第三篇 汽车行驶系

汽车行驶系的功用是:

1)接受由发动机经传动系的转矩,并通过驱动轮于路面间的附著作用,产生路面对驱动轮的牵引力,以保证汽车正常行驶。

2)传递并承受路面作用于车轮上的各向反作用力及其所形成的力矩。

3)应尽可能缓和不平路面对车身造成的冲击,并衰减其振动,保证汽车行驶平顺性。

4)与汽车转向系协调的配合工作,实现汽车行驶方向的正确控制,以保证汽车操纵稳定性。

汽车行驶系的基本组成和结构形式，在很大程度上取决于汽车经常行驶路面的性质。绝大多数汽车行驶在比较坚实的道路上，其行驶系中直接与路面接触的部分是车轮，因而称这种行驶系为车轮行驶系，这样的汽车便是轮式汽车。汽车行驶系的结构形式以外，还有半履带式、全履带式、车轮履带式等几种。

轮式汽车行驶系一般由车架、车桥、车轮和悬架等组成。本篇按上述组成分章阐述其结构和原理。

第十九章 车架

现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架，车架是整个汽车的基体。汽车绝大多数部件和总成和部件都通过车架固定其位置，如发动机、传动系、悬架、转向系、驾驶室、货箱和有关操纵机构。车架的功用是支承连接汽车的各零部件，并承受来自汽车内外的各种载荷。

车架的结构形式首先应满足汽车总布置的要求。汽车在复杂多变的行驶过程中，固定在车架上的各总成和部件之间不应发生干涉。汽车在崎岖不平的路面行驶时，车架在载荷作用下产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形；当一边车轮遇到障碍时，还可能使整个车架扭曲成菱形。这些变形将会改变安装在车加上的各部件之间的相对位置，从而影响其正常工作。因此，车架还应具有足够的强度和适当的刚度。为了提高整车的轻量化，要求车架质量尽可能小。此外，车架应布置的离地面近一些，以使汽车中心位置降低，有利于提高汽车的形式稳定性。这一点对轿车和客车来说尤为重要。

目前，汽车车架的结构形式基本上有三种：边梁式车架、中梁式车架（或称脊骨式车架）和综合式车架。其中，边梁试车架应用最广。

第一节 边梁式车架

边梁式车架优两根位于两边的总量和若干跟横梁组成，用铆接法或焊接发将纵梁与横梁连接成坚固的刚性构架。

纵梁通常用低合金钢板冲压而成，断面形状一般为槽形，也有的做成Z字形或箱形断面。根据汽车形势不同和结构布置的要求，纵梁可以在水平面内或纵向平面内做成弯曲的，以及等断面或非等断面。

横梁不仅用来保证车架的扭转刚度和承受纵向载荷，而且还可以支撑汽车上的主要部件。通常载货车有5～6根横梁，有时会更多。

边梁式车架的结构特点是便于安装驾驶室、车厢及一些特种装备和布置其它总成，有利于改装变形车和发展多品种汽车，因此被广泛用在载货汽车和大多数的特种车上。

图19－1a为东风EQ1090E型汽车车架，它主要由两根纵梁和8根横梁铆接而成。

纵梁6为槽形不等高断面，由于其中部受到的弯曲力矩最大，故中部断面高度最大，由此向两端断面高度则逐渐减小。这样，可使应力分布较均匀，同时又减小了质量。

在左右纵梁上各有100多个装置用孔，用以安装转向器、钢板弹簧、燃油箱、储气罐、蓄电池等的支架。

横梁一般也用钢板冲压成槽形，为增加车架的抗扭强度，有时采用管形或箱形断面的横梁。东风EQ1090E型汽车的前横梁3上装置冷却水散热器，横梁4作为发动机的前悬置支座。由于该车是长头汽车，发动机位置应尽可能低些，以改善驾驶员的视野，因此横梁4制成下凹形。在横梁7的上面装置驾驶室的后悬架横梁，在其下面装置传动轴中间轴承支撑支架。由于传动轴安装位置的需要，横梁7做成拱形,其余横梁都做成简单得直槽形。后横梁12上装有带挂车用的脱钩部件13，因后横梁要承受拖钩传来的很大的作用力，故用角撑加强。

某些越野汽车在车架纵梁前端辆车加有长梁，以便在加长梁前端安装绞盘装置和专用的保险杠。在未装有加长梁的纵梁上，其前端两侧备有一组冲孔，以便需要加装绞盘等装置时，可以紧固左﹑右加长梁。

有些汽车车架为加强纵梁和横梁的连接，并使车架具有较大的刚度，用钢板制成的盖板焊在或铆在连接处。

在货车车架的前端，轿车车架的钱后两端，有横梁式的缓冲件——保险杠。当汽车在纵向突然受到障碍物的冲击式。它可以保护车身、翼子板和散热器，使之不受损坏。对于轿车来说，保险杠同时起着装潢的作用。货车车架前段还装有简单的挂钩2，以便汽车发生故障或陷入地下时，可以用其他车辆拖拽出它。

有时货车和部分大型客车要拖带挂车，故应有与挂车的车架相连的脱钩部分件13，安装在横梁中部。东风EQ1090E型汽车的脱钩部件如图9-1b所示。拖钩的尾部支撑在两个衬套16与18上。在两个衬套的凸缘间装有弹簧17，而在拖钩尾部的端部旋有螺母15，并用开口销锁住。弹簧17用以缓和汽车行驶时所受到的冲击力，此冲击力可能由主车传到挂车，也可能由挂车传到主车。为保持挂车拖架的挂钩与拖钩的衔接，拖钩具有可掀转的锁扣21，其上有带弹簧的锁块20，锁扣可以用平头销即开口销固定在闭合位置，此时平头销穿过锁扣和锁块上相重合的小孔。

轻型货车车架结构与东风EQ1090E型汽车相似。

有的汽车车架采用了z形断面纵梁，如图19-2所示。其优点是使车架前后等宽，并保证车架前部容下才油机飞轮壳及装在壳上的起动机。若采用一般的槽形断面纵梁，由于钢板弹簧布置的需要，则它的车架势必做成前宽后窄，以保证安置下体积偏大的柴油机。采用前后车架等宽的机构形式，可以提高车架的使用寿命。前后不等宽的车架，在过渡区的冲压过程中会产生皱纹，易形成应力集中。采用Z形断面纵梁的缺点是纵梁和横梁连接时，须在纵梁上翼面上增加一块垫板，使在纵梁腹板上装置有关总成不太方便。

装有汽油机的解放CA1091型汽车的车架，与东风EQ1090E型汽车车架在构造上基本相似；而装有柴油机的解放CA1091K2型汽车车架是前窄后宽的，前部宽度缩小是为了给转向轮和转向拉杆让出空间，从而保证最大的车轮偏转角度。解放CA1091K2型汽车的车架如图19-3所示。

近代轿车车架的设计应从保证汽车有良好的整车性能出发来考虑。图19-4所示为丰田皇冠轿车车架和车身，图中网格线部分为车架。由图不难看出，该车架中部较低平，以降低汽车重心，满足了高速轿车的形似稳定性和乘坐舒适的要求。有意车架位置的降低，车架前端桌的脚窄，以允许转向轮有较大的偏转角度。车架后端向上弯曲，保证了悬架变形是车架的跳动空间。因此，轿车车架形状设计的比较复杂，但很实用。

采用X形高断面的横梁，可以提高车架的转刚度，特别对短而宽的车架，效果尤为显著，故X型横梁一般只用于轿车车架，如图19-5所示。

各种不同类型的车架的结构形式如图19-6所示，图19-6a为中型载货汽车车架。图19-6b为中、大型客车车架，在前后轿车上面有较大弯度（图19-6d），因此保证了汽车重心和底板都较低，即提高了行驶稳定性，又方便了乘客的上下车。

车架纵梁一般是槽钢制成的，大型货车的两根纵梁如两根平行直线一样布置。中轻型货车，轿车和大客车的纵梁，大多数如图19-6所示。车架纵梁剖面形状如图19-7所示。在工作应力较大的地方，常采用图19-7b、c所示剖面形状来加强。在有些汽车架局部加强时，可装上加强板，或在某处槽型断面内加嵌板件。

第二节 中梁式车架

中梁式车架只有一根位于中央贯穿前后的纵梁，因此亦成为脊骨式车架，如图19-8所示。中梁的断面可以做成管形或箱形。这种结构有较大的扭转刚度，使车轮有较大的运动空间，因此被采用在某些轿车和货车上。

图19-9所示为具有中梁式车架的轿车底盘。中梁是管式的，传动轴装在管内。主减速器壳通常固定在中梁的尾端，而形成断开式驱动桥。中梁前端做成伸出的支架，以固定发动机。

太脱拉138型和148型越野车的中梁式车架是有一根纵梁和若干根横梁组成的，如图19-10所示。其纵梁由前桥壳2，前脊梁4分动器壳7，中央脊梁8，中桥壳13，后桥壳11及中后桥之间的连接梁9组成。上述各部分的连接均通过其凸缘用螺栓紧固而成一体。在前桥壳2的前端有托架1（即衡量，下同），用以支撑发送机前部，驾驶室前部及转向器，同时用来安装前悬架的扭杆弹簧。托架6用于支撑驾驶室后部及货箱前部。在托架6、14、10上安装连接货箱的副梁，在副梁安装货箱（图上未示出），因此托架6、14、10承受货箱的重力。在连接梁9的两侧，装有托架用来安装后悬架的钢板弹簧12。

采用这种脊骨式车架的优点是：能使车轮有较大的运动空间，便于采用独立悬架，从而可提高汽车的越野性；与同吨位货车相比，其车架较轻，减少了整车质量；同时重心较低，因此行驶稳定性好；车架的强度和刚度较大；脊梁还能起封闭传动轴的防尘套作用。但这种车架的制造工艺复杂，精度要求高，为保养和修理造成诸多不便。

第三节 综合式车架和承载式车身

图19-11所示车架的前部是边梁式，而后部是中梁式的。这种车架称为综合式车架，也成复合式车架。它同时具有中梁式和变梁式车架的特点。该车架的边梁用以安装发动机，悬伸出来的支架可以固定车身。这种车架实际上属于中梁式车架的变形。

随着汽车工业的发展，近年来车架结构形式也出现了多样化和复杂化。图19-12所示为行架式车架。这种立体结构式车架主要用于竞赛汽车和特种汽车，由钢管组合焊接而成，兼有车架和车身的作用。

图19-13为平台式车架。它是以中将地盘从车身中分出来，而与车架组成一个整体的结构，车身通过螺栓与车架相连接。

从图19-13中可以看出，它是以中梁式车架为基体，在脊骨车架两侧连接车身，底板而成为一个复合式车架,也是中梁式车架的一种变形.座椅的金属架焊接在车架上,具有较高的刚度。

目前,在某些高级轿车上采用了一种ISR型车架,如图19-14所示.后部车架与前部车架用活动铰链连接,后驱动桥总成(主减速器,差速器)安装在后车架上,半轴与驱动轮之间用万向节连接，后独立悬架连接在后车架上。这样,不仅由于独立悬架可以使汽车获得良好的平顺性,而且活动铰链点处的橡胶衬套也使整车获得一定的缓冲,从而进一步提高了汽车的行驶平顺性。

有些轿车为了减轻车架重量,尽量做到轻量化,采用了半车架,如图19-15所示.在车身前部有一部分车架称为半车架(或短车架),发动机和前悬架安装在车架上,这样可使车身局部得到加强.

部分轿车和一些大型客车取消了车架,而以车身兼起车架的作用,即将所有部件固定在车身上,所有的力也由车身来承受.这种车身称为承载式车身。目前,大多说轿车都是采用承载式车身,如上海桑塔纳轿车,一汽大众的捷达和奥迪100以及一汽的红旗CA7220型轿车等,车身均为这种结构形式.图19-16为承载式轿车车身壳体。承载式车身由于无车架,可以减轻整车重量;可以使底板高度降低,使上下车方便.但是,传动系和悬架的振动和噪声会直接传入车内,为此,应采取隔声和防振措施。