车桥的分类与功能解析:从转向桥到驱动桥

车桥的分类与功能解析:从转向桥到驱动桥
首先,我们来探讨一下车桥的分类。车桥,作为汽车的重要组成部分,负责支撑车身并承受载荷。根据其功能和应用场景的不同,车桥主要分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四大类。接下来,我们将逐一解析这些车桥的类型与功能。

一、车桥的功用与分类

车桥,亦被称为车轴,是汽车底盘行驶系中不可或缺的组成部分。它连接着悬架与车架(或承载式车身),并支撑着汽车车轮。车桥的主要功能在于传递车架与车轮之间各方向的作用力及其力矩。

车桥的分类方式多样,其中一种主要的分类依据是悬架结构。整体式车桥,其结构犹如一个巨大的杠铃,中部为刚性的实心或空心梁,两端则通过悬架系统支撑车身,常与非独立悬架搭配,多用于中重型货车和客车上。而断开式车桥,其设计如同两把雨伞插在车身两侧,再通过悬架系统分别支撑车身,只能与独立悬架配合使用,常见于轿车和轻型客车上。

此外,车桥的分类还与车轮的作用密切相关。根据这一标准,车桥可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。转向桥和支持桥一般作为从动桥使用。在货车中,前置后驱动(FR)是一种常见的布局,此时前桥作为转向桥,后桥(或中桥)则为驱动桥。而对于大型客车,后置后驱动(RR)则是常见的配置。轿车则多采用前置前驱动(FF)布局,此时前桥兼具转向与驱动功能,后桥则主要起支持作用。越野车则通常配备四轮驱动(4WD),其前桥为转向驱动桥。

在整车布局上,车桥通常分为前桥、中桥和后桥。前桥一般设计为整体式转向桥,而中、后桥则常作为串连式驱动桥,这种布局不仅承载能力强,还能提供良好的通过性。

二、转向桥及前轮定位

整体式转向桥,其结构特征在于包含两个转向节以及一根横梁(或轴),因而得名。与之相对,断开式转向桥则常与独立悬架一同使用。

三、转向桥的详细结构

转向节通过主销与前梁进行铰接,这种设计使得转向节能够灵活转动。为了确保主销的稳固性,带有螺纹的楔形锁销被巧妙地应用,它将主销紧紧固定在前梁拳部的孔内,从而有效防止了主销的意外转动。

前梁,又称前轴,是汽车转向桥的重要组成部分,主要承担着承载车身重量的任务。它采用锻造工艺精制而成,中间断面设计为工字形,这种结构不仅使得其质量轻盈,还能确保在垂向平面内具有出色的刚度和强度。其两端略呈方形,这样的设计进一步增强了抗扭强度。此外,前梁中部向下弯曲的设计,不仅有助于降低发动机的位置,进而降低汽车的重心,还能有效减小变速箱输出轴与传动轴之间的夹角。在设计中,还需要考虑多个关键参数,如板簧中心距、主销中心距、落差,以及板簧座截面尺寸和主销倾角等。

转向主销是连接转向节与前梁的关键部件,它允许车轮进行转动。主销的形态各异,包括实心、空心、圆柱形以及阶梯形等。
转向节,通常被俗称为羊角,是一种锻造而成的部件。其颈部经过淬火处理,以增强硬度。转向节通过主销与前梁相连,并围绕主销进行转动,从而实现车辆的转向功能。此外,轴径处还安装了轴承,以支持轮毂的转动,进而实现车辆的前进和后退动作。

左/右转向节臂,亦被称为梯形臂或横拉杆臂,是汽车转向系统中的关键部件,采用锻造工艺制成。它通过螺栓与转向节相连,构成转向梯形的一部分。转向节臂上的锥孔与横拉杆球销相配合,确保汽车在转向时内外车轮能近似围绕同一圆心转动,进而有效减小轮胎的磨损。
直拉杆臂,常被称作上臂,是转向系统中的一项重要保安件,采用锻造工艺精制而成。它通过螺栓稳固地固定在转向节的耳部,利用其上的锥孔与直拉杆相连接,从而将转向时产生的力矩有效地传递至转向节。在汽车行驶过程中,直拉杆臂发挥着至关重要的作用,确保转向系统的顺畅运作。其安装位置通常位于左转向节上,但在某些特殊情况下,如方向盘右置的车辆,它也可能被安装在右转向节上。

横拉杆,常采用冷拔钢管精制而成,其两端分别通过左右接头与左右转向节臂相连结,从而构建出转向梯形机构。这一机构的设计使得左右车轮能够同步转向,同时确保内外转角得到合理的匹配。此外,通过旋转横拉杆,可以轻松地调整其总成长度,进而实现对前束的精确调整。
左右接头的结构虽然相似,但与横拉杆旋装的螺纹方向却相反。球销的上端则与梯形臂的锥孔相连结,这样设计使得球销能够围绕其球心在一定的范围内进行摆动。

四、前制动器

车轮制动器,作为行车制动的重要部分,分为鼓式和盘式两种类型。图示展现的是鼓式制动器,其工作原理依赖于S形凸轮与滚轮的协同作用,实现蹄片轴的张开。此外,还有采用楔形张开机构的制动器,并且分为气刹和油刹两种不同的工作方式。

制动蹄带摩擦片与滚轮总成

滚轮总成在鼓式制动器中扮演着关键角色,它通过与S形凸轮的协同作用,推动制动蹄带摩擦片张开,从而产生制动效果。这一组件的协同作用是鼓式制动器能够正常工作的基础。

制动器通过转向节凸缘进行固定,其底板通常采用冲压或铸造两种工艺制造。
凸轮轴的设计别具匠心,其头部呈现独特的S形,而另一端则配备了花键,与制动调整臂紧密相连。在气室推杆的推动下,凸轮轴会旋转一个精确的角度,从而促使蹄片轴向外展开,最终实现制动功能。值得一提的是,楔块式制动器的凸轮头部则设计成楔形,同样能够有效地推动蹄片轴进行制动。
制动调整臂是汽车刹车间隙调整的关键装置。其内部蜗轮的花键与凸轮轴的外花键相互啮合,构成了一套精密的调整机构。当制动器的摩擦片因磨损而需要调整时,只需转动蜗轮和蜗杆副,便能带动凸轮轴旋转一个特定的角度,从而精确地调整制动器的预留间隙,满足安全制动的要求。这种调整臂的设计既高效又灵活,分为自动和普通两种类型,以满足不同车辆的需求。

轮毂制动鼓总成作为旋转组件,其动平衡量的确保至关重要,以确保汽车在高速行驶时的稳定性,防止摆动的产生。同时,它还扮演着刹车组件和散热件的重要角色。刹车鼓的位置通常分为外包和内置式两种,如图示所示,为内置式刹车鼓。

轮毂制动鼓总成的详细构造
轮毂制动鼓总成,作为汽车的关键旋转组件,其内部构造的精细度直接影响到汽车的稳定性和安全性。通过深入剖析其各部分组成,我们可以更清晰地了解其工作原理和性能特点。

前轮毂的设计与功能
前轮毂通过两端的轮毂轴承稳固地支撑在转向节上,使其能够顺畅地转动。其上的十个螺栓孔精心设计,用于连接车轮与制动鼓,确保了汽车行驶过程中的稳定与安全。

前制动鼓的内圆表面具有较高的跳动量要求,它与张开的摩擦片相互摩擦,从而产生摩擦力矩,实现车辆的制动功能。此外,前制动鼓还能有效地将车轮在行驶过程中产生的热量传导并散发到外部,确保制动系统的稳定与安全。制动系统通常采用制动盘或制动鼓两种形式,以满足不同的制动需求。

前支架耳部通过两个螺栓与制动气室相连结,其本身则稳固地固定在转向节上,通常这一固定位置位于制动底板上。

制动气室作为执行装置,主要负责将进入膜片腔的高压气体,通过推杆总成转化为机械能并输出,进而驱动制动调整臂。而弹簧腔则负责刹车后的回位工作。

制动气室的工作原理示意图

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