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1、8/17/2020,第十六章汽車行駛系,概述 車架、懸架 車輪與輪胎 車橋,8/17/2020,16.1概述,Ft,Fb,汽車的車架、車橋、車輪和懸架等組成了行駛系,8/17/2020,1）接受傳動系的動力，通過驅(qū)動輪與路面的作用產(chǎn)生牽引力，使汽車正常行駛；,行駛系的功用是：,2）承受汽車的總重量和地面的反力；,3)緩和不平路面對車身造成的沖擊，衰減汽車行駛中的振動，保持行駛的平順性,4)與轉(zhuǎn)向系配合，保證汽車操縱穩(wěn)定性。,8/17/2020,16.2車架,1、功用： 1)支承、連接汽車各零部件、總成； 2）承受車內(nèi)、外各種載荷的作用。,8/17/2020,2、車架的類型和構(gòu)造,1）邊梁式車架

2、,邊梁式車架由位于右左兩側(cè)的兩根縱梁和若干橫梁構(gòu)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。,汽車上的車架可分為：邊梁式、無梁式、中梁式,8/17/2020,縱梁多采用抗彎能力較強(qiáng)的槽型截面，也有采用Z字形或箱形等截面形狀的，因縱梁中部受變曲力矩最大，中部斷面寬，由中部至兩端逐漸減少，構(gòu)成等強(qiáng)度梁。因為生產(chǎn)工藝條件的限制，也有將縱梁做成等截面的。為了汽車結(jié)構(gòu)布置的要求，縱梁可在上下及左右方向做成彎曲的。為了固定轉(zhuǎn)向器、鋼板彈簧、蓄電池等的需要，在縱梁上要打出相應(yīng)的安裝孔。,縱梁斷面形狀圖,8/17/2020,在橫梁上往往要安裝汽車上的一些主要部件和總成，所以橫梁

3、形狀以及在縱梁上的位置應(yīng)滿足安裝上的需要。橫、縱梁的斷面形狀、橫梁的數(shù)量以及兩者之間的連接方式，對車機(jī)架的扭轉(zhuǎn)剛度有大的影響。在以下三種車架中：,車架A：箱型縱梁、管型橫梁，橫、縱梁間采用焊接連接，扭轉(zhuǎn)剛度最大。,車架B：槽型縱梁、管型橫梁，橫、縱梁間采用鉚接連接，扭轉(zhuǎn)剛度適中。,車架C：槽型縱梁、工字型橫梁，橫、縱梁間采用鉚接連接，扭轉(zhuǎn)剛度最小。,8/17/2020,從以上三種車架的對比可以看出：當(dāng)使用要求車架扭轉(zhuǎn)剛度大時，可采用車架A，但相應(yīng)要求懸架的彈性元件變形大，可以考慮使用螺旋彈簧作為彈性元件；對于以拉散裝貨為主，采用變形能力較系小的鋼板彈簧作彈性元件的汽車，應(yīng)該采用車架C。,在車架

4、的前后兩端一般裝有緩沖件-保險杠。載重汽車車架前端還裝有掛鉤，以便于在汽車發(fā)生故障時由別的汽車來拖帶，其后橫梁上裝有拖帶掛車用的拖鉤，為了承受拖鉤上傳來的較大作用力，要以角支撐加強(qiáng)后橫梁。,8/17/2020,2）無梁式車架,無梁式車架是用車身兼做車架，汽車的左右零部件、總成都安裝在車身上，車身要承受各種載荷的作用，因而這種車身又稱作承載式車身，廣泛應(yīng)用于轎車和客車,8/17/2020,3）中梁式車架,中梁式車架只有一根位于汽車中央的縱梁。縱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。,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

5、桿彈簧 6-前脊梁 7-發(fā)動機(jī)后部及駕駛室前托架 8-前橋殼 9-發(fā)動機(jī)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,8/17/2020,中梁式車架重量輕，重心低，行駛穩(wěn)定性好，其結(jié)構(gòu)使車輪跳動空間比較大，便于采用獨立懸架系統(tǒng)。車架剛度和強(qiáng)度較大，中梁還能對傳動軸有防塵作用。但這種車架制造工藝復(fù)雜，精度要求高，使維護(hù)保養(yǎng)不方便。另外橫梁是懸臂梁，彎矩大，易在根部處損壞。,8/17/2020,汽車車架（或車身）若直接安裝于車橋（或車輪）上，由于道路不平，由于地面沖擊使貨物和人會感到十分不舒服，這是因為沒有懸架裝置的原因。汽車懸架

6、是車架（或車身）與車軸（或車輪）之間的彈性聯(lián)結(jié)裝置的統(tǒng)稱。它的作用是彈性地連接車橋和車架（或車身），緩和行駛中車輛受到的沖擊力。保證貨物完好和人員舒適；衰減由于彈性系統(tǒng)引進(jìn)的振動，使汽車行駛中保持穩(wěn)定的姿勢，改善操縱穩(wěn)定性；同時懸架系統(tǒng)承擔(dān)著傳遞垂直反力，縱向反力（牽引力和制動力）和側(cè)向反力以及這些力所造成的力矩作用到車架（或車身）上，以保證汽車行駛平順；并且當(dāng)車輪相對車架跳動時，特別在轉(zhuǎn)向時，車輪運動軌跡要符合一定的要求，因此懸架還起使車輪按一定軌跡相對車身跳動的導(dǎo)向作用。,16.3懸架,8/17/2020,功用： 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。

7、組成： 一般懸架由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、減振器和橫向穩(wěn)定桿組成。,彈性元件用來承受并傳遞垂直載荷，緩和由于路面不平引起的對車身的沖擊。 彈性元件種類包括鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、油氣彈簧、空氣彈簧和橡膠彈簧。,8/17/2020,減振器用來衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振動 減振器的類型有筒式減振器，阻力可調(diào)式新式減振器，充氣式減振器。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用來傳遞車輪與車身間的力和力矩，同時保持車輪按一定運動軌跡相對車身跳動，通常導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由控制擺臂式桿件組成。 種類有單桿式或多連桿式的。鋼板彈簧作為彈性元件時，可不另設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，它本身兼起導(dǎo)向作用。 有些轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜

8、，在懸架系統(tǒng)中加設(shè)橫向穩(wěn)定桿，目的是提高橫向剛度，使汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性，改善汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。,8/17/2020,分類,獨立懸架： 每一側(cè)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。 非獨立懸架： 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,8/17/2020,一、彈性元件,1、鋼板彈簧 作用： 既有彈性元件的作用，又可起到導(dǎo)向和減振作用。 結(jié)構(gòu)：,鋼板彈簧,套管,螺栓,螺母,中心螺栓,卷耳,彈簧夾,8/17/2020,單片彈簧和少片彈簧,特點： 斷面尺寸延長度方向變化； 減輕重量，節(jié)約材料。,8/17/

9、2020,鋼板彈簧的安裝,非獨立懸架,在彈簧片之間涂上較稠的潤滑劑，可以減少磨損,在彈簧片之間夾入塑料墊片，可減少噪聲。,彈簧片之間的摩擦力可起到衰減振動和導(dǎo)向的作用。,8/17/2020,與車架的連接,8/17/2020,2、螺旋彈簧,制造： 用彈簧鋼棒料卷制而成。 特點： 無需潤滑、抗污染、安裝所需空間小、質(zhì)量輕。 性能： 沒有減振作用，必須另加減震器。,螺旋彈簧大多應(yīng)用在獨立懸架上， 尤以前輪獨立懸架采用廣泛。有些轎車后輪非獨立懸架也有采用螺旋彈簧作彈性元件的。由于螺旋彈簧只承受垂直載荷，它用做彈性元件的懸架要加設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和減振器。它與鋼板彈簧相比具有不需潤滑，防污性強(qiáng)，占用縱向空間小，

10、彈簧本身質(zhì)量小的特點，因而現(xiàn)代轎車上廣泛采用。,8/17/2020,應(yīng)用：,桑塔納轎車的前懸架,麥弗遜式獨立彈簧懸架,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(jī),當(dāng)車輪轉(zhuǎn)向跳動時，車輪延主銷轉(zhuǎn)動。,8/17/2020,氣體彈簧是以空氣做彈性介質(zhì)，即在一個密閉的容器內(nèi)裝入壓縮空氣（氣壓為0.51MPa），利用氣體的可壓縮性實現(xiàn)彈簧的作用。這種彈性元件叫空氣彈簧。 它分為囊式和膜式空氣彈簧。如圖DX56所示?？諝鈴椈稍谵I車上有采用尤其在主動懸架中被采用。這種彈簧隨著載荷的增加，容器內(nèi)壓縮空氣壓力升高，使其彈簧剛度也隨之增加，載荷減少，彈簧壓力也隨空氣壓力減少而下降，因而這種彈

11、簧有其理想的彈性特性。,氣體彈簧主要有空氣彈簧和油氣彈簧兩種。,3、氣體彈簧,8/17/2020,特點：體積小、壽命長、彈簧剛性可變,囊式氣體彈簧,膜式氣體彈簧,圖DX56,空氣彈簧,8/17/2020,油氣彈簧以氣體（氮-惰性氣體）作為彈性介質(zhì)，用油液作為傳力介質(zhì)。油氣彈簧類型有簡單式油氣彈簧，不帶隔膜式的油氣彈簧。帶隔膜式油氣彈簧，它將氣體和液體分開，便于充氣并防油液乳化。如圖(c)所示是帶反壓氣室式油氣彈簧，它有一個反壓氣室，相當(dāng)于在簡單油氣彈簧上加上一個方向相反的小筒單油氣彈簧，用以提高空載時彈簧剛度，使空載滿載自然振動頻率變化不大。目前此種彈簧多用于重型車和部分小客車上。,油氣彈簧,

12、8/17/2020,特點： 以空氣和油液作為工作物質(zhì)。,油氣不分割式,油氣分隔式,8/17/2020,4、扭桿彈簧,功用： 當(dāng)車輪跳動時，擺臂便繞著扭桿軸線擺動，使扭桿產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，以保證車輪與車架彈性連接。,擺臂,扭桿,8/17/2020,扭桿彈簧的裝配,擺臂,扭桿,將扭桿的固定端轉(zhuǎn)過一個角度，則擺臂的初始位置將改變，可借此調(diào)節(jié)車身的高度。,特點： 質(zhì)量小，不需潤滑,8/17/2020,懸架系統(tǒng)中由于彈性元件受沖擊產(chǎn)生振動，為改善汽車行駛平順性，懸架中與彈性元件并聯(lián)安裝減振器，為衰減振動，汽車懸架系統(tǒng)中采用減振器多是液力減振器，其工作原理是當(dāng)車架（或車身）和車橋間受振動出現(xiàn)相對運動時，減振器

13、內(nèi)的活塞上下移動，減振器腔內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個腔經(jīng)過不同的孔隙流入另一個腔內(nèi)。此時孔壁與油液間的摩擦和油液分子間的內(nèi)摩擦對振動形成阻尼力，使汽車振動能量轉(zhuǎn)化為油液熱能，再由減振器吸收散發(fā)到大氣中。在油液通道截面和等因素不變時，阻尼力隨車架與車橋（或車輪）之間的相對運動速度增減，并與油液粘度有關(guān)。,二、減振器,8/17/2020,功用： 加速車架與車身振動的衰減，改善汽車行駛的平順性。,原理： 當(dāng)汽車振動時，減振器殼體內(nèi)的油液反復(fù)從一個內(nèi)腔通過一些窄小的空隙流入另一內(nèi)腔，同時，摩擦力便把振動能量轉(zhuǎn)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,8/17/2020,減

14、振器與彈性元件承擔(dān)著緩沖擊和減振的任務(wù)，阻尼力過大，將使懸架彈性變壞，甚至使減振器連接件損壞。因面要調(diào)節(jié)彈性元件和減振器這一矛盾。,(1) 在壓縮行程（車橋和車架相互靠近），減振器阻尼力較小，以便充分發(fā)揮彈性元件的彈性作用，緩和沖擊。這時，彈性元件起主要作用。,(2) 在懸架伸張行程中（車橋和車架相互遠(yuǎn)離），減振器阻尼力應(yīng)大，迅速減振。,(3) 當(dāng)車橋（或車輪）與車橋間的相對速度過大時，要求減振器能自動加大液流量，使阻尼力始終保持在一定限度之內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷。,8/17/2020,在汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用的是筒式減振器，且在壓縮和伸張行程中均能起減振作用叫雙向作用筒式減振器，還有采

15、用新式減振器，它包括充氣式減振器和阻力可調(diào)式減振器。,雙向作用筒式減振器,8/17/2020,雙向作用筒式減振器,結(jié)構(gòu)：,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(dǎo)向座,8/17/2020,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(jīng)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。,8/17/2020,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

16、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。,8/17/2020,1）在壓縮行程時：指汽車車輪移近車身，減振器受壓縮，此時減振器內(nèi)活塞3向下移動?；钊虑皇业娜莘e減少，油壓升高，油液流經(jīng)流通閥8流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞桿1占去了一部分空間，因而上腔增加的容積小于下腔減小的容積，一部分油液于是就推開壓縮閥6，流回貯油缸5。這些閥對油的節(jié)約形成懸架受壓縮運動的阻尼力。 2）減振器在伸張行程時，車輪相當(dāng)于遠(yuǎn)離車身，減振器受拉伸。這時減振器的活塞向上移動。活塞上腔油壓升高，流通閥8關(guān)閉，上腔

17、內(nèi)的油液推開伸張閥4流入下腔。由于活塞桿的存在，自上腔流來的油液不足以充滿下腔增加的容積，主使下腔產(chǎn)生一真空度，這時儲油缸中的油液推開補償閥7流進(jìn)下腔進(jìn)行補充。由于這些閥的節(jié)流作用對懸架在伸張運動時起到阻尼作用。,雙向作用筒式減振器工作原理說明,8/17/2020,減振器工作過程,伸張閥彈簧的剛度和預(yù)緊力比壓縮閥的大，在同樣油壓作用下，伸張行程產(chǎn)生阻尼力遠(yuǎn)大于壓縮行程的阻尼力。,8/17/2020,三、橫向穩(wěn)定器,現(xiàn)代轎車懸架很軟，即固有頻率很低，為提高懸架的側(cè)傾角剛度，減小橫向傾斜，常在懸架中添設(shè)橫向穩(wěn)定器（桿）以保證良好操縱穩(wěn)定性。,橫向穩(wěn)定器,8/17/2020,當(dāng)兩則懸架變形相同時，橫

18、向穩(wěn)定器不起作用。當(dāng)兩側(cè)懸架變形不等時，車身相對路面橫向傾斜時，車架一側(cè)移近彈簧支座，穩(wěn)定桿的同側(cè)末端就隨車架向上移動，而另一側(cè)車架遠(yuǎn)離彈簧座，相應(yīng)橫向穩(wěn)定桿的末端相對車架下移，橫向穩(wěn)定桿中部對于車架沒有相對運動，而穩(wěn)定桿兩邊的縱向部分向不同方向偏轉(zhuǎn)，于是穩(wěn)定桿被扭轉(zhuǎn)。彈性的穩(wěn)定桿產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)內(nèi)力矩就阻礙懸架彈簧的變形，減少了車身的橫向傾斜和橫向角振動,8/17/2020,16.4 車輪與輪胎,它們的功用主要是： 1）支承汽車車體重量， 2）緩和由路面?zhèn)鬟f來的沖擊載荷 3）通過輪胎和路面之間的附著作用為汽車提供驅(qū)動力和制動力 4) 產(chǎn)生平衡汽車轉(zhuǎn)向離心力的側(cè)向力，以便順利轉(zhuǎn)向，并通過輪胎產(chǎn)生的自動

19、回正力矩，使車輪具有保持直線行駛的能力。,8/17/2020,一、車輪,1、車輪的功用、組成,功用：安裝輪胎，承受輪胎與車橋之間的各種載荷的作用,組成：車輪由輪轂、輪輞以及這兩件元件之間的連接部分稱為輪輻的元件所組成。,分類：按照輪輻的結(jié)構(gòu)，車輪可分為輻板式和輻條式； 根據(jù)輪輞形式不同又可分為組裝輪輞式，可調(diào)式車輪， 對開式，可反裝式車輪； 根據(jù)車輪材質(zhì)不同又有鋁合金、鎂合金、鋼車輪之分。,8/17/2020,輻板式車輪下如圖DX41所示。這種車輪由檔圈1，輻板3，輪輞2和氣門嘴伸出口4組成。輻板3為鋼質(zhì)圓板，它將輪轂和輪輞連接為一體，大多是沖壓制成的，少數(shù)是與輪轂鑄成一體。后者多用于重型汽車

20、上。輻板與輪輞是鉚接或焊接在一起的，對于采用無內(nèi)胎輪胎的車輪，宜采用焊接法可提高輪輞的密閉性。,1.擋圈 2.輪輞 3.輻板 4.氣門嘴伸出口,圖DX41 輻板式車輪,8/17/2020,轎車的輻板采用材料較薄，常沖壓成起伏各樣形狀，以提高剛度。輻板上開有若干孔，用以減輕質(zhì)量，同時有利于制動器散熱，安裝時可作把手。如圖DX42，為上海桑塔納輪胎總成圖。,1、車輪螺栓 2、氣門嘴 3、車輪飾板 4、輪輻板 5、輪輞 6、于午線輪胎 7、 平衡塊及夾子,圖DX42 車輪總成,8/17/2020,車輪包括車輪螺栓1，它將輪輞與輪轂固定在一起，氣門嘴2因此向輪胎內(nèi)充氣，車輪飾板3起防塵和美觀的作用，輪

21、輻板4它將輪轂與輪輞連接在一起，同時加強(qiáng)車輪的強(qiáng)度和剛度，輪輞5為深槽輪輞外端安裝孺子午線輪胎，以上元件構(gòu)成了車輪。圖中8至11部件表示輪胎的結(jié)構(gòu)特點。平衡塊和夾子7是車輪平衡質(zhì)量，有它使得車輪飛轉(zhuǎn)運動中質(zhì)量平衡，提高車輪和輪胎的使用壽命,8/17/2020,貨車后軸負(fù)荷大多比前軸大很多，為使后輪胎不致過載，后橋車輪一般安裝雙式車輪如圖DX43，在同一輪轂上安裝兩副相同的輻板和輪輞，為方便互換，輻板的螺栓也兩端面做成錐形，便于安裝。,圖DX43 行駛系新圖1 載貨汽車雙式后輪,8/17/2020,有的輪輻有鋼絲輻條如DX45圖（a），由價格昂貴鋼絲輻條編制成，維修安裝不便，一般用在賽車和高級轎

22、車上，另一種是和輪轂鑄成一體的鑄造輻條如圖DX45（b），一般裝在重型汽車上，在這種結(jié)構(gòu)的車輪上，輪輞1是用螺栓了和特殊形狀的襯塊2固定在輻條4上，為使輪輞與輻條對中好，在輪輞和輻條上都加工出配合錐面5。,1-輪輞 2-襯塊 3-螺栓 4-輻條 5-配合錐面 6-輪轂,圖DX45 輻條式車輪,8/17/2020,二、輪胎,作用： 1）承受汽車的質(zhì)量，承受路面?zhèn)鱽淼母鞣N載荷； 2）當(dāng)汽車行駛中，路面不平引起沖擊和振動要求輪胎與懸架一齊起緩和沖擊的作用保證汽車行駛的平穩(wěn)性； 3）保證車輪和路面接觸具有良好的附著性，提高汽車的動力性、制動性和通過性，保持汽車行駛穩(wěn)定性。,類型： 1）按輪胎內(nèi)空氣壓力的大小，輪胎可分為高壓胎、低壓胎、超低壓胎三種 2）按輪胎有無內(nèi)胎，輪胎分為有內(nèi)胎輪胎和無內(nèi)胎輪胎 3）按胎體簾布層結(jié)構(gòu)的不同，輪胎分為斜交輪胎和子午線輪胎,8/17/2020,輪胎主要由胎冠、胎肩，胎側(cè)，胎體和胎圈等部分組成。如圖DX411所示。,1、 胎冠 2、胎肩、 3、胎側(cè) 4、胎圈 5、胎面 6、緩沖層（帶束層） 7、簾布層,圖DX411 輪胎結(jié)構(gòu)簡圖,8/17/2020