请告诉我所有与车轴相关的配件和零件(主要的好,螺丝之类的小东西不用),还有英文专业术语。
驱动系统分为四个主要部分:车轴、车轮、车架和悬架。
车轴(也叫车轴)通过悬架与车架(或承载式车身)连接,两端装有汽车车轮。它的作用是在车架(或承载体)和车轮之间传递各个方向的力。
车轴可以是整体式的,像一个巨大的杠铃,两端通过悬挂系统支撑车身,所以整体式车轴通常与非独立悬挂配合;车轴也可以断开,像两把伞插在车身两侧,再用悬挂系统支撑,所以断开的车轴是用独立悬挂的。
根据驱动方式的不同,车轴也分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支撑桥四种。其中,转向桥和支撑桥属于从动桥。大多数汽车采用前后驱动(FR),因此前轴用作转向轴,后轮轴用作驱动桥。另一方面,前置前驱(FF)车辆的前轴成为转向驱动轴,后轮轴作为支撑轴。
转向桥的结构基本相同,由两个转向节和一个横梁组成。如果把横梁比作车身,转向节就是他左右摇摆的脑袋,脖子就是我们常说的主销,车轮装在转向节上,就好像他头上戴了一顶草帽。但是,开车的时候,草帽转了,头却不转了。中间用轴承隔开,头部只是左右晃动。颈——主销是车轮转动的轴,而这个轴的轴线与地面不垂直,车轮本身也不垂直。我们将在车轮定位一节中详细讨论。
转向驱动桥和转向桥的区别在于,一切都是空心的,横梁变成了桥壳,转向节变成了转向节壳,因为里面有传动轴。该驱动轴被位于桥壳中间的差速器分成两个半轴。两个草帽不是简单的戴在头上,而是直接和里面的两个半轴相连。半轴的“颈部”位置还有一个接头——万向节,所以半轴也变成了两部分,内半轴和外半轴。
方向盘的定位
方向盘的转向轴——主销不是垂直于地面,而是向两个方向倾斜,即主销内倾角和主销后倾角。车轮本身也有外倾角和前束。先说主销后倾角。站在车身左侧观察汽车左前轮,会发现主销是向后倾斜的。这样做的主要目的是使主销的延长线与车轮接触点前面的地面相交。
这样的设计是为了让车轮在滚动过程中保持稳定,不至于左右摇摆。我们不做过多的理论解释,只举一个例子:可能有些读者小时候玩过推铁环的游戏。我们用一根头上带圈的长铁棒从后面推一个大铁环,使其滚动,使游戏具有挑战性。但是,如果我们改变方法,让铁与铁环的接触点在铁环与地面的接触点之前,就会发现这样大大降低了游戏的挑战性,铁环也不再那么容易晃动甚至翻倒。这就是主销后倾角的妙用。
让我们看看主销后倾角。站在车尾观察汽车的右前轮,发现主销倒向左侧,也就是倒向内侧。
这样做的目的是使车轮在转弯时倾斜。我们举一个生活中的例子:当我们骑自行车转弯时,我们会很自然地把车往转弯的方向倾斜,这样车轮就和地面有了一个角度。学过物理的人都知道,这样做是为了产生足够的向心力。汽车也是如此。向右转弯时,右轮会在主销后倾角和后倾角的作用下向右倾斜。虽然左轮也有主销后倾角,但不会向左倾斜,因为主销后倾角的原因,会被拉回来,甚至稍微向右倾斜。不仅如此,两侧车轮的转动还使右车体下降,左车体上升,整个车体向右倾斜,从而产生足够的向心力。
除了上述的主销后倾和内倾两个角度外,车轮的中心平面不是垂直于地面,而是向外倾斜一个角度,这种情况称为车轮外倾角。因为如果空的时候车轮刚好垂直于地面,满了的时候车轴会因为压力而变形,中间下陷,两头翘起来,车轮向内翻,会加速轮胎的磨损。另外,向内倾斜的车轮从两端向内压迫轮毂上的轴承,增加了它的载荷,降低了它的使用寿命。因此,在安装车轮时,需要预先使车轮具有一定的外倾角,这也使其适应拱形路面。
车轮有外倾角后,滚动时两侧车轮会向外滚动。由于横拉杆和车轴的约束,车轮不可能向外滚动,因此车轮如果不能按照其预期轨迹滚动,必然会发生侧向滑动,加剧轮胎的磨损。为了消除这种不良影响,在安装车轮时,汽车的两个前轮是不平行的。低头看车轮,会发现两个前轮就像人的八字脚一样。这叫做前束。
在外倾角和前束的共同作用下,车轮基本可以直线滚动,没有任何侧向影响。这是车轮定位的四个要素:主销后倾角、主销后倾角、外倾角和前束。
轮胎的结构和规格
轮胎是汽车行驶系统的重要组成部分。
近年来,无内胎充气轮胎在轿车和部分卡车上得到了广泛的应用,所以这里讨论的基本上都是最常用的无内胎轮胎,也就是通常所说的真空轮胎。
轮胎的结构分为三部分:胎体、帘布和胎面。
胎体柔软,胎面坚硬。中间帘线起到加强胎体强度和定型的作用,加入更多的金属线,提高轮胎的弹性性能。
汽车轮胎大致分为子午线轮胎和斜交轮胎。斜轮胎的帘线呈对角排列,故名。胎体构成了轮胎的基本骨架,从外胎面到胎侧的柔软度是一致的。斜交轮胎虽然噪音低,胎面柔软,低速行驶时乘坐舒适性好,价格低廉,但综合性能不如子午线轮胎。汽车厂商都是以子午线轮胎为前提开发新车的。随着子午线轮胎的不断改进,斜交轮胎将基本被淘汰。
子午线轮胎的帘布层相当于轮胎的基本骨架,其排列方向与轮胎的子午线断面一致。由于轮胎在行驶时要承受较大的切向力,为了保证帘线的稳定性,其外面有几层由高强度、不抗拉材料制成的带束层(也叫收紧层),帘线方向与子午线断面有较大的角度(70-75度),材料多为玻璃纤维、聚酰胺纤维或钢丝。轮胎侧表面的刚度小于胎面,因此转弯时轮胎侧表面因地面的侧向力而变形,从而保证外胎面的接触面积基本保持不变。
与普通斜交轮胎相比,子午线轮胎具有弹性高、耐磨性好、滚动阻力低、附着性好、缓冲性能好、承载能力大、不易爆胎等优点。缺点是侧壁容易开裂,侧向变形大导致汽车侧向稳定性略差,制造技术要求高,成本高。
下面举两个例子来说明斜交轮胎和子午线轮胎的规格和识别。斜胎:5.60-13 4PR 5.60:胎宽(5.6寸)13:合适的轮辋直径(13寸)4PR:轮胎强度(相当于四层)子午线轮胎:195/60R14 80。60:平坦度(轮胎子午线断面长宽比)(60%) R:轮胎结构(子午线)14:合适的轮辋直径(14英寸)85:允许载荷代码H:极限速度符号(H=210km/h)。
弹性元件
螺旋弹簧:是现代汽车中使用最多的弹簧。减震能力强,乘坐舒适性好;缺点是悬挂系统长,占用空间大,安装位置接触面也大,难以紧凑布置悬挂系统。由于螺旋弹簧本身不能承受侧向力,不得不采用独立悬架中的四连杆螺旋弹簧等复杂的组合机构。
出于乘坐舒适性的考虑,对于高频小振幅的地面冲击,我们希望弹簧可以更软一些,但在冲击力大的时候可以更硬一些,减少冲击行程,所以弹簧需要同时具有两个甚至更多的刚度。可以使用不同钢丝直径的弹簧或不同螺距的弹簧,其刚度随着载荷的增加而增加。
钢板弹簧:多用于厢式车和卡车,由若干根长度不同的细长弹簧片组成。与螺旋弹簧相比,结构更简单,成本更低,可以紧凑地装配在车身底部,工作时各件之间产生摩擦,因此本身具有衰减作用。但如果发生严重的干摩擦,就会影响吸收冲击的能力。重视乘坐舒适性的现代汽车很少使用。
扭杆弹簧:它是由弹簧钢制成的长杆,具有抗扭刚度。一端固定在车身上,另一端连接在悬架的上臂上。当车轮上下运动时,扭杆扭曲变形,起到弹簧的作用。
气弹簧:利用气体的可压缩性来代替金属弹簧。它最大的优点是具有可变的刚度,随着气体的不断压缩而逐渐增大,而且这种增大是一个连续渐进的过程,不像金属弹簧。它的另一个优点是可调性,即弹簧的刚度和车身的高度可以主动调节。
通过主副气室的配合,弹簧可以处于两种刚度工作状态:主副气室同时使用时,气量变大,刚度变小,反之(仅使用主气室),刚度变大。气弹簧的刚度由计算机控制,在高速、低速、制动、加速、转弯等情况下,根据需要的刚度进行调整。气弹簧也有弱点。为了通过压力变化来控制车辆高度,需要配备气泵和各种控制附件,例如空气干燥器。如果保养不当,系统会生锈失效。另外,如果不同时使用金属弹簧,一旦漏气,车就跑不起来。
虽然弹簧可以减少路面对车身的冲击,但是如果不尽快停止它的震动,我们将会骑在一辆不停跳动的车上。因此,需要在弹簧运动的过程中加入一定的阻力(学名为阻尼),使弹簧的振动迅速衰减。减震器就是这个减震装置。
减震器
减震器的结构是将带活塞的活塞杆插入缸内,缸内充油。活塞上有一个节流孔,这样活塞分隔的两部分空间里的油可以互相补充。粘性油通过节流孔时会产生阻尼。节流孔越小,阻尼力越大,油的粘度越大,阻尼力越大。如果节流孔大小不变,当减振器工作速度较快时,阻尼过大会影响对冲击的吸收。因此,在节流孔的出口处安装了一个圆盘形的板簧阀。当压力增加时,阀门被推开,节流孔的开度增加,阻尼减小。因为活塞是双向运动的,所以活塞两侧都装有钢板弹簧阀,分别称为压缩阀和伸展阀。
减震器按其结构可分为双管式和单管式。双缸式是指减震器有内缸和外缸,活塞在内缸内运动。由于活塞杆的进出,内缸的油量增加和收缩,所以要通过与外缸交换来维持内缸的油量平衡。所以双缸减震器应该有四个阀门,即除了上面提到的活塞上的两个节流阀外,还有安装在内外缸之间的循环阀和补偿阀来完成交换功能。
与双缸式相比,单缸式减震器结构简单,减少了一套气门系统。它在气缸下部装有浮动活塞(所谓浮动是指没有活塞杆控制其运动),浮动活塞下方形成一个封闭的气室,充有高压氮气。由活塞杆进入和离开油引起的上述液位变化通过浮动活塞的浮动自动适应。除了以上两种减震器,还有阻力可调式减震器。它可以通过外部操作改变节流孔的大小。最近,电子控制减震器被用作汽车中的标准设备。行驶状态由传感器检测,最佳阻尼力由计算机计算,使减震器上的阻尼力调节机构自动工作。
悬架系统
悬架是车架(或承载式车身)与车轴(或车轮)之间所有传力连接装置的总称。一般由弹性元件、减震器和导向机构三部分组成。
前悬架系统
目前前悬架基本采用独立悬架系统,即左右车轮通过悬架装置独立连接在车身上,也就是说可以独立上下跳动。悬架系统由连杆机构、弹簧和减震器组成,呈三角形、四边形或其他形状,以固定车轮与车身之间的相对位置,车轮在弹簧的作用下可以相对于车身上下移动。最常见的是双横臂和麦弗逊式(又称滑柱摆臂)。
双叉臂悬架通过两根上短下长的叉臂将车轮与车身连接起来。两个叉骨并不是真正的杆状,大体上类似于英文字母Y或c,这样的设计不仅是为了增加强度和提高定位精度,也是为了给减震器和弹簧的安装留出空间和安装位置。同时下横担长度较长,与车轮中心大致在同一水平线上。这样做的目的是防止车轮跳动时下横担摆动过大,也保证了车轮的倾斜角度不会变化太大。这种结构比较复杂,但是比较耐用,减震器载荷小,寿命长。
滑柱摆臂式悬架结构比较简单,只有下横臂和减震器-弹簧组两个机构连接车轮和车身。其优点是结构简单,重量轻,占用空间小,上下行程长。缺点是由于减震器-弹簧组作为主销,同时承受地面作用于车轮的侧向力,所以上下运动时阻力较大,磨损增加。并且急转弯时,左右车轮因车身侧倾而向外侧倾斜,导致转向不足,弹簧越软,这种倾向越大。
后悬架系统
后悬架系统的种类比前悬架系统多。原因之一是驾驶模式的不同决定了后桥的存在,这也与车身重量有关。主要有两种:连杆式和摆臂式。
连杆主要用于FR驱动模式,后轮轴左右一体(与中间差速器刚性连接)。过去,钢板弹簧用于支撑车身。现在为了提高乘坐舒适性,采用了后面要提到的连杆和摆臂式,使用了乘坐舒适性好的螺旋弹簧。左右两侧各有一对连杆,分为上拉杆和下拉杆。作为传递侧向力(汽车驱动力)的机构,它们通常与侧向推力杆一起构成五杆机构。横向推力杆的一端与车体连接,另一端与车轴连接,以防止车轴(或车体)横向移动。当车轴因颠簸而上下移动时,横向推力杆会绕与车体连接的接触点作弧形运动。如果摆角过大,车轴与车体之间会有明显的横向相对运动。类似于下臂的原理,横向推力杆要设计得长一些,以减小摆角。
连杆悬架与车轴为一体,弹簧下质量大,左右车轮不能独立运动,因此颠簸路面对车身产生的冲击能量比较大,乘坐舒适性差。所以采用摆臂方式,只固定车轴中间的差速器,左右半轴在差速器和车轮之间设置万向节,并绕其摆动,车轮和车架通过Y型下摆臂连接。“Y”的一端与车轮刚性连接,另两个端点与车架连接形成转轴。根据转轴是否与车轴平行,摆臂悬架可分为全拖摆臂和半拖摆臂。平行摆臂是全拖,非平行摆臂叫半拖。
车轴的英文名是Axle。
设计元素
设计团队的任务通常分为三个主要方面:外部设计、内部设计以及颜色和装饰设计。平面设计也是汽车设计的一个方面;如果首席设计师认为合适,这通常在设计团队中共享。设计不仅仅关注汽车零部件孤立的外形,而是从整车包装开始,集中关注形式与功能的结合。
美学价值也需要符合人体工程学的功能和实用特征。特别是,汽车电子零部件将为汽车设计师带来更多挑战,他们需要更新与新兴汽车配件相关的最新信息和知识,特别是仪表板移动设备,如GPS导航、卫星无线电、高清无线电、移动电视、MP3播放器、视频播放和智能手机接口。虽然不是所有的新车辆配件都被指定为工厂标准项目,但其中一些可能是不可或缺的,以确定任何特定车辆模型的未来路线。
[编辑]外观设计(造型)
负责车辆外部设计的设计师开发车辆的比例、形状和表面。外观设计首先由一系列的数字或手工图纸完成。越来越多的详细图纸得到执行和批准。粘土(工业橡皮泥)和/或数字模型是根据图纸开发的,并与图纸一起开发。来自这些模型的数据然后被用于创建最终设计的全尺寸实体模型(白色车身)。使用3轴和5轴数控铣床,首先在计算机程序中设计粘土模型,然后使用机器和大量粘土进行“雕刻”。即使在powerwalls上有高级3d软件和虚拟模型的时代,粘土模型仍然是评估汽车设计的最重要工具,因此在整个行业都有使用。
[编辑]室内设计(造型)
负责车辆内部设计的设计师开发仪表板、座椅、车门饰板、车顶内衬、立柱饰件等的比例、形状、位置和表面。这里强调的是人体工程学和乘客的舒适性。此处的程序与外部设计相同(草图、数字模型和粘土模型)。
[编辑]颜色和装饰设计
颜色和装饰(或颜色和材料)设计师负责研究、设计和开发车辆上使用的所有内部和外部颜色和材料。这些包括油漆,塑料,织物设计,皮革,谷物,地毯,头条新闻,木材装饰,等等。颜色、对比、纹理和图案必须精心组合,才能给车辆带来独特的内部环境体验。设计师与室内和室外设计师紧密合作。
设计师从其他设计领域汲取灵感,例如:工业设计、时尚、家居装饰和建筑。对全球趋势进行了具体研究,以设计未来两到三个车型年的项目。趋势板是根据这项研究创建的,目的是跟踪与汽车行业相关的设计影响。然后,设计师使用这些信息来开发主题和概念,然后进一步完善并在车辆模型上进行测试。