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1、汽车构造电子教案第二十一章第二十一章 车桥和车轮车桥和车轮第二十一章第二十一章 车桥和车轮车桥和车轮第一节 车桥第二节 车轮与轮胎1/1/20232哈尔滨工业大学（威海）车桥车桥车桥（也称车轴）通过悬架和车架（或承载式车身）相连，它的两端安装车轮，其功用是传递车架（或承载式车身）与车轮之间各方向的作用力及其力矩。根据悬架结构的不同，车桥分为整体式和断开式两种。根据车桥上车轮的作用，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。1/1/20233哈尔滨工业大学（威海）一、转向桥一、转向桥二、转向轮定位参数二、转向轮定位参数三、转向驱动桥三、转向驱动桥1/1/20234哈尔滨工业大学（威
2、海）一、转向桥一、转向桥转向桥是利用车桥中的转向节使车轮可以偏转一定角度，以实现汽车的转向。它除承受垂直载荷外，还承受纵向力和侧向力及这些力造成的力矩。转向桥通常位于汽车前部，因此也常称为前桥。各种车型的整体式转向桥结构基本相同，主要有前梁、转向节组成。1/1/20235哈尔滨工业大学（威海）一、转向桥一、转向桥1/1/20236哈尔滨工业大学（威海）解放解放CA1091CA1091型汽车前桥结构如图所示。型汽车前桥结构如图所示。1/1/20237哈尔滨工业大学（威海）图21-3所示为北京BJ1040型汽车转向桥。前梁2由两端拳形部分7与一根无缝钢管焊接而成的，这种结构不需要大型锻造设备来模锻
3、前梁。主销推力轴承5采用球轴承，可使转向操纵轻便。转向节臂3与梯形臂连在一起，固定在转向节下耳上，这样可使转向节结构简化。车轮转角限位螺钉6用来限制车轮最大转角。1/1/20238哈尔滨工业大学（威海）断开式转向桥在轿车和微型客车上得到广泛采用，它与独立悬架相配置，组成了性能优良的转向桥。由于它有效地减少了非簧载质量，降低了发动机的质心高度，从而提高了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。1/1/20239哈尔滨工业大学（威海）断开式转向桥的有些零件属于转向和前悬架总成。中臂、主转向臂、悬臂均为薄钢板焊接结构，主转向臂与中臂是通过螺栓与橡胶衬套联接的。该断开式转向桥和前述整体转向桥一样，在具有承载传力
4、功用的同时，还应具有实现转向的功能。1/1/202310哈尔滨工业大学（威海）二、转向轮定位参数二、转向轮定位参数转向桥在保证汽车转向功能的同时，应使转向轮有自动回正作用，以保证汽车稳定直线行驶。1、主销后倾角2、主销内倾角3、车轮外倾角4、车轮前束5、后轮的外倾角和前束1/1/202311哈尔滨工业大学（威海）1、主销后倾角、主销后倾角设计转向桥时，使主销在汽车的纵向平面内，其上部有向后的一个倾角，即主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角。主销后倾角能形成回正的稳定力矩。1/1/202312哈尔滨工业大学（威海）2、主销内倾角、主销内倾角在设计转向桥时，主销在汽车的横向平面内，其上部向内
5、倾斜一个角（即主销轴线与地面垂直线在汽车横向平面内的夹角）称为主销内倾角，如图21-7a所示。主销内倾角也有使车轮自动回正的作用，如图210-7b所示。图21-7c所示为解放CA1091型汽车的主销内倾角和前轮外倾角。1/1/202313哈尔滨工业大学（威海）3、车轮外倾角、车轮外倾角前轮外倾角也具有定位作用。是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直线之间的夹角，如图21-7c所示。为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷，安装车轮时应预先使车轮有一定的外倾角。一般为1左右。1/1/202314哈尔滨工业大学（威海）4、车轮前束、车轮前束为了消除车轮外倾带来的这种不良后果在安装车
6、轮时，使汽车两前轮的中心面不平行，两轮前边缘距离B小于后边缘距离A，A-B之差称为前轮前束。前轮前束可通过改变横拉杆的长度来调整。前束也可用角度前束角表示 1/1/202315哈尔滨工业大学（威海）5、后轮的外倾角和前束、后轮的外倾角和前束后轮外倾角有两个作用：由于外倾角是负值，可增加车轮接地点的跨度，增加汽车的横向稳定性；负外倾角是用来抵消当汽车高速行驶且驱动力较大时，车轮出现的负前束（前张），以减少轮胎的磨损。该车轮前束角和外倾角均不可调整。某些后轮驱动的重型汽车上，由于采用独立悬架和脊骨式车架，为了保持加载后汽车行驶时轮胎处于正确的接地位置，减少磨损，后轮也设计成有一定的正外倾角。1/1
7、/202316哈尔滨工业大学（威海）三、转向驱动桥三、转向驱动桥1/1/202317哈尔滨工业大学（威海）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，还兼起驱动桥的作用，故称为转向驱动桥。目前，许多现代轿车采用了发动机前置前驱动前置前驱动的布置形式，其前桥既是转向桥又是驱动桥。该类型转向驱动桥多与麦弗逊多与麦弗逊式独立悬架配合使用，因其前式独立悬架配合使用，因其前轮内侧空间较大，便于布置，轮内侧空间较大，便于布置，具有良好的接近性和维修方便具有良好的接近性和维修方便性性。1/1/202318哈尔滨工业大学（威海）如图所示为上海桑塔纳轿车前转向驱动桥总成。动
8、力经主减速器和差速器传至左右内半轴及左右半轴（传动轴）3、9和左右内等角速万向节，并经球笼式左右外等角速万向节及左右外半轴凸缘传到左右两轮毂，使驱动车轮旋转。1/1/202319哈尔滨工业大学（威海）东风EQ2080型6 6汽车的前桥为非独立悬架配合使用的转向驱动桥，其构造如图21-12所示。当前桥驱动时，转矩由差速器、内半轴1、等角速万向节3、外半轴9以及凸缘盘10，传到车轮轮毂14上。1/1/202320哈尔滨工业大学（威海）车轮与轮胎车轮与轮胎车轮与轮胎是汽车行驶系中的重要部件，其功用是：支承整车；缓和由路面传来的冲击力；通过轮胎同路面间存在的附着作用来产生驱动力和制动力；汽车转弯行驶时
9、产生平衡离心力的侧抗力，在保证汽车正常转向行驶的同时，通过车轮产生的自动回正力矩，使汽车保证直线行驶方向；承担越障提高通过性的作用等。一、车轮二、轮胎1/1/202321哈尔滨工业大学（威海）一、车轮一、车轮车轮是介于轮胎和车轴之间承受负荷的旋转组件，通常有两个主要部件轮辋和轮辐组成(GB2933-82)。轮辋是在车轮上安装和支撑轮胎的部件，轮辋和轮辐可以是整体式的、永久联接式的或可拆卸式的。车轮除上述部件外，有时还包含轮毂。（一）车轮的类型（二）轮辋的类型（三）国产轮辋规格的表示方法1/1/202322哈尔滨工业大学（威海）（一）车轮的类型（一）车轮的类型按轮辐的构造，车轮可分为两种主要形式
10、：辐板式和辐条式。按车轴一端安装一个或两个轮胎，车轮又分为单式车轮和双式车轮。目前，轿车和货车上广泛采用辐板式车轮和辐条式车轮；此外，还有对开式车轮、可反装式车轮、组装轮辋式车轮和可调式车轮。1/1/202323哈尔滨工业大学（威海）辐条式车轮辐条式车轮1/1/202324哈尔滨工业大学（威海）由于货车后轴负荷比前轴大的多，为使后轮轮胎不至过载，后桥一般采用双式车轮（图21-15），在同一轮毂上安装两套辐板和轮辋。为了便于互换，辐板的螺栓孔两端面都做成锥形（如图21-16a）。目前在一些载货汽车上，后桥双式车轮采用了单螺母的固定形式（图21-16b）。1/1/202325哈尔滨工业大学（威海）
11、（二）轮辋的类型（二）轮辋的类型1、深槽轮辋 2、平底轮辋3、对开式轮辋1/1/202326哈尔滨工业大学（威海）1、深槽轮辋、深槽轮辋 这种轮辋是整体的，其断面中部为一深凹槽，主要用于轿车轿车及轻型越野汽车及轻型越野汽车。它有带肩的凸缘，用以安放外胎的胎圈，其肩部通常略向中间倾斜，倾斜部分的最大直径称为轮胎胎圈与轮辋的着合直径着合直径。优点：断面中部制成深凹槽。便于外胎的拆装。深槽轮辋的结构简单，刚度大，质量较小，对于小尺寸弹性较大的轮胎最适宜。缺点：尺寸较大又较硬的轮胎，则很难装进这样的整体轮辋内。1/1/202327哈尔滨工业大学（威海）2、平底轮辋、平底轮辋这种轮辋的结构形式很多，如图
12、所示是我国货车常用的一种形式。挡圈1是整体的，而用一个开口弹性锁圈2来防止挡圈脱出。在安装轮胎时，先将轮胎套在轮辋上，而后套上挡圈，并将它向内推，而后套上挡圈，并将它向内推，直至越过轮辋上的环形槽，再将开口的弹性锁圈嵌入环形槽中。1/1/202328哈尔滨工业大学（威海）3、对开式轮辋、对开式轮辋这种轮辋由内外两部分组成，其内外轮辋的宽度可以相等，内外轮辋的宽度可以相等，也可以不等也可以不等，两者用螺栓连成一体。拆装轮胎时，拆卸螺母拆装轮胎时，拆卸螺母即可即可。如图所示挡圈3是可拆的。有的无挡圈，而由与内轮辋制成一体的轮缘代替挡圈的作用，内轮辋与辐板焊接在一起内轮辋与辐板焊接在一起。1/1/2
13、02329哈尔滨工业大学（威海）国产轮辋规格的表示方法国产轮辋规格的表示方法国产轮辋轮毂类型及其代号国产轮辋轮毂类型及其代号国产轮辋的规格代号国产轮辋的规格代号 1/1/202330哈尔滨工业大学（威海）国产轮辋轮毂类型及其代号国产轮辋轮毂类型及其代号1/1/202331哈尔滨工业大学（威海）国产轮辋的规格代号国产轮辋的规格代号 轮辋规格用轮辋名义宽度代号，轮缘高度代号、轮辋结构形式代号、轮辋名义直径代号和轮辋轮廓类型代号来共同表示。现有轮辋以下列方式表示：1/1/202332哈尔滨工业大学（威海）新设计的轮辋以下列方式表示：轿车：103.50C，156JJ轻型货车：155.5JJ，16.56
14、.00,155.50F(SDC)中性、重型货车：207.5，228.00V，22.58.25 轮辋名义宽度和名义直径代号的数值是以in(英寸)表示（当新设计轮胎以mm表示直径时，轮辋直径用mm表示）。直径数字前面的符号表示轮辋结构形式代号，符号“”表示该轮辋为一件式轮辋，符号“”表示该轮辋为两件或两件以上的多件式轮辋。在轮辋名义宽度代号之后的拉丁字母表示轮圆的轮廓（E、F、J、JJ、KB、L、V等）。有些类型的轮辋（如平底宽轮辋），其名义宽度代号也代表了轮缘轮廓，不再用字母表示。最后面的代号表示了轮辋轮廓类型代号 1/1/202333哈尔滨工业大学（威海）二、轮胎二、轮胎现代汽车几乎都采用充气
15、轮胎。轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，它的作用是：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平顺性。保证车轮和路面有良好的附着性，以提高汽车的牵引性、制动性和通过性。承受汽车的重力，并传递其方向的力和力矩。对车轮的要求：轮胎必须有适宜的弹性和承受载荷的能力。在其与路面直接接触的胎面部分，应具有用以增强附着作用的花纹。有一定的耐高温性。轮胎分类轮胎规格标记方法1/1/202334哈尔滨工业大学（威海）轮胎分类轮胎分类汽车轮胎按用途分，可分为载货汽车轮胎和轿车轮胎；而载货汽车轮胎又分为重型、中型和轻型载货汽车轮胎。汽车轮胎按胎体结构不同可分
16、为充气轮胎和实心轮胎。现代汽车绝大多数采用充气轮胎。充气轮胎按组成结构不同，又分为有内胎轮胎和无内胎轮胎两种。充气轮胎按胎体中帘线排列的方向不同，还分为普通斜交胎、带束斜交胎和子午线胎。有内胎的充气轮胎无内胎的充气轮胎活胎面轮胎 1/1/202335哈尔滨工业大学（威海）有内胎的充气轮胎有内胎的充气轮胎这种轮胎由内胎、外胎和垫带组成。内胎中充满着压缩空气；外胎使用以保护内胎使其不受外来损害的强度高而富有弹性的外壳；垫带放在内胎与轮辋之间，防止内胎被轮辋及外胎的胎圈擦伤和磨损。1/1/202336哈尔滨工业大学（威海）目前，普通斜交胎和子午线胎在汽车上得到广泛应用，特别是子午胎的应用最为广泛。（
17、1）普通斜交轮胎）普通斜交轮胎 帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉且与胎中心线呈小于90角排列的充气轮胎，称为普通斜交轮胎。（2）子午线轮胎）子午线轮胎 1/1/202337哈尔滨工业大学（威海）帘布层是外胎的骨架，用以保持外胎的形状和尺寸，通常有成双数的多层挂胶布（帘布）用橡胶贴合而成。帘布的帘线与轮胎子午断面的交角（胎冠角）帘布的帘线与轮胎子午断面的交角（胎冠角）一般为一般为52 54,相邻层帘线相交排列。相邻层帘线相交排列。帘布层数越多，但弹性降低。在外胎表面上注有帘布层数。帘布由纵向的强韧的经线和放在各经线之间的少数纬线织成。缓冲层为与胎面与帘布层之间，使用胶片和两层或数层挂胶稀帘布制成，
18、故弹性较大，能缓和汽车在行使时所受到的不平路面的冲击，并防止汽车在紧急制动时胎面与帘布层脱离。胎面是外胎最外的一层，可分为胎冠3、胎侧4和胎肩2三部分 胎肩是较厚的胎冠与较薄的胎侧间的过渡部分，一般也制有花纹，以利散热。胎侧橡胶层较薄，用以保护帘布层侧壁免受潮湿和机械损伤。胎圈使外胎牢固的装在轮辋上，有很大的刚度和强度，由钢丝圈、帘布层包边和胎圈包布组成。1/1/202338哈尔滨工业大学（威海）子午线轮胎子午线轮胎 如图所示为子午线轮胎的构造。它由帘布层2、带束层3、胎冠4、胎肩5和胎圈1组成，并以带束层箍紧胎体。其特点是：帘布层帘线排列的方向与轮胎的帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午线断面一
19、致。使其强度得到子午线断面一致。使其强度得到充分利用。胎体较柔软。充分利用。胎体较柔软。帘线在圆周方向上只靠橡胶来联系，因此，为了承受行驶时产生为了承受行驶时产生的较大切向力，子午线轮胎具有的较大切向力，子午线轮胎具有若干层帘线与子午断面呈大角度、若干层帘线与子午断面呈大角度、高强度、不易拉伸的轴向环形的高强度、不易拉伸的轴向环形的类似缓冲层的带束层。类似缓冲层的带束层。带束层通常采用强度较高、拉伸变形很小的织物帘布或钢丝帘布制造。1/1/202339哈尔滨工业大学（威海）子午线轮胎的优点是：1)接地面积大，附着性能好，胎面滑移小，对地面单位压力也小，因地面单位压力也小，因而滚动阻力小，使用寿
20、命长而滚动阻力小，使用寿命长。2)胎冠较厚且有坚硬的带束层，不易刺穿有坚硬的带束层，不易刺穿；行驶时变形小，可降低油耗3%8%。3)因为帘布层减少，胎侧薄，所以散热性能好散热性能好。4）径向弹性大，缓冲性能好，负荷能力较大。它的缺点是：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，导致汽车的侧向稳定性差，制造技术要求高，成本侧面变形大，导致汽车的侧向稳定性差，制造技术要求高，成本也高也高。1/1/202340哈尔滨工业大学（威海）1/1/202341哈尔滨工业大学（威海）轮胎花纹对轮胎的性能影响很大。目前，轮胎花纹主要由普通花纹、混合花纹合约也花纹。纵向花纹（图21-27a）
21、，轿车、货车均可用；横向花纹（图21-27b）仅用于货车。普通花纹的特点是花纹细而浅，花纹块接地面积大，因而耐磨性和附着性较好，越野花纹的特点是凹部深而宽，在软路面上与地面的附着性好，越野能力强。混合花纹的特点介于普通花纹与越野花纹之间 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，附着性好，1/1/202342哈尔滨工业大学（威海）如图所示为轮胎胎面上花纹和沟槽的排列和布置。图中1为循环和交叉布置的宽槽，具有较好的排水角，其主要优点是排水好，提高了轮胎的附着能力，有效地实现力的传递；2为浅槽和纵向凸片，可以改善在雪地转弯时的侧向滑移；3为斜交线槽和十字凸片的布置，使车辆在高转矩和高侧
22、向力下有较好的纵向断面弹性。1/1/202343哈尔滨工业大学（威海）内胎是一个环形橡胶管，应具有良好的弹性，并能耐热和不漏气。为使内胎在充气状态下不产生褶皱，其有效尺寸应稍小于内胎内壁尺寸。内胎装有充、放气的气门嘴，其构造如图21-29所示。1/1/202344哈尔滨工业大学（威海）无内胎的充气轮胎无内胎的充气轮胎无内胎充气轮胎近年来在轿车和一些货车上的使用日益广泛。它没有内胎，空气直接压入外胎中，因此要求外胎和轮辋之间有很好的密封性。无内胎轮胎在外观上和结构上与有内胎轮胎近似，所不同的是无内胎轮胎的外胎壁上附加了一层厚约23mm的专门用来封气的橡胶密封层1。3的作用是保证轮胎与轮辋的气密性
23、。1/1/202345哈尔滨工业大学（威海）无内胎轮胎的优点是：轮胎穿孔时，压力不会急剧下降，能安全地继续行驶；不存在因内、外胎之间摩擦和卡住而引起的损坏；气密性较好，可以直接通过轮辋散热，所以工作温度低，使用寿命长；结构简单，质量较小。无内胎轮胎的缺点是：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；天气炎热时自粘层可能软化而向下流动，从而破坏车轮平衡。因此，一般多采用无自粘层的无内胎轮胎。它的外胎内壁只有一层密封层，当轮胎穿孔后，由于其本身处于压缩状态而紧裹着穿刺物，故能长期不漏气。即使将穿刺物拔出，无内胎轮胎只有在轮胎爆破时才会失效。1/1/202346哈尔滨工业大学（威海）下面分别为有内胎和无内胎的斜交轮胎和子午线轮胎。下面分别为有内胎和无内胎的斜交轮胎和子午线轮胎。1/1/202347哈尔滨工业大学（威海）1/1/202348哈尔滨工业大学（威海）1/1/202349哈尔滨工业大学（威海）为使轮胎均匀磨损，汽车每行驶60008000km，应进行轮胎换位，换位要包括备胎。轮胎换位路线如图所示。（这个图正确吗？）不同规格或不同帘线结构的轮胎布的混合使用，不得使用低于规定层级的轮胎，不许混用窄轮辋或窄轮胎。1/1/202350哈尔滨工业大学（威海）