第二十一章 车桥和车轮

1、第二十一章第二十一章 车桥和车轮车桥和车轮第一节第一节 车桥车桥 第二节第二节 车轮与轮胎车轮与轮胎2 车桥车桥( (也称车轴也称车轴) )，通过悬架和车架，通过悬架和车架( (或承载式车身或承载式车身) )相连，它的相连，它的两端安装车轮。两端安装车轮。 功用是传递车架功用是传递车架( (或承载式车身或承载式车身) )与车轮之间各方向的作用力及与车轮之间各方向的作用力及其力矩。其力矩。 第一节第一节 车桥车桥3 分类：分类：根据悬架结构的不同，车桥分：根据悬架结构的不同，车桥分： 整体式整体式采用非独立悬架，车桥中部是刚性的实心或空心梁。采用非独立悬架，车桥中部是刚性的实心或空心梁。 断开式

2、断开式活动关节式结构，与独立悬架配用。活动关节式结构，与独立悬架配用。根据车桥上车轮的作用，车桥分：根据车桥上车轮的作用，车桥分： 转向桥转向桥 驱动桥驱动桥 转向驱动桥转向驱动桥 支持桥支持桥 4一、转向桥一、转向桥功用：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，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。且承受一定的载荷。 性能要求：强度、刚度大；定位角、转向角正确；质量小。性能要求：强度、刚度大；定位角、转向角正确；质量小。组成：组成： 轮毂轮毂 转向节转向节 主销主销 前梁前梁 51. 1. 与非独立悬架匹配的转向与非独立悬架匹配的转向车桥

3、（整体式）车桥（整体式） 刚性前梁的中部为实心或刚性前梁的中部为实心或空心梁。空心梁。62 2、与独立悬架匹配的转向桥、与独立悬架匹配的转向桥( (断开式断开式) ) 断开式转向桥与独立悬架匹配，断开式车桥为活动关节式结构。断开式转向桥与独立悬架匹配，断开式车桥为活动关节式结构。应用：轿车和微型客车。应用：轿车和微型客车。 7二、支持桥二、支持桥 转向桥和支持桥都属于转向桥和支持桥都属于从动桥从动桥。 有些单桥驱动的三轴汽车，常将后桥设计成支持桥有些单桥驱动的三轴汽车，常将后桥设计成支持桥 。 挂车上的车桥也是支持桥。挂车上的车桥也是支持桥。 发动机前置前驱动轿车的后桥也属于支持桥。发动机前置

4、前驱动轿车的后桥也属于支持桥。 8三、转向驱动桥三、转向驱动桥 在许多轿车和全轮驱动的越野汽车上，前桥除作为转向桥外，在许多轿车和全轮驱动的越野汽车上，前桥除作为转向桥外，还兼起驱动桥的作用，故称为转向驱动桥。还兼起驱动桥的作用，故称为转向驱动桥。功用：驱动汽车行驶，并在转向时，引导车轮偏转，完成转向。功用：驱动汽车行驶，并在转向时，引导车轮偏转，完成转向。9四、转向车轮定位四、转向车轮定位功用：转向轻便，行驶稳定功用：转向轻便，行驶稳定( (保证转向轮具有自动回正保证转向轮具有自动回正) )，减少轮，减少轮胎和机件的磨损。胎和机件的磨损。1 1、主销后倾、主销后倾 在汽车的纵向平面内，主销上

5、部有向后的一个倾角在汽车的纵向平面内，主销上部有向后的一个倾角 ，即主销轴线，即主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角。和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角。 10主销后倾作用：使车轮自动回正主销后倾作用：使车轮自动回正 主销后倾角主销后倾角 能形成回正的能形成回正的稳定力矩稳定力矩FyL。 此力矩也不宜此力矩也不宜过大过大，否则在转向时为了克服该稳定力矩，驾驶员要在，否则在转向时为了克服该稳定力矩，驾驶员要在转向盘上施加较大的力转向盘上施加较大的力(即所谓即所谓转向沉重转向沉重)。 角一般不超过角一般不超过23 。 现代高速汽车由于轮胎气压降低、弹性增加，而引起稳定力矩增大。现代高速汽车由

6、于轮胎气压降低、弹性增加，而引起稳定力矩增大。因此，因此， 可以可以减小减小到接近于零，甚至为负值。到接近于零，甚至为负值。112 2、主销内倾、主销内倾主销上端略向内倾斜的现象。主销上端略向内倾斜的现象。 作用：作用： 1 1、保持汽车直线行驶的稳定性。、保持汽车直线行驶的稳定性。 2 2、使驾驶员转向轻便。、使驾驶员转向轻便。主销内倾角主销内倾角 ：主销轴线与地面垂直：主销轴线与地面垂直线在汽车横向平面内的夹角。线在汽车横向平面内的夹角。12主销主销内倾内倾也能使车轮自动回正。也能使车轮自动回正。 转向轮转到相反一面，车轮轴转向轮转到相反一面，车轮轴线下倾最多时。图中车轮陷入了路线下倾最多

7、时。图中车轮陷入了路面以下，而车轮是不可能陷入路面面以下，而车轮是不可能陷入路面以下，所以只能是车身抬高一些。以下，所以只能是车身抬高一些。这样汽车本身的重力有使转向轮回这样汽车本身的重力有使转向轮回正的效应。正的效应。 主销内倾角的另一个作用是使主销轴线与路面的交点到车轮接地面的中心的距离主销内倾角的另一个作用是使主销轴线与路面的交点到车轮接地面的中心的距离c减小，可以减小转向阻力矩，及地面冲击力对方向盘的作用。减小，可以减小转向阻力矩，及地面冲击力对方向盘的作用。 但但c值也不宜值也不宜过小过小，即内倾角不宜过大，否则在转向时车轮绕主销偏转的过程中，即内倾角不宜过大，否则在转向时车轮绕主销

8、偏转的过程中，轮胎与路面间将产生较大的滑动，因而增加了轮胎与路面间的摩擦阻力。这不仅使轮胎与路面间将产生较大的滑动，因而增加了轮胎与路面间的摩擦阻力。这不仅使转向变得沉重，而且加速了轮胎的磨损。转向变得沉重，而且加速了轮胎的磨损。c主销主销偏置距偏置距一般内倾角一般内倾角不大于不大于8，距离，距离c一般为一般为40mm60mm。 133 3、前轮外倾、前轮外倾作用：当车空载时，轮胎外缘与路面接触，当车载货时，在车重作用：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。的作用下车轮垂直于路面，使轮胎能够均匀磨损。车轮外倾角车轮外倾角：通过车轮中心的汽

9、车：通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂横向平面与车轮平面的交线与地面垂线之间的夹角。线之间的夹角。前轮外倾角前轮外倾角也具有定位作用。也具有定位作用。 设计时使转向节轴颈的轴线与水平面成一设计时使转向节轴颈的轴线与水平面成一角度，该角度即为前轮外倾角角度，该角度即为前轮外倾角 (一般一般为为1左右左右)。 144 4、前轮前束、前轮前束安装前轮时，在同一轴上的两端车轮旋转平面不平行，前端略向安装前轮时，在同一轴上的两端车轮旋转平面不平行，前端略向内束的现象。内束的现象。作用：减轻或消除车轮外倾所带来的不良后果，使车轮任一瞬时作用：减轻或消除车轮外倾所带来的不良后果，使车轮任一瞬

10、时的滚动方向都朝向正前方。的滚动方向都朝向正前方。（ A-B）称为前束值，）称为前束值，一般在一般在012mm。通过调节横拉杆的长通过调节横拉杆的长度来调整前束值。度来调整前束值。151 1、后轮前束：抵消由于驱动力作、后轮前束：抵消由于驱动力作用，后轴产生的弯曲。用，后轴产生的弯曲。2 2、后轮外倾角、后轮外倾角：（1 1）由于）由于外倾角是负值外倾角是负值，可增加，可增加车轮接地点的跨度，增加汽车的横车轮接地点的跨度，增加汽车的横向稳定性；向稳定性；（2 2）负外倾角是用来抵消当汽车）负外倾角是用来抵消当汽车高速行驶且驱动力较大时，车轮出高速行驶且驱动力较大时，车轮出现的负前束（前张），以

11、减少轮胎现的负前束（前张），以减少轮胎的磨损。的磨损。5 5、后轮外倾角和前束、后轮外倾角和前束16车轮与轮胎功用：车轮与轮胎功用：支承整车；支承整车；缓和由路面传来的冲击力；缓和由路面传来的冲击力；接受和传递制动力和驱动力；接受和传递制动力和驱动力；轮胎具有抵抗侧滑的能力，轮胎具有自动回正的能力，轮胎具有抵抗侧滑的能力，轮胎具有自动回正的能力，使汽车正常转向，保持汽车直线驶；使汽车正常转向，保持汽车直线驶；越障，提高通过性。越障，提高通过性。 第二节第二节 车轮与轮胎车轮与轮胎17一、车轮一、车轮由由轮毂、轮辋、轮辐轮毂、轮辋、轮辐构成构成根据轮辐的结构，分为：辐板式、辐条式。根据轮辐的结构

12、，分为：辐板式、辐条式。根据车轴一端安装一个或两个轮胎，分为单式车轮、双式车轮。根据车轴一端安装一个或两个轮胎，分为单式车轮、双式车轮。根据轮辋形式不同分为：组装轮辋式，可调根据轮辋形式不同分为：组装轮辋式，可调式车轮，式车轮， 对开式，可反装式车轮。对开式，可反装式车轮。根据车轮材质不同又有铝合金、镁合金、钢根据车轮材质不同又有铝合金、镁合金、钢车轮之分。车轮之分。 18轮辐的不同结构轮辐的不同结构19单式车轮、双式车轮。单式车轮、双式车轮。 货车后轴负荷大多比前轴大很货车后轴负荷大多比前轴大很多，为使后轮胎不致过载，后桥车多，为使后轮胎不致过载，后桥车轮一般安装双式车轮。在同一轮毂轮一般安

13、装双式车轮。在同一轮毂上安装两副相同的辐板和轮辋。上安装两副相同的辐板和轮辋。防止汽车在行驶中固定辐板的螺母自防止汽车在行驶中固定辐板的螺母自行松动，汽车两侧车轮上的辐板固定行松动，汽车两侧车轮上的辐板固定螺栓一般采用旋向不同螺纹，螺栓一般采用旋向不同螺纹，左侧用左侧用左旋螺纹，右侧用右旋螺纹。左旋螺纹，右侧用右旋螺纹。 20轮辋是轮胎的装配和固定基础，每种规格的轮胎应配用标准轮辋。轮辋是轮胎的装配和固定基础，每种规格的轮胎应配用标准轮辋。如果辋使用不当，尤其使用过窄轮辋，会使轮胎早期损坏，会影如果辋使用不当，尤其使用过窄轮辋，会使轮胎早期损坏，会影响汽车行驶性能。响汽车行驶性能。轮辋按其断面

14、结构形式分为深槽轮辋、平底轮辋和对开式轮辋。轮辋按其断面结构形式分为深槽轮辋、平底轮辋和对开式轮辋。轮辋形式轮辋形式结构简单，刚度大，重量相对轻，对结构简单，刚度大，重量相对轻，对于小尺寸弹性较大的轮胎最为适宜。于小尺寸弹性较大的轮胎最为适宜。主要用于轿车和轻型汽车。主要用于轿车和轻型汽车。便于外胎拆装，主要用于中、重型载便于外胎拆装，主要用于中、重型载货汽车，自卸汽车和大客车。货汽车，自卸汽车和大客车。21对开式轮辋指轮辋由两个主要部件组成，其两部分宽度可以相等，对开式轮辋指轮辋由两个主要部件组成，其两部分宽度可以相等，也可不相等。当把它们可靠地紧因在一起时，形成两个固定轮缘也可不相等。当把

15、它们可靠地紧因在一起时，形成两个固定轮缘的车轮。的车轮。 1-外偏距外偏距 2-安装面安装面 3-轮辋轮辋 4-固定轮毂固定轮毂 5-夹紧螺栓或等效机械装置夹紧螺栓或等效机械装置这种结构使轮胎的安装特别这种结构使轮胎的安装特别可靠，并且装卸也很方便，可靠，并且装卸也很方便，它多在重型车上采用。它多在重型车上采用。22 钢制车轮钢制车轮作为新车的标准装备件，采用的最多，主要是可作为新车的标准装备件，采用的最多，主要是可以大批量生产，价格低廉，但其重量和散热方面不如铝制车轮，以大批量生产，价格低廉，但其重量和散热方面不如铝制车轮，从而从冲压及辊轧等生产工艺特性方面，它的造型受到限制，从而从冲压及辊

16、轧等生产工艺特性方面，它的造型受到限制，很难实现新颖的造型。很难实现新颖的造型。 铝制车轮铝制车轮是铝轻合金铸造，车轮比钢的散热性好，重量也轻，造型是铝轻合金铸造，车轮比钢的散热性好，重量也轻，造型上受限少，十分受到欢迎。上受限少，十分受到欢迎。 有些铝制车轮可通过造型方式，靠本身的旋转从制动器排出行驶风，有些铝制车轮可通过造型方式，靠本身的旋转从制动器排出行驶风，这种车轮的旋转方向是固定的，在更换轮胎或轮胎换位时不要搞错旋转这种车轮的旋转方向是固定的，在更换轮胎或轮胎换位时不要搞错旋转方向。方向。 镁合金制车轮镁合金制车轮比铝制车轮轻，但由于价格昂贵而且耐腐蚀性差，所以普比铝制车轮轻，但由于

17、价格昂贵而且耐腐蚀性差，所以普及率很低。及率很低。不同材料的车轮比较不同材料的车轮比较23 现代汽车几乎都采用充气轮胎。现代汽车几乎都采用充气轮胎。 轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，它的作用是：轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，它的作用是： 1)1)和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，并衰减由此而产生的和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，并衰减由此而产生的振动，以保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性振动，以保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性( (轮胎有适宜的弹性轮胎有适宜的弹性) )。 2)2)保证车轮和路面有良好的附着性保证车轮和路面有良好的附着性( (轮胎有花纹轮胎

18、有花纹) )，以提高汽车的牵引性、，以提高汽车的牵引性、制动性和通过性。制动性和通过性。 3)3)承受汽车的重力，并传递其它方向的力和力矩。承受汽车的重力，并传递其它方向的力和力矩。 轮胎的性能与其结构，材料、气压、花纹等因素有关。轮胎的性能与其结构，材料、气压、花纹等因素有关。 二、轮胎二、轮胎24轮胎按用途分为载货汽车轮胎（重型、中型、轻型汽车轮胎）、轮胎按用途分为载货汽车轮胎（重型、中型、轻型汽车轮胎）、轿车轮胎轿车轮胎 。按胎体结构分为实心轮胎按胎体结构分为实心轮胎 、充气轮胎、有内胎轮胎、无内胎轮、充气轮胎、有内胎轮胎、无内胎轮胎。胎。按帘布材料分为棉帘布轮胎、人造线轮胎、尼龙轮胎、

19、钢丝轮胎、按帘布材料分为棉帘布轮胎、人造线轮胎、尼龙轮胎、钢丝轮胎、聚酯轮胎，玻璃纤维轮胎、无帘布轮胎。聚酯轮胎，玻璃纤维轮胎、无帘布轮胎。按气压分为高压轮胎、低压轮胎、超低压轮胎。按气压分为高压轮胎、低压轮胎、超低压轮胎。按帘布层结构分为斜交轮胎、带束斜交轮胎、子午线轮胎。按帘布层结构分为斜交轮胎、带束斜交轮胎、子午线轮胎。按胎面花纹分为普通花纹轮胎、越野花纹轮胎，混合花纹轮胎。按胎面花纹分为普通花纹轮胎、越野花纹轮胎，混合花纹轮胎。分分 类类25轮胎主要由胎冠、胎肩，胎侧，胎体和胎圈等部分组成。轮胎主要由胎冠、胎肩，胎侧，胎体和胎圈等部分组成。 轮胎的构造轮胎的构造胎冠胎肩胎侧胎圈胎面缓冲

20、层（带束层）帘布层26轮胎侧部帘布层轮胎侧部帘布层外层的胶层，用外层的胶层，用于保护胎体。于保护胎体。充气轮胎的骨架。由几充气轮胎的骨架。由几层挂胶帘布贴合而成，层挂胶帘布贴合而成，用以保证轮胎具有必要用以保证轮胎具有必要的强度及尺寸稳定性。的强度及尺寸稳定性。胎圈是轮胎安装在轮胎圈是轮胎安装在轮辋上的部分，由胎圈辋上的部分，由胎圈芯和胎圈包布组成，芯和胎圈包布组成，用于固定轮胎。用于固定轮胎。斜交轮胎胎面与胎斜交轮胎胎面与胎体之间的胶布层或体之间的胶布层或胶层，用于缓冲外胶层，用于缓冲外部冲击力，保护胎部冲击力，保护胎体，增进胎面与帘体，增进胎面与帘布层之间的粘合。布层之间的粘合。27有内胎

21、的充气轮胎结构有内胎的充气轮胎结构内胎中充满压缩空气，外胎用来保护内胎不受损伤且具有一定弹性；内胎中充满压缩空气，外胎用来保护内胎不受损伤且具有一定弹性；垫带放在内胎下面，防止内胎与轮辋硬性接触受损伤。垫带放在内胎下面，防止内胎与轮辋硬性接触受损伤。 2829 普通斜交轮胎普通斜交轮胎特点：特点：帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉排列帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉排列，各帘布层与胎冠，各帘布层与胎冠中心线成中心线成3540的交角，因而叫斜交轮胎。的交角，因而叫斜交轮胎。帘布层帘布层30 轮胎的胎体帘布层与胎面中心线呈轮胎的胎体帘布层与胎面中心线呈90或接近或接近90排列，帘排列，帘线分布如地球的子

22、午线，因而称为子午线轮胎。线分布如地球的子午线，因而称为子午线轮胎。 子午线轮胎子午线轮胎31子午线轮胎与普通斜交胎比较子午线轮胎与普通斜交胎比较 优点：优点：1）滚动阻力小，节约燃料。）滚动阻力小，节约燃料。 由于子午线轮胎帘布层少，行驶温度低，散热好，滚动阻力比斜交胎低由于子午线轮胎帘布层少，行驶温度低，散热好，滚动阻力比斜交胎低25%30%，因而油耗可降低，因而油耗可降低6%8%。 2）耐磨性好，寿命长。）耐磨性好，寿命长。 轮胎滚动时胎面要变形、产生滑移，从而加剧轮胎磨损，而子午线胎冠刚度轮胎滚动时胎面要变形、产生滑移，从而加剧轮胎磨损，而子午线胎冠刚度大，胎面宽，接地面积大，单位压力

23、小，因而胎面磨损少，寿命长，行程比斜交大，胎面宽，接地面积大，单位压力小，因而胎面磨损少，寿命长，行程比斜交胎多胎多30%50%。 3）安全性能好。）安全性能好。 子午线轮胎本身结构原因，使其高速旋转时，变形小，升温低，产生驻波的临子午线轮胎本身结构原因，使其高速旋转时，变形小，升温低，产生驻波的临界速度比斜交胎高，提高了行驶中的安全性界速度比斜交胎高，提高了行驶中的安全性 子午线胎还具有减振性好，附着性能高的特点。其承载能力也高于斜交胎子午线胎还具有减振性好，附着性能高的特点。其承载能力也高于斜交胎14%。子午线胎面耐穿刺，在恶劣条件下行驶，轮胎不易爆破。子午线胎面耐穿刺，在恶劣条件下行驶，

24、轮胎不易爆破。 32子午线胎越来越在现代汽车上得到广泛应用。子午线胎越来越在现代汽车上得到广泛应用。但它也有缺点：因胎侧较薄，胎冠较厚，在其与胎侧的过渡区易但它也有缺点：因胎侧较薄，胎冠较厚，在其与胎侧的过渡区易产生裂口。侧面变形大，导致汽车的横向稳定性差，制造技术要产生裂口。侧面变形大，导致汽车的横向稳定性差，制造技术要求高，成本也高。求高，成本也高。 应用：轿车普遍采用；货车越来越多采用。应用：轿车普遍采用；货车越来越多采用。33普通花纹普通花纹花纹细而浅，花纹块接地面积花纹细而浅，花纹块接地面积大，耐磨性和附着性较好，适用于较好的硬大，耐磨性和附着性较好，适用于较好的硬路面。其中，纵向花

25、纹，轿车、货车均可选路面。其中，纵向花纹，轿车、货车均可选用；横向花纹仅用于货车。用；横向花纹仅用于货车。混合花纹混合花纹介于普通花纹与越野花纹之间，兼顾介于普通花纹与越野花纹之间，兼顾了两者的使用要求，中部为菱形、纵向为锯齿形或了两者的使用要求，中部为菱形、纵向为锯齿形或烟斗形花纹，两边为横向越野花纹，适用于在城市、烟斗形花纹，两边为横向越野花纹，适用于在城市、乡村之间的路面上行驶的汽车轮胎。现代货车驱动乡村之间的路面上行驶的汽车轮胎。现代货车驱动轮胎也多采用这种花纹。轮胎也多采用这种花纹。轮胎花纹主要有轮胎花纹主要有普通花纹普通花纹、混合花纹混合花纹和和越野花纹越野花纹等。等。 34越野花

26、纹越野花纹凹部深而宽，在凹部深而宽，在软路面上与地面的附着性好，软路面上与地面的附着性好，越野能力强，适用于矿山、建越野能力强，适用于矿山、建筑工地以及其它一些松软路面筑工地以及其它一些松软路面上使用的越野汽车轮胎。不宜上使用的越野汽车轮胎。不宜在较好硬路面上使用。在较好硬路面上使用。 拱形胎花纹和低压特种花纹拱形胎花纹和低压特种花纹有更宽的断面、更低的接地比压，附着有更宽的断面、更低的接地比压，附着性好，主要为软地面行驶的特种车辆采用。性好，主要为软地面行驶的特种车辆采用。 3536充气轮胎尺寸代号如图。充气轮胎尺寸代号如图。D为轮胎外径，为轮胎外径，d为轮胎内径，为轮胎内径，H为轮胎断面高度，为轮