轉(zhuǎn)向系培訓(xùn)資料課件

轉(zhuǎn)向系汽車底盤

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用就是保證按照駕駛員的意愿控制汽車的行駛方向。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對汽車的行駛安全至關(guān)重要，因此汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件都稱為保安件。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)都是汽車安全必須要重視的兩個系統(tǒng).概述汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型和組成

功用：

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一套用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)。分類:汽車轉(zhuǎn)向系按轉(zhuǎn)向能源的不同分機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1.轉(zhuǎn)向系術(shù)語

為了避免在汽車轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生路面對汽車行駛附加阻力和輪胎過快磨損，要求轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能保證在汽車轉(zhuǎn)向時，所有車輪均作純滾動。

即所有軸線交于一點(diǎn)o理想關(guān)系式:cotα=cotβ＋B/L

L為兩軸線間距離，B為兩側(cè)主銷軸線與地面相交點(diǎn)間的距離，梯形機(jī)構(gòu)大體上接近理想關(guān)系。最小轉(zhuǎn)彎半徑Rmin與外轉(zhuǎn)向輪最大偏轉(zhuǎn)角sinαmax的關(guān)系為

Rmin=L/

sinαmax1.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比

轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角增量與相應(yīng)的轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角增量比成為轉(zhuǎn)向器傳動比。兩個轉(zhuǎn)向輪所受到的轉(zhuǎn)向阻力與駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力之比稱為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳動比，它與角傳動比成正比。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角傳動比越小，駕駛員加于轉(zhuǎn)向盤的手力也越小。角傳動比越大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向操縱不靈敏，所需要的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角過大。

2.機(jī)械轉(zhuǎn)向系組成：轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向萬向節(jié)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向節(jié)臂轉(zhuǎn)向節(jié)梯形臂橫拉桿轉(zhuǎn)向梯形2.1機(jī)械式轉(zhuǎn)向系的工作過程

機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以駕駛員的體力（手力）作為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中所有傳力件都是機(jī)械的。它是由左右轉(zhuǎn)向節(jié)上的梯形臂和兩端與梯形臂作球鉸鏈連接的轉(zhuǎn)向橫拉桿組成。目前，轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)大多數(shù)采用萬向傳動裝置。2.2轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱管、轉(zhuǎn)向軸、上萬向節(jié)、下萬向節(jié).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。（一）轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的組成和布置轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向萬向節(jié)轉(zhuǎn)向萬向節(jié)（三）、轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向安全裝置轉(zhuǎn)向軸是連接轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器的傳動件轉(zhuǎn)向柱管安裝在車身上，支承著轉(zhuǎn)向盤。轉(zhuǎn)向軸從轉(zhuǎn)向柱管中穿過桑塔納轎車轉(zhuǎn)向軸安全裝置聯(lián)軸節(jié)上轉(zhuǎn)向軸下轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向器功用：

轉(zhuǎn)向器(也常稱為轉(zhuǎn)向機(jī))增大轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向節(jié)的力，并改變力的傳遞方向是完成由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動到直線運(yùn)動(或近似直線運(yùn)動)的一組齒輪機(jī)構(gòu)，同時也是轉(zhuǎn)向系中的減速傳動裝置。目前較常用的有齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿曲柄指銷式、蝸桿滾輪式等

2.3轉(zhuǎn)向器

概念概念：正向傳動：作用力從轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向搖臂的減速過程。逆向傳動：轉(zhuǎn)向搖臂將地面的沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤的過程。極限可逆式轉(zhuǎn)向系：當(dāng)?shù)孛鏇_擊力很大時，沖擊力才能傳到轉(zhuǎn)向盤上，即正效率遠(yuǎn)大于逆效率的轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向盤自由行程：轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤消除傳動副之間的間隙后，車輪才偏轉(zhuǎn)，此時轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過的角度為轉(zhuǎn)向盤自由行程。2.3.1循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器

循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式之一，一般有兩級傳動副，第一級是螺桿螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。為了減少轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，二者的螺紋并不直接接觸，其間裝有多個鋼球，以實(shí)現(xiàn)滾動摩擦。轉(zhuǎn)向螺桿和螺母上都加工出斷面輪廓為兩段或三段不同心圓弧組成的近似半圓的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面的螺旋管狀通道。螺母側(cè)面有兩對通孔，可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內(nèi)。轉(zhuǎn)向螺母外有兩根鋼球?qū)Ч埽扛鶎?dǎo)管的兩端分別插入螺母側(cè)面的一對通孔中。導(dǎo)管內(nèi)也裝滿了鋼球。這樣，兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球"流道"。

結(jié)構(gòu)：如圖第一級螺桿螺母傳動副第二級齒條齒扇傳動副結(jié)構(gòu)：圖2循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器工作過程特點(diǎn)：正傳動效率很高，操縱輕便，使用壽命長。但逆效率也高，容易將路面沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤上。轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動時，通過鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)向螺母，螺母即沿軸向移動。同時，在螺桿及螺母與鋼球間的摩擦力偶作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內(nèi)滾動，形成"球流"。在轉(zhuǎn)向器工作時，兩列鋼球只是在各自的封閉流道內(nèi)循環(huán)，不會脫出。

循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兩端輸出齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器中間輸出齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向過程：

轉(zhuǎn)向盤→轉(zhuǎn)向軸→萬向節(jié)→轉(zhuǎn)向器→轉(zhuǎn)向輪

彈簧通過壓塊將此齒條壓緊在轉(zhuǎn)向齒輪上，以保證無間隙嚙合。彈簧的預(yù)緊力可用調(diào)整螺釘調(diào)整。2.3.3蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器

蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器的傳動副以蝸桿為主動件，其從動件是裝在搖臂軸曲柄端部的指銷。轉(zhuǎn)向蝸桿轉(zhuǎn)動時，與之捏合的直銷繞搖臂軸線沿圓弧運(yùn)動，并帶動搖臂軸轉(zhuǎn)動。組成：搖臂軸、蝸桿、指銷2.3.4轉(zhuǎn)向器發(fā)展趨勢在世界范圍內(nèi)，汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占45％左右，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占40％左右，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占10％左右，其它型式的轉(zhuǎn)向器占5％。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動機(jī)的各類型汽車，采用不同類型轉(zhuǎn)向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已由60年代的62．5％，發(fā)展到現(xiàn)今的100％了(蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰)。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占65％，齒條齒輪式占35％。綜合上述對有關(guān)轉(zhuǎn)向器品種的使用分析，得出以下結(jié)論：·循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，已成為當(dāng)今世界汽車上主要的兩種轉(zhuǎn)向器；而蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器和蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位?！ぴ谛】蛙嚿习l(fā)展轉(zhuǎn)向器的觀點(diǎn)各異，美國和日本重點(diǎn)發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，比率都已達(dá)到或超過90％；西歐則重點(diǎn)發(fā)展齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，比率超過50％，法國已高達(dá)95％?！び捎邶X輪齒條式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點(diǎn)，在小型車上的應(yīng)用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展；而大型車輛則以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構(gòu)。功用： 將轉(zhuǎn)向器輸出的力傳給轉(zhuǎn)向輪，且使二轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定的關(guān)系變化，實(shí)現(xiàn)汽車順利轉(zhuǎn)向。要求： 較大的剛度和強(qiáng)度 吸收振動、緩沖分類： 前置式、后置式 非獨(dú)立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)、獨(dú)立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)3.轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)

3.1與非獨(dú)立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)組成：如圖梯形機(jī)構(gòu)在前橋之后θ＞900為防止運(yùn)動干涉；梯形機(jī)構(gòu)在前橋之前θ＜9003.1.1轉(zhuǎn)向搖臂

大端與轉(zhuǎn)向搖臂軸相連，小端與轉(zhuǎn)向拉桿絞接。 搖臂與搖臂軸安裝時要對正記號，以保證搖臂從中間向兩邊擺動時擺角大致相同。

3.1.2轉(zhuǎn)向直拉桿作用：轉(zhuǎn)向直拉桿的作用是將轉(zhuǎn)向搖臂傳來的力和運(yùn)動傳給轉(zhuǎn)向梯形臂（或轉(zhuǎn)向節(jié)臂），它所受的力既有拉力、也有壓力。結(jié)構(gòu)：在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)而且因懸架彈性變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(yùn)動都是空間運(yùn)動。因此，為了不發(fā)生運(yùn)動干涉，三者之間的連接件都是球形鉸鏈。接轉(zhuǎn)向節(jié)臂螺塞調(diào)彈簧6的預(yù)緊度油嘴球頭銷直拉桿體接轉(zhuǎn)向搖臂3.1.3轉(zhuǎn)向橫拉桿作用：轉(zhuǎn)向橫拉桿是聯(lián)系左、右梯形臂并使其協(xié)調(diào)工作的連接桿，它在汽車行駛過程中反復(fù)承受拉力和壓力。結(jié)構(gòu)：兩接頭借螺紋與橫拉桿體連接。接頭旋裝到橫拉桿體上后，用夾緊螺栓夾緊。橫拉桿體兩端的螺紋，一為右旋，一為左旋。因此，在旋松夾緊螺栓以后，轉(zhuǎn)動橫拉桿體，可改變橫拉桿的總長度，來調(diào)節(jié)前輪前束.企標(biāo)Q/RT020相關(guān)規(guī)定轉(zhuǎn)向橫拉桿（Steeringtierod）由內(nèi)接球頭和外接球頭兩部分組成，對應(yīng)的英文縮寫為IBJ(Innerballjoint)和OBJ

(Outerballjoint).外接球頭內(nèi)接球頭3.2與獨(dú)立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)4.動力轉(zhuǎn)向系機(jī)械轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向拉桿轉(zhuǎn)向節(jié)梯形臂轉(zhuǎn)向橫拉桿轉(zhuǎn)向油罐轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)向控制閥

轉(zhuǎn)向動力缸

動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上設(shè)置的動力轉(zhuǎn)向裝置組成：主要有轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向液壓油泵、轉(zhuǎn)向控制閥、轉(zhuǎn)向動力缸

4.1動力轉(zhuǎn)向器

動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兼用駕駛員體力和發(fā)動機(jī)(或電機(jī))的動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它是在機(jī)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。功用： 在轉(zhuǎn)向阻力較大時，可以減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度，改善轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)性能。按工作介質(zhì)分類：

液壓式：工作時無噪聲，工作滯后時間短，且能吸收來自不平路面的沖擊。

氣壓式：用在前軸最大軸載質(zhì)量為3~7噸并采用氣壓制動的貨車或轎車上。

4.2動力轉(zhuǎn)向類型按部件位置整體式動力轉(zhuǎn)向系半整體式動力轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向加力器按轉(zhuǎn)向能源液壓動力轉(zhuǎn)向系氣壓動力轉(zhuǎn)向系4.2.1氣壓動力轉(zhuǎn)向系采用氣壓制動的汽車前軸載質(zhì)量為3—7噸重型汽車不采用（氣壓低于0.7MPa，部件大）應(yīng)用4.2.2液壓動力轉(zhuǎn)向系特點(diǎn)工作壓力大，10MPa部件尺寸小系統(tǒng)工作無噪聲工作滯后時間短吸收不平路面的沖擊應(yīng)用廣泛4.3動力轉(zhuǎn)向系的組成及工作原理

1)常壓式液壓轉(zhuǎn)向系機(jī)械轉(zhuǎn)向器油罐儲能器轉(zhuǎn)向動力缸控制閥結(jié)構(gòu):常壓動力轉(zhuǎn)向的工作原理儲能器壓力定值時，油泵空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向時，控制閥開啟，動力缸工作—動力轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向停止，控制閥關(guān)閉液壓管路中總是高壓儲能器控制閥2)常流式液壓轉(zhuǎn)向系機(jī)械轉(zhuǎn)向器動力缸控制閥油罐油泵流量控制閥安全閥單向閥常流式液壓轉(zhuǎn)向系主要部件的結(jié)構(gòu)和工作原理轉(zhuǎn)向控制閥：有滑閥式和轉(zhuǎn)閥式兩種滑閥轉(zhuǎn)閥閥體沿軸向移動來控制油液流量閥體繞其圓心轉(zhuǎn)動來控制油液流量流量控制閥用以限定轉(zhuǎn)向油泵的最大流量安全閥用以限定轉(zhuǎn)向油泵的最高壓力單向閥轉(zhuǎn)向油泵短路常流式液壓轉(zhuǎn)向系工作過程不轉(zhuǎn)向，控制閥常開啟；動力缸兩腔均與低壓油路相通，油泵空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向時，控制閥工作；動力缸的相應(yīng)油腔通輸出油管，另一腔仍通回油管轉(zhuǎn)向停止，控制閥隨即回到中立位置5.動力傳向器5.1.動力轉(zhuǎn)向器的類型按機(jī)械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動力缸三者的組合及相對位置．有如下三種布置方案。整體式動力轉(zhuǎn)向器半整體式動力轉(zhuǎn)向器動力轉(zhuǎn)向加力器（1）整體式：機(jī)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。機(jī)械轉(zhuǎn)向器動力缸控制閥油罐油泵單向閥單向閥流量控制閥（2）半整體式：將轉(zhuǎn)向控制閥同機(jī)械轉(zhuǎn)向器組合成一個部件，而動力缸則作為獨(dú)立件機(jī)械轉(zhuǎn)向器動力缸控制閥油罐油泵流量控制閥單向閥單向閥（3）轉(zhuǎn)向加力器：機(jī)械轉(zhuǎn)向器作為獨(dú)立件，而控制閥和動力缸組合成一個部件機(jī)械轉(zhuǎn)向器動力缸控制閥5.2工作原理轉(zhuǎn)閥在中立位置時，動力缸的兩腔相通，不起作用。轉(zhuǎn)向時，控制閥使動力缸兩腔產(chǎn)生油壓差轉(zhuǎn)向停止，控制閥回到中立位置1.閥套2.閥芯R.接右轉(zhuǎn)向動力腔L.接左腔B.接油泵G.接油罐轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu):工作原理左右動力缸油壓相等，汽車保持直線行駛轉(zhuǎn)向時，閥芯與閥套的相對位置發(fā)生改變，液壓油流入某一動力缸，促進(jìn)汽車左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)6.四輪轉(zhuǎn)向系

四輪轉(zhuǎn)向是指通過安裝在后橋上的后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)使得駕駛員能對汽車全部四個車輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向操縱。采用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可改善汽車低速行駛時的操縱靈活性，提高車輛高速行駛時的穩(wěn)定性和可控制性。1-轉(zhuǎn)向模式選擇信號2-反向二輪轉(zhuǎn)向信號3-車速信號4-車輪轉(zhuǎn)速傳感器5-前轉(zhuǎn)向齒輪箱6-方向盤7-萬向節(jié)8-驅(qū)動軸9-中繼桿10-中心軸11-副電機(jī)12-渦輪13-主電機(jī)14-轉(zhuǎn)向角比例傳感器15-扇齒輪

四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由電子控制單元、車速傳感器、轉(zhuǎn)向角比例傳感器和執(zhí)行器構(gòu)成，如右圖所示。有關(guān)前輪轉(zhuǎn)向的信息輸送到電子控制單元(ECU)中，ECU處理后將控制執(zhí)行器動作以實(shí)現(xiàn)后輪的轉(zhuǎn)向。后輪的偏轉(zhuǎn)量及偏轉(zhuǎn)方向是根據(jù)相應(yīng)控制算法并結(jié)合前輪的轉(zhuǎn)向信息所決定的。1-轉(zhuǎn)向盤；2-中間轉(zhuǎn)向軸；3-后輪；4-前輪；5-油箱；6-油泵；7-液壓釋放回路；8-油管；9-回油管

四輪轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)如右圖所示，它包括前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)向傳動軸機(jī)械地連接到前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，并且隨著前輪轉(zhuǎn)向角θF，控制后輪轉(zhuǎn)動一個目標(biāo)角度θR。在該系統(tǒng)中，控制單元通過一個設(shè)置在后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的后輪轉(zhuǎn)向角度比率調(diào)整機(jī)構(gòu)，控制后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。后輪轉(zhuǎn)向角度比率調(diào)整機(jī)構(gòu)確定并調(diào)整前、后輪轉(zhuǎn)向角度比率θS，其中：θS＝θR／θF。1-中間轉(zhuǎn)向軸2-液壓油泵3-步進(jìn)電機(jī)4-后輪轉(zhuǎn)向桿5-偏轉(zhuǎn)軸6-搖臂7-錐齒輪8-連接桿9