汽车原理-行驶系统

2.2 车桥和车轮
主要内容
➢车桥的功用、分类； ➢整体式和断开式传向桥及转向驱动桥； ➢车轮定位参数；
➢车轮的分类、结构特点及表示方法； ➢轮胎的分类、结构特点及表示方法。
主要内容
➢悬架的组成、功用以及分类； ➢常用减振器的结构形式； ➢常用弹性元件的结构形式； ➢非独立悬架；
➢多轴汽车的平衡悬架。
保险杠
挂钩
拖钩
边梁式车架的结构形式
➢边梁式车架的结构形式因车型而异。
边梁式车架的特点
优点
➢结构简单、容易制造；
➢有利于改装变型车或者多品 种车辆；
➢便于布置和安装；
➢具有较高的强度和刚度；
➢车架与驾驶室分开，采用弹 性悬置安装，有利于隔振。
缺点
➢重量较大；
➢车身不参加承载，对扭转 刚度无贡献；
➢正面碰撞事故中，车身易 相对车架向前运动，加剧碰 撞程度；
➢不利于降低底板高度。
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，横梁焊接在 纵梁的两侧，亦称脊梁式车架。
中梁（脊梁）式车架
➢车架的扭转刚度大； ➢质量轻，减少了整车的重量； ➢中梁可以封闭传动轴，起到防尘隔振的作用； ➢可以降低底板高度和整车的重心高度； ➢零部件布置安装不便、工艺复杂，精度要求高、维护和修理不便。
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。
钢板弹簧
➢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， 且防止弹簧片横向错动。
➢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。
综合式车架
➢车架前部是边梁式，而后部是中梁式，这种车架称为 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。
边梁式
中梁式
中梁+边梁的综合车架
本章学习重点
➢车架的功用； ➢几种车架的结构特点。
作业
➢车架的功用式什么？ ➢车架有几种结构形式，各有何特点？ ➢边梁式车架一般采取何种措施降低底板高度？
摆臂式平衡悬架
本章学习重点
➢悬架的组成及功用； ➢双向作用筒式减振器的工作过程； ➢常用弹性元件结构特点； ➢钢板弹簧非独立悬架的结构特点； ➢独立悬架的优缺点及结构类型； ➢几种独立悬架的机构特点； ➢横向稳定器的作用。
作业
➢汽车上为什么设置悬架总成？一般它由哪几部分组成？ ➢什么是悬架的固有频率？它与哪些因素有关？ ➢双向作用筒式减振器的压缩阀、伸张阀、流通阀和补偿 阀各起什么作用？压缩阀和伸张阀的弹性为什么较强？预 紧力为什么较大？ ➢常用的弹性元件有哪几种？试比较它们的优缺点。 ➢何为独立悬架、非独立悬架？钢板弹簧能否作为独立悬 架的弹性元件？螺旋弹簧、扭杆弹簧以及气体弹簧等能否 作为非独立悬架的弹性元件？ ➢钢板弹簧非独立悬架如何获得变刚度特性？
➢油气弹簧具有变刚度特性，被广泛地采用在大型矿用自卸车上。
3.5 多轴汽车的平衡悬架
➢多轴车辆的全部车轮都是单 独地刚性悬挂在车架上，在不 平道路上行驶时将不能保证所 有车轮同时接触地面。
➢当使用弹性悬架而道路不平度较小时，虽然不一定会出现车轮 悬空现象，但各个车轮间垂直载荷的分配比例会有很大改变。
➢钢板弹簧非独立悬架
➢螺旋弹簧非独立悬架 ➢空气弹簧非独立悬架 ➢油气弹簧非独立悬架
纵置钢板弹簧非独立悬架的特点
➢钢板弹簧通常纵向安置； ➢钢板弹簧一端为固定铰链，另一端为活动铰链； ➢钢板弹簧中部用U型螺栓与车桥连接。
几种常用结构形式的钢板弹簧非独立悬架
➢弹簧前端卷耳用钢板弹簧销与前支架相连，形成固定铰链支点； ➢后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与吊耳相连接； ➢由于吊耳可以前后摆动，保证了弹簧变形时两卷耳中心线间的距离 可以改变。
垂直载荷相等的悬架称为平衡悬架。
➢平衡悬架一般可分为等臂式平衡悬架和摆臂式平衡悬架。
等臂式平衡悬架
➢结构特点：钢板弹簧的两端自由地支承在中、后桥半轴套管上 的滑板式支架内，相当于一根等臂平衡杆，它以悬架心轴为支点 转动，从而可保证汽车在不平道路上行驶时，各轮都能着地，且 使中、后桥车轮的垂直载荷平均分配。
➢一般采用中间高、两端低不等高断面形式，以保证应力分布均匀。
纵梁
➢纵梁的断面形状有开口形（槽形、Z形）、封闭形 （箱形）等。
横梁
➢横梁一般也用低合金钢冲压而成，为增强车架的抗扭强 度，纵梁的断面形状有管形和箱形；
➢一般有前横梁、发动机安装梁、驾驶室安装梁、悬架安 装梁、后横梁等。
发动机安装梁
悬架安装梁 第四横梁
➢钢板弹簧为少片变截面弹簧，用夹箍将各片连接在一起。
采用主副簧结构的钢板弹簧悬架
➢目的：通过主副簧先后起作用，得 到变刚度特性提高汽车平顺性。 ➢有副簧在上和主簧在下两种结构。
采用主副簧结构的钢板弹簧悬架
F
➢刚度突变，不利于汽 车平顺性。
➢副簧在上的刚度特性
➢副簧逐渐起作用，具有 刚度渐变的特点，有利于 汽车平顺性。
本章学习重点
➢汽车行驶系统的功用； ➢驱动力对车轮中心造成的反力矩对车 轮前后载荷的影响。
作业
➢汽车行驶系统的功用是什么？它主要由那些部件和总成 组成？各起什么作用？ ➢试分析整体式车桥和断开式车桥中主减速器壳上由地面 驱动力Ft对车轮中心造成的反
第 章 行驶系统
半履带式汽车
➢半履带是指汽车的后桥采用履带式，前桥用车轮。
➢履带可以减少汽车对地面的比压，控制汽车下陷，履刺 还能加强履带与土壤间的相互作用，增加汽车的附着力， 提高通过性，主要用于在雪地或沼泽地带行驶的汽车。
全履带式汽车
➢前后桥都用履带称为全履带式。
车轮—履带式汽车
➢前后桥即可装车轮，也可装履带，称为车轮履带式。
前横梁
后横梁
驾驶室安装梁
加强措施
➢为了增加车架的刚度，在横梁和纵梁连接时经常采 用斜支撑、角支撑、和连接板等加强措施。
加强措施
其它部件
➢保险杠 ：一般安装在汽车的前、后横梁上，起到保护车 身、散热器的作用。
➢挂钩：一般安装在汽车前部，用来在必要时拖动汽车。 ➢拖钩：在可拖挂车的车辆的尾横梁上安装拖钩。
钢板弹簧
➢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。 ➢但这种干摩擦也降低了悬架的缓和冲击作用，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。
➢连杆和活塞一起向上运动
拉伸行程
➢工作缸上腔油液压力增高
➢流通阀和压缩阀关闭 ➢油液自伸张阀上的常通孔流向下腔
➢补偿阀打开，储油筒中油液流入到下腔 ➢阻尼力逐渐增大
➢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，起到卸载作用。
双向筒式减振器的工作过程
➢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。
双向筒式减振器的工作过程
➢连杆和活塞一起向下运动
压缩行程
➢工作缸下腔油液压力增高
➢伸张阀和补偿阀关闭 ➢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缸筒 ➢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，起到卸载作用。
双向筒式减振器的工作过程
➢由于活塞杆进出而引起的缸筒容积的变化 由浮动活塞的上下运动来补偿。
➢不需储液缸筒，所以亦称单筒式减振器。
充气式减振器与双向作用筒式减振器比较
➢由于采用浮动活塞，减少了阀门系统，结构得以简化，零 件数得以减少； ➢减振器内充有高压气体，能有效减少车轮受到突然冲击时 产生的高频振动； ➢防尘罩直径相同的条件下，工作缸筒和活塞直径大，更能 可靠地保证产生足够的阻尼力； ➢高压气体和油气被浮动活塞隔开，消除了乳化现象。
悬架的功用和组成
横向推力杆 横向稳定杆 阻尼元件
弹性元件
纵向推力杆
➢悬架的主要部件：汽车悬架一般都由弹性元件、阻尼元件 （减振器）、导向机构（纵、横向推力杆）三部分组成。在 一些车辆上还要加装横向稳定器。
双向筒式减振器
➢定义：在压缩和伸张两行程内均能起 减振作用的减振器。
➢减振器由活塞杆、活塞、储油缸筒、
工作缸筒、伸张阀、压缩阀、补偿阀、 流通阀、导向座、防尘罩等组成。
双向筒式减振器
➢伸张阀和压缩阀分别是卸载阀，弹簧 较强，预紧力大，只有当油压升高到一 定高度时，才能开启，而当油压降低到 一定程度时，阀将自行关闭。
➢补偿阀和流通阀是单向阀，弹簧较弱， 当油压作用力与弹簧同向时，阀处于关 闭状态，而当油压作用力与弹簧力反向 时，很小的油压便能将阀开启。 ➢其作用是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。
钢板弹簧
➢钢板弹簧的第一片最长，称为主片。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。
空气弹簧非独立悬架
➢空气弹簧非独立悬架主要由囊式空气弹簧、压气机、车身高度调 节控制阀、控制杆等组成。
➢采用空气弹簧悬架容 易实现车身高度的自动 调节。
➢空气弹簧只能传递垂 直力，故其纵向力和横 向力以及其力矩也必须 由纵向推力杆和横向推 力杆来传递。