汽车行驶系概述

汽车行驶系概述

1．汽车行驶系的功用

(1)将汽车构成一个整体，支撑汽车全部质量。

(2)将传动系传来的转矩化为汽车行驶的驱动力。

(3)承受并传递路面作用于车轮上的各种反力和力矩。

(4)减少振动，缓和冲击，保证汽车平顺行驶。

2．汽车行驶系的组成

一般由车架、车桥、车轮和悬架组成，如图3－1所示。

1—车架　2—后悬架　3—驱动桥　4—后轮　5—前轮　6—从动桥　7—前悬架

图3－1　行驶系组成

3．车架

(1)功用

车架是汽车的基体，如发动机、变速器、传动机构、操纵机构、车身等总成和部件都安装于车架上。

(2)车架的类型

汽车上装用的车架按其结构形式不同可分为:边梁式车架、中梁式车架、综合式车架和无梁式车架。

边梁式车架由位于左右两侧的两根纵梁和若干横梁构成，横梁和纵梁一般由16Mn合金钢板冲压而成，两种者之间采用铆接或焊接连接。

中梁式车架只有一根位于汽车中央的纵梁。纵梁断面为圆形或矩形，其上固定有横向的托架或连接梁，使车架成鱼骨。

4．车桥

(1)作用

车桥通过悬架与车架连接，支承着汽车大部分重量，并将车轮的牵引力或制动力以及侧向力经悬架传给车架。

(2)类型

汽车的车桥分为整体式和断开式两种。按使用功能划分，车桥又可分为转向桥、转向驱动桥、驱动桥和支持桥。

1)转向桥

安装转向轮的车桥叫转向桥。现代汽车一般都是前桥转向，也有少数是多桥转向的。

①与非独立悬架匹配的转向车桥

这类转向桥结构大体相同，主要由前梁、转向节、主销和轮毂等部分组成。车桥两端与转向节铰接。前梁的中部为实心或空心梁。

②与独立悬架匹配的转向桥

断开式转向桥的作用与非断开式转向桥一样，所不同的是断开式转向桥与独立悬架匹配，断开式车桥为活动关节式结构。

③转向车轮定位

为了使汽车保持稳定的直线行驶、转向轻便、减少轮胎与转向机构的磨损，要求装配后的转向车轮、转向节和前轴与车架有正确的相对位置。

前轮、前轴、转向节与车架的相对安装位置，称为转向车轮定位，也称前轮定位。

前轮定位包括主销后倾、主销内倾、前轮外倾、前轮前束四个参数。

a．主销后倾:主销装在前轴上后，其上端略向外倾，称为主销后倾。

b．主销内倾:主销装在前轴上后，其上端略向内倾，称为主销内倾。

c．前轮外倾:汽车的前轮安装后，其旋转平面上方略向外倾，称为前轮外倾。

d．前轮前束:汽车两个前轮的旋转平面不平行，前端略向内收，称为前轮前束。汽车的前束值一般小于10mm，通过改变横拉杆的长度可以调整前束的大小。

2)支承桥

转向桥和支承桥都属于从动桥。有些单桥驱动的三轴汽车，往往将后桥设计成支承桥。挂车上的车桥也是支承桥。发动机前置前驱动轿车的后桥也属于支承桥。

5．车轮与轮胎

车轮的功用是支承汽车车体重量，缓和由于路面不平引起的冲击力，接受和传递制动力和驱动力，轮胎具有抵抗侧滑的能力。轮胎具有自动回正的能力，使汽车正常转向，保持汽车直线行驶。

(1)车轮(见图3－2)

1—车轮螺栓　2—气门嘴　3—车轮饰板　4—轮辐板　5—轮辋　6—子午线轮胎　7—平衡块及夹子

图3－2　车轮总成

1)组成通常车轮由轮毂、轮辋以及这两件元件之间的连接部分称为轮辐的元件所组成。

2)分类

按照轮辐的结构不同，车轮可分为辐板式和辐条式。

根据轮辋形式不同，又可分为组装轮辋式、可调式车轮、对开式、可反装式车轮。

根据车轮材质不同，又有铝合金、镁合金、钢车轮之分。

辐板式车轮由挡圈、辐板、轮辋和气门嘴伸出口组成。辐板为钢质圆板，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。

轿车的辐板采用材料较薄，常冲压成起伏各样形状，以提高刚度。辐板上开有若干孔，用以减轻质量，同时有利于制动器散热，安装时可作把手。

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。

辐条式车轮这种车轮的轮辐是钢丝辐条或者是用轮毂铸成一体的铸造辐条。钢丝辐条车轮(如图3－3(a)所示)由于价格昂贵、维修安装不便，故仅用于赛车和某些高级轿车上。铸造辐条式车轮(如图3－3(b)所示)用于重型货车上。在这种结构的车轮上，轮辋是用螺栓和特殊形状的衬块固定在辐条上，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。

1—轮辋2—衬块3—螺栓4—辐条5—配合锥面6—轮毂

图3－3　轮辋结构

轮辋结构(图3－3)轮辋按其断面结构形式分为深式轮辋、平式轮辋和可拆式轮辋。

深槽式轮辋，代号(DC)，这种轮辋多用于小轿车及越野车上。易于装卸，因而它的轮辋一般都采用钢板冲压成形的整体结构。

平底轮辋如图，代号(WFB)，主要用于中、重型载货汽车，自卸汽车和大客车。

对开式轮辋(对拆平底式轮辋)代号(DT)。它由左右可分的两半轮辋组成。两部分轮辋可以是等宽度，也可以不等宽，它们之间用螺栓固紧在一起形成用以安装轮胎的轮辋。

(2)轮胎

轮胎作为汽车与道路之间力的支撑和传递部分，它的性能对汽车行驶性能影响很大。轮胎的性能与其结构、材料、气压、花纹等因素有关。

轮胎总成是安装在轮辋上的，直接与路面接触。它的作用是:承受汽车的重力;在汽车行驶中，路面不平引起冲击和振动要求轮胎与悬架一齐起缓和冲击的作用;保证车轮和路面接触具有良好的附着性;传递驱动力和制动力，保持汽车行驶稳定性。

1)结构轮胎主要由胎冠、胎肩、胎侧、胎体和胎圈等部分组成(图3－4)。

1—胎冠　2—胎肩　3—胎侧　4—胎圈　5—胎面　6—缓冲层(带束层)　7—帘布层

图3－4　轮胎结构

①胎冠　是指外胎两胎肩夹的中间部位。包括胎面、缓冲层(或带束层)和帘布层等。

胎面　是指胎冠最外层与路面接触带有花纹的外胎胶层。其作用是保护胎体，防止其早期磨损和损伤。

缓冲层　是指斜交轮胎胎面和胎体之间的胶布层。作用是缓和并部分吸收路面对轮胎的冲击。

带束层　是指在子午线轮胎和带束斜交轮胎的胎面基部下，沿胎面中心线圆周方向箍紧胎体的材料层。作用是增强轮胎的周向刚度和倾向刚度，并承受大部分胎面的应力。

帘布层　是指胎体中由覆胶平行帘线组成的布层，它是胎体的骨架，支撑外胎各部分。

②胎侧　是指胎肩到胎圈之间的胎体侧壁部位上的橡胶层，作用是保护胎体，承受侧向力。

③胎体　是由一层或数层帘布与胎圈组成整体的充气轮胎的受力结构。斜交轮胎的胎体帘布线彼此交叉排列，子午线的胎体帘线互相平行。

④胎圈　是指轮胎安装在轮辋上的部分，由胎圈芯和胎圈包布等组成。作用是防止轮胎脱离轮辋。

2)分类

汽车轮胎按胎体结构不同可分为充气轮胎和实心轮胎。汽车上常用的汽车轮胎是充气轮胎。实心轮胎目前仅用于在沥青混凝土路面的干线道路上行驶的低压汽车或重型挂车上。

充气轮胎按结构不同可以分为有内胎和无内胎两种。

按帘布材料可分为棉帘布轮胎、人造线轮胎、尼龙轮胎、钢丝轮胎、聚酯轮胎、玻璃纤维轮胎、无帘布轮胎。

按胎面花纹可分为普通花纹轮胎、越野花纹轮胎、混合花纹轮胎。

按气压可分为高压轮胎、低压轮胎、超低压轮胎。

按帘布层结构可分为斜交轮胎、带束斜交轮胎和子午线轮胎。

①有内胎的充气轮胎主要由外胎、内胎、垫带组成。内胎中充满压缩空气。外胎用来保护内胎不受损伤且具有一定弹性;垫带放在内胎下面，防止内胎与轮辋硬性接触受损伤。

②普通斜交轮胎

它的特点是帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉排列，各帘布层与胎冠中心线成35°～40°的交角，因而叫斜交轮胎。

③子午线轮胎

这种轮胎的胎体帘布层与胎面中心线呈90°或接近90°角排列，帘线分布如地球的子午线，因而称为子午线轮胎。子午线轮胎帘线强度得到充分利用，它的帘布层数小于普通斜交轮胎帘布层数，使轮胎重量可以减轻，胎体较柔软。子午线胎采用了与胎面中心线夹角较小(10°～20°)的多层缓冲层，用强力较高、伸张力小的结构帘布或钢丝帘布制造，可以承担行驶时产生的较大的切向力。带束层象钢带一样紧紧箱在胎体上，极大地提高胎面的刚性和驱动性以及耐磨性。

子午线轮胎本身结构原因，使其高速旋转时变形轮、生温低、产生驻波的临界速度比斜交胎高，提高了行驶中的安全性。

④无内胎轮胎

在外观上与普通轮胎相似。所不同的是无内胎轮胎的外胎内壁上附加了一层厚约2～3mm的专门用来封气的橡胶密封层，它是用硫化的方法黏附上去的，密封层正对着的胎面下面，贴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，自粘层能自行将刺穿的孔黏合，因此又叫有自粘层的无内胎轮胎。

无内胎轮胎在穿孔时，压力不会急剧下降，有利于安全行驶，无内胎轮胎不存在内外胎之间的磨损和卡住，它的气密性好，可直接通过轮辋散热，温升低，使用寿命长，结构简单，重量轻。其缺点是途中坏了修理困难。

3)轮胎的气压

充气轮胎按胎内空气压力大小可分为高压胎、低压胎和超低压胎三种。高压胎(气压0．49～0．69MPa)，低压胎(气压0．147～0．49MPa)，超低压胎(气压0．147MPa以下)。

现今，载重车、轿车大都采用低压胎，因为低压胎弹性好、断面宽，与路面接触面积大、胎壁薄、散热性好。这些性能使轮胎寿命延长。

6．悬架

(1)作用

把车架与车桥弹性连接起来，吸收或缓和车轮在不平路面上受到的冲击和振动，传递各种作用力和力矩。

(2)组成

一般由弹性元件、导向装置和减振器三部分组成。

(3)类型

悬架可分为独立悬架和非独立悬架两类(图3－5)。

图3－5　悬架类型

1)独立悬架　独立悬架的特点是:每一侧车轮单独通过弹簧悬挂在车架下面，汽车行驶中，当一侧车轮跳动时，不会影响另一侧车轮的工作。独立悬架中多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧作为弹性元件，并配用导向装置和减振器。独立悬架在轿车上广泛应用。

2)非独立悬架　非独立悬架的特点是两侧的车轮分别安装在同一整体式车轿上，车轿通过弹性元件与车架相连。这种悬架在汽车行驶中，当一侧车轮跳动时，另一侧车轮也将随之跳动。非独立悬架中广泛采用钢板弹簧作为弹性元件，这种悬架在中、重型汽车上普遍采用。

(4)弹性元件

悬架采用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧等。

1)钢板弹簧

钢板弹簧又叫叶片弹簧，它是由若干不等长的合金弹簧片叠加在一起组合成一根近似等强度的梁。钢板弹簧的第一片(最长的一片)称为主片，其两端弯成卷耳，内装青铜或塑料或橡胶。粉末冶金制成的衬套用弹簧销与固定在车架上的支架、吊耳作铰链连接。钢板弹簧的中间用U形螺栓与车桥固定。

钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可促使车架的振动衰减。各片间的干摩擦，车轮将所受冲击力传递给车架，且增大了各片的磨损。所以在装合时，各片间涂上较稠的润滑剂(石墨润滑脂)，并应定期保养。

2)螺旋弹簧

螺旋弹簧是用弹簧钢棒卷制而成，它们有刚度不变的圆柱形螺旋弹簧和刚度可变的圆锥形螺旋弹簧。

螺旋弹簧大多应用在独立悬架上，尤以前轮独立悬架采用广泛。有些轿车后轮非独立悬架也有采用螺旋弹簧作弹性元件的。由于螺旋弹簧只承受垂直载荷，它用做弹性元件的悬架要加设导向机构和减振器。它与钢板弹簧相比具有不需润滑，防污性强，占用纵向空间小，弹簧本身质量小的特点，因而现代轿车上广泛采用。

3)扭杆弹簧

扭杆弹簧总成用铬钒合金弹簧钢制成，它的表面经过加工很光滑。通常为保护扭杆表面，在其上涂有环氧树脂，并包一层玻璃纤维，再涂一层环氧树脂，最后涂上沥青和防锈油漆，以防摩蚀和损坏表面，从而提高扭杆弹簧的使用寿命。

4)气体弹簧

气体弹簧主要有空气弹簧和油气弹簧两种。

气体弹簧是以空气做弹性介质，即在一个密闭的容器内装入压缩空气(气压为0．5～1MPa)，利用气体的可压缩性实现弹簧的作用，这种弹性元件叫空气弹簧，它分为囊式和膜式空气弹簧。空气弹簧在轿车上尤其在主动悬架中被采用。这种弹簧随着载荷的增加，容器内压缩空气压力升高，使其弹簧刚度也随之增加，载荷减少，弹簧压力也随空气压力减少而下降，因而这种弹簧有其理想的弹性特性。

油气弹簧以气体(氮气－惰性气体)作为弹性介质，用油液作为传力介质。

(5)减振器(图3－6)

功用改善汽车行驶平顺性。为衰减振动，汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器。

工作原理当车架(或车身)和车桥间受震动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使汽车震动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。在油液通道截面和等因素不变时，阻尼力随车架与车桥(或车轮)之间的相对运动速度增减，并与油液黏度有关。

1—活塞杆　2—工作缸筒　3—活塞　4—伸张阀　5—储油缸筒　6—压缩阀　7—补偿阀　8—流通阀　9—导向座　10—防尘罩　11—油封

图3－6　减振器