汽车结构-第21章--车桥和车轮

《汽车构造》电子教案第二十一章车桥和车轮2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第2页第二十一章车桥和车轮第一节车桥第二节车轮与轮胎2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第3页车桥车桥（也称车轴）通过悬架和车架（或承载式车身）相连，它的两端安装车轮，其功用是传递车架（或承载式车身）与车轮之间各方向的作用力及其力矩。根据悬架结构的不同，车桥分为整体式和断开式两种。根据车桥上车轮的作用，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第4页一、转向桥二、转向轮定位参数三、转向驱动桥2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第5页一、转向桥转向桥是利用车桥中的转向节使车轮可以偏转一定角度，以实现汽车的转向。它除承受垂直载荷外，还承受纵向力和侧向力及这些力造成的力矩。转向桥通常位于汽车前部，因此也常称为前桥。各种车型的整体式转向桥结构基本相同，主要有前梁、转向节组成。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第6页一、转向桥2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第7页解放CA1091型汽车前桥结构如图所示。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第8页图21-3所示为北京BJ1040型汽车转向桥。前梁2由两端拳形部分7与一根无缝钢管焊接而成的，这种结构不需要大型锻造设备来模锻前梁。主销推力轴承5采用球轴承，可使转向操纵轻便。转向节臂3与梯形臂连在一起，固定在转向节下耳上，这样可使转向节结构简化。车轮转角限位螺钉6用来限制车轮最大转角。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第9页断开式转向桥在轿车和微型客车上得到广泛采用，它与独立悬架相配置，组成了性能优良的转向桥。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，从而提高了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第10页断开式转向桥的有些零件属于转向和前悬架总成。中臂、主转向臂、悬臂均为薄钢板焊接结构，主转向臂与中臂是通过螺栓与橡胶衬套联接的。该断开式转向桥和前述整体转向桥一样，在具有承载传力功用的同时，还应具有实现转向的功能。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第11页二、转向轮定位参数转向桥在保证汽车转向功能的同时，应使转向轮有自动回正作用，以保证汽车稳定直线行驶。1、主销后倾角2、主销内倾角3、车轮外倾角4、车轮前束5、后轮的外倾角和前束2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第12页1、主销后倾角设计转向桥时，使主销在汽车的纵向平面内，其上部有向后的一个倾角γ，即主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角。主销后倾角能形成回正的稳定力矩。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第13页2、主销内倾角在设计转向桥时，主销在汽车的横向平面内，其上部向内倾斜一个β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，如图21-7a所示。主销内倾角β也有使车轮自动回正的作用，如图210-7b所示。图21-7c所示为解放CA1091型汽车的主销内倾角β和前轮外倾角α。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第14页3、车轮外倾角前轮外倾角也具有定位作用。是通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂直线之间的夹角，如图21-7c所示。为了使轮胎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。一般α为1º左右。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第15页4、车轮前束为了消除车轮外倾带来的这种不良后果在安装车轮时，使汽车两前轮的中心面不平行，两轮前边缘距离B小于后边缘距离A，A-B之差称为前轮前束。前轮前束可通过改变横拉杆的长度来调整。前束也可用角度——前束角φ表示2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第16页5、后轮的外倾角和前束后轮外倾角有两个作用：①由于外倾角是负值，可增加车轮接地点的跨度，增加汽车的横向稳定性；②负外倾角是用来抵消当汽车高速行驶且驱动力较大时，车轮出现的负前束（前张），以减少轮胎的磨损。该车轮前束角和外倾角均不可调整。某些后轮驱动的重型汽车上，由于采用独立悬架和脊骨式车架，为了保持加载后汽车行驶时轮胎处于正确的接地位置，减少磨损，后轮也设计成有一定的正外倾角。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第17页三、转向驱动桥2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第18页三、转向驱动桥在许多轿车和全轮驱动的越野汽车上，前桥除作为转向桥外，还兼起驱动桥的作用，故称为转向驱动桥。目前，许多现代轿车采用了发动机前置前驱动的布置形式，其前桥既是转向桥又是驱动桥。该类型转向驱动桥多与麦弗逊式独立悬架配合使用，因其前轮内侧空间较大，便于布置，具有良好的接近性和维修方便性。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第19页如图所示为上海桑塔纳轿车前转向驱动桥总成。动力经主减速器和差速器传至左右内半轴及左右半轴（传动轴）3、9和左右内等角速万向节，并经球笼式左右外等角速万向节及左右外半轴凸缘传到左右两轮毂，使驱动车轮旋转。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第20页东风EQ2080型66汽车的前桥为非独立悬架配合使用的转向驱动桥，其构造如图21-12所示。当前桥驱动时，转矩由差速器、内半轴1、等角速万向节3、外半轴9以及凸缘盘10，传到车轮轮毂14上。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第21页车轮与轮胎车轮与轮胎是汽车行驶系中的重要部件，其功用是：支承整车；缓和由路面传来的冲击力；通过轮胎同路面间存在的附着作用来产生驱动力和制动力；汽车转弯行驶时产生平衡离心力的侧抗力，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，使汽车保证直线行驶方向；承担越障提高通过性的作用等。一、车轮二、轮胎2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第22页一、车轮车轮是介于轮胎和车轴之间承受负荷的旋转组件，通常有两个主要部件轮辋和轮辐组成(GB2933--82)。轮辋是在车轮上安装和支撑轮胎的部件，轮辋和轮辐可以是整体式的、永久联接式的或可拆卸式的。车轮除上述部件外，有时还包含轮毂。（一）车轮的类型（二）轮辋的类型（三）国产轮辋规格的表示方法2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第23页（一）车轮的类型按轮辐的构造，车轮可分为两种主要形式：辐板式和辐条式。按车轴一端安装一个或两个轮胎，车轮又分为单式车轮和双式车轮。目前，轿车和货车上广泛采用辐板式车轮和辐条式车轮；此外，还有对开式车轮、可反装式车轮、组装轮辋式车轮和可调式车轮。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第24页辐条式车轮2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第25页由于货车后轴负荷比前轴大的多，为使后轮轮胎不至过载，后桥一般采用双式车轮（图21-15），在同一轮毂上安装两套辐板和轮辋。为了便于互换，辐板的螺栓孔两端面都做成锥形（如图21-16a）。目前在一些载货汽车上，后桥双式车轮采用了单螺母的固定形式（图21-16b）。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第26页（二）轮辋的类型1、深槽轮辋2、平底轮辋3、对开式轮辋2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第27页1、深槽轮辋这种轮辋是整体的，其断面中部为一深凹槽，主要用于轿车及轻型越野汽车。它有带肩的凸缘，用以安放外胎的胎圈，其肩部通常略向中间倾斜，倾斜部分的最大直径称为轮胎胎圈与轮辋的着合直径。优点：断面中部制成深凹槽。便于外胎的拆装。深槽轮辋的结构简单，刚度大，质量较小，对于小尺寸弹性较大的轮胎最适宜。缺点：尺寸较大又较硬的轮胎，则很难装进这样的整体轮辋内。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第28页2、平底轮辋这种轮辋的结构形式很多，如图所示是我国货车常用的一种形式。挡圈1是整体的，而用一个开口弹性锁圈2来防止挡圈脱出。在安装轮胎时，先将轮胎套在轮辋上，而后套上挡圈，并将它向内推，而后套上挡圈，并将它向内推，直至越过轮辋上的环形槽，再将开口的弹性锁圈嵌入环形槽中。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第29页3、对开式轮辋这种轮辋由内外两部分组成，其内外轮辋的宽度可以相等，也可以不等，两者用螺栓连成一体。拆装轮胎时，拆卸螺母即可。如图所示挡圈3是可拆的。有的无挡圈，而由与内轮辋制成一体的轮缘代替挡圈的作用，内轮辋与辐板焊接在一起。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第30页国产轮辋规格的表示方法国产轮辋轮毂类型及其代号国产轮辋的规格代号2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第31页国产轮辋轮毂类型及其代号2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第32页国产轮辋的规格代号轮辋规格用轮辋名义宽度代号，轮缘高度代号、轮辋结构形式代号、轮辋名义直径代号和轮辋轮廓类型代号来共同表示。现有轮辋以下列方式表示：2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第33页新设计的轮辋以下列方式表示：轿车：10×3.50C，15×6JJ轻型货车：15×5.5JJ，16.5×6.00,15－5.50F(SDC)中性、重型货车：20－7.5，22－8.00V，22.5×8.25轮辋名义宽度和名义直径代号的数值是以in(英寸)表示（当新设计轮胎以mm表示直径时，轮辋直径用mm表示）。直径数字前面的符号表示轮辋结构形式代号，符号“×”表示该轮辋为一件式轮辋，符号“－”表示该轮辋为两件或两件以上的多件式轮辋。在轮辋名义宽度代号之后的拉丁字母表示轮圆的轮廓（E、F、J、JJ、KB、L、V等）。有些类型的轮辋（如平底宽轮辋），其名义宽度代号也代表了轮缘轮廓，不再用字母表示。最后面的代号表示了轮辋轮廓类型代号2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第34页二、轮胎现代汽车几乎都采用充气轮胎。轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，它的作用是：和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，并衰减由此而产生的振动，以保证汽车有良好的乘坐舒适性和平顺性。保证车轮和路面有良好的附着性，以提高汽车的牵引性、制动性和通过性。承受汽车的重力，并传递其方向的力和力矩。对车轮的要求：①轮胎必须有适宜的弹性和承受载荷的能力。②在其与路面直接接触的胎面部分，应具有用以增强附着作用的花纹。③有一定的耐高温性。轮胎分类轮胎规格标记方法2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第35页轮胎分类汽车轮胎按用途分，可分为载货汽车轮胎和轿车轮胎；而载货汽车轮胎又分为重型、中型和轻型载货汽车轮胎。汽车轮胎按胎体结构不同可分为充气轮胎和实心轮胎。现代汽车绝大多数采用充气轮胎。充气轮胎按组成结构不同，又分为有内胎轮胎和无内胎轮胎两种。充气轮胎按胎体中帘线排列的方向不同，还分为普通斜交胎、带束斜交胎和子午线胎。有内胎的充气轮胎无内胎的充气轮胎活胎面轮胎2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第36页有内胎的充气轮胎这种轮胎由内胎２、外胎１和垫带３组成。内胎中充满着压缩空气；外胎使用以保护内胎使其不受外来损害的强度高而富有弹性的外壳；垫带放在内胎与轮辋之间，防止内胎被轮辋及外胎的胎圈擦伤和磨损。2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第37页目前，普通斜交胎和子午线胎在汽车上得到广泛应用，特别是子午胎的应用最为广泛。（1）普通斜交轮胎帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉且与胎中心线呈小于90角排列的充气轮胎，称为普通斜交轮胎。（2）子午线轮胎2020/2/8哈尔滨工业大学（威海）第38页帘布层是外胎的骨架，用以保持外胎的形状和尺寸，通常有成双数的多层挂胶布（帘布）用橡胶贴合而成。帘布的帘线与轮胎子午断面的交角（胎冠角）一般为52—54,相邻层帘线相交排列。帘布层数越多，但弹性降低。在外胎表面上注有帘布层数。帘布由纵向的强韧的经线和放在各经线之间的少数纬线织成。缓冲层为与胎面与帘布层之间，使用胶片和两层或数层挂胶稀帘布制成，故弹性较大，能缓和汽车在行使时所受到的不平路面的冲击，并防止汽车在紧急制动时胎面与帘布层脱离。胎面是外胎最外的一层，可分为胎冠3、胎侧4和胎肩2三部分胎肩是较厚的胎冠与较薄的胎侧间的过渡部分，一般也制有花纹，以利散热。胎侧橡胶层较薄，用以保护帘布层侧壁免受潮湿和机械损伤。胎圈