汽車底盤構(gòu)造第二十三章轉(zhuǎn)向系.ppt

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來改變汽車行駛方向的專設(shè)機構(gòu)的總稱。 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是保證汽車能按駕駛員的意愿進行直線或轉(zhuǎn)向行駛。 一、汽車轉(zhuǎn)向系的類型和組成： 類型：機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系,第二十三章 汽車轉(zhuǎn)向系,第一節(jié) 概述,1. 機械轉(zhuǎn)向系：用司機體力為轉(zhuǎn)向能源，所有傳力件都是機械的。,轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向原理,轉(zhuǎn)向搖臂,轉(zhuǎn)向直拉桿,轉(zhuǎn)向節(jié)臂,左轉(zhuǎn)向節(jié),轉(zhuǎn)向梯形臂,轉(zhuǎn)向橫拉桿,轉(zhuǎn)向器,機械式轉(zhuǎn)向系的工作演示,液壓動力轉(zhuǎn)向器的工作壓力可高達10MPa以上，故其部件尺寸很小。液壓系統(tǒng)工作時無噪聲，而且能吸收來自不平路面的沖擊。,以司機體力（小部分）作為轉(zhuǎn)向能源。 以發(fā)動機動力（大部分）作為轉(zhuǎn)向能源。,2. 動力轉(zhuǎn)向器：,轉(zhuǎn)向油罐,轉(zhuǎn)向油泵,轉(zhuǎn)向拉桿,轉(zhuǎn)向控制閥,轉(zhuǎn)向動力缸,轉(zhuǎn)向搖臂,機械轉(zhuǎn)向器,轉(zhuǎn)向節(jié),梯形臂,轉(zhuǎn)向橫拉桿,3、機械轉(zhuǎn)向系的組成： 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)：轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、萬向節(jié)（上、下）、轉(zhuǎn)向傳動軸。 （ 采用萬向傳動裝置有助于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器等部件和組件的通用化和系列化） 轉(zhuǎn)向器：內(nèi)設(shè)減速傳動付，作用減速增扭。 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)：轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向主拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、 轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向梯形。,4、轉(zhuǎn)向盤左置： 交規(guī)是右側(cè)行駛。方向盤在左側(cè)，可使司機視野好，坐在司機身旁的乘客，能夠從車門直接走到人行道上。,5、轉(zhuǎn)向系的設(shè)計要求：,（1）零部件應(yīng)有足夠強度及剛度， 以保證汽車安全行駛。 （2）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，全部車輪應(yīng)繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何 車輪不應(yīng)有側(cè)滑。 （3）汽車轉(zhuǎn)向行駛后，駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向輪能自動返回 到直線行駛位置并穩(wěn)定行駛。 （4）轉(zhuǎn)向輪碰撞到障礙物后，傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。 （5）轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間 隙的調(diào)整機構(gòu)。 （6）在車禍中，當轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同 后移時，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。 （7） 操縱輕便，以減輕司機勞動強度 。,二、兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏角之間的理想關(guān)系式： 汽車轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)、外輪所駛過的距離是不等的，在后橋中，由于裝有差速器，可使左、右兩車輪以不同的轉(zhuǎn)速滾過不同的距離，基本上是純滾動而無滑動。但一般汽車的前橋（從動橋）為一根剛性梁，汽車轉(zhuǎn)彎時，兩側(cè)車輪滾過不同的距離，勢必引起車輪沿路面的運動是既有滾動又有滑動。 試驗證明， 要保證汽車轉(zhuǎn)向時，每個車輪都作純滾動而不產(chǎn)生滑移，就必須使車輪的滾動軌跡符合一定的規(guī)律，即各輪的軸線在轉(zhuǎn)向時應(yīng)交于一點，使所有的車輪繞著該點滾動。該點稱瞬時轉(zhuǎn)向中心。（由于汽車由直線 轉(zhuǎn)彎 直線行駛，轉(zhuǎn)角由0 大 小 0，所以，軸線交點O是變化的，這些點統(tǒng)稱為瞬時轉(zhuǎn)向中心。）,ctg ,X+B,L,瞬心到外輪中心面的距離： 稱為轉(zhuǎn)向半徑。,轉(zhuǎn)向車輪作純滾動的充要條件是：,ctg 1= ctg1+B / L1 ctg 2= ctg2+B / L2,ctg = ctg+,B,L,外輪轉(zhuǎn)角；內(nèi)輪轉(zhuǎn)角； B主銷中心距； L汽車軸距,對于雙橋轉(zhuǎn)向汽車：,由轉(zhuǎn)向梯行機構(gòu)保證。,轉(zhuǎn)向車輪作純滾動的必要條件： ,三、轉(zhuǎn)向系角傳動比,1轉(zhuǎn)向器角傳動比 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量與相應(yīng)的轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角增量之比i1稱 為轉(zhuǎn)向器角傳動比。 2轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比 轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向盤一側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)的相應(yīng)轉(zhuǎn)角增量之比i2稱 為轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比。 3轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)相應(yīng)轉(zhuǎn)角增量之比i為 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比。 I =i1i2 4轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳動比 兩個轉(zhuǎn)向輪受到的轉(zhuǎn)向阻力與駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力之比I p稱 為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳動比，它與角傳動比I 成正比。,（1）操縱輕便性 （2）轉(zhuǎn)向靈敏性,轉(zhuǎn)向系角傳動比對轉(zhuǎn)向系的,影響很大。,反之， i過小，靈敏性增加，但司機操縱費力，易疲勞。, i1越大，操縱越省力、輕便；但不能實現(xiàn)迅速轉(zhuǎn)向，即靈敏性較差。,（1）采用動力轉(zhuǎn)向器,（2）采用變速比轉(zhuǎn)向器,轉(zhuǎn)向系的傳動比 ，主要由轉(zhuǎn)向器的傳動比 i1決定。,解決矛盾的措施：,Fw轉(zhuǎn)向阻力 Fh方向盤上的力 Mr-轉(zhuǎn)向節(jié)上轉(zhuǎn)向阻力矩Dsw-轉(zhuǎn)向盤作用半徑 c-主銷偏移距,相互嚙合的齒輪基圓齒距必須相等，pb1=pb2,pb1=m1cos1,pb2=m2cos2使一個具有標準齒的小齒輪與一個具有變模數(shù)（mt）、變壓力角（at）的齒條相嚙合；齒條每個齒模數(shù)和壓力角的余弦乘積等于常數(shù)，則該齒條的基圓周節(jié)為常數(shù)，如果齒條的基圓周節(jié)等于小齒輪的基圓周節(jié)可嚙合并運轉(zhuǎn)。,例如：齒輪齒條式變速比轉(zhuǎn)向器：,四、轉(zhuǎn)向盤自由行程： 轉(zhuǎn)向盤空轉(zhuǎn)階段角行程稱轉(zhuǎn)向盤自由行程。 用來克服轉(zhuǎn)向系內(nèi)部的摩擦，各傳動件間裝配間隙。 緩沖路面沖擊及避免使駕駛員過度緊張有利 過大導致轉(zhuǎn)向靈敏下降,=1015 ；2530調(diào)整,第二節(jié)、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 一 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的組成和布置 組成：轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱管、轉(zhuǎn)向軸、上下萬向節(jié)、轉(zhuǎn)向傳動軸 1、轉(zhuǎn)向盤： 設(shè)計要求：（1）具有柔軟的外表皮，可起緩沖作用，撞車時，骨架能 產(chǎn)生變形，以吸收沖擊能量，減輕司機受傷程度。 （ 2）轉(zhuǎn)向盤上裝有喇叭按鈕，有些轎車上還裝有車速控制開關(guān)和撞 車氣囊裝置。,輪緣、輪輻（2 4根）、輪轂（孔內(nèi)細牙內(nèi)花鍵與轉(zhuǎn)向軸連）,臺架實驗中， 模型軀干以6.70m/s撞方向盤，作用力11123N,2. 轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管的吸能裝置：,V=48km/h，正面碰撞中，管柱后移量127mm,2）轉(zhuǎn)向軸錯位和支架變形緩沖 Mazda 6轎車轉(zhuǎn)向柱管吸能裝置的工作原理是：發(fā)生碰撞時，轉(zhuǎn)向器向后移動，下轉(zhuǎn)向傳動軸插入上轉(zhuǎn)向傳動軸的孔中，上轉(zhuǎn)向傳動軸被壓扁，吸收了沖擊能量。此外，轉(zhuǎn)向柱管通過支架和U形金屬板固定在儀表板上。當駕駛員身體撞擊轉(zhuǎn)向盤后，轉(zhuǎn)向管柱和支架將從儀表板上脫離下來向前移動。這時，一端固定在儀表板上而另一端固定在支架上的U形金屬板就會產(chǎn)生扭曲變形并吸收沖擊能量。,1）轉(zhuǎn)向軸錯位緩沖,第三節(jié) 轉(zhuǎn)向器 1、轉(zhuǎn)向器傳動效率 正傳動效率 h+ = 轉(zhuǎn)向搖臂的輸出功率 / 轉(zhuǎn)向軸的輸入功率=(p1-p2）/p1 傳動方向與之相反時所求得的效率稱為逆?zhèn)鲃有?h =由轉(zhuǎn)向軸的輸出功率/轉(zhuǎn)向搖臂的輸入功率 ）=(p3-p2)/p3 p2轉(zhuǎn)向器摩擦功率,一、轉(zhuǎn)向器的傳動效率,二、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,l.轉(zhuǎn)向盤 2.安全轉(zhuǎn)向軸 3.轉(zhuǎn)向節(jié) 4.轉(zhuǎn)向輪 5.轉(zhuǎn)向節(jié)臂 6.轉(zhuǎn)向橫拉桿 7.轉(zhuǎn)向減振器 8.機械轉(zhuǎn)向器,采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器可以使轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)簡化(不需轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向直拉桿等)。,齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器是以齒輪和齒條傳動作為傳動機構(gòu)，適合與麥弗遜式獨立懸架配用，常用于轎車、微型貨車和輕型貨車。,轉(zhuǎn)向減振器避免擺振,齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器工作原理,轉(zhuǎn)向齒條的動力中間輸出。,捷達轎車轉(zhuǎn)向器的安裝及布置 轉(zhuǎn)向器通過兩個U形支架和橡膠管支承并固定在副車架上，兩個轉(zhuǎn)向橫拉桿分別通過球頭銷與轉(zhuǎn)向齒條的兩端相連。 優(yōu)點： 占用空間最少。 車輪跳動或轉(zhuǎn)動不在齒條上產(chǎn)生繞軸線的力矩。,三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器,特點：正傳動效率很高，操縱輕便，使用壽命長，工作平穩(wěn)可靠。但逆效率也高，容易將路面沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤上。,循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中一般有兩級傳動副，第一級是螺桿螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。常用于各種輕型和中型貨車，也用于部分輕型越野汽車。 轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動時，通過鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)向螺母，使螺母沿軸向移動。同時，在螺桿、螺母和鋼球間的摩擦力矩作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內(nèi)滾動，形成“球流”。,四 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器,具有梯形截面螺紋的轉(zhuǎn)向蝸桿支承在轉(zhuǎn)向器殼體兩端的球軸承上，蝸桿與錐形指銷相嚙合，指銷用雙列圓錐滾子軸承支于搖臂軸內(nèi)端的曲柄孔中。當轉(zhuǎn)向蝸桿隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，指銷沿蝸桿螺旋槽上下移動，并帶動曲柄及搖臂軸轉(zhuǎn)動,1、組成：,2、 布置形式分析,（a）轉(zhuǎn)向器位于前軸后方,后置梯形：用于轉(zhuǎn)向橋 90,（b）轉(zhuǎn)向器位于前軸后方,前置梯形：用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋或發(fā)動機位置較低的車 90,（d）轉(zhuǎn)向器位于前軸后方,前置梯形：轉(zhuǎn)向搖臂不是在汽車縱向平面內(nèi)前后擺動， 而是在與道路平行的平面內(nèi)左右擺動,1.轉(zhuǎn)向器 2.轉(zhuǎn)向搖臂 3.轉(zhuǎn)向直拉桿 4.轉(zhuǎn)向節(jié)臂 5.梯形臂 6.轉(zhuǎn)向橫拉桿,轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)工作演示,3、轉(zhuǎn)向搖臂： 是轉(zhuǎn)向器與直拉桿間的傳動件，其大端用錐形三角細花鍵與轉(zhuǎn)向器中搖臂軸外端連接，以保證在圓周上受力均勻。為了保證轉(zhuǎn)向器搖臂軸在中間位置，在搖臂軸的外端面和轉(zhuǎn)向搖臂上孔外端面上，刻有短線裝配標記，裝配時，對齊記號。其小端用帶有的球頭銷與直拉桿作空間鉸鏈。,4、轉(zhuǎn)向直拉桿： 是轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向節(jié)臂間的傳動件。它與上述兩部件用球形鉸鏈聯(lián)接，以保證空間運動時不發(fā)出運動干涉。,球頭銷,轉(zhuǎn)向直拉桿,油嘴,彈簧座,壓縮彈簧,連接轉(zhuǎn)向節(jié)臂,端部螺塞,橡膠防塵墊,球頭銷,螺母,轉(zhuǎn)向節(jié)臂,球頭座,轉(zhuǎn)向橫拉桿,5、轉(zhuǎn)向橫拉桿：是轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的底邊。,轉(zhuǎn)向橫拉桿,二、與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 獨立懸架的每個轉(zhuǎn)向輪分別相對車架作獨立運動，因而轉(zhuǎn)向橋必須是斷開的，所以，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形也必須分成兩段或三段。,1.轉(zhuǎn)向搖臂 2.轉(zhuǎn)向直拉桿 3.左轉(zhuǎn)向橫拉桿 4.右轉(zhuǎn)向橫拉桿 5.左梯形臂 6.右梯形臂 7.搖桿 8.懸架左臂 9.懸架右擺臂 10.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,第五節(jié) 轉(zhuǎn)向加力裝置 轉(zhuǎn)向動力：小部分為司機提供的體力，大部分為發(fā)動機驅(qū)動油泵提供的液壓能（或氣壓能），液壓能主要加于一些司機施力不足的零部件上，這套裝置稱轉(zhuǎn)向加力裝置。,目前液壓轉(zhuǎn)向加力裝置在重型汽車上應(yīng)用較多。,一、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是將發(fā)動機輸出的部分機械能轉(zhuǎn)化為壓力能（或電能），并在駕駛員控制下，對轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)或轉(zhuǎn)向器中某一傳動件施加輔助作用力，使轉(zhuǎn)向輪偏擺，以實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的一系列裝置。采用動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以減輕駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱力。 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由機械轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向加力裝置組成。 根據(jù)助力能源形式的不同可以分為液壓助力、氣壓助力和電動機助力三種類型。其中液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用較為普遍，以下重點介紹其類型及典型零部件。,1、常壓式液壓轉(zhuǎn)向加力裝置：(滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥） 其特點是無論轉(zhuǎn)向盤處于中立位置還是轉(zhuǎn)向位置，也無論轉(zhuǎn)向盤保持靜止還是運動狀態(tài)，系統(tǒng)工作管路中總是保持高壓。,低壓油罐,高壓油罐,1,2,3,3,1,2,2、常流式液壓轉(zhuǎn)向加力裝置： (轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥） 其特點是轉(zhuǎn)向油泵始終處于工作狀態(tài)，但液壓助力系統(tǒng)不工作時，基本處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。多數(shù)汽車都采用常流式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。,3常流式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置方案 整體式動力轉(zhuǎn)向器:機械轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向動力缸設(shè)計成一體，并與轉(zhuǎn)向控制閥組裝在一起，三合一。 半整體式動力轉(zhuǎn)向器:轉(zhuǎn)向控制閥同機械轉(zhuǎn)向器組合成一個部件，轉(zhuǎn)向動力缸則做成獨立部件 轉(zhuǎn)向加力器:將機械轉(zhuǎn)向器作為獨立部件，而將轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動力缸組合成一個部件。,電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)點,高速行駛轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定和安全性,低速操縱輕便靈活,帶雙小齒輪的電動機械轉(zhuǎn)向助力器,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的部件有： - 方向盤 - 帶轉(zhuǎn)向角傳感器G85的組合開關(guān) - 轉(zhuǎn)向柱 - 轉(zhuǎn)向力矩傳感器J269 - 轉(zhuǎn)向器 - 電動機械轉(zhuǎn)向助力器馬達V187 - 轉(zhuǎn)向輔助控制單元J500,Die Gesamtbersicht der elektro-mechanischen Servolenkung mit Doppelritzel,Die Bauteile der Lenkung sind: - Lenkrad - Lenkstockschalter mit Geber fr Lenkwinkel G85 - Lenksaeule - Geber fr Lenkmoment J269 - Lenkgetriebe - Motor fr elektro-mechanische Servolenkung V187 - Steuergeraet fr Lenkhilfe J500,隨著電動機械轉(zhuǎn)向助力器的使用，液壓式轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)可以被取消了。由于不再使用液壓油，所以該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在環(huán)境保護方面作出了重大貢獻。,所使用的電動機械轉(zhuǎn)向助力器是一種雙小齒輪方案。它以兩只小齒輪（轉(zhuǎn)向和驅(qū)動小齒輪）命名。在它們的幫助下，需要的轉(zhuǎn)向力被傳導到齒條上。,提供轉(zhuǎn)向助力時，將根據(jù)需要控制電動馬達。該系統(tǒng)為駕駛員提供了由行駛條件決定的轉(zhuǎn)向助力（servotronic電控轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)）。,電動機械轉(zhuǎn)向助力器在“主動回位”功能下支持轉(zhuǎn)向系統(tǒng)回位到正前行駛位置。這可以在任何行駛狀態(tài)下提供出色的正中感覺和格外精確的線性導向。,當車輛處于持續(xù)側(cè)風沖擊或傾斜的路面上時，正前行駛修正功能將產(chǎn)生一個助力力矩，減輕駕駛員在正前行駛時的負擔。,電動機械轉(zhuǎn)向助力器的優(yōu)點 電動機械轉(zhuǎn)向助力器與液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，主要 優(yōu)點在于不再需要液壓系統(tǒng)。從而形成如下優(yōu)點， 如： - 取消了液壓部件，如伺服機油泵、管路連接、 機油罐、過濾器， - 取消了液壓油