汽車行駛系統(tǒng)

概述

車架

車橋車輪與輪胎懸架電子控制空氣懸架第十三章 汽車行駛系1§13.1 概述一、行駛系的功用

（1）承受汽車的總質量；（2）把來自于傳動系的扭矩轉化為地面對車輛的牽引力；（3）承受汽車所受外界力和力矩，保證汽車正常行駛；（4）緩和路面對車身的沖擊和振動。保證汽車平順行駛；由車架、車橋、車輪和懸架組成。

二、行駛系的組成1-車架，2-后懸架3-驅動橋4-后輪5-前輪6-從動橋7-前懸架2§13.2 車架

一、功用：支承車身，承受汽車載荷，固定汽車大部分部件和總成要求：1、足夠的強度、合適的剛度

2、結構簡單、質量輕

3、降低汽車的重心和獲得較大的前輪轉向角，以保證汽車行駛時的穩(wěn)定性和轉向靈活性

二、種類：

邊梁式、中梁式。三、邊梁式車架：邊梁式車架由位于右左兩側的兩根縱梁和若干橫梁構成，橫梁和縱梁一般由16Mn合金鋼板沖壓而成，兩種者之間采用鉚接或焊接連接。3左縱梁右縱梁保險杠發(fā)動機后懸支架發(fā)動機后懸支架橫梁后簧支架橫梁1、邊梁式車架的組成42、車架縱（橫）梁的剖面形狀5四、中梁式車架1-連接橋2-中央脊梁3-分動器殼4-駕駛室后部及貨箱副梁前部托架5-前懸架扭桿彈簧6-前脊梁7-發(fā)動機后部及駕駛室前托架8-前橋殼9-發(fā)動機前托架10-連接貨箱副梁的托梁、11-中橋殼12-后懸架的鋼板彈簧13-后橋殼14-連接貨箱副梁的托架中梁式車架只有一根位于汽車中央的縱梁?？v梁斷面為圓形或矩形，其上固定有橫向的托架或連接梁，使車架成魚骨狀。6五、車身兼代車架式7§13.3 車橋一、功用

傳遞車架與車輪之間的各個方向的作用力。

二、分類

（1）根據(jù)懸架不同：整體式、斷開式；（2）根據(jù)車輪作用：轉向橋、驅動橋、轉向驅動橋、支持橋。8三、轉向橋

1、功用：

利用轉向節(jié)的擺動使車輪偏轉一定的角度以實現(xiàn)汽車的轉向，且承受一定的載荷。2、組成：

前軸、轉向節(jié)、主銷、輪轂前軸斷面為“工”字形，以提高軸的抗彎強度；兩端加粗的拳部有通孔。轉向節(jié)主銷前軸9轉向橋的結構1、制動鼓2、輪轂3、4、輪轂軸承5、轉向節(jié)臂6、油封7、襯套8、主銷9、滾子止椎軸承10、前軸

10轉向節(jié)結構111213四、轉向車輪定位1、主銷后傾

裝在前軸上的主銷，上端向后傾斜的現(xiàn)象。功用：轉向輕便、行駛穩(wěn)定、減少輪胎和機件的磨損等。分類：主銷后傾、主銷內傾、前輪外傾、前輪前束。14主銷后傾角γ主銷后傾角有使車輪自動回正的作用主銷后傾作用：152、主銷內傾

裝在前軸上的主銷，上端略向內傾斜的現(xiàn)象。（1）保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性。（2）使駕駛員轉向輕便。

作用：16主銷內傾角有使車輪自動回正的作用車輪繞主銷旋轉180°后的狀態(tài)173、前輪外傾前輪外傾，是指前輪旋轉平面上方略向外傾斜的現(xiàn)象。作用：提高前輪工作的安全性和操縱輕便性當車空載時，輪胎外緣與路面接觸，當車載貨時，在車重的作用下車輪垂直于路面，使輪胎能夠均勻磨損。184、前輪前束

前輪安裝后，在同一軸上的兩端車輪旋轉平面不平行，在與地面平行的平面內，前端略向內束的現(xiàn)象。19車輪前束作用

消除汽車行駛過程中因前輪外傾而使兩前輪前端向外張開的影響。（A～B）稱為前束值一般前束值為0～12mm調節(jié)橫拉桿來調節(jié)車輪前束20五、轉向驅動橋1、功用：

驅動汽車行駛，并在轉向時，引導車輪偏轉，完成轉向。⑴.滿足既轉向又驅動的需要，半軸分成內半軸、外半軸兩段，其間用等速或準等速萬向節(jié)連接，主銷也分成上下兩段；2、結構特點：⑵.轉向節(jié)軸頸部分做成中空，以便外半軸穿過其中。21§13.4車輪與輪胎作用

支承整車；緩和由路面?zhèn)鱽淼臎_擊；通過輪胎與路面間存在的附著作用產生驅動力和制動力；使汽車保持直線行駛方向；承擔越障提高通過性的作用等。組成：輪輞和輪輻1、車輪類型⑴.輻板式車輪輻板擋圈輪輞氣門嘴孔輻板將輪轂和輪輞連接成為一體。一、車輪2223242526272829⑵.輻條式車輪輻條與輪轂鑄成一體，輪輞用螺栓和特殊形狀的襯塊固定在輻條上。3031輪胎的材料轎車使用鋁合金車輪的比例高達90％以上。優(yōu)勢：

（1）美觀、舒適和節(jié)能等優(yōu)勢；

（2）非載荷質量小，從而提高了抓地性表現(xiàn)出更為精確的轉向動作和更好的轉彎性能；（3）慣性小，改善了加速性和制動性；鋁合金具有良好的導熱性能，提高了制動系統(tǒng)的散熱性能，大幅度降低了由高熱導致的制動失靈。鋁合金車輪還有耐腐蝕、成形性好、減震性能好、輪胎壽命長、尺寸精確、平衡好、加工精準、材料利用率高等顯著優(yōu)點32工藝：鍛造、鑄造鍛造成形工藝目前有兩種：一、是常規(guī)鍛造法，即以鑄造圓錠坯或擠壓錠坯為坯料，經熱鍛、熱處理、機械加工、表面處理、檢驗合格后即為成品輪轂；二、是半固態(tài)機鍛法，即鑄坯在含有30%～50%液體狀態(tài)下在專用鍛壓機上一次快速成形。同一規(guī)格的鍛造鋁合金輪轂的力學性能比鑄造輪轂高18%以上，因而重量可比鑄造輪轂減輕15%。鍛造鋁合金輪轂的75%是美國鋁業(yè)公司生產的，基本上壟斷了全世界的卡車、大型客車的機鍛鋁合金輪轂生產。

33生產鋁合金車輪的鑄造工藝主要有低壓鑄造、重力鑄造和擠壓鑄造三種鑄造形式。我國低壓鑄造車輪約占全部產量的80％以上。34（1）鎂合金車輪鎂在實用金屬中密度最小，它帶給汽車的好處一是能減輕整車重量，減少油耗。二是強度高于鋁合金和鋼，剛度接近鋁合金和鋼，能夠承受一定的負荷。三是具有良好的鑄造性和尺寸穩(wěn)定性，易加工，廢品率低，降低了生產成本。四是具有良好的阻尼系數(shù)，減振量大于鋁合金和鑄鐵，用作輪圈可以減少振動，提高汽車的安全性和舒適性。賽車及部分民用高檔車正在使用鎂合金輪轂35（2）復合材料（塑料或碳纖維），一般用于賽車，重量更輕，強度高，但價格昂貴。

（3）鋼鋁組合車輪，輪輞為普通鋼制輪輞，輪輻為鑄造的鋁合金輪輻，經過機械加工，借助嵌件與鋼的輪輞裝焊而成。362、輪輞類型按其斷面結構分為：深槽、平底、對開式輪輞。⑴.深槽輪輞結構簡單、剛度大、重量較輕，對于小尺寸彈性較大的輪胎最適宜。37⑵.平底輪輞擋圈鎖圈⑶.對開式輪輞輪輞由內外兩部分組成，靠螺體固緊在一起，內外兩部分輪輞可以是等寬度，也可以是不等寬度。擋圈是整體的，用開口彈性鎖圈防止擋圈脫出。近年來，為了適應提高輪胎負荷能力的需要，開始采用寬輪輞。以提高輪胎的使用壽命，并改善汽車的通過性和行駛穩(wěn)定性。38輪輞編號：輪輞規(guī)格用輪輞名義寬度和輪輞名義直徑以及輪緣高度代號來表示的。輪輞名義直徑是輪輞與輪胎相配合的公稱直徑。輪輞輪廓類型：深槽輪輞深槽寬輪輞半深槽輪輞平底輪輞平底寬輪輞全斜底輪輞對開式輪輞DCWDCSDCFBWFBTBDT39輪輞結構形式代號，用符號“X”表示一件式輪輞，如深槽式輪輞；用符號“一”表示多個式輪輞。輪緣的輪廓代號：E、F、J、JJ、K、B、L、VBJ20204.50E×164.50名義寬度（In)E輪緣輪廓代號×一件式16輪輞名義直徑4041輪胎的作用：1、支承汽車的總質量2、吸收和緩和汽車行駛時所受到的沖擊和振動，以保證汽車具有良好的乘坐舒適性和行駛平順性3、與路面相互作用產生驅動力、制動力和側向力；4、保證汽車通過性；421、輪胎類型與結構⑴、輪胎類型①.按結構分有內胎輪胎、無內胎輪胎。②.按用途分載貨汽車輪胎、轎車輪胎。③.按簾線排列方向分普通斜交胎、帶束斜交胎、子午線胎。④.按充氣壓力分高壓胎、低壓胎、超低壓胎。⑤按胎體結構可分為：充氣輪胎和實心輪胎4344有內胎式輪胎45（1）有內胎式輪胎外胎：外胎是用耐磨橡膠制成強度較高而又有彈性的外殼，直接與地面接觸，保護著內胎使其不受損傷。胎面：外胎的外表面簾布層：外胎的骨架，承受負荷。由多層膠化的棉線或其他纖維編織物迭成，并按一定的角度交叉排列。為使其負荷均勻分布，層數(shù)多采用偶數(shù)。層數(shù)的多少根據(jù)輪胎承受的負荷、內壓及輪胎的類別和用途來確定46緩沖層：位于胎面和簾布層之間，作用：加強胎面與簾布層的結合，以緩和汽車行駛時受到的不平路面的沖擊，以及防止汽車在緊急制動時胎面與簾布層脫離胎圈：簾布層的根基。簾布層靠胎圈固裝在輪輞上。內胎：環(huán)形的橡膠管，上面裝有氣門嘴，以便充入或排出空氣。內胎里充滿了一定壓力的壓縮空氣。47高壓胎：0.5-0.7MPA低壓胎：0.15-0.45MPA超低壓胎：0.15MPA低壓胎優(yōu)勢：彈性好、斷面寬，與道路接觸面大，壁薄而散熱性好，提高了汽車的行駛平順性，轉向操縱的穩(wěn)定懷，同時，延長道路和輪胎本身的壽命墊帶：一個環(huán)形的橡膠帶，墊在內胎與輪輞之間，保護內胎不被輪輞和胎圈磨壞，并防止塵土及水汽浸入胎內48(2)無內胎輪胎：

特點：沒有內胎和墊帶，空氣直接壓入外胎中

優(yōu)點：只在爆破時才會失效，而穿孔時漏氣緩慢，胎壓不會急劇下降仍能繼續(xù)行駛；同時因無內胎，故摩擦生熱少，散熱快，適于高速行駛；結構簡單，質量較小

缺點：密封層和自粘層易漏氣，途中修理較為困難。此外，自粘層只有在穿孔尺寸不大時方能粘合495051⑵、輪胎結構①.充氣輪胎的組成②.普通斜交胎簾布層（雙數(shù)）和緩沖層各相鄰層簾線交叉排列，并與子午斷面成52～54°的交角。簾布層數(shù)越多，強度越大，但彈性降低。墊帶內胎外胎子午斷面簾布層胎肩胎側緩沖層52③.子午線胎簾線與子午斷面一致，其強度得到充分利用；簾布層數(shù)少，輪胎重量輕，胎體柔軟。帶束層簾布層子午斷面子午線輪胎優(yōu)點：（1）附著性能好、滾動阻力小，使用壽命長。（2）胎冠不易剌穿，行駛變形小，油耗低。（3）簾布層少，胎側薄，所以散熱好。（4）徑向彈性大，緩沖性能好，負荷能力較大。子午線輪胎缺點：胎側薄，胎冠較厚，在胎冠與胎側的過渡區(qū)易產生裂口；側面變形大，側向穩(wěn)定性較差；技術要求高，成本也較高。吸振能力弱，胎面噪聲大些；

5354（4）輪胎花紋

55轎車用混合花紋5657582、輪胎規(guī)格標記D：輪胎外徑；d：輪胎內徑；H：輪胎斷面高度；B：輪胎斷面寬度。高壓胎用D×B表示，單位為英寸?！啊痢北硎靖邏禾?。低壓胎用B-d表示，“-”為低壓胎。如10.00R-20，表示輪胎斷面寬度10in，輪輞直徑20in的子午線輪胎?！癛”表示子午線胎。5960一、概述1、作用

連接車橋與車架，并傳遞二者之間的相互作用力，減小振動，保證汽車的正常行駛。

§13.5 懸架橫向推力桿彈性元件縱向推力桿橫向穩(wěn)定器減振器2、組成（1）彈性元件：承受和傳遞垂直載荷，減小路面的沖擊;（2）導向裝置：傳遞縱向力、側向力及其力矩，并保證車輪相對于車身有正確的運動關系。（3）減振器：加快振動的衰減，限制車身和車輪的振動。

613、分類

⑴、獨立懸架

每一側車輪單獨通過懸架與車架相連，每個車輪能獨立上下跳動而互不影響。左右車輪安裝在一根整體車橋兩端，車橋則通過彈性元件與車架相連。車橋彈性元件車架斷開式車橋⑵、非獨立懸架：62二、彈性元件作用：既有彈性元件的作用，又可起到導向和減振作用。結構：如下圖所示鋼板彈簧套管螺栓螺母中心螺栓卷耳彈簧夾1、鋼板彈簧63鋼板彈簧與車架的連接64652、螺旋彈簧加工：

用彈簧鋼棒料卷制而成。

無需潤滑、抗污染、安裝所需空間小、質量輕。

性能：

沒有減振作用，必須另加減震器。特點：66螺旋彈簧懸架彈簧套在減震器外邊，節(jié)省了安裝空間，空余的大量空間便于安裝發(fā)動機。當車輪轉向跳動時，車輪延主銷轉動。67

3、油氣彈簧特點：以空氣和油液作為工作物質。油氣不分隔式油氣分隔式68空氣彈簧特點：體積小、壽命長、彈簧剛性可變囊式空氣彈簧膜式空氣彈簧694、扭桿彈簧功用：

當車輪跳動時，擺臂便繞著扭桿軸線擺動，使扭桿產生扭轉變形，以保證車輪與車架彈性連接。擺臂扭桿70扭桿彈簧的裝配擺臂扭桿將扭桿的固定端轉過一個角度，則擺臂的初始位置將改變，可借此調節(jié)車身的高度。特點：

質量小，不需潤滑71三、減振器1、功用：

加速車架與車身振動的衰減，改善汽車行駛的平順性。2、原理：

當汽車振動時，減振器殼體內的油液反復從一個內腔通過一些窄小的空隙流入另一內腔，同時，摩擦力便把振動能量轉化為熱能，被油液、減振器吸收后散失到大氣中。彈性元件減震器車架半軸723、性能要求：⑴、在懸架壓縮行程內，減振器阻尼力應較小，以便充分利用彈性元件的彈性，緩和沖擊。⑵、在懸架伸張行程，減振器阻尼力應大，以求迅速減振。⑶、在車橋與車架相對速度過大時，減振器應當能自動加大液流通道截面積，使阻尼力始終保持在一定限度之內，避免過大的沖擊載荷。

4、分類：

雙向作用筒式減振器 單向作用筒式減振器（伸張行程）735、雙向作用筒式減振器⑴、結構：

伸張閥流通閥壓縮閥補償閥活塞桿防塵罩活塞儲油鋼桶導向座747576⑵、工作原理壓縮行程：車輪靠近車架容積減少，油壓升高，油液打開流通閥，經過流通閥流入上腔。由于上腔容積被活塞桿用去部分空間，所以油液一部分油液打開壓縮閥流入儲油缸。由于各閥門的節(jié)流作用，便造成對懸架壓縮運動的阻力，使振動能量衰減。77伸張行程車輪下跳，減振器受拉伸活塞上移。上腔容積減少，油壓升高，油液推開伸張閥，流入下腔。由于活塞桿占去一定空間，所以自上腔流入的油液不足以充滿下腔容積的增加。儲油缸中油液推開補償閥流入下腔補充。由于各閥門的節(jié)流作用，便造成對懸架伸張運動的阻力，使振動能量衰減。783、減振器工作過程

伸張閥彈簧的剛度和預緊力比壓縮閥的大，在同樣油壓作用下，伸張行程產生阻尼力遠大于壓縮行程的阻尼力。79充氣式與阻力可調式減振器80充氣式減振器與雙向作用筒式減振器相比較：優(yōu)點：1、由于采用浮動活塞而減少了一套閥門系統(tǒng)，使結構大為減化，零件數(shù)約減少15%2、由于減振器內充有高壓氣體，能有效地減少車輪受到突然沖擊時產生的高頻振動3、在防塵罩直徑相同的情況下，充氣式減振器的工作缸筒和活塞直徑比雙筒式減振器大，所以在每厘米行程中流經閥的流量較雙筒式減振器大幾倍，故在同樣泄流的不利工作條件下，它比雙筒式能吏可靠地保證產生足夠的阻尼力4、由于充氣式減振器內部具有高壓氣體和油氣被浮動活塞隔開，消除了油的乳化現(xiàn)象缺點：對油封要求高，充氣工藝復雜，不能修理，當工作缸筒受到外界物體的沖擊而產生變形時，減振器就不能工作8182四、非獨立懸架非獨立懸架結構簡單，被廣泛用于小貨車和客車的前后懸架。有的轎車的后懸架也有采用非獨立懸架。1、縱置板簧式非獨立懸架鋼板彈簧被用做非獨立懸架的彈性元件，由于它兼起導向機構的作用，使得懸架系統(tǒng)大為簡化。應用：貨車的前、后懸架中83842、螺旋彈簧非獨立懸架因為螺旋彈簧作為彈性元件，只能承受垂直載荷,所以其懸架系統(tǒng)要加設導向機構和減振器。應用：一般用于轎車85863、空氣彈簧非獨立懸架應用特點：汽車在行駛時由于載荷和路面的變化，要求懸架剛度隨著變化。比如：當空車時車身被抬高，滿載時車身則被壓得很低，會出現(xiàn)撞擊緩沖塊的情況。因而對于不同類型汽車提出不同的要求，礦山及大型客車要求其空車與滿載時的車身高度變化不大；對于轎車要求在好路上降低車身高度，提高車速行駛；在壞路上提高車身，可以增大通過能力。壓氣機；2、7.空氣濾清器；3.車身高度控制閥；4.控制桿；5.空氣彈簧；6.儲氣罐；8.貯氣筒；9.壓力調節(jié)器；10.油水分離器874、油氣彈簧非獨立懸架88五、獨立懸架獨立懸架的左右車輪不是用整體車橋相連接，而是通過懸架分別與車架（或車身）相連，每側車輪可獨立地運動。轎車和載重量1t以下的貨車前懸架廣為采用，轎車后懸架上采用也在增加。越野車、礦用車和大客車的前輪也有一些采用獨立懸架。2、按彈性元件采用不同分為：螺旋彈簧式，鋼板彈簧式，扭桿彈簧式，氣體彈簧式。1、根據(jù)導向機構不同的結構特點，獨立懸架可分為：橫臂式、縱臂式、車輪沿主銷移動式分類：8990獨立懸架的優(yōu)點：1、懸架彈性元件的變形在一定的范圍內，兩側車輪可以單獨運動而互不影響，這樣可減少車架和車身在不平道路上行駛時的振動，而且有助于消除轉向輪不斷偏擺的現(xiàn)象2、減輕了汽車上非彈簧承載部分的質量，從而減小了懸架所受到的沖擊載荷，可能提高汽車平均行駛速度3、由于采用斷開式車轎，發(fā)動機位置可降低和前移，并使汽車重心下降，有利于提高汽車行駛的穩(wěn)定性。同時給予車輪較大的上下運動空間，懸架剛度可設計得較小，使車身振動頻率降低，以改善行駛平順性4、可保證汽車在不平道路上行駛時，車輪與路面有良好的接觸，增大了驅動力。911、橫臂式(1)單橫臂式獨立懸架92特點：采用單橫臂式獨立懸架的車輪上下運動時，車輪平面將產生傾斜而改變輪距的大小，并使主銷內傾角及車輪外傾角均發(fā)生較大變化。輪距變化使輪胎產生橫向滑移，破壞輪胎與地面的附著，因此這種懸架很少在轉向輪中采用。93(2)雙橫臂式（雙叉式）獨立懸架等臂雙橫臂式獨立懸架上下兩擺臂不等長，選擇長度比例合適，可使車輪和主銷的角度及輪距變化不大。應用：廣泛應用在轎車前輪上94959697⑵、不等臂雙橫臂式獨立懸架不等臂雙橫臂式獨立懸架的上臂比下臂短。優(yōu)點：當汽車車輪上下運動時，上臂比下臂運動弧度小。這將使輪胎上部輕微地內外移動，而底部影響很小。這種結構有利于減少輪胎磨損，提高汽車行駛平順性和方向穩(wěn)定性。982、縱臂式獨立懸架(1)單縱臂式獨立懸架99(2)雙縱臂式獨立懸架：兩個縱臂長度一般做成相等，形成平行四連桿機構，這樣可使車輪上下運動時，主銷后傾角不變，適用于轉向輪1003、車輪沿主銷移動的懸架兩種：(1)燭式獨立懸架：車輪沿固定不動的主銷軸線移動的(2)麥弗遜式獨立懸架：車輪沿擺動的主銷軸線移動1011021032、滑柱擺臂式獨立懸架（又稱麥弗遜式或支柱式）這種懸架將雙橫臂上臂去掉并以橡膠做支承，允許滑柱上端作少許角位移；內側空間大，有利于發(fā)動機布置，并降低車子的重心。應用：轎車中采用很多1043、斜置單臂式獨立懸架其擺臂繞與汽車縱軸線具有一定交角的軸線擺動，選擇合適的交角可以滿足汽車操縱穩(wěn)定性要求。應用：適于做后懸架1054、多桿式獨立懸架獨立懸架中多采用螺旋彈簧，因而對于側向力，垂直力以及縱向力需加設導向裝置即采用桿件來承受和傳遞這些力。應用：一些轎車上為減輕車重和簡化結構采用多桿式懸架。1-前懸架橫梁2-前穩(wěn)定桿3-拉桿支架4-粘滯式拉桿5-下連桿6-輪轂轉向節(jié)總成7-第三連桿8-減振器9-上連桿10-螺旋彈簧11-上連桿支架12-減振器隔振塊106107六、多軸汽車的平衡懸架1.各車橋單獨與車架剛性連接(1）一輪懸空（或負荷減小），可能使其他車橋過載；(2）不能全輪附著，最大牽引力減小，降低越野性；(3）若前輪懸空，汽車操縱能力大大降低，失去操縱性；(4）減振器性能差（輪胎彈性未充分發(fā)