2.转向桥的结构与工作过程；
3.转向驱动桥的结构与工作过程；
4.支持桥的结构与工作过程；
5.转向轮定位的工作原理。
1.能够向客户在实际车辆上讲解车桥的结构形式及工作过程；
2.能够向客户讲解转向轮定位的内容与工作原理；
3.树立以客户为中心的理念，增强服务意识；
4.具有与客户沟通交流的能力；
5.具备信息搜集和处理的能力。
车桥是汽车行驶系的重要组成部分。汽车行驶时，是由车桥来传递车架（或承载式车身）与车轮之间各方向的作用力及其力矩的，车桥的结构和车轮定位的参数直接影响汽车的操纵性能。你能够就某一车型向客户讲解车桥的结构与工作过程吗？
汽车使用过程中，由于种种原因会使转向轮的定位参数发生变化，汽车的操纵性能变差，甚至会影响行车安全。请你就某一型号车辆的车桥绘制一个该车桥结构简图和转向轮定位参数示意图，并讲解其工作过程，在学习小组或班级里进行交流汇报。
一、车桥的功用与种类
车桥俗称车轴，它通过悬架和车架（或承载式车身）相连，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。
车桥根据悬架结构形式的不同，分为断开式和整体式两种。与独立悬架配合使用的是断开式车桥，为活动关节式结构；而与非独立悬架配合使用的是整体式车桥，其中部是刚性的实心或空心梁。
按照用途的不同，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。一般汽车多以前桥为转向桥，转向桥和支持桥都属于从动桥，而后桥或中、后两桥多为驱动桥；越野汽车和多数轿车的前桥则为转向驱动桥。
二、转向桥
转向桥通常位于汽车前部，能使装在其两端的车轮偏转一定的角度，以实现汽车转向，同时还要承受车架与车轮之间的作用力及其产生的弯矩和转矩。转向桥同样也分为断开式和整体式两种。
1.断开式转向桥
在轿车和微型客车上通常采用断开式转向桥，它与独立悬架相配置，组成了性能优良的转向桥。由于它有效地减小了非簧载质量，降低了发动机的高度，从而提高了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。
图9-1所示为断开式转向桥的结构图。该断开式转向桥（前桥）主要由车轮1、减震器2、上支点总成3、缓冲弹簧4、转向节5、大球头销总成6、横向稳定杆总成7、左右梯形臂8和13、主转向臂11、中臂15、左右横拉杆10和12、悬臂总成14等组成。其中有些臂、悬臂为薄钢板焊接结构，主转向臂与中臂是通过螺栓与橡胶衬套连接的，左、右转向梯形臂用大球头销总成6与悬臂总成14连接。该断开式转向桥和前述转向桥一样，在具有承载传力功能的同时，还应具有实现转向的功能，它与转向器配合，主转向臂11、中臂15、纵拉杆16、左右横拉杆10和12、左右梯形臂8和13使车轮偏转，以实现汽车转向。
图9-1 断开式转向桥结构
1—车轮；2—减震器；3—上支点总成；4—缓冲弹簧；5—转向节；6—大球头销总成；7—横向稳定杆总成；8—左梯形臂；9—小球销头总成；10—左横拉杆；11—主转向臂；12—右横拉杆；13—右梯形臂；14—悬臂总成；15—中臂；16—纵拉杆；17—纵拉杆球头；18—转向限位螺钉座；19—转向限位杆；20—转向限位螺钉。
2.整体式转向桥
载货汽车普遍采用整体式转向桥，其结构基本相同，主要由前轴、转向节、主销等组成，如图9-2所示。
图9-2 整体式转向桥结构
1—制动鼓；2—轮毂；3、4—轮毂轴承；5—转向球头销；6—油封；7—衬套；8—主销；9—推力轴承；10—前轴。
（1）前轴
前轴是转向桥的主体，一般由中碳钢经模锻而成。其端面采用工字形断面，以提高抗弯强度；接近两端逐渐过渡为方形，以提高抗扭刚度。中部加工出两处用于支承钢板弹簧的弹簧座，其上钻有四个安装U形螺栓（俗称骑马螺栓）的通孔和一个位于中心的钢板弹簧定位凹坑。中部向下弯曲，使发动机位置得以降低，从而降低汽车质心，扩展驾驶员视野，并减小传动轴与变速器输出轴之间的夹角。
（2）转向节
转向节是一个叉形部件。上、下两叉制有同轴销孔，通过主销与前轴相连，使前轮可以绕主销偏转一定角度而使汽车转向。为了减小磨损，转向节销孔内压入青铜衬套，衬套上的润滑油槽在上面端部是切通的，用装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑。为使转向灵活轻便，在转向节下耳与前轴拳部之间装有滚子推力轴承。
（3）主销
主销的作用是铰接前轴及转向节，使转向节绕着主销摆动，以实现车轮的转向。主销的中部切有凹槽，安装时用主销固定螺栓与它上面的凹槽配合，将主销固定在前轴的拳形孔中。主销与转向节上的销孔是间隙配合，以便实现转向。
三、转向驱动桥
前轮驱动汽车和全轮驱动（4WD）汽车的前桥，既起转向桥的作用，又兼起驱动桥的作用，故称为转向驱动桥。
1.断开式转向驱动桥
轿车普遍采用的是断开式、独立悬架转向驱动桥。图9-3所示为典型的轿车前桥总成。
图9-3 轿车典型的转向驱动桥
车桥上端通过左、右悬架与承载式车身相连接，下端通过左、右下摆臂与固定在车身上的副车架相连接。悬架车轮轴承壳与下摆臂之间通过可移动球形接头连接，从而使前轮固定，并可通过下摆臂上的长孔调整车轮外倾角。为了减小车辆转向时的车身倾斜，在副车架与下摆臂之间还装有横向稳定器。
汽车的动力由主减速器、差速器经传动半轴驱动车轮旋转。传动半轴总成如图9-4所示。
图9-4 传动半轴总成
2.整体式转向驱动桥
整体式转向驱动桥如图9-5所示。它同一般驱动桥一样，由主减速器、差速器、半轴、半轴套管和主减速器壳等组成。但由于转向时转向车轮需要绕主销偏转一个角度，故与转向轮相连的半轴必须分成内外两段（内半轴和外半轴），其间用万向节（一般多用等角速万向节）连接，同时，主销也因此而分制成两段（或用球头销代替）。转向节轴颈部分做成中空的，以便外半轴穿过其中。
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图9-5 整体式转向驱动桥示意
四、支持桥
支持桥属于从动桥。有些单桥驱动的三轴汽车，中桥或后桥是支持桥，挂车上的车桥也是支持桥。图9-6所示为轿车典型后支持桥。这种后支持桥采用的是四连杆式非独立悬架，它主要由后轴1、纵臂2、横向推力杆3、支撑臂4、下端安装于后轴头上的减震器5和套装在减震器上的螺旋弹簧6等部件所组成。后轴两端连接着轮毂轴，其上装有制动器总成。
图9-6 轿车典型后支持桥
1—后轴；2—纵臂；3—横向推力杆；4—支撑臂；5—减震器；6—螺旋弹簧。
五、转向轮定位
为了保证汽车直线行驶的稳定性和操纵的轻便性，减少轮胎和其他机件的磨损，转向轮、转向节和前轴三者与车架的安装应保持一定的相对位置关系，这种安装位置关系称为转向车轮定位，也称前轮定位。
转向轮定位包括前轮外倾、主销后倾、主销内倾及前束四个参数。
对于装有主销的转向桥，汽车转向时，转向车轮会围绕主销轴线偏转，如图9-7（a）所示。但在大多数断开式转向桥中没有主销，而是采用上、下球头销代替主销，上、下球头销球头中心的连心线相当于主销轴线，如图9-7（b）所示。
图9-7 主销的不同形式
1.主销后倾
主销安装在前轴上，其上端略向后倾斜，这种现象称为主销后倾，如图9-8所示。在垂直于汽车支承平面的纵向平面内，主销轴线与汽车支承平面垂线之间的夹角，叫作主销后倾角。
主销后倾的作用是形成回正力矩，保证汽车直线行驶的稳定性，并使汽车转向后回正操纵轻便。
主销后倾，使主销轴线的延长线与地面的交点a位于车轮与路面的接触点b之前，a、b两点之间的距离称为主销后倾移距。设b点到主销轴线延长线之间的距离为l，汽车直线行驶时，若转向轮偶然受到外力作用而偏转（图9-8中所示为向右偏转），汽车将偏离行驶方向而右转弯。由于汽车本身离心力的作用，在轮胎与路面接触点b处将产生一个路面对车轮的侧向反作用力Fy，由于反作用力Fy没有通过主销轴线，因而形成了一个使车轮绕主销轴线旋转的力矩Fyl，其方向正好与车轮偏转方向相反，在力矩作用下，使车轮具有回复到原来中间位置的作用，从而保证了汽车直线行驶的稳定性。同理，在汽车转向后的回正过程中，此力矩具有帮助驾驶员使转向车轮回正的作用，使汽车转向后回正操纵轻便。
图9-8 主销后倾
主销后倾角越大、车速越高，回正力矩越大，转向轮偏转后自动回正的能力也越强。但主销后倾角也不宜过大，一般不超过2°～3°，否则，在转向时，为了克服此力矩，驾驶员需在转向盘上施加较大的力，使转向沉重。
此外，有些汽车由于采用超低压轮胎，弹性增加，转向时因轮胎弹性变形而使轮胎与路面的接触点后移，使回正力矩增加，故主销后倾角可以减小，甚至为负值（即主销前倾）。
主销后倾角一般是将前轴连同悬架安装在车架上时，使前轴向后倾斜而形成的。
2.主销内倾
主销安装在前轴上，其上端略向内侧倾斜，这种现象称为主销内倾。在垂直于汽车支承平面的横向平面内，主销轴线与汽车支承平面垂线之间的夹角β称为主销内倾角，如图9-9（a）所示。
如图9-9（b）所示，当转向轮在外力作用下绕主销旋转（为了解释方便，假设旋转180°，即由图9-9（b）中左边位置转到右边位置）而偏离中间位置时，由于主销内倾，车轮的最低点将陷入路面以下h处，即车轮必须将路面压低距离h后才能旋转过来，但实际上路面不可能被压低，车轮下边缘不可能陷入路面之下；而是车轮连同整个汽车前部被向上抬起相应高度h。一旦外力消失，转向轮就会在汽车前部重力作用下力图自动回正到旋转前的中间位置。主销内倾角越大，转向轮偏转角越大，汽车前部就抬起得越高，转向轮自动回正的作用就越大。
主销内倾角既不宜过大，也不宜太小。主销内倾角一般不大于8°。
3.车轮外倾
转向轮安装在转向节上时，其旋转平面上端向外倾斜，这种现象称为转向车轮外倾。车轮旋转平面与垂直于车辆支承面的纵向平面之间的夹角α称为车轮外倾角，如图9-10所示。
图9-10 车轮外倾
车轮外倾角的作用是提高车轮工作的安全性和转向操纵的轻便性。由于主销与衬套之间、轮毂与轴承等处都存在着装配间隙，若空车时车轮的安装正好垂直于路面，则满载时上述间隙将发生变化，车桥也因承载而变形，从而引起车轮向内倾斜。车轮内倾将使路面对车轮的垂直反作用力的轴向分力压向轮毂外端的小轴承，使该轴承及其锁紧螺母等承受的载荷增大，降低了它们的使用寿命，严重时会损坏锁紧螺母而使车轮脱落。为此，安装车轮时，要预先留有一定的外倾角，以防止上述不良影响。车轮外倾与主销内倾相配合，可进一步缩短距离c，如图9-9（a）所示，使汽车转向轻便。此外，车轮有一定的外倾角也可以与拱形路面相适应。但车轮外倾角不宜过大，否则会使轮胎产生偏磨损。一般前轮外倾角为1°左右。
图9-9 主销内倾
有的汽车的前轮外倾角也为负值，这样，在汽车转向时，可避免车身过分倾斜。
4.前轮前束
车轮安装在车桥上，两前车轮的中心平面不平行，其前端略向内侧收束，这种现象称为前轮前束。两前轮后端距离A大于前端距离B，其差值称为前轮前束值，如图9-11所示。
图9-11 前轮前束
前轮前束的作用是消除因车轮外倾所造成的不良后果，保证车轮不向外滚动，防止车轮侧滑和减轻轮胎的磨损。
由于车轮外倾，汽车行驶时，两个车轮的滚动类似于两个锥体的滚动，其轨迹不再是直线，而是逐渐向各自的外侧滚开，如图9-12所示。但因受车桥和转向横拉杆的约束，两侧车轮不可能向外滚开，这样，车轮在路面上滚动行驶的同时，又被强制地拉向内侧，产生向内的侧滑，从而加剧轮胎的磨损。有了前束，车轮滚动的轨迹是向内侧偏斜，只要前束值与车轮外倾角配合适当，车轮向内、外侧滚动的偏斜量就会相互抵消，使车轮每一瞬间的滚动方向都朝着正前方，从而消除了侧滑，减轻了轮胎的磨损。
图9-12 车轮外倾产生的车轮运动示意
前轮前束值可以通过改变转向横拉杆的长度来调整，一般前束值为0～m。
随堂测试
1.车桥俗称车轴，它通过________和车架（或承载式车身）相连，两端安装________，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。
2.车桥根据悬架结构形式的不同，分为________式和________式两种，与独立悬架配合使用的是断开式车桥，为________式结构。
3.按照用途的不同，车桥又可分为________、________、________和________四种类型。
4.转向轮定位包括________、________、________及________四个参数。
5.主销后倾和主销内倾都具有使车轮________及保证汽车直线行驶稳定性的作用，主销后倾角的回正作用随着车速的增高而________。
6.前轮前束值可以通过改变________的长度来调整。
任务实施
任务工单
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