《汽车构造（第２版） 》关文达主编 第十三章.ppt

1、第一节概述,第二节车架,第三节车桥,第四节车轮与轮胎,第十三章汽车行驶系,第五节悬架,第六节电子控制空气悬架,汽车作为一种地面交通运输工具，行驶系的主要功用是： 1）承受汽车的总质量。 2）接受传动系传来的动力，通过驱动轮与地面之间的附着作用，产生驱动力，从而克服外界阻力，保证汽车正常行驶。 3）传递并承受路面作用于车轮上的各种反力及所形成的力矩。 4）缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车平顺行驶。,第一节三角活塞旋转式发动机,汽车（轮式汽车）行驶系一般由车架1、车桥6、3、车轮5、4和悬架7、2等组成，如图131所示。,图131行驶系的组成及受力简图 1车架2后悬架3驱动桥4后轮 5

2、前轮6从动桥7前悬架,汽车车架俗称“大梁”。其上装有发动机、变速器、传动轴、前后桥、车身等总成和部件。车架的功用是支承、连接汽车的各总成，使各总成保持相对正确的位置，并承受汽车内外的各种载荷。车架通过悬架装置坐落在车轮上。有的客车和轿车为了减小质量，取消了车架，制成了能够承受各种载荷的承载式车身，即无梁式车身。汽车车架的结构型式主要有两种：边梁式车架和中梁式车架（或称脊骨式车架）。,第二节车架,一、边梁式车架,边梁式车架的纵梁通常用低合金钢板冲压而成，一般为16Mn。其断面形状有槽形断面、箱形断面、“Z”字形断面和“工”字形断面等几种（图132）。,图132车架纵（横）梁的剖面形状 a）槽形b

3、）工字形c）Z字形d）箱形e）管形,二、中梁式车架,中梁式车架只有一根位于中央而贯穿汽车全长的纵梁，亦称为脊骨式车架，如图139所示。,图139中梁式车架结构,由边梁式和中梁式车架联合构成的，称为综合式车架。如图1313所示。,图1313综合式车架,车桥（也称车轴）通过悬架与车架（或承载式车身）相连接，两端安装汽车车轮。车桥的作用是传递车架与车轮之间的各向作用力及其所产生的弯矩和转矩。根据悬架的结构型式，车桥可分为整体式和断开式两种。断开式车桥为活动关节式结构，与独立悬架配用。大部分现代轿车左右车轮之间实际上没有车桥，而是通过各自的悬架与车架相连接，然而习惯上仍将它们称为断开式车桥。,第三节车

4、桥,转向桥是利用转向节使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向，同时还承受和传递车轮与车架之间的垂直载荷、纵向力和侧向力以及这些力形成的力矩。如图1315所示。,一、转向桥,图1315转向桥 1转向节2转向节固定螺栓3转向节固定器4前轴5主销固定螺栓6螺塞7主销8衬套9轴承,1主销后倾 主销装在前轴上后，在纵向平面内，其上端略向后倾斜，这种现象称为主销后倾。在纵向垂直平面内，主销轴线与垂线之间的夹角叫主销后倾角，如图1318所示。,二、转向轮定位,图1318主销后倾示意图,2主销内倾 主销安装到前轴上后，在横向平面内，其上端略向内倾斜，这种现象称为主销内倾。在横向垂直平面内，主销轴线与垂线之间的夹

5、角叫主销内倾角，如图1319所示。,图1319主销内倾示意图,图1319主销内倾示意图,3前轮外倾 前轮安装在车轮上，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称为前轮外倾角，如图1319a所示。,4前轮前束 汽车两个前轮安装后，在通过车轮轴线而与地面平行的平面内，两车轮前端略向内束，这种现象称为前轮前束。左右两车轮间后方距离A与前方距离B之差（AB）称为前轮前束值，如图1320所示。,图1320前轮前束（俯视图）,能实现车轮转向和驱动的车桥称为转向驱动桥，如图1321所示。,三、转向驱动桥,图1321转向驱动桥示意图 1主减速器2主减速器壳3差速器4

6、内半轴5半轴套管 6等角速万向节7转向节轴颈8外半轴9轮毂10轮毂轴承 11转向节壳体12主销13主销轴承14球形支座,车轮是介于轮胎和车桥之间承受负荷的旋转组件，一般由轮毂、轮辐（轮盘）和轮辋所组成。图1326为红旗CA7220轿车的车轮及轮胎总成。,第四节车轮与轮胎,图1326一汽红旗CA7220轿车车轮及轮胎 1轮胎2轮辋3平衡块夹4平衡块 5气门嘴6车轮螺栓7车轮装饰罩,一、车轮,1车轮的类型 （1）辐板式车轮图1327为轿车车轮，车轮的轮辋1与轮辐2可以用钢钉连接，也可以制成一体。,图1327轿车车轮 1轮辋2轮辐3轮毂4轮毂罩,（2）辐条式车轮用于重型载货汽车的辐条式车轮多采用铸造

7、辐条，如图1331所示。,图1331辐条式车轮 1轮辋2衬块3螺栓4辐条5轮毂6配合锥面,2轮辋的类型 （1）深槽轮辋深槽轮辋（图1332a）是一种整体轮辋，其结构特点是断面中部有一深凹槽，可使轮胎拆装方便。两侧有带肩的凸缘用来固定轮胎，并与胎圈接触。肩部一般以51的倾斜度向中央倾斜。 （2）平底轮辋平底轮辋（图1332b）的结构特点是轮辋断面中部为平直的，一侧有凸缘，另一侧以可拆的挡圈2作凸缘。开口的锁圈3用来将挡圈2固定在轮辋上。 （3）对开式轮辋对开式轮辋（图1332c）的结构特点是轮辋由内、外两部分组成，用螺栓6将两部分连成一体。内、外两部分中，有一部分（往往是内轮辋）与轮辐固联。,图

8、1332轮辋断面型式 a）深槽轮辋b）平底轮辋c）对开式轮辋 1轮辐2、5挡圈3锁圈4轮辋6螺栓,3国产轮辋规格的表示方法 轮辋规格用轮辋名义宽度代号、轮缘高度代号、轮辋结构型式代号、轮辋名义直径代号和轮辋轮廓类型代号来表示，其表示方法为： （1）轮辋名义宽度和轮辋名义直径 它们均以英寸表示，一般取两位小数。 （2）轮缘高度代号 用一个或几个拉丁字母表示。 （3）轮辋结构型式代号 轮辋的结构型式，根据其主要由几个零件而组成分为：一件式轮辋、二件式轮辋、三件式轮辋、四件式轮辋和五件式轮辋。符号“”表示一件式轮辋，符号“”表示两件或两件以上的多件式轮辋。,4轮毂 轮毂是连接制动鼓、轮辐和半轴凸缘的

9、重要零件，一般由圆锥滚子轴承套装在轴管或转向节轴颈上。按轮辐的结构型式可分为辐板式车轮轮毂和辐条式车轮轮毂两种。辐板式车轮轮毂拆装方便，一般用于轻型和中型汽车车轮；辐条式车轮轮毂常常将辐条与轮毂铸造成一体，多用于重型车轮。轮毂内装有轮毂轴承，为使其润滑，可在毂内加少量润滑脂。,1轮胎的作用 轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，其作用是：支承汽车的总质量；与汽车悬架共同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；保证车轮与路面的良好附着而不致打滑，使汽车行驶平稳。,二、轮胎,2轮胎的类型 汽车轮胎按其用途可分为轿车轮胎和载货汽车轮胎两种。轿车轮胎主要用于轿车

10、的充气轮胎；载货汽车轮胎主要用于载货汽车、客车及挂车上的充气轮胎。汽车轮胎按胎体结构可分为充气轮胎和实心轮胎。现代汽车绝大多数采用充气轮胎；而实心轮胎目前仅应用在沥青混凝土路面的干线道路上行驶的低速汽车或重型挂车上。就充气轮胎而言，按组成结构不同，可分为有内胎轮胎和无内胎轮胎两种；按胎内的工作压力大小，可分为高压胎、低压胎和超低压胎三种；按胎体中帘线排列的方向不同，又可以分为普通斜交胎、带束斜交胎和子午线胎，按胎面花纹的不同，还可以分为普通花纹胎、混合花纹胎和越野花纹胎。,如图1341所示，悬架主要由弹性元件1、导向装置2、5和减振器3等三部分组成。,第五节悬架,图1341悬架组成示意图 1弹

11、性元件2、5导向装置3减振器4横向稳定器,一、概述,1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。它由若干片长度不等、曲率半径不同、厚度相等或不等的弹簧钢片叠合在一起组成的一根近似等强度的弹性梁（图1343）。,二、弹性元件,图1343前钢板弹簧 1、18黄油嘴2、17、21锁紧螺母3防松垫圈4开口销5带槽口螺母6、8减振器垫圈7减振器总成9、10U形螺栓11钢板弹簧减振垫12前钢板弹簧总成13、23钢板弹簧销14、19衬垫15钢板弹簧吊耳16锁紧片20底板22减振器支架,2螺旋弹簧 螺旋弹簧广泛地应用于前独立悬架。螺旋弹簧（图1346）与钢板弹簧相比，具有无需润滑，不忌泥污，所占

12、纵向空间不大，弹簧质量小等优点。,图1346天津夏利TJ7100轿车前悬架螺旋弹簧,3扭杆弹簧 扭杆弹簧是一根具有扭转弹性的直线金属杆件2（图1347）。其断面一般为圆形，少数为矩形或管形。,图1347扭杆弹簧 1摆臂2杆3车架,4气体弹簧 气体弹簧是在一个密封的容器中充入压缩气体，利用气体的可压缩性实现其弹性作用的。这种弹簧的刚度是可变的，具有较理想的弹性特性。 5橡胶弹簧 橡胶弹簧是利用橡胶本身的弹性来缓和冲击、减小振动的。它可以承受压缩载荷与扭转载荷。橡胶弹簧的优点是：单位质量的储能量较金属弹簧多，隔音性能好，多用在悬架的副簧和缓冲块。,1双向作用筒式减振器 图1350为常见的双向作用筒

13、式减振器。它有三个同心钢筒：防尘罩21、贮油缸筒20和工作缸筒19。,三、减震器,图1350双向作用筒式减振器,图1350双向作用筒式减振器 1流通阀限位座2流通阀弹簧片3流通阀4活塞5伸张阀 6支承座圈7支承座弹簧8调整垫片9压紧螺母10下吊环 11支承座12压缩阀弹簧座13压缩阀弹簧14压缩阀15补偿阀16压缩阀轩17补偿阀弹簧片18活塞杆19工作缸筒20贮油缸筒21防尘罩22导向座23衬套24油封弹簧25密封圈26上吊环 27贮油缸螺母28油封29油封盖30油封垫圈,2充气式与阻力可调式减振器 （1）充气式减振器充气式减振器的结构特点是：在减振器缸筒的下部有一个浮动活塞，使工作腔形成三个

14、部分。 （2）阻力可调式减振器阻力可调式减振器的悬架系统采用了刚度可变的空气弹簧。,1纵置板簧式非独立悬架 图1353为日本日野K2汽车的后悬架。它采用纵置板簧式非独立悬架结构。,四、非独立悬架,图1353日本日野K2汽车后悬架,图1353日本日野K2汽车后悬架 1、6、16螺栓2、19、26、33螺母3、7、20防松垫圈 4、13、14钢板弹簧销5、12、15黄油嘴8、31橡胶限制件 9、29底座固定件10U形螺栓11、32钢板弹簧减振垫17衬垫 18钢板弹簧吊耳总成21、28、30衬垫22后副钢板弹簧总成 23后主钢板弹簧总成24、27中心螺栓25后钢板弹簧座,2螺旋弹簧非独立悬架 螺旋弹

15、簧非独立悬架一般只用作轿车的后悬架。图1354a所示为一汽红旗CA7220型轿车后悬架。图1354b为后悬架的放大图。,图1354一汽红旗CA7220 轿车后悬架 a）后悬架b）后悬架放大图 1纵摆臂2后悬架3后桥4加强杆5横向推力杆6螺栓7后桥8减振器9弹簧下座10螺旋弹簧11防尘罩 12连接件13弹簧上座橡胶支承 14弹簧上座15、16自锁螺母,3空气弹簧非独立悬架 图1355为空气弹簧非独立悬架示意图。,图1355空气弹簧非独立悬架示意图 1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,4油气弹簧非独立悬架 图1356为上海SH35

16、40自卸汽车的油气弹簧非独立悬架示意图。,图1356上海SH3540自卸汽车前轮油气悬架示意图 1油气弹簧2、9、10支架3横向推力杆4纵梁5车轮 6前桥7缓冲块8上纵向推力杆11下纵向推力杆,1横臂式独立悬架 图1358为德国戴姆勒奔驰轿车采用的单横臂式独立悬架示意图。,五、独立悬架,图1358单横臂式后独立悬架示意图 1主减速器2油气弹性元件3中间支承4单铰链5主减速器6纵向推力杆7螺旋弹簧8半轴套管,2纵臂式独立悬架 图1363为法国雷诺5型轿车装用的单纵臂式扭杆弹簧后独立悬架结构示意图。,图1363法国雷诺5型轿车的后悬架 1套管2扭杆弹簧3橡胶衬垫 4纵臂5心轴6车轮,3车轮沿主销移

17、动的悬架 车轮沿主销移动的悬架包括两种型式：一种是车轮沿固定不动的主销轴线移动的烛式独立悬架；另一种是车轮沿摆动的主销轴线移动的麦弗逊式独立悬架。,能保证中、后桥车轮垂直载荷相等的悬架，称为平衡悬架。钢板弹簧平衡悬架在三轴和四轴越野汽车中获得了普遍的应用。图1369所示为三轴汽车的中、后驱动桥平衡悬架。,六、多轴汽车的平衡悬架,图1369三轴汽车中、后桥平衡悬架 1、 3反作用杆2钢板弹簧4心轴 5心轴轴承毂6半轴套管座架,1半主动悬架 半主动悬架由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统，它不能随外界的输入进行最优控制和调节，但它可以根据路面的激励和车身的响应按存储在微机内的各种条件下弹簧和减振

18、器的优化参数对弹簧刚度和悬架的阻尼进行自适应调整，将车身的振动控制在某个范围之内。半主动悬架是无源控制，即它没有一个动力源为悬架提供连续的能量输入。因此汽车在转向和制动等工况时不能对悬架刚度和阻尼力进行有效地控制。,第六节电子控制空气悬架,六、电子控制悬架系统的分类,2主动悬架 主动悬架需要一个动力源（液压泵或空气压缩机等）为悬架系统提供连续的动力输入，是一种有源控制。主动悬架可以根据汽车行驶条件的变化，主动改变悬架的刚度和阻尼系数，在汽车行驶速度变化及汽车起动、制动、转向时，主动悬架都可进行有效地控制。此外它还可以根据需要自动调整车身高度。根据悬架介质不同，主动悬架又分为油气式主动悬架和空气

19、式主动悬架。,电子控制空气式主动悬架主要由信号输入装置、悬架刚度及减振器阻尼力调节装置、车身高度调节装置及悬架电控单元ECU组成，其布置型式如图1370所示。,二、电子控制空气式主动悬架的结构与原理,图1370电子控制空气式主动悬架布置示意图 1空压机2发动机IC调节器3前悬架控制执行器4节气门开度传感器5后悬架控制执行器6后车身高度传感器72号高度控制阀8转向盘转角传感器9悬架控制开关10车高指示灯、LRC指示灯、1号车速传感器11制动开关121号高度控制阀13前车身高度传感器14干燥器与排气阀,1信号输入装置 该装置主要由前、后车身高度传感器13和6、转向盘转角传感器8、车速传感器、节气门

20、开度传感器 4、悬架控制开关9和制动开关11等组成。,2空气悬架刚度及阻尼力调节系统 （1）空气悬架刚度的调节 空气悬架的构造如图1376所示，悬架上端与车身相连，下端与车轮相连。,图1376空气悬架的组成 1导线2执行器盖 3执行器4悬架支架 5气压缸6空气管,（2）悬架阻尼的调节悬架阻尼大小的调节通过改变减振器阻尼孔截面积的大小实现，如图1379所示。,图1379悬架阻尼调节原理 1阻尼调节杆2阻尼孔3活塞杆4转阀,3车身高度的调节 车身高度调节装置如图1382所示，主要由空气压缩机1、直流电动机2、高度控制电磁阀4、空气干燥器3及排气阀等组成。,图1382车身高度调节装置 a）充气，车身提高 b）排气，车身降低 1空气压缩机2直流电动机3空气干燥器及排气阀 4高度控制电磁阀5空气悬架6指示灯7悬架电控单元8车身高度传感器,1利用弹簧刚度和减振器阻尼力进行控制。 2车身高度控制 悬架电控单元根据汽车行驶速度和路面的变化，自动调整车身高度，确保汽车行驶稳定性和通过性。,三、电控空气式悬架的控制原理,1凌志LS400轿车电控空气式悬架总体结构 图1383为凌志LS400轿车电控空气式悬架在车上的布置