第18章车桥
18．1概述
车桥(也称车轴)通过悬架与车架(或承载式车身)相连接，两端安装车轮。车架所受的垂直载荷通过车桥传到车轮；车轮上的滚动阻力、驱动力、制动力和侧向力及其弯矩、转矩又通过车桥传递给悬架和车架，故车桥的作用是传递车架与车轮之间的各向作用力及其所产生的弯矩和转矩。根据悬架的结构型式，车桥可分为整体式和断开式两种。断开式车桥为活动关节式结构，它与独立悬架配合使用；整体式车桥的中部是一个整体的刚性实心或空心梁(轴)，它多与非独立悬架配用。大部分现代轿车左右车轮之间实际上没有车桥，而是通过各自的悬架与车架相连接，然而习惯上仍将它们称为断开式车桥。
按照车桥上车轮的运动方式和作用，车桥可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。其中转向桥和支持桥都属于从动桥。一般汽车的前桥多为转向桥，后桥或中、后两桥多为驱动桥。越野汽车和一些轿车的前桥既是转向桥又是驱动桥，故称为转向驱动桥。某些单桥驱动的三轴汽车(6×2汽车)的中桥或后桥为支持桥。挂车上的车桥都是支持桥。
18．2转向桥和转向驱动桥
转向桥通常位于汽车前部，因此也常称为前桥。
转向桥的功用：
1.通过转向节使车轮可以偏转一定角度以实现汽车的转向。
2.承受一定得载荷。转向桥既承受垂直载荷，同时也承受纵向力和侧向力
以及这些力所造成的力矩，因此要求转向桥必须有足够的强度和刚度。
3.应具有正确的定位角度和合适的转向角。
4.在车轮转向的过程中内部件之间的摩擦力应尽可能的小，使汽车转向方
便，同时保证汽车行驶时的方向稳定性。
18.2.1转向桥
转向桥可与独立悬架匹配，也可与非独立悬架匹配。
1.与非独立悬架匹配的转向车桥
这类转向桥结构大体相同，主要由前梁，转向节，主销和轮毂等部分组成。车桥两端与转向节绞接。前梁的中部为实心或空心梁。图18-1为解放CA10B汽车转向桥。
图18-1  非独立悬架汽车转向桥
1-制动鼓2-轮毂3、4-轮毂轴承5-转向节臂6-油封7-衬套8-主销9-滚子止椎轴承10-前轴
2.与独立悬架匹配的转向桥
断开式转向桥的作用与非断开式转向桥一样，所不同的是断开式转向桥与独立悬架匹配，断开式车桥为活动关节式结构，如图18-2所示：
图18-2  独立悬架汽车转向桥
18.2.2 转向驱动桥
能实现车轮转向和驱动的车桥称为转向驱动桥。在结构上，转向驱动桥既具有一般驱动桥所具有的主减速器、差速器及半轴和；也具有一般转向桥所具有的
转向节壳体、主销和轮毂等。它与单独的驱动桥、转向桥相比，其不同之处是，由于转向的需要半轴被
汽车前桥
分为两段，分别叫内半轴(与差速器相连接)和外半轴(与轮毂连接)，二者用等角速万向节连接起来。同时，主销也因此分成上下两段，分别固定在万向节的球形支座上。转向节轴颈做成空心的，以便外半轴从中穿过。转向节的连接叉是球状转向节壳体，既满足了转向的需要，又适应了转向节的传力。转向驱动桥广泛地应用到全轮驱动的越野汽车上。
18．3转向轮定位
为了保持汽车直线行驶的稳定性、转向的轻便性和减小轮胎与机件间的磨损，转向轮、转向节和前轴三者之间与车架必须保持一定的相对位置，这种具有一定相对位置的安装称为转向轮定位，也称前轮定位。正确的前轮定位应做到：可使汽车直线行驶稳定而不摆动；转向时转向盘上的作用力不大；转向后转向盘具有自动回正作用；轮胎与地面间不打滑以减少油耗；延长轮胎使用寿命。前轮定位包括主销后倾、主销内倾、前轮外倾及前轮前束。
18.3.1主销后倾
主销装在前轴上后，在纵向平面内，其上端略向后倾斜，这种现象称为主销后倾。在纵向垂直平面内，主销轴线与垂线之间的夹角叫主销后倾角，如图18-3 所示：
图18-3    主销后倾示意图
主销后倾的作用是保持汽车直线行驶的稳定性，并力图使转弯后的前轮自动回正。后倾角越大，车速越高，前轮的稳定性越强，但后倾角过大会造成转向盘沉重，一般采用＜3°。有些轿车和客车的轮胎气压较低，弹性较大，行驶时由于轮胎与地面的接触面中心向后移动，引起稳定力矩增加，故后倾角可以减小到接近于零，甚至为负值(即主销前倾)。主销后倾角的获得一般是由前轴、钢板弹簧和车架三者装配在一起时，使前轴断面向后倾斜而形成的。
18.3.2主销内倾
主销安装到前轴上后，在横向平面内，其上端略向内倾斜，这种现象称为主销内倾。在横向垂直平面内，主销轴线与垂线之间的夹角叫主销内倾角，如图18-4 所示。主销内倾后，主销轴线的延长线与地面
交点到车轮中心平面与地面交线的距离c 减小，从而可减小转向时驾驶员加在转向盘上的力，使转向操纵轻便，也可减少从转向轮传到转向盘上的冲击力；与此同时，当车轮转向或偏转时，车轮
有向下陷入地平面的倾向，但事实上这是不可能的，而只能使转向轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度，这样在汽车本身重力的作用下，迫使车轮自动回到原来的中间位置。
由此可见，主销内倾的作用是使前轮自动回正，转向轻便。主销内倾角越大或前轮转角越大，则汽车前部抬起就越高，前轮的自动回正作用就越明显，但转向时转动转向盘费力，转向轮的轮胎磨损增加一般主销内倾角控制在5°～8°之间为宜。主销内倾角是由前轴制造时使主销孔轴线的上端向内倾斜而获得的。主销后倾和主销内倾都有使汽车转向自动回正，保持直线行驶位置的作用。但主销后倾的回正作用与车速有关，而主销内倾的回正作用几乎与车速无关。因此，高速时主销后倾的回正作用起主导地位，而低速时则主要靠主销内倾起回正作用。此外，直行时前轮偶尔遇到冲击而偏转时，也主要依靠主销内倾起回正作用。
图18-4  主销内倾示意图
18.3.3前轮外倾
前轮安装在车轮上，其旋转平面上方略向外倾斜，这种现象称为前轮外倾。前轮旋转平面与纵向垂直平面之间的夹角称为前轮外倾角。前轮外倾的作用在于提高了前轮工作的安全性和操纵轻便性。由于主销与衬套之间，轮毂与轴承等处都存在有间隙，若空车时车轮垂直地面，则满载后，车桥将因承载变形，可能会出现车轮内倾，这样将会加速汽车轮胎的磨损。另外，路面对车轮的垂直反作用力沿轮毂的轴向分力将使轮毂压向轮毂外端的小轴承，加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷，严重时使车轮脱出。因此，为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷，安装车轮时预先使车轮有一定的外倾角，以防止车轮出现内倾。前轮外倾角大虽然对安全和操纵有利，但是过大的外倾角将使轮胎横向偏磨增加，油耗增多，一般前轮外倾角为1°左右。
前轮外倾角是由转向节的结构确定的。当转向节安装到前轴上后，其转向节轴颈相对于水平面向下倾斜，从而使前轮安装后出现前轮外倾。
18.3.4前轮前束
汽车两个前轮安装后，在通过车轮轴线而与地面平行的平面内，两车轮前端略向内束，这种现象称为前轮前束。左右两车轮间后方距离A与前方距离B之差(AB)称为前轮前束值，如图18-5 所示：
图18-5  前轮前束示意图
前轮前束的作用是消除汽车行驶过程中因前轮外倾而使两前轮前端向外张
开的不利影响。由于前轮外倾，当车轮在地面纯滚动时，车轮将向外侧方向运动，实际上装在汽车上的两个前轮只能向正前方滚动，当两车轮具有前束时，两车轮在向前滚动时会产生向内侧的滑动。这样，由外倾和前束使两前轮产生的滑动方向相反，可以互相抵消从而使两前轮基本上是纯滚动而无滑动地向前运动。此外，前轮前束还可以抵消滚动阻力造成的使两前轮前部向外张开的作用，使两前轮基本上是平行地向前滚动。前轮前束可通过改变横拉杆的长度来调整。调整时，根据各厂家规定的测量位置，使两轮前后距离差(A－B)符合规定的前束值。测量位置除图示的位置外，还可取两车轮钢圈内侧面处的前后差值，也可以取两轮胎中心平面处的前后差值。一般前束值为0～12mm。