乘用车车轴

车轴是车辆的一部分，两个相对的车轮（右轮和左轮）通过它连接/悬挂到车辆的支撑结构上。

车轴的历史可以追溯到马车时代，第一辆汽车的车轴就是从那里借来的。 这些车轴的设计非常简单，实际上，车轮通过一个轴连接，该轴可旋转地连接到车架上，没有任何悬挂。

随着对汽车需求的增长，车轴也随之增长。 从简单的刚性轴到板簧，再到现代多元件螺旋弹簧或空气波纹管。

现代汽车的车桥是一个相对复杂的结构系统，其任务是提供最佳的行驶性能和驾驶舒适性。 由于它们的设计是唯一将汽车与道路连接起来的东西，因此它们对车辆的主动安全性也有很大影响。

车轴将车轮连接到底盘车架或车身本身。 它将车辆的重量传递给车轮，同时传递运动、制动和惯性力。 它为连接的车轮提供精确且足够强大的引导。

车轴是汽车的非簧载部分，因此设计人员试图在轻合金的生产中充分利用它。 分离式车桥由单独的车桥轴组成。

轴向分割

通过设计

• 刚性轴。
• 旋转轴。

按功能

• 驱动轴 - 车辆的轴，发动机扭矩被传递到该轴，并且其车轮驱动车辆。
• 从动（driven）轴——不传递发动机扭矩的车辆的轴，它仅具有承载或转向功能。
• 转向轴是控制车辆方向的轴。

根据布局

• 前轴。
• 中轴。
• 后轴。

通过车轮支架的设计

• 从属（固定）安装 – 车轮通过横梁（桥）横向连接。 这种刚性轴在运动学上被认为是一个单一的物体，轮子彼此相互作用。
• N独立四轮定位 - 每个轮子单独悬挂，弹跳时轮子不直接相互影响。

车轮固定功能

• 允许轮子相对于框架或身体垂直移动。
• 在车轮和车架（车身）之间传递力。
• 在任何情况下，确保所有车轮始终与路面接触。
• 消除不必要的车轮运动（横向滚动、滚动）。
• 启用控制。
• 启用制动 + 制动力夺取。
• 启动到驱动轮的扭矩传输。
• 提供舒适的乘坐体验。

车桥设计要求

对车辆的车轴施加了不同且通常相互冲突的要求。 汽车制造商对这些要求有不同的方法，通常会选择折衷的解决方案。

例如。 对于低档汽车，重点是廉价和简单的车桥设计，而对于高档汽车，驾驶舒适性和车轮控制是最重要的。

一般来说，车轴应尽可能限制振动传递到车辆驾驶室，提供最准确的转向和车轮与路面的接触，生产和运营成本很重要，车轴不应不必要地限制行李箱。 供乘员或车辆发动机使用的空间。

• 刚性和运动精度。
• 悬挂期间最小的几何变化。
• 最小的轮胎磨损。
• 长寿。
• 最小尺寸和重量。
• 对侵略性环境的抵抗力。
• 运行和生产成本低。

车桥零件

• 公交车。
• 磁盘 kolesa。
• 轮毂轴承。
• 车轮悬挂。
• 暂停存储。
• 悬念。
• 减震。
• 稳定。

独立车轮悬架

刚性轴

从结构上讲，它是一种非常简单（没有销钉和铰链）且价格低廉的桥梁。 该类型属于所谓的从属悬架。 两个车轮彼此刚性连接，轮胎在整个胎面宽度上与路面接触，悬架不会改变轴距或相对位置。 因此，在任何道路情况下，轴轮的相对位置都是固定的。 然而，在单向悬架的情况下，两个车轮向道路的偏转会发生变化。

刚性轴由板簧或螺旋弹簧驱动。 板簧直接固定在车身或车架上，除了悬架外，它们还提供转向控制。 在螺旋弹簧的情况下，必须使用额外的横向和纵向导轨，因为它们与板簧不同，实际上不会传递任何横向（纵向）力。

由于整个车桥的刚性较高，目前仍用于真正的SUV以及商用车（消耗品、皮卡）。 另一个优点是轮胎在整个胎面宽度和恒定的轮距上与路面接触。

刚性轴的缺点包括较大的簧下质量，其中包括轴桥、传动装置（在从动轴的情况下）、车轮、制动器的重量以及部分连接轴、导杆、弹簧。 和阻尼元件。 结果是在不平坦的表面上的舒适度降低，并且在快速驾驶时降低了驾驶性能。 车轮导向装置的精度也低于独立悬架。

另一个缺点是轴运动（悬架）的高空间要求，这导致更高的结构以及更高的车辆重心。 在驱动轴的情况下，冲击被传递到作为轴一部分的旋转部件。

刚性轴既可用作前轮驱动，也可用作驱动轴或既用作后驱动又用作驱动轴。

刚性轴设计

悬挂在板簧上的简单桥轴

• 施工简单。
• 弹簧接受纵向和横向应力（对于大弹簧）。
• 大内部阻尼（摩擦）。
• 安装简单。
• 高起重能力。
• 弹簧的重量和长度大。
• 运行成本低。
• 车辆运行瞬态模式期间的复杂负载。
• 在悬挂期间，车桥轴被扭曲。
• 为了获得舒适的乘坐体验，需要较低的弹簧刚度——您需要长板簧 + 侧向灵活性和侧向稳定性。
• 为了减轻制动和加速过程中的拉应力，板簧可以补充纵向杆。
• 板簧补充有减震器。
• 对于弹簧的渐进特性，它补充了额外的叶片（高负载下刚度的阶跃变化） - 转向架。
• 这种车桥很少用于乘用车和轻型商用车的悬挂。

帕纳拉杠铃 

为了提高汽车的行驶性能和稳定性，刚性轴需要在横向和纵向两个方向上进行所谓的定向。

如今，更常用的螺旋弹簧正在取代以前使用的板簧，​​板簧的一个重要功能，除了弹簧之外，还在于轴的方向。 然而，螺旋弹簧没有这个功能（它们几乎不传递方向力）。

在横向上，使用潘哈德杆或瓦特线来引导轴。

在 Panhard 杆的情况下，它是将车轴连接到车架或车身的叉骨。 这种设计的缺点是悬挂时车轴相对于车辆的横向位移，导致驾驶舒适性变差。 这个缺点可以通过尽可能最长的设计以及在可能的情况下水平安装潘哈德杆来消除。

                                                   

瓦特线

瓦特线是用于交叉后刚性轴的机构。 它以其发明者 James Watt 的名字命名。

上臂和下臂的长度必须相同，并且车轴与路面垂直移动。 当转向刚性车轴时，导向装置的铰链元件的中心安装在车轴上，并通过杠杆连接到车身或车架。

这种连接提供了轴的刚性横向方向，同时消除了在使用 Panhard 杆时在悬挂情况下发生的横向运动。

纵轴导轨

瓦特线和潘哈德推力仅在横向上稳定轴，需要额外的引导来传递纵向力。 为此，使用了简单的拖臂。 在实践中，最常使用以下解决方案：

• 一对拖臂是最简单的类型，基本上取代了层状导板。
• 四个拖臂 - 与一对臂不同，在这种设计中，在悬挂期间保持轴的平行度。 但是，缺点是重量稍重，设计更复杂。
• 第三种选择是用两个纵向杠杆和两个倾斜杠杆驱动轴。 在这种情况下，另一对倾斜臂也可以吸收侧向力，从而无需通过潘哈德杆或瓦特直线进行额外的侧向引导。

带有 1 个横臂和 4 个纵臂的刚性轴

• 4 个纵臂纵向引导轴。
• 叉骨（潘哈德杆）横向稳定车轴。
• 该系统在运动学上设计用于球窝接头和橡胶轴承。
• 当上连杆位于车轴后面时，连杆在制动过程中会受到拉应力。

De-Dion 刚性轴

该车桥于 1896 年由 De Dion 伯爵首次使用，此后一直用作乘用车和跑车的后桥。

该轴具有刚性轴的一些特性，特别是刚性和轴轮的牢固连接。 车轮通过刚性桥连接，该桥由直线瓦特线或吸收横向力的潘哈德杆引导。 轴纵向导轨由一对倾斜杆固定。 与刚性轴不同，变速箱安装在车身或车架上，扭矩通过可变长度的动力输出轴传输到车轮。

由于这种设计，簧下重量显着降低。 使用这种类型的车桥，可以将盘式制动器直接放置在变速箱上，从而进一步减轻簧下重量。 目前这种药已经不再使用了，有机会可以看看，比如在阿尔法罗密欧75上。

• 减小驱动刚性轴的非簧载质量的尺寸。
• 变速箱+差速器（制动器）安装在车身上。
• 与刚性轴相比，驾驶舒适性仅略有提高。
• 该解决方案比其他方法更昂贵。
• 横向和纵向稳定是使用瓦特驱动（潘哈德杆）、稳定器（横向稳定）和拖臂（纵向稳定）进行的。
• 需要轴向位移万向传动轴。

独立车轮悬架

• 提高舒适性和驾驶性能。
• 更少的簧下重量（变速箱和差速器不是车轴的一部分）。
• 车厢之间有足够的空间用于存放发动机或车辆的其他结构元件。
• 通常，更复杂的结构，更昂贵的生产。
• 较低的可靠性和更快的磨损。
• 不适合崎岖地形。

梯形轴

梯形轴由上下横叉骨形成，当投影到垂直平面时形成梯形。 臂连接到车轴，或连接到车架，或者在某些情况下连接到变速器。

由于垂直和纵向/横向力的比例更高，下臂通常具有更坚固的结构。 由于空间原因，例如前轴和变速器的位置，上臂也更小。

杠杆安装在橡胶衬套中，弹簧通常连接到下臂。 在悬挂过程中，车轮偏转、前束和轴距发生变化，这会对车辆的驾驶特性产生负面影响。 为了消除这种现象，镜腿的优化设计以及几何形状的校正非常重要。 因此，臂应尽可能平行放置，使车轮的倾转点与车轮的距离更大。

该解决方案减少了悬架期间的车轮偏转和车轮更换。 但是，缺点是车轴的倾斜中心偏离了道路平面，这对车辆倾斜轴的位置产生了负面影响。 在实践中，杠杆的长度不同，当车轮弹起时，杠杆会改变它们形成的角度。 它还改变了车轮当前倾斜点的位置和轴倾斜中心的位置。

正确设计和几何形状的梯形轴确保了非常好的车轮导向，从而确保了车辆的非常好的驾驶特性。 但缺点是结构相对复杂，制造成本较高。 出于这个原因，它目前通常用于更昂贵的汽车（中高端或跑车）。

梯形轴可用作前驱动和驱动桥或用作后驱动和驱动桥。

麦克弗森校正

最常用的独立悬架车轴类型是麦弗逊式（更常见的是麦弗逊式），以设计师厄尔·斯蒂尔·麦克弗森 (Earl Steele MacPherson) 的名字命名。

麦弗逊轴源自梯形轴，其中上臂由滑轨代替。 因此，顶部更加紧凑，这意味着更多的空间用于驱动系统或。 行李箱容积（后轴）。 下臂通常呈三角形，与梯形轴一样，传递大部分横向和纵向力。

在后桥的情况下，有时会使用更简单的叉臂，它仅传递侧向力，并分别由后连杆补充。 用于传递纵向力的扭转稳定杆。 垂直力由阻尼器产生，然而，由于负载，它也必须是更坚固的结构的剪切力。

在前转向桥上，减震器上轴承（活塞杆）必须是可旋转的。 为了防止螺旋弹簧在旋转过程中扭曲，弹簧的上端由滚柱轴承可旋转地支撑。 弹簧安装在阻尼器外壳上，因此导轨不会承受垂直力，并且轴承在垂直载荷下不会产生过度摩擦。 然而，轴承中增加的摩擦是由于加速、制动或转向过程中的横向和纵向力的力矩。 这种现象可以通过合适的设计解决方案消除，例如倾斜的弹簧支撑、顶部支撑的橡胶支撑以及更坚固的结构。

另一个不希望的现象是在悬架过程中车轮挠度有显着变化的趋势，这会导致驾驶性能和驾驶舒适性（振动、振动传递到转向等）的恶化。 为此，进行了各种改进和修改以消除这种现象。

麦弗逊轴的优点是设计简单且成本低廉，零件数量最少。 除了小型车和廉价车，麦弗逊的各种改装被用在中档车上，主要是改进了设计，同时也处处降低了生产成本。

麦弗逊车桥可用作前驱动和驱动桥或用作后驱动和驱动桥。

曲轴

• 曲柄轴由带有横向摆动轴线（垂直于车辆纵向平面）的拖臂构成，拖臂安装在橡胶轴承中。
• 为了最大限度地减少作用在臂架上的力（特别是减少支架上的垂直载荷）、振动和噪音传递到身体，弹簧尽可能靠近轮胎与地面的接触点。 ...
• 在悬挂过程中，只有汽车的轴距发生变化，车轮的挠度保持不变。
• 制造和运营成本低。
• 占用空间小，后备箱底板可以放低——适用于旅行车和掀背车。
• 它主要用于驱动后桥，很少用作驱动桥。
• 偏转变化仅在身体倾斜时产生。
• 扭力杆 (PSA) 通常用于悬挂。
• 缺点是曲线的斜率很大。

曲柄轴可用作前从动轴或后从动轴。

带耦合杠杆的曲轴（扭转挠性曲轴）

在这种类型的车桥中，每个车轮都悬挂在一个拖臂上。 拖臂由 U 型材连接，起到横向稳定器的作用，同时吸收横向力。

从运动学的角度来看，带有连接臂的曲柄轴是半刚性轴，因为如果将横梁移动到车轮的中心轴（没有拖臂），那么这种悬架将获得刚性轴。

车轴倾斜中心与正常曲柄轴相同，但车轴倾斜中心位于路面上方。 即使车轮悬空，车轴的行为也会有所不同。 两个轴轮相同的悬架，仅车辆的轴距发生变化，但在相反悬架或仅一个轴轮悬架的情况下，车轮的挠度也会发生显着变化。

车轴通过金属橡胶系带连接到车身。 如果设计得当，这种连接可确保良好的车桥转向。

• 曲轴的肩部通过一个抗扭刚性和抗扭软的杆（大部分为 U 形）连接，用作稳定器。
• 这是刚性和纵向曲轴之间的过渡。
• 在迎面而来的悬架的情况下，偏转会发生变化。
• 制造和运营成本低。
• 占用空间小，后备箱底板可以放低——适用于旅行车和掀背车。
• 易于组装和拆卸。
• 非簧载部件重量轻。
• 驾驶性能不错。
• 在暂停过程中，脚趾和轨道的微小变化。
• 自动转向不足。
• 不允许转动车轮 - 仅用作后驱动轴。
• 由于侧向力导致转向过度的倾向。
• 连接臂和相对弹簧中扭杆的焊缝上的高剪切载荷，这限制了最大轴向载荷。
• 在不平坦的表面上稳定性较差，尤其是在快速弯道中。

带有耦合杠杆的曲柄轴可用作后从动轴。

摆（角）轴

也分别称为倾斜轴。 斜帘。 该车桥在结构上与曲柄车桥相似，但不同的是它具有倾斜的摆动轴线，这会导致车桥在悬挂期间自动转向以及对车辆产生转向不足的影响。

车轮使用叉杆和金属橡胶支架连接到车轴上。 在悬挂过程中，履带和车轮的挠度变化很小。 由于车轴不允许车轮转动，因此仅用作后（主要是驱动）车轴。 今天它不再使用，我们曾经在宝马或欧宝汽车中看到它。

多连杆轴

这种类型的车桥用于日产的第一款前旗舰产品 Maxima QX。 后来，较小的 Primera 和 Almera 获得了相同的后轴。

多连杆悬架显着改善了结构所基于的横向安装的扭转柔性梁的性能。 因此，Multilink采用倒U形钢梁连接后轮，弯曲时非常坚硬，而转弯时则相对灵活。 纵向的梁由一对相对光导杆固定，在其外端分别由带减震器的螺旋弹簧垂直固定。 前面还有一个特殊形状的垂直杠杆。

然而，与通常一端连接到车身外壳而另一端连接到车桥的柔性潘哈德梁不同，车桥使用 Scott-Russell 型多连杆复合元件，可提供更好的横向稳定性和车轮转向。 在路上。

斯科特-罗素机制 包括一个叉骨和控制杆。 与 Panhard 杆一样，它也将叉骨和扭转柔性梁连接到身体。 它具有横向紧固功能，可让您将拖臂做得尽可能细。

与潘哈德梁不同，车辆的叉臂不会在扭转柔性梁上的固定点旋转。 它用一个特殊的盒子固定，垂直方向是刚性的，但侧面是灵活的。 较短的控制杆连接叉骨（大约在其长度的中间）和外壳内的扭力杆。 当扭力梁的轴相对于车身升高和降低时，该机构的作用就像一个潘哈德杆。

但是，由于扭力梁末端的叉臂可以相对于梁横向移动，因此可以防止整个车轴横向移动，同时具有像简单的潘哈德杆一样的升力。

后轮仅相对于车身垂直移动，向右或向左转动没有区别。 当轴升高或降低时，这种连接还允许旋转中心和重心之间的运动非常小。 即使具有更长的悬架行程，专为某些车型设计以提高舒适度。 这确保了即使在明显悬挂或几乎垂直于道路的急转弯时，车轮也能得到支撑，这意味着保持轮胎与道路的最大接触。

Multilink 车桥可用作前轮驱动，也可用作驱动桥或后驱动桥。

多连杆车桥——多连杆悬架

• 它以最佳方式设置车轮所需的运动学特性。
• 更精确的车轮导向，最小的车轮几何变化。
• 驾驶舒适性和减震性。
• 阻尼单元中的低摩擦轴承。
• 改变一只手的设计而不必改变另一只手。
• 重量轻且结构紧凑 – 增加空间。
• 具有更小的尺寸和悬挂重量。
• 制造成本较高。
• 使用寿命较短（尤其是橡胶轴承 - 负载最大的杠杆的静音块）

多件式轴基于梯形轴，但在结构方面要求更高，并且由多个部分组成。 由简单的纵向或三角形臂组成。 它们横向或纵向放置，在某些情况下也倾斜放置（在水平和垂直平面中）。

复杂的设计 - 杠杆的独立性使您可以很好地分离作用在车轮上的纵向、横向和垂直力。 每个臂都设置为仅传递轴向力。 来自道路的纵向力由前导杆和前导杆承担。 不同长度的横向臂感知横向力。

横向、纵向和垂直刚度的微调也对驾驶性能和驾驶舒适性产生积极影响。 悬架和通常的减震器通常安装在支架上，通常是横向的臂。 因此，这个手臂比其他手臂承受更大的压力，这意味着结构更坚固。 不同的材料（例如钢与铝合金）。

为了增加多元件悬架的刚度，使用了所谓的副车架 - 轴。 车轴借助金属橡胶衬套（静音块）固定在车身上。 根据一个或另一个车轮的负载（规避机动、转弯），前束角会略有变化。

减震器仅承受最小的侧向应力（因此增加了摩擦力），因此它们可以显着变小并直接安装在螺旋弹簧中，与中心同轴。 悬架在危急情况下不会挂起，这对乘坐舒适性有积极影响。

由于制造成本较高，多片式车桥分别主要用于中高档车。 运动员。

根据汽车制造商的说法，多连杆车桥本身的设计差异很大。 一般来说，这种悬架可以分为更简单（3 连杆）和更复杂（5 个或更多杠杆）的安装座。

• 在三连杆安装的情况下，车轮的纵向和垂直位移是可能的，包括绕垂直轴的旋转，即所谓的 3 自由度 - 与前转向和后轴一起使用。
• 采用四连杆安装，允许垂直车轮运动，包括绕垂直轴旋转，即所谓的 2 自由度 - 与前转向和后轴一起使用。
• 在五连杆安装的情况下，只允许车轮垂直运动，即所谓的 1 自由度——更好的车轮导向，仅在后轴上使用。