第八章汽車轉(zhuǎn)向系

1、第十一章第十一章 汽車轉(zhuǎn)向系汽車轉(zhuǎn)向系11.1概述11.2 轉(zhuǎn)向器11.3轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)11.4液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11.5轉(zhuǎn)向操作機構(gòu)11.1轉(zhuǎn)向系概述轉(zhuǎn)向系概述汽車通過傳動系和行駛系，將發(fā)動機的動力轉(zhuǎn)變?yōu)槠囆旭偟尿?qū)動力，使汽車產(chǎn)生運動。汽車在行駛中，經(jīng)常需要改變行駛方向。汽車上用來改變汽車行駛方向的機構(gòu)稱為汽車轉(zhuǎn)向系。1、轉(zhuǎn)向系的功用及組成：、轉(zhuǎn)向系的功用及組成：汽車行駛方向的改變是由駕駛員通過操縱轉(zhuǎn)向系來改變轉(zhuǎn)向輪(一般是前輪)的偏轉(zhuǎn)角度實現(xiàn)的。轉(zhuǎn)向系不僅可以改變汽車的行駛方向，使其按駕駛員規(guī)定的方向行駛，而且還可以克服由于路面?zhèn)认蚋蓴_力使車輪自行產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向，恢復(fù)汽車原來的行駛方向。汽車轉(zhuǎn)向

2、系一般由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三部分組成，但隨著轉(zhuǎn)向系的類型不同，其結(jié)構(gòu)組成又有所差異。2、轉(zhuǎn)向系的類型：、轉(zhuǎn)向系的類型：汽車轉(zhuǎn)向系根據(jù)其轉(zhuǎn)向能源的不同，可以分為機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系兩大類型。（1）機械轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，又稱為人力轉(zhuǎn)向系。機械轉(zhuǎn)向系一般由三部分組成，即轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) (2)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兼用駕駛員體力和發(fā)動機(或電機)的動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它是在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。轉(zhuǎn)向加力裝置的部件是：轉(zhuǎn)向油泵、轉(zhuǎn)向油管、轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向控制閥及轉(zhuǎn)向動力缸等。轉(zhuǎn)向器輸入軸帶動轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動

3、，使轉(zhuǎn)向動力缸產(chǎn)生液壓作用力，幫助駕駛員轉(zhuǎn)向操縱。這樣，為了克服地面作用于轉(zhuǎn)向輪上的轉(zhuǎn)向阻力矩，駕駛員需要加于轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩，比用機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時所需的轉(zhuǎn)向力矩小得多。3. 對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求(1)要求工作可靠，操縱輕便。 (2)轉(zhuǎn)向機構(gòu)還應(yīng)能減小地面?zhèn)鞯睫D(zhuǎn)向盤上的沖擊，并保持適當?shù)穆犯小?(3)當汽車發(fā)生碰撞時，轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)能減輕或避免對駕駛員的傷害。 4.轉(zhuǎn)向梯形理論特性ctga = ctgb + B/L 外輪轉(zhuǎn)向角 內(nèi)輪轉(zhuǎn)向角B 兩側(cè)主銷間距離L 汽車軸距轉(zhuǎn)向輪內(nèi)輪最大偏轉(zhuǎn)角約在3442，最小轉(zhuǎn)彎半徑一般為5-12mm。5. 轉(zhuǎn)向器的傳動比及傳動效率轉(zhuǎn)向器的傳動比及傳動效率1)線位移輸出的

4、轉(zhuǎn)向器的傳動比：用轉(zhuǎn)向盤每轉(zhuǎn)一圈時轉(zhuǎn)向器輸出軸的線位移的大小來表示；2)角位移輸出的轉(zhuǎn)向器的傳動比： 轉(zhuǎn)向器角傳動比（i1）=轉(zhuǎn)向盤擺角/轉(zhuǎn)向搖臂擺角 一般貨車i1為16-32，轎車 i1為12-22 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比（i2）=轉(zhuǎn)向搖臂擺角/同側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角 i2 一般為1左右 3)轉(zhuǎn)向系角傳動比（iw）= i1 i2轉(zhuǎn)向器的傳動比越大，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤所需要的操縱力就越小，但轉(zhuǎn)向操縱的靈敏度就會下降。有的汽車轉(zhuǎn)向器在轉(zhuǎn)向過程的不同階段，其傳動比的大小是不相等的（可變傳動比轉(zhuǎn)向器）。4)轉(zhuǎn)向器除要保證汽車轉(zhuǎn)向輕便靈活外，還應(yīng)能防止由于路面反力對轉(zhuǎn)向盤產(chǎn)生過大的沖擊(即所謂的回彈打手現(xiàn)象)，造成操

5、縱困難和駕駛員工作疲勞。5)為了實現(xiàn)這一目的，轉(zhuǎn)向器應(yīng)具有較高的正傳動效率和適當?shù)哪鎮(zhèn)鲃有?。通常稱轉(zhuǎn)向操縱力由轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向搖臂(或齒條軸)的過程為正向傳動，相應(yīng)的傳動效率稱為正傳動效率；稱由路面的沖擊力反向通過轉(zhuǎn)向搖臂(或齒條軸)和轉(zhuǎn)向器傳到轉(zhuǎn)向盤的過程稱為逆向傳動，相應(yīng)的傳動效率稱為逆?zhèn)鲃有?。根?jù)轉(zhuǎn)向器正向和逆向傳力的特性不同，轉(zhuǎn)向器可分為可逆式轉(zhuǎn)向器、不可逆式轉(zhuǎn)向器和半可逆式轉(zhuǎn)向器三種類型。6)可逆式轉(zhuǎn)向器正傳動效率高，逆?zhèn)鲃有室哺?；不可逆轉(zhuǎn)向器正傳動效率高，逆?zhèn)鲃有蕿榱悖话肟赡媸睫D(zhuǎn)向器正傳動效率高，逆?zhèn)鲃有瘦^低。7)所有的轉(zhuǎn)向器都要求正傳動效率要高，這樣轉(zhuǎn)向力通過轉(zhuǎn)向器時損失

6、少，轉(zhuǎn)向操縱便靈活。好的轉(zhuǎn)向器應(yīng)有適當?shù)哪鎮(zhèn)鲃有剩柜{駛員通過操縱轉(zhuǎn)向盤既能對道路情況有明顯的路感，但又不能使路面不平對轉(zhuǎn)向盤產(chǎn)生過大的沖擊。 11.211.2轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器( (視頻視頻轉(zhuǎn)向視頻轉(zhuǎn)向視頻34101.MPG34101.MPG) )一、轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系中減速增扭的傳動裝置，其功用是增大轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向節(jié)的力并改變力的傳動方向。 目前應(yīng)用廣泛的是齒輪齒條式、循環(huán)球式、和蝸桿曲柄指銷式。1.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器分兩端輸出式和中間（或單端）輸出式兩種。特點: 簡化轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)，齒輪齒條無間隙嚙合，逆?zhèn)鲃有矢?。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器是以齒輪和齒條傳動作為傳動機

7、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。目前，轎車普遍采用的都是齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，其基本組成如下圖所示 捷達轎車轉(zhuǎn)向器的安裝及布置如下圖所示，其轉(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。有些轎車轉(zhuǎn)向齒條的動力不是兩端輸出，而是中間輸出2 2、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器( (視頻視頻轉(zhuǎn)向視頻轉(zhuǎn)向視頻33201.MPG33201.MPG）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

8、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) 3 3、蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器、蝸桿曲柄指銷式轉(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。滾動，形成“球流”。 目前汽車使用的蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器多數(shù)是雙指銷式，即有兩個指銷，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。 11.3轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)從轉(zhuǎn)向器到轉(zhuǎn)向輪之間的所有傳動桿件總稱為轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，

9、使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，并使兩轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，以保證汽車轉(zhuǎn)向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。一、與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)一、與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)1轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的組成：轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂和轉(zhuǎn)向梯形等零部件共同組成，其中轉(zhuǎn)向梯形由梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿和前梁共同構(gòu)成。2轉(zhuǎn)向搖臂循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器通過轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向直拉桿相連。轉(zhuǎn)向搖臂的大端用錐形三角細花鍵與轉(zhuǎn)向器中搖臂軸的外端連接，小端通過球頭銷與轉(zhuǎn)向直拉桿作空間鉸鏈連接。 3 3轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向直拉桿是轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向節(jié)臂之間的傳動桿件，具有傳力和緩沖作用。在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)且因懸架彈性變

10、形而相對于車架跳動時，轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對運動都是空間運動，為了不發(fā)生運動干涉，三者之間的連接件都是球形鉸鏈。4 4轉(zhuǎn)向橫拉桿轉(zhuǎn)向橫拉桿轉(zhuǎn)向橫拉桿是轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的底邊，由橫拉桿體和旋裝在兩端的橫拉桿接頭組成。其特點是長度可調(diào)，通過調(diào)整橫拉桿的長度，可以調(diào)整前輪前束。 二、與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)二、與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)當轉(zhuǎn)向輪采用獨立懸架時，為了滿足轉(zhuǎn)向輪獨立運動的需要，轉(zhuǎn)向橋是斷開式的，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形也必須斷開。與獨立懸架配用的多數(shù)是齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向器布置在車身上，轉(zhuǎn)向橫拉桿通過球頭銷與齒條及轉(zhuǎn)向節(jié)臂相連。11.4液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一

11、、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述(視頻：轉(zhuǎn)向視頻3轉(zhuǎn)向3301.MPG及轉(zhuǎn)向視頻33304.MPG）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液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1）常壓式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)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

12、狀態(tài)，系統(tǒng)工作管路中總是保持高壓。2）常流式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）常流式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)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)汽車都采用第五節(jié)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向控制閥1）滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥閥體沿軸向移動來控制油液流量的轉(zhuǎn)向控制閥，稱為滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥，簡稱滑閥。2 2）轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥）轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥閥體繞其軸線轉(zhuǎn)動來控制油液流量的轉(zhuǎn)向控制閥，稱為轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥，簡稱轉(zhuǎn)閥。2）常流式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）常流式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)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)

13、。3常流式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置方案機械轉(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，這種三合一的部件稱為整體式動力轉(zhuǎn)向器。另一種方案是只將轉(zhuǎn)向控制閥同機械轉(zhuǎn)向器組合成一個部件，該部件稱為半整體式動力轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向動力缸則做成獨立部件。第三種方案是將機械轉(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，稱為轉(zhuǎn)向加力器。二、整體式動力轉(zhuǎn)向器二、整體式動力轉(zhuǎn)向器桑塔納2000轎車采用的是整體式動力轉(zhuǎn)向器，由轉(zhuǎn)閥、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向動力缸組成的整體式動力轉(zhuǎn)向器如下圖所示，轉(zhuǎn)向動力缸的助力直接作用在齒條上，齒條的動力由一端輸出。三、轉(zhuǎn)向油罐與轉(zhuǎn)向油泵三、轉(zhuǎn)向油罐與轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)

14、向油罐和油泵是實現(xiàn)動力轉(zhuǎn)向的必備部件，桑塔納2000轎車的布置如下圖所示。1轉(zhuǎn)向油罐：轉(zhuǎn)向油罐的作用是儲存、濾清并冷卻液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作油液。2轉(zhuǎn)向油泵：轉(zhuǎn)向油泵是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的供能裝置，其作用是將輸入的機械能轉(zhuǎn)換為液壓能輸出。轉(zhuǎn)向油泵的結(jié)構(gòu)形式有齒輪式、葉片式、轉(zhuǎn)子式、柱塞式等，其中外嚙合齒輪式轉(zhuǎn)向油泵應(yīng)用最多。11.511.5轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱等組成，它的作用是將駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的操縱力傳給轉(zhuǎn)向器。1. 方向盤（舵輪）為了司機有很好的視野，方向盤上部的空一般較大2. 2. 轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向軸1）轉(zhuǎn)向軸是將駕駛員作用于轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向操縱力矩傳給轉(zhuǎn)向

15、器的傳力軸，它的上部與轉(zhuǎn)向盤固定連接，下部裝有轉(zhuǎn)向器。2）現(xiàn)代汽車的轉(zhuǎn)向軸除裝有柔性萬向節(jié)外，有的還裝有能改變轉(zhuǎn)向盤的工作角度(轉(zhuǎn)向軸的傳動方向)和轉(zhuǎn)向盤的高度(轉(zhuǎn)向軸軸向長度)的機構(gòu)，以方便不同體型駕駛員的操縱。3. 3. 可分離式安全轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)可分離式安全轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)此類轉(zhuǎn)向操縱機的轉(zhuǎn)向管柱分為上下兩段，當發(fā)生撞車時，上下兩段相互分離或相互滑動，從而有效地防止轉(zhuǎn)向盤對駕駛員的傷害，但轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)本身不包含有吸能裝置。 4.4.緩沖吸能式轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)緩沖吸能式轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)1）網(wǎng)狀管柱變形式2）鋼球滾壓變形式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向管柱分為上、下兩段，上轉(zhuǎn)向管柱比下轉(zhuǎn)向管柱稍細，可套在下轉(zhuǎn)向管柱的內(nèi)孔里，二者之間壓入帶有塑料隔圈的鋼球。隔圈起鋼球保持架的作用，鋼球與上、下轉(zhuǎn)向管柱壓緊并使之結(jié)合在一起。在撞車時，上下管柱在軸向相對移動，這時鋼球邊轉(zhuǎn)動邊在上、下轉(zhuǎn)向管柱的壁上壓出溝槽，從而消耗了沖擊能量。3）波紋管變形吸能式轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的