第十三章 汽车行驶系.ppt

2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 1 第13章汽车行驶系 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 2 一 汽车行驶系的功用 支承汽车的总质量 接受转矩 产生驱动力 以保证整车正常行驶 传递并支承反力及其力矩 缓和冲击和振动 保证汽车平顺行驶 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 3 二 行驶系的结构形式 1 轮式行驶系 直接与路面接触的部分是车轮 2 半履带式和车轮 履带式 行驶系中直接与路面接触的部分既有车轮又有履带3 全履带式 行驶系中直接与路面接触的部分是履带 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 4 三 轮式汽车行驶系组成 由车架 车桥 车轮 悬架等组成 车架 车桥 车轮 悬架 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 5 车架 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 6 一 车架的功用及类型 结构形式 汽车车架俗称 大梁 汽车的基体车架的功用是支承 连接汽车的各总成 并承受载荷 车架通过悬架装在车轮上 有的客车和轿车采用承载式车身 功用 边梁式 中梁式 或称脊骨式 和综合式 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 7 二 车架的构造 一 边梁式车架的构造 1 两纵梁和若干横梁组成2 纵梁断面一般为槽型 z型或箱型断面 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 8 二 中梁式车架 脊骨式车架 1 结构 一纵梁 亦称脊骨式车架 2 特点 越野性 稳定性好 强 刚度较大应用较少 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 9 三 综合式车架 由边梁式和中梁式车架联合构成 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 10 四 无车架式 承载式车身 如上海桑塔纳 一汽奥迪 捷达 高尔夫型轿车均为承载式车身 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 11 车桥 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 12 一 车桥功用和类型 车桥 车轴 通过悬架与车架或承载式车身相连 两端安装车轮 作用 传递力及弯距和扭矩 分类 根据悬架结构 整体式 采用非独立悬架 断开式 与独立悬架配用 根据车轮作用 转向桥 驱动桥 转向驱动桥和支持桥 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 13 前轴 转向节 主销 二 转向桥 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 14 1 前轴 断面一般是工字形 两端通孔装主销 2 转向节 是一个叉形件 轴颈安装车轮 3 主销 铰接前轴及转向节 转向节绕其旋转4 轮毂 支承在转向节轴颈上 前轴 转向节 主销 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 15 三 转向车轮定位 功用 使汽车转向轻便 行驶平稳 减少机件磨损转向轮定位 前轮定位 指转向轮 转向节和前轴三者之间与车架必须保持一定的相对安装位置前轮定位包括 主销后倾 主销内倾 前轮外倾及前轮前束 1 自动回正 当转向轮在偶遇外力作用或转向后发生偏转时 在外力消失后 应能立即自动回到直线行驶的位置 2 使轮胎磨损均匀 使车轮轮胎尽量与地面接触 并尽量保证车轮轮胎与地面发生纯滚动 这样使轮胎磨损均匀 3 减轻轮毂外轴承的负荷 4 转向轻便 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 16 主销后倾工作原理 汽车本身离心力的作用 路面上b点处对车轮有一个侧向反作用力y 力y正好与主销轴线形成力矩yL 使车轮回转方向与车轮遇偏转方向相反 在这力矩的作用下 将使车轮回复到原来的中间位置 保证了汽车稳定行驶在直线上主销后倾角 由前梁安装来保证 不能太大 一般汽车在1 3 否则转向时为克服此稳定力矩yL 驾驶员必须在方向盘上施加很大的力 使转向沉重 现代高速汽车由于汽车轮胎低压弹性增加 而引起稳定力矩增加 因此主销后倾角 可以减少接近为零甚至为负值 1 主销后倾角 的作用 caster 能形成回正的稳定力矩 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 17 2 主销内倾角 装在前轴上的主销 上端略向内倾斜的现象 一般5 8 车轮绕主销旋转180 后的状态 实际上车轮不可能陷入地下 而是将车轮向上抬起 这样由汽车本身的重力有是使转向轮回位的效应 1 保持汽车直线行驶的稳定性 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 18 2 使转向轻便 减少从转向轮到方向盘的冲击力 使主销轴线与路面交点到车轮中心平面与路面交线的距离c减少 从而可减少驾驶员施加在方向盘上的力 同样减少路面对转向轮传到方向盘上冲击力 但c不宜过小 在30 40mm之间 否则车轮绕主销偏转的过程中 轮胎与路面间将产生较大的滑动 增加了转向轮胎与地面的摩擦阻力 使转向沉重 还加速了轮胎的磨损 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 19 3 前轮外倾角 作用 A 路面对车轮的垂直反力沿轮毂的轴向分力将使轮毂压向外端的小轴承 加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷 降低它们的寿命 B 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 一般 货车1 左右 轿车30 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 20 4 前轮前束 有了外倾角后 在滚动时就类似于滚锥 从而导致两侧车轮向外滚开 由于转向横拉杆和车桥的约束车轮不致向外滚开 车轮将在地面上出现边滚边向内滑的现象 从而增加了轮胎的磨损 为此将两前轮适当向内偏转 即形成前轮前束 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 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 21 典型的定位问题直进性不良 行驶时偏左或偏右 或是行驶时方向并不偏斜 但方向盘不正 分析 直行时方向盘会随著路面时而为正 时而产生小角度的偏差 方向盘总无法 安定 的待在原地 其中最可能的原因就是左右轮后倾角有所偏差 造成左右轮回复力的不同 在两力不平衡的情况下自然易受路面的影响 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 22 四 转向驱动桥 桑塔纳轿车的转向驱动桥 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 23 1 半轴 主销分两段2 转向节轴颈做成空心 结构特点 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 24 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 25 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 26 车轮与轮胎 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 27 一 车轮与轮胎的功用 支承整车的质量缓和由路面传来的冲击力产生驱动力和制动力使车轮保持直线行驶的方向承担越障提高通过性的作用 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 28 二 车轮 1 盘式车轮的构造 主要由挡圈 辐板 轮盘 轮辋及气门嘴孔组成 一 车轮的组成和构造 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 29 一 车轮 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 30 其轮辐由价格昂贵的钢丝辐条编而成 一般用在赛车和高级轿车上 另一种是和轮毂铸成一体的铸造辐条如图 b 一般装在重型汽车上 辐条式车轮 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 31 轮辋的规格代号 轮辋名义直径x 轮辋名义宽度轮缘代号如 轿车10 x3 50C15x6JJ轻货 15x5 5JJ16 5x6 00中 重货车 20 7 5 22 5x8 25 x表示一件式轮辋 表示两件或多件式轮辋最后一位或两位英文字母表示轮辋凸缘的形状 凸缘形状用于列字母表示 J K L JK JJ等 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 32 二 轮胎 一 轮胎作用分类作用 承重 缓冲减振 保证附着性分类 充气轮胎 1 按工作气压分 高压胎 0 5 0 7MPa 低压胎 0 2 0 5MPa 超低压胎 0 2MPa以下 2 按结构分 有内胎和无内胎 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 33 子午线轮胎斜交线轮胎 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 34 有内胎轮胎无内胎轮胎 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 35 轮胎规格标志195 60R1485H1 195 轮胎名义断面宽度 195mm 2 60 轮胎名义高宽比 H B 0 603 R 子午线轮胎标志4 14 轮辋名义直径 14in 5 85 负荷指数 515kg 6 H 速度符号 210km h 轮胎的外径多大 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 36 现今 载重车 轿车大都采用低压胎 因为低压胎弹性好 断面宽 与路面接触面积大 胎壁薄散热性好 这些性能使轮胎寿命延长 轮胎的气压 充气轮胎按胎内空气压力大小可分为高压胎 低压胎和超低压胎三种 高压胎 气压0 49 0 69MPa 低压胎 气压0 147 0 49MPa 超低压胎气压0 147Mpa以下 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 37 悬架 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 38 一 悬架的功用 1 连接车桥和车架 2 传递各种力和力矩 3 缓冲 减振 导向及稳定 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 39 二 悬架的结构组成 弹性元件 承受垂直载荷 缓和冲击减振器 减振导向装置 传力 导向横向稳定器 辅助弹性元件 以防横向倾斜 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 40 四 悬架的分类 两大类 非独立悬架和独立悬架 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 41 1 非独立悬架 整体式车桥相配合特点 结构简单 成本低 车轮定位参数变化小 在货车和一些大客车上普遍采用 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 42 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 43 2 独立悬架 车桥是断开式车轮接地性好 汽车行驶平顺性和操纵稳定性好 前轮定位角可调 轿车广泛应用 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 44 减振器 减振器 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 45 减振器的功用 1 振动的衰减 以改善汽车的行驶平顺性2 减振器和弹性元件是并联安装 减振器 弹性元件 车架 车轮 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 46 减振器的类型 悬架广泛采用液力减振器 原理是利用液体流动的阻力来消耗振动的能量2 单向作用式减振器仅在伸张行程内起作用3 双向作用筒式减振器在压缩和伸张两行程内均能起减振作用4 目前汽车上广泛采用双向作用筒式减振器 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 47 双向作用筒式减振器 1 结构 压缩阀 伸张阀 流通阀和补偿阀 1 流通阀和补偿阀是一般的单向阀 其弹簧很弱 2 压缩阀和伸张阀是卸载阀 其弹簧较强 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 48 工作过程 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 49 弹性元件 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 50 弹性元件类型 弹性元件可分为钢板弹簧 螺旋弹簧 扭杆弹簧 气体弹簧和橡胶弹簧等 1 一般载货汽车的非独立悬架广泛采用钢板弹簧 2 大多数轿车的独立悬架应用螺旋弹簧和扭杆弹簧 3 而在重型载货汽车上气体弹簧得到广泛的应用 4 橡胶弹簧多用在悬架的副簧和缓冲块 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 51 钢板弹簧 近似等强度的弹性梁广泛用于非独立悬架 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 52 螺旋弹簧 广泛应用于前独立悬架 不忌泥污 所占纵向空间不大 弹簧质量小可做成等螺距或变螺距的 前者刚度不变 后者刚度是可变的 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 53 扭杆弹簧 扭转弹性的直线金属杆件 扭转弹性变形有的扭杆由薄扭片组合而成 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 54 独立悬架 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 55 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 56 1 横臂式独立悬架 车轮在汽车横向平面内摆动的悬架 横臂式独立悬架分为单横臂式独立悬架和双横臂式独立悬架两种 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 57 1 单横臂式独立悬架 单横臂式独立悬架的特点 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 很少在转向轮中采用 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 58 2 双横臂式 双叉式 独立悬架 悬架的两个横臂长度可以相等 也可以不等 不等长的双横臂式独立悬架在轿车的前轮上应用较为广泛 螺旋弹簧与减振器位于上 下横臂之间 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 59 2 纵臂式独立悬架 纵臂式独立悬架 车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架 2020年3月22日星期日 武汉大学动力与机械学院 60 3 烛式和麦弗逊式悬架 烛式和麦弗逊式悬架 车轮