汽車(chē)前輪轉(zhuǎn)向的驅(qū)動(dòng)原理

目前大部分汽車(chē)都是前輪驅(qū)動(dòng)，四驅(qū)越野車(chē)和部分全輪驅(qū)動(dòng)卡車(chē)的前輪也有驅(qū)動(dòng)力。很多人覺(jué)得不可思議。這個(gè)前輪負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向。雖然有兩個(gè)車(chē)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(chē)輪上的？汽車(chē)前輪如何既能轉(zhuǎn)向又能行駛？我們來(lái)分析一下這個(gè)問(wèn)題。早期的汽車(chē)都是后輪驅(qū)動(dòng)，前后橋是剛性集成橋。今天，卡車(chē)仍然是這種結(jié)構(gòu)。前輪負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向，通過(guò)轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)(俗稱(chēng)立軸)安裝在前軸上，可以左右自由擺動(dòng)。然后，汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過(guò)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(chē)輪，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)轉(zhuǎn)向。后輪負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)，來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩通過(guò)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(chē)。驅(qū)動(dòng)橋是剛性的，驅(qū)動(dòng)輪和驅(qū)動(dòng)橋之間沒(méi)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(chē)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)汽車(chē)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(chē)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(chē)輪轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)兩種功能的車(chē)軸稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)橋(一般指剛性集成橋)。車(chē)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(chē)橋等部件，以及一般轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向節(jié)、方向盤(pán)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(xiāo)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(guò)它。轉(zhuǎn)向節(jié)連接叉為球殼，既滿(mǎn)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(guò)花鍵與輪轂連接，將動(dòng)力傳遞給車(chē)輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。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(lèi)型，如二聯(lián)式、三銷(xiāo)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(chē)。比如泰托拉等。三銷(xiāo)式是由雙銷(xiāo)式發(fā)展而來(lái)，結(jié)構(gòu)更緊湊，應(yīng)用于中型越野卡車(chē)。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(chē)。另一種是球籠式，在獨(dú)立懸架車(chē)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(guò)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(xiāo)和下主銷(xiāo)連接，并可在其上左右自由擺動(dòng)。然后通過(guò)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(guò)移動(dòng)車(chē)輪的振動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向。需要注意的是，上下主銷(xiāo)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(chē)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(chē)，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(méi)有嚴(yán)格意義上的車(chē)軸，變速器與主減速器和差速器合二為一，稱(chēng)為“驅(qū)動(dòng)橋”。車(chē)軸外露，直接驅(qū)動(dòng)前輪；另一方面，車(chē)輪與車(chē)身的連接是獨(dú)立懸架。因?yàn)榉较虮P(pán)直接偏轉(zhuǎn)車(chē)輪，車(chē)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(chē)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(guò)程中，主、從軸不僅相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，而且適應(yīng)車(chē)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(guò)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(chē)輪的大角度偏轉(zhuǎn)。最后將動(dòng)力傳遞給外軸，外軸通過(guò)外軸的花鍵與輪轂連接，使車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，汽車(chē)可以在轉(zhuǎn)向的同時(shí)將動(dòng)力傳遞給車(chē)輪。換句話說(shuō)，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(chē)型。他們的力量是如何傳遞的？沒(méi)有嚴(yán)格意義上的車(chē)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(chē)軸不是一體的，需要從中間分開(kāi)。分離軸滿(mǎn)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(guò)靠近驅(qū)動(dòng)輪位置的球籠傳遞給驅(qū)動(dòng)輪。汽車(chē)行駛時(shí)，車(chē)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(chē)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。