第二十三章 汽車轉(zhuǎn)向系

第一節(jié)概述第二節(jié)轉(zhuǎn)向器及轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)第三節(jié)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)第四節(jié)轉(zhuǎn)向加力裝置

第二十三章汽車轉(zhuǎn)向系南京工程學(xué)院汽車與軌道交通學(xué)院轉(zhuǎn)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。一、汽車轉(zhuǎn)向系的類型和組成1、類型：機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系第一節(jié)概述機(jī)械轉(zhuǎn)向系：用司機(jī)體力為轉(zhuǎn)向能源，所有傳力件都是機(jī)械的。機(jī)械轉(zhuǎn)向系組成轉(zhuǎn)向橫拉桿轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向器轉(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

右轉(zhuǎn)向節(jié)車橋前梁轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸采用萬向傳動(dòng)裝置有助于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器等組件的通用化和系列化內(nèi)設(shè)減速傳動(dòng)副，減速增扭。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)--轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、萬向節(jié)（上、下）、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸。轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)--轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向梯形。機(jī)械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向原理轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向器轉(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

右轉(zhuǎn)向節(jié)車橋前梁轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸機(jī)械式轉(zhuǎn)向系的工作演示以司機(jī)體力（小部分）作為轉(zhuǎn)向能源。以發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力（大部分）作為轉(zhuǎn)向能源。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器：動(dòng)力轉(zhuǎn)向系組成

液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的工作壓力可高達(dá)10MPa以上，故其部件尺寸很小。液壓系統(tǒng)工作時(shí)無噪聲，而且能吸收來自不平路面的沖擊。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向原理轉(zhuǎn)向搖臂機(jī)械轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向油罐轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向節(jié)梯形臂轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)向橫拉桿轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸

2、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(jī)視野好，坐在司機(jī)身旁的乘客，能夠從車門直接走到人行道上。3、轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)要求

（1）零部件應(yīng)有足夠強(qiáng)度及剛度，以保證汽車安全行駛。（2）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)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(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。（6）在車禍中，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時(shí)，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(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度。

試驗(yàn)證明，要保證汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，每個(gè)車輪都作純滾動(dòng)而不產(chǎn)生滑移，就必須使車輪的滾動(dòng)軌跡符合一定的規(guī)律，即各輪的軸線在轉(zhuǎn)向時(shí)應(yīng)交于一點(diǎn)，使所有的車輪繞著該點(diǎn)滾動(dòng)。該點(diǎn)稱瞬時(shí)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(diǎn)o是變化的，這些點(diǎn)統(tǒng)稱為瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心。）XR

瞬心到外輪中心面的距離：

—稱為轉(zhuǎn)向半徑。sinL=R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(shí)，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(dòng)。但一般汽車的前橋（從動(dòng)橋）為一根剛性梁，汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，兩側(cè)車輪滾過不同的距離，勢必引起車輪沿路面的運(yùn)動(dòng)是既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)。

XRctg＝X+BLBLctg

=ctgβ+轉(zhuǎn)向車輪作純滾動(dòng)的充要條件是：

—外輪轉(zhuǎn)角β—內(nèi)輪轉(zhuǎn)角B—主銷中心距

L—汽車軸距ctg

1=ctgβ1+B/L1ctg

2=ctgβ2+B/L2對于雙橋轉(zhuǎn)向汽車：由轉(zhuǎn)向梯行機(jī)構(gòu)保證。轉(zhuǎn)向車輪作純滾動(dòng)的必要條件：

β>β>轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比對轉(zhuǎn)向系的影響很大。

反之，iω過小，靈敏性增加，但司機(jī)操縱費(fèi)力，易疲勞?！遡=M從/M主=n主/n從∴iω越大，操縱越省力、輕便；但不能實(shí)現(xiàn)迅速轉(zhuǎn)向，即靈敏性較差。（1）采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向器（2）采用變速比轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比，主要由轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比iω決定。解決矛盾的措施：大小iω三、轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比（1）操縱輕便性（2）轉(zhuǎn)向靈敏性

使一個(gè)具有標(biāo)準(zhǔn)齒的小齒輪與一個(gè)具有變模數(shù)（mt）、變壓力角（at）的齒條相嚙合；即：例如：齒輪齒條式變速比轉(zhuǎn)向器1、轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)效率

正傳動(dòng)效率h+=轉(zhuǎn)向搖臂的輸出功率/轉(zhuǎn)向軸的輸入功率

（傳動(dòng)方向與之相反時(shí)所求得的效率稱為逆?zhèn)鲃?dòng)效率h－）一、轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)效率及轉(zhuǎn)向盤自由行程第二節(jié)轉(zhuǎn)向器及轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向搖臂h

值特點(diǎn)應(yīng)用可逆式轉(zhuǎn)向器h+、h－較高①保證汽車轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正，以降低疲勞、提高安全性；②易將車輪受到的大部分沖擊力傳給轉(zhuǎn)向盤而產(chǎn)生“打手”現(xiàn)象。在良好路面上行駛的車輛極限可逆式轉(zhuǎn)向器h+較高、h－較低既不會(huì)造成轉(zhuǎn)向器零件突然過載，又能給司機(jī)路感。越野車及工礦自卸車不可逆式轉(zhuǎn)向器h+較高、h－很低①轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)承受沖擊力易損壞；②駕駛員無“路感”，車輪不能自動(dòng)回正。已淘汰

2、轉(zhuǎn)向盤自由行程

θ=10o~15o——轉(zhuǎn)向盤空轉(zhuǎn)階段稱轉(zhuǎn)向盤自由行程。用來克服轉(zhuǎn)向系內(nèi)部的摩擦，各傳動(dòng)件間裝配間隙。

轉(zhuǎn)向盤的自由行程是不可避免的。適當(dāng)?shù)淖杂尚谐?，可以緩和道路的反沖作用，減輕駕駛員的疲勞，并使轉(zhuǎn)向操縱柔和。但從轉(zhuǎn)向靈敏性考慮，轉(zhuǎn)向盤的自由行程不能太大，否則會(huì)使轉(zhuǎn)向遲鈍。1、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器

二、轉(zhuǎn)向器

采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器可以使轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡化(不需轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向直拉桿等)。工作原理2、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器特點(diǎn)：正傳動(dòng)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。第一級螺桿螺母傳動(dòng)副第二級齒條齒扇傳動(dòng)副旋入，間隙減??；反之增大。3、蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器搖臂軸搖臂組成：轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱管、轉(zhuǎn)向軸、上下萬向節(jié)、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸三、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的組成和布置轉(zhuǎn)向盤：（1）具有柔軟的外表皮，可起緩沖作用，撞車時(shí)，骨架能產(chǎn)生變形，以吸收沖擊能量，減輕司機(jī)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。輪緣輪輻輪轂輪緣輪輻（2~4根）轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管的吸能裝置：吸能式轉(zhuǎn)向盤骨架帶可彎曲支架的管柱

要求轉(zhuǎn)向柱管必須具備有緩和沖擊的吸能裝置。當(dāng)轉(zhuǎn)向軸受到巨大沖擊時(shí)，轉(zhuǎn)向軸產(chǎn)生軸向位移，使支架或某些支承產(chǎn)生塑性變形，從而吸收沖擊能量。網(wǎng)格狀管柱安全氣囊系統(tǒng)由傳感器、控制器、氣體發(fā)生器和氣袋等組成。其工作原理為：傳感器感受汽車碰撞強(qiáng)度并將其傳給控制器，控制器進(jìn)行判斷并在適當(dāng)時(shí)機(jī)發(fā)出點(diǎn)火信號觸發(fā)氣體發(fā)生器，氣體發(fā)生器點(diǎn)火后，燃燒劑燃燒產(chǎn)生大量氣體（燃燒劑有疊氮化鈉等種類，疊氮化鈉燃燒產(chǎn)生無害的氮?dú)猓?，展開氣袋。從而達(dá)到保護(hù)乘員生命安全的目的。

安全氣囊組成與工作原理

一種體積較小，與安全帶配合使用，是將安全氣袋與安全帶共同組成一個(gè)乘員保護(hù)系統(tǒng)使之達(dá)到最佳的乘員保護(hù)效果。這種氣袋主要在歐洲市場應(yīng)用，因?yàn)闅W洲對安全帶的佩戴有強(qiáng)制性要求。

一種體積比較大，即使乘客不系安全帶也能起到良好的保護(hù)作用，主要在美國市場，因?yàn)槊绹ㄒ?guī)對安全帶的佩戴沒有強(qiáng)制性。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)功用：將轉(zhuǎn)向器傳來的力傳給轉(zhuǎn)向輪，使左右兩側(cè)車輪按一定的規(guī)律偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成和布置，因轉(zhuǎn)向器位置和轉(zhuǎn)向輪懸架類型不同而異。一、與非獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

1、組成第三節(jié)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向節(jié)臂轉(zhuǎn)向梯形臂2、布置形式分析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（a）轉(zhuǎn)向器位于前軸后方,后置梯形：用于轉(zhuǎn)向橋θ>90o（b）轉(zhuǎn)向器位于前軸后方,前置梯形：用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋或發(fā)動(dòng)機(jī)位置較低的車θ<90o（c）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(dòng)，而是在與道路平行的平面內(nèi)左右擺動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作演示轉(zhuǎn)向器與直拉桿間的傳動(dòng)件，其大端用錐形三角細(xì)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(biāo)記，裝配時(shí)，對齊記號。其小端用帶有的球頭銷與直拉桿作空間鉸鏈。3、轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向直拉桿對齊記號轉(zhuǎn)向節(jié)臂球頭座4、轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向節(jié)臂間的傳動(dòng)件。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它與上述兩部件用球形鉸鏈聯(lián)接，以保證空間運(yùn)動(dòng)時(shí)不發(fā)出運(yùn)動(dòng)干涉。（1）傳力（2）調(diào)整轉(zhuǎn)向輪前輪前束。與左右轉(zhuǎn)向梯形臂采用球頭銷鉸鏈。球頭座轉(zhuǎn)向橫拉桿5、轉(zhuǎn)向橫拉桿轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的底邊。轉(zhuǎn)向橫拉桿

二、與獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

獨(dú)立懸架的每個(gè)轉(zhuǎn)向輪分別相對車架作獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，因而轉(zhuǎn)向橋必須是斷開的，所以，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)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.懸架左擺臂9.懸架右擺臂10.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向動(dòng)力：小部分為司機(jī)提供的體力，大部分為發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵提供的液壓能（或氣壓能）。

目前液壓轉(zhuǎn)向加力裝置在重型汽車上應(yīng)用較多。第四節(jié)轉(zhuǎn)向加力裝置液壓能主要加于一些司機(jī)施力不足的零部件上，這套裝置稱轉(zhuǎn)向加力裝置。

1、常壓式液壓轉(zhuǎn)向加力裝置：(滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥）

低壓油高壓油轉(zhuǎn)向直拉桿

2、常流式液壓轉(zhuǎn)向加力裝置：(轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥）轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向控制閥機(jī)械轉(zhuǎn)向器與動(dòng)力缸總成轉(zhuǎn)向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向油罐轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸右腔轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸左腔直線行駛向右轉(zhuǎn)向左轉(zhuǎn)閥套閥芯接右轉(zhuǎn)向動(dòng)力腔接左轉(zhuǎn)向動(dòng)力腔接轉(zhuǎn)向油罐接轉(zhuǎn)向油泵閥套閥芯扭桿接右轉(zhuǎn)向動(dòng)力腔接左轉(zhuǎn)向動(dòng)力腔接轉(zhuǎn)向油罐接轉(zhuǎn)向油泵連接閥芯與扭桿連接扭桿與轉(zhuǎn)向齒輪閥套與轉(zhuǎn)向齒輪是一體的駕駛員輸入動(dòng)力轉(zhuǎn)閥構(gòu)造通動(dòng)力缸左腔出油口通動(dòng)力缸右腔出油口進(jìn)油口出油口常壓式與常流式轉(zhuǎn)向加力裝置的比較常壓式的優(yōu)點(diǎn)在于有儲(chǔ)能器積蓄液壓能,可以