第三章 汽车构造8.docx
- 文档编号:30677242
- 上传时间:2023-08-19
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:407.63KB
第三章 汽车构造8.docx
《第三章 汽车构造8.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第三章 汽车构造8.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
第三章汽车构造8
第八节行驶系
一、功用
汽车行驶的功用是把来自于传动系的扭矩转化为地面对车辆的牵引力;承受外界对汽车的各种作用和力矩;减少振动,缓解冲击,保证汽车正常、平顺地行驶。
二、组成
一般由车架、车桥、车轮和悬架组成(图3-96)。
车架是全车的装配基体,它将汽车的各相关总成连接成一整体。
车轮分别支承着从动桥和驱动桥。
为减少车辆在不平路面上行驶量车身所受到的冲击和振动,车桥又通过弹性前悬架和后悬架与车架连接。
在某些没有整体车桥的行驶系中,两侧车轮的心轴也可分别通过各自的弹性悬架与车桥连接,即谓独立悬架。
图3-96行驶系的组成
三、轮胎
1.轮胎的作用
支承汽车的总质量,与悬架一起吸收、缓解汽车行驶时所受到的部分冲击和衰减速由此产生的振动,保证车轮与路面有良好的附着能力,以提高汽车的动力性、制动性和通过性。
现代汽车几乎全部采用充气轮胎。
充气轮胎按工作气压的大小可分高压胎(气压为0.5MPa-0.7MPa),低压胎(气压为0.2MPa-0.5MPa)和超低压胎(气压为0.2MPa以下);按组成结构不同又可分为有内胎轮胎和无内胎轮胎。
2.轮胎的结构
轮胎的外侧有地层厚厚的橡胶层,靠它与路面接触,它被称为外胎(图3-97)。
外胎面上刻有各种各样的花纹(轮胎花纹),和花纹形成的沟槽,提高通过湿路面时的排水性能,改善轮胎在坏路面上的磨擦力。
轮胎触地部分制作得十分厚,以承受车身重量及路面冲击。
图3-97轮胎的结构
外胎面的里侧是称为轮胎缓冲层或束带的薄层。
轮胎缓冲层用于斜线轮胎,起加强胎体的作用,束带用于子午线轮胎,它起桶箍的效果,提高外胎面的刚性。
使用钢丝制成的束带的是钢丝束带子午线轮胎,使用纤维束带的是织物束带子午线轮胎。
现在普遍使用有是钢丝束带子午线轮胎。
由于采用钢丝束带,轮胎基本不发生爆破现象,而且在行驶中外胎面很少变形,滚动阻力的减少降低了油耗。
束带或轮胎缓冲层下面是构成轮胎骨架的胎体。
胎体是由多层帘布层重叠起来构成了轮胎的形状,帘布由聚酯或尼龙等纤维平行排列后在两面粘贴橡胶薄膜制成的。
胎体承受轮胎的内压形成轮胎的形状。
斜线轮胎胎体的纤维呈现斜纹,构成轮胎的骨架,同时还起增加外胎强度的作用。
子午线轮胎体的纤维呈辐射状,构成轮胎的骨架,同时也起到增加外胎面强度的作用。
胎缘是胎体包起的钢丝,它是轮胎的根据部,被镶固在车轮的轮辋内。
现在最通用的是无内胎充气轮胎。
在轮胎内侧贴有气密衬层,即一种特殊的薄橡胶层,气密衬层可防止轮胎内部漏气。
3.子午线轮胎与斜线轮胎
从结构上说,可将轿车用轮胎大致分为子午线轮胎和斜线轮胎(图3-98)子午线轮胎在承受横向力时,胎侧虽然有些变形,但是触地面积不受影响。
(a)子午线轮胎
(b)斜线轮胎
图3-98子午线轮胎与斜线轮胎
子午线胎与普通斜线胎相比具有更优越的使用性能
(1)耐磨性好:
使用寿命长,比普通胎长30%~50%。
(2)滚动阻力小:
节约燃料(滚动阻力可减小25%~30%,燃油可降低8%左右)。
(3)附着性能好,承载能力大,缓冲能力强,不易被刺穿,并且质量较轻。
子午线胎与普通斜线胎使用相同的轮辋,但不能同车混装不同的轮胎。
4.轮胎的型号
轮胎的型号由下列各数字或字母组成:
四、汽车悬架
1.定义
悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。
2.作用
(1)连接车身与车轮,以适当的刚性支承车轮。
(2)吸收来自路面的冲击,改善乘坐舒适性。
(3)稳定行驶中的车身姿势,改善操纵性。
3.悬架的发展
悬架装置的历史很古老,在西洋使用马车的时代,人们就已经在车轮与车体之间加入弹簧来改善乘坐舒适性。
在由马车向汽车发展的历史变化中,悬架装置不断进化发展。
汽车所具有的动力和路面状况已经发生了很大变化,在这种情况下的悬架装置开始从改善乘坐舒适性的目的出发,同时兼顾操纵稳定性能。
现代的汽车在光滑如镜的路面上直线行驶,是否可以不用悬架装置了呢?
但是,虽说道路的铺装率有了提高,可普通的汽车不仅要行驶坏路,而且行驶的铺装路面仍是凸凹不平。
无悬架装置的汽车若是行驶在这样的路面上,乘坐舒适性当然不好,而且发动机的动力也不能完全传至路面,发挥不出制动性能。
4.悬架的类型
悬挂装置位于车轴与车身之间,具有使二者结合在一起,吸收路面的冲击,提高舒适性的作用。
而且在汽车的几大总成中,很少有像悬挂装置的种类那样丰富多彩。
各悬架的结构特点如下表:
类型
结构特点
被动悬架
它是由参数固定的弹簧减振器构成的悬架。
对被动悬架的设计,就是要确定其弹簧和减振器的参数,使系统在平顺性以及安全性之间寻求一个折衷方案,这种折衷方案只可能在特定工况下是最优的。
它不能随路况、车速等条件调节悬架参数。
半被动悬架
半被动悬架的一些参数可由司机根据路面载荷等条件在一定的范围内调节。
从平顺性和安全性出发,希望弹簧刚度和减振器阻尼系数能随汽车运行状态改变,使悬架性能总是处于最优状态附近。
因弹簧刚度在选定后很难改变,因此一般在半被动悬架中将阻尼分为几个等级,可由司机选择或根据传感器信号自动选择所需的阻尼级。
优点是能在坏路条件下,或转弯、制动时将阻尼调节到较大值,使行驶安全性大幅度提高,而平时较好路面可使系统较软。
OpelSenator、OpelOmega、Lancia等车使用了这类悬架。
半主动悬架
半主动悬架要求其阻尼随行驶状态的动力学要求作无级调节,并在几毫秒内由最小变到最大,具有阻尼快速响应的特点。
全主动悬架
全主动悬架不仅阻尼特性连续可控,而且可调节悬架刚度,在悬架系统上附加一个可控制作用力的装置。
主动悬架又有电磁阀驱动的油气式悬架和步进电机驱动的空气悬架等形式。
慢主动悬架
慢主动悬架不再强调在大带宽下对悬架的控制,使能量消耗和功率要求大幅度下降,在横向和垂直方向动力学方面仍能保持全自动悬架系统的性能。
各悬架的性能比较如下:
悬架名称
被动
半被动
半主动
慢主动
全主动
调节元件
普通减振器
可调减振器
可调减振器
液压系统和串联软弹簧
液压系统和串联硬弹簧
作用原理
阻尼力不变
阻尼力有级可调
连续可调阻尼
调节车与轮间作用力
调节车与轮间作用力
控制
-
手动或自动
电、液自动
电、液自动
电、液自动
频带宽
-
到10Hz
到20Hz
3~6Hz
>15Hz
能量消耗
-
很大
很小
大
很大
改善横向动力学特性
-
小
中
大
大
改善垂直动力学特性
-
小
中
中
大
成本
最小
小
中
大
大
5.独立式悬架
(1)定义
两侧车轮分别安装在断开式车轴的两端,每段车轴和车轮单独通过弹簧连接。
当一侧车轮跳动时,对另一侧车轮不产生影响(图3-99)。
图3-99独立悬架
(2)作用
独立式悬架,主要用于轿车,几乎所有轿车的前轮都采用这种方式。
后轮虽比前轮采用得少,但现在的轿车基本上都采用独立式悬架。
(3)特点
它与非独立悬架方式相比,其结构复杂,造价昂贵,但簧下重量轻,车轮对路面的挤压力大,所以,作为乘坐舒适性和操纵稳定性这些悬架装置的基本性能都十分优秀。
另外,除性能之外,在设计上的自由度大,便于根据汽车的性能设计出相应的悬架装置,可以将发动机、底板和车头设计得很低。
为此,还具有降低汽车重心、减小汽车造型受约束的效果。
(4)类型
(5)双叉式悬架
1)构造
最近不仅用这种方式的国产车增多了,而且从世界上来看,美国的大型轿车和欧洲的运动车也都采用这种方式。
采用双叉式悬架的国产车给人的印象就是突出汽车的运动性和高级感。
双叉式悬架装置的结构和形式也是多种多样的。
一般的结构是上、下两个控制臂支承有车轴的转向节,在上下控制臂之间安装减振器(图3-100)。
图3-100双叉式悬架
2)特点
上、下控制臂多为A型和V型,两点支承车身,这样可从前后方向稳固地支承车身。
一般来讲,下控制臂比上控制臂长,可以利用该长度(换言之,控制臂的支点位置)控制悬架上下活动产生的车轴方向(即轮胎方向)的变化。
从控制臂长度与轮胎方向变化的关系来看,上、下控制臂长度相同时,不会由于悬架上下运动而产生外倾角的变化,但是,轮距的变化增大。
一般情况下,加长下控制臂,减少悬架上下运动时轮距的变化,以避免轮胎磨偏。
双叉式悬架在上下动作时,轮距和外倾角会发生变化。
因此,需要加长下控制臂以减小轮距的变化(图3-101)。
双叉式悬架的上、下控制臂可完全承受横向力,所以减振器工作平滑。
(a)跳跃(b)回跳
图3-101双叉式悬架的特点
3)优点
采用双叉式悬架,其结构复杂且成本高,若没有足够的空间则不能是其发挥出性能。
这种悬架的最大特点是设计上的自由度大。
即上述悬架控制臂的长度(臂的支点位置)可自由设定(若具有足够的空间),可使汽车具有突出转弯性能、直线行驶性能及乘坐舒适性的特征。
这种悬架装置的基本性能优于其它形式的悬架装置。
(6)撑杆式独立悬架
1)定义
因为减振器兼作悬架支柱(支撑杆),故将这种方式称为撑杆式悬架。
根据发明者的名字,用于前轮时称为麦弗逊式撑杆式悬架,而用于后轮时被称为查普曼式撑杆式悬架(图3-102)。
图3-102麦弗逊撑杆式悬架
2)结构特点
其结构是将装有减振器的撑杆上端安装在车身上,下端借助于控制臂与车轴连接。
前悬挂采用此方式时,撑杆本身还兼起转向主锁的作用。
撑杆式悬架的可伸缩减振器承受一部分横向力,所以当减振器动作时,会产生很大的摩擦力(图3-103)。
图3-103撑杆式悬架的结构特点
3)优缺点
由于撑杆式悬架的零部件可起多种作用,所以构件数量少,重量轻,可节省空间。
撑杆式悬架的缺点是当转弯时,减振器承受横向力,在伸缩中产生很大的摩擦力,影响悬架系的工作。
另外,不能降低撑杆上端的安装高度,使汽车整体造型受到限制。
从上述方面来看,撑杆式悬架可适用于中低档轿车。
(7)摆臂式独立悬架
摆臂式是指仅车轴中尖部位的差速器固定,左右半轴在差速器外侧附近设万向节,以此为中心摆动。
这种方式主要分为半后延摆臂式和全后延摆臂式两种。
1)半后延摆臂式(图3-104)
所谓后延就是“拖拉”的意思。
摆动支点的枢轴位于车轴之前,车轮以此为中心一面被拖拉,一面摆动。
半后延的意思是臂的回转轴倾斜,臂向后方外侧伸出的形式。
这种方式的优点是平顺性好,操纵稳定性也好,设计上的自由度也大,差速器和传动轴没有上下运动,能降低车底板。
缺点是车轴需要4个万向节,有的场合下需要2个伸缩万向节(花键轴和装球的车轴等)。
摆臂回转轴的高度叫做后掠角,目的是使其兼备全后延式和单横臂式(车轴以差速器附近为中心摆动的形式)两者的优点,平顺性也好,车轮外倾角也没那么大,紧急制动时的汽车点头也少(制动力及制动力矩通过摆臂传递到车身上)。
图3-104半后延摆臂式独立悬架
2)全后延摆臂式(图3-105)
也可简称为单纵臂式,臂的回转轴与车身纵向成直角。
为此,即使车轮上下运动,外倾和轮距也没有变化,平顺性好。
可是,由于后倾有大的变化和把握方向盘的感觉受路面状况的影响,紧急制动时汽车点火大(因为回转轴轴线为直线)。
这种形式多用于前置前驱动车(FF)车,这是由于FF车的驱动力作用和重心位置在前,所以操纵稳定性优于前置后驱动(FR)车。
因为转向不足的倾向增强,急转弯时车轮因车身倾斜而产生倾斜,如果装配外倾变化大的全后延摆臂式悬挂装置,就会互相制约,从而达到均匀的操纵性这个目的。
图3-105全后延摆臂式独立悬架
6.非独立悬架
(1)定义
非独立悬架是指两侧的车轮安装在一根整体式的车桥上,车桥通过弹性元件与车架相连的悬架。
该悬架当一侧车轮跳动时,将要影响另一侧车轮的工作。
优点是结构简单,制造方便。
(2)应用
非独立悬架因其结构简单,工作可靠,而被广泛应用于货车的前、后悬架。
在轿车中,非独立悬架仅用于后桥。
(3)类型
(4)平行钢板弹簧式悬架(图3-106)
这是非独立式悬架中最为普遍的方式。
用U型螺栓将钢板弹簧固定在装有左右车轮车轴的桥壳上。
(a)轿车
(b)货车
图3-106平等钢板弹簧式悬架
钢板弹簧兼起车轴定位的作用,结构简单,基本上不需要悬臂。
另外,它具有耐久性,可降低高度,使驾驶室及车箱底板平坦,适用于卡车及厢式车。
借助钢板弹簧连接车轮与车身,若弹簧过软,会因驱动力和制动力大而引起钢板弹簧的卷曲(弹簧卷曲产生振动)现象,以及车轮的弹跳现象。
此外,钢板弹簧还存在着板间摩擦的缺点,有时容易传播微振。
曾经是悬挂装置的主流,现在除了载货车,轿车上几乎看不到。
虽然这种装置坚固耐用,但不是独立悬挂,逐渐被敬而远之。
(5)连杆螺旋弹簧式非独立悬架
这种螺旋弹簧代替钢板弹簧的悬架方式是为了改善乘坐舒适性而诞生的。
它大多采用于前置后驱动(FR)车的后轮悬架装置。
1)4连杆式(图3-107)
由于钢板弹簧式悬架装置具有弹簧卷曲引起车轮回振的现象,所以不能使用软弹簧。
但是,若只采用纵置的螺旋弹簧,也不能够得到支承桥壳的刚性。
因此,用连杆或支杆支承桥壳的前后左右受载荷的部位,只有上下方向是可动的,在中间加入螺旋弹簧支承,经过这种改进,便出现了4连杆螺旋弹簧式悬架装置。
图3-1074连杆螺旋弹簧式非独立悬架
2)5连杆式(图3-108)
连杆在前后方向上下配置两根,左右各一对。
作为支撑横向负荷的部件,由与车轴大致平行的横向推力杆,组成4连杆加横向推力杆(也叫做5连杆式)构成。
另外,也有上方采用一根连杆或二根制成八字形,而不使用横向支杆的型式的。
图3-1085连杆螺旋弹簧式非独立悬架
3)3连杆式(图3-109)
除此之外,作为特殊实例,也有使用三连杆式的。
这种型式是把差速器输入侧的加长桥壳(扭矩套管)向前方延长,固定在车身上,以此为中心,使车轴摆动,因此不需要上拉杆。
图3-1093连杆螺旋弹簧式非独立悬架
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第三章 汽车构造8 第三 汽车 构造