第8章汽车行驶系概述

第8章汽车行驶系概述8.1汽车行驶系的功用及组成汽车行驶系的功用是把传动系的转矩转变为地面对车轮的驱动力；承担外界对汽车的各种作用力和力矩；减少振动和冲击，保证汽车能够正常行驶。行驶系的结构形式，在汽车上采用轮式行驶系较多。另外还有履带式、水陆两用式等。大多数汽车采用轮式行驶系，而轮式行驶系主要由车架、车桥、车轮和悬架等组成，如图8-1所示。车轮安装在车桥上，车桥与车架通过悬架连接。车架是汽车装配的基础，各种总成安装在车架上，并把汽车连接成一个整体图8-1汽车行驶系的组成与受力分析图8.2汽车行驶系的受力分析由上图可知，汽车的总重力Ga通过车轮传到地面，地面支反力为Z1和Z2。当驱动轮受到Mk驱动力矩作用时，通过车轮与路面的附着作用，轮缘作用地面一个向后的力，同时，路面对轮缘一个反作用力Ft，Ft即为驱动力。驱动力克服了驱动车轮的滚动阻力、上坡阻力和空气阻力，于是汽车便向前运动。驱动力Ft作用在轮缘上，该力对驱动轮中心形成一个反力矩Ft·rk。该力矩力图使驱动桥壳前端向上抬起，并将会导致万向传动装置中的万向节卡死不能工作，甚至损坏。同时，驱动反力矩经后悬架给车架，作用结果使车架连同整车前部向上抬起，导致前轮上的垂直载荷减少而后轮上的垂直载荷增加。汽车在制动时，制动力与驱动力方向相反，其作用结果也相反。汽车在弯道上或横向坡道上行驶时，车轮与路面间会产生侧向力，该力由行驶系承受和传递。路面对车轮作用的所有外力使汽车行驶、制动或转向。这些力和力矩通过行驶系的零部件传递给汽车架，会使车架和车桥等基础件变形、甚至产生裂纹，使连接件松动及各种总成相互位置改变，使零部件配合副间产生冲击振动、出现噪声，使密封件损伤而产生油液泄漏等。第9章车架与车桥9.1车架和车桥概述1．车架车架安装在前后车桥上，用于支承车身、承受汽车载荷。汽车发动机总成及其它总成通过车架固定相互之间的位置车架的结构形式有三种：边梁式、平台式和脊梁式。平台式适用于小轿车或货车，脊梁式适用于独立悬架的货车或轿车，边梁式车架在汽车中应用最为广泛2．车桥车桥通过悬架与车架连接，车桥两端安装着车轮。车桥的作用是传递车架与车轮之间的各种作用力、弯矩和转矩。车桥分整体式和断开式两种。非独立悬架的车桥为整体式；断开式车桥与独立悬架配合使用。车桥按功能分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种。转向桥和支持桥属于从动桥。前桥多为转向桥，后桥或中、后桥为驱动桥，越野车和某些小轿车的前桥为转向驱动桥。某些单桥驱动的三桥车（6×2）的中桥或后桥为支持桥。9.2车架的结构1．边梁式车架边梁式车架由两根纵梁和若干横梁构成，用铆接或焊接将纵横梁连接成整体。纵梁用低碳钢板冲压制成，断面呈槽形或“Z”形纵梁可在水平面内或纵向平面内制成弯曲的、断面为等断面或不等断面的结构形式，如图9-1所示。横梁用来连接纵梁，使车架具有很好的抗扭刚度和承载能力。横梁也是由低碳板冲压制成。横梁为平行式或制成“X”形，用于提高车架的抗扭刚度。有些货车的横梁与纵梁采用“鳄鱼式”连接方式，如图9-2所示。这种结构会使车架具有较大的刚度。图9-1弯曲式边梁车架图9-2纵横梁鳄鱼式连接图9-1弯曲式边梁车架图9-2纵横梁鳄鱼式连接货车车架的前端安装有横梁式保险杠。小轿车前后两端均安装有保险杠，大多用塑料材料制成，起保护散热器和翼子板的作用。在越野车前保险杠后面安装有铰盘，用于汽车自救。铰盘由变速箱动力输出装置驱动。车架后端的拖钩通过弹簧与车架横梁弹性连接。图9-3为东风EQ1091E型汽车车架图9-3东风EQ1091E型汽车车架1-保险杠；2-挂钩；3-前横梁；4-发动机前悬置横梁；5-发动机后悬置支架和横梁；6-纵梁；7-驾驶室后悬置横梁；8-第四道横梁；9-后钢板弹簧前支架横梁；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、19-衬套；17-弹簧；18-拖钩；20-锁块；21-锁扣2．平台式车架和脊梁式车架平台式车架由车架与车身地板部分组成一个整体，平台式中间的凸起用于通过传动轴，这种结构形式可提高承载能力。脊梁式车架中间布置有大断面的纵向脊梁为主要承载件，如图9-4所示，传动轴安装在管子内，其脊梁相应部位的内腔有主减速器，形成断开式驱动桥，前端的支架用来固定发动机。此种车架有较好的抗扭刚度，车轮运转空间较大。图9-4脊梁式车架底盘9.3车架的维修车架变形的检验与修理车架常见的损坏形式有变形、裂形、腐蚀和连接松动。１．车架变形的修复（1）车架变形的检验标准（2）两对角线的技术标准２.车架裂纹的焊修3.车架补块焊接4.覆板焊接5.车架的铆接9.4转向桥9.4.1转向桥的拆卸汽车的前桥是转向桥，它的功用是利用转向节的摆动使车轮偏转一定的角度以实现汽车转向。它同时还承受车轮与车架之间的载荷、纵向道路阻力、制动力和侧向力以及这些力构成的力矩。转向桥由前轴、转向节、主销和轮毂组成，如图9-10所示。图9-10东风EQ1092型汽车转向桥的拆卸图9.4.2转向桥主要零部件的检修1．前轴的检修（1）前桥裂纹的检修（2）前轴变形的检验及修复（3）主销孔之间变形的检验（4）主销孔的检修２.转向节的检修（1）前转向节的磁力探伤（2）磨损检修3.转向桥的装配与调整（东风EQ1092型汽车）9.5转向车轮定位9.5.1转向车轮定位的概念汽车在直线行驶中，为了保证其直线行驶的稳定性和操纵的轻便性，以及减少轮胎和相关机件的磨损，转向车轮、转向节和前轴与车架的安装必须保持一定的相互位置，这种保持一定相互位置的安装称其为转向车轮定位，或称其为前轮定位。前轮定位内容包括主销后倾、主销内倾、前轮外倾以前轮前束四个参数。1.主销后倾主销安装在前轴转向节上，其上端向后倾斜，称其为主销后倾。在纵向垂直平面上，垂线与主销轴线间的夹角γ叫做主销后倾角，如图9-16所示。主销后倾角的功用是保持汽车直线行驶的稳定性，以及汽车转向后，能使汽车前轮具有自动回正的功能。图9-16主销后倾角示意图主销后倾角的形式一般是在前轴、钢板弹簧和车架三者安装在一起时，钢板前高后低，前轴向后倾斜而形成。另一种情况是在钢板座后部加楔形垫片而形成主销后倾，如图9-17所示。所以主销后倾角发生变化的原因主要是，车架变形、钢板弹簧疲劳变形、转向节松动和车桥扭转变形等。图9-17加楔形垫片构成主销后倾1-前轴；2-铰链；3-橡胶块；4-车架5-支架；6-后吊耳；7-钢板弹簧；8-楔形垫片2.主销内倾主销安装到前轴上，其上端向内倾斜一个角度，这种现象叫主销内倾。在横向垂直平面内，主销轴线与垂线间的夹角β叫做主销内倾角，如图9-18所示。主销内倾角的功用之一是使车轮回正作用，如图9-18（b）和（c）所示。主销内倾角是由前轴主销孔轴线的上端向内倾斜而成，所以由于事故使前轴弯曲变形及主销孔磨损变形都会引起主销内倾角的变化。图9-18主销内倾示意图3.前轮外倾车桥上的前轮，其旋转平面向外倾斜，这种现象叫做车轮外倾，如图9-18(a)所示。在图9-18(a)中，车轮旋转平面与纵向垂直平面间夹角a叫前轮外倾角。前轮外倾角的作用是提高安全性和转向操纵轻便性。一般车轮外倾角为1°左右。上海桑塔纳轿车前轮外倾角为－30’±20’，这样可避免汽车转向时车身过分倾斜。4.前轮前束图9-19前轮前束前轮在安装时，在同一轴上的两轮的旋转平面并不平行，前端略向内收缩，这种现象叫做前轮前束。左右两个车轮之间的距离前后不等，后端A大于前端B，其差值A－B称为前束值，如图9-19所示。前轮前束的功用是减轻或消除由于前轮外倾造成的不良后果，保证车轮不向外滚动，防止车轮侧滑和减小轮胎磨损。由于车轮外倾，汽车行驶时，车轮的滚动类似两个锥体滚动，它的轨迹不再是直线而是逐渐向各自的外侧滚开，如图9-20所示。但由于车桥和转向横拉杆的作用，两个车轮并不向外滚开，车轮在路面滚动行驶的同时又被强制地拉向内侧，产生侧滑，会加速轮胎的磨损。由于前束的存在，车轮滚动轨迹向内侧偏斜，只要前束值与车轮处倾角配合适当，车轮向内、外侧滚动的偏斜量会相互抵消，使车轮向着正前方行驶，可消除侧滑并减轻了轮胎磨损。前轮前束可通过调整转向横拉杆的长度获得，一般前束值为0～12mm；有的汽车为与负前轮外倾角相配合，其前束也为负值，如上海桑塔纳轿车前束值为－1～－3mm。表9-1为部分国产汽车的前轮定位参数。图9-19前轮前束图9-20车轮外倾产生车轮向各自外侧滚开车型主销后倾角主销内倾角前轮外倾角前束值（mm）CA1091－11°30′8°1°2～4EQ1090－120°30′6°1°1～5奥迪1001.16°14.2°0°30′±30′0.5～1上海桑塔纳－－－0°30′±20′－1～－3南京依维柯0°30′～1°0°1°1.5～2.5北京切诺基7.5°－0°0天津夏利2°55′12°0°19.5.2前轮定位的检查与调整1.前轮定位的检查（1）用前束尺测量前轮前束（2）用光学前轮定位仪进行前轮定位参数的检测前轮前束的测量前轮外倾角的测量主销后倾角的测量主销内倾角的测量2.前轮定位的调整（1）麦弗逊式悬架主销后倾角的调整方法（2）麦弗逊式独立悬架车轮外倾角的调整方法（3）双摆臂式悬架主销后倾角和前轮外倾角的调整方法9.6转向驱动桥9.6.1转向驱动桥的作用前轮驱动汽车、越野汽车和全轮驱动（4WD）汽车的前桥，既担负转向桥的作用，又担负驱动桥的作用，所以叫做转向驱动桥。9.6.2转向驱动桥的结构组成转向驱动桥的结构组成，如图9-37所示。它和一般驱动桥一样，由主减速器、差速器、半轴和桥壳组成。汽车转向时转向车轮需要绕主销偏转一定的角度，而与转向轮相连接的半轴就要制成内外两段，这两段半轴称作内半轴和外半轴，其间用等角速万向节连接，同时主销也制成两段或用球头销代替。转向节轴颈部分制成中空的，以使外半轴从中间穿过。图9-37转向驱动桥结构示意图1-主减速器；2-主减速器壳；3-差速器；4-内半轴；5-半轴套管；6-万向节；7-转向节轴颈；8-外半轴；9-轮毂；10-轮毂轴承；11-转向节壳体；12-主销；13-主销轴承；14-球形支座东风EQ2080E型6×6越野汽车的前桥即为转向驱动桥，其结构如图9-38所示图9-38东风EQ2080E越野汽车转向驱动桥1-内半轴；2-转向节支座；3-三销轴式等角速万向节；4-主销；5-钢球（1/8）；6-下轴承盖；7-转向节外壳；8-转向节轴颈；9-外半轴10-凸缘盘；11-锁紧螺母；12-锁止垫圈；13-调整螺母；14-轮毂；15-青铜衬套；16-球碗；17-推力螺钉；18-油封；19-转向节臂；20-半轴套管图9-39为上海桑塔纳轿车前桥总成图9-39上海桑塔纳轿车转向驱动桥1-传动轴；2-制动钳；3-车轮；4-外半轴凸缘；5-减振支柱；6、11-减振弹簧；7-悬架臂前端橡胶金属支架；8-齿轮齿条式转向装置；9-转向减振器；10-可调横拉杆；12-外等角速万向节；13-车轮与下悬臂连接螺栓；14-悬挂臂；15-悬挂臂后端橡胶金属轴衬；16-稳定杆；17-发动悬置；18-内等角速万向节；19-安全转向柱9.6.3转向桥的维修1.转向桥技术状况的变化2.转向桥主要零部件的检修（1）前轴的检修（2）转向节的检修（3）主销衬套的加工（4）轮毂变形的检验与加工（5）调整前轮定位习题1．车架的功用是什么？其结构类型有哪些?2．车桥有几种结构形式?各自有什么特点？3．转向桥、转向驱动桥的结构组成有哪些?4．车轮定位参数有哪些？各自有什么作用？5．什么是主销后倾、主销内倾、前轮外倾和前轮前束？6．如何进行转向车轮定位的检查与调整？7．了解车架的损坏及检修方法。8．掌握转向桥的常见故障及维修方法。