The basic structure
基本结构 P915
到目前为止，我们已经处理了道路车辆的引擎、变速器、车轴和车轮的推进子系统。现在我们来看看安装发动机和变速器的主总成，以及它和轴轮副总成之间的相互连接。这是运输单元，包括在舒适和安全中运载乘客，或对于卡车，则是安全无损伤地运载有效载荷。
35.1 框架
早期的汽车和大多数现代商用车传统上都有通道截面框架构件，如图35.1所示 - 钢压制或由钢板或钢带制成。在可行的情况下，通过螺栓连接，铆接或焊接将支架连接到部分的腹板上。这避免了在法兰中引入应力集中器，当整个截面承受弯曲载荷时，法兰是应力最大的部件。对于重型商用车辆，螺栓经常用于框架结构中，包括用于横向构件的附接，因为这种框架通常是相当容易接近的，因此维护比在车架上更容易。铆钉必须非常巧妙地安装，最好是冷的，否则它们容易松动。在商用车辆经受的严重货架载荷下，焊缝往往会遭受疲劳失效。由于这种负载以及由于沿着框架长度的整体刚度的突然变化而需要避免局部高应力 - 例如在驾驶室和车身之间 - 箱形截面的扭转刚性框架被广泛认为不适合于重型商用车辆。低碳钢 - 易于压制和焊接 - 曾经是所有框架的不变选择，但现代重型商用车甚至一些轻型车辆通常都有碳锰钢框架，屈服应力约为3620 kg / cm2。
图35.1插图（a）是纵向和横向的横截面构件
随着独立前悬架的引入，底盘车架被要求承受更高的扭转载荷。这是因为，虽然梁轴上的半椭圆形板簧的中心必须位于前轮的内侧以留出用于转向它们的间隙，但是有效的弹簧基座 - 弹簧中心之间的距离 - 具有独立的前悬架。等于赛道。在这些情况下，当一侧的车轮仅在凸起上方上升时，其施加在车架上的向上推力对于车辆的纵向轴线具有更大的杠杆作用。结果是必须寻求增加框架的抗扭刚度的手段。只要它们的末端是封闭的 - 例如，通过焊接到它们，平板或法兰盘 - 或者以其他方式强力加固，使得它们不会形成菱形或以任何其他方式扭曲任何形状的管状部分 - 圆形，椭圆形，三角形，方形，矩形等 - 本质上是非常刚性的扭转。因此，这些部分开始用于车架上的纵向和横向构件。已使用的部分选择如图35.2所示。
扭转负载最重的横向构件当然是那些支撑独立前悬架的横向构件。这部分是因为制动扭转反应是由道路向后推力施加在轮胎接触面上并通过制动盘或鼓式制动器背板传递到短轴，然后通过悬挂连杆传递到车架。另外，由于单轮凸起 - 当仅一侧的车轮上升时，在该横向构件中产生完全不同的扭转载荷。这种凸起，提升框架前端的一侧，使远侧和后端向下离开其原始位置，从而使侧构件倾向于扭转前横向构件，并且顺便地扭转所有其他构件。因此，在横向构件和侧构件之间需要重的角撑。必须避免在横向构件和侧构件之间的接合处或附近处的刚度的突然局部变化，否则将经历由于疲劳失效引起的麻烦。对于英国合理数量生产的大型汽车而言，最后设计的最后一个框架是Humber Super Snipe，图35.3。这具有各种横截面的箱形截面构件，以便于它们容纳在地板下方并彼此固定。前横向构件是非常大比例的顶帽部分，其底板凸缘焊接有封闭板。这样的部分对于承载悬挂连杆枢轴，弹簧和减震器安装件的角撑板和顶部和底部的支架是相当方便的。框架还具有十字形支撑构件，由背对背焊接的通道部分制成。在中心处，十字形构件的顶部凸缘拱起在腹板中的间隙孔上，传动轴穿过该间隙孔。
在十字形的端部和侧构件的曲柄部分之间还存在大量的角撑。十字形支撑构件在框架上的扭转加强效果可以以两种方式中的任何一种来解释。首先，它与框架的相邻侧面和横向构件一起形成一个扁平矩形截面的单个巨大管状构件，其外边界在每一侧是每侧的侧构件的腹板，并且顶部和底部，侧构件的凸缘，横向构件和十字形支撑。从结构的角度来看，这类似于延伸所有凸缘以形成封闭框架顶部和底部的连续腹板，以形成巨大的扁平矩形截面。事实上，完全封闭实际上已经成功地解决了扭转振动问题，该问题在奥斯汀A90大西洋的开发阶段引起了震动，并且在1949年由作者获得专利。给定壁厚的任何封闭管的刚度顺便地与其包围的横截面积成正比。
图35.3 Humber Super Snipe。框架的所有主要构件都是12 swg钢板
23.1 Clutch, gearbox and live axle transmission – general arrangement
离合器，变速箱和活轴转动-整体布置 P 711
该系统如图23.1所示。发动机位于前部，曲轴平行于车辆轴线。从发动机，驱动器通过离合器和短轴（c）传递到变速箱。在汽车中，这个短轴几乎总是与变速箱中的主齿轮成为一体，但是在一些商用车辆中，它是一个单独的部件，通常在每个端部具有柔性或万向节，并且在某些情况下，具有滑动接头。一端。从变速箱，“螺旋桨轴”或“万向轴” - 一端带有滑动接头，两端带有万向节 - 将驱动装置带到带电后轴上。活动轴是通过其传递驱动器的轴，而死轴是不传递驱动器的轴。轴内的斜面或蜗杆传动装置（g）使驱动装置旋转90°，差速齿轮将两个驱动轴或半轴（j）之间的距离均匀分开，将其带到车轮上。
这些构件的功能如下。离合器是将发动机与驱动轮断开，并且还必须在发动机运转时连接发动机，且不会对驱动轮产生冲击。由于离合器通过弹簧加载机构保持接合并且通过踏板上的脚的压力而脱离，因此除非驾驶员在车辆中，否则它不会脱离。因此，当驾驶员想要在发动机运转时离开车辆并且优选地也用于启动发动机，必须通过使用变速杆将发动机与驱动轮断开，将其置于“空档”，或齿轮脱离位置。
变速箱的主要功能是使驾驶员能够改变发动机和驱动轮之间的杠杆作用以适应当前的条件有梯度，载荷，所需的速度等。当螺旋桨轴将驱动装置传递到后轴时，当其弹簧元件偏转时，在其端部处的万向接头允许发动机和变速箱组件以及后轴相对于彼此移动。通常与其中一个万向节一体的滑动接头适应传动轴长度的变化，因为其后端与后轴一起垂直上升和下降，并且其前端围绕齿轮箱后面的万向节枢转。齿轮（g），在所谓的最终驱动单元中，将驱动器旋转90°并以大约4：1的比率降低速度，因为驱动轮必须比发动机慢得多地旋转。在最终驱动单元内也是差动齿轮装置，其在两个车轮之间均等地分配驱动扭矩，同时允许它们在车辆转弯时以不同的速度同时旋转。在图23.1中，变速箱显示为一个单独的单元，但这种前置发动机后轮驱动布局的另外两种变型正在使用中。一个是“单元结构” ，几乎在汽车上是通用的 - 其中变速箱壳体与离合器“钟罩”整体或螺栓固定，而后者又类似地固定在发动机曲轴箱上。这具有清洁，重量轻，外观整洁和制造成本低的优点。它的主要缺点是离合器相对难以接近。除了离合器和变速箱的可接近性之外，图23.1中的布局还可以使用更短且因此更轻的最终传动螺旋桨轴，从而避免了与旋转和其他振动相关的潜在问题。第二种变型需要将变速箱结合到后轴中，以形成现在广泛称为变速驱动桥单元的部件。由于三个主要原因，这种安排很少使用：首先，它往往比其他安排成本高得多;其次，它需要使用第5.3节所述的死轴或无轴传动装置;第三，安装重型变速驱动桥是非常困难的，以便容纳输入和输出传动轴的运动，扭矩和力，但仍将其隔离以防止噪声和振动传递到车辆结构。对于某些类型的变速箱 - 特别是行星齿轮 - 离合器动作在变速箱本身内执行，因此来自发动机的驱动装置直接通过轴或通过液力耦合器或变矩器传递。轴可以与变速箱机构分开或一体形成。活轴以多种形式构建。在图23.1中称为单减速轴，因为在（g）的最终传动中，螺旋桨轴和最终传动之间的速度降低在一个阶段中实现。在一些重型卡车中，由于减速比可能必须高得多，因此减速可在两个甚至三个阶段中完成，使用双减速甚至三减速轴。
23.2 Layout of rear-engine vehicles with live axles
带有活动轴的后置发动机车辆的布局 P713
后发动机和活动轴布置对于公共汽车和客车具有优势，主要是因为它允许地板设置在较低水平并且几乎在整个底盘长度上是平坦且清晰的。在图23.2中，发动机和变速箱构造为单个单元，其横向安装在后轴后面。离合器介于发动机和变速箱之间，而在该箱的另一端是称为传动驱动器的锥齿轮副。为了将驱动器传递到后轴，锥齿轮对的从动齿轮通过万向接头连接到相对短的传动轴，该传动轴类似地在其另一端连接到最终驱动单元的小齿轮轴。显然，螺旋桨轴越短，它必须摆动的角度越大，以适应发动机在其安装件和轴上弹簧上的相对运动。因此，最终驱动单元结合在轴的一侧，而不是靠近其中心。在最终驱动和传动驱动端，驱动器从螺旋桨轴转过小于90°，这简化了两对齿轮的设计。这种布局的一个困难是在车辆的整个宽度内容纳长发动机，变速箱和传动装置。
出于这个原因，一些制造商已将其发动机纵向安装在后轴后面。这种布局已在图23.3中采用，其中齿轮箱单独安装在轴的前面。因为发动机和变速箱之间的联轴器上的万向接头必须仅容纳由于安装件和车架或结构的偏转而产生的相对运动 - 而不是轴的运动 - 它们可以是简单类型。但是，在短传动轴上需要恒速接头。再次在图23.4中，采用了单独安装的横向发动机和变速箱单元，但差速器可以更靠近车轴的中心。所有后置发动机装置的缺点包括从驾驶位置开始的控制行程的长度以及驾驶员可能无法听到发动机并判断其速度的事实，以便更换档位，尤其是在嘈杂的城市交通中。然而，如果使用自动变速器，则不会出现后一个问题。横向后发动机装置显然需要角度驱动，并且几个变速器制造商生产这样的单元。它通常由壳体中的锥齿轮对组成，该壳体可以用螺栓固定在齿轮箱或发动机和离合器或变矩器组件上。在图23.5中，减速器 - 变速器制动器 - 安装在变速箱中，变速箱用螺栓固定在角度驱动壳体上。在MCW Metrobus安装中，联轴器将角度传动轴连接到发动机和离合器组件。有关汽车前置，后置和中置发动机安装的一些附加说明见第3.64节。
23.3 Dead-axle and axleless transmission arrangements
死轴和无轴传动装置
“de Dion”轴布局和具有独立悬架的无轴系统的传动装置是类似的。从发动机，离合器和变速箱，驱动器通过传动轴到达最终驱动单元A，其安装在车辆的结构上，而不是包含在轴内。翻过90°并分开
同样在两个短驱动轴C之间，它然后被传送到轮子，轮子在固定到死轴E的外端的支架中承载的轴承上旋转，或者如果使用独立的悬架系统则传递到悬架机构。通过在驱动轴C的两端的万向节B来适应车轮相对于车辆结构的运动，并且通过使它们通过某种形式连接成两部分来获得轴C的长度 - 或伸缩 - 的相应变化。花键或滑动联轴器。弹簧介于死轴E和车轴座的结构之间，位于死轴的端部上，通常位于容纳车轮轴承的同一支架上。 de Dion系统也可以与所谓的变速驱动桥一起使用，唯一的区别是在离合器和变速驱动桥单元之间而不是在变速箱和最终驱动单元之间插入传动轴。与活动轴相比，de Dion布局的主要优点在于它减轻了差速器和最终驱动单元的重量，并且车轮保持彼此固定的关系 - 平行或略微向内朝向顶部倾斜，以抵抗车辆在转弯时受到离心力作用的后端漂移。同时，避免了使用链条所带来的麻烦。
一个缺点在于驱动轴的短路，并且因此它们移动的角度较大，这需要使用相当昂贵的万向节。另一个原因是，当一个车轮单独上升时，两个轮胎和道路之间的接触点向侧面移动，这瞬间产生轻微但明显的后端转向效果，因此对稳定性和操纵性产生不利影响。当没有车轴时，车轮与车架的连接和弹簧装置是按照第43章和第44章所述的各种方式进行的。通过这些布局中的一些，可以省去外部万向节和滑动轴上的联轴器C.前置发动机和带有独立悬架的后轮驱动布局如图23.8所示。尽管发动机，离合器和变速箱单元以及单独的最终驱动单元都承载在车辆的框架或基本结构上，但仍然在传动轴的端部使用通用或柔性接头。这是为了适应这两个单元之间可能发生的轻微差动，这是由于它们的柔性安装件和车辆结构的偏转。最终驱动单元的安装件上的力是迄今为止最大的问题，主要是由于最终驱动扭矩的反作用力。与振动隔离相关的负载和在动态条件下支撑单元的重量并不是那么严重，因此需要更软的安装。
当没有车轴时，车轮与车架的连接和弹簧装置是按照第43章和第44章所述的各种方式进行的。通过这些布局中的一些，可以省去外部万向节和滑动轴上的联轴器C.前置发动机和带有独立悬架的后轮驱动布局如图23.8所示。尽管发动机，离合器和变速箱单元以及单独的最终驱动单元都承载在车辆的框架或基本结构上，但仍然在传动轴的端部使用通用或柔性接头。这是为了适应这两个单元之间可能发生的轻微差动，这是由于它们的柔性安装件和车辆结构的偏转。最终驱动单元的安装件上的力是迄今为止最大的问题，主要是由于最终驱动扭矩的反作用力。与振动隔离相关的负载和在动态条件下支撑单元的重量并不是那么严重，因此需要更软的安装。
前轮驱动车辆的无轴传动装置如图23.9所示。这示意性地表示在汽车中的安装，其中发动机纵向安装在前轮的前方并且齿轮箱安装在它们的后部，最终的驱动器插入在两者之间。在这种情况下，变速箱属于全间接类型，如第26.25节所述。因此，其输出轴低于其输入轴，而不是两者在线的更常见
英语原文共 1188 页
资料编号：[5162]
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