汽车与构造驱动桥-悬架备课

汽车构造（驱动桥/悬架部分）各位同仁：根据湖7公司06年培训计划，要求研发人员向邵阳公司员工讲授汽车构造 方面的知识。第一章驱动桥驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳 等组成。其功用是：1,将万向传动装置（传动轴）传来的发动机动力（转矩）通过主减速器、差速器、半轴等传递到驱动车轮，实现 降速、增矩的功用；2, 通过主减速器圆锥齿轮轮副（传动副）改变转矩的传递方向； 3,通过差速 器实现两侧车轮的差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向。4,桥（桥 壳）有一定的承载能力（轴荷）5,整车结构的重要组成总成。驱动桥的类型有 断开式驱动桥和非断开式驱动桥2种。驱动桥通过悬架系统与车架连接，由于半轴与桥壳是刚性连成一体 的，因此半轴和驱动轮不能在横向平面运动。故称这种驱动桥为非断开 式驱动桥，亦称整体式驱动桥。一般汽车的驱动桥总成构造如图所示。1-1它由驱动桥壳1,主减速器2,差速器3,半轴4和轮毂组成。从变速器或分动器-传动轴-主减速器2 （降速、增矩）-差速器3 一左、右半轴（外端凸缘盘法兰）一轮毂（轮毂在半轴套管上转动） 一轮胎轮桐（钢圈）。为了提高汽车行驶的平顺性和通过性，有些轿车和越野车全部或 部分驱动轮采用独立悬架，即将两侧的驱动轮分别采用弹性悬架与车 架相联系，两轮可彼此独立地相对车架上、下跳动。与此相应主减速 器固定在车架上。驱动桥半轴制成两段并通过钱链连接， 这种驱动桥 称为断开式驱动桥。如图1-2第一节 驱动桥和转向驱动桥第二汽车制造厂东风EQ2080E型越野车的转向驱动桥东风EQ2080E型6x6越野车的转向驱动桥有主减速器和差速器动力从内半轴、外半轴、凸缘盘传递到前轮轮毂上。前轮转向和动力传 递，使用了三轴销式等角速万向节。II* *三轴情式等*角速万向节|箱式准等角速万向节的驱动前桥第二节主减速器一，单级主减速器主减速器的功能是进一步降低转速，将传动轴输入转矩进一步增大，以满足驱动轮克服阻力矩，使汽车正常起动和行驶。东风EQ1090E型中型货车的后桥单级主减速器齿轮是准双曲面齿轮，主减速比为6.33。圆锥滚子轴承固定主动锥齿轮。叉形凸缘用花梢螺母紧在主动锥 齿轮轴上，可调节圆锥滚子轴承的预紧度。差速器壳固定在主减速器壳上。轴承调整螺母用来调节轴承预紧 度。主从动齿轮装配时，调整垫片用来调节纵向啮合深度。左右调整 螺母用来调节横向啮合深度。正反转啮合印记在略靠齿面小头、1/3高处、印记占齿面积的2/3为合格。单级主减速器 I.LLL3 二 13* 17* 回椎 滚子轴承4. i 减速拚：5. 速黑壳6.支承 螺抬7,从动镣 “轮8,进油道 9. H.调整垫片 10.防空罩11. 形凸缭12.油 封15,轴承他 It-回油小 18.主助港肉轮 】9,圆柱滤子轴承 2%行单小轮举片 2U行邠齿轮 ?3千轴齿轮推力 望片嘱半轴街 轮24.行皇1轮 轴卜字岫 工5.蟀松二，双级主减速器双级主减速器可获得较大的传动比，同时又能保证有较大的离地 间隙，使汽车通过性能较好。两级传动比分别由螺旋锥齿轮副和圆柱 齿轮副决定。第一级主动齿轮的轴由圆锥滚子轴承支撑。 轴承预紧度用调整垫 片调整。跨置式的第一级从动锥齿轮和第二极主动斜齿圆柱齿轮的轴 由圆锥滚子轴承支撑。调整垫片的厚度可调整轴承预紧度和第一级从 动锥齿轮的水平位置，同时调整第一级主、从动锥齿轮的横向啮合深 度。纵向啮合深度也用调整垫片来调整。第二极从动齿轮齿圈调整织片、式度垫片、第二级主动值轮.谒站理母一 3.皿斗第一板主幼齿轮幢.就承座第-事主幼齿死X 毛器壳-谭监幻F；一轴承霹0I第一侬从幼蛇帮差懑器无-第二雄从功为铃三，轮边减速器（略祥）单级（或双级）主减速器附轮边减速器矿山、水利及其他大型工程等所用的重型汽车， 工程和军事上用的重型牵引越野汽车及大型公共汽车等， 要求有高的动力性，而车速 可相对较低，因此其传动系的低挡总传动比都很大。 在设计上述重型汽车、大型公共汽车的驱动桥时，为了使变速器、分动器、传动轴等总成不致因承受过大转矩而使它们的尺寸及质量过大， 应将传动系的传动比以尽可能大的比率分配给驱动桥。 这就导致一些重型汽车、 大型公共汽车驱动桥的主减速比往往要求很大。 当其值大于 12 时， 一般结构的主减速器难于达到要求， 因此许多重型汽车、 大型公共汽车往往采用单级（或双级）主减速器附加 轮边减速器 的结构型式，将驱动桥的一部分减速比分配给安装在轮毂中间或近旁的轮边减速器。 这不仅使驱动桥中间部分主减速器的尺寸减小，保证了足够的离地间隙，而且可得到比较大的驱动桥总减速比（其值往往在 1626左右）；由于半轴位于轮边减速器前，其所承受的转矩也大为减小，因而半轴、差速器及主减速器从动齿轮等零件的尺寸也可以减小。 但是轮边减速器在一个驱动桥上就需要两套，使结构复杂，成本提高，因此只有当驱动桥的总减速比大于12 时，才推荐采用。按齿轮及其布置型式， 轮边减速器有行星齿轮式和普通圆柱齿轮式两种类型，它们各有不同的布置方案。第三节 差速器差速器不起差速作用时，左右车轮转速相同，行星齿轮本身不转动。差速器起差速作用，行星齿轮转动，左右车轮转速不等。十字轴固定在差速器壳内，与从动锥齿轮以相同的转速转动，并通过半轴齿轮带动左右半轴和驱动车轮转动。半轴齿轮 推力垫片半轴行星 齿齿轮 轮r半半事由轮差速器壳 轴推力整片J行星齿轮 行星齿轮 球面垫片行星齿轮一边随十字轴绕半轴齿轮（太阳齿轮）公转，一边绕十字轴轴颈自转时，可以推导出下列关系式W1 + W2 = 2W0或 V1 + V2 = 2V0 ,即：左右半轴齿轮的转速之和等于从动锥齿轮转速的两倍，而与行星齿轮本身的自转转速无关。差速器行星齿轮自转产生的内摩擦力矩的 一半加到转速慢的车轮上，另一半加到转速快的车轮上。扭矩的分配：对称式锥齿轮差速器转矩的分配情况。当行星齿轮转动, 左右车轮出现转速差。快转车轮获得的转矩略小，慢转车轮获得的转 矩略大。行星齿轮不自转，差速器无差速作用时，左右半轴齿轮平分从动锥齿轮传递的驱动转矩 M0,即M1=M2=1/2M0 。行星齿轮自转，差速器起差速作用，行星齿轮与半轴齿轮间产生 摩擦力F1和F2,并产生摩擦力矩 MT。MT的一半使转速快的半轴 齿轮获得的转矩 M1减小，另一半使转速慢的半轴齿轮获得的转矩 M2增大，即M1 = 1/2 (M0-MT)、M2=1/2 (M0+MT)。定义K=M2/M1为差速器的锁紧系数。普通锥齿轮差速器的 K值较小（K=1）。当汽车在良好路面直 线行驶或转向行驶时，差速器的差速性能是满意的。但汽车在坏路面, 比如泥泞或冰雪路面行驶时，则因某侧驱动轮行驶在摩擦力小的路面 上，另一侧驱动轮获得的转矩仅有 1/2M0稍多一点而严重影响汽车 的行驶能力。差速器强制锁止式当左右驱动轮与路面附着条件相差较大时，普通差速器不能使汽车获 得足够牵引力。抗滑差差速器能将输入转矩更多或全部给附着条件好，滑转程度低的车轮。抗滑差差速器有强制锁止式、自由轮式和高摩擦自锁式等类型，后者 又有摩擦片式和滑块凸轮式等结构。普通锥齿轮差速器加上差速锁就成为强制锁止式抗滑差差速器。当一侧驱动车轮打滑，驾驶员接通压缩空气，使其进入差速锁的工作缸，推动 活塞右移，使外、内结合器的齿面咬合在一起，半轴与差速器壳成为一体普通锥齿轮差速器失去作用，不打滑驱动车轮获得主减速器从动锥齿轮传递的全部转矩。因此，此时普通锥齿轮差速器的锁紧系数 K为无穷大。汽车驶入打滑路面将差速锁结合时，要暂时停车。汽车再驶入好路面时要及 时解除差速锁，这就造成强制锁止式差速器使用起来很不方便。rrrh 2 活冰皮碗气路管以头i- - - - 11丁力M1.外站合器/内结合器差速器克第四节半轴与桥壳后桥整体铸造桥壳和半轴套管东风EQ1090E型中型货车的后桥整体铸造桥壳，半轴套管压装在后 桥壳上，用来套装半轴和支撑车轮轮毂。桥壳上的通气塞作用是，当 主减速器内的润滑油雾压力太高时， 从该孔泄漏，保证主减速器内油 雾压力不致太高，从而保证润滑油质量和使用周期。 这种整体式桥壳刚度大、强度高，但铸造困难。整体式驱动桥壳整体式后桥壳轴套管通气塞 c后盖第二章悬架第一节 概述1,悬架的功用和组成悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力 连接装置的总称。纲板押饿I一大多用作独立.技里不变刚度一多用于中型及亚型汽车1起科性儿件和导向机/作用可杳去导向机构）. 梆蝠弹线是近似不受阐度的等强区樊，曹，；同时有 一-的减振作用.）支支刚度一季用于装载质量也化m度技大的中型,车渐变刖顶一笔用于粽型版举弹性元目一悬架44,或承 载式4q） 与车柝（或 车轮之间切传力遑 接连接装置 的总称（蔻免道路井 力接件列车梁 .斗身*/和冲 击力作化力构件的一螺阪蚌簧-广泛用;独立心栗，特别是前轮敕立悬架，有些轿车 后轮非独。旦架.此项加减丁器和导向机构.号蝶密不变刚度黎螺蝶刚授T引杆弹诜|掇杯本身初话剧发是流8b但果用扭杆弹注的量里是 变刚度的.-匚匹歪交浏国涧黄，依也W向机构哌叵司一卷作悬架副簧和崔冲块I油液式双向用力式状报阖一件压维和伸张场行程内都起减振作用 一4液式通向作用减振器仅市伸兴仃程起他振作用T油气充I式诚捱湍用力可消式减振器一当悬架系统某一整数变化时减振糊的阻力也随之改笑.同时，使车轮按 一定能迹相对于 车架和车身跳动*起导向作用）慢|用稳定器学晟济百邛二客车I.）防止汽军转向时. 发生过大的横向WM.它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反 力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传 递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般都由1,弹性元件；2,减振器；3导向机构三部分组成。（如图）由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦， 路面作用于车轮上的垂直 反力往往是冲击性的，特别是在坏路面上高速行驶时，这种冲击力将 达到很达的数值。冲击力传到车架和车身时，可能引起汽车机件的早 期损坏，传给乘员和货物时，将使乘员感到极不舒适，货物也可能受 到损伤。为了缓和冲击，在汽车行驶系统中，除了采用弹性的充气轮 胎之外，在悬架中还必须装有 弹性元件，使车架（或车身）与车桥（或 车轮）之间做弹性联系。但弹系统在受到冲击后，将产生振动。持续 的振动易使乘员感到不舒适和疲劳。故悬架还应具有减振作用，使振 动迅速衰减（振幅迅速减小）。为此，在许多结构形式的汽车悬架中 都设有专门的减振器。车轮相对于车架和车身跳动时，车轮（特别是转向轮）的运动轨迹应符合一定的要求，否则对汽车行驶性能（特别是操纵稳定性）有不利的影响。 因此， 悬架中的传力构件同时还承担着使车轮按一定轨迹相对于架和车身跳动的任务， 因此这些传力构件还起导向作用， 故称 导向机构 。由此可见， 上述这三个组成部分分别起缓冲、 减振和导向的作用 ，然而三者共同的任务则是传力 。在多数的轿车和客车上， 为防止车身在转向行驶等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架中还设有辅助弹性元件-横向稳定器。应当指出， 悬架只要具备上述各个功能， 在结构上并非一定要设置上述这些单独的装置不可。 例如常见的钢板弹簧， 除了作为弹性元件起缓冲作用外， 本身安装形式就具有导向作用， 因此就没有必要另行设置导向机构。此外，钢板弹簧是多片叠成的，其本身具有一定的减振能力， 因而在对减振要求不高时， 采用钢板弹簧作为弹性元件的悬架中，也可以不装减振器 （例如一般中、重型载货汽车都不装减振器）2，悬架系统的自然振动频率由悬架刚度和悬架弹簧支承的质量 （簧载质量） 所决定的车身自然振动频率 （亦称振动系统的固有频率） 是影响汽车行驶的平顺性的悬架重要性能指标之一。人体所习惯的垂直振动频率是步行时身体 上、下运动的频率，约为11.6Hz。车身自然振动频率应当尽可能地处于或接近这一频率范围。 根据力学分析， 如果将汽车看成一个在弹性悬架上作单自由度振动的质量， 则悬架系统的自然振动频率 （固有频率）为： n=1/2*3.14 K/M =1/2*3.14 g/f 式中：g-重力加速度f-悬架的垂直变形（挠度）；M-悬架的载质量；K=Mg/f 悬架的（刚度）由上式可见；1） 在 悬架所受垂直载荷一定时，悬架刚度愈小，则汽车自然振动频率低。但悬架刚度愈小，在一定载荷下悬架垂直变形就愈大，即车轮上下跳动所需要的空间愈大，这对于簧载质量大的货车，在结构上是难以保证的，故实际上货车的车身自然振动频率往往偏高，而大大超过上述理想的频率范围；2） 当 悬架刚度一定时，簧载质量愈大，则悬架垂直变形全愈大，而自然振动频率愈低。 故空车行驶时的车身自然振动频率要比满载行驶时的高。簧载质量变化范围愈大，则频率变化范围也愈大。为了使簧载质量从相当于汽车空载到满载的范围内变化时， 车身自然振动频率保持不变或变化很小，就需要将悬架刚度做成可变的，即空车时悬架刚小，而载荷增加时，悬架的刚度随之增加。有些弹性元件本身的刚度就是可变的，如气体弹簧；有些悬架所 用的弹性元件的刚度虽是不变的，但是，当安装在悬架系统中，可使整个悬架系统具有可变的刚度，例如扭杆弹簧悬架。3） 汽车悬架类型汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架1）非独立悬架（如图）其结构特点是两侧的车轮由一根整体车桥 相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架与车架（或车身）连接。当一侧车轮因道路不平而发生跳动时，必然引起另一侧车轮在汽 车横向平面内摆动，故称为 非独立悬架。2）独立悬架（如图）其结构特点是车桥做成断开的，每一侧的车 轮可以单独地通过弹性悬架与车架（或车身）连接，两侧车轮可 以单独跳动，互不影响。故称为 独立悬架。第二节 弹性元件一，钢板弹簧钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件，它是由若干片等宽但不等长（厚度可以不等）的合金弹簧片组合而成的一根近似 等强度的弹性梁，其一般构造（如图）所示。1卷耳；2,弹簧夹3,钢板弹簧4 ,中心螺栓5 ,螺栓;钢板弹簧3的第一片（最长的一片）称为主片，其两端弯成卷耳环，内装青铜或塑料，橡胶、粉末冶金制成的衬套，以便用弹簧销与 固定在车架上的支架或吊耳作钱链连接。 钢板弹簧的中部一般用U形 螺栓固定在车桥上。中心螺栓4用以连接各弹簧片，并保证装配时各片的相对位置。 中心螺栓距两端卷耳中心的距离可以相等（称为对称式钢板弹簧如 图），也可以不相等（非称为对称式钢板弹簧如图）。当钢板弹簧安装在汽车悬架中，所承受的垂直载荷为正向时，各个力 的方向和作用点如图中箭头所示。 各弹簧片都受力变形，有向上拱弯 的趋势。这时，车桥和车架便互相靠近。当车桥与车架互相远离时， 钢板弹簧所受的正向垂直载荷和变形便逐渐减小，有时甚至会反向。二，螺旋弹簧螺旋弹簧广泛地应用于独立悬架， 特别是前轮独立悬架中。然而 在有些轿车的后轮非独立悬架中，其弹性元件也采用螺旋弹簧（如 图）。螺旋弹簧与钢板弹簧比较，具有以下优点：无需润滑，不忌泥 污；安置它所需的纵向空间不大；弹簧本身质量小。横向推力杆横向稳定器弹性元件 （螺旋弹簧）纵向推力杆减振器双向筒式）螺旋弹簧本身没有减振作用，因此在螺旋弹簧悬架中必须另装减 振器。止匕外，螺旋弹簧只能承受垂直载荷，故必须装设导向机构以传 递垂直力以外的各种力和力矩。螺旋弹簧用弹簧钢棒料卷制而成， 可做成等螺距或变螺距。前者 刚度不变，后者刚度可变的。三，扭杆弹簧扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成的杆1 （如图）扭杆弹簧的扭转，使车 轮绕扪杆轴线实现上下 跳动.扭杆的数断面通常为圆形，少数为矩形或管形。其两端形状可以 做成花键、方形、六角形或带平面的圆柱形等等，以便一端固定在悬 架的摆臂2上。摆臂则与车轮相连。当车轮跳动时，摆臂便以扭杆轴 线而摆动，使扭杆扭转弹性变形，扭杆弹簧系用铭钮合金弹簧钢制成, 表面加工后很光滑。扭杆在制造过程中，经热处理后预先施加一定的扭转力矩载荷， 使之产生一个永久的扭转变形，从而使其具有一定的预应力。左、右扭杆有不同的标记。四，气体弹簧气体弹簧是在一个密封的容器中充入压缩气体（气压为0.51MPa),利用气体的可压缩性实现其弹簧作用的1 ,空气弹簧气体弹簧有囊式和膜式结构。气囊的内层防漏，外层耐油。随着气囊 节增加，弹簧的弹性越好。膜式弹簧的膜片可允许弹簧有较大的变形。 膜式弹簧刚度较小，车身自振频率低，尺寸也较小，适合于轿车使用 但制造要求高，寿命较短。2 ,油气弹簧1) 单气室油气弹单气室油气弹簧的两种名构方式和用在上海SH380型矿用自卸车上的单气室油气分隔式油气弹簧。黑油,分隔式油气不分隔式2) 双气室油气弹簧五，橡胶弹簧橡胶弹簧是利用橡胶本身的弹性来起弹性元件的作用。第三节 减振器为加速车架和车身振动的衰减，以改善汽车行驶平顺性，在大多数汽 车的悬架系统内都装有减振器。减振器和弹性元件是并联安装的（如 图）悬架系统的减振器与弹性元件并联， 弹性元件可避免道路冲击力 直接传到车架、车身，缓和路面冲击力。减振器可迅速衰减振动。减振器广泛采用液力减振器。当车桥与车架有相对运动时，压缩行程是两者间距离变小，伸张行程是两者间距离变大，于是减振器内的油 液在活塞的上下腔间流动。油液流动通过阀或小孔时，由于节流产生 阻尼力，从而实现减振作用。弹性元件一旦受到外力作用开始振动，减缓了外力车体的冲击。但若振动不迅速衰减，也会造成汽车乘坐不舒适。减振器起到迅速衰 减振动的作用。车桥或车轮汽车悬架系统中广泛采用液力减振器。一，双向作用筒式减振器双向作用筒式减振器一般都具有四个阀（如图，）即压缩阀、伸张阀、流通阀和补偿阀图dm一】l1.连接环衬套2.连接环橡胶套3.油缸4.压缩阀总成5.活塞及活塞杆总成6.导向座7.油封8压缩行程伸张行程二，新型减振器1 ,充气式减振器是一种较新型的减振器。图为单筒充气式减振器。 单筒充气式减振器的浮动活塞将油气分隔，下腔的高压氮气压力有 23 MPa。用弹簧钢片制作的压缩阀和伸张阀，开启程度可随工作活 塞的运动速度改变。压缩阀簧片弹性系数小，压缩阀打开时开度大， 油液流动阻尼力小，故压缩行程时可充分利用弹性元件的弹性。 伸张 阀簧片弹性系数大，伸张阀打开时开度小，油液流动阻尼力大，故伸 张行程可使振动迅速衰减。充气式减振器的优点是结构简单，高压气体能消除高频振动和振 动噪声，能产生足够的阻尼力。缺点是密封要求严，充气麻烦，一旦缸筒变形，减振器不能工作。活塞杆、I:作缸、压缩阀。形密封圈、伸张阀、工作活塞第四节非独立悬架非独立悬架因其结构简单，工作可靠，而被广泛应用于货车的前、 后悬架。在轿车中，非独立悬架仅用于后桥。悬架的结构，特别是导向机构的结构，随所采用的弹性元件不同 而有差异，而且有时差别很大。采用螺旋弹簧、气体弹簧时需要有较 复杂的导向机构。而采用钢板弹簧时，由于钢板弹簧本身可兼起导向 机构的作用，并有一定的减振作用，使得悬架结构在为简化。因而在 非独立悬架中多数采用钢板弹簧作为弹性元件。纵置板簧式非独立悬架钢板弹簧通常是纵向安置的。解放CA1091型汽车的前悬架。这种 用钱链和吊耳将钢板弹簧两端固定在车架上的结构是目前广泛采用的 一种连接形式。（如图所示）第五节独立悬架随着高速公路网的发展，促使汽车速度的不断提高，使得非独立 悬架已不能满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性等方面提出的要求。 因 止匕，在汽车悬架系统中采用独立悬架已备受关注， 尤其是在轿车的前 悬架中已无例外地采用了独立悬架。前已述及，独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架 或车身弹性连接（图），因而具有以下优点：减振器；转向节减振器改进烛式悬架（支弗逊标架） 吉林JL1010微型汽才车轮螺旋弹黄1）在悬架弹性元件一定的变形范围内，两侧车轮可以单独运动，而互不影响， 这样在不平道路上行驶时可减少车架和车身的振动， 而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象。2）减少了汽车的非簧载质量（即不由弹簧支承的质量）。在非独立悬架的情况下， 整个车桥和车轮都属于非簧载质量部分。 在用独立悬架时，对驱动桥而言，由于主减速器、差速器及其外壳都固定在车架上，成了簧载质量；对转向桥而言，它仅具有转向主销和转向节，而中部的整体梁不再存在。 所以在采用独立悬架时， 非簧载质量只包括车轮质量和悬架系统中的一部分零件的全部或部分质量， 显然比用非独立悬架时的非簧载质量要小得多。 在道路条件和车速相同时， 非簧载质量愈小， 则悬架所受到的冲击载荷也愈小。 故采用独立悬架可以提高汽车的平均行驶速度。3）采用断开式车桥，发动机总成的位置便可以降低和前移，使汽车重心下降， 提高了汽车行驶稳定性。 同时能给予车轮较大的上下运动的空间，因而可以将悬架刚度设计得较小，使车身振动频率降低，以改善行驶平顺性。以上优点使独立悬架广泛地被采用在现代汽车上，特别是轿车的转向轮普遍采用了独立悬架。 但是， 独立悬架结构复杂，制造成本高；维修不便；在一般情况下，车轮跳动时，由于车轮外倾角与轮距变化较大， 轮胎磨损较严重。 具有特殊要求的某些越野汽车全部车轮采用独立悬架还是合理的，因为除上述优点外，可保证汽车在不平道路上行驶时， 所有车轮和路面有良好的接触， 从而增大牵引力； 此外可增大汽车的离地间隙， 因而大大提高越野汽车的通过性能。独立悬架中多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧作为弹性元件， 钢 板弹簧和其他形式的弹簧用得较少。独立悬架的结构类型很多，主要地可按车轮运动形式分成以下四类（图略）：1）车轮在汽车横向平面内摆动的悬架（横臂式独立悬架）。2）车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架（纵臂式独立悬架）。3）车轮沿主销移动的悬架，其中包括：烛式悬架和麦弗逊式悬架（滑 柱连杆式悬架）。4）车轮在汽车的斜向平面内摆动的悬架（单斜臂式独立悬架）第六节多轴汽车的平横悬架任何多轴车辆的全部车轮如果都是单独地刚性悬挂在车架上，则在不平道路上行驶时将不能保证所有车轮同时接触地面（图）。图5. 3 49三轴汽车在不平道路上行驶情况示意图当有弹性悬架而道路不平度较小时，虽然不一定会出现车轮悬空的现象，但各个车轮间的垂直载荷分配比例会有很大的改变。在车轮垂直载荷变小甚至为零时，则车轮对地面的附着力随之变小甚至等于零。转向车轮遇此情况将使汽车操纵能力大大降低以致失去操纵（即驾驶员无法控制汽车的行驶方向） ； 驱动车轮遇此情况将不能产生足够的（甚至没有）牵引力。此外，还会使其他车桥及车轮有超载的危 险。如上节所述， 全部车轮采用独立悬架， 可以保证所有车轮与地面的良好接触， 但将使汽车结构变得复杂， 对于全轮驱动的多轴汽车尤其是如此。若将两个车桥（如三轴汽车的中桥与后桥）装在平衡杆的两端，而将平衡杆中部与车架作铰链式连接（图）。这样，一个车桥抬高将使另一车桥下降。而且，由于平衡杆两臂等长，则两个车桥上的垂直载荷在任何情况下都相等，不会产生如图所示的情况。这种能保证中后桥车轮垂直载荷相等的悬架称为平衡悬架。1，等臂式平衡悬架等臂式平衡悬架是三轴和四轴越野汽车上普遍采用的一种平衡悬架 结构形式。钢板弹簧的两端自由地支承在中、后桥半轴套管上的滑板式支架内。 这样，钢板弹簧便相当于一根等臂平衡杆，它以悬架心轴为支点转动， 从而可保证汽车在不平道路上行驶时，各轮都能着地，且使中、后桥 车轮的垂直载荷平均分配。为保证轴承毂与悬架心轴之间的润滑， 在毂内设有油道和压力加 注润滑脂的滑脂嘴，在盖上有加油孔螺塞。加油时，将螺塞拧下，即 可加注变速器用齿轮油，使油面高度升至加油孔下边缘。而在心轴轴 承毂下方的滑脂嘴是供新车装配时用压力加注润滑脂用的，而 不用于平时维护加油。如上装置的钢板弹簧只能传递垂直力和侧向 力，而不能传递牵引力、制动力及其相应的反作用力矩，为此在中、 后桥上还装有导向杆！。每一车桥有一根上导向杆及两根下导向杆。 上导向杆一端以球头销和桥壳上的导向杆上臂相连，另一端用球头销 与固定在车架上的支架#1接。下导向杆一端用球头销与桥壳上的导向杆下臂相连，另一端用球头销与悬架心轴支架连接。横向力由装在心轴轴承毂内的推力垫圈和推力环承受。2,摆臂式平衡悬架图所示为摆臂式平衡悬架的示意图。摆臂式平衡悬架主要用于6*2的 货车上。这种货车的结构特点是前桥为转向桥，中桥为驱动桥，后桥 是可以升降的支持桥。当汽车在轻载或空载行驶时，可操纵举升油缸， 通过杠杆机构将后轮（支持轮）举起，使6*2汽车变为4*2汽车。这不 仅可减少轮胎的磨损和降低油耗，同时还可以增加空车行驶时驱动轮 上的附着力，以免由于牵引力不足而使驱动轮发生滑转的现象。为适应这种汽车总布置的需要，中（驱动）桥和后（支持）桥就有必要采 用图示的摆臂式平衡悬架。中桥的悬架采用普通纵置半椭圆钢板弹 簧，后吊耳不与车架相连接，而是与摆臂（的前端相连。摆臂轴支架 固定在车架上。摆臂的后端与汽车的后桥（支持桥）相连。左、右后 支持轮之间没有整轴联系。摆臂相当于一个杠杆，中、后桥上的垂直 载荷的分配比例，取决于摆臂的杠杆比及钢板弹簧前、后段长度之摆臂式平衡悬架还具有结构简单， 多数零部件能与原 + % 汽车通用等优点。 目前我国一汽生产的 , CA1140K2T2 型（和二汽生产的 EQ1130F型8T货车的中、后桥即采用这种摆臂式平衡悬架，后轮的举升油缸根据用户的需要而装用。第七节 主动悬架和半主动悬架上面讲述的是传统的悬架系统， 其刚度和阻尼是按经验或优化设计的方法确定的， 根据这些参数设计的悬架结构，在汽车行驶过程中，其性能是不变的， 也是无法进行调节的， 使汽车行驶平顺性和乘坐舒适性受到一定影响。 故称传统的悬架系统为被动悬架。 如果悬架系统的刚度和阻尼特性能根据汽车的行驶条件 （车辆的运动状态和路面状况等）进行动态自适应调节，使悬架系统始终处于最佳减振状态，则称为主动悬架。主动悬架系统按其是否包含动力源可分为全主动悬架 （有源主动悬架）和半主动悬架（无源主动悬架）系统两大类。 （后略）第三章 汽车行驶系概述汽车行驶系由汽车的行路机构和承载机构组成， 它包括车轮、车轴和桥壳、 悬架及推力杆、 车架或承载式车身或封闭式传动轴套管等。汽车行驶系的功用是支承整车质量， 传递和承受路面作用于车轮的各种力和力矩， 并缓和冲击、 吸收振动以保证汽车在其相应使用条件下的正常行驶。汽车行驶系的结构型式与汽车的类型、 其经常行驶的路面性质及 对汽车行驶性能的要求等有关。 轿车多行驶于市区及城市间的高速公路上， 道路状况十分良好， 承载质量又相对不大， 但要求快速、 舒适、安全、平稳和低噪声。因此轿车的行驶系常选择承载式车身、断开式前驱动桥及前后独立悬架等结构。 在选择悬架型式的性能参数时， 既要求有好的平顺性， 又要采取抗侧倾及抗俯倾等措施， 也要注意前后悬架结构型式的合理匹配以获得良好的操纵稳定性与安全性。 近年来各国都在加紧研究、 开发并已装车试验的主动悬架与半主动悬架最能满足这方面的要求。 由弹性元件、 减振器及导向装置等组成的普通悬架， 其弹性特性与阻尼特性是一定的， 当由路面产生的激振力作用于车轮时，汽车簧上质量被动地发生振动（即响应），故这类悬架可称为被动悬架。 主动悬架的特点是其自身具有能源， 并通过执行部件对簧上质量的振动响应进行积极的干预， 以获得理想的平顺性、 稳定性和安全性。但其结构复杂、质量大，特别是能量消耗大。在复杂的道路条件（如 ! 型弯道、倾斜路面等）和行驶状态下，主动悬架可以保证汽车的平顺性和安全性。半主动悬架和普通悬架一样，无能源，但增加了自动调节装置， 悬架阻尼是根据汽车行驶状态的动力学要求作无级调节。微处理机根据由传感器提供的速度、位移、加速度等信号计算出需要的相应阻尼值， 并给出信号控制步进电动机， 经阀杆调节阀门使节流孔阻尼作相应变化， 以调节振动特性， 并可减轻汽车在急速起步、制动与弯道行驶时出现的过大后仰、前俯与侧倾等。在普通的悬架安装中， 为了减少噪声和高频振动， 常在承载式车身与独立悬架之间加装以多个橡胶软垫或衬套与车身相连的副车架，以隔音、隔 振。采用螺旋弹簧作为悬架弹性元件时， 也常在螺旋弹簧的顶部加装 橡胶隔离体以隔音。为了同样的目的，各导向杆、推力杆的连接处普 遍采用橡胶衬套或橡胶节点。由于车架容易隔音和隔振，故在现代高 级轿车上仍常采用。高速汽车对其轮胎的要求是减小滚动阻力、 增强承载能力；采用 小直径、宽胎面，以降低车高、适应汽车的高速稳定性需要。子午线 轮胎的强度高、滚动阻力小、附着性能与缓冲性能好及寿命长，但存 在着侧向稳定性差及噪声大等缺点。 客车的行驶系设计，除应考虑安 全、舒适、平稳和低噪声外，对市区的公共汽车还应提出上下车方便 的要求。为此，当采用车架时应专门设计弯曲的纵梁，以降低地板高 度，方便乘客上。承载式车身结构的质量小、刚度大、高度低，已为 客车所广泛采用。为了提高乘坐舒适性，大客车可采用能调节车身高 度的空气悬架或油气悬架，以保证振动频率在不同承载下的变化 很小，并使车厢地板保持在适当位置。越野汽车要在坏路面上和无路地区使用，因此要求这些汽车具有 良好的通过性，即要求汽车在满载情况下能以足够高的平均车速通过 各种坏路及无路地带，如松软地面（松软的土壤、沙漠、雪地、沼泽 等）、坎坷不平地段和具有克服各种障碍（陡坡、侧坡、台阶、壕沟 等）的能力。行驶系对汽车的通过性有最直接的影响。首先，在汽车 行驶系的布置中要保证有足够的离地间隙， 汽车的最小离地间隙通常 位于桥（轴）下；其次，轮胎的气压、花纹、尺寸等结构参数及其机械性能，汽车前后轮胎的布置方法及其载荷分配等， 对汽车在松软 地面上的通过性有很大影响。在松软地面上轮胎气压应降低以增大接 地面积，降低接地比压，从而减小轮胎在松软地面的沉陷量及滚动阻 力。超低压越野轮胎应具有薄而坚固且富有弹性的胎体，以减小其变形的迟滞损失并保证其使用寿命。在硬路面上轮胎气压应恢复正常 值，装用轮胎的中央充气系统，可使司机能根据路面情况随时调节轮 胎气压。增大车轮直径和宽度都能降低接地比压。 正确地选择轮胎花 纹对提高汽车在一定类型地面上的通过性有极大作用。宽而深的越野 花纹适用于松软土壤，因为嵌入松软土壤中的花纹增加了土壤的剪切 面积，从而提高了附着系数，越野花纹的形状也应有利于其自身脱掉 泥泞的性能。当汽车在湿的硬路面上行驶时，花纹的凸起部分以较高 的单位压力与地面接触以挤出水层， 使之有足够的附着系数。行驶于 干砂、冻结的粒状雪地等摩擦性土壤上面的轮胎，不是靠轮胎花纹对 土壤的剪切产生土壤推力，而是靠轮胎花纹间的砂子相对于静止砂体 两方砂粒间的摩擦产生的推力推动汽车前进。因此沙漠轮胎虽 也要求大尺寸（尤其是胎面要宽）及超低气压，但轮胎花纹与松软土 壤用的则完全不同以适应砂地工作的特点。 越野汽车常采用扭转刚度 大的车架，并用低角刚度的悬架与之相配，以减少车架的扭角。采用 独立悬架可减小车架的扭转负荷。较接式越野汽车具有特种的行驶系 结构，使汽车可以摆动前进，前驱动桥也可以垂直升起而爬上较高的 垂直障碍，从而大大地提高汽车克服障碍的能力。 同时可做到全部驱 动车轮着地并使其负荷分配较均匀，使驱动车轮具有良好的附着性第四章 车架与车身设计概述车架作为汽车的承载基体，为货车、中型及以下的客车、中高级和高级轿车所采用，支承着发动机、离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱等所有簧上质量的有关机件， 承受着传给它的各种力和力矩。为此， 车架应有足够的弯曲刚度，以使装在其上的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身的变形最小； 车架也应有足够的强度， 以保证其有足够的可靠性与寿命， 纵梁等主要零件在使用期内不应有严重变形和开裂。 车架刚度不足会引起振动和噪声， 也使汽车的乘座舒适性、 操纵稳定性及某些机件的可靠性下降。货车车架的最大弯曲挠度通常应小于 !# 。但车架扭转刚度又不宜过大，否则将使车架和悬架系统的载荷增大并使汽车轮胎的接地性变差，使通过性变坏。通常在使用中其轴间扭角约为。在保证强度、刚度的前提下车架的自身质量应尽可能小， 以减小整车质量。 货车车架质量一般约为整车整备质量的1/10。从被动安全性考虑，乘用车车架应具有易于吸收撞击能量的特点。此外，车架设计时还应考虑车型系列化及改装车等方面的要求。中级及以下或轴距小的轿车， 通常都采用整体承载式车身， 大型客车也趋于采用承载式车身而无单独的车架。 采用车架与无车架结构相比有以下优点：（ 1）来自动力 / 传动系统和路面引起的振动与噪声可通过车架与车身间的橡胶垫减振，使之不易传到车身上和车厢内；（ 2）便于车身的变型和改装，亦可采用塑料和玻璃钢车身以及铝车 身；（ 3）汽车底盘和车身可分别装配。采用车架的汽车，其高度及质量都会增大，也需要有大型压力机制造，这是其缺点。车身是用作保护司机、乘客、货物或被运载对象不受外界因素干扰，保护这些运载对象在运载过程中不丢失， 使司机及乘客乘坐舒适并在道路 / 交通事故中得到保护。当轿车和客车采用承载式车身而无单独的车架时可使其质量最小。 轿车和客车车身是薄壳封闭体， 由于其高、宽的尺寸大， 因此具有大的弯曲和扭转刚度影响着整车的刚性。 车架与固定其上的车身组成汽车的承载系统。 根据车身本身刚度和它与车架联接柔性的不同， 汽车的承载系统可能有以下组合情况： 仅由车架承载；车架与车身；中间隔以弹性垫的车架与车身；刚性联接或焊在一起的车架与车身； 无车架的承载式车身。 而具有可翻倾式驾驶室的自卸货车的整车刚度则完全由车架确定。 轿车的承载系统应有足够的刚度，以免因车身变形使风挡玻璃、后窗玻璃损坏和车门楔住等，特别是当汽车前部或后部的一侧被千斤顶抬高时。 同样， 由于车架的扭转刚度不大， 载货汽车的驾驶室亦应有足够的刚性， 而它与车架之间可用弹性垫联接。