汽车构造课件：第二十一章 车桥和车轮

第二十一章第二十一章 车桥与车轮车桥与车轮第第1 1节节 车车 桥桥车桥：车桥：又称车轴，是汽车中又称车轴，是汽车中连接左右连接左右(前前中或后中或后)车轮，车轮，并通过悬架与车架连接的部并通过悬架与车架连接的部件。件。车桥的功用是传递车架（或车桥的功用是传递车架（或承载式车身）与车轮之间各承载式车身）与车轮之间各方向的作用力和力矩。方向的作用力和力矩。车桥的分类：车桥的分类：按车桥的结构分为：按车桥的结构分为：断开式车桥断开式车桥整体式车桥整体式车桥按车桥连接的车轮的作用：按车桥连接的车轮的作用：驱动桥驱动桥转向驱动桥转向驱动桥转向桥转向桥支持桥支持桥从动桥从动桥驱动桥驱动桥两轴汽车：两轴汽车：前桥为转向驱动桥；前桥为转向驱动桥；后桥为支持桥（或驱动桥）。后桥为支持桥（或驱动桥）。或者：或者：前桥为转向桥；前桥为转向桥；后桥为驱动桥。后桥为驱动桥。前置前驱动前置前驱动或四轮驱动或四轮驱动多轴汽车：多轴汽车：前桥为转向桥；前桥为转向桥；后桥为驱动桥后桥为驱动桥;中桥为支持桥或者驱动桥。中桥为支持桥或者驱动桥。或别的组合形式或别的组合形式整体式车桥：整体式车桥：一般在汽车采用非独立悬架时，车桥中部刚性连接，这种一般在汽车采用非独立悬架时，车桥中部刚性连接，这种车桥叫整体式车桥；车桥叫整体式车桥；断开式车桥：断开式车桥：一般在汽车采用独立悬架时，车桥采用活动关节结构，左一般在汽车采用独立悬架时，车桥采用活动关节结构，左右车轮可以独立运动，这种车桥称之为断开式车桥。右车轮可以独立运动，这种车桥称之为断开式车桥。前置后驱动前置后驱动1.1 1.1 转向桥转向桥转向桥转向桥通过悬架弹簧与车架连接；通过悬架弹簧与车架连接；通过两侧车轮支承车身。通过两侧车轮支承车身。利用车桥中的转利用车桥中的转向节使车轮偏转一定的角度，实现转向。向节使车轮偏转一定的角度，实现转向。一般汽车的转向桥就是汽车的前桥。一般汽车的转向桥就是汽车的前桥。汽车转向桥的受力：汽车转向桥的受力：垂直载荷；垂直载荷；纵向力及其力矩；纵向力及其力矩；侧向力及其力矩。侧向力及其力矩。a.a.整体式转向桥整体式转向桥组成：组成：前梁；前梁；转向节；转向节；轮毂；轮毂；主销。主销。前梁：前梁：断面常采用工字梁或空心圆管梁，以承断面常采用工字梁或空心圆管梁，以承受弯矩为主，在制动时承受弯矩和扭矩。受弯矩为主，在制动时承受弯矩和扭矩。主销：主销：为连接前梁和转向节的部件，主销固定在前梁为连接前梁和转向节的部件，主销固定在前梁的销孔内，为静配合，与转向节的销孔为动配合。的销孔内，为静配合，与转向节的销孔为动配合。轮毂：轮毂：为旋转件，在轮毂上可安装轮辋，制动毂。通过为旋转件，在轮毂上可安装轮辋，制动毂。通过两个轮毂轴承安装在转向节轴径上，内端为大轴承两个轮毂轴承安装在转向节轴径上，内端为大轴承。转向节：转向节：为一叉形件，在叉形件上有安装主销的两个轴孔，为一叉形件，在叉形件上有安装主销的两个轴孔，下耳与前梁拳部装入滚子推力轴承，使转向灵活，上耳与拳下耳与前梁拳部装入滚子推力轴承，使转向灵活，上耳与拳部装有调整垫片，调整间隙。转向节臂推对转向节，转向节部装有调整垫片，调整间隙。转向节臂推对转向节，转向节便可绕主销转动而使前轮偏转。便可绕主销转动而使前轮偏转。其它部分：其它部分：转向节臂与转转向节臂与转向杆系共同运向杆系共同运动，实现汽车动，实现汽车的转向。的转向。润滑：润滑：转向桥的运转向桥的运动部件之间动部件之间的润滑，一的润滑，一般采用润滑般采用润滑脂润滑。脂润滑。b.b.断开式转向桥：断开式转向桥：断开式转向桥断开式转向桥与独立悬架相与独立悬架相匹配，其组成匹配，其组成与非断开式相与非断开式相比有比较大的比有比较大的不同，主要由不同，主要由转向节、悬臂转向节、悬臂等组成。等组成。广泛应用于轿广泛应用于轿车或者轻型车车或者轻型车辆的前桥。辆的前桥。1.2 1.2 转向驱动桥转向驱动桥在许多轿车和全轮驱动的越野车上，前桥除了作为转向桥在许多轿车和全轮驱动的越野车上，前桥除了作为转向桥外，还是驱动桥，故称为转向驱动桥外，还是驱动桥，故称为转向驱动桥,主要由主减速器、差主要由主减速器、差速器、万向节、转向节、主销等组成速器、万向节、转向节、主销等组成 结构特点：半轴分成两外端，中间用万向节连接；主销分成上下两端，且轴线必通过万向节中心，以确保不发生运动干涉；转向节轴颈部分作成中空，以便外半轴穿过。支持桥 既无转向功能又无驱动功能的桥称为支持桥前置前驱轿车的后桥为典型的支持桥。1.3 1.3 转向轮的定位参数转向轮的定位参数转向轮定位的功用：转向轮定位的功用：保证转向后转向轮保证转向后转向轮(前前)轮可以自动回正轮可以自动回正，并避免或减少轮胎的磨，并避免或减少轮胎的磨损。损。转向轮定位参数：转向轮定位参数：主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角、前轮前束主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角、前轮前束。a.a.主销后倾角主销后倾角 主销后倾角：主销在汽主销后倾角：主销在汽车的纵向平面具有的向车的纵向平面具有的向后的倾角。后的倾角。即主销轴线即主销轴线与地面垂线在汽车纵平与地面垂线在汽车纵平面内的夹角。面内的夹角。主销后倾角的作用：主销后倾角的作用：产生回正的稳定力矩产生回正的稳定力矩FYl.ab称为主销后倾拖距称为主销后倾拖距.对稳定力矩的要求：对稳定力矩的要求：稳定力矩不能太大，否则将导致转向沉重。稳定力矩不能太大，否则将导致转向沉重。主销后倾角的大小是可调整的，主销后倾角的大小是可调整的，主销后倾角的范围：主销后倾角的范围：23采用低压轮胎的汽车的稳定力矩增加，后倾角较小甚至为负。采用低压轮胎的汽车的稳定力矩增加，后倾角较小甚至为负。b.b.主销内倾角主销内倾角主销内倾角：主销在汽车横向平主销内倾角：主销在汽车横向平面的倾角，面的倾角，即主销轴线与地面垂即主销轴线与地面垂线在汽车横向断面内的夹角线在汽车横向断面内的夹角。主销内倾角的作用：主销内倾角的作用：l产生自动回正力矩产生自动回正力矩;l使转向操纵轻便；使转向操纵轻便；l减小转向盘上的冲击力减小转向盘上的冲击力.主销内倾角的范围主销内倾角的范围：小于：小于8主销偏置主销偏置c：4060mm；主销内倾角靠机加工时前梁两端的主销孔倾斜来保证的，是不可调整的。主销内倾角靠机加工时前梁两端的主销孔倾斜来保证的，是不可调整的。c.c.前轮外倾角前轮外倾角前轮外倾角：前轮外倾角：车轮中心平面车轮中心平面与地面垂直平面在汽车横向与地面垂直平面在汽车横向断面内的夹角。断面内的夹角。前轮外倾角的作用：前轮外倾角的作用：避免汽车满载时车轮内避免汽车满载时车轮内倾而引起车轮的偏磨，并防倾而引起车轮的偏磨，并防止轮毂外端的轴承和紧固螺止轮毂外端的轴承和紧固螺母承受过大的载荷母承受过大的载荷,和拱形和拱形路面配合，并提高车辆的安路面配合，并提高车辆的安全性。全性。前轮外倾角的范围：前轮外倾角的范围：1车轮外倾角靠设计时使转向节的轴颈与水平面成一定的角度实现。车轮外倾角靠设计时使转向节的轴颈与水平面成一定的角度实现。d.d.前轮前束前轮前束前轮前束：前轮前束：前轮后端边前轮后端边缘距离与前端边缘距离缘距离与前端边缘距离的差值称为前轮前束。的差值称为前轮前束。前轮前束的作用：前轮前束的作用：消除因前轮外倾引消除因前轮外倾引起的前轮边滚边滑的现起的前轮边滚边滑的现象。象。前轮前束的范围：前轮前束的范围：(A-B)=012mm前轮前束通过调整转向横拉杆来实现。前轮前束通过调整转向横拉杆来实现。d.d.后轮外倾与前束后轮外倾与前束后轮前束作用：后轮前束作用：汽车行驶时后轮产生前张，汽车行驶时后轮产生前张，为消除此现象后轮设置前束。为消除此现象后轮设置前束。后轮外倾角作用：后轮外倾角作用：增加车轮接地跨度（增加车轮接地跨度（如红旗如红旗CA7220），提高车辆的横向），提高车辆的横向稳定性。稳定性。抵消高速行驶时的负前束引抵消高速行驶时的负前束引起的不利影响。起的不利影响。后轮一般采用负外倾后轮一般采用负外倾。第第2 2节节 车轮与轮胎车轮与轮胎车轮和轮胎的作用：车轮和轮胎的作用：支持整车；支持整车；缓冲地面的冲击；缓冲地面的冲击；与路面作用产生驱与路面作用产生驱动力、制动力；动力、制动力；转向时产生侧向抗转向时产生侧向抗力平衡离心力和自动力平衡离心力和自动回正力矩；回正力矩；越障提高车辆的通越障提高车辆的通过性。过性。车轮是介于轮车轮是介于轮胎和车轴之间胎和车轴之间承受负荷的旋承受负荷的旋转组件，主要转组件，主要由轮辋、轮辐由轮辋、轮辐等组成。等组成。轮辋用于安装轮辋用于安装轮胎，轮辐是轮胎，轮辐是介于车轴和轮介于车轴和轮辋之间的支承辋之间的支承部分部分 2.1 2.1 车轮的分类车轮的分类按轮辐的构造分为：按轮辐的构造分为：辐板式和辐条式。辐板式和辐条式。辐板式车轮结构辐板式车轮结构1.挡圈挡圈2.辐板辐板:用来连接轮毂和轮辋，有时用来连接轮毂和轮辋，有时和轮毂制造成一体和轮毂制造成一体3.轮辋轮辋4.气门嘴孔气门嘴孔辐条式车轮l钢丝副条和铸造副条；钢丝副条和铸造副条；l钢丝副条仅用于赛车和高级轿车上，铸造辐条钢丝副条仅用于赛车和高级轿车上，铸造辐条用于装载质量较大的货车上。用于装载质量较大的货车上。现代汽车的轮辐多种多样，与汽现代汽车的轮辐多种多样，与汽车造型融为一个整体，对整车起车造型融为一个整体，对整车起到了很好的装饰作用。到了很好的装饰作用。采用少辐板的轮辐，也有利于制采用少辐板的轮辐，也有利于制动器的散热。动器的散热。2.1 2.1 车轮的分类车轮的分类按车桥一端安装的轮胎的数目分为：按车桥一端安装的轮胎的数目分为：单式和双式单式和双式。双式双式采用同一轮毂安装两套轮辐和轮辋采用同一轮毂安装两套轮辐和轮辋单式车轮单式车轮双式车轮的固定双式车轮的固定双螺母固定，可以防止汽车行双螺母固定，可以防止汽车行驶中固定辐板的螺母松脱，辐驶中固定辐板的螺母松脱，辐板左右两侧螺栓板左右两侧螺栓5旋向不同旋向不同采用球面弹簧垫圈，可以防采用球面弹簧垫圈，可以防止汽车行驶中螺母止汽车行驶中螺母1松脱，螺松脱，螺栓栓5可以统一采用右螺纹可以统一采用右螺纹2.2 2.2 车轮轮辋的结构车轮轮辋的结构a.常见的轮辋形式是：常见的轮辋形式是：深槽轮辋、平底轮辋、深槽轮辋、平底轮辋、对开式轮辋。对开式轮辋。深槽轮辋深槽轮辋 用于轿车及越野用于轿车及越野汽车，结构简单、刚汽车，结构简单、刚度大、质量小、适于度大、质量小、适于安装小尺寸、弹性较安装小尺寸、弹性较大的轮胎。尺寸大，大的轮胎。尺寸大，弹性小的轮胎难于装弹性小的轮胎难于装入。入。平底轮辋平底轮辋 适合于货车，克服了深适合于货车，克服了深槽轮辋的缺点，适合安装较槽轮辋的缺点，适合安装较硬的轮胎。硬的轮胎。b.b.车轮轮辋的轮廓类型与代号车轮轮辋的轮廓类型与代号深槽轮辋深槽轮辋DC深槽宽轮辋深槽宽轮辋WDC半深槽轮辋半深槽轮辋SDC平底轮辋平底轮辋FB平底宽轮辋平底宽轮辋WFB全斜底轮辋全斜底轮辋TB对开式轮辋对开式轮辋DTc.c.车轮轮辋的结构形式车轮轮辋的结构形式一件式轮辋一件式轮辋二件式轮辋二件式轮辋三件式轮辋三件式轮辋四件式轮辋四件式轮辋五件式轮辋五件式轮辋2.3 2.3 车轮轮辋的规格代号车轮轮辋的规格代号轮辋规格代号（轮辋规格代号（GB/T 2933-GB/T 2933-19951995）：）：名义宽度（英寸）名义宽度（英寸）轮缘高度代号轮缘高度代号 轮辋结构形式（一件轮辋结构形式（一件、其它、其它-）轮辋名义直径（英寸）轮辋名义直径（英寸）轮辋轮廓类型轮辋轮廓类型其它表示方法：其它表示方法：ISO标准标准 145.5 JJJIS标准标准 5.5-JJ 142.4 2.4 车轮规格车轮规格轮辋宽度轮辋宽度B；轮辋直径轮辋直径d；安装螺栓孔节圆直径安装螺栓孔节圆直径d1；偏置距偏置距E轮辋中心到车轮安轮辋中心到车轮安装面的距离；装面的距离；轮毂直径轮毂直径d2；安装螺栓直径安装螺栓直径d3。安装螺栓的数目和分布角度。安装螺栓的数目和分布角度。2.5 2.5 轮胎轮胎轮胎的作用：轮胎的作用：对轮胎的要求：对轮胎的要求：（1）缓冲减振；）缓冲减振；（2）与路面相互作用产生驱动力、制动力和侧向力；）与路面相互作用产生驱动力、制动力和侧向力；（3）保证汽车通过性；）保证汽车通过性；（4）承受汽车重力；）承受汽车重力；轮胎必须具有适宜的弹性、阻尼和承载能力；轮胎必须具有适宜的弹性、阻尼和承载能力；胎面部分具有增强附着能力的花纹：胎面部分具有增强附着能力的花纹：具有热稳定性、耐磨等具有热稳定性、耐磨等a.a.轮胎的类型和各类轮胎的特点轮胎的类型和各类轮胎的特点按用途分为：按用途分为：载货汽车轮胎（重型、中型、轻型）载货汽车轮胎（重型、中型、轻型）轿车轮胎轿车轮胎按轮胎胎体结构分为：按轮胎胎体结构分为：充气轮胎（汽车上使用的主要轮胎形式）充气轮胎（汽车上使用的主要轮胎形式）实心轮胎实心轮胎充气轮胎按组成结构分为：充气轮胎按组成结构分为：按帘线排列方向分为：按帘线排列方向分为：有内胎轮胎；有内胎轮胎；普通斜交轮胎；普通斜交轮胎；无内胎轮胎。无内胎轮胎。子午线轮胎。子午线轮胎。按充气大小分为：按充气大小分为：高压（高压（0.50.7Mpa）：刚度大，较硬，承载容量大，摩擦系数小。）：刚度大，较硬，承载容量大，摩擦系数小。低压（低压（0.150.45Mpa）弹性好、断面宽、接触面积大、薄壁。）弹性好、断面宽、接触面积大、薄壁。超低压（超低压（0.15以下）。以下）。b.b.有内胎充气轮胎的组成：有内胎充气轮胎的组成：由外胎、内胎、垫带三部分组成。由外胎、内胎、垫带三部分组成。帘布层（胎体）：帘布层（胎体）：是外胎的骨架，用双是外胎的骨架，用双数层的挂胶布组成，保持轮胎的形状和数层的挂胶布组成，保持轮胎的形状和尺寸，层数越多，轮胎强度越大；尺寸，层数越多，轮胎强度越大；胎面是胎面是轮胎滚动与路面接触重要部分，轮胎滚动与路面接触重要部分，刻有各种花纹和窄槽；刻有各种花纹和窄槽；胎肩胎肩是胎冠与胎是胎冠与胎侧之间的过渡部分，也有横纹利于散热；侧之间的过渡部分，也有横纹利于散热；胎侧薄且软的橡胶层，用来保护帘布层。胎侧薄且软的橡胶层，用来保护帘布层。外胎各组成部分的作用：外胎各组成部分的作用：缓冲层：缓冲层：位于胎面与帘布层之间的胶片，位于胎面与帘布层之间的胶片，弹性较大，缓和路面的冲击；弹性较大，缓和路面的冲击；胎圈：胎圈：由钢丝圈、帘布层包边、胎圈包由钢丝圈、帘布层包边、胎圈包布组成起到安装轮胎的作用，刚度和强布组成起到安装轮胎的作用，刚度和强度较大。度较大。c.c.普通斜交轮胎与子午线轮胎：普通斜交轮胎与子午线轮胎：普通斜交轮胎：普通斜交轮胎：帘布层和缓冲层的各相邻层帘线交叉，且与胎帘布层和缓冲层的各相邻层帘线交叉，且与胎面中心线呈小于面中心线呈小于9090角排列的充气轮胎。角排列的充气轮胎。优点：优点：轮胎噪声小，外胎面轮胎噪声小，外胎面柔软、制造容易，价格柔软、制造容易，价格也较子午线轮胎便宜。也较子午线轮胎便宜。缺点：缺点：转向行驶时，接地面积转向行驶时，接地面积小，胎冠滑移大，抗侧小，胎冠滑移大，抗侧向力能力差，高速行驶向力能力差，高速行驶时稳定性差，滚动阻力时稳定性差，滚动阻力较大，油耗偏高，承载较大，油耗偏高，承载能力也不如子午线轮胎。能力也不如子午线轮胎。子午线轮胎：子午线轮胎：帘布层线与胎面中心线帘布层线与胎面中心线呈呈9090角或约角或约9090角排列的充气轮胎。角排列的充气轮胎。优点优点:1.接地面积大，附着性能好，胎面滑移接地面积大，附着性能好，胎面滑移小，对地面单位压力也小，因而滚动阻小，对地面单位压力也小，因而滚动阻力小，使用寿命长。力小，使用寿命长。2.胎冠较厚且有坚硬的带束层，不易刺胎冠较厚且有坚硬的带束层，不易刺穿，行驶时变形小，可降低油耗穿，行驶时变形小，可降低油耗38 3.因帘布层数少，胎侧薄，所以散热性因帘布层数少，胎侧薄，所以散热性能好。能好。4.径向弹性大，缓冲性能好，负荷能力径向弹性大，缓冲性能好，负荷能力较大。较大。5.在承受侧向力时，接地面积基本不变，在承受侧向力时，接地面积基本不变，故在转向行驶和高速行驶时稳定性好。故在转向行驶和高速行驶时稳定性好。缺点：缺点：因胎侧较薄柔软，胎冠较厚在其与因胎侧较薄柔软，胎冠较厚在其与胎侧过渡区易产生裂口；吸振能力弱，胎胎侧过渡区易产生裂口；吸振能力弱，胎面噪声大些；制造技术要求高，成本高。面噪声大些；制造技术要求高，成本高。d.d.轮胎花纹：轮胎花纹：f.f.无内胎的充气轮胎：无内胎的充气轮胎：没有内胎，空气直接压入外胎，轮胎穿孔时压力不会急剧下降，仍可没有内胎，空气直接压入外胎，轮胎穿孔时压力不会急剧下降，仍可以安全行驶；不存在内外胎卡住而损坏的现象；气密好性、可以直接靠轮以安全行驶；不存在内外胎卡住而损坏的现象；气密好性、可以直接靠轮辋散热，使用寿命长；结构简单，质量小。辋散热，使用寿命长；结构简单，质量小。缺点：缺点：途中修理困难；途中修理困难；有自粘层的轮胎，天气炎热时自粘层脱落，影响车轮动平衡。有自粘层的轮胎，天气炎热时自粘层脱落，影响车轮动平衡。g.g.活胎面轮胎：活胎面轮胎：优点：优点：可以在胎面磨损或者可以在胎面磨损或者不同的使用条件下更换胎不同的使用条件下更换胎面；面；缺点缺点：质量大；胎面环与胎质量大；胎面环与胎体之间有磨损；胎面环橡体之间有磨损；胎面环橡胶与钢丝体脱层。胶与钢丝体脱层。h.h.轮胎规格的标记方法轮胎规格的标记方法轮胎断面高轮胎断面高度度H与宽度与宽度B之比以百分之比以百分比表示称为比表示称为轮胎的扁平轮胎的扁平率。率。我国执行的轮胎标准为：我国执行的轮胎标准为：轿车轮胎：轿车轮胎：GB9743-1997；轿车轮胎系列：轿车轮胎系列：GB/T2978-1997；载重汽车轮胎：载重汽车轮胎：GB9744-1997；载重汽车轮胎系列：载重汽车轮胎系列：GB/T2977-1997；规定了轮胎的规格、基本参数、主要规定了轮胎的规格、基本参数、主要尺寸、气压负荷对应关系等。尺寸、气压负荷对应关系等。轮胎的磨损：轮胎的磨损：分为正常磨损和使用不当磨损。分为正常磨损和使用不当磨损。轮胎换位的路线：轮胎换位的路线：为了让轮胎均匀磨损，汽车行驶一段里程（为了让轮胎均匀磨损，汽车行驶一段里程（60008000km60008000km）后，应该进行换位。后，应该进行换位。一般采用左前一般采用左前右后；右前右后；右前左后的换胎路线。左后的换胎路线。作业：作业：P219:2P219:2，3 3，8 8，9.9.