汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)知識(shí)

第十九章汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)第一節(jié)概述汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用保證汽車按駕駛員的意志進(jìn)行轉(zhuǎn)向和正常行駛。

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類與組成

機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng):以駕駛員體力為轉(zhuǎn)向能源，所有傳力件是機(jī)械零件。主要由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng):駕駛員體力（小部分）和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力（大部分)為轉(zhuǎn)向能源。組成：在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加轉(zhuǎn)向加力裝置。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置：

轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向油泵、轉(zhuǎn)向控制閥、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸1）兩側(cè)車輪偏轉(zhuǎn)角之間的理想關(guān)系為了降低汽車轉(zhuǎn)向時(shí)車輪的磨損，希望轉(zhuǎn)向時(shí)每個(gè)車輪都作純滾動(dòng)，即要求所有車輪的軸線都相交于一點(diǎn)。汽車內(nèi)輪轉(zhuǎn)角β與外輪轉(zhuǎn)角α之間的關(guān)系如下：β>αO為汽車轉(zhuǎn)向中心汽車對(duì)轉(zhuǎn)向系的要求及影響轉(zhuǎn)向性能的參數(shù)

一、三軸為轉(zhuǎn)向橋的三軸汽車一、二軸為轉(zhuǎn)向橋的四軸汽車2）轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比iω1轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角相應(yīng)增量之比轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比iω2轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角增量與同側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)角相應(yīng)增量之比轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比iω:＝iω1iω2轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量與同側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)角增量之比。轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比iω1轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比iω1轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比iωiω=iω1*iω2iω1較大，貨車為16～32，轎車為12～20；iω2較小，一般為1。轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比越大，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤所需要的操縱力就越小，轉(zhuǎn)向越省力，但轉(zhuǎn)向操縱的靈敏度就會(huì)下降。有的汽車轉(zhuǎn)向器在轉(zhuǎn)向過程的不同階段，其傳動(dòng)比的大小是不相等的（可變傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向器）。3）轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)效率定義:轉(zhuǎn)向器的輸出功率與輸入功率的比值稱為轉(zhuǎn)向器的效率。正效率：由轉(zhuǎn)向軸輸入，轉(zhuǎn)向搖臂輸出的傳動(dòng)效率逆效率：由轉(zhuǎn)向搖臂輸入，轉(zhuǎn)向軸輸出的傳動(dòng)效率轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)效率轉(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(duì)轉(zhuǎn)向盤產(chǎn)生過大的沖擊(即所謂“打手"現(xiàn)象)，造成操縱困難和駕駛員工作疲勞。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，轉(zhuǎn)向器應(yīng)具有較高的正傳動(dòng)效率和適當(dāng)?shù)哪鎮(zhèn)鲃?dòng)效率。根據(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)向器和極限可逆式轉(zhuǎn)向器三種類型。轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)效率對(duì)應(yīng)傳動(dòng)效率的轉(zhuǎn)向器可逆式轉(zhuǎn)向器：逆效率高。轉(zhuǎn)向結(jié)束后方向盤自動(dòng)回正，可將路面阻力完全反饋到轉(zhuǎn)向盤，路感好，可能發(fā)生“打手”現(xiàn)象。不可逆轉(zhuǎn)向器：逆效率低。轉(zhuǎn)向結(jié)束后方向盤不會(huì)自動(dòng)回正，駕駛員喪失路感，無法根據(jù)路面阻力調(diào)整方向盤轉(zhuǎn)距；極限可逆式轉(zhuǎn)向器：逆效率略高于不可逆式?？梢垣@得一定的路感，轉(zhuǎn)向盤可自動(dòng)回正。應(yīng)用較少，中型越野車或礦用自卸車4）轉(zhuǎn)向盤的自由行程定義：轉(zhuǎn)向盤空轉(zhuǎn)階段的行程，稱為轉(zhuǎn)向盤的自由行程。產(chǎn)生的原因：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中傳動(dòng)件之間存在裝配間隙，且隨著零件的磨損而增大。轉(zhuǎn)向盤自由行程的作用：可緩和路面沖擊，避免駕駛員過分的緊張和疲勞；過大轉(zhuǎn)向盤自由行程會(huì)降低轉(zhuǎn)向靈敏度。一般為10°~15°5）對(duì)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(jī)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(dāng)?shù)摹奥犯小薄?3)當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)能減輕或避免對(duì)駕駛員的傷害。第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向器齒輪齒條式循環(huán)球式轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系中減速增扭的傳動(dòng)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(dòng)方向。目前應(yīng)用廣泛的是齒輪齒條式和循環(huán)球式。一、機(jī)械轉(zhuǎn)向器1.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)件：齒輪、齒條特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，質(zhì)量輕，制造容易，成本低；轉(zhuǎn)向靈敏，正、逆效率高；齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)實(shí)例2.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(jí)傳動(dòng)副，第一級(jí)是螺桿螺母傳動(dòng)副，第二級(jí)是齒條齒扇傳動(dòng)副。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器采用兩級(jí)傳動(dòng)：螺桿螺母傳動(dòng)與齒條齒扇傳動(dòng)特點(diǎn)：1)正傳動(dòng)效率高達(dá)90%~95%，轉(zhuǎn)向省力；2)壽命長，工作平穩(wěn)；逆效率也很高，容易打手。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為了減少轉(zhuǎn)向螺桿、螺母之間的摩擦，二者的螺紋并不直接接觸，其間裝有多個(gè)鋼球，以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)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。特點(diǎn)：正傳動(dòng)效率高（最高90%~95%），故操縱輕便，使用壽命長。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)向螺母，螺母即沿軸向移動(dòng)。同時(shí)，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(dòng)，形成“球流”。在轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，兩列鋼球只是在各自的封閉流道內(nèi)循環(huán)，不會(huì)脫出。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器二、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱等組成，將駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的操縱力傳給轉(zhuǎn)向器。方向盤為了司機(jī)有很好的視野，方向盤上部一般較大。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)為了保證碰撞時(shí)駕駛員安全，需要采用吸能裝置轉(zhuǎn)向盤：外邊柔軟，骨架變形轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管：通過變形來吸收能量三、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)功用將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳到兩側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，保證車輪與地面的相對(duì)滑動(dòng)盡可能小與非獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋一般布置在前橋后前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋防止干涉，布置在前橋前轉(zhuǎn)向直拉桿橫置轉(zhuǎn)向搖臂把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳給直拉桿或橫拉桿，進(jìn)而推動(dòng)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向直拉桿作用：將轉(zhuǎn)向搖臂傳來的力和運(yùn)動(dòng)傳給轉(zhuǎn)向梯形臂(轉(zhuǎn)向節(jié)臂)在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)或懸架彈性變形相對(duì)于車架跳動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都是空間運(yùn)動(dòng)，為不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，上述三者間的連接都采用球銷。轉(zhuǎn)向橫拉桿作用：聯(lián)系左、右梯形臂并使其協(xié)調(diào)工作的連接桿調(diào)節(jié)前束與獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)每個(gè)轉(zhuǎn)向輪相對(duì)于車架作獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向橋必須是斷開式的。與此相應(yīng)，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形也必須是斷開式的。第三節(jié)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)定義：用以將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能，并在駕駛員控制下，對(duì)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置或者轉(zhuǎn)向器中某一傳動(dòng)件施加液壓或氣壓作用力，以減輕駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱力的一套零部件。類型：液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系氣壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成：由機(jī)械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸和轉(zhuǎn)向控制閥液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類常壓式：油罐、油泵、儲(chǔ)能器、控制閥、動(dòng)力缸等特點(diǎn)：系統(tǒng)中保持限定壓力，只要轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就提供壓力，反應(yīng)迅速。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類常流式：油罐、油泵、控制閥、動(dòng)力缸等特點(diǎn)：不轉(zhuǎn)向時(shí)系統(tǒng)無壓力，轉(zhuǎn)向時(shí)系統(tǒng)才提供壓力常壓式與常流式的比較常壓式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)一直有油壓，響應(yīng)快。用儲(chǔ)能器積蓄能量，可用小油泵缺點(diǎn)：容易引起壓力漏油；油泵總要保持壓力，會(huì)降低油泵壽命；儲(chǔ)能器占用空間，燃油消耗率高。常流式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；油泵壽命長；泄漏少；消耗功率低。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)向后才建立壓力，響應(yīng)慢；為提高速度需使用較大油泵目前汽車上使用的多是常流式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常流式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的布置方案按機(jī)械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的三者的組合及位置關(guān)系，分為三種：整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器；半整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器；轉(zhuǎn)向加力器。工作原理直線行駛時(shí)轉(zhuǎn)向控制閥將轉(zhuǎn)向油泵泵出來的工作液與油罐相通，轉(zhuǎn)向油泵處于卸荷狀態(tài)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向器不起助力作用。向右轉(zhuǎn)向：向右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向控制閥將轉(zhuǎn)向油泵泵出的工作液與R腔接通，將L腔與油罐接通，在油壓作用下，活塞向下移動(dòng)，通過傳動(dòng)結(jié)構(gòu)使左右輪向右偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)右轉(zhuǎn)向。向左轉(zhuǎn)向：向左轉(zhuǎn)向時(shí)，情況與上述相反轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)向油泵油罐液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向控制閥滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥：特點(diǎn)：靠閥體的移動(dòng)控制油液流量，需較大運(yùn)動(dòng)空間轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥靠閥體轉(zhuǎn)動(dòng)控制油液流量。體積小，加工要求精度高轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)：4個(gè)連通的進(jìn)油通道A；4個(gè)通道B、C與動(dòng)力缸的左右腔相連；低壓腔D。當(dāng)閥體轉(zhuǎn)過一個(gè)角度后，閥體封閉B和C中的一個(gè)通道，打開另一個(gè)通道。直行右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器汽車直線行駛時(shí)的工作狀況：動(dòng)力缸左右兩腔相通，系統(tǒng)中只有極小克服流動(dòng)阻力的油液壓力。汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)的工作狀況：轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤扭桿扭轉(zhuǎn)變形滑閥偏轉(zhuǎn)動(dòng)力油缸左腔進(jìn)入高壓油，右腔與回油管路連通轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向軸同向轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的隨動(dòng)作用：

轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸隨轉(zhuǎn)向盤工作或停止的特性。輔助裝置1.轉(zhuǎn)向油罐組成：油罐蓋；罐體；過濾裝置；進(jìn)出油口等。2.轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)向油泵的類型：齒輪式、葉片式、轉(zhuǎn)子式、柱塞式。流量控制閥作用：避免發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高時(shí)，流量過大，導(dǎo)致系統(tǒng)的功率消耗過多和油溫過高。出油腔進(jìn)油腔出油口量孔柱塞下腔通出油腔；柱塞上腔通出油口；出油腔與出油口之間因?yàn)榱靠椎墓?jié)流作用存在壓差。當(dāng)流量過大時(shí)，出油腔與出油口的壓差增大，流量控制閥上下腔的壓差增加，導(dǎo)致彈簧被壓縮柱塞上移，將出油腔與進(jìn)油腔接通，系統(tǒng)的流量降低。安全閥作用：

油泵的輸出壓力取決于液壓系統(tǒng)地負(fù)荷，為了避免轉(zhuǎn)向阻力過大時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部的壓力過高會(huì)導(dǎo)致油泵、動(dòng)力缸和管路過載而損壞，設(shè)置安全閥限制系統(tǒng)的最高壓力。第四節(jié)電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ElectricPower-assistantSteering，EPS）

四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Four-wheelSteering，4WS）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

（Steer-by-Wire，SBW）

一、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS低速時(shí)使轉(zhuǎn)向輕便、靈活；中高速時(shí)，保證提供最優(yōu)的動(dòng)力放大倍率和穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向手感，提高高速行駛的操縱穩(wěn)定性。根據(jù)助力機(jī)構(gòu)的不同，可分為電動(dòng)液壓式(ElectricPower-assistantHydraulicSteering，EHPS)和電動(dòng)機(jī)直接助力式。電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓式電控助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了一套電子控制裝置。波羅轎車電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖

直接助力式電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)直接助力式電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一種直接依靠電動(dòng)機(jī)提供輔助轉(zhuǎn)矩的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，無動(dòng)力缸、液壓油泵、轉(zhuǎn)閥、