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)向操縱機構(gòu)第三節(jié)轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)第四節(jié)轉(zhuǎn)向加力裝置

第二十三章汽車轉(zhuǎn)向系南京工程學院汽車與軌道交通學院轉(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：機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系第一節(jié)概述機械轉(zhuǎn)向系：用司機體力為轉(zhuǎn)向能源，所有傳力件都是機械的。機械轉(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)向傳動軸采用萬向傳動裝置有助于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器等組件的通用化和系列化內(nèi)設減速傳動副，減速增扭。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。轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向傳動機構(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)向傳動軸機械式轉(zhuǎn)向系的工作演示以司機體力（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。動力轉(zhuǎn)向器：動力轉(zhuǎn)向系組成

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。動力轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向原理轉(zhuǎn)向搖臂機械轉(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。3、轉(zhuǎn)向系的設計要求

（1）零部件應有足夠強度及剛度，以保證汽車安全行駛。（2）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，全部車輪應繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應有側(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。

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。）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。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。

XRctg＝X+BLBLctg

=ctgβ+轉(zhuǎn)向車輪作純滾動的充要條件是：

—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)向梯行機構(gòu)保證。轉(zhuǎn)向車輪作純滾動的必要條件：

β>β>轉(zhuǎn)向系角傳動比對轉(zhuǎn)向系的影響很大。

反之，iω過小，靈敏性增加，但司機操縱費力，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iω決定。解決矛盾的措施：大小iω三、轉(zhuǎn)向系角傳動比（1）操縱輕便性（2）轉(zhuǎn)向靈敏性

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；即：例如：齒輪齒條式變速比轉(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

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

值特點應用可逆式轉(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－較低既不會造成轉(zhuǎn)向器零件突然過載，又能給司機路感。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)向傳動機構(gòu)承受沖擊力易損壞；②駕駛員無“路感”，車輪不能自動回正。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，各傳動件間裝配間隙。

轉(zhuǎn)向盤的自由行程是不可避免的。適當?shù)淖杂尚谐蹋梢跃徍偷缆返姆礇_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)向傳動機構(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：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。第一級螺桿螺母傳動副第二級齒條齒扇傳動副旋入，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)向傳動軸三、轉(zhuǎn)向操縱機構(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，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。當轉(zhuǎn)向軸受到巨大沖擊時，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度并將其傳給控制器，控制器進行判斷并在適當時機發(fā)出點火信號觸發(fā)氣體發(fā)生器，氣體發(fā)生器點火后，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)生無害的氮氣），展開氣袋。從而達到保護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乘員保護系統(tǒng)使之達到最佳的乘員保護效果。這種氣袋主要在歐洲市場應用，因為歐洲對安全帶的佩戴有強制性要求。

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作用，主要在美國市場，因為美國法規(guī)對安全帶的佩戴沒有強制性。轉(zhuǎn)向傳動機構(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)，實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向傳動機構(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、與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)

1、組成第三節(jié)轉(zhuǎn)向傳動機構(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)動橋或發(fā)動機位置較低的車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，而是在與道路平行的平面內(nèi)左右擺動轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)工作演示轉(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。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，以保證空間運動時不發(fā)出運動干涉。（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.懸架左擺臂9.懸架右擺臂10.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器轉(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）。

目前液壓轉(zhuǎn)向加力裝置在重型汽車上應用較多。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)向操縱機構(gòu)轉(zhuǎn)向控制閥機械轉(zhuǎn)向器與動力缸總成轉(zhuǎn)向傳動結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向油罐轉(zhuǎn)向動力缸右腔轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)向動力缸左腔直線行駛向右轉(zhuǎn)向左轉(zhuǎn)閥套閥芯接右轉(zhuǎn)向動力腔接左轉(zhuǎn)向動力腔接轉(zhuǎn)向油罐接轉(zhuǎn)向油泵閥套閥芯扭桿接右轉(zhuǎn)向動力腔接左轉(zhuǎn)向動力腔接轉(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力轉(zhuǎn)閥構(gòu)造通動力缸左腔出油口通動力缸右腔出油口進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)點在于有儲能器積蓄液壓能,可以