车轴设计选项可实现车轮的最佳动力传递
当理解任何类型的车辆的车轮和车轴总成时,首先要考虑的问题是它是如何工作的?用于运动的车轮和车轴类型将根据车辆的复杂性而有所不同,从牵引车到轨道车,再到商用车辆。车轮的机械结构可分为两类:驱动轮和惰轮。
驱动轮
驱动轮固定在轴上。驱动力作用在轴上,使车轮转动。轴接收来自内部传动系统的扭矩,通常来自连接到发动机的传动轴或transaxis。在这些组件中,驱动桥是将动力传递给车轮的部件。反过来,只要有足够的摩擦力和抓地力,轮子就会利用自身的动力推动车辆前进。
对于自动导向车辆(有方向盘的车辆),从动车轴通常由差速器分开,差速器根据哪个车轮在更小的半径上分配动力。在一些应用中,如卡丁车,单个驱动轮是常见的。在这种配置中,一个车轮固定在驱动桥上,另一个车轮可以自由转动,防止转弯时打滑。
驱动轮特性:
- 固定在车轴上
车轮必须固定在车轴上,以便将扭矩从车轴传递给车轮。这可以用一个完整的轮毂总成或一个键轴在更简单的应用。 - 轮轴承
为了在传递扭矩的同时支撑车辆的重量,轴承是必需的。轴承是一种机械元件,它将相对运动限制为所要求的运动,并将减少运动部件之间的摩擦。在驱动结构中,内轴承表面随轴旋转,而外轴承表面保持静止——它们固定在车身上。
驱动轮是如何设计的?
在其基本形式中,驱动桥是一根实心杆,两端固定有车轮。将车轮固定至车轴的最常用方法是使用键槽和/或固定螺钉。其他方法包括锥形锁紧衬套、焊接、过盈配合、螺母和螺栓以及开口销。轴承或衬套安装在支撑轴的安装点处。
驱动轮和地形
地形是驱动桥设计的主要考虑因素,因为驱动力仅限于每个驱动轮接触地面的位置。崎岖或湿滑的地形为驱动轮创造了极具挑战性的环境。不平的地形会将驱动轮与地面分离,使它们在空中旋转而没有接触点。光滑的表面也会产生同样的效果。4×4或全轮驱动配置使用多个驱动轴向更多接触点提供驱动力。
惰轮
惰轮的机械结构比驱动轮简单。惰轮是独立于车桥的车轮总成,它们不是固定的。相反,它们随着车辆的运动自由滚动。在这种情况下,轴承或衬套位于车轮的中心孔内,以允许车轮绕轴旋转。
惰轮是如何设计的?
通常,最简单的惰轮设计是使用独立转动的车轮。在这种配置下,每个轮子靠自己的轴承运行。允许车轮独立旋转意味着不需要差速来防止车轮在转弯时打滑。使用这种配置的空转轮也更容易维修和维护。车轮轴承比轴轴承更容易接近和更容易更换。
惰轮力学
惰轮需要外部动力源才能移动。通常,惰轮作为承载轮安装,以补充驱动轮。但是,车辆也可以由外部电源驱动。最简单的例子是马车或拉车。
在工业或商业应用中,绞车或拉索机构可能是有效的,特别是当车辆被支撑在一组轨道上,没有任何独立的转向能力时。
电缆拉力也有利于在轨道可能弯曲、不平或滑的地方使用车轮. 这是因为死轴上的钢制履带轮不依赖摩擦力来驱动车辆。对于钢轨可能以相反角度弯曲的应用,钢轨车轮也可以设计为浮动在轴的各个部分上,使其能够随每条钢轨的曲率进行跟踪。
高性能的轮子
优质车轮和车轴设计的结合对于任何车辆总成的无缝操作至关重要。车轮不仅负责机动性,而且还必须承受负载和粗糙地面的重量和应力。它们是从一个地点到另一个地点平稳、无摩擦运输重物的重要部件。
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