汽车底盘维修课件：项目六 车架和车桥 75页

项目六 车架和车桥 知识目标了解车架和车桥的功用。熟悉车架和和车桥类型与结构。掌握汽车车桥的工作原理。 能力目标能够正确选择与使用工具、设备，并规范进行车桥的拆装和车架的检修 任务一 车架和车桥的认知 一、车架 汽车车架俗称“汽车大梁”，它是汽车装配的基础件，发动机、变速器、传动机构、操纵机构和车身等都安装在车架上。车架不仅承受各总成的静载荷，还要承受汽车行驶时产生的复杂动载荷，如汽车加速、制动、转弯、上下坡、装载不均、高速以及在不良道路上行驶。这就要求车架要有足够的强度和合适的刚度，并且要结构简单，质量轻，还应尽可能地降低汽车的质心和获得较大的前轮转向角度，以提高汽车行驶的稳定性和转向灵活性。因此，车架大都制成形状复杂的刚性构架。 （一）车架的功用及设计要求 1 、功用：支承连接各零部件，承受各种载荷。 （一）车架的功用及设计要求 2 、设计要求： 满足汽车总布置的要求，各总成之间不应发生干。 应具有足够的强度和刚度。 车架质量尽可能小。 布置得离地面近一些，降低汽车重心位置。 （二）车架的类型 车架按其结构形式不同可分边梁式车架、中梁式车架、综合式车架、无梁式车架。 （二）车架的类型 1 、边梁式车架边梁式车架由两根位于两边的纵梁和若干根横梁组成，用铆接法或焊接法将纵粱与横粱连接成坚固的刚性构架。如图 6-1 所示。 图 6-1 边梁式车架 （二）车架的类型 1 、边梁式车架（ 1 ）横梁。横梁是用来连接纵梁，以保证车架的抗扭刚度和承载能力，同时用来安装总成和零部件。边梁式车架的横梁一般由低碳钢钢板冲压成槽形。 （二）车架的类型 1 、边梁式车架 （ 2 ）纵梁。纵梁一般用低碳合金钢板冲压而成。纵梁的断面形状一般为槽形、 Z 字形、工字型或箱型断面。纵梁上还钻有多个孔，用来安装脚踏板、转向器、燃油箱、蓄电池和称身等零部件的支架，有的用于穿过管道或电线等。 （二）车架的类型 2 、中梁式车架 梁式车架只有一根位于汽车中央的纵梁，如图 6-2 所示，其上固定有横向的托架或连接梁，使车架成鱼骨形。所以中梁式车架也称脊梁式车架。 图 6-2 中梁式车架 （二）车架的类型 2 、中梁式车架 中梁式车架有较好的抗扭转刚度和较大的前轮转向角，结构上允许车轮有较大的跳动空间，适于装配独立悬架的越野汽车。与同等载重量的汽车相比，中梁式车架轻且质心比较低，故行驶稳定性好；车架的强度和刚度较大；脊梁还能起封闭传动轴的防尘罩作用。中梁式车架制造工艺复杂，精度要求高，总成安装困难，维护修理也不方便，故目前应用不多。 （二）车架的类型 3 、综合式车架　　车架前部是边梁式，而后部是中梁式，这种车架称为综合式车架（也称复合式车架）。它同时具有中梁式和边梁式车架的特点。结构如图 6-3 所示。 图 6-3 综合式车架 （二）车架的类型 3 、综合式车架 这种车架的前段或后段类似于边梁式结构，正好适合于安装发动机、后驱动桥和悬架装置。车架中部采用中梁式结构，传动轴从中梁管内通过，由于安装车门槛的位置附近没有边梁的影响，故可以使地板的外侧高度有所降低。缺点是中间梁的断面尺寸大，造成底板中部的凸起。另外，不规则的结构构件增加了车架制造难度。 （二）车架的类型 4 、无梁式车架　　无梁式车架是用车身兼做车架，所有零部件都安装在车身上，全部作用力由车身承受，故这种车身又称为承载式车身。这种结构的车身底板用纵梁和横梁进行加固，车身刚度较好，质量较轻，但制造要求较高，目前多用于轿车和部分客车。结构如图 6-4 所示。 图 6-4 无梁式车架 二、车桥 车桥是用来安装和支承车轮的部件，并通过悬架与车架连接。可以传递车架与车轮之间的各方向作用力。 二、车桥 （一）车桥的功用　　由于路况复杂，车桥需要有一定的刚度度和强度，同时尽量减少转向轮质星和转向传动件的摩擦阻力。车桥的功用为 : （ 1 ）利用转向节的摆动使车轮偏转一定的角度，从而实现汽车的转向。 （ 2 ）车桥支撑着汽车大部分重量。 （ 3 ）将车轮的牵引力或制动力，以及侧向力经悬架传给车架。 （二）车桥的分类 1 、分类方法　 按悬架结构不同，车桥分为整体式车桥和断开式车轿两种。整体式车桥与非独立悬架配用；断开式车桥与独立悬架配用。 　按车桥上车轮的作用不同，车桥分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥 4 种类型，其中转向桥和支持桥都属于从动桥。 （二）车桥的分类 1 、分类方法　 在后轮驱动的汽车中，前桥不仅用于承载，而且兼起转向作用，称为转向桥；后桥不仅用于承载，而且兼起驱动的作用，称为驱动桥，如图 6-5 所示。　 前轮驱动汽车和越野汽车的前桥，除了承载和转向的作用外，还兼起驱动作用，所以称为转向驱动桥。　 只起支承作用的车桥称为支持桥。挂车的车桥就是支持桥。支持桥除不能转 向外，其他功能和结构与转向桥相同。 （二）车桥的分类 1 、分类方法 　图 6-5 转向桥和驱动桥 （二）车桥的分类 2 、转向桥　　转向桥通常位于汽车前部，故也称为前桥。转向桥的作用是支承部分重量，安装前轮及前轮制动器，连接车架，承受车架与车轮之间的作用力及其产生的弯矩和转矩，同时还要使前轮偏转以实现转向。 （二）车桥的分类 转向桥基本结构由前轴、转向节、主销、轮毂等部分组成，如图 6-6 所示。前轴是转向桥的主体，根据断面形状分有“工”字梁式和管式两种。 图 6-6 汽车整体式转向桥 （二）车桥的分类 3 、转向驱动桥　转向驱动桥如图 6-7 所示，它同一般驱动桥一样，由主减速器、差速器、半轴和桥壳组成。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。 （二）车桥的分类 图 6-7 转向驱动桥示意图 （二）车桥的分类 3 、转向驱动桥　图 6-8 所示为桑塔纳 2000 型轿车的前桥总成，采用的是断开式、独立悬架转向驱动桥。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，并通过下摆臂上的长孔可调整车轮外倾角，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。 （二）车桥的分类 图 6-8 桑塔纳 2000GSi 型轿车的转向驱动桥 （二）车桥的分类 4 、支持桥 桑塔纳 2000GSi 型轿车后桥即为支持桥，该车桥采用纵向摆臂式结构，其结构如图 6-9 所示。该车桥轮毂、制动鼓以及车轮与车桥的连接方式与转向桥一样，通过轴承支承，轴向定位。车桥只向其传递横、纵向推力或拉力，不传递转矩。 （二）车桥的分类 图 6-9 桑塔纳 2000GSi 型轿车后桥的结构 三、转向轮定位 　为了保证汽车直线行驶的稳定性、实现转向轻便以减少行驶中轮胎的磨损，在制造时就将转向轮、主销相对于前轴倾斜一定的角度，这种具有一定相对位置的安装称为转向轮定位。转向轮的定位参数主要有主销后倾角，主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束 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。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 γ 称为主销后倾角，如图 6-10 所示。 图 6-10 主销后倾角 1 、主销后倾 当主销具有后倾角 γ 时 , 主销轴线与路面交点 A 将位于车轮与路接触点 B 的前面 , 如图 6-11 所示。 图 6-11 绕主销的稳定力矩 1 、主销后倾 当汽车直线行驶时若转向轮偶然受到外力作用而稍有偏转 ( 例如向右偏转 , 如图中箭头所示 ), 将使汽车行驶方向向右偏离。这时由于汽车本身离心力的作用 , 在车轮与路面接触点 B 处 , 路面对车轮作用着一个侧向反作用力 Y 。反力 Y 对车轮形成绕主销轴线作用的力矩 YL, 其方向正好与车轮偏转方向相反。在此力矩作用下 , 将使车轮回复到原来中间的位置 , 从而保证汽车能稳定地直线行驶 , 故此力矩称为回正的稳定力矩。但此力矩也不宜过大 , 否则在转向时为了克服此稳定力矩 , 驾驶员须在转向盘上施加较大的力 ( 即转向沉重 ) 。 因稳定力矩的大小取决于力臂 L 的数值 , 而力臂又取决于后倾角 γ 的大小。因此 , 为了不使转向沉重 , 主销后倾角 γ 不宜过大。现在 ,γ 角一般不超过 2° ～ 3° 。现代汽车由于为了提高行驶速度 , 普遍采用扁平低压胎 , 轮胎变形增加 , 引起稳定力矩增加 , 因此 γ 角可以减小甚至接近于零 , 有的为负值。 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 6-12 所示。 图 6-12 主销内倾角 2 、主销内倾 主销内倾角 β 也具有使车轮自动回正的作用 , 如图 6-13 所示。当转向车轮在外力作用下由中间位置偏一个角度时 , 车轮的最低点将陷入路面以下 h 处 , 但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下 , 而是将转向轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度 h, 这样汽车本身的重力有使转向轮回复到原来中间位置的效应 , 即能自动回正。主销内倾角愈大或转向轮偏转角愈大 , 汽车前部就被抬起得愈高 , 转向轮自动回正的作用就愈大。 图 6-13 转向轮由中间位置偏转 2 、主销内倾 此外，如图 6-14 所示，主销的内倾还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与路面交线的距离 c 减小，从而减小转向时驾驶员加在转向盘上的力，使转向操纵轻便，同时也可减少从转向轮传到转向盘上的冲击力。但 c 值也不易过小，即内倾角不易过大，否则在转向时车轮绕主销偏转的过程中，轮胎与路面间将产生较大的滑动，因而增大了轮胎与路面间的摩擦阻力。这不仅使转向变得沉重，而且会加速轮胎的磨损。因此，一般内倾角 β 不大于 80 ，距离 c 一般为 40-60mm 。 2 、主销内倾 图 6-14 主销内倾角轴线与地面接触点的关系 3 、前轮外倾角 除上述主销后倾角和主销内倾角两个角度保证汽车稳定地直线行驶外，前轮外倾角 α 也具有定位作用。前轮外倾角是通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与路面垂线之间的夹角。如图 6-15 所示。 3 、前轮外倾角 图 6-15 前轮外倾角 3 、前轮外倾角 如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，则满载时，车桥将因承载变形可能出现车轮内倾，这样将加速汽车轮胎的偏磨损。另外，路面对车轮的垂直反作用力沿轮毂的轴向分力，加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷，缩短了他们的使用寿命。因此，为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷，安装车轮时应预先使车轮有一定的外倾角，以防止车轮内倾。同时，车轮有了外倾角也可以与拱形路面相适应。但是，外倾角也不宜过大，否则会使了轮胎产生偏磨损。前轮的外倾角是在转向节设计中确定的。设计时使转向节轴颈的轴线与水平面成一角度，该角度即为前轮外倾角 α ，一般为 10 左右。 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 A-B 称为前轮前束值，汽车的前束值一般在 0—12mm 。如图 6-16 所示。 4 、前轮前束 图 6-16 前轮前束 4 、前轮前束 车轮有了外倾以后，在滚动时就会导致两侧车轮向外滚开，由于转向横拉杆和车桥的约束使车轮不可能向外滚开，车轮不能按照预想轨迹滚动，这样就会产生横向滑动，从而加重了轮胎的磨损。为了消除这种不良影响，在安装车轮时，使汽车车轮产生前束。此外。随着配合件啮合间隙的变化，行驶阻力将使转向轮外张，这也需要有前轮前束加以补偿。 任务二 车轮定位的检测 与前束的 调整 一、实训准备 1 、实训器材（ 1 ）普桑一辆（ 2 ）刹车锁（固定刹车位置），如图 6-18 所示。 图 6-18 刹车锁 一、实训准备 1 、实训器材（ 3 ） 方向盘锁（固定方向盘），如图 6-19 所示。 图 6-19 方向盘锁 一、实训准备 1 、实训器材 （ 4 ）四轮定位仪，如图 6-20 所示。 图 6-20 四轮定位仪 一、实训准备 1 、实训器材 （ 5 ）长、短后滑板（在调整独立悬挂的后轮时，后轮可以自由转动），如图 6-21 所示。 图 6-21 长、短后滑板 一、实训准备 1 、实训器材 （ 7 ）机械转角盘（可自由转动的转角盘能够消除车轮在转动时所产生的压力），如图 6-23 所示。 （ 8 ）其他工具：举升机、组合工具、转向盘护套、变速杆手柄套、座位套、脚垫等。 图 6-23 机械转角盘 一、实训准备 2 、准备工作（ 1 ）汽车进入工位前，将工位清理干净，准备好相关的器材。（ 2 ）将汽车停驻在四轮定位仪旁。（ 3 ）拉紧驻车制动器操纵杆，并将变速杆置于空挡位置。（ 4 ）套上转向盘护套、变速杆手柄套和座位套，铺设脚垫。 二、四轮定位前的准备 1 、车辆检查：检查如下项目，如需要，请调整。 （ 1 ）所有车轮和轮胎正确、尺寸相同，胎压、 胎纹无异常； （ 2 ）晃动车辆使悬挂系统正确回位、悬挂高度在规定值内； （ 3 ）正确加载重量。 二、四轮定位前的准备 2 、停放车辆 　　车辆驶上检测台时，应保证转角盘和后滑板的销子都销到位，当车辆在转角盘和后滑板上停好之后，才可移去销子。如图 6-24 所示。 图 6-24 车辆停放 二、四轮定位前的准备 3 、安装制动器锁 　　安装制动器锁时，按下弯角顶片上的按钮，将制动器锁的顶部顶在刹车踏板上，并将弯角顶片用力顶在座椅上，然后松开按钮，依靠座椅的弹力就可顶住刹车踏板。如图 6-25 所示。 图 6-25 安装制动器锁 二、四轮定位前的准备 4 、安装快速卡具　　 将车轮装饰盖卸下，如需要，清洁轮胎，卡紧衬套。调节两个较低位置的卡爪， 将其卡在轮圈边缘，移动顶部的卡爪到轮圈边缘并用星型手柄锁紧， 将可调整的夹紧臂放在轮胎上，用力向车轮方向压下两侧夹紧用的杠杆，把夹紧臂移到胎纹中，在松开夹紧臂之前确信两端都已调好。如图 6-26 所示。 图 6-26 安装快速卡具 二、四轮定位前的准备 5 、安装传感器 　　 把四个传感器安装到卡具上。前轴车轮上的传感器小端指向车头前进方向，后轴车轮上的传感器小端指向车尾前进的反方向。如图 6-27 所示 图 6-27 安装传感器 二、四轮定位前的准备 6 、调整传感器 　　 依照水平气泡指示调整传感器水平，并拧紧卡具上的固定螺钉（如图 6-28 中箭头所示）。 图 6-28 调整传感器 二、四轮定位前的准备 7 、连接通讯电缆　　 长通讯电缆用来连接两个前部传感器（ 1 ， 2 号传感器）到定位仪主机。稍短些的两根通讯电缆用来连接前后传感器。 检查 4 个传感器连线是否连接牢靠，然后连接 220V 电源到定位仪。 分别按下四个传感器上的“ R” 键以激活传感器，如图 6-29 所示。 图 6-29 激活传感器 三、电脑检测 1 、启动电脑，登录系统，系统自动引导进入定位程序初始状态，画面如图 6-30 所示。 　 6-30 检测系统启动画面 三、电脑检测 2 、检测流程：　　以常规检测为例，检测流程如下。 　　（ 1 ）输入用户信息，选择车型数据，填写车辆检查记录，定位准备说明等。　　（ 2 ）依次完成以下操作： 三、电脑检测 ①正前打直 　　 转动方向盘，使白色箭头对到红区中央白线处。当白色箭头移动到弧形白线的范围之内时，红色区域的颜色转变为绿色，同时白色箭头变为绿色圆形图案。如图 6-31 所示。 　　图 6-31 正前打直画面 三、电脑检测 ①正前打直 　　 请尽可能把方向对到中央白线位置，以得到更高的测量精度。 一旦正前打直方向之后，程序就会检查传感器是否处于水平状态。如果有传感器不水平，则屏幕上就会出现水平气泡状态的提示画面，请调整。如图 6-32 所示当所有传感器都处于水平状态之后，程序就会自动进入后轴数据测量步骤。 图 6-32 水平气泡状态的提示画面 三、电脑检测 ② 20 度转向操作　　 依照屏幕图标提示，向左侧转动方向盘，直到方向对中中央白线位置。然后再依照屏幕白色箭头所示，向右侧转动方向盘，直到方向对中中央白线位置。接着由程序引导进入正前打直操作，方向对中之后，屏幕上就会显示出调整前检测所测量出的前轮前束值。对中方向的画面显示如图 6-33 所示。 图 6-33 20 度转向操作画面 三、电脑检测 ③前轮前束数据，如图 6-34 所示 。 图 6-34 前轮前束数据画面 三、电脑检测 ④测量最大总转角 　　 依照白色箭头提示，将方向盘打到使车轮处于正前打直位置，如图 6-35 所示。为防止前部传感器臂碰到车辆挡泥板，正前打直方向之后，请把两个前部传感器（ 1 ， 2 号传感器）从卡具上取下来。最大总转角的测量只与电子转角盘相关。 图 6-35 测量最大总转角画面 三、电脑检测 ⑤后轴数据  如果后轴车轮定位数据不合格需要调整，并且该车轮是可调整的话，则可在图 6-36 画面下调整后轮的外倾角和前束。 图 6-36 后轴数据画面 三、电脑检测 （ 3 ）检测结果 屏幕上自动出现调整前检测的检测数据报告 ( 表格形式 ) 。所有测量值都列在“调整前检测”一栏下。 如图 6-37 所示 图 6-37 检测结果显示画面 三、电脑检测 （ 3 ）检测结果在表格中，绿色测量值表示该值处于合格范围只内，红色表示该测量值在合格范围之外，黑色表示该测量值没有合格范围 四、车体调整 1 、调整原则：  根据检测结果、分析数据，做出准确的调整方案。具体的调整原则如下： （ 1 ） 先后轮再前轮； （ 2 ）先外倾再前束； （ 3 ）最后调整主销后倾和内倾。 四、车体调整 2 、调整方法： 定位参数的调整方法、种类繁多，因车型而异。现列举几种简单的调整方法仅供参考。 四、车体调整 （ 1 ）前束调整  前轮前束的调整正常通过调整转向横拉杆的长度来改变前束值，如图 6-38 所示。 图 6-38 前束调整 四、车体调整 （ 2 ）外倾调整  通过改变下摆臂球头的位置来调整，如图 6-39 所示。 图 6-39 外倾调整 四、车体调整 3 、电脑复检  车辆调整好以后，重新测量各个角度值，使之与标准数据相比较，看是否在车辆检测数据范围内。 四、车体调整 4 、试车  由于汽车是一个数据组合，四轮定位只能修整它的局部参数，所以在测量平台上测量的局部参数再准确也很难保证它和汽车的整体参数相吻合，因此必须要进行路试。 四、车体调整 5 、修正 通过路试，找出不足，重新确立调整方案。 四、车体调整 6 、整理工位及工具 五、工作页