第三篇行驶系1921.ppt

第三篇汽车行驶系第十九章 车架第二十章 车桥和车轮第二十一章 悬架行驶系功用 1.接受由发动机经传动系传来的转矩,并通过驱动轮与路面间的附着作用,产生路面对驱动轮的牵引力,以保证汽车正常行驶 2.传递并承受路面作用与车轮上的各向反力及其所形成的力矩 3.应尽可能缓和不平路面对车本身造成的冲击,并衰减其振动,保证汽车行驶的平顺性 4.与汽车转向系协调的配合工作,实现汽车行驶方向的正确控制,以保证汽车的操纵稳定性 轮式汽车行驶系一般由车架、车桥、车轮、悬架等组成第十九章车 架车架的功用 现代汽车绝大多数都是具有作为整车骨架的车架，车架是整个汽车的基体车架是用来支承连接汽车的各零部件、并承受来自车内外的各种载荷 车架的结构形式首先应满足汽车总体布置的要求还要有足够的强度和适当的刚度并尽可能轻量化此外还要尽可能离地面近一些，以使汽车重心位置降低 目前，车架的主要结构形式有：边梁式、中梁式和综合式车架的分类边梁式车架脊骨式车架综合式车架承载式车身19.119.1 边梁式车架 边梁式车架由两根位于两边的纵梁和若干根横梁组成、用铆接法或焊接法固定成刚性构架。

纵梁通常用低合金钢板冲压而成，断面形状一般为槽形，也有Z形或箱形 横梁不仅用来保证车架的扭转刚度和承受纵向载荷，而且还可以支承汽车上的主要部件横梁一般也用钢板冲压成槽形，为增加扭转刚度，有时采用管形或箱形纵梁横梁边梁式车架的组成：两根纵梁和若干个横梁通过焊接和铆接而成 在货车车架的前端、轿车车架的前后两端，有横梁式的缓冲件——保险杠 有时货车和部分大型客车要拖带挂车，故应有与挂车的车架相连接的拖钩部件 有的汽车车架采用了Z形断面的纵梁其优点是使得车架前后等宽，并能保证车架前部容下柴油机飞轮壳及装在壳上的起动机但纵梁与横梁连接时，须在纵梁翼面上加一块垫板，这就使得在纵梁腹板上装置有关总成不太方便19.219.2 中梁式车架 中梁式车架只有一根位于中央贯穿前后的纵梁，因此也称为脊骨式车架中梁的断面可以做成管形或箱形 越野汽车的中梁式车架是由一根纵梁和若干根横梁组成的，其优点是能使车轮有较大的运动空间，便于采用独立悬架，从而可以提高越野性；与吨位货车相比，其车架较轻，减少了整车质量；同时重心较低，因此行驶稳定性好；车架的强度和刚度较大；脊梁还能起到封闭传动轴的防尘套作用。

但这种车架的制造工艺复杂，精度要求高，为保养和修理造成诸多不便19.319.3 综合式车架 综合式车架，也称复合式车架，它同时具有中梁式和边梁式车架的特点 随着汽车工业的发展，车架结构形式也出现了多样化和复杂化的趋势 平台式车架  ISR车架 半车架 部分轿车和一些大型客车取消了车架，用车身兼起车架的作用，即将所有部件固定在车身上，所有的力也由车身来承受这种车身称为承载式车身第二十章车桥和车轮20.1 20.1 车桥 车桥（也称车轴）通过悬架和车架相连，它的两端安装车轮，其功用式传递车架与车轮之间各方向的作用力及其力矩 根据悬架结构的不同，车桥分为整体式和断开式两种当采用非独立悬架式，车桥中部是刚性的实心或空心梁，即整体式车桥；断开式车桥为活动关节式结构，与独立悬架配用 根据车桥上车轮的作用，车桥又可以分为：转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型其中，转向桥和支持桥都属于从动桥 本节主要叙述整体式和断开式的转向桥及转向驱动桥 转向桥式利用车桥中的转向节使车轮可以偏转一定角度，以实现汽车的转向。

它除了承受垂直载荷以外，海承受纵向力和侧向力及其力矩转向桥通常为前桥 各种车型的整体式转向桥结构基本相同，主要由前梁、转向节组成一、转向桥 断开式转向桥在轿车和微型客车上得到广泛的应用，它与独立悬架相配置，组成了性能优良的转向桥由于它有效地减小了非簧载质量，降低了发动机的质心高度，从而提高了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性JL6360型微型客车断开式转向桥 转向桥在保证汽车转向功能的同时，应使转向轮具有自动回正作用，以保证汽车稳定直线行驶这就需要调整转向轮的定位参数，即转向轮、主销和前轴之间的相对位置 主要有：主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束二、转向轮定位参数  设计转向桥时，使主销在汽车的纵向平面内，其上部有向后的一个倾角γ，即主销轴线和地面垂直直线在汽车纵向平面内的夹角，如图所示1.主销后倾角  现在一般采用γ角2 °～3°，现代高速汽车由于轮胎气压降低、弹性增强，而引起稳定力矩增大因此， γ角可以减小到接近零度，甚至为负值1.主销后倾角  设计转向桥时，使主销在汽车的横向平面内，其上部有向内的一个倾角ββ，即主销轴线和地面垂直直线在汽车横向平面内的夹角，如图所示。

2.主销内倾角  主销内倾角也有使车轮自动回正的作用2.主销内倾角  车轮外倾角α是通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与底面垂线之间的夹角，如图所示3.车轮外倾角 为了消除车轮外倾导致轮胎磨损的不良后果，在安装车轮时，使汽车两前轮的中心面不平行，两轮前边缘距离B小于后边缘距离A，A－B之差称为前轮前束，如图所示4.车轮前束 在许多轿车和全轮驱动的越野汽车上，前桥除了作为转向桥外，还兼起驱动桥的作用，故称转向驱动桥 目前，现代轿车多为发动机前置，其前桥即转向驱动桥并多与麦弗逊式独立悬架配合使用三、转向驱动桥20.220.2 车轮与轮胎 功用：支承整车；缓和由路面传来的冲击；通过轮胎同路面之间存在的附着力来产生驱动力和制动力；汽车转弯行驶时产生平衡离心力的侧抗力，在保证汽车正常转向行驶的同时，通过车轮产生的自动回正力矩，使汽车保持直线行驶方向；承担越障提高通过性的作用等 车轮是介于轮胎和车轴之间承受负荷的旋转组件，通常由轮辋和轮辐组成轮辋是在车轮上安装和支承轮胎的部件，轮辐是在车轮上介于车轴和轮辋之间的支承部件。

轮辋和轮辐可以是整体式的、永久连接式的或可拆卸式的车轮有时还包含轮毂一、车轮车轮的类型1.辐板式车轮2.辐条式车轮轮辋的类型1.深槽式轮辋2.平底轮辋3.对开式轮辋 现代汽车几乎都采用充气轮胎轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，它的作用是： 1.与悬架共同缓和行驶冲击，衰减振动，保证舒适性和平顺性 2.保证车轮和路面有良好的附着性，提高牵引性、制动性、通过性 3.承受汽车的重力，并传递其他方向的力和力矩二、轮胎轮胎的类型1.有内胎的充气轮胎（1）普通斜交轮胎（2）子午线轮胎2.无内胎的充气轮胎3.活胎面轮胎第二十一章悬架21.1 21.1 概述21.2 21.2 减震器21.3 21.3 弹性元件21.4 21.4 非独立元件21.5 21.5 独立悬架21.621.621.721.721.121.1 概述 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产生的力矩传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。

悬架的基本运动形式动画 现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般都由弹性元件1、减震器3和导向机构（纵、横向推力杆2、5）三部分组成弹性元件纵向推力杆阻尼元件横向稳定杆横向推力杆汽车悬架的组成示意图： 汽车悬架的功能是缓冲、导向和减震，而总的功能是传力但是，悬架在结构上并非一定要设置满足上述功能的单独装置，例如钢板弹簧，除了作为弹性元件起缓冲作用外，还能起到传递各力和力矩以及决定车轮运动轨迹的作用，因而可不再另设导向机构 由悬架刚度和簧载质量所决定的车身固有频率，是影响汽车行驶平顺性的重要性能指标之一 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，则其固有频率为：式中，g为重力加速度；f为悬架垂直变形（挠度）；M为簧载质量；C（C＝Mg/f）为悬架刚度 汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架21.221.2 减振器 减振器和弹性元件是并联安装的汽车悬架系统中广泛采用液力减振器 对减振器的要求： 1.在悬架压缩行程内，减振器阻尼应较小，以充分利用弹性元件的弹性来缓冲。

2.在悬架伸张行程内，减振器阻尼应较大，以迅速减振 3.当车桥与车架的相对速度较大是，减振器应当能自动加大液流通道截面积，是阻尼始终保持在一定限度之内，免受过大冲击一、双向作用筒式减振器1.四个阀：伸张阀、补偿阀、压缩阀、流通阀伸张阀和压缩阀分别是拉伸行程和压缩行程的卸载阀补偿阀和流通阀分别在拉伸和压缩行程中补偿油液，避免上下腔中出现真空目前汽车上广泛采用的是双向作用油液减振器一、双向作用筒式减振器工作原理：1.压缩行程： 连杆和活塞一起向下运动，工作缸下腔油液压力增高，拉伸阀和补偿阀关闭；下腔的高压打开流通阀；液体自压缩阀的常通孔流出到储油筒；阻尼力逐渐增大 当活塞运动速度很快，下腔油压很大，克服压缩阀压紧弹簧，压缩阀完全打开，阻尼力不再增加起到泄荷作用一、双向作用筒式减振器工作原理：1.伸张行程： 连杆和活塞一起向上运动，工作缸上腔油液压力增高；油液自上腔通过阀体上的节流孔流向下腔；补偿阀打开，储油筒中油液流入到下腔；流通阀关闭；压缩阀关闭节流孔的节流作用产生阻尼力 当活塞运动速度很快，上腔油压很大，克服伸张阀的压紧弹簧，伸张阀完全打开，阻尼力不再增加。

起到泄荷作用•压缩阀和伸张阀上有常通小孔隙当振动速度较小时，只靠这些小孔工作当振动速度较大时，才打开阀门工作阻尼力随振动速度变化•由于伸张阀弹簧刚度比压缩阀的大，而且伸张阀上的常通孔隙的直径也比压缩阀的小，就保证了减振器在伸张行程内产生的阻尼力比在压缩行程内产生的大二、新型减振器1.充气式减振器充气减振器的优点：采用浮动活塞，减少了一套底阀；内充高压气体，能有效的衰减高频振动，并有助于消除噪音；在防尘罩直径相同的条件下，工作缸和活塞的直径可以增大，增加了单位行程对应的流量，可以更可靠的建立压力可以消除油液的乳化现象充气减振器的缺点：充气工艺复杂，不能修理，由于是单筒的，缸筒变形后，减振器不能工作二、新型减振器2.阻力可调式减振器阻尼可调式减振器的特点： 减振器的阻尼特性可以根据行驶工况和悬架参数的变化，进行调解，使车辆具有更好的综合性能21.321.3 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的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁卷耳弹簧夹钢板弹簧中心螺栓螺栓套筒螺母•钢板弹簧的第一片最长，成为主片。

主片的两端弯成卷耳，内装青铜或塑料、橡胶、粉末冶金制成的衬套，并通过弹簧销与车架或者吊耳作铰链连接•钢板弹簧的中部一般用U形螺栓固定在车桥上•中心螺栓的作用是连接各弹簧片，保证各片的装配位置按其距两耳的距离分为对称式钢板弹簧和非对称钢板弹簧•主片卷耳受力大，为改善其受理情况，第二片末端也弯成卷耳，称为包耳二者留有间隙，以便相对滑动•弹簧夹保证在钢板弹簧反向变形时各片不致相互分开，保证共同承载且使弹簧片相互横向定位弹簧夹用铆钉铆接在与之相连的最下面弹簧片的端部其上端以螺栓连接螺栓上的套管顶在弹簧夹之间，以免弹簧片夹得过紧螺栓套管与弹簧片之间留有间隙（1-1.5mm），以便各片之间的相对滑动•钢板弹簧在载荷作用下变形时，各片之间相对滑动而产生摩擦，促进车架的振动衰减但也降低了缓和冲击，加速磨损的问题，一般需要装配时各片之间涂上较稠的润滑剂，并定期的保养•钢板弹簧本身能起到导向的作用，同时各片之间的摩擦还起到一定的减振作用一般在弹簧片之间夹入塑料垫片，以产生定值的摩擦力和消除噪音一、钢板弹簧 目前，在国内外越来越多的汽车采用少片变截面钢板弹簧二、螺旋弹簧 螺旋弹簧广泛应用于独立悬架，特别是前轮独立悬架中。

它无需润滑，不忌污泥；安置所需的纵向空间不大；弹簧本身质量小 目前汽车采用的通过变钢丝直径、螺距、弹簧直径的非线性螺旋弹簧，以获得更好的平顺性三、扭杆弹簧 扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢置成的扭杆扭杆弹簧的特点：•加工时可以预先产生内应力•具有比钢板弹簧和螺旋弹簧都大储能能力，因此质量轻•结构比较简单，不需要润滑•和导向机构一起产生变刚度特性•方便布置•扭杆过短将影响舒适性、平顺性四、气体弹簧1.囊式空气弹簧2.膜式空气弹簧3.油气弹簧（1）单气室油气分隔式，（2）单气室油气不分隔式，（3）双气室，（4）两极压力式，五、橡胶弹簧 利用橡胶本身的弹性来起弹性元件的作用它可以承受压缩载荷与扭转载荷优点是单位质量的储能较金属弹簧多，隔声性能好，工作无噪声，不需润滑 非独立悬架因其结构简单，工作可靠，被广泛采用于货车的前、后悬架在少数轿车中，非独立悬架仅用作后悬架 悬架的结构，尤其是导向机构的结构，随弹性元件的不同而有差异21.421.4 非独立悬架东风EQ1090型汽车的前悬架一、纵置板簧式非独立悬架 螺旋弹簧非独立悬架一般只用作轿车的后悬架。

二、螺旋弹簧非独立悬架三、空气弹簧非独立悬架四、油气弹簧非独立悬架 独立悬架的优点：•两侧车轮可以单独跳动，可减少车身振动，消除车轮偏摆；•降低非簧载质量，提高平均车速；•采用断开式车桥，降低汽车重心，提高行驶稳定性；•提供了较大的车轮跳动空间，因此减小悬架刚度，降低汽车偏频，提高平顺性21.521.5 独立悬架 独立悬架的结构类型：1）车轮在汽车横向平面内摆动（横臂式独立悬架）2）车轮在汽车纵向平面内摆动（纵臂式独立悬架）3）车轮沿主销移动（烛式悬架和麦弗逊式悬架）4 4）车轮在斜向平面侧摆动的悬架（单斜臂式独立悬架）a.单横臂式独立悬架特点： 当车轮跳动时将改变轮距 用于转向轮时，引起主销内倾角和车轮外倾发生变化 应用于车速不高的重型越野车辆一、横臂式独立悬架b.双横臂式独立悬架等臂式单横臂悬架：车轮跳动时车轮不倾斜但轮距变化较大不等臂式单横臂悬架：车轮跳动时车轮倾斜但轮距变化可以较小一、横臂式独立悬架特点： 采用球头销代替主销，属无主销式； 主销后倾角由移动上摆臂在摆臂轴上的位置实现； 前轮外倾角由上摆臂和摆臂轴之间的调整垫片调整； 主销内倾和车轮外倾角存在固定的变化关系； 悬架的最大位移由上下缓冲块确定； 上下摆臂为叉形结构以提高刚度。

一、横臂式独立悬架b.b.双横臂式独立悬架二、纵臂式独立悬架a.单纵臂式独立悬架二、纵臂式独立悬架b.b.双纵臂式独立悬架特点：车轮跳动时，主销后倾角保持不变三、车轮沿主销移动的独立悬架a.烛式独立悬架 优点： 车轮转向时，前轮的定位参数不会发生变化，有利于转向操纵和行驶稳定性缺点： 车轮转向时，全部侧向力由主小和其外部的套管承受，增加了主销与套管的摩擦三、车轮沿主销移动的独立悬架b. b. 麦弗逊独立悬架 是烛式悬架的改进，用下摆臂克服了滑动立柱的受力状况侧向力大部分由下摆臂承受属于无主销悬架： 滑动立柱上支点和下摆臂外端的球铰中心构成主销轴线优点：前轮内侧布置空间较大，方便前置前驱动布置 横向稳定器：原因： 轿车的独立悬架较软高速转向时，车身倾斜作用： 在汽车高速行驶中转向时，通过横向稳定杆增强悬架系统的刚度，减小车身的横向倾斜和横向角振动第六节 平衡悬架。