第二十一章 車橋和車輪

第二十一章車橋和車輪21.1車橋

21.2車輪與輪胎

21車橋和車輪一、車橋特點(diǎn)21.1車橋

車橋通過懸架與車架（或承載式車身）相連，兩端安裝車輪。二、車橋功用

傳遞車架（或承載式車身）與車輪之間各方向的作用力及其力矩。 按懸架結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式（配非獨(dú)立懸架）和斷開式（配獨(dú)立懸架）兩種。 按車輪所起作用的不同可分為轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和支持橋。21.1車橋

三、車橋類型1.轉(zhuǎn)向橋21.1車橋

（1）功用 利用轉(zhuǎn)向節(jié)的擺動(dòng)使車輪偏轉(zhuǎn)一定的角度以實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向，且承受一定的載荷。（2）性能要求

強(qiáng)度、剛度大；定位角、轉(zhuǎn)向角正確；質(zhì)量小。（3）組成

前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、輪轂（4）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)21.1車橋

前梁：斷面常采用工字梁或空心圓管梁，以承受彎矩為主，（在制動(dòng)時(shí)承受彎矩和扭矩）; 主銷：為連接前軸和轉(zhuǎn)向節(jié)的部件，主銷固定在前軸的銷孔內(nèi)，為靜配合，與轉(zhuǎn)向節(jié)的銷孔為動(dòng)配合; 輪轂：為一個(gè)旋轉(zhuǎn)件，在輪轂上可安裝輪盤。通過兩個(gè)輪轂軸承安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)軸徑上，內(nèi)端為大軸承; 轉(zhuǎn)向節(jié)：為一叉形件，在叉形件上有安裝主銷的兩個(gè)軸孔，可安裝軸承的為轉(zhuǎn)向節(jié)軸，在軸的根部安裝有制動(dòng)底板。 其它部分：轉(zhuǎn)向節(jié)臂與轉(zhuǎn)向桿系共同運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。 潤(rùn)滑：轉(zhuǎn)向橋的運(yùn)動(dòng)部件之間的潤(rùn)滑，一般采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。21.1車橋

21.1車橋

特點(diǎn)： 與獨(dú)立懸架結(jié)合使用，提高車輛的操縱穩(wěn)定性和平順性； 有效的降低汽車的非簧載質(zhì)量； 廣泛應(yīng)用于轎車或者輕型車輛的前橋。 前梁：工字型，鍛壓，中部下彎 轉(zhuǎn)向節(jié)下的調(diào)整墊片和推力軸承21.1車橋

前梁橫段為鋼管，與主銷座焊接，球推力軸承。21.1車橋

2.轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋

21.1車橋

許多轎車和全輪驅(qū)動(dòng)越野車的前橋既是轉(zhuǎn)向橋又是驅(qū)動(dòng)橋，稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。 轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋主要由主減速器、差速器、萬向節(jié)、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷等組成。21.1車橋

21.1車橋

前輪輪轂固定在轉(zhuǎn)向節(jié)上，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向節(jié)繞主銷旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)前輪繞主銷旋轉(zhuǎn)。 轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋?yàn)榱藢?dòng)力傳給前輪，又能使前輪偏轉(zhuǎn)，必須在轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)加裝萬向節(jié)，且主銷的軸線必須通過萬向節(jié)中心，以確保不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。21.1車橋

21.1車橋

3.轉(zhuǎn)向輪定位

21.1車橋

（1）轉(zhuǎn)向輪定位的功用和定位參數(shù)①轉(zhuǎn)向輪定位的功用：保證轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪（前）輪可以自動(dòng)回正。②轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)：主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、前輪外傾角、前輪前束。這些參數(shù)將影響：汽車的轉(zhuǎn)向回正性、直線行駛穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性以及高速制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性

作用：力圖使轉(zhuǎn)彎后的前輪自動(dòng)回正。21.1車橋

（2）主銷后傾角（γ）原理：地面?zhèn)认蛄π纬傻牧氐姆较蚺c車輪偏轉(zhuǎn)方向相反——回正作用，回正力矩。

γ=2~3°21.1車橋

主銷有一定的后傾角，使主銷延長(zhǎng)線與地面的交點(diǎn)a向前偏移了一段距離l，轉(zhuǎn)向后地面作用在車輪上的側(cè)向力FY對(duì)主銷形成一個(gè)轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩具有使前輪回正的作用。21.1車橋

主銷內(nèi)傾角的作用是：使前輪自動(dòng)回正；使轉(zhuǎn)向操縱輕便；減小轉(zhuǎn)向盤上的沖擊力。21.1車橋

（3）主銷內(nèi)傾角（β） 由重力產(chǎn)生回正作用，靠設(shè)計(jì)保證，β<8°21.1車橋

前輪外傾角的作用是：防止車輪出現(xiàn)內(nèi)傾；減少輪轂外側(cè)小軸承的受力，防止輪胎向外滑脫；便于與拱形路面接觸。21.1車橋

（4）車輪外傾角（α） 由轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì)決定，α=1°左右。原始馬車車輪外傾結(jié)構(gòu)示意圖21.1車橋

從俯視圖看，兩側(cè)前輪最前端的距離B小于后端的距離A，（A-B）稱為前輪前束。A-B=8~12mm21.1車橋

（5）車輪前束 前輪前束的作用是消除前輪外傾造成的前輪向外滾開趨勢(shì)，減輕輪胎磨損。

在假設(shè)前束和外傾產(chǎn)生的側(cè)向力相互抵消的前提下，推導(dǎo)的前束與外傾合理匹配關(guān)系為前束與外傾合理匹配關(guān)系

①后輪的負(fù)外傾角可增加車輪接地點(diǎn)的跨度，增加汽車的橫向穩(wěn)定性；21.1車橋

（6）后輪的外傾角和前束

②前束可抵消汽車高速行駛且驅(qū)動(dòng)力F較大時(shí)，車輪出現(xiàn)的負(fù)前束（前張），減少輪胎的磨損。從主銷后傾產(chǎn)生回正力矩的原因可知，此回正力矩M與主銷后傾角口和側(cè)向力R成正比，即式中r為車輪半徑。設(shè)Q為輪荷，是前輪轉(zhuǎn)角，D為車輪安裝中心至轉(zhuǎn)向節(jié)節(jié)點(diǎn)之間的距離，則此回正力矩T^為因此可以說，主銷后傾主要在高速時(shí)起回正作用，而主銷內(nèi)傾主要在低速時(shí)起回正作用。小結(jié)

主銷后傾角和內(nèi)傾角將直接影響到車輛的回正性、直線行駛穩(wěn)定性和高速制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性；

前輪的外傾角和前束值的合理匹配將直接影響到前輪的側(cè)滑和異常磨耗，同時(shí)也間接地影響車輛的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。4.支持橋21.1車橋

既無轉(zhuǎn)向功能又無驅(qū)動(dòng)功能的橋稱為支持橋，前置前驅(qū)轎車的后橋?yàn)榈湫偷闹С謽颉?1.1車橋

21.1車橋

21.2車輪與輪胎21車橋和車輪21.2車輪與輪胎

車輪與輪胎的功用是：支承整車；緩和來自路面的沖擊力；產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力和側(cè)向力；產(chǎn)生回正力矩；承擔(dān)越障提高通過性的作用等。 車輪與輪胎又稱車輪總成，主要由車輪和輪胎兩部分組成。21.2車輪與輪胎

一、車輪 車輪是介于輪胎和車軸之間承受負(fù)荷的旋轉(zhuǎn)組件，主要由輪輞、輪輻和輪轂組成。 輪輞用于安裝輪胎，輪輻是介于車軸和輪輞之間的支承部分。21.2車輪與輪胎

輪轂輪輞輪輻1.車輪的類型

21.2車輪與輪胎

按輪輻的構(gòu)造，車輪可分為輻板式和輻條式兩種。 按車軸一端安裝的輪胎數(shù)目，車輪可分為單式車輪和雙式車輪。（1）輻板式車輪

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鋼制圓盤車輻；擋圈；錐形安裝螺孔；左右旋的固定螺栓，也可全用右旋。21.2車輪與輪胎

21.2車輪與輪胎

（2）輻條式車輪

鋼絲輻條：價(jià)高，賽車、高級(jí)轎車用。鑄造輻條：重型車用。21.2車輪與輪胎

現(xiàn)代汽車的輪輻多種多樣，與汽車造型融為一個(gè)整體，對(duì)整車起到了很好的裝飾作用。采用少輻板的輪輻，也有利于制動(dòng)器的散熱。21.2車輪與輪胎

21.2車輪與輪胎

2.輪輞 輪輞按結(jié)構(gòu)可分為：深槽輪輞、平底輪輞、對(duì)開式輪輞、半深槽輪輞、深槽寬輪輞、平底寬輪輞、全斜底輪輞等。 常見的輪輞形式是：深槽輪輞、平底輪輞。21.2車輪與輪胎

21.2車輪與輪胎

（1）深槽輪輞：轎車、輕型越野車（CA7560，BJ2020）；折合直徑， 中部深凹槽，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（2）平底輪輞：中型貨車（EQ1090，CA1091）；整體擋圈，開口鎖圈（3）對(duì)開式輪輞：中重型越野車；螺栓連接內(nèi)外兩部分（EQ2080， SX2150）輪輞寬度B；輪輞直徑d；安裝螺栓孔節(jié)圓直徑d1；偏置距E（輪輞中心到車輪安裝面的距離）；輪轂直徑d2；安裝螺栓直徑d3。安裝螺栓的數(shù)目和分布角度。21.2車輪與輪胎3.車輪規(guī)格21.2車輪與輪胎1.作用21.2車輪與輪胎二、輪胎 （1）和汽車懸架系統(tǒng)以其緩沖輪面的沖擊，并衰減其振動(dòng)，保證車輛具有良好的舒適性和平順性； （2）保證車輪和地面之間有良好的附著性，提高車輛的動(dòng)力性、制動(dòng)性； （3）承受汽車的重量、動(dòng)載荷和來自各方向的力和力矩，提高車輛的操縱穩(wěn)定性； （4）提高車輛的通過性。21.2車輪與輪胎2.要求 （1）輪胎必須具有適宜的彈性、阻尼和承載能力； （2）胎面部分具有增強(qiáng)附著能力的花紋； （3）具有熱穩(wěn)定性、耐磨等。按用途分為：載貨汽車輪胎（重型、中型、輕型）；轎車輪胎按輪胎胎體結(jié)構(gòu)分為：充氣輪胎（汽車上使用的主要輪胎形式）；實(shí)心輪胎充氣輪胎按組成結(jié)構(gòu)分為：按簾線排列方向分為：有內(nèi)胎輪胎；普通斜交輪胎；無內(nèi)胎輪胎。子午線輪胎。按充氣大小分為：高壓（0.5~0.7Mpa）：剛度大，較硬，承載容量大，摩擦系數(shù)小。低壓（0.15~0.45Mpa）彈性好、斷面寬、接觸面積大、薄壁。超低壓（0.15以下）。3.輪胎的類型和各類輪胎的特點(diǎn)21.2車輪與輪胎4.有內(nèi)胎的充氣輪胎21.2車輪與輪胎（1）組成 內(nèi)胎、外胎、墊帶 外胎由胎面（胎冠、胎肩、胎側(cè)）、緩沖層、簾布層、胎圈組成。21.2車輪與輪胎（2）普通斜交胎21.2車輪與輪胎 簾布層和緩沖層各相鄰層簾線交叉，且與胎中心線呈小于90°角排列的充氣輪胎，稱為普通斜交輪胎。簾布層：是外胎的骨架，用雙數(shù)層的掛膠布組成，保持輪胎的形狀和尺寸，層數(shù)越多，輪胎強(qiáng)度越大；21.2車輪與輪胎胎面：由胎冠、胎肩、胎側(cè)三部分組成，胎冠由耐磨橡膠構(gòu)成，直接承受摩擦和全部載荷；胎肩是胎冠與胎側(cè)之間的過渡部分，也有橫紋利于散熱；胎側(cè)薄且軟的橡膠層，用來保護(hù)簾布層。緩沖層：位于胎面與簾布層之間的膠片，彈性較大，緩和路面的沖擊；胎圈：由鋼絲圈、簾布層包邊、胎圈包布組成起到安裝輪胎的作用，剛度和強(qiáng)度較大。 斜交輪胎的優(yōu)點(diǎn)是：輪胎噪聲小，外胎面柔軟、制造容易，價(jià)格也較子午線輪胎便宜。 斜交輪胎的缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，接地面積小，胎冠滑移大，抗側(cè)向力能力差，高速行駛時(shí)穩(wěn)定性差，滾動(dòng)阻力較大，油耗偏高，承載能力也不如子午線輪胎。21.2車輪與輪胎21.2車輪與輪胎（3）子午線輪胎

簾布層簾線排列的方向與輪胎的子午斷面一致。簾線的這種排列方式，使簾線的強(qiáng)度能得到充分利用，子午線輪胎的簾布層數(shù)一般比普通斜交胎可減少約40％～50％；胎體較柔軟，彈性好。21.2車輪與輪胎21.2車輪與輪胎21.2車輪與輪胎 子午線輪胎的優(yōu)點(diǎn)如下： ①接地面積大，附著性能好，胎面滑移小，對(duì)地面單位壓力也小，因而滾動(dòng)阻力小，使用壽命長(zhǎng)。 ②胎冠較厚且有堅(jiān)硬的帶束層，不易刺穿，行駛時(shí)變形小，可降低油耗3%～8%。 ③因簾布層數(shù)少，胎側(cè)薄，所以散熱性能好。 ④徑向彈性大，緩沖性能好，負(fù)荷能力較大。 ⑤在承受側(cè)向力時(shí)，接地面積基本不變，故在轉(zhuǎn)向行駛和高速行駛時(shí)穩(wěn)定性好。21.2車輪與輪胎 子午線輪胎的缺點(diǎn)是：因胎側(cè)較薄柔軟，胎冠較厚在其與胎側(cè)過渡區(qū)易產(chǎn)生裂口；吸振能力弱，胎面噪聲大些；制造技術(shù)要求高，成本也高。21.2車輪與輪胎（4）輪胎花紋

21.2車輪與輪胎21.2車輪與輪胎21.2車輪與輪胎21.2車輪與輪胎（5）輪胎內(nèi)胎

內(nèi)胎是一個(gè)環(huán)形橡膠管，應(yīng)具有良好的彈性，并能耐熱和不漏氣。 內(nèi)胎上裝有充放氣的氣門嘴，其構(gòu)造如右圖所示。5.無內(nèi)胎的充氣輪胎21.2車輪與輪胎 無內(nèi)胎輪胎的優(yōu)點(diǎn)是：輪胎穿孔時(shí)，壓力不會(huì)急劇下降，能安全地繼續(xù)行駛；無內(nèi)胎輪胎中不存在因內(nèi)外胎之間摩擦和卡住而引起損壞；氣密性較好，可以直接通過輪輞散熱，所以工作溫度低，使用壽命長(zhǎng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量較小。21.2車輪與輪胎21.2車輪與輪胎6.活胎面輪胎

21.2車輪與輪胎 活胎面輪胎的胎面是可更換的，其最大優(yōu)點(diǎn)是在花紋嚴(yán)重磨損或磨光后，可以單獨(dú)更換胎面。也可以根據(jù)不同使用條件更換不同花紋的胎面。其缺點(diǎn)是質(zhì)量較大，使用中可能出現(xiàn)胎體和胎面環(huán)之間磨損，胎面環(huán)橡膠與鋼絲體脫層。21.2車輪與輪胎低壓胎：英制標(biāo)準(zhǔn)B-d胎面寬度-輪輞直徑例，EQ1090：9.00-20歐洲標(biāo)準(zhǔn)B×d毫米例，185×4007.輪胎規(guī)格21.2車輪與輪胎 輪胎斷面高度H與寬度B之比以百分比表示稱為輪胎的扁平率。我國(guó)執(zhí)行的輪胎標(biāo)準(zhǔn)為： 轎車輪胎：GB-9743-1997； 轎車輪胎系列：GB/T-2978-1997； 載重汽車輪胎：GB-9744-1997； 載重汽車輪胎系列：GB/T-2977-1997；規(guī)定了輪胎的規(guī)格