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文|江卿曻

编辑|江卿曻

前言

轮轴是现代交通系统的基本组件，在从自行车到汽车和火车的各种车辆的运行中起着关键作用。对轮轴进行了深入探讨，讨论了轮轴的历史演变、关键部件、类型、材料、制造工艺及其在交通工程领域的重要性。轮轴的历史可以追溯到古代文明，那时木制的手推车和战车是运输的基本工具。

最早的轮轴是连接轮子的简单的木条，允许它们一起旋转，随着冶金技术的进步，铁和后来的钢被用来提高车轴的强度和耐用性，使它们能够承受更大的负荷和压力。轮轴主要由三个基本部件组成:半轴、轴承和安装法兰。半轴是横跨车轮之间距离的中心杆。它被设计成能承受由车辆重量和行驶路面产生的力。

现代交通的基本组件，对车辆运行起作用，轮毂轴究竟有何作用？

基本介绍

位于车轴两端的轴承通过减少摩擦来促进平稳的旋转运动，安装法兰提供了一种将车轴连接到车辆底盘或车架上的方法。轮轴根据其应用、配置和位置进行分类。主动桥是车轴自身旋转并将动力传递给车轮的桥，常见于后轮驱动的车辆中。相反，固定轴是静止的，车轮独立旋转，这是大多数汽车前轮的典型特征。

双轴用于重型车辆和拖车，分散重量并提高承载能力，转向轴能够实现方向控制，在前轮转向车辆(如乘用车)中很普遍。轮轴材料的选择对于确保最佳性能、耐用性和安全性至关重要。钢由于其高的强度重量比和抗疲劳性，是一种常用的材料。轮轴可以由实心钢棒或钢管锻造或加工而成，精密工程确保了所需的尺寸和规格。

热处理过程，如淬火和回火，用于提高材料的机械性能，如硬度和韧性。轮轴在运输工程领域发挥着至关重要的作用，影响着车辆的稳定性、承载能力和机动性。设计合理的车轴有助于在车轮之间均匀分配重量，减少轮胎磨损，提高整体安全性。在商用车辆中，双轴对于长距离高效承载重载至关重要。车轴设计的进步也提高了现代汽车的燃油效率，减少了排放。

尽管轮轴非常重要，但它仍面临着重量优化、材料可持续性和新兴技术整合方面的挑战。研究人员正在探索像复合合金这样的轻质材料，以减轻汽车质量，提高燃油经济性。此外，传感器技术和实时监控系统的集成有望提高车轴性能，实现预测性维护并最大限度地减少停机时间。轮轴是运输工程领域不可或缺的组成部分。

主要功能

轮轴是运输工程领域中的基础部件，有助于各种车辆高效、稳定和可控地移动。研究了轮轴的核心功能，强调了它们在汽车、火车、自行车和重型车辆等各种运输方式的运行中的重要性。通过了解这些功能，工程师可以更好地理解轮轴在确保安全、可靠和优化运输系统中发挥的关键作用。轮轴的主要功能之一是分配载荷和承载重量。

在具有动力轴的车辆中，轮轴用作将扭矩和动力从发动机传递到车轮的导管。例如，在后轮驱动系统中，车轴将旋转力从车辆发动机传递到后轮，推动车辆前进。该功能对于确保高效加速和保持牵引力至关重要，尤其是在具有挑战性的地形或恶劣天气条件下。具有适当材料和尺寸的适当设计的车轴对于处理扭矩传递过程中产生的应力至关重要。

车桥完整性对于确保制动力均匀分布、防止制动衰减和优化制动力至关重要。诸如卡车和公共汽车之类的商用车辆严重依赖轮轴来承受长距离的巨大载荷。尤其是双联轴，旨在提高车辆的承载能力。该功能对于物流运输等需要批量运输货物的行业至关重要。轮轴承受重载和持续应力的能力对于防止过早磨损、降低维护成本和确保货物运输安全至关重要。

轮轴是多方面的部件，是现代运输系统的支柱，它们的主要功能包括负载分配、扭矩传递、悬架支撑、转向能力、制动效率和承载能力。通过精心的工程设计、材料选择和整合到车辆系统中，车桥为各种车辆的安全性、稳定性和整体性能做出了贡献。轮轴对交通的深远影响强调了持续研究、创新和优化的必要性，以满足不断变化的世界中不断发展的移动需求。

产品种类

驱动桥，也称为动力驱动桥，在扭矩和动力直接从车桥传递到车轮的车辆中很普遍。这些车轴随车轮一起旋转，主要用于后轮驱动配置。卡车、运动型多用途车和注重性能的汽车中普遍存在驱动桥。它们在向车轮传递发动机动力方面起着至关重要的作用，可以控制加速和有效的扭矩分配。活轴在承载应用方面表现出色，使其适用于承载重载或牵引拖车的车辆。

通过隔离每个车轮的悬架，固定桥有助于更平稳的行驶和更灵敏的转向。转向轴是车辆中需要精确方向控制的整体部件。这些车轴主要用于前轮转向系统，车轴通过转向机构连接到车轮。当驾驶员转动方向盘时，车轴允许车轮转动，改变车辆的方向。转向轴在转弯和转弯时保持稳定性、确保可预测的操控性和降低打滑风险方面发挥着关键作用。

它们通常出现在客车、轻型卡车和城市运输车辆中，双轴设计用于需要卓越负载分配的重型应用。通常应用在商用卡车、公共汽车和拖车中，串联轴由多个紧密间隔的轴组成。这种配置能够均匀分布重负载，防止单个车轴承受过大的压力，并促进重量在车轮上的平衡分布。双轴增强了车辆的承载能力，使其成为长距离运输散装货物和材料的必备工具。

轮轴在自行车领域也有重要的应用，自行车车轴有各种形式，如快速释放轴，通过轴，螺栓轴。快速释放轴允许快速拆卸和安装车轮，便于运输和维护。另一方面，通过轴提供增强的刚度和稳定性，提高转向精度和转弯性能。自行车轴有助于车辆的整体机动性和功能性，使它们对于休闲和竞技自行车运动都是必不可少的。

主要用途

车轴的承载能力在确保车辆重量均匀分布在车轮上、防止过早磨损和增强整体稳定性方面起着至关重要的作用。轮轴在铁路领域发挥着至关重要的作用，有助于列车的导向运动和有效的载荷分布。铁路车轴是专门设计来安装在轨道内的，使车轮能够以最小的偏差遵循预定的路径。这确保了安全和可预测的运动，尤其是在高速下。

车轴将火车车厢和货物的重量分布在多个车轮上的能力对于防止轨道上的过度应力、减少维护要求和延长轨道寿命是至关重要的。在重型车辆中，例如建筑设备和采矿卡车，轮轴对于处理大量负载和提供必要的牵引力至关重要。这些车辆经常在苛刻的环境中运行，在这些环境中，运载和运输重型材料的能力至关重要。

双驱动桥设计有多个间距紧密的车桥，可有效分配负载重量，最大限度地减少单个部件的应力，并优化稳定性。主动轴的扭矩传输能力确保了高效的动力传输，使这些车辆能够充满信心地通过具有挑战性的地形。越野车，包括越野卡车、全地形车(ATV)和农业机械，严重依赖轮轴来确保机动性和耐久性。

这些车辆经常遇到不平坦的地形，保持牵引力和稳定性至关重要。配备了坚固的悬架系统的轮轴允许独立的车轮运动，适应不规则的表面，并为操作员提供更平稳的行驶。此外，轮轴在越野环境中的耐用性对于承受这些崎岖旅程中产生的冲击和振动至关重要。在物料搬运领域，轮轴有助于货物在仓库、配送中心和工厂内的移动。

结语

叉车、托盘搬运车和自动导向车(AGV)依靠车轴高效、精确地运输货物。该轮轴支持重载和传输动力的能力确保了无缝的物料搬运操作。对轴运动的精确控制有助于精确定位，这对于堆叠、分拣和装载/卸载等任务至关重要，可优化工业环境中的生产率。轮轴在自行车和两轮车辆领域有重要的应用，有助于它们的机动性和平衡性。

自行车车轴实现了车轮和车架之间的连接，在保持稳定性的同时确保了旋转运动。轴类型的选择，如快拆轴或贯通轴，会影响车轮拆卸的方便性、车轮定位和刚度等因素。功能正常的车轴对于保持控制和平衡是必不可少的，这使得它们对于安全和高效的骑行至关重要。轮轴的广泛应用跨越了运输和工业领域。

参考文献

【1】《机械原理与机械零件》 屈国华、康介铎、黄文灿、何元庚 高等教育出版 2011年

【2】《机械零部件设计》 张金美 机械工业出版社 2019年6月

【3】《机械零件常识》黄文 机械工业出版社 2019年4月