第十三章 汽車行駛系

第13章汽車行駛系2/4/20231武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院一、汽車行駛系的功用

①支承汽車的總質(zhì)量；

②接受轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，以保證整車正常行駛；

③傳遞并支承反力及其力矩；

④緩和沖擊和振動(dòng)，保證汽車平順行駛2/4/20232武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院二、行駛系的結(jié)構(gòu)形式1.輪式行駛系:直接與路面接觸的部分是車輪。2.半履帶式和車輪-履帶式：行駛系中直接與路面接觸的部分既有車輪又有履帶3.全履帶式：行駛系中直接與路面接觸的部分是履帶2/4/20233武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院三、輪式汽車行駛系組成由車架、車橋、車輪、懸架等組成車架車橋車輪懸架2/4/20234武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院車架2/4/20235武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院一、車架的功用及類型結(jié)構(gòu)形式汽車車架俗稱“大梁”，汽車的基體車架的功用是支承、連接汽車的各總成，并承受載荷。車架通過懸架裝在車輪上。有的客車和轎車采用承載式車身功用邊梁式、中梁式（或稱脊骨式）和綜合式。2/4/20236武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院二、車架的構(gòu)造（一）邊梁式車架的構(gòu)造

1.兩縱梁和若干橫梁組成2.縱梁斷面一般為槽型，z型或箱型斷面。2/4/20237武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院（二）中梁式車架（脊骨式車架）1.結(jié)構(gòu)：一縱梁，亦稱脊骨式車架。2.特點(diǎn)：越野性、穩(wěn)定性好；強(qiáng)、剛度較大應(yīng)用較少2/4/20238武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院（三）綜合式車架由邊梁式和中梁式車架聯(lián)合構(gòu)成

2/4/20239武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院（四）無車架式（承載式車身）

如上海桑塔納、一汽奧迪、捷達(dá)／高爾夫型轎車均為承載式車身。

2/4/202310武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院車橋2/4/202311武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院一、車橋功用和類型車橋（車軸）：通過懸架與車架或承載式車身相連，兩端安裝車輪作用傳遞力及彎距和扭矩分類根據(jù)懸架結(jié)構(gòu)整體式（采用非獨(dú)立懸架）斷開式（與獨(dú)立懸架配用）根據(jù)車輪作用轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動(dòng)橋轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和支持橋

2/4/202312武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院前軸轉(zhuǎn)向節(jié)主銷二、轉(zhuǎn)向橋2/4/202313武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院1．前軸：斷面一般是工字形，兩端通孔裝主銷。2．轉(zhuǎn)向節(jié)：是一個(gè)叉形件，軸頸安裝車輪。3．主銷：鉸接前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)，轉(zhuǎn)向節(jié)繞其旋轉(zhuǎn)

4．輪轂：支承在轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸上前軸轉(zhuǎn)向節(jié)主銷2/4/202314武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院三、轉(zhuǎn)向車輪定位功用：使汽車轉(zhuǎn)向輕便、行駛平穩(wěn)、減少機(jī)件磨損轉(zhuǎn)向輪定位（前輪定位）

指轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向節(jié)和前軸三者之間與車架必須保持一定的相對(duì)安裝位置

前輪定位包括：主銷后傾、主銷內(nèi)傾、前輪外傾及前輪前束

1、自動(dòng)回正。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪在偶遇外力作用或轉(zhuǎn)向后發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，在外力消失后，應(yīng)能立即自動(dòng)回到直線行駛的位置。2、使輪胎磨損均勻。使車輪輪胎盡量與地面接觸，并盡量保證車輪輪胎與地面發(fā)生純滾動(dòng)，這樣使輪胎磨損均勻。3、減輕輪轂外軸承的負(fù)荷。4、轉(zhuǎn)向輕便。2/4/202315武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院主銷后傾工作原理：汽車本身離心力的作用，路面上b點(diǎn)處對(duì)車輪有一個(gè)側(cè)向反作用力y

力y正好與主銷軸線形成力矩yL，使車輪回轉(zhuǎn)方向與車輪遇偏轉(zhuǎn)方向相反,

在這力矩的作用下，將使車輪回復(fù)到原來的中間位置，保證了汽車穩(wěn)定行駛在直線上

主銷后傾角γ由前梁安裝來保證,不能太大，一般汽車在1o~3o，否則轉(zhuǎn)向時(shí)為克服此穩(wěn)定力矩yL，駕駛員必須在方向盤上施加很大的力，使轉(zhuǎn)向沉重。現(xiàn)代高速汽車由于汽車輪胎低壓彈性增加，而引起穩(wěn)定力矩增加，因此主銷后傾角γ可以減少接近為零甚至為負(fù)值。1）、主銷后傾角γ的作用（caster）能形成回正的穩(wěn)定力矩

2/4/202316武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院2）、主銷內(nèi)傾角β裝在前軸上的主銷，上端略向內(nèi)傾斜的現(xiàn)象。一般5o~8o。

車輪繞主銷旋轉(zhuǎn)180°后的狀態(tài)，實(shí)際上車輪不可能陷入地下，而是將車輪向上抬起，這樣由汽車本身的重力有是使轉(zhuǎn)向輪回位的效應(yīng)1、保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性。2/4/202317武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院2、使轉(zhuǎn)向輕便，減少從轉(zhuǎn)向輪到方向盤的沖擊力。使主銷軸線與路面交點(diǎn)到車輪中心平面與路面交線的距離c減少，從而可減少駕駛員施加在方向盤上的力，同樣減少路面對(duì)轉(zhuǎn)向輪傳到方向盤上沖擊力。但c不宜過小，在30~40mm之間，否則車輪繞主銷偏轉(zhuǎn)的過程中，輪胎與路面間將產(chǎn)生較大的滑動(dòng)，增加了轉(zhuǎn)向輪胎與地面的摩擦阻力，使轉(zhuǎn)向沉重，還加速了輪胎的磨損。2/4/202318武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院3）、前輪外傾角α作用：A、路面對(duì)車輪的垂直反力沿輪轂的軸向分力將使輪轂壓向外端的小軸承，加重了外端小軸承及輪轂緊固螺母的負(fù)荷，降低它們的壽命。B、當(dāng)車空載時(shí)，輪胎外緣與路面接觸，當(dāng)車載貨時(shí)，在車重的作用下車輪垂直于路面，使輪胎能夠均勻磨損。α一般，貨車1o左右，轎車30‘2/4/202319武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院4）、前輪前束有了外傾角后，在滾動(dòng)時(shí)就類似于滾錐，從而導(dǎo)致兩側(cè)車輪向外滾開。由于轉(zhuǎn)向橫拉桿和車橋的約束車輪不致向外滾開，車輪將在地面上出現(xiàn)邊滾邊向內(nèi)滑的現(xiàn)象，從而增加了輪胎的磨損。為此將兩前輪適當(dāng)向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，即形成前輪前束。（A—B）稱為前束值一般前束值為0~12mm調(diào)節(jié)橫拉桿來調(diào)節(jié)車輪前束2/4/202320武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院典型的定位問題直進(jìn)性不良：行駛時(shí)偏左或偏右，或是行駛時(shí)方向并不偏斜，但方向盤不正，分析：直行時(shí)方向盤會(huì)隨著路面時(shí)而為正、時(shí)而產(chǎn)生小角度的偏差，方向盤總無法‘安定’的待在原地，其中最可能的原因就是左右輪后傾角有所偏差，造成左右輪回復(fù)力的不同，在兩力不平衡的情況下自然易受路面的影響。

2/4/202321武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院

四、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋桑塔納轎車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋2/4/202322武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院

1）半軸、主銷分兩段2）轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸做成空心結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2/4/202323武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院2/4/202324武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院五、支持橋支持橋?qū)儆趶膭?dòng)橋單橋驅(qū)動(dòng)的三軸汽車，后橋設(shè)計(jì)成支持橋掛車上的車橋也是支持橋發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)動(dòng)轎車的后橋也屬于支持橋2/4/202325武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院車輪與輪胎

2/4/202326武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院一、車輪與輪胎的功用支承整車的質(zhì)量緩和由路面?zhèn)鱽淼臎_擊力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力使車輪保持直線行駛的方向承擔(dān)越障提高通過性的作用

2/4/202327武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院二、車輪

1.盤式車輪的構(gòu)造：主要由擋圈、輻板（輪盤）、輪輞及氣門嘴孔組成（一）車輪的組成和構(gòu)造：2/4/202328武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院（一）、車輪輻板式車輪輻板為鋼質(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上。輻板與輪輞是鉚接或焊接在一起的2/4/202329武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院其輪輻由價(jià)格昂貴的鋼絲輻條編而成，一般用在賽車和高級(jí)轎車上；另一種是和輪轂鑄成一體的鑄造輻條如圖（b），一般裝在重型汽車上。輻條式車輪2/4/202330武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院輪輞的規(guī)格代號(hào)：輪輞名義直徑x/-輪輞名義寬度輪緣代號(hào)如：轎車10x3.50C15x6JJ

輕貨：15x5.5JJ16.5x6.00

中、重貨車：20-7.5，22.5x8.25x表示一件式輪輞；—表示兩件或多件式輪輞

最后一位或兩位英文字母表示輪輞凸緣的形狀,凸緣形狀用于列字母表示：J、K、L、JK、JJ等。2/4/202331武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院二、輪胎

（一）輪胎作用分類作用：承重、緩沖減振、保證附著性分類（充氣輪胎）（1）按工作氣壓分：高壓胎（0.5-0.7MPa）、低壓胎（0.2-0.5MPa）、超低壓胎（0.2MPa以下）（2）按結(jié)構(gòu)分：有內(nèi)胎和無內(nèi)胎

2/4/202332武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院

子午線輪胎斜交線輪胎子午線胎越來越在現(xiàn)代汽車上得到廣泛應(yīng)用。但它也有缺點(diǎn)：胎側(cè)薄，變形大，胎側(cè)與胎圈受力比普通斜交胎大很多，容易在胎側(cè)和與輪輞接觸處發(fā)生裂紋，因胎側(cè)變形大，其側(cè)面穩(wěn)定性較差，成本也較高。2/4/202333武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院有內(nèi)胎和無內(nèi)胎

有內(nèi)胎輪胎無內(nèi)胎輪胎

2/4/202334武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院輪胎規(guī)格標(biāo)志195/60R1485H1、195:輪胎名義斷面寬度（195mm）2、60:輪胎名義高寬比（H/B≈0.603、R:子午線輪胎標(biāo)志4、14:輪輞名義直徑（14in）5、85:負(fù)荷指數(shù)（515kg）6、H:速度符號(hào)（210km/h）重量代號(hào)0…858687888990…載重Kg45…515530546560580600…車速代號(hào)FGJKLMNPQRSTUHKm/h8090100110120130140150160170180190200210輪胎的外徑多大？2/4/202335武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院現(xiàn)今，載重車、轎車大都采用低壓胎，因?yàn)榈蛪禾椥院茫瑪嗝鎸?，與路面接觸面積大，胎壁薄散熱性好。這些性能使輪胎壽命延長。輪胎的氣壓充氣輪胎按胎內(nèi)空氣壓力大小可分為高壓胎，低壓胎和超低壓胎三種。高壓胎（氣壓0.49～0.69MPa），低壓胎（氣壓0.147～0.49MPa），超低壓胎氣壓0.147Mpa以下）。2/4/202336武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院懸架2/4/202337武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院一、懸架的功用

1.連接車橋和車架；2.傳遞各種力和力矩；3.緩沖、減振、導(dǎo)向及穩(wěn)定2/4/202338武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院二、懸架的結(jié)構(gòu)組成彈性元件:承受垂直載荷，緩和沖擊減振器:減振導(dǎo)向裝置:傳力、導(dǎo)向橫向穩(wěn)定器：輔助彈性元件，以防橫向傾斜2/4/202339武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院四、懸架的分類

兩大類：非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架2/4/202340武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院1.非獨(dú)立懸架整體式車橋相配合特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，車輪定位參數(shù)變化小，在貨車和一些大客車上普遍采用

2/4/202341武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院2/4/202342武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院2.獨(dú)立懸架車橋是斷開式車輪接地性好，汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性好，前輪定位角可調(diào)，轎車廣泛應(yīng)用2/4/202343武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院減振器減振器2/4/202344武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院減振器的功用

1.振動(dòng)的衰減，以改善汽車的行駛平順性

2.減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝減振器彈性元件車架車輪2/4/202345武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院減振器的類型懸架廣泛采用液力減振器，原理是利用液體流動(dòng)的阻力來消耗振動(dòng)的能量2.單向作用式減振器僅在伸張行程內(nèi)起作用3.雙向作用筒式減振器在壓縮和伸張兩行程內(nèi)均能起減振作用4.目前汽車上廣泛采用雙向作用筒式減振器。2/4/202346武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院雙向作用筒式減振器1.結(jié)構(gòu)：壓縮閥、伸張閥、流通閥和補(bǔ)償閥。（1）流通閥和補(bǔ)償閥是一般的單向閥，其彈簧很弱（2）壓縮閥和伸張閥是卸載閥，其彈簧較強(qiáng)2/4/202347武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院工作過程

2/4/202348武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院彈性元件2/4/202349武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院彈性元件類型彈性元件可分為鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、氣體彈簧和橡膠彈簧等。（1）一般載貨汽車的非獨(dú)立懸架廣泛采用鋼板彈簧；（2）大多數(shù)轎車的獨(dú)立懸架應(yīng)用螺旋彈簧和扭桿彈簧；（3）而在重型載貨汽車上氣體彈簧得到廣泛的應(yīng)用。（4）橡膠彈簧多用在懸架的副簧和緩沖塊2/4/202350武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院鋼板彈簧近似等強(qiáng)度的彈性梁廣泛用于非獨(dú)立懸架

2/4/202351武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院螺旋彈簧廣泛應(yīng)用于前獨(dú)立懸架。不忌泥污，所占縱向空間不大，彈簧質(zhì)量小可做成等螺距或變螺距的，前者剛度不變，后者剛度是可變的。2/4/202352武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院扭桿彈簧扭轉(zhuǎn)彈性的直線金屬桿件。扭轉(zhuǎn)彈性變形有的扭桿由薄扭片組合而成

2/4/202353武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院獨(dú)立懸架2/4/202354武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院2/4/202355武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院1、橫臂式獨(dú)立懸架

·車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架。·橫臂式獨(dú)立懸架分為單橫臂式獨(dú)立懸架和雙橫臂式獨(dú)立懸架兩種2/4/202356武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院(1)單橫臂式獨(dú)立懸架

單橫臂式獨(dú)立懸架的特點(diǎn)：·采用單橫臂式獨(dú)立懸架的車輪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，車輪平面將產(chǎn)生傾斜而改變輪距的大??；·并使主銷內(nèi)傾角及車輪外傾角均發(fā)生較大變化?！ぽ喚嘧兓馆喬ギa(chǎn)生橫向滑移，破壞輪胎與地面的附著·很少在轉(zhuǎn)向輪中采用。2/4/202357武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院(2)雙橫臂式(雙叉式)獨(dú)立懸架

懸架的兩個(gè)橫臂長度可以相等，也可以不等。不等長的雙橫臂式獨(dú)立懸架在轎車的前輪上應(yīng)用較為廣泛。螺旋彈簧與減振器位于上、下橫臂之間。2/4/202358武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院2.縱臂式獨(dú)立懸架縱臂式獨(dú)立懸架：車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架

2/4/202359武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院3.燭式和麥弗遜式懸架燭式和麥弗遜式懸架：車輪沿主銷移動(dòng)的懸架燭式懸架麥弗遜式懸架2/4/202360武