汽車底盤構造-第十章轉向系2009

1、 轉向系的功用：轉向系的功用：可改變汽車的行駛方向和保持汽車穩(wěn)定的直線行駛?？筛淖兤嚨男旭偡较蚝捅３制嚪€(wěn)定的直線行駛。 一、汽車轉向系的類型和組成：一、汽車轉向系的類型和組成： 1、 類型：類型：機械轉向系和動力轉向系機械轉向系和動力轉向系 第二十三章第二十三章 汽車轉向系汽車轉向系第一節(jié)第一節(jié) 概述概述機械轉向系：機械轉向系：用司機體力為轉向能源，所有傳力件都是機械的。用司機體力為轉向能源，所有傳力件都是機械的。轉向系轉向原理轉向系轉向原理轉向搖轉向搖臂臂轉向直拉桿轉向直拉桿轉向節(jié)臂轉向節(jié)臂 左轉向節(jié)左轉向節(jié)轉向梯形臂轉向梯形臂轉向直拉桿轉向直拉桿轉向器轉向器MM機械式轉向系的工作機械式

2、轉向系的工作演示演示 液壓動力轉向器的工作壓力可高達液壓動力轉向器的工作壓力可高達10MPa以上，故其部件尺寸以上，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。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）作為轉向能源。以司機體力（小部分）作為轉向能源。 以發(fā)動機動力（大部分）作為轉向能源。以發(fā)動機動力（大部分）作為轉向能源。動力轉向器：動力轉向器：轉向油罐轉向油罐轉向油泵轉向油泵轉向拉桿轉向拉桿轉向控制閥轉向控制閥轉向動力缸轉向動力缸轉向搖臂轉向搖臂機械轉向器機械轉向器轉向節(jié)轉向節(jié)梯形臂梯形臂轉向橫拉桿轉向橫拉桿 2、機械轉向系的組成

3、：、機械轉向系的組成： 轉向操縱機構：轉向操縱機構：轉向盤、轉向軸、萬向節(jié)（上、下）、轉向傳動軸。轉向盤、轉向軸、萬向節(jié)（上、下）、轉向傳動軸。 （ 采用萬向傳動裝置有助于轉向盤和轉向器等部件和組件的通用化和系列化）采用萬向傳動裝置有助于轉向盤和轉向器等部件和組件的通用化和系列化） 轉向器：轉向器：內(nèi)設減速傳動付，作用減速增扭。內(nèi)設減速傳動付，作用減速增扭。 轉向傳動機構：轉向傳動機構：轉向搖臂、轉向主拉桿、轉向節(jié)臂、轉向搖臂、轉向主拉桿、轉向節(jié)臂、 轉向節(jié)、轉向梯形。轉向節(jié)、轉向梯形。 轉向盤轉向盤轉向軸轉向軸轉向萬向節(jié)轉向萬向節(jié)轉向器轉向器轉向搖臂轉向搖臂轉向直拉桿轉向直拉桿轉向節(jié)臂轉向節(jié)

4、臂轉向節(jié)轉向節(jié)梯形臂梯形臂橫拉桿橫拉桿轉向梯形轉向梯形 3、轉向盤左置：、轉向盤左置： 交規(guī)是右側行駛。方向盤在左側，可使司機視野好，坐在交規(guī)是右側行駛。方向盤在左側，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。司機身旁的乘客，能夠從車門直接走到人行道上。 4 4、轉向系的設計要求：、轉向系的設計要求： （1）零部件應有足夠強度及剛度，）零部件應有足夠強度及剛度， 以保證汽車安全行駛。以保證汽車安全行駛。 （2）汽車轉彎行駛時，全部車輪應繞瞬時轉向中心旋轉，任何汽車轉彎行駛時，全部車輪應繞瞬時轉向中心旋轉，任何 車輪不應有側滑。車輪不應有側滑。 （3）汽車轉向行駛后，駕駛員

5、松開轉向盤，轉向輪能自動返回汽車轉向行駛后，駕駛員松開轉向盤，轉向輪能自動返回 到直線行駛位置并穩(wěn)定行駛。到直線行駛位置并穩(wěn)定行駛。 （4）轉向輪碰撞到障礙物后，傳給轉向盤的反沖力要盡可能小。轉向輪碰撞到障礙物后，傳給轉向盤的反沖力要盡可能小。 （5）轉向器和轉向傳動機構的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間轉向器和轉向傳動機構的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間 隙的調(diào)整機構。隙的調(diào)整機構。 （6）在車禍中，當轉向軸和轉向盤由于車架或車身變形而共同在車禍中，當轉向軸和轉向盤由于車架或車身變形而共同 后移時，轉向系應有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。后移時，轉向系應有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。

6、 （7） 操縱輕便，操縱輕便，以減輕司機勞動強度以減輕司機勞動強度 。 二、兩側轉向輪偏角之間的理想關系式：二、兩側轉向輪偏角之間的理想關系式： 汽車轉彎時，內(nèi)、外輪所駛過的距離是不等的，在后橋中，由于裝有差汽車轉彎時，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速滾過不同的距離，基本上是純滾動而速器，可使左、右兩車輪以不同的轉速滾過不同的距離，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，汽車轉彎時，兩側車無滑動。但一般汽車的前橋（從動橋）為一根剛性梁，汽車轉彎時，兩側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。輪滾

7、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，試驗證明， 要保證汽車轉向時，每個車輪都作純滾動而不產(chǎn)生滑移，就必要保證汽車轉向時，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，即各輪的軸線在轉向時應交于一點，各輪的軸線在轉向時應交于一點，使所有的車輪繞著該點滾動。使所有的車輪繞著該點滾動。該點稱該點稱瞬時轉向中心瞬時轉向中心。（由于汽車由直線。（由于汽車由直線 轉轉彎彎 直線行駛，轉角由直線行駛，轉角由0 大大 小小 0，所以，軸線交點，所以，軸線交點O是變化的，這些是變化的，這些點統(tǒng)稱為瞬時轉向中心。）點統(tǒng)稱

8、為瞬時轉向中心。） ctg X+B L ctg = ctg+ B L瞬心到外輪中心瞬心到外輪中心面的距離：面的距離： 稱為轉向半徑。稱為轉向半徑。XR sin L =R 轉向車輪作純滾動的充要條件是：轉向車輪作純滾動的充要條件是：ctg 1= ctg1+B / L1 ctg 2= ctg2+B / L2ctg = ctg+ B L 外輪轉角；外輪轉角；內(nèi)輪轉角；內(nèi)輪轉角；B主銷中心距；主銷中心距； L汽車軸距汽車軸距 對于雙橋轉向汽車：對于雙橋轉向汽車：由轉向梯行機構保證。由轉向梯行機構保證。轉向車輪作純滾動的必要條件：轉向車輪作純滾動的必要條件： 三、轉向系角傳動比：三、轉向系角傳動比： （

9、1）操縱輕便性）操縱輕便性 （2）轉向靈敏性）轉向靈敏性 轉向系角傳動比轉向系角傳動比對轉向系的對轉向系的影響很大。影響很大。 反之，反之， i過小，靈敏性增加，但司機操縱費力，易疲勞。過小，靈敏性增加，但司機操縱費力，易疲勞。 i = M從從/ M主主= n主主/ n從從 i1越大，操縱越省力、輕便；但不能實現(xiàn)迅速轉向，即靈敏性較差。越大，操縱越省力、輕便；但不能實現(xiàn)迅速轉向，即靈敏性較差。（1）采用動力轉向器）采用動力轉向器（2）采用變速比轉向器）采用變速比轉向器轉向系的傳動比轉向系的傳動比 ，主要由轉向器的傳動比主要由轉向器的傳動比 i1決定。決定。解決矛盾的措施：解決矛盾的措施：aDi

10、iswp2212iiiFFihWpaMFrW 相互嚙合的齒輪基圓齒距必須相等，使一個具有標準齒的相互嚙合的齒輪基圓齒距必須相等，使一個具有標準齒的小齒輪與一個具有變模數(shù)（小齒輪與一個具有變模數(shù)（mt）、變壓力角（）、變壓力角（a at）的齒條相嚙）的齒條相嚙合；即：合；即：例如：例如：齒輪齒條式變速比轉向器：齒輪齒條式變速比轉向器： 第二節(jié)第二節(jié) 轉向器轉向器 及轉向操縱機構及轉向操縱機構 1、轉向器傳動效率、轉向器傳動效率 正傳動效率正傳動效率 h h+ = 轉向搖臂的輸出功率轉向搖臂的輸出功率 / 轉向軸的輸入功率轉向軸的輸入功率 （傳動方向與之相反時所求得的效率稱為（傳動方向與之相反時所

11、求得的效率稱為逆?zhèn)鲃有誓鎮(zhèn)鲃有?h h =由轉向軸的輸出由轉向軸的輸出功率功率/轉向搖臂的輸入功率轉向搖臂的輸入功率 ）h h 值值特特 點點應應 用用可逆式轉向可逆式轉向器器h h+、h h較高較高保證汽車轉向后，轉向輪自動回正，保證汽車轉向后，轉向輪自動回正，以降低疲勞、提高安全性；以降低疲勞、提高安全性；易將車輪受到的大部分沖擊力傳給易將車輪受到的大部分沖擊力傳給轉向盤而產(chǎn)生轉向盤而產(chǎn)生“打手打手”現(xiàn)象現(xiàn)象在良好路在良好路面上行駛面上行駛的車輛的車輛極限可逆式極限可逆式轉向器轉向器h h+較高、較高、h h較較低低既不會造成轉向器零件突然過載，又既不會造成轉向器零件突然過載，又能給司

12、機路感。能給司機路感。越野車及越野車及工礦自卸工礦自卸車車不可逆式轉不可逆式轉向器向器h h+較高、較高、h h很很低低轉向傳動機構承受沖擊力易損壞轉向傳動機構承受沖擊力易損壞駕駛員無駕駛員無“路感路感”，且車輪不能自動，且車輪不能自動回正回正已淘汰已淘汰一、轉向器傳動效率及轉向盤自由行程一、轉向器傳動效率及轉向盤自由行程 2、轉向盤自由行程：、轉向盤自由行程：轉向盤空轉階段角行程稱轉向盤自由轉向盤空轉階段角行程稱轉向盤自由行程。行程。 用來克服轉向系內(nèi)部的摩擦，各傳動件間裝配間隙。用來克服轉向系內(nèi)部的摩擦，各傳動件間裝配間隙。 =1015 ；2530調(diào)整調(diào)整1、齒輪齒條式轉向器組成、齒輪齒條

13、式轉向器組成l.轉向盤轉向盤 2.安全轉向軸安全轉向軸 3.轉向節(jié)轉向節(jié) 4.轉向輪轉向輪 5.轉向節(jié)臂轉向節(jié)臂 6.轉向橫拉桿轉向橫拉桿 7.轉向減振器轉向減振器 8.機械轉向器機械轉向器采用齒輪齒條式轉向器可以使采用齒輪齒條式轉向器可以使轉向傳動機構簡化轉向傳動機構簡化(不需轉向搖不需轉向搖臂和轉向直拉桿等臂和轉向直拉桿等)。 二、轉向器二、轉向器 齒條齒條齒輪齒輪壓塊壓塊 轉向器殼體轉向器殼體 防塵套防塵套 轉向齒條轉向齒條 調(diào)整螺栓調(diào)整螺栓彈簧彈簧嚙合間隙調(diào)整嚙合間隙調(diào)整齒輪齒條式轉向器齒輪齒條式轉向器1轉向橫拉轉向橫拉桿桿齒輪齒條式轉向器工作原理齒輪齒條式轉向器工作原理2、循環(huán)球式轉

14、向器循環(huán)球式轉向器特點：正傳動效率特點：正傳動效率很高，操縱輕便，很高，操縱輕便，使用壽命長。但逆使用壽命長。但逆效率也高，容易將效率也高，容易將路面沖擊力傳到轉路面沖擊力傳到轉向盤上。向盤上。第一級螺桿第一級螺桿螺母傳動副螺母傳動副第二級齒條第二級齒條齒扇傳動副齒扇傳動副旋入，間隙減小；旋入，間隙減小；反之增大。反之增大。 搖臂軸搖臂軸 搖臂搖臂 調(diào)整螺栓調(diào)整螺栓 旋入，間旋入，間 隙減??；反隙減??；反之增大。之增大。3蝸桿指銷式轉向器蝸桿指銷式轉向器 三、轉向操縱機構的組成和布置：三、轉向操縱機構的組成和布置： 組成：組成：轉向盤、轉向柱管、轉向軸、上下萬向節(jié)、轉向傳動軸轉向盤、轉向柱管、

15、轉向軸、上下萬向節(jié)、轉向傳動軸 1、轉向盤：、轉向盤： 設計要求：設計要求： （1）具有柔軟的外表皮，可起緩沖作用，撞車時，骨架能）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。產(chǎn)生變形，以吸收沖擊能量，減輕司機受傷程度。 （2）轉向盤上裝有喇叭按鈕，有些轎車上還裝有車速控制）轉向盤上裝有喇叭按鈕，有些轎車上還裝有車速控制 輪緣、輪輻（輪緣、輪輻（2 4根）、輪轂根）、輪轂 開關和撞車氣囊裝置。開關和撞車氣囊裝置。 輪緣輪緣輪輻輪輻輪轂輪轂v臺架實驗中，臺架實驗中， 模型軀干以模型軀干以6.70m/s撞方向盤，撞方向盤，作用力作用力 11123N（

16、3）轉向軸和轉向柱管的吸能裝置：）轉向軸和轉向柱管的吸能裝置：要求轉向柱管必須要求轉向柱管必須具備有緩和沖擊的具備有緩和沖擊的吸能裝置。當轉向吸能裝置。當轉向軸受到巨大沖擊時，軸受到巨大沖擊時，轉向軸產(chǎn)生軸向位轉向軸產(chǎn)生軸向位移，使支架或某些移，使支架或某些支承產(chǎn)生塑性變形，支承產(chǎn)生塑性變形，從而吸收沖擊能量。從而吸收沖擊能量。vV=48km/h，正面碰撞中，管柱后移量，正面碰撞中，管柱后移量 127mm吸能式轉向盤骨架變形圖吸能式轉向盤骨架變形圖管柱的可彎曲支架管柱的可彎曲支架 第三節(jié)第三節(jié) 轉向傳動機構轉向傳動機構轉向傳動機構功用：轉向傳動機構功用：將轉向器傳來的力傳給轉向輪，使左右兩側車

17、輪按一定將轉向器傳來的力傳給轉向輪，使左右兩側車輪按一定的規(guī)律偏轉，實現(xiàn)汽車轉向。的規(guī)律偏轉，實現(xiàn)汽車轉向。轉向傳動機構的組成和布置，因轉向器位置和轉向輪懸架類型不同而異。轉向傳動機構的組成和布置，因轉向器位置和轉向輪懸架類型不同而異。一、與非獨立懸架配用的轉向傳動機構：一、與非獨立懸架配用的轉向傳動機構： 轉向搖臂轉向搖臂 轉向直拉桿轉向直拉桿 轉向節(jié)臂轉向節(jié)臂 轉向梯形臂轉向梯形臂1、組成：、組成： 2、 布置形式分析布置形式分析（a）轉向器位于前軸后方）轉向器位于前軸后方,后置梯形：后置梯形：用于轉向橋用于轉向橋 90（b）轉向器位于前軸后方）轉向器位于前軸后方,前置梯形：前置梯形：用于

18、轉向驅動橋或發(fā)動機位置較低的車用于轉向驅動橋或發(fā)動機位置較低的車 90 （d）轉向器位于前軸后方）轉向器位于前軸后方,前置梯形：前置梯形：轉向搖臂不是在汽車縱向平面內(nèi)前后擺動，轉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)左右擺動而是在與道路平行的平面內(nèi)左右擺動1.轉向器轉向器 2.轉向搖臂轉向搖臂 3.轉向直拉桿轉向直拉桿 4.轉向節(jié)臂轉向節(jié)臂 5.梯形臂梯形臂 6.轉向橫拉桿轉向橫拉桿轉向傳動機構工作演示轉向傳動機構工作演示 3、轉向搖臂：、轉向搖臂： 是轉向器與直拉桿間的傳動件，是轉向器與直拉桿間的傳動件，其大端用錐形三角細花鍵其大端用錐形三角細花鍵與轉向器中搖臂軸外端

19、連接與轉向器中搖臂軸外端連接，以保證在圓周上受力均勻。，以保證在圓周上受力均勻。為為了保證轉向器搖臂軸在中間位置了保證轉向器搖臂軸在中間位置，在搖臂軸的外端面和轉向，在搖臂軸的外端面和轉向搖臂上孔外端面上，搖臂上孔外端面上，刻有短線裝配標記刻有短線裝配標記，裝配時，對齊記號。，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。其小端用帶有的球頭銷與直拉桿作空間鉸鏈。 對齊記號對齊記號轉向器轉向器轉向搖臂轉向搖臂轉向直拉桿轉向直拉桿球頭銷球頭銷 4、轉向直拉桿：、轉向直拉桿： 是轉向搖臂與轉向節(jié)臂間的傳動件。它與上述兩部件用球是轉向搖臂與轉向節(jié)臂間的傳動件。它與上述兩部件用球形鉸鏈聯(lián)接，

20、以保證空間運動時不發(fā)出運動干涉。形鉸鏈聯(lián)接，以保證空間運動時不發(fā)出運動干涉。球頭銷球頭銷轉向直拉桿轉向直拉桿 油嘴油嘴彈簧座彈簧座壓縮彈簧壓縮彈簧連接轉向節(jié)臂連接轉向節(jié)臂 端端部螺塞部螺塞橡膠防塵墊橡膠防塵墊球頭銷球頭銷螺母螺母 轉向節(jié)臂轉向節(jié)臂球頭座球頭座 （1）傳力）傳力 （2）調(diào)整轉向輪前輪前束。與左右轉向梯形臂采用球頭銷鉸鏈。）調(diào)整轉向輪前輪前束。與左右轉向梯形臂采用球頭銷鉸鏈。球頭座球頭座轉向橫拉桿轉向橫拉桿5、轉向橫拉桿：、轉向橫拉桿：是轉向梯形機構的底邊。是轉向梯形機構的底邊。轉向橫拉桿轉向橫拉桿 二、與獨立懸架配用的轉向傳動機構二、與獨立懸架配用的轉向傳動機構 獨立懸架的每個轉

21、向輪分別相對車架作獨立運動，因而獨立懸架的每個轉向輪分別相對車架作獨立運動，因而轉向橋必須是斷開的轉向橋必須是斷開的，所以，轉向傳動機構中的轉向梯形也，所以，轉向傳動機構中的轉向梯形也必須分成兩段或三段。必須分成兩段或三段。1.轉向搖臂轉向搖臂 2.轉向直拉桿轉向直拉桿 3.左轉向橫拉桿左轉向橫拉桿 4.右轉向橫拉桿右轉向橫拉桿 5.左梯形臂左梯形臂 6.右梯形臂右梯形臂 7.搖桿搖桿 8.懸架左臂懸架左臂 9.懸架右擺臂懸架右擺臂 10.齒輪齒條式轉向器齒輪齒條式轉向器 第四節(jié)第四節(jié) 轉向加力裝置轉向加力裝置轉向動力：小部分為司機提供的體力，大部分為發(fā)動機驅動油泵提供的液壓轉向動力：小部分為

22、司機提供的體力，大部分為發(fā)動機驅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，這套裝置稱轉向加力裝置。稱轉向加力裝置。 目前液壓轉向加力裝置在重型汽車上應用較多。目前液壓轉向加力裝置在重型汽車上應用較多。 1、常壓式液壓轉向加力裝置：、常壓式液壓轉向加力裝置：(滑閥式轉向控制閥）滑閥式轉向控制閥） 轉向搖臂轉向搖臂轉向直拉桿轉向直拉桿低壓油罐低壓油罐高壓高壓油罐油罐 12 3 3 122、常流式液壓轉向加力裝置：、常流式液壓轉向加力裝置： (轉閥式轉向控制閥）轉閥式轉向控制閥）轉向操縱機構轉向操縱機構

23、轉向控制閥轉向控制閥機械轉機械轉向器與向器與轉向動轉向動力缸總力缸總成成轉向傳動結構轉向傳動結構轉向油罐轉向油罐轉向動力缸右腔轉向動力缸右腔轉向轉向油泵油泵轉向動力缸左腔轉向動力缸左腔直線行駛直線行駛向右轉向右轉向左轉向左轉閥套閥套閥芯閥芯接右轉向動力腔接右轉向動力腔接左轉向動力腔接左轉向動力腔接轉向油罐接轉向油罐 接轉向油泵接轉向油泵閥套閥套閥芯閥芯接右轉向動力腔接右轉向動力腔接左轉向動力腔接左轉向動力腔接轉向油罐接轉向油罐 接轉向油泵接轉向油泵電動液壓助力轉向系統(tǒng)電動液壓助力轉向系統(tǒng)優(yōu)點帶雙小齒輪的電動機械轉向助力器轉向系統(tǒng)的部件有：- 方向盤- 帶轉向角傳感器G85的組合開關- 轉向柱- 轉向力矩傳感器J269- 轉向器- 電動機械轉向助力器馬達V187- 轉向輔助控制單元J500Die Gesamtbersicht der elektro-mechanischen Servolenkung mit Doppelritzeln Die Bauteile der Lenkung sind:- Lenkrad- Lenkstockschalter mit Geber fr Lenkwinkel G85- Lenksaeule- Geber