汽車底盤構造-第十章轉向系2009

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。

一、汽車轉向系的類型和組成：

1、類型：機械轉向系和動力轉向系第二十三章汽車轉向系第一節(jié)概述機械轉向系：用司機體力為轉向能源，所有傳力件都是機械的。轉向系轉向原理轉向搖臂轉向直拉桿轉向節(jié)臂

左轉向節(jié)轉向梯形臂轉向直拉桿轉向器MM機械式轉向系的工作演示液壓動力轉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。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。動力轉向器：轉向油罐轉向油泵轉向拉桿轉向控制閥轉向動力缸轉向搖臂機械轉向器轉向節(jié)梯形臂轉向橫拉桿

2、機械轉向系的組成：

轉向操縱機構：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）

轉向器：內設減速傳動付，作用減速增扭。

轉向傳動機構：轉向搖臂、轉向主拉桿、轉向節(jié)臂、轉向節(jié)、轉向梯形。

轉向盤轉向軸轉向萬向節(jié)轉向器轉向搖臂轉向直拉桿轉向節(jié)臂轉向節(jié)梯形臂橫拉桿轉向梯形3、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，坐在司機身旁的乘客，能夠從車門直接走到人行道上。

4、轉向系的設計要求：（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。（3）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。（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。（5）轉向器和轉向傳動機構的球頭處，有消除因磨損而產生間隙的調整機構。（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。（7）操縱輕便，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：

汽車轉彎時，內、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。試驗證明，要保證汽車轉向時，每個車輪都作純滾動而不產生滑移，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。該點稱瞬時轉向中心。（由于汽車由直線轉彎直線行駛，轉角由0大小0，所以，軸線交點O是變化的，這些點統(tǒng)稱為瞬時轉向中心。）

ctgα＝X+BLctgα=ctgβ+BL瞬心到外輪中心面的距離：

——稱為轉向半徑。XRsinαL=R

轉向車輪作純滾動的充要條件是：ctgα1=ctgβ1+B/L1ctgα2=ctgβ2+B/L2ctg

=ctgβ+BL

—外輪轉角；β—內輪轉角；B—主銷中心距；L—汽車軸距對于雙橋轉向汽車：由轉向梯行機構保證。轉向車輪作純滾動的必要條件：β>β>

三、轉向系角傳動比：

（1）操縱輕便性（2）轉向靈敏性

轉向系角傳動比對轉向系的影響很大。

反之，iω過小，靈敏性增加，但司機操縱費力，易疲勞。

∵

i=M從/M主=n主/n從∴

iω1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（2）采用變速比轉向器轉向系的傳動比，主要由轉向器的傳動比iω1決定。解決矛盾的措施：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)（mt）、變壓力角（at）的齒條相嚙合；即：例如：齒輪齒條式變速比轉向器：

第二節(jié)轉向器及轉向操縱機構

1、轉向器傳動效率

正傳動效率h+=轉向搖臂的輸出功率/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逆?zhèn)鲃有蔴－=由轉向軸的輸出功率/轉向搖臂的輸入功率）h值特點應用可逆式轉向器h+、h－較高①保證汽車轉向后，轉向輪自動回正，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向盤而產生“打手”現(xiàn)象在良好路面上行駛的車輛極限可逆式轉向器h+較高、h－較低既不會造成轉向器零件突然過載，又能給司機路感。越野車及工礦自卸車不可逆式轉向器h+較高、h－很低①轉向傳動機構承受沖擊力易損壞②駕駛員無“路感”，且車輪不能自動回正已淘汰一、轉向器傳動效率及轉向盤自由行程

2、轉向盤自由行程：轉向盤空轉階段角行程稱轉向盤自由行程。用來克服轉向系內部的摩擦，各傳動件間裝配間隙。θ=10o~15o；＞25o~30o調整1、齒輪齒條式轉向器組成l.轉向盤2.安全轉向軸3.轉向節(jié)4.轉向輪5.轉向節(jié)臂6.轉向橫拉桿7.轉向減振器8.機械轉向器采用齒輪齒條式轉向器可以使轉向傳動機構簡化(不需轉向搖臂和轉向直拉桿等)。

二、轉向器

齒條齒輪壓塊

轉向器殼體

防塵套轉向齒條

調整螺栓彈簧嚙合間隙調整齒輪齒條式轉向器1轉向橫拉桿齒輪齒條式轉向器工作原理2、循環(huán)球式轉向器特點：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?。环粗龃?。

搖臂軸搖臂調整螺栓旋入，間隙減?。环粗龃?。3蝸桿指銷式轉向器

三、轉向操縱機構的組成和布置：

組成：轉向盤、轉向柱管、轉向軸、上下萬向節(jié)、轉向傳動軸

1、轉向盤：

設計要求：（1）具有柔軟的外表皮，可起緩沖作用，撞車時，骨架能產生變形，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

輪緣、輪輻（2—4根）、輪轂開關和撞車氣囊裝置。

輪緣輪輻輪轂臺架實驗中，模型軀干以6.70m/s撞方向盤，作用力≯11123N（3）轉向軸和轉向柱管的吸能裝置：要求轉向柱管必須具備有緩和沖擊的吸能裝置。當轉向軸受到巨大沖擊時，轉向軸產生軸向位移，使支架或某些支承產生塑性變形，從而吸收沖擊能量。V=48km/h，正面碰撞中，管柱后移量≯127mm吸能式轉向盤骨架變形圖管柱的可彎曲支架

第三節(jié)轉向傳動機構轉向傳動機構功用：將轉向器傳來的力傳給轉向輪，使左右兩側車輪按一定的規(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。一、與非獨立懸架配用的轉向傳動機構：

轉向搖臂轉向直拉桿轉向節(jié)臂轉向梯形臂1、組成：

2、布置形式分析（a）轉向器位于前軸后方,后置梯形：用于轉向橋θ

>

90o（b）轉向器位于前軸后方,前置梯形：用于轉向驅動橋或發(fā)動機位置較低的車θ<

90o（d）轉向器位于前軸后方,前置梯形：轉向搖臂不是在汽車縱向平面內前后擺動，而是在與道路平行的平面內左右擺動1.轉向器2.轉向搖臂3.轉向直拉桿4.轉向節(jié)臂5.梯形臂6.轉向橫拉桿轉向傳動機構工作演示

3、轉向搖臂：

是轉向器與直拉桿間的傳動件，其大端用錐形三角細花鍵與轉向器中搖臂軸外端連接，以保證在圓周上受力均勻。為了保證轉向器搖臂軸在中間位置，在搖臂軸的外端面和轉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。

對齊記號轉向器轉向搖臂轉向直拉桿球頭銷4、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

轉向直拉桿油嘴彈簧座

壓縮彈簧連接轉向節(jié)臂

端部螺塞橡膠防塵墊球頭銷螺母轉向節(jié)臂球頭座

（1）傳力（2）調整轉向輪前輪前束。與左右轉向梯形臂采用球頭銷鉸鏈。球頭座轉向橫拉桿5、轉向橫拉桿：是轉向梯形機構的底邊。轉向橫拉桿二、與獨立懸架配用的轉向傳動機構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，所以，轉向傳動機構中的轉向梯形也必須分成兩段或三段。1.轉向搖臂2.轉向直拉桿3.左轉向橫拉桿4.右轉向橫拉桿5.左梯形臂6.右梯形臂7.搖桿8.懸架左臂9.懸架右擺臂10.齒輪齒條式轉向器

第四節(jié)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。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：(滑閥式轉向控制閥）

轉向搖臂轉向直拉桿低壓油罐高壓油罐123312

2、常流式液壓轉向加力裝置：(轉閥式轉向控制閥）轉向操縱機構轉向控制閥機械轉向器與轉向動力缸總成轉向傳動結構轉向油罐轉向動力缸右腔轉向油泵轉向動力缸左腔直線行駛向右轉向左轉閥套閥芯接右轉向動力腔接左轉向動力腔接轉向油罐接轉向油泵閥套閥芯接右轉向動力腔接左轉向動力腔接轉向油罐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J500DieGesamtübersichtderelektro-mechanischenServolenkungmitDoppelritzelDieBauteilederLenkungsind:-Lenkrad-LenkstockschaltermitGeberfürLenkwinkelG85-Lenksaeule-GeberfürLenkmomentJ269-Lenkgetriebe-Motorfürelektro-mechanischeServolenkungV187-SteuergeraetfürLenkhilfeJ500

隨著電動機械轉向助力器的使用，液壓式轉向助力系統(tǒng)可以被取消了。由于不再使用液壓油，所以該轉向系統(tǒng)在環(huán)境保護方面作出了重大貢獻。所使用的電動機械轉向助力器是一