项目 7 车架与车桥的构造与检修

1. 项目7 车架与车桥的构造与检修

2. 本项目应知要求 • 1. 能掌握车架的功用、要求及结构特点； • 2．能正确描述转向桥、转向驱动桥的组成及结构特点； • 3．能说明前轮定位的作用及原理，并能对各参数进行分析。

3. 本项目应会要求 • 1．会对车架进行检修； • 2．会对前轴及转向节进行检修； • 3．会进行前轮定位参数值的调整。

4. 案例导入 • 案例一：我们都知道，汽车的组成主要包括四大部分：发动机、底盘、车身和电器设备。但是在许多新型轿车上面为什么观察不到车架的结构？ • 案例二：练习汽车驾驶的时候，有的驾驶培训学校使用的车辆是北京BJ1021轻型货车，由于经常转动方向盘，使用一段时间后，教练要重新调整前轮的最大转向角，为什么？

5. 7.1 车架

6. 7.1.1 车架的功用与要求 功用： 　车架用于安装汽车的各总成和部件，并使它们保持正确的相对位置，同时承受来自车上和地面的各种静、动载荷。 对车架的要求： 　　要有足够的强度和合适的刚度，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，车架应布置得离地面近一些，以使汽车重心位置降低，有利于提高汽车的行驶稳定性。

7. 7.1.2 车架的结构 1. 边梁式车架 由两根位于两边的纵梁和若干根横梁组成。 纵梁断面为槽形不等高断面梁，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。 横梁不仅用来保证车架的扭转刚度和承受纵向载荷，而且还可以支承汽车上的主要部件。

8. 丰田皇冠轿车车架和车身，图中网络线部分为车架丰田皇冠轿车车架和车身，图中网络线部分为车架 该车架的中部较平低，以降低汽车的重心，满足了高速轿车行驶稳定性和乘坐舒适的要求。

9. 采用X形高断面的横梁 可以提高车架的扭转刚度，特别对于短而宽的车架，这个效果尤为显著，故X形横梁一般只用于轿车车架，

10. 2. 中梁式车架(又称脊骨式车架 ) 特点：只有一根纵梁位于中央而贯穿汽车全长。 中梁的断面形状做成管形、槽形或箱形。 有较好的抗扭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。

11. 3. 综合式车架和承载式车身 　　其前部是边梁式，而后部是中梁式的，它同时具有中梁式和边梁式车架的特点。 边梁用以安装发动机，悬伸出来的支架可以固定车身。

12. 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。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。 大多数轿车都是采用承载式车身。 承载式车身 1-顶盖 2-前风窗框上部 3-加强撑 4-前围外板 5-前挡泥板 6-散热器框架 7-底板前纵粱 8-底板部件 9-行李箱后板10-侧门框部件 11-后围板 12-后风窗框上部

13. 7.2 车桥概述

14. 7.2.1 车桥的功用： 　　两端安装车轮； 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。 7.2.2 车桥的分类： 根据悬架结构的不同，为整体式和断开式两种 。 断开式车桥为活动关节式结构，与独立悬架配用。 　　整体式车桥车桥中部是刚性的实心或空心梁 ，与非独立悬架配用。 根据车桥上车轮的作用，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。

15. 7.3 转向桥

16. 转向桥的功用： 使车轮偏转一定角度，以实现汽车的转向。 7.3.1 整体式转向桥 主要由前轴(梁)14、转向节8、主销5等组成。

17. l-紧固螺母 2-锥套 3-左转向节臂4-密封垫 5-主销6-左转向节总成 7-衬套 8-左转向节9-左转向节臂 10、13-双头螺栓 ll-楔形锁销 12-调整垫片 14-前轴15-油孔 16-右转向节上盖 17-右转向节　18-推力轴承19-右转向节臂 20-限位螺栓 21-轮毂端盖 22-衬套 23-锁紧螺母 24-止推垫片 25-锁紧垫圈 26-调整螺母 27-前轮毂外轴承28-螺母 29-螺栓 30-车轮轮毂 31-检查孔堵塞 32-制动鼓33-前轮毂内轴承34-轮毂油封外圈 35-轮毂油封总成 36-轮毂油封内圈 37-定位销

18. l-紧固螺母 2-锥套 3-左转向节臂4-密封垫 5-主销6-左转向节总成 7-衬套 8-左转向节9-左转向节臂 10、13-双头螺栓 ll-楔形锁销 12-调整垫片 14-前轴15-油孔 16-右转向节上盖 17-右转向节　18-推力轴承19-右转向节臂 20-限位螺栓 21-轮毂端盖 22-衬套 23-锁紧螺母 24-止推垫片 25-锁紧垫圈 26-调整螺母 27-前轮毂外轴承28-螺母 29-螺栓 30-车轮轮毂 31-检查孔堵塞 32-制动鼓33-前轮毂内轴承34-轮毂油封外圈 35-轮毂油封总成 36-轮毂油封内圈 37-定位销

19. 1. 前轴 前轴14断面形状一般采用工字形或管状，用以提高抗弯强度、减轻质量。 前轴14两端加粗并呈拳形，主销5插入拳形上的通孔内，将前轴与转向节8联接起来。

20. 前轴两边各有一块安装钢板弹簧用的底座， 其上钻有安装U形螺栓用的四个通孔和一个位于中心的钢板弹簧定位孔。

21. 2. 转向节 转向节8为叉形零件。其外侧是内粗外细的悬臂轴，用来安装车轮内、 外轮毂轴承33和27。 转向节内侧两叉有两个同轴孔，通过主销5与前轴两端的拳形部分相联，使前轮可以绕主销5偏转以实现汽车转向。 为减小磨损，转向节销孔内压入了青铜衬套7。 为转向灵活，转向节下叉与前轴拳形部分间装有推力轴承18。

22. 3. 主销 作用:铰接前轴与转向节，使转向节绕着主销摆动，以实现车轮的转向。

23. 7.3.2 断开式转向桥 红旗CA7560型轿车的转向桥与前悬架。 l-下摆臂轴 2-垫片 3-下球头销4-下摆臂5-螺旋弹簧 6-筒式减振器　7-橡胶垫圈 8-下缓冲块 9-转向节lO-上缓冲块 ll-上摆臂12-调整垫片　13-弹簧 14-上球头销15-上摆臂轴 16-车架横梁

24. 上摆臂1l和下摆臂4的内端分别与车架横梁16作铰接，上摆臂1l和下摆臂4的内端分别与车架横梁16作铰接， 　上下两摆臂的外端分别通过上球头销14和下球头销3与转向节9相连。 悬架系统采用螺旋弹簧和双向作用筒式减振器。 　　该车转向桥主销以球头结构代替，即上下球头销14和3的连线相当于主销轴线，转向时车轮绕此轴线偏转实现转向。

25. 7.4 转向驱动桥

26. 同时实现车轮转向和驱动功能的车桥叫做转向驱动桥。同时实现车轮转向和驱动功能的车桥叫做转向驱动桥。 7.4.1 整体式转向驱动桥 　既有一般驱动桥所具有的主减速器l、差速器3； 也有一般转向桥所具有的转向节壳体11、主销12和轮毂9等。

27. l-主减速器 2-主减速器壳 3-差速器 4-内半轴 5-半轴套管 6-万向节7-转向节轴颈 8-外半轴 9-轮毂 10-轮毂轴承 11-转向节壳体 12-主销13-主销轴承 14-球形支座 由于需要转向，半轴分为两段，内半轴4与差速器相连接，外半轴8与轮毂相连接，二者又用等角速万向节6相连接在一起。 主销12被分成上下两段，分别固定在球形支座14上。

28. 7.4.2 断开式转向驱动桥 动力:主减速器和差速器 左右内半轴 左右内等角速万向节 左右半轴(传动轴)3、9 左右外侧球笼式等角速万向节2左右外半轴凸缘传到左右两轮毂 驱动车轮。 1-转向柱 2-外等角速万向节3-左半轴(传动轴) 4-悬臂摆臂 5-悬架臂后端的橡胶金属轴 6-横向稳定杆7-发动机悬架 8-内等角速万向节9-右半轴(传动轴) 10-制动钳 11-外半轴凸缘 12-减振器支柱 13-橡胶金属支架 14-齿轮齿条式转向器 15-转向减振器 16-横拉杆

29. 7.5 前轮定位

30. 7.5.1 主销后倾 主销后倾：主销装在前轴上，其上端向后倾斜的现象 。 主销后倾角γ：纵向垂直平面内，垂线与主销轴线之间的夹角。 主销后倾的作用： 保持汽车直线行驶的稳定性；并使汽车转向后，前轮有自动回正的作用。

31. 主销后倾时，主销轴线的延长线与路面的交点a位于轮胎与地面接触点b的前面。主销后倾时，主销轴线的延长线与路面的交点a位于轮胎与地面接触点b的前面。 当汽车直线行驶时，若转向轮偶然受到外力而稍有偏转(如图中箭头所示)，车轮向右偏摆，汽车将转弯。 　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。Y对车轮形成绕主销轴线作用的回正力矩M=YL，其方向与车轮偏方向相反，有使车轮恢复到原来中间位置的作用，故M称为稳定力矩。 后倾角一般不超过3°。后倾角不宜过大，否则在转向时将使转向盘沉重或回正过猛而打手。 同理，在汽车转弯时此力矩也力图使偏摆的转向车轮自动回正。

32. 7.5.2 主销内倾 主销内倾：主销安装到前轴上后，其上端略向内倾斜的现象。 主销内倾角β ：在汽车的横向垂直平面内，主销轴线与垂线之间的夹角。 主销内倾的作用：一是使车轮自动回正；二是使转向操纵轻便。

33. 　主销内倾的作用之一是使车轮自动回正 当转向轮在外力作用下绕主销旋转而偏离中间位置时(为了解释方便，假设旋转180°)。 由于主销内倾，车轮的最低点将陷入路面以下h处，即车轮须将路面压低h后才能旋转过来，但实际上车轮下边缘并不能陷入路面之下，而是车轮连同整个汽车前部被向上抬起相应的高度h。但由于汽车重力大，使车轮有回复到原来位置的效应。 主销内倾角愈大，自动回正的作用就愈大。

34. 主销内倾角的另一作用是使转向操纵轻便。 　由于主销内倾，使主销轴线延长线与路面的交点到车轮中心平面与路面的交点之间的距离c缩短，转向时路面作用在转向轮上的阻力矩减小(因阻力臂c减小)，从而可减小转向阻力，使转向操纵轻便。 主销内倾角也不宜过大，否则使转向变得沉重，而且加速了轮胎的磨损。故一般β角不大于8°，距离c为40～60mm。

35. 7.5.3 车轮外倾 如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，则满载时，车桥将因承载变形而可能出现车轮内倾，加速轮胎的偏磨损。 　　（如内倾）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，降低了它们的使用寿命。 　车轮外倾可以使之与拱形路面相适应。

36. 7.5.4 车轮前束 　　车轮外倾后，在滚动时就类似于滚锥，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，车轮将在地面上出现边滚边滑的现象，增加了轮胎的磨损。 为了消除车轮外倾带来的这种不良后果，在安装车轮时，使汽车两前轮的中心面不平行，两轮前边缘距离B小于后边缘距离A，A—B之差称为前轮前束。 　前轮前束可通过改变横拉杆的长度来调整。

37. 几种国产汽车的车轮定位参数

38. § 7－6 车架与车桥的检修

39. 7.6.1 车架的检修 车架在汽车长期使用过程中，同时也由于结构设计等 方面的缺陷而出现变形、裂纹和锈蚀等失效。多数修理企 业采用“对角线”法及常规的拉、压器具检修车架，按照检 验、校正、重铆及断裂修理的基本顺序进行。

40. 车架变形的检验(1)车架歪斜的检查一般车架发生歪斜后，可以分段拉线方法检查。以钢板弹簧支座上的钢板销承孔的轴线为基准，构成三个矩形框，如图7-17所示。测量每个矩形框两条对角线的长度差及其位置度误差来判断车架在垂直方向和水平方向上的变形。这种划分矩形框的办法通常称为“三段法”。其优点是定位基准精度高，测量准确。车架变形的检验(1)车架歪斜的检查一般车架发生歪斜后，可以分段拉线方法检查。以钢板弹簧支座上的钢板销承孔的轴线为基准，构成三个矩形框，如图7-17所示。测量每个矩形框两条对角线的长度差及其位置度误差来判断车架在垂直方向和水平方向上的变形。这种划分矩形框的办法通常称为“三段法”。其优点是定位基准精度高，测量准确。

41. a-a‘-前钢板前支架销承孔轴线； b-b‘-前钢板后支架销承孔轴线； c-c‘-后钢板前支架销承孔轴线； d-d‘-后钢板后支架销承孔轴线 a-b‘、a’-b-第一段对角线； b-c‘、b’-c-第二段对角线； c-d‘、c’-d-第三段对角线； a-c＇、a＇-c-第四段对角线 图7-17车架分段拉线检查

42. （2）车架纵梁的直线度检查 车架纵梁的直线度不符合要求将影响有关总成的安装，因此应检查校正。检查项目为车 架纵梁上平面及侧面的纵向直线度。要求修理竣工后的车架纵梁上平面及侧面的纵向直线度误差，在任意1000mm长度上不大于3mm，在纵梁全长上应不大于其长度的1/1000。 纵梁的直线度可用拉线的方法检测，如图7-18所示。在纵梁被测平面两端垫两个等厚度的垫块1和5，紧贴垫块外平面拉线，然后用钢板尺测纵梁被测平面各处与拉线间的距离。各距离中与垫块厚度差最大者即为直线度误差。

43. 图7-18 车架纵梁直线度的检测 1、5-垫块 2-拉线 3-车架纵梁 4-支撑架

44. （3）车架总成上平面的平面度检查 对一般边梁式车架，车架总成左右纵梁上平面应在同一平面内，其平面度误差应不大于 1.5/1000。 左右纵梁上平面平面度检测: 图7-19所示，在被测平面两端两纵梁上对称放置4个等厚垫块，并拉对角线a-b＇和a＇-b。若两对角线在c点不相接触，则对处于下面的一条对角线两端的两垫块加等厚度垫片进行调整，直至两对角线在c点处接触。此时两对角线的4个端点便形成了基准平面。再在两纵梁上方分别拉线a-b和a＇-b＇，并测量两纵梁上平面各点至a-b和a＇-b＇线间的距离。各点距离的最大差值即是纵梁上平面的平面度误差。

45. 图7-19 车架纵梁上平面平面度的检测

46. 2. 车架的校正 车架变形后，应进行校正。当车架总成情况良好，仅是个别部位发生不大的弯曲变形时，可直接在车架上进行校正。如果车架变形严重或铆钉松动较多时，应解体校正。车架一般采用冷压(拉)方法校正。对弯曲严重，冷校困难的车架或无车架校正设备时，可采用局部加热校正法。 3. 车架修补与铆接 车架的纵横梁如发现裂纹或断裂，连接纵、横梁和装置件的铆钉错位、松动或断裂等，应予以修补或铆接。

47. (1)车架的挖补修理 车架的挖补修理是将纵、横梁裂纹的部分挖掉，然后用对接焊的形式焊补一块材质及厚度与原来车架相同的嵌接钢板。常采用的挖补形状有椭圆、三角形、菱形、矩形等。 图7-20 各种挖补形状

48. (2)车架的对接修理 车架纵梁上的某一段，尤其是纵梁前、后端1.5m范围内出现完全断裂或裂纹比较集中时，可将失效段截去，采用对接形式焊接一段与截去段完全相同的新梁。 车架部位若出现规律性的裂纹或断裂，则表明该车架设计或汽车的使用有问题。若系车架设计有缺陷，则除对裂纹处正常修理外，还应在此部位焊接加强板，即帮补修理。如图7-21所示。 图7-21 帮补修理

49. (3)车架的铆接汽车车架纵、横梁连接铆钉松动后，将影响车架的刚度与弹性。车架修理时应取掉松动的铆钉，重铆新铆钉。去除旧铆钉的方法很多，有气割法、钻除法、剪除法、錾除法等。修竣后的车架，铆接件的接合面必须贴紧，铆钉应充满钉孔，铆钉头不得有裂纹、歪斜、残缺。所有铆钉不得以螺栓代替。最后，修竣的车架应进行防锈处理。(3)车架的铆接汽车车架纵、横梁连接铆钉松动后，将影响车架的刚度与弹性。车架修理时应取掉松动的铆钉，重铆新铆钉。去除旧铆钉的方法很多，有气割法、钻除法、剪除法、錾除法等。修竣后的车架，铆接件的接合面必须贴紧，铆钉应充满钉孔，铆钉头不得有裂纹、歪斜、残缺。所有铆钉不得以螺栓代替。最后，修竣的车架应进行防锈处理。

50. 7.6.2 车桥的检修 1. 前轴的检修 前轴的耗损主要表现为变形、裂纹，这些损坏会 影响汽车的前轮定位和行车安全性，并加剧轮胎磨损。 (1)前轴裂纹的检修 将前轴清洗干净后，用磁力探伤法和浸油敲击法检验。出现裂纹应更换前轴。 (2)前轴变形的检验 前轴的弯、扭变形可用前轴水平检验仪进行检验。