汽車前輪轉(zhuǎn)向的驅(qū)動(dòng)原理

目前大部分汽車都是前輪驅(qū)動(dòng)，四驅(qū)越野車和部分全輪驅(qū)動(dòng)卡車的前輪也有驅(qū)動(dòng)力。很多人覺得不可思議。這個(gè)前輪負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向。雖然有兩個(gè)車輪并列，但是發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器是固定的。這種動(dòng)力是如何傳遞到兩個(gè)車輪上的？汽車前輪如何既能轉(zhuǎn)向又能行駛？我們來分析一下這個(gè)問題。早期的汽車都是后輪驅(qū)動(dòng)，前后橋是剛性集成橋。今天，卡車仍然是這種結(jié)構(gòu)。前輪負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向，通過轉(zhuǎn)向主銷(俗稱立軸)安裝在前軸上，可以左右自由擺動(dòng)。然后，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過一系列復(fù)雜的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)偏轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)車輪，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。后輪負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)，來自發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩通過離合器、變速器、萬(wàn)向節(jié)、驅(qū)動(dòng)橋(主減速器、差速器、半軸)傳遞給兩個(gè)后輪，驅(qū)動(dòng)汽車。驅(qū)動(dòng)橋是剛性的，驅(qū)動(dòng)輪和驅(qū)動(dòng)橋之間沒有位置變化，所以驅(qū)動(dòng)橋也是一體式的，一般封閉在后輪軸里，從外面看不到。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展和對(duì)汽車性能的需求，四驅(qū)系統(tǒng)和前輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也在不斷發(fā)展，所以汽車的前軸既要求有轉(zhuǎn)向功能，又要求有驅(qū)動(dòng)功能。能夠?qū)崿F(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)兩種功能的車軸稱為驅(qū)動(dòng)橋(一般指剛性集成橋)。車軸在結(jié)構(gòu)上裝有一般驅(qū)動(dòng)橋的主減速器、差速器、車橋等部件，以及一般轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向節(jié)、方向盤和輪轂。不同的是，由于轉(zhuǎn)向的需要，半軸分為內(nèi)軸(與差速器相連)和外軸(與輪轂相連)兩部分，由一個(gè)等軸萬(wàn)向節(jié)相連；另外，轉(zhuǎn)向主銷也分為上下兩段，分別固定在萬(wàn)向節(jié)的球形支架上。轉(zhuǎn)向節(jié)的軸是空心的，外軸穿過它。轉(zhuǎn)向節(jié)連接叉為球殼，既滿足轉(zhuǎn)向要求，又支撐轉(zhuǎn)向節(jié)的傳力。具體結(jié)構(gòu)如下：1。驅(qū)動(dòng)部分：驅(qū)動(dòng)橋上還有主減速器、差速器、半軸等部件，其中半軸分為內(nèi)外兩段，內(nèi)軸與差速器連接，接收發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力軸通過花鍵與輪轂連接，將動(dòng)力傳遞給車輪驅(qū)動(dòng)汽車。內(nèi)軸和外軸由等速萬(wàn)向節(jié)連接。這里起重要作用的是連接內(nèi)外軸的等角接頭。等速萬(wàn)向節(jié)有多種類型，如二聯(lián)式、三銷式、叉形和保持架式。雙聯(lián)軸器由兩個(gè)普通十字軸聯(lián)軸器串聯(lián)而成，尺寸較大，能傳遞較大扭矩，一般用于大型越野卡車。比如泰托拉等。三銷式是由雙銷式發(fā)展而來，結(jié)構(gòu)更緊湊，應(yīng)用于中型越野卡車。比如東風(fēng)EQ240等。叉式在驅(qū)動(dòng)叉和被動(dòng)叉之間放五個(gè)鋼珠，形成柔性動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，一般用于BJ212等輕型越野車。另一種是球籠式，在獨(dú)立懸架車輛上應(yīng)用廣泛，后面會(huì)單獨(dú)介紹。2.轉(zhuǎn)向部分：半軸必須穿過轉(zhuǎn)向節(jié)中心，所以轉(zhuǎn)向剖面不能連成一體，需要分成上下兩段。轉(zhuǎn)向節(jié)殼體分別與上主銷和下主銷連接，并可在其上左右自由擺動(dòng)。然后通過轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)，由轉(zhuǎn)向節(jié)臂控制轉(zhuǎn)向節(jié)的振動(dòng)，通過移動(dòng)車輪的振動(dòng)來實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。需要注意的是，上下主銷的軸線必須在一條直線上，以避免前輪的轉(zhuǎn)動(dòng)和偏轉(zhuǎn)之間的干涉，并且連接它們的線必須與車軸和其他聯(lián)軸器的中心一致。這是保證b

目前大部分轎車，SUV，MPV等。是帶有發(fā)動(dòng)機(jī)橫向前輪和前輪的獨(dú)立懸掛系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向模式不同于上述橋式驅(qū)動(dòng)橋。沒有嚴(yán)格意義上的車軸，變速器與主減速器和差速器合二為一，稱為“驅(qū)動(dòng)橋”。車軸外露，直接驅(qū)動(dòng)前輪；另一方面，車輪與車身的連接是獨(dú)立懸架。因?yàn)榉较虮P直接偏轉(zhuǎn)車輪，車輪不僅左右擺動(dòng)，還上下擺動(dòng)。所以要求半軸能隨時(shí)應(yīng)對(duì)這個(gè)位置的變化。為了在角度不斷變化的零件之間隨時(shí)傳遞動(dòng)力，半軸一般分為三段，由兩個(gè)球籠連接。車軸與驅(qū)動(dòng)橋差速器連接，并接收變速器輸出的動(dòng)力；然后將動(dòng)力傳遞給內(nèi)球籠，內(nèi)球籠是一個(gè)伸縮式球籠萬(wàn)向聯(lián)軸器(VL接頭)。在傳遞扭矩的過程中，主、從軸不僅相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，而且適應(yīng)車輪上下擺動(dòng)時(shí)半軸長(zhǎng)度的變化。然后，動(dòng)力傳遞到中間軸，然后傳遞到外保持架。這是一種固定保持架自由接頭(RF接頭)，其特點(diǎn)是在傳遞扭矩的過程中，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸只能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，不能軸向位移，可以應(yīng)對(duì)車輪的大角度偏轉(zhuǎn)。最后將動(dòng)力傳遞給外軸，外軸通過外軸的花鍵與輪轂連接，使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，汽車可以在轉(zhuǎn)向的同時(shí)將動(dòng)力傳遞給車輪。換句話說，我們可以談?wù)撧D(zhuǎn)向和駕駛。目前也有很多獨(dú)立后輪懸掛，后輪驅(qū)動(dòng)的車型。他們的力量是如何傳遞的？沒有嚴(yán)格意義上的車軸，只有由主減速器和差速器組成的驅(qū)動(dòng)橋。后輪可以上下跳動(dòng)，所以車軸不是一體的，需要從中間分開。分離軸滿足在位置變化的兩部分之間傳遞動(dòng)力的條件。半軸上裝有兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞角度的改變。驅(qū)動(dòng)橋輸出的動(dòng)力首先傳遞給球籠，然后傳遞給半軸，再通過靠近驅(qū)動(dòng)輪位置的球籠傳遞給驅(qū)動(dòng)輪。汽車行駛時(shí)，車輪會(huì)上下擺動(dòng)，但允許側(cè)籠彎曲一定角度，因此動(dòng)力傳遞不會(huì)中斷。但由于車輪上下運(yùn)動(dòng)的范圍有限，半軸的彎曲角度較小，只用于傳力，不用于轉(zhuǎn)向。