汽车构造 车桥和车轮

(６)大部分乘用车有转向助力系统，可以保证转向轻便，前轮定位参数可 以打破常规，朝着更有利的功能要求方向发展(如:主销大内倾问题）；
(７)转向驱动合为一体后，可使汽车的操纵性和稳定性有较大的改善，可 使其他性能得到更合理的满足(如车轮负外倾问题)。
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第三节 车轮与轮胎
1 车轮
车轮主要由轮辋、辐盘(轮盘)、轮毂、轮
图16-3 随动转向桥 1-转向节臂；2-转向横拉杆臂；3-车桥；4-转
向锁止缸；5-转向缓冲器；6-转向横拉杆
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图16-4 随动转向桥结构图 1-主销；2-稳定装置；3-车轴；4-轮毂及制
动器总成；5-倒车锁止装置；6-横拉杆
2、随动转向桥原理(以三桥汽车为例) 随动转向桥可以减小整车转弯半径，使得所有车桥转弯瞬间接近理想状态，从 而减少第三桥轮胎磨损。 1)随动转向桥功能 （1）随动转向功能 随动桥采用与转向桥相似的车轮定位参数：主销后倾角、主销内倾角、车轮外 倾角和车轮前束(工作原理在第二节中详述)。 在随动桥起随动作用的过程中，主要是主销后倾角形成的后倾力臂起作用，主 销后倾角在前、中桥进行转向时，为保持转向轨迹，在随动桥车轮与接地处受到地 面摩擦力的作用，产生随动转向力矩，使得随动转向桥车轮产生偏转，该偏转角由 前桥和后桥的转向状态所决定，主销内倾角和车轮的外倾角能够使随动桥在直线行 驶的时候具有自动回正作用，这样在直线行驶时能够满足直线行驶的稳定性，同时 ，有了车轮外倾角和车轮前束也能够减少轮胎的偏磨。
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行驶的能力，前轮有了外倾角后，车轮在滚动时类似于滚锥，两侧车轮有向外侧滚动 的趋势，由于车桥和转向横拉杆的约束，两前轮在向前外侧滚动的同时向内侧横向滑 动，车轮在地面上出现边滚边滑的现象，其结果使轮胎磨损增加，俗称“吃胎”， 当前轮前束后，锥体中心前移，两前轮有向内侧滚动趋势，车轮前束与前轮外倾恰当 配合后，车轮在每一个滚动的瞬时都为纯滚动，从而减少了轮胎的磨损， 前轮前束 可通过改变横拉杆的长度来调整，使前束值符合规定技术要求。
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图16-11 前轮前束
2 当代乘用车四轮定位的特点 (１)不仅前轮有定位内容，后轮也有定位内容； (２)由于轮胎宽而软，横向的、纵向的、径向的弹性变形量大，对汽车的操
纵性、稳定性、安全性影响力度加大，如定位不准确，轮胎的磨损量和偏磨损量 也加大(如:前轮摆振等)；
(３)前轮多采用独立悬架，它是依靠悬架系统中的杆件几何形状，来获得合 理的定位角度，因定位件和连接件及球关节多，在使用过程中磨损、松旷、变形 量加大，正确的几何定位角度容易失准(如:行驶跑偏问题)；
垫块
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第二节 车轮定位
1 前轮定位的基本原理 1、主销后倾 主销装在前轴上，其上端略向后倾斜，这种
现象称为主销后倾。在汽车纵向垂直平面内，主 销轴线与垂线之间的夹角γ 叫作主销后倾角，见 图16-9。
主销后倾的主要作用是在汽车转弯后，前轮 能自动回正，以保持汽车直线行驶的稳定性。
图16-9 主销后倾示意图
簧；7-转向节衬套；8-转向节主销；9-转向节主销推力轴承；10-前轴
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如图16-2所示的载货汽车转向桥，它主要由前轴、转向节、主销和轮毂四部 分组成。
图16-2 转向桥 1-制动鼓；2-轮毂；3/4-轮毂轴承；5-转向节；6-油封；7-衬套；8-调整垫片；9-转向节臂；10-主销；11-
主销后倾使主销轴线的延长线与路面的交点ａ 位于轮胎与地面的接触点ｂ之 前，这样ｂ点到ａ点之间就有一段垂直的距离ｌ。若汽车转弯时(如图中所示向右 转弯)，则汽车产生的离心力将引起路面对车轮的侧向反作用力Ｙ，Ｙ 通过ｂ点作 用于轮胎上，形成一个使车轮回转的转矩Ｍ(Ｍ＝Ｙｌ)，其方向与车轮偏转方向相 反，它有使车轮恢复到原来中间位置的趋势，此转矩也称为稳定转矩。
图16-2 转向驱动桥 1-与车轮连接的凸缘盘；2-转向节臂；3-左、右横拉杆； 4-转向器；5-转向助力器；6/7-左、右驱动轴及万向节；
8-稳定杆
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4 随动转Hale Waihona Puke Baidu桥
1、多桥汽车随动转向桥的结构特点 汽车的随动转向桥主要由主销、稳定装置、车轴、锁止装置、横拉杆等组成( 图16-3、图16-4)，通过横拉杆把左、右车轮连接起来，实现两侧车轮同步转向。
能。 车桥可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥、支持桥、随动转向桥。
2 转向桥构造 转向桥的功用是利用转向节使车轮偏转一定的角度以实现汽车转向，转向桥一
般在汽车的前部，所以也把前桥称为转向桥，整体结构参见图16-1。
图16-1 常见的转向桥整体结构 1-制动鼓；2-前轮毂；3-前轮毂内轴承；4-前轮毂外轴承；5-转向横拉杆接头防尘套；6-转向横拉杆球头弹
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图16-10 主销内倾示意图
3、 前轮外倾 前轮安装在车桥上时，其旋转平面上方略向外倾斜，这种现象称为前轮外倾 ， 前轮旋转平面与纵向垂直平面之间的夹角α，叫作前轮外倾角，如图16-10a)所 示。前轮外倾的作用在于提高前轮工作的安全性和转向操纵轻便性，由于主销与 衬套之间存在有间隙，若空车时前轮垂直地面，则满载后，上述间隙将发生变化 ，可能引起车轮上部向内倾斜，另外，前轮在满载时也将产生变形，使车轮上部 向内倾斜，这就会出现前轮内倾，前轮内倾后，地面垂直反力便产生一沿转向节 向外的分力，此力使外轴承及其锁紧螺母等件的载荷增大、寿命缩短，严重时使 前轮脱出，当前轮预留有外倾角时，就能防止前轮出现负外倾现象。 4、前轮前束 如图16-11所示，汽车两个前轮的旋转平面不平行，前端略向内束，这种现象 称为前轮前束，左、右两轮间其后方距离Ａ 与前方距离Ｂ之差值(Ａ － Ｂ)称为前 束值，前轮前束的作用就是消除由于前轮外倾带来的不良影响，使前轮具有纯滚 动
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3 转向驱动桥
转向驱动桥是既有转向功能又有驱
动功能的车桥，图16-3是一种典型的乘
用车转向驱动桥。动力经过主减速器、
差速器(图中未画出)传给左右驱动轴及
万向节6、7，再由它们传给车轮，驱
动车轮转动，转动转向盘，通过转向器
4带动左、右横拉杆3移动，使转向节 臂2转动，带动车轮摆动，实现汽车转 向。
汽车构造下
第十六章 车桥和车轮
第一节 车桥 第二节 车轮定位 第三节 车轮与轮胎
第一节 车桥
1 车桥的作用于种类 汽车车桥通过悬架与车架(或承载式车身)相连接，其两端安装车轮，车桥传递
车架与车轮之间的各种作用力及其所产生的弯矩和转矩。 按照悬架的结构形式，车桥可分为断开式车桥和非断开式车桥，根据车桥的功
图16-6 锁止缸结构图 1-进气口端盖；2-活塞；3-密封圈；4-锁止缸 支架；5-推杆；6-复位弹簧；7-锁止缸固定螺 栓；8-限位端盖；9-防尘罩；10-锁紧螺母；
11-可调拨叉；12-拨叉连接销子
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3)转向缓冲器 由于随动转向桥是根据第一轴和第二轴的行驶轨迹来确定行驶轨迹，因此.不 可避免地会受到路面的侧向力，这样可能会引起整车的驾驶操作强度增大和整
毂轴承等部件组成，盘式车轮轮辋和轮毂是
由钢质(或铝合金)辐盘连接起来，如图16-12
所示。辐盘与轮辋通过焊接或铆接固定成一
体，辐盘上制有螺栓孔用端部带有球面凸起
的螺母与轮毂相连接，以便在安装时对正中
心和车轮互换，多数汽车的轮盘上一般开几
个大孔或制作成辐条式，便于拆装、轮胎充 气及制动鼓散热等，同时也减小了质量。
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3、典型乘用车后桥随动转向装置
图16-8 典型乘用车随动转向桥(后桥) ａ)后桥的整体结构；ｂ)局部结构图 1-单纵臂；2-左悬架扭杆弹簧；3-横向稳定杆端头螺栓；4-横向稳定杆的套管；5-横向稳定杆；6-右悬架扭 杆弹簧；7/9-减振器的固定螺栓；8-减振器；10-后自偏转弹性垫块；11-扭杆弹簧支架；12-前自偏转弹性
1-轮盘；2/5-挡圈；3-锁环；4-轮辋
滚子推力轴承；12-前轴
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载货汽车前轴常采用工字形断面，它的中部向下弯曲，可降低发动机的安装 高度， 在前轴两端各有一个安装钢板弹簧的底座，钢板弹簧安装在上面，前轴的 材料一般为中碳钢，经模锻和热处理而成，转向节5是一个叉形件，上下两叉有 安装主销的同轴孔，通过上下两叉孔将转向节安装在主销10上，转向节可以绕主 销转动，在转向节轴上安装车轮，在轴的根部制有安装制动底板的凸缘，转向节 的材料多为性能较好的中碳合金钢，并经过模锻和热处理而成，主销的作用是铰 接前轴与转向节，主销的中部切有凹槽，楔形锁销与它上面的凹槽配合，限制主 销相对于前轴转动，主销与转向节上的销孔是动配合，以便实现转向，轮毂2通 过内外两个轮毂轴承安装在转向节轴上，轴承的预紧度通过调整螺母进行调整， 调好后用锁紧垫圈锁紧，在锁紧垫圈外端装有止推垫圈和锁紧螺母，拧紧锁紧螺 母后应当弯曲止推垫圈包住螺母，防止松动。
车的行驶稳定性降低，轮胎磨损加快， 为减少这些负面因素，在随动桥上加
装了转向缓冲器(图16-4)。
4)稳定装置 在一些大型多桥汽车上，设有稳定装
置，以保证车轮行驶的稳定性。
稳定装置有三种不同结构：空气囊式(
图16-5)、气室推杆式(图16-7a)、机械弹簧 式(图16-7b)。
图16-7 稳定装置的结构形式 ａ)气室推杆式；ｂ)机械弹簧式
(４)由于悬架弹簧软，车轮和车身相对位置变化量大，因其间是转向系统的 杆件和球关节件连接，相互间的运动干涉量大，对使用性能的影响力度大(如:点 制动前轮摆振问题)；
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(５)独立悬架的主销轴线不是实体，而是螺旋弹簧的上支点与下摆臂球头 销的连线，它是转向轮的实际转动中心线，与减振器的中心线不重合，但与万 向节的球心重合，以防运动干涉；
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2、主销内倾 主销安装到前轴上后，其上端略向内倾斜，这种现象称为主销内倾，在汽车横 向垂直平面内，主销轴线与垂线之间的夹角β叫作主销内倾角，如图16-10所示，主 销内倾角的作用是汽车转弯后，使车轮自动回正，保持汽车直线行驶的稳定性，当 转向轮在外力的作用下绕主销转动时(图16-10c)，假设车轮旋转180°，若前轴在 空间位置不动，则前轮将由A位置旋转到B位置，因为主销是向内倾斜的，故车轮 旋转到B位置时，它的最低点将陷入路面以下h距离，但事实上车轮是不可能陷入 路面以下的，而只能是将汽车前部向上抬起相应的高度h，这也就是说，在转向过 程中由于主销内倾，将汽车前部抬高了h高度，这样，在转向过程中，始终有一个 前轴重力的分力作用在车轮上，使车轮自动回正，内倾角越大或前轮转向角越大， 则汽车前部抬起就越高，前轮的自动回正作用就越加强烈，但是转向时转动转向盘 费力(即外力要大)，转向轮的轮胎磨损增加，反之，内倾角小或前转向角小时，前 轮的自动回正作用也就小， 一般主销内倾角β 在5° ~8°为宜。
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（2）减小转弯半径 普通三桥车辆的双后轴刚性连接时，其回转中心按照双后轴中心线位置决定 ，双后轴轴距越大，转向半径也越大，转向机动性差，第三轴的车轮横向滑移变 大，增加了轮胎磨损，如图16-5所示。
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图16-5 无随动转向桥的转向示意图
2）转向桥锁止缸 （1）随动桥随动状态的控制 为了达到随动的效果，并且考虑高速行驶的整车操作稳定性，通常是使锁止缸在高速 行驶时进行锁止，这样，使随动桥终止随动功能，使整车的行驶操作稳定性增强，而
图16-12 盘式车轮 1-挡圈；2-轮辋；3-轮毂；4-螺栓；5-凸缘；6-辐
盘；7-气门孔
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轮辋的作用是用以安装轮胎， 按结构特点，轮辋可分为深式、平式和可拆式三 种基本形式，如图16-13所示。
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图16-13 轮辋的基本形式 ａ)深式轮辋；ｂ)平式轮辋；ｃ)可拆式轮辋
在低速行驶时，锁止缸解除锁止作用，使随动 桥处于随动状态，这样能够减少低速行驶时的 轮胎磨损，降低驾驶员操作强度。
（2）锁止缸的工作原理. 锁止缸一端固定，另外一端安装在转向节 上， 锁止缸安装如图16-4所示，锁止缸的结 构如图16-6所示。锁止缸是通过向缸体充气， 并控制推杆5 和可调拨叉11的行程对车桥的转 向进行控制。