现在大多数轿车都是前轮驱动、四轮驱动越野车、部分前轮驱动卡车,前轮也有推力。很多人觉得奇怪。这个前轮转向,两个轮子来回移动,发动机和变速箱固定。这个动力怎么能传递到两个轮子呢?(大卫亚设,Northern Exposure(美国电视))汽车的前轮如何旋转和驱动?现在让我们分析一下这个问题。

的早期汽车都是后轮驱动的,前桥都是坚固的一体式桥梁,现在的卡车还是这样的结构。前轮负责转动,转动主销(一般称为垂直轴)安装在前桥上,可以自由左右摆动,然后汽车转向系统通过一系列复杂的转向机构驱动车轮偏转,使汽车转动成为可能。后轮负责驱动,发动机产生的扭矩通过离合器、变速器、万向传动装置和传动轴(主减速器、差速器、半轴)传递到两个后轮驱动汽车。因为驱动轴是刚性的,驱动轮和驱动轴之间没有位置变化,所以半轴也是整体的。一般封闭在后腿内,在外面看不到。(阿尔伯特爱因斯坦)(美国)。

随着汽车技术的发展和对汽车性能的需求,随着四驱动系统和灯泡系统的发展,汽车的前肢同时具备旋转功能和驱动功能。这种既能实现车轮的转动和驱动的车桥称为转向驱动桥(一般称为刚性整体桥)。该车桥在结构上具有一般驱动桥上的主减速器、差速器、半轴等部件,还有一般转向桥上的转向、转向主销、轮毂等。不同的是,由于转向要求,半轴分为内部半轴(连接到差速器)和外部半轴(连接到轮毂),通过各向同性万方节连接。同时,转向主销也分为上下两段,每段都固定在万向节的滚珠轴承上。转向节是空心的,外部半轴从中间通过。转向节的连接叉是能够满足转向需求、适应转向节功率的球形壳体。

转向驱动车轴的具体结构如下。

1.驱动部分:转向传动轴也有主减速器、差速器、半轴等部件,其中半轴分为内外两部分,内半轴与差速器相连,继承发动机传递的动力。外部半轴通过样条线连接到轮毂,将动力传递到车轮,驱动汽车。内外半轴由等角速万向节连接。

这里的重要作用是连接内外半轴的等角速万方节。这个等角速万方节有双重式、三针式、叉式、九饰式等多种风格。双联式连接着两个普通十字轴万方节,尺寸大,可传递的扭矩也大,一般适用于Tatala等大型越野卡车。三足式是从双联式进化而来的,结构更紧密,一般适用于中型越野卡车,如东风EQ240等。球叉在主动叉和手动叉之间安装5个钢球,形成传递动力的灵活的传力机制,通常用于轻型越野车辆,如BJ212等。另一种是球场型,一般适用于独立悬架车型,以后会另外介绍。

2、转向部分:由于半轴必须通过转向俯仰中心,所以转向主销不能成为一个整体,必须分为上下两段,转向壳分别与驻地销和下主销相连,可以在上面自由地左右摆动。然后转向控制机构通过转向臂控制转向关节的偏转,引导车轮的偏转,从而实现汽车的转动。

上下主销的轴应位于直线上,并与半轴等速接头的中心重合,以避免前轮转动和偏转相互干扰。这是通过结构位置来保证的,如果在使用过程中出现主销套松动、等速万向节损坏等情况,就会出现转向固定、异常声音、车轮不能自动转动等故障。

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现在绝大多数的轿车、SUV、MPV等,它们都是发动机横置前驱、前轮独立悬架系统,这种结构的驱动和转向方式与上述的整体桥式转向驱动桥有所不同。它没有严格意义上的车桥,变速箱与主减速器、差速器组合在一起,称为“变速驱动桥”,半轴裸露在外面,直接驱动前轮;而车轮与车身的连接是独立悬架,转向机直接推动车轮偏转,所以车轮不仅有左右的摆动,还有上下的跳动,这就要求半轴能随时适应这种位置的变化。

为了能够随时在这种角度经常变化的零部件之间传递动力,一般将半轴分为三段,用两个球笼来连接。内半轴与变速驱动桥的差速器相连,承接变速箱输出的动力;然后动力传递至内球笼,它是一种伸缩型球笼式万向节(VL节),特点是在传递转矩的过程中,主从动轴之间不仅能相对转动,而且可以产生轴向位移,以适应车轮上下跳动时产生的半轴长度变化;之后动力传递至中间半轴,然后传递至外球笼,它是一种固定型球笼式万向节(RF节),特点是在传递转矩的过程中,主从动轴之间只能相对转动、不会产生轴向位移,可以适应车轮的大角度偏转;最后动力传递至外半轴,通过外半轴上的花键与轮毂相连,驱动车轮旋转。这样,汽车就可以在转向的同时将动力传递到车轮上了,也就是我们所说的既可以转向,又可以驱动。

现在还有很多后轮独立悬架、后轮驱动的车型,它们的动力是如何传递的呢?它也没有严格意义上的车桥,只有一个由主减速器和差速器组成的驱动桥。由于后轮可以上下跳动,所以半轴就不能是整体式的了,需要从中间断开,以满足在两个位置不断变化的零部件之间传递动力,这就是断开式半轴。它在半轴上加装了两个万向传动装置,以实现动力传递角度的变化。动力从驱动桥输出后,首先传递给一个球笼,然后再传递给半轴,在靠近驱动车轮的位置上再通过一个球笼传递给驱动车轮。汽车在行驶时,车轮会上下跳动,但是球笼允许半轴以一定的角度弯折,所以动力传递并不会中断。不过由于驱动车轮上下跳动的范围有限,所以这种半轴可以弯折的角度较小,只能用来传力而不能用来转向。

总结一下全文:前驱车和四驱车的前轮之所以既能够转向又能够驱动,是因为转向驱动桥的存在。其关键技术是两个:一个是中间断开式的转向主销,可以让半轴从中通过,与前轮相连,将动力传递到前轮上;第二是断开式的半轴,让半轴能够随前轮的偏转自动弯折,既不会干涉前轮转向,又可以保证动力传递不中断。

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