷通过悬架和车桥传给车轮，而车轮上的滚动阻力、驱动力、制动力和侧向力及其弯矩、扭矩又通过车桥传递给悬架和车架，车桥的作用是传递车架与车轮之间各方向的作用力及其所产生的弯矩和转矩。根据悬架结构的不同，车桥又分为整体式和断开式两种。整体式车桥是刚性的实心或空心梁，它与非独立悬架配用。断开式车桥活动关节式结构，它与独立悬架配合使用。 根据车桥的功用，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种，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，后桥为驱动桥；越野汽车和部分桥车的前桥
7、为转向驱动桥；挂车上的车桥都是支持桥。支持桥除不能转向外，其他功能和结构与转向桥基本相同。*22*231、转向桥功用： 汽车的转向桥能使安装在两端的车轮偏转一定的角度，以实现汽车转向的目的；同时也承受车架和车轮之间的的作用力及其所产生的弯矩和转矩。 性能要求： 强度、刚度大；定位角、转向角正确；质量小。 组成： 前轴、转向节、主销、轮毂*24转向桥结构*25*26结构三、转向轮定位 为了保证汽车直线行驶的稳定性、实现转向轻便以减少行驶中轮胎的磨损，在制造时就将转向轮、主销相对于前轴倾斜一定的角度，这种具有一定相对位置的安装称为转向轮定位。 转向轮的定位参数主要有主销后倾角，主销内倾角、前轮外倾
8、角和前轮前束。1.相关定义（1）回正力矩 与车轮偏转方向相反，能使车轮回复到原来中间位置，从而保证汽车能稳定地直线行驶的力矩，成为回正力矩（又称稳定力矩）。（2）托距 车轮接地点B与主销延长线和地面交点A在前后方向的距离称为拖距。（3）偏置距e 车轮接地点B在与主销延长线和地面交点A在左右方向的距离（A点在B点内侧为正，A点在B点外侧为负），称为偏置距。2.主销后倾角 在设计转向桥时，主销在汽车的纵向平面上，其上部有向后的一个倾角，即主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角，称为主销后倾角。 主销后倾角能形成回正的稳定力矩。当主销具有后倾角时，主销轴线与路面的交点a将位于车轮与路面接触点b的
9、前面。当汽车直线行驶时，若转向轮偶然受到外力作用而稍有偏转，例如向右偏转，如图箭头所示，将使汽车行驶方向向右偏离。这时，由于汽车本身离心力的作用，在车轮与路面接触点b处，路面对车轮作用着一个侧向反作用力Fy。反力Fy对车轮形成绕主销轴线作用的力矩Fy1，其方向正好与车轮偏转方向相反。在此力矩作用下，车轮将回到原来的中间位置，从而保证汽车稳定地直线行驶。故此力矩称为稳定力矩。*32主销后倾角：主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角（不超过23）。能形成回正的稳定力矩Fy L。稳定力矩过大则转向沉重。主销后倾角有使车轮自动回正的作用 主销后倾作用Fy侧向反作用力 但此力矩不宜过大，否则在转向时
10、为了克服该稳定力矩，驾驶员要在转向盘上施加较大的力即所谓的转向沉重。因稳定力矩的大小取决于力臂L的数值，而力臂L又取决于后倾角的大小。现在一般采用角不超过23。现代高速汽车由于轮胎气压降低、弹性增加，而引起稳定力矩增大。因此角可以减小到接近于零，甚至是负值。3.主销内倾角 在设计转向桥时，主销在汽车的横向平面内，其上部向内侧倾斜一个角（即主销轴线与地面垂直线在汽车横向平面内的夹角），称为主销内倾角。 主销内倾角也有使车轮自动回正的作用，当转向轮在外力作用下由中间位置偏转一个角度时，车轮的最低点将陷入路面以下。但实际上车轮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
11、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。 *36转向轮转到相反一面，车轮轴线下倾最多时。图中车轮陷入了路面以下，而车轮是不可能陷入路面以下，所以只能是车身抬高一些。这样汽车本身的重力有使转向轮回正的效应。 主销内倾角的另一个作用是使主销轴线与路面的交点到车轮接地面的中心的距离（内偏置距）c减小，可以减小转向阻力矩，及地面冲击力对方向盘的作用。 *37 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路面交线的距离c减小，从而减小转向时驾驶员加在转向盘上的力，使转向操纵轻便，同时也可减少从转向轮传到转向盘上的冲击力。但c值也不易过小，即内倾角不易过大，否则在转向时车轮绕
12、主销偏转的过程中，轮胎与路面间将产生较大的滑动，因而增大了轮胎与路面间的摩擦阻力。这不仅使转向变得沉重，而且会加速轮胎的磨损。因此，一般内倾角不大于8，距离c一般为40-60mm。4.前轮外倾角 除上述主销后倾角和主销内倾角两个角度保证汽车稳定地直线行驶外，前轮外倾角也具有定位作用。前轮外倾角是通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与路面垂线之间的夹角。*39 如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，则满载时，车桥将因承载变形可能出现车轮内倾，这样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，加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷，缩短了他们的使用寿命。因此，为了使轮胎
13、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，车轮有了外倾角也可以与拱形路面相适应。但是，外倾角也不宜过大，否则会使了轮胎产生偏磨损。 前轮的外倾角是在转向节设计中确定的。设计时使转向节轴颈的轴线与水平面成一角度，该角度即为前轮外倾角，一般为1左右。*405、前轮前束 安装前轮时，在同一轴上的两端车轮旋转平面不平行，前端略向内束的现象。其功能为：消除转向轮外倾后，车轮在滚动时产生的向外滚的趋势，防止车轮在地面上出现半滚动、半滑动的现象，减小轮胎的磨损，保证转向轮相互平行地直线行驶。*41*42功用：支承汽车车体重量，缓和由于路面不平引起的冲击力，通
14、过轮胎同路面间存在的附着作用来产生驱动力和制动力；汽车转弯行驶时轮胎具有抵抗侧滑的能力，在保证汽车正常转向行驶的同时，通过车轮产生的自动回正力矩，使汽车保持直线行驶方向，提高通过性。四、车轮与轮胎*441、车轮 现代汽车车轮不但是安装轮胎的骨架，也是将轮胎和车轴连接起来的旋转部件。通常由轮毂、轮辋、轮辐构成。轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，它的作用是承受汽车的重力，与悬架共同起缓和冲击的作用，保证与路面有良好的附着性，传递驱动力和制动力，保持汽车行驶稳定性。根据轮辐的构造，分为：辐板式、辐条式根据车轮材质不同又有铝合金、镁合金、钢车轮之分*45（1）辐板式车轮挡圈轮辋.辐板气门嘴伸出口辐板式
15、车轮由档圈1，辐板3，轮辋2和气门嘴伸出口4组成。辐板3为钢质圆板，它将轮毂和轮辋连接为一体，大多是冲压制成的，少数是与轮毂铸成一体。后者多用于重型汽车上。辐板与轮辋是铆接或焊接在一起的，对于采用无内胎轮胎的车轮，宜采用焊接法可提高轮辋的密闭性。 *461、车轮螺栓 2、气门嘴 3、车轮饰板 4、轮辐板 5、轮辋 6、于午线轮胎 7、 平衡块及夹子车轮螺栓1它将轮辋与轮毂固定在一起。气门嘴2因此向轮胎内充气。车轮饰板3起防尘和美观的作用。轮辐板4它将轮毂与轮辋连接在一起，同时加强车轮的强度和刚度。轮辋5为深槽轮辋外端安装子午线轮胎。平衡块和夹子7是车轮平衡质量，有它使得车轮飞转运动中质量平衡，
16、提高车轮和轮胎的使用寿命。 上海桑塔纳轮胎总成图*47货车后轴负荷大多比前轴大很多，为使后轮胎不致过载，后桥车轮一般安装双式车轮在同一轮毂上安装两副相同的辐板和轮辋，为方便互换，辐板的螺栓也两端面做成锥形，便于安装。防止汽车在行驶中固定辐板的螺母自行松动。汽车两侧车轮上的辐板固定螺栓5一般采用旋向不同螺纹，左侧用左旋螺纹，右侧用右旋螺纹。 *481-轮辋 2-衬块 3-螺栓 4-辐条 5-配合锥面 6-轮毂（2）辐条式车轮钢丝辐条图（a），由价格昂贵钢丝辐条编制成，维修安装不便，一般用在赛车和高级轿车上。铸造辐条：轮毂铸成一体图（b），一般装在重型汽车上，在这种结构的车轮上，轮辋1是用螺栓3和特殊形状的衬块2固定在辐条4上，为使轮辋与辐条对中好，在轮辋和辐条上都加工出配合锥面5。 *49钢制车轮作为新车的标准装备件，采用的最多，主要是可以大批量生产，价格低廉，重量和散热方面不如铝制车轮，从而从冲压及辊轧等生产工艺特性方面，它的造型受到限制，很难实现新颖的造型。铝制车轮是铝轻合金铸造，车轮比钢的散热性好，重量也轻，造型上受限少，十分受到欢迎。有些铝制车轮可通过造型方式，靠本身的旋转从制动
