车架的功用

汽车运用与维修专业吴骏标第11章车架与车桥本章学习目标：1、掌握车架的功用、要求、类型及构造。2、掌握转向桥、转向驱动桥的构造。3、掌握车轮定位的概念、车轮定位的内客、作用及作用原理。4、熟悉车架的检修方法。5、熟悉车桥相关的检查与调整方法。11.1车架11.1.1车架的功用及类型1．车架的功用与要求车架是连接在各车桥之间形似桥梁一种结构，是整个汽车的安装基础。（1）车架的功用车架的功用是安装汽车的各总成和部件，并使它们保持正确的相对位置，并承受来自车上和地面的各种静、动载荷。（2）车架的要求车架的结构首先应满足汽车总体布置的要求；车架应具有足够的强度和适合的刚度，以满足承受各种静、动载荷之要求；车架结构简单，质量应尽可能小，便于机件拆装、维修；车架的结构形状尽可能有利于降低汽车质心和获得大的转向角，以提高汽车行驶的稳定性和机动性。这一点对轿车和客车更为重要。2．车架的类型与构造汽车车架按其结构形式可分为边梁式、中梁式、综合式和无梁式车架。（1）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，如图11-1所示。采用边梁式车架有利于汽车的改装变形和发展多品种，因而广泛用在载货汽车、改装客车和特种车辆上。（2）中梁式车架如图11-2所示。这种梁的特点是中部由一根大断面(圆形或矩形)的纵梁和副梁托架等组成。传动轴由中梁内孔通过。纵梁的前端做成叉形支架，用来安装发动机。主减速器壳固定在中梁的尾端，形成断开式驱动桥。这种车架质量轻、重心低、刚度和强度较大、行驶稳定性好，而且车轮运动空间足够大，前轮转向角大，便于采用独立悬架系统，适用于闭式传动轴。但这种车架制造工艺复杂，精度要求高，维护不便。另外，横梁是悬臂梁，弯矩大，易在根部处损坏。（3）综合式车架综合式车架是综合边梁式车架和中梁式车架的结构特点形成的，如图11-3所示。纵梁前后段类似边梁式结构，用以安装发动机；中部采用中梁式结构，传动轴从中梁管内通过。由于安装门车门槛的位置附近没有边梁的影响，故可使地板的外侧高度有所降低。缺点是中间梁的断面尺寸大，造成地板中部的凸起。另外，不规则的结构增加了车架的制造难度。（4）无梁式车架（承载式车身）许多轿车和公共汽车没有单独的车架，而以车身代替车架，主要部件连接在车身称为承载式车身，如图11-4所示。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，但制造要求高。1．车架变形的检修双桥汽车的平行边梁式车架，以钢板弹簧支座上钢板销孔的轴线为基准，构成三个矩形框．如图11-5所示。测量每个矩形框两条对角线的长度差及其位置度误差来判断车架在垂直方向和水平方向上的变形。把这种划分矩形框的办法俗称为“三段法”。其优点除了定位精度高、测量准确外，还可提高前、后桥的平行度和轴距的准确性。1．车架变形的检修1)检修车架变形的准备(1)左、右同名钢板弹簧支座上的钢板销孔同轴度误差不大于2mm，否则应先进行校正。(2)车架宽度公差为–3-+4mm。(3)纵梁上翼面与腹面的直线度允许误差为1000mm长度上不大于3mm，纵梁全长直线度误差不大于1％。(4)纵梁腹面对于上翼面的垂直度公差为腹面高度的1％。2)两对角线的技术条件(1)用细钢丝作对角线．并用专用工具牵引，如图11-6所示。(2)两对角线长度差不得大于5mm，否则表示车架有水平扭曲。(3)两对角线交叉，其位置度误差不得大于2mm。否则表示车架垂直方向上发生翘曲变形。车架变形后，应进行校正。待校正合格后再进行修理，以减小校正应力。2．车架裂纹的焊修车架的焊修宜选用成本低的快捷焊接法．但必须严格焊接工艺，否则将会影响焊接质量。其步骤如下：(1)认真清洁除锈，必须彻底清除接头两侧的旧漆层。(2)在裂纹两端打止裂口，开坡口。(3)选用碱性的低氢焊条。(4)采用直流电源，大电流。(5)电源反接。(6)多层多道焊。采用多层多道焊有利于获得很好的效果，同时用锤击减应，可适当降低焊速，以防止产生淬硬组织，配合大电流可提高生产效率。(7)在环境温度低于0℃条件下焊接，接头周围应预热至100℃。3．车架补块的应用补块挖补法宜于修理车架产生的腐蚀和纵梁腹面上的短裂纹，翼面和腹面过渡处的贯通性裂纹。常用的补块有椭圆形和三角形，可从旧车架上割取。椭圆形补块用于修补腹面上的裂纹，三角形补块用于修补贯通性裂纹，如图11-7所示。补孔用氧—乙炔气割而成，割口要求光洁，补块与补孔间隙2—2.5mm。补块镶入补孔后，采用分段减应焊法，按车架焊接规范焊接。4．覆板的应用覆板紧贴在纵梁外侧的上冀面和腹面上，用于加强纵梁完全断裂或接近完全断裂处，以加强纵梁局部的强度，与纵梁铆接或焊接。对使用覆板的要求是：(1)覆板长度在400—600mm范围内，只能覆焊一层，禁止焊多层，以防止局部刚度过大，影响纵梁的弹性。(2)使用覆板后，不得形成新的危险断面。(3)覆板翼面与腹面的过渡处和纵梁上冀面与腹面的过渡处不能贴合，覆板边缘较纵梁边缘小5mm，如图11-8所示。(4)只覆上翼面和腹面，不得覆下翼面。(5)腹面端面尖角处不得有裂纹。5．车架的铆接车架纵、横梁连接铆钉松动后，将影响车架的刚度和弹性。车架修理时应取掉松动的铆钉，重铆新铆钉。具体要求如下：1)直接将旧铆钉的直径扩大0.5-1mm，更换加大的新铆钉。2)铆钉长度：L=1.1∑δ+1.4d式中：L——铆钉的长度；∑δ——板料总厚度；d——铆钉的直径。3）铆钉质量：(1)铆接头的飞边不大于3mm(2)铆接头与板料缝隙不大于0.1mm。(3)钢板弹簧座、拖车钩支座等铆成后，允许与板料局部有缝隙，但不得大于0.3mm。车桥通过悬架与车架（或承载式车身）相连，两端安装车轮，其功用是传递车架(或承载式车身)与车轮之间各方向作用力。车桥的结构形式与悬架结构以及传动系的布置形式有关：按悬架结构不同，车桥分为整体式和断开式两种。整体式车桥的中部是刚性实心或空心梁，与非独立悬架配用；断开式车桥为活动关节式结构，与独立悬架配用。按车桥上车轮的作用不同，车桥分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。其中转向桥和支持桥都属于从动桥。在后轮驱动的汽车中，前桥不仅用于承载，而且兼起转向作用，称为转向桥；后桥不仅用于承载，而且兼起驱动的作用，称为驱动桥。越野汽车和前轮驱动汽车的前桥，除了承载和转向的作用外，还兼起驱动作用，所以称为转向驱动桥。只起支承作用的车桥称为支持桥。支持桥除不能转向外，其他功能和结构与转向桥相同。1．转向桥转向桥能使装在前端的左右车轮偏转一定的角度来实现转向，还能承受垂直载荷和由道路、制动等力产生的纵向力和侧向力以及这些力所形成的力矩。因此，转向桥必须有足够的强度和刚度；车轮转向过程中相对运动部件之间摩擦力应该尽可能小；并且保证汽车转向轻便和方向的稳定性。转向桥主要由前轴、转向节、主销和轮毂等部分组成，如图11-9所示。1)前轴：前轴是转向桥的主体，其断面形状一般采用工字形或管状，用以提高前轴的抗弯强度，同时减轻自重。为提高抗扭强度，前轴两端加粗并呈拳形，主销插入拳形通孔内，将前轴与转向节连接。在主销孔内侧装有楔形锁销，用以固定主销。前轮可随转向节绕主销偏转，从而实现汽车转向。2)转向节：转向节是用中碳合金钢锻造而成的叉形部件。3)主销：主销的作用是铰接前轴与转向节，使转向节绕着主销摆动，以实现车轮转向。4)轮毂：轮毂用以安装车轮，轮毂通过两个轮毂轴承安装在转向节外端的轴颈上，轴承的预紧度可用调整螺母进行调整，。东风EQ1092型汽车转向桥结构图11-11所示。2.转向驱动桥整体式转向驱动桥结构示意图如图11-12所示。转向驱动桥有一般驱动桥具有的主减速器、差速器和半轴等，也具有一般转向桥所具有的转向节和主销等。为了满足既能转向又能驱动的需要，所以与车轮相连的半轴必须分成两段；与差速器相连的内半轴和与轮毂相连的外半轴，两者之间用等速万向节连接。另外，主销也同样分制成上下两段，固定在万向节的球形支座上，转向节轴制成中空，以便外半轴从中穿过。该结构广泛应用于全轴驱动的越野汽车上和部分轿车上，既满足了转向的需要，又实现了转向节的传递转矩功能。图11-13所示为上海桑塔纳轿车的前桥总成，采用断开式独立悬架转向驱动桥。车桥上端通过左、右悬架与承载式车身相连，下端通过左、右下摇臂与固定在车身上的副车架相连。悬架车轮轴承壳与下摇臂之间通过可移动球形接头连接，从而使前轮固定；并通过下摇臂上的长孔可调整车轮外倾角度。为了减小车辆转弯时的倾斜度，在副车架与下摇臂之间装有横向稳定杆。1．转向轮定位所谓转向轮定位，就是汽车的前轮、转向节、车桥与车架的安装应保持一定的相对位置。转向轮定位参数有：主销后倾、主销内倾、前轮外倾和前轮前束四个参数。（1)主销后倾主销安装到前轴上后上部略向后倾，称为主销后倾。在汽车的纵向平面内(汽车的侧面)，主销轴线与铅垂线之间的夹角γ，称为主销后倾角，如图11-15所示。主销后倾的作用是保持汽车直线行驶的稳定性，并使汽车转弯后能自动回正。为了不使转向沉重，主销后倾角不宜过大，一般不超过2º-3º。现代汽车由于为了提高行驶速度，普遍采用扁平低压胎，轮胎变形增加，引起稳定力矩增加，因此主销后倾角可以减小甚至接近于零，有的更为负值。（2)主销内倾主销安装到前轴上后上部略向内倾，称为主销内倾。在汽车的横向铅垂平面内，主销轴线与铅垂线之间的夹角β，称为主销内倾角，如图11-16所示。主销内倾的作用是使车轮转向后能自动回正，且转向操纵轻便。一般内倾角在5º—8º，距离C一般为40—60mm。（3)前轮外倾前轮旋转平面上方略向外倾斜，称为前轮外倾。前轮旋转平面与汽车纵向铅垂面之间的夹角，称为前轮外倾角α，如图11-16a所示。前轮外倾的作用是为了提高转向操纵的轻便性和车轮行驶的安全性。前轮外倾角一般为1度。外倾角也不宜过大，否则也会使轮胎产生偏磨损。（4)前轮前束俯视车轮，汽车的两个前轮的旋转平面并不完全平行，而是稍微带一些角度，这种现象称为前轮前束。在通过两前轮中心的水平面内，两前轮的前边缘距离B小于两前轮后边缘距离A，A—B之差称为前轮前束值，如图11-17所示。前端小后端大像内八字样的称为前束，而后端小前端大像外八字一样的称为后束或负前束。前轮前束的作用是为了消除由车轮外倾而引起的前轮“滚锥效应”。车轮有了外倾角后，在滚动时，就类似于圆锥滚动，从而导致两侧车轮向外滚开。由于转向横拉杆和车桥的约束使车轮不可能向外滚开，车轮将在地面上出现边滚边向内滑移的现象，从而增加了轮胎的磨损。前轮前束可通过改变横拉杆的长度来调整，一般前束值为0-12mm。有的汽车为与负前轮外倾角相配合，其前束也取负值即负前束（如上海桑塔纳轿车前束为-1--3mm）。２．四轮定位随着道路条件的改善，现代轿车的行驶速度愈来愈高，现在有许多高档轿车设置四轮定位，不仅要求前轮定位，还需要有后轮定位。其原因是对前轮驱动汽车和独立后悬架汽车，如果后轮定位不当，既使前轮定位良好，仍然会有不良的操纵性和轮胎早期磨损。为了防止高速行驶时汽车出现的“激转”及自动转向现象，在结构设计上应确保汽车具有不足转向特性。汽车后轮具有一定程度的外倾角和前束可使后轮获得合适的侧偏角，提高高速行驶的操纵稳定性。（1)后轮外倾角像前轮外倾角一样，后轮外倾角也对轮胎磨损和操纵性有影响。理想状态是四个车轮的运动外倾角均为零，这样轮胎和路面接触良好，从而得到最佳的牵引性能和操纵性能。车轮外倾角不是静态的，它随悬架的上下移动而变化。车辆加载后悬架下沉就会引起车轮外倾角改变。为了对载荷进行补偿，采用独立后悬架的大多数车辆常有一个较小的正后轮外倾角。滑柱筒破坏或错位、滑柱弯曲、上控制臂衬套破坏、上控制臂弯曲、弹簧压缩或悬架过载都会使后轮外倾角产生变成负外倾角的趋势。转向节弯曲、下控制臂弯曲会使后轮外倾角过大。后轮驱动车辆在转矩过大、严重超载或道路损坏的情况下，即使是刚性的后桥壳也会变弯。（2)后轮前束如同前轮前束一样，后轮前束也是后轮定位的一个重要项目。如果前束不当，后轮轮胎也会被擦伤，另外还会引起转向不稳定及降低制动效能。(对于防抱死制动系，切记此