汽车行驶系统

概述

车架

车桥车轮与轮胎悬架电子控制空气悬架第十三章 汽车行驶系1§13.1 概述一、行驶系的功用

（1）承受汽车的总质量；（2）把来自于传动系的扭矩转化为地面对车辆的牵引力；（3）承受汽车所受外界力和力矩，保证汽车正常行驶；（4）缓和路面对车身的冲击和振动。保证汽车平顺行驶；由车架、车桥、车轮和悬架组成。

二、行驶系的组成1-车架，2-后悬架3-驱动桥4-后轮5-前轮6-从动桥7-前悬架2§13.2 车架

一、功用：支承车身，承受汽车载荷，固定汽车大部分部件和总成要求：1、足够的强度、合适的刚度

2、结构简单、质量轻

3、降低汽车的重心和获得较大的前轮转向角，以保证汽车行驶时的稳定性和转向灵活性

二、种类：

边梁式、中梁式。三、边梁式车架：边梁式车架由位于右左两侧的两根纵梁和若干横梁构成，横梁和纵梁一般由16Mn合金钢板冲压而成，两种者之间采用铆接或焊接连接。3左纵梁右纵梁保险杠发动机后悬支架发动机后悬支架横梁后簧支架横梁1、边梁式车架的组成42、车架纵（横）梁的剖面形状5四、中梁式车架1-连接桥2-中央脊梁3-分动器壳4-驾驶室后部及货箱副梁前部托架5-前悬架扭杆弹簧6-前脊梁7-发动机后部及驾驶室前托架8-前桥壳9-发动机前托架10-连接货箱副梁的托梁、11-中桥壳12-后悬架的钢板弹簧13-后桥壳14-连接货箱副梁的托架中梁式车架只有一根位于汽车中央的纵梁。纵梁断面为圆形或矩形，其上固定有横向的托架或连接梁，使车架成鱼骨状。6五、车身兼代车架式7§13.3 车桥一、功用

传递车架与车轮之间的各个方向的作用力。

二、分类

（1）根据悬架不同：整体式、断开式；（2）根据车轮作用：转向桥、驱动桥、转向驱动桥、支持桥。8三、转向桥

1、功用：

利用转向节的摆动使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向，且承受一定的载荷。2、组成：

前轴、转向节、主销、轮毂前轴断面为“工”字形，以提高轴的抗弯强度；两端加粗的拳部有通孔。转向节主销前轴9转向桥的结构1、制动鼓2、轮毂3、4、轮毂轴承5、转向节臂6、油封7、衬套8、主销9、滚子止椎轴承10、前轴

10转向节结构111213四、转向车轮定位1、主销后倾

装在前轴上的主销，上端向后倾斜的现象。功用：转向轻便、行驶稳定、减少轮胎和机件的磨损等。分类：主销后倾、主销内倾、前轮外倾、前轮前束。14主销后倾角γ主销后倾角有使车轮自动回正的作用主销后倾作用：152、主销内倾

装在前轴上的主销，上端略向内倾斜的现象。（1）保持汽车直线行驶的稳定性。（2）使驾驶员转向轻便。

作用：16主销内倾角有使车轮自动回正的作用车轮绕主销旋转180°后的状态173、前轮外倾前轮外倾，是指前轮旋转平面上方略向外倾斜的现象。作用：提高前轮工作的安全性和操纵轻便性当车空载时，轮胎外缘与路面接触，当车载货时，在车重的作用下车轮垂直于路面，使轮胎能够均匀磨损。184、前轮前束

前轮安装后，在同一轴上的两端车轮旋转平面不平行，在与地面平行的平面内，前端略向内束的现象。19车轮前束作用

消除汽车行驶过程中因前轮外倾而使两前轮前端向外张开的影响。（A～B）称为前束值一般前束值为0～12mm调节横拉杆来调节车轮前束20五、转向驱动桥1、功用：

驱动汽车行驶，并在转向时，引导车轮偏转，完成转向。⑴.满足既转向又驱动的需要，半轴分成内半轴、外半轴两段，其间用等速或准等速万向节连接，主销也分成上下两段；2、结构特点：⑵.转向节轴颈部分做成中空，以便外半轴穿过其中。21§13.4车轮与轮胎作用

支承整车；缓和由路面传来的冲击；通过轮胎与路面间存在的附着作用产生驱动力和制动力；使汽车保持直线行驶方向；承担越障提高通过性的作用等。组成：轮辋和轮辐1、车轮类型⑴.辐板式车轮辐板挡圈轮辋气门嘴孔辐板将轮毂和轮辋连接成为一体。一、车轮2223242526272829⑵.辐条式车轮辐条与轮毂铸成一体，轮辋用螺栓和特殊形状的衬块固定在辐条上。3031轮胎的材料轿车使用铝合金车轮的比例高达90％以上。优势：

（1）美观、舒适和节能等优势；

（2）非载荷质量小，从而提高了抓地性表现出更为精确的转向动作和更好的转弯性能；（3）惯性小，改善了加速性和制动性；铝合金具有良好的导热性能，提高了制动系统的散热性能，大幅度降低了由高热导致的制动失灵。铝合金车轮还有耐腐蚀、成形性好、减震性能好、轮胎寿命长、尺寸精确、平衡好、加工精准、材料利用率高等显著优点32工艺：锻造、铸造锻造成形工艺目前有两种：一、是常规锻造法，即以铸造圆锭坯或挤压锭坯为坯料，经热锻、热处理、机械加工、表面处理、检验合格后即为成品轮毂；二、是半固态机锻法，即铸坯在含有30%～50%液体状态下在专用锻压机上一次快速成形。同一规格的锻造铝合金轮毂的力学性能比铸造轮毂高18%以上，因而重量可比铸造轮毂减轻15%。锻造铝合金轮毂的75%是美国铝业公司生产的，基本上垄断了全世界的卡车、大型客车的机锻铝合金轮毂生产。

33生产铝合金车轮的铸造工艺主要有低压铸造、重力铸造和挤压铸造三种铸造形式。我国低压铸造车轮约占全部产量的80％以上。34（1）镁合金车轮镁在实用金属中密度最小，它带给汽车的好处一是能减轻整车重量，减少油耗。二是强度高于铝合金和钢，刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷。三是具有良好的铸造性和尺寸稳定性，易加工，废品率低，降低了生产成本。四是具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，用作轮圈可以减少振动，提高汽车的安全性和舒适性。赛车及部分民用高档车正在使用镁合金轮毂35（2）复合材料（塑料或碳纤维），一般用于赛车，重量更轻，强度高，但价格昂贵。

（3）钢铝组合车轮，轮辋为普通钢制轮辋，轮辐为铸造的铝合金轮辐，经过机械加工，借助嵌件与钢的轮辋装焊而成。362、轮辋类型按其断面结构分为：深槽、平底、对开式轮辋。⑴.深槽轮辋结构简单、刚度大、重量较轻，对于小尺寸弹性较大的轮胎最适宜。37⑵.平底轮辋挡圈锁圈⑶.对开式轮辋轮辋由内外两部分组成，靠螺体固紧在一起，内外两部分轮辋可以是等宽度，也可以是不等宽度。挡圈是整体的，用开口弹性锁圈防止挡圈脱出。近年来，为了适应提高轮胎负荷能力的需要，开始采用宽轮辋。以提高轮胎的使用寿命，并改善汽车的通过性和行驶稳定性。38轮辋编号：轮辋规格用轮辋名义宽度和轮辋名义直径以及轮缘高度代号来表示的。轮辋名义直径是轮辋与轮胎相配合的公称直径。轮辋轮廓类型：深槽轮辋深槽宽轮辋半深槽轮辋平底轮辋平底宽轮辋全斜底轮辋对开式轮辋DCWDCSDCFBWFBTBDT39轮辋结构形式代号，用符号“X”表示一件式轮辋，如深槽式轮辋；用符号“一”表示多个式轮辋。轮缘的轮廓代号：E、F、J、JJ、K、B、L、VBJ20204.50E×164.50名义宽度（In)E轮缘轮廓代号×一件式16轮辋名义直径4041轮胎的作用：1、支承汽车的总质量2、吸收和缓和汽车行驶时所受到的冲击和振动，以保证汽车具有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性3、与路面相互作用产生驱动力、制动力和侧向力；4、保证汽车通过性；421、轮胎类型与结构⑴、轮胎类型①.按结构分有内胎轮胎、无内胎轮胎。②.按用途分载货汽车轮胎、轿车轮胎。③.按帘线排列方向分普通斜交胎、带束斜交胎、子午线胎。④.按充气压力分高压胎、低压胎、超低压胎。⑤按胎体结构可分为：充气轮胎和实心轮胎4344有内胎式轮胎45（1）有内胎式轮胎外胎：外胎是用耐磨橡胶制成强度较高而又有弹性的外壳，直接与地面接触，保护着内胎使其不受损伤。胎面：外胎的外表面帘布层：外胎的骨架，承受负荷。由多层胶化的棉线或其他纤维编织物迭成，并按一定的角度交叉排列。为使其负荷均匀分布，层数多采用偶数。层数的多少根据轮胎承受的负荷、内压及轮胎的类别和用途来确定46缓冲层：位于胎面和帘布层之间，作用：加强胎面与帘布层的结合，以缓和汽车行驶时受到的不平路面的冲击，以及防止汽车在紧急制动时胎面与帘布层脱离胎圈：帘布层的根基。帘布层靠胎圈固装在轮辋上。内胎：环形的橡胶管，上面装有气门嘴，以便充入或排出空气。内胎里充满了一定压力的压缩空气。47高压胎：0.5-0.7MPA低压胎：0.15-0.45MPA超低压胎：0.15MPA低压胎优势：弹性好、断面宽，与道路接触面大，壁薄而散热性好，提高了汽车的行驶平顺性，转向操纵的稳定怀，同时，延长道路和轮胎本身的寿命垫带：一个环形的橡胶带，垫在内胎与轮辋之间，保护内胎不被轮辋和胎圈磨坏，并防止尘土及水汽浸入胎内48(2)无内胎轮胎：

特点：没有内胎和垫带，空气直接压入外胎中

优点：只在爆破时才会失效，而穿孔时漏气缓慢，胎压不会急剧下降仍能继续行驶；同时因无内胎，故摩擦生热少，散热快，适于高速行驶；结构简单，质量较小

缺点：密封层和自粘层易漏气，途中修理较为困难。此外，自粘层只有在穿孔尺寸不大时方能粘合495051⑵、轮胎结构①.充气轮胎的组成②.普通斜交胎帘布层（双数）和缓冲层各相邻层帘线交叉排列，并与子午断面成52～54°的交角。帘布层数越多，强度越大，但弹性降低。垫带内胎外胎子午断面帘布层胎肩胎侧缓冲层52③.子午线胎帘线与子午断面一致，其强度得到充分利用；帘布层数少，轮胎重量轻，胎体柔软。带束层帘布层子午断面子午线轮胎优点：（1）附着性能好、滚动阻力小，使用寿命长。（2）胎冠不易剌穿，行驶变形小，油耗低。（3）帘布层少，胎侧薄，所以散热好。（4）径向弹性大，缓冲性能好，负荷能力较大。子午线轮胎缺点：胎侧薄，胎冠较厚，在胎冠与胎侧的过渡区易产生裂口；侧面变形大，侧向稳定性较差；技术要求高，成本也较高。吸振能力弱，胎面噪声大些；

5354（4）轮胎花纹

55轿车用混合花纹5657582、轮胎规格标记D：轮胎外径；d：轮胎内径；H：轮胎断面高度；B：轮胎断面宽度。高压胎用D×B表示，单位为英寸。“×”表示高压胎。低压胎用B-d表示，“-”为低压胎。如10.00R-20，表示轮胎断面宽度10in，轮辋直径20in的子午线轮胎。“R”表示子午线胎。5960一、概述1、作用

连接车桥与车架，并传递二者之间的相互作用力，减小振动，保证汽车的正常行驶。

§13.5 悬架横向推力杆弹性元件纵向推力杆横向稳定器减振器2、组成（1）弹性元件：承受和传递垂直载荷，减小路面的冲击;（2）导向装置：传递纵向力、侧向力及其力矩，并保证车轮相对于车身有正确的运动关系。（3）减振器：加快振动的衰减，限制车身和车轮的振动。

613、分类

⑴、独立悬架

每一侧车轮单独通过悬架与车架相连，每个车轮能独立上下跳动而互不影响。左右车轮安装在一根整体车桥两端，车桥则通过弹性元件与车架相连。车桥弹性元件车架断开式车桥⑵、非独立悬架：62二、弹性元件作用：既有弹性元件的作用，又可起到导向和减振作用。结构：如下图所示钢板弹簧套管螺栓螺母中心螺栓卷耳弹簧夹1、钢板弹簧63钢板弹簧与车架的连接64652、螺旋弹簧加工：

用弹簧钢棒料卷制而成。

无需润滑、抗污染、安装所需空间小、质量轻。

性能：

没有减振作用，必须另加减震器。特点：66螺旋弹簧悬架弹簧套在减震器外边，节省了安装空间，空余的大量空间便于安装发动机。当车轮转向跳动时，车轮延主销转动。67

3、油气弹簧特点：以空气和油液作为工作物质。油气不分隔式油气分隔式68空气弹簧特点：体积小、寿命长、弹簧刚性可变囊式空气弹簧膜式空气弹簧694、扭杆弹簧功用：

当车轮跳动时，摆臂便绕着扭杆轴线摆动，使扭杆产生扭转变形，以保证车轮与车架弹性连接。摆臂扭杆70扭杆弹簧的装配摆臂扭杆将扭杆的固定端转过一个角度，则摆臂的初始位置将改变，可借此调节车身的高度。特点：

质量小，不需润滑71三、减振器1、功用：

加速车架与车身振动的衰减，改善汽车行驶的平顺性。2、原理：

当汽车振动时，减振器壳体内的油液反复从一个内腔通过一些窄小的空隙流入另一内腔，同时，摩擦力便把振动能量转化为热能，被油液、减振器吸收后散失到大气中。弹性元件减震器车架半轴723、性能要求：⑴、在悬架压缩行程内，减振器阻尼力应较小，以便充分利用弹性元件的弹性，缓和冲击。⑵、在悬架伸张行程，减振器阻尼力应大，以求迅速减振。⑶、在车桥与车架相对速度过大时，减振器应当能自动加大液流通道截面积，使阻尼力始终保持在一定限度之内，避免过大的冲击载荷。

4、分类：

双向作用筒式减振器 单向作用筒式减振器（伸张行程）735、双向作用筒式减振器⑴、结构：

伸张阀流通阀压缩阀补偿阀活塞杆防尘罩活塞储油钢桶导向座747576⑵、工作原理压缩行程：车轮靠近车架容积减少，油压升高，油液打开流通阀，经过流通阀流入上腔。由于上腔容积被活塞杆用去部分空间，所以油液一部分油液打开压缩阀流入储油缸。由于各阀门的节流作用，便造成对悬架压缩运动的阻力，使振动能量衰减。77伸张行程车轮下跳，减振器受拉伸活塞上移。上腔容积减少，油压升高，油液推开伸张阀，流入下腔。由于活塞杆占去一定空间，所以自上腔流入的油液不足以充满下腔容积的增加。储油缸中油液推开补偿阀流入下腔补充。由于各阀门的节流作用，便造成对悬架伸张运动的阻力，使振动能量衰减。783、减振器工作过程

伸张阀弹簧的刚度和预紧力比压缩阀的大，在同样油压作用下，伸张行程产生阻尼力远大于压缩行程的阻尼力。79充气式与阻力可调式减振器80充气式减振器与双向作用筒式减振器相比较：优点：1、由于采用浮动活塞而减少了一套阀门系统，使结构大为减化，零件数约减少15%2、由于减振器内充有高压气体，能有效地减少车轮受到突然冲击时产生的高频振动3、在防尘罩直径相同的情况下，充气式减振器的工作缸筒和活塞直径比双筒式减振器大，所以在每厘米行程中流经阀的流量较双筒式减振器大几倍，故在同样泄流的不利工作条件下，它比双筒式能吏可靠地保证产生足够的阻尼力4、由于充气式减振器内部具有高压气体和油气被浮动活塞隔开，消除了油的乳化现象缺点：对油封要求高，充气工艺复杂，不能修理，当工作缸筒受到外界物体的冲击而产生变形时，减振器就不能工作8182四、非独立悬架非独立悬架结构简单，被广泛用于小货车和客车的前后悬架。有的轿车的后悬架也有采用非独立悬架。1、纵置板簧式非独立悬架钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件，由于它兼起导向机构的作用，使得悬架系统大为简化。应用：货车的前、后悬架中83842、螺旋弹簧非独立悬架因为螺旋弹簧作为弹性元件，只能承受垂直载荷,所以其悬架系统要加设导向机构和减振器。应用：一般用于轿车85863、空气弹簧非独立悬架应用特点：汽车在行驶时由于载荷和路面的变化，要求悬架刚度随着变化。比如：当空车时车身被抬高，满载时车身则被压得很低，会出现撞击缓冲块的情况。因而对于不同类型汽车提出不同的要求，矿山及大型客车要求其空车与满载时的车身高度变化不大；对于轿车要求在好路上降低车身高度，提高车速行驶；在坏路上提高车身，可以增大通过能力。压气机；2、7.空气滤清器；3.车身高度控制阀；4.控制杆；5.空气弹簧；6.储气罐；8.贮气筒；9.压力调节器；10.油水分离器874、油气弹簧非独立悬架88五、独立悬架独立悬架的左右车轮不是用整体车桥相连接，而是通过悬架分别与车架（或车身）相连，每侧车轮可独立地运动。轿车和载重量1t以下的货车前悬架广为采用，轿车后悬架上采用也在增加。越野车、矿用车和大客车的前轮也有一些采用独立悬架。2、按弹性元件采用不同分为：螺旋弹簧式，钢板弹簧式，扭杆弹簧式，气体弹簧式。1、根据导向机构不同的结构特点，独立悬架可分为：横臂式、纵臂式、车轮沿主销移动式分类：8990独立悬架的优点：1、悬架弹性元件的变形在一定的范围内，两侧车轮可以单独运动而互不影响，这样可减少车架和车身在不平道路上行驶时的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的现象2、减轻了汽车上非弹簧承载部分的质量，从而减小了悬架所受到的冲击载荷，可能提高汽车平均行驶速度3、由于采用断开式车轿，发动机位置可降低和前移，并使汽车重心下降，有利于提高汽车行驶的稳定性。同时给予车轮较大的上下运动空间，悬架刚度可设计得较小，使车身振动频率降低，以改善行驶平顺性4、可保证汽车在不平道路上行驶时，车轮与路面有良好的接触，增大了驱动力。911、横臂式(1)单横臂式独立悬架92特点：采用单横臂式独立悬架的车轮上下运动时，车轮平面将产生倾斜而改变轮距的大小，并使主销内倾角及车轮外倾角均发生较大变化。轮距变化使轮胎产生横向滑移，破坏轮胎与地面的附着，因此这种悬架很少在转向轮中采用。93(2)双横臂式（双叉式）独立悬架等臂双横臂式独立悬架上下两摆臂不等长，选择长度比例合适，可使车轮和主销的角度及轮距变化不大。应用：广泛应用在轿车前轮上94959697⑵、不等臂双横臂式独立悬架不等臂双横臂式独立悬架的上臂比下臂短。优点：当汽车车轮上下运动时，上臂比下臂运动弧度小。这将使轮胎上部轻微地内外移动，而底部影响很小。这种结构有利于减少轮胎磨损，提高汽车行驶平顺性和方向稳定性。982、纵臂式独立悬架(1)单纵臂式独立悬架99(2)双纵臂式独立悬架：两个纵臂长度一般做成相等，形成平行四连杆机构，这样可使车轮上下运动时，主销后倾角不变，适用于转向轮1003、车轮沿主销移动的悬架两种：(1)烛式独立悬架：车轮沿固定不动的主销轴线移动的(2)麦弗逊式独立悬架：车轮沿摆动的主销轴线移动1011021032、滑柱摆臂式独立悬架（又称麦弗逊式或支柱式）这种悬架将双横臂上臂去掉并以橡胶做支承，允许滑柱上端作少许角位移；内侧空间大，有利于发动机布置，并降低车子的重心。应用：轿车中采用很多1043、斜置单臂式独立悬架其摆臂绕与汽车纵轴线具有一定交角的轴线摆动，选择合适的交角可以满足汽车操纵稳定性要求。应用：适于做后悬架1054、多杆式独立悬架独立悬架中多采用螺旋弹簧，因而对于侧向力，垂直力以及纵向力需加设导向装置即采用杆件来承受和传递这些力。应用：一些轿车上为减轻车重和简化结构采用多杆式悬架。1-前悬架横梁2-前稳定杆3-拉杆支架4-粘滞式拉杆5-下连杆6-轮毂转向节总成7-第三连杆8-减振器9-上连杆10-螺旋弹簧11-上连杆支架12-减振器隔振块106107六、多轴汽车的平衡悬架1.各车桥单独与车架刚性连接(1）一轮悬空（或负荷减小），可能使其他车桥过载；(2）不能全轮附着，最大牵引力减小，降低越野性；(3）若前轮悬空，汽车操纵能力大大降低，失去操纵性；(4）减振器性能差（轮胎弹性未充分发