【基本知识】
一、车桥结构
车桥（俗称车轴）通过悬架和车架（或承载式车身）相连，两端安装车轮，其功用是传递车架（或车身）与车轮之间各方向的作用力及其所产生的弯矩和扭矩。
根据悬架结构型式的不同，车桥分为断开式和整体式两种。与独立悬架配合使用的是断开式车桥，而与非独立悬架配合使用的是整体式车桥。
根据用途的不同，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型，其中转向桥和支持桥都属于从动桥。
在后轮驱动的汽车中，前桥不仅用于承载，而且兼起转向作用，称为转向桥。一般汽车多以前桥为转向桥。后桥不仅用于承载，而且兼起驱动的作用，称为驱动桥。
越野汽车和前轮驱动汽车的前桥，除了承载和转向的作用外，还兼起驱动作用，称为转向驱动桥。
只起支承作用的车桥称为支持桥。支持桥除不能转向外，其他功能和结构与转向桥相同。
1.转向桥
转向桥利用转向节使左、右车轮偏转一定角度，以实现汽车的转向。它除承受垂直载荷外，还承受由道路、制动等力产生的纵向力和侧向力以及这些力所形成的力矩。因此，转向桥必须有足够的强度和刚度。车轮转向过程中相对运动的部件之间摩擦力应该尽可能小，保证车轮正确的安装定位，从而保证转向轻便和方向的稳定性。
各类转向桥结构基本相同，主要由前轴、转向节、主销和轮毂等组成。转向桥可以与独立悬架匹配，也可以与非独立悬架匹配。转向桥按前轴的断面形状分为工字梁式转向桥和管式转向桥两种，如图1-3-1和图1-3-2所示。
图1-3-1 工字梁式转向桥
1—转向横拉杆；2—横拉杆接头；3—横拉杆球头销；4—梯形臂；5—轮毂；6—外轮毂轴承；7—内轮毂轴承；8—制动鼓；9—制动底板；10—转向节；11—转向节臂；12—前轴
在轿车和微型客车上通常采用断开式转向桥，它与独立悬架相配置组成了性能优良的转向桥。图1-3-3所示为断开式转向桥的结构图。该断开式转向桥主要由车轮、减振器、上支点总成、缓冲弹簧、转向节、大球头销总成、横向稳定杆总成、左右梯形臂、主转向臂、中臂、纵拉杆、左右横拉杆、悬臂总成等组成。其中有些臂、悬臂均为薄钢板焊接结构，主转向臂与中臂是通过螺栓与橡胶衬套连接的，左右梯形臂用大球头销总成与悬臂总成连接。该断开式转向桥，除具有承载传力功能外，还具有转向的功能。
2.转向驱动桥
在全轮驱动的越野汽车和一些轿车上的前桥既能转向还起驱动的作用，故称为转向驱动桥，如图1-3-4所示。它与普通驱动桥一样，有主减速器和差速器，区别在于转向时车轮需要绕主销偏转过一个角度，故与转向轮相连的半轴必须分成内外两段：即内半轴（与差速器连接）和外半轴，两者用万向节（多为等角速万向节）连接，同时主销也因而制成上、下两段。转向节轴颈是中空的，以便外半轴穿过其中。
图1-3-2 管式转向桥
1—前梁；2—钢板弹簧座；3—转向横拉杆；4—转向节臂；5—转向节；6—车轮转角限位螺钉；7—主销；8—前梁拳形部分；9—轴承
图1-3-3 断开式转向桥
1—车轮；2—减振器；3—上支点总成；4—缓冲弹簧；5—转向节；6—大球头销总成；7—横向稳定杆总成；8—左梯形臂；9—小球销头总成；10—左横拉杆；11—主转向臂；12—右横拉杆；13—右梯形臂；14—悬臂总成；15—中臂；16—纵拉杆；17—纵拉杆球头；18—转向限位螺钉座；19—转向限位杆；20—转向限位螺钉
目前，许多轿车采用了发动机前置前轮驱动的布置型式，其前桥和全轮驱动的越野汽车一样也是转向驱动桥。轿车的转向驱动桥多与麦弗逊式独立悬架配合使用，因其前轮内侧空间较大，便于布置，具有良好的接近性，维修方便，所以被广泛采用。图1-3-5所示的转向驱动桥，主要由转向节总成、销轴及断开式传动轴等组成。前轮毂通过轴承支撑在转向节上，外半轴上的外花键和前轮毂的内花键相连，而螺母拧在外半轴头部的螺纹上，使前轮毂和外半轴的相对位置固定。前轮毂外端又和制动盘、车轮总成连在一起。转向节上端由固定在滑柱筒内的减振器活塞杆端头与车身相连，转向节下端和控制臂上的销轴相连。转向时，转向节总成可以绕销轴和上弹簧座内轴承转动。
图1-3-4 转向驱动桥
1—转向节轴颈；2—外半轴；3—轮毂；4—轮毂轴承；5—转向节壳体；6—主销；7—主销轴承；8—球形支座；9—主减速器；10—主减速器壳；11—差速器；12—内半轴；13—半轴套管；14—万向节
图1-3-5 轿车的转向驱动桥
1—锁止板；2—圆头螺钉；3—断开式传动轴；4、7、9、11—自锁螺母；5—盖板；6—垫圈；8—悬架弹簧；10—六角螺栓；12—销轴；13—转向节总成
3.支持桥
支持桥属于从动桥。有些单桥驱动的三轴汽车，中桥或后桥是支持桥。图1-3-6所示为轿车典型后支持桥。这种后支持桥采用的是四连杆式非独立悬架，它主要由后轴、纵臂、横向推力杆、支撑臂以及下端安装于后轴头上的减振器和套装在减振器上的螺旋弹簧等部件所组成。后轴两端连接着轮毂轴，其上装有制动器总成。
图1-3-6 轿车典型后支持桥
1—后轴；2—纵臂；3—横向推力杆；4—支撑臂；5—减振器；6—螺旋弹簧
4.转向轮定位
为了保证汽车直线行驶的稳定性和操纵的轻便性，减少轮胎和其他机件的磨损，转向桥在保证转向功能的同时，应使转向轮有自动回正作用。即当转向轮因偶遇外力作用而发生偏转时，一旦作用的外力消失后，应能立即自动回到原来的直线行驶位置。这种自动回正作用是由转向轮、主销和前轴之间的安装位置，即转向轮的定位参数来保证的。车轮的定位参数有：主销后倾角、主销内倾角，前轮外倾角和前轮前束。通常车轮定位主要指前轮定位，也有许多车辆需要除前轮定位外的后轮定位，即车辆的四轮定位。
（1）主销后倾角γ。
在汽车的纵向平面内，主销上部向后倾一个角度，使主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内有一夹角γ，称为主销后倾角，如图1-3-7所示。
图1-3-7 主销后倾角
当主销具有后倾角γ时，主销轴线与路面交点a将位于车轮与路面接触点b之前，a、b之间距离为L，称作主销后倾移距。当汽车直线行驶时，若转向轮偶然受到外力作用而稍有偏转（如图中箭头所示），将使汽车行驶方向向右偏离。由于汽车本身离心力的作用，在车轮与路面接触点b处，路面对车轮作用着一个侧向反作用力Y。Y对车轮形成绕主销轴线作用的力矩YL，其方向与车轮偏转方向相反。在此力矩作用下。将使车轮回到原来中间的位置，保证了汽车稳定的直线行驶。此力矩称为稳定力矩。因此，主销后倾角γ的作用是保证了汽车直线行驶的稳定性，当汽车转向后能使转向轮自动回正，能形成回正的稳定力矩。但此力矩也不应过大，否则在转向时为了克服此力矩，驾驶员须在转向盘上施加较大的力（即所谓转向沉重）。因此力矩的大小主要取决于力臂L的数值，而力臂L取决于后倾角γ的大小。现在一般采用的γ角不超过3°。现代高速汽车由于轮胎气压降低，弹性增加，稳定力矩增加，因此，γ角可以减小到接近于零，甚至为负值。
（2）主销内倾角β。
在汽车的横向平面内，主销上部向内倾斜一个角度，即主销轴线和地面垂线之间的夹角称为主销内倾角β，如图1-3-8（a）所示。
主销内倾角β的作用是保证汽车直线行驶的稳定性，并使转向轻便、车轮自动回正。当转向轮在外力作用下由中间位置偏转一个角度（为了解释方便，图中使其偏转180°，即转到如虚线所示位置）时，车轮的最低点将陷入路面以下，但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下，而是将转向车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度，这样汽车本身的重力会使转向轮回复到原来的中间位置，如图1-3-8（b）所示。
图1-3-8 主销内倾角
另外，主销的内倾还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线的距离c减小，如图1-3-8（a）所示，这样可减少转向时驾驶员加在转向盘上的力，使转向操纵轻便，并减少从转向轮传到转向盘上的冲击力。但c值不宜过小（即内倾角不宜过大），否则在转向时，轮胎与路面间将产生较大的滑动，这不仅会使转向变得很沉重，而且加速了轮胎的磨损。故一般内倾角β≤8°，距离c一般为40～60mm。
图1-3-9 车轮外倾角
（3）前轮外倾角α。
前轮安装后，其旋转平面的顶端略向外倾斜，它的旋转平面与纵向垂直平面间形成一夹角α，称为前轮外倾角，如图1-3-9所示。α角也具有定位作用，如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，则满载时，车桥将因承载变形，可能出现车轮内倾。这样将加速汽车轮胎磨损。同时，路面对车轮的垂直反作用力沿轮毂的轴向分力将使轮毂压向轮毂外轴承，加重了外轴承及轮毂紧固螺母的负荷，降低它们的使用寿命。因此，为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷，安装车轮时应预先使车轮有一定的外倾角，以防止车轮内倾。同时，车轮有了外倾角也可以与拱形路面相适应。但是，外倾角不宜过大，否则会使轮胎磨损。
设计时应使转向节轴颈的轴线与水平面成一角度。该角度即为前轮外倾角α，一般为1°左右。
（4）前轮前束。
车轮安装在车桥上，两前车轮的中心平面不平行，其前端略向内侧收束，这种现象称为前轮前束。两前轮后端距离A大于前端距离B，其差值称为前轮前束值，如图1-3-10所示。
图1-3-10 前轮前束
前轮前束的作用是消除因车轮外倾所造成的不良后果，保证车轮不向外滚动，防止车轮侧滑和减轻轮胎的磨损。
由于车轮外倾，汽车行驶时，两个车轮的滚动类似于两个锥体的滚动，其轨迹不再是直线，而是逐渐向各自的外侧滚开，如图1-3-11所示。但因受车桥和转向横拉杆的约束，两侧车轮不可能向外滚开，这样，车轮在路面上滚动行驶的同时又被强制地拉向内侧，产生向内的侧滑，从而加剧轮胎的磨损。有了前束，车轮滚动的轨迹是向内侧偏斜，只要前束值与车轮外倾角配合适当，车轮向内外侧滚动的偏斜量就会相互抵消，使车轮每一瞬间的滚动方向都朝着正前方，从而消除了侧滑，减轻了轮胎的磨损。
前轮前束值可以通过改变转向横拉杆的长度来调整，一般前束值为0～12mm。
图1-3-11 车轮外倾产生的车轮运动
二、车桥检修
车桥的技术状况尤其是前桥关系到汽车的操纵稳定性，也关系到汽车制动过程中方向的稳定性及轮胎的磨损，也影响到汽车的安全运行。前桥支承汽车前部的质量，承受路面传来的各种反力，尤其是行驶在不良路面上和高速行驶时，这些力构成的冲击载荷峰值很高。前桥总成零部件不但数量多，而且铰链配合多，零件的磨损、变形会引起前轮定位失准。而汽车的操纵稳定性主要是由前轮定位保证的，前轮定位失准及其他耗损则会引起前轮摆动、汽车跑偏、转向沉重以及转向盘振抖等故障，甚至引发重大交通事故。因此对前桥的维修必须仔细认真，确保汽车的操纵稳定性。
1.前轴的检修
前轴的耗损包括主销孔、钢板弹簧座与定位孔的磨损，前轴变形与裂纹等。
一般前轴的钢板弹簧座平面磨损不大于2mm，定位孔磨损不大于1mm，磨损超标可堆焊后加工修复或更换新件。而主销孔与主销的配合间隙，轿车不大于0.10mm，载货汽车不大于0.20mm。磨损超过极限，可采用镶套法或修理尺寸法修复。主销衬套与主销孔的配合过盈量一般为0.175～0.086mm，应在压力机上平稳压入，压镶衬套时，必须对准润滑油孔。主销孔端面的磨损可用堆焊加工修复。
前轴不但容易变形，而且几何形状复杂，变形后影响汽车的操纵稳定性，可用角尺检验法检验前轴变形，如图1-3-12所示，通过测量a、b值判断前轴是否有弯曲和扭转变形，若有变形可使用专用设备进行校正。
图1-3-12 角尺检验法
1—芯轴；2—专用角尺；3—工字形平尺；4—前轴
前轴变形校正必须在钢板弹簧座和定位孔、主销孔磨损修复后进行，以便减少检验、校正的累积误差，提高效率。一般采用冷压校正法为佳，但冷压校正一次将使前轴疲劳强度降低10%左右，除合理选择冷压校正工艺参数外，前轴的冷压校正次数不宜超过2～3次。另外现代汽车的前轴已不允许在自由锻造加热炉中局部加热后锤击校正了，这样的校正工艺把前轴由调质状态改变成正火状态，使前轴的强度大幅度降低。
2.转向节的检修
转向节的检修重点是磨损和隐伤。
转向节的油封轴颈处，因其断面的急剧变化，应力集中，是一个典型的危险断面，容易产生疲劳裂纹，以致造成转向节轴疲劳断裂酿成重大的交通事故。因此二级维护和修理时，必须对转向节进行隐伤检验。一旦发现疲劳裂纹，只能更换，不可修复。
转向节轴径磨损后可用刷镀法修复。轴径与轴承的配合间隙：轴径直径不大于40mm时，配合间隙为0.040mm；轴径直径大于40mm时，配合间隙为0.055mm。转向节轴径磨损超标后，应更换新件。
转向节轴锁止螺纹的损伤不多于2牙。锁止螺母只能用扳手拧入，若能用手拧入，说明螺纹中径磨损松旷，应更换转向节。
转向节与转向节臂等杆件配合的锥孔磨损，应使用厚薄规进行检验，其接触面积不得小于70%，与锥孔配合的锥径的止推端面沉入锥孔的沉入量一般不小于2mm，否则应更换转向节。
主销上耳衬套孔与下耳衬套孔的同轴度误差不超过0.02mm。为保证套孔的同轴度，最好以转向轴为基准，用导向锁导向镗削法加工衬套孔。若用手动铰刀铰削，应选用有导向装置的专用铰刀，或在通用手动铰刀上加装导向轴铰削衬套孔。
三、车辆定位检测与调整
1.车辆何时需做四轮定位
当车辆出现下列情况时必须进行车轮定位检测：
（1）车辆直行时需紧握转向盘，否则汽车会跑偏。
（2）转向时转向盘太重、太轻以及快速行驶时转向盘发抖。
（3）车辆肇事或拆卸（更换）对车轮定位有影响的车桥部件，如车辆更换轮胎、车辆转向节以及减振器等悬挂系统配件后。
（4）轮胎出现异常磨损，如轮胎偏磨或出现凹凸状、羽毛状磨损。
（5）新车行驶5000km或行驶10000km后。
2.车轮定位检测的条件
（1）悬架、车轮轴承、转向和转向杆系间隙正常且无损坏。
（2）同一车桥上轮胎花纹深度不超过2mm，轮胎气压正常。
（3）车辆承载，油箱必须加满，备胎和随车工具已安装到正确位置，各清洗液已加满。
（4）检测车轮定位时，确保滑动台座和转盘滑动、转动正常。
（5）车辆定位台和定位检测仪器必须精准。
（6）制动系统正常。
3.车轮定位检测步骤
现代的电脑四轮定位仪不仅采用了先进的测量系统和科学的检测方法，而且储存了大量常见车型的四轮定位标准参数。在检测过程中，可随时把实测数据与标准数据进行比较，并通过屏幕用图标和数字显示出需要调整的部位、调整方法，以及在调整过程中数值的变化，把复杂的四轮定位检测调整简化成“看图操作”。
目前，常用的四轮定位仪虽然基本检查原理相同，但使用方法有很大差异，因此在使用前应认真阅读四轮定位仪的使用说明书。以下以电脑图像式四轮定位仪为例介绍其使用方法及注意事项。电脑图像式四轮定位仪由主机、前后车轮检测传感器、传感器支架、转向盘、制动锁、转向盘锁及导线等零部件构成。为便于检测与调整，被检汽车需放在地沟上或举升机上（以下以汽车放在举升机上为例），地沟或举升机平台应处于水平状态，四轮定位仪则安装在地沟或举升机两旁。
（1）检测前的准备工作。
1）把汽车开到举升机平台上，托起四个车轮，把汽车举升0.5m（第一次举升）。
2）托起车身适当部位，把汽车举升至车轮能够自由转动（第二次举升）。
3）拆下各车轮，检查轮胎磨损情况。
4）检查轮胎气压，必要时应充气或放气。
5）进行车轮动平衡测试，动平衡测试完成后，把车轮装好。
6）检查车身高度。检查车身四个角的高度和减振器技术状况，如车身不平应先调平；同时检查转向系统和悬架是否松旷，如有松旷则应先紧固或更换零部件。
四轮定位
（2）检测与调整步骤。
1）把传感器支架安装在轮辋上，再把传感器（定位校正头）安装到支架上，并按说明书进行调整。
2）开机进入测试程序，输入被检汽车的车型和生产年份。
3）轮辋变形补偿。转向盘位于中间位置，使每个车轮旋转一周，即可把轮辋变形误差输入电脑。
4）降下举升机，使车轮落到地面上，把汽车前部和后部向下压动4～5次，使其进行压力弹跳。
5）用制动锁压下制动踏板，使汽车处于制动状态。
6）把转向盘左转至电脑发出“OK”声，输入左转角度；然后把转向盘右转至电脑发出“OK”声，输入右转角度。
7）把转向盘回正，电脑屏幕上显示出后轮的前束及外倾角数值。
8）调正转向盘并用转向盘锁锁住转向盘，使之不能转动。
9）把安装在四个车轮上的定位校正头的水平仪调到水平线上，此时电脑屏幕上显示出转向轮的主销后倾角、主销内倾角、转向轮外倾角和前束的数值。
10）调整主销后倾角、转向轮外倾角及前束，调整方法可按电脑屏幕提示进行。若调整后仍不能解决问题，则应更换相关零部件。
11）进行第二次压力弹跳，将转向轮左右转动，把车身反复压下后，观察屏幕上的数值有无变化，若数值变化应再次调整。
12）若第二次检查未发现问题，则应将调整时松开的部位紧固。
13）拆下定位校正头和支架，进行路试，检查四轮定位调整效果。
在缺乏四轮定位仪的企业，可以采用水平车轮定位仪和前束尺来测量前轮定位角，也可以在检测线上用侧滑试验台检测前束与车轮外倾角的配合情况。
提示：前轮定位的检查和调整顺序是：先检查和调整主销后倾角和左右轮的差值，然后检查和调整前轮外倾角和左右轮的差值，最后检查和调整前束。