汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 課件

任務(wù)描述

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與汽車的操縱穩(wěn)定性及汽車的行駛安全性有較大的關(guān)系。隨著道路條件的改善和各類汽車運行速度的提高，為了保證汽車安全行駛，汽車的操縱穩(wěn)定性日益受到人們的關(guān)注。尤其是高速行駛，操縱穩(wěn)定性成為現(xiàn)代汽車的重要使用性能之一。轉(zhuǎn)向系也是我們選車的一個重要方面。1.掌握轉(zhuǎn)向系的功用與組成2.掌握轉(zhuǎn)向系的形式及作用3.了解轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、傳動機構(gòu)的類型和工作過程4.掌握動力轉(zhuǎn)向是如何實現(xiàn)的5.了解汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造學(xué)習(xí)目標(biāo)能力目標(biāo)知識目標(biāo)1.學(xué)會分析液壓動力的工作過程2.領(lǐng)會電控動力轉(zhuǎn)向的原理3.能描述四輪轉(zhuǎn)向系是如何實現(xiàn)的自行車的基本組成活動11.1汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用與種類

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是什么？汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型有哪些？轉(zhuǎn)向系常用術(shù)語有哪些？11.1.1轉(zhuǎn)向系的功用汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的定義：用來改變或者恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機構(gòu)的總稱。轉(zhuǎn)向系的功用：1．由駕駛員通過操縱轉(zhuǎn)向系來改變轉(zhuǎn)向輪（一般是前輪）的偏轉(zhuǎn)角度實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。2．克服由于路面?zhèn)认蚋蓴_力使車輪自行產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向，恢復(fù)汽車原來的行駛方向。11.1.2轉(zhuǎn)向系的類型按汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能源的不同分為：機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

以駕駛員的體力為轉(zhuǎn)向能源，其中所有的傳力件都是機械零件。兼用駕駛員的體力和發(fā)動機(或電動機)動力為轉(zhuǎn)向能源，其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中需要增加動力轉(zhuǎn)向裝置。采用非獨立懸架11.1.3轉(zhuǎn)向系常用術(shù)語轉(zhuǎn)向中心與轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)向系角傳動比一、轉(zhuǎn)向中心與轉(zhuǎn)彎半徑

為避免在汽車轉(zhuǎn)向時加大對車輪的磨損，希望汽車轉(zhuǎn)向時每個車輪都作純滾動。即要求所有車輪的軸線都相交于一點。cotα=cotβ+B/L

汽車內(nèi)輪轉(zhuǎn)角β與外輪轉(zhuǎn)角α之間的關(guān)系如下：B—兩側(cè)主銷軸線與地面相交點的距離；L—汽車的軸距。R為汽車轉(zhuǎn)彎半徑；O為汽車轉(zhuǎn)向中心。汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑：當(dāng)外轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角α達(dá)到最大值αmax時，轉(zhuǎn)向半徑最小:Rmin=L/sinαmax汽車轉(zhuǎn)彎半徑：

R=L/sinα轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向系角傳動比iω：轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)相應(yīng)轉(zhuǎn)角增量之比iω=iω1*iω2轉(zhuǎn)向系角傳動比越大，轉(zhuǎn)向越省力，但轉(zhuǎn)向靈敏度降低。iω1較大，貨車為16-32，轎車為12-20；iω2較小，一般為1。轉(zhuǎn)向器角傳動比iω1：轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角的相應(yīng)增量之比轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比iω1：轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向盤所在一側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)角相應(yīng)增量之比。二、轉(zhuǎn)向系角傳動比轉(zhuǎn)向盤的自由行程定義：轉(zhuǎn)向盤空轉(zhuǎn)階段的角行程，稱為轉(zhuǎn)向盤的自由行程。作用：

可以緩和路面沖擊，避免駕駛員過分的緊張和疲勞；但過大轉(zhuǎn)向盤自由行程會降低轉(zhuǎn)向靈敏度。轉(zhuǎn)向盤自由行程比較理想的情況是不超過10°～15°。當(dāng)零件磨損使轉(zhuǎn)向盤自由行程超過25°～30°時必須進(jìn)行調(diào)整。產(chǎn)生原因：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中傳動件之間存在安裝間隙。在轉(zhuǎn)向開始階段，所施加的轉(zhuǎn)向力矩很小，用來克服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)部摩擦，使個傳動件開始運動直到間隙完全消除?；顒?1.2機械轉(zhuǎn)向系萬向傳動裝置(轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動軸)作用：方便布置；消除安裝誤差和安裝支架變形引起的不利影響；可以方便的實現(xiàn)轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器等部件的通用化和系列化。方向盤；轉(zhuǎn)向管柱；轉(zhuǎn)向軸；轉(zhuǎn)向傳動軸;轉(zhuǎn)向萬向節(jié)。轉(zhuǎn)向搖臂；轉(zhuǎn)向直拉桿；轉(zhuǎn)向節(jié)臂；轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)轉(zhuǎn)向器采用非獨立懸架11.2.1轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)a.轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu):轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向器之間的所有零部件總稱。一、轉(zhuǎn)向盤1.輪緣2.輪輻3.輪轂，輪轂細(xì)牙內(nèi)花鍵與轉(zhuǎn)向軸連接轉(zhuǎn)向盤上裝有喇叭按鈕，有些轎車的轉(zhuǎn)向盤上還裝有車速控制開關(guān)和安全氣囊。汽車碰撞時，轉(zhuǎn)向盤骨架應(yīng)該發(fā)生變形，以吸收碰撞的能量。轉(zhuǎn)向盤內(nèi)部由成形的金屬骨架構(gòu)成，外面包柔軟材料。法拉利二、轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向柱管固定在車身上，支承著轉(zhuǎn)向盤；轉(zhuǎn)向軸是連接轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器的傳動件；轉(zhuǎn)向軸從轉(zhuǎn)向柱管中穿過，支承在柱管內(nèi)的軸承和襯套上。轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管吸能裝置的基本工作原理是：當(dāng)轉(zhuǎn)向軸受到巨大沖擊而產(chǎn)生軸向位移時，通過轉(zhuǎn)向柱管或支架產(chǎn)生塑性變形、轉(zhuǎn)向軸產(chǎn)生錯位等方式，吸收沖擊能量。方向盤轉(zhuǎn)向管柱轉(zhuǎn)向管支架支座橡膠墊轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)支架轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向管柱轉(zhuǎn)向軸襯套(1)轉(zhuǎn)向軸錯位緩沖當(dāng)發(fā)生猛烈撞車時，轉(zhuǎn)向軸上的上、下凸緣盤的銷子與銷孔脫開，緩和沖擊，吸收沖擊能量。上凸緣盤下凸緣盤轉(zhuǎn)向傳動軸分為上、下兩段，下轉(zhuǎn)向傳動軸裝在上轉(zhuǎn)向傳動軸的孔中，發(fā)生碰撞時，轉(zhuǎn)向器向后移動，下轉(zhuǎn)向傳動軸插入上轉(zhuǎn)向傳動軸的孔中，上轉(zhuǎn)向傳動軸被壓扁，吸收沖擊能量。(2)轉(zhuǎn)向軸錯位和支架變形緩沖轉(zhuǎn)向柱管通過支架和U形金屬板固定在儀表板上。當(dāng)駕駛員身體撞擊轉(zhuǎn)向盤后，轉(zhuǎn)向管柱和支架將從儀表板上脫離下來向前移動。這時，一端固定在儀表板上而另一端固定在支架上的U形金屬板就會產(chǎn)生扭曲變形并吸收沖擊能量。網(wǎng)格狀或波紋管式轉(zhuǎn)向柱管吸能裝置:當(dāng)發(fā)生猛烈撞車導(dǎo)致人體沖撞轉(zhuǎn)向盤時，網(wǎng)格部分或波紋管部分將被壓縮產(chǎn)生塑性變形，吸收沖擊能量。(3)轉(zhuǎn)向柱管變形吸收沖擊能量并緩沖網(wǎng)格狀轉(zhuǎn)向柱管波紋管式轉(zhuǎn)向柱管11.2.2轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器的分類：齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器；循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系的減速傳動裝置，其功用為將駕駛員加在轉(zhuǎn)向盤上的力矩放大，降低轉(zhuǎn)速，并傳遞給傳動機構(gòu)，一般有1~2個減速傳動副。轉(zhuǎn)向器的傳動效率——

轉(zhuǎn)向器的輸入功率與輸出功率的比值稱為轉(zhuǎn)向器的效率。轉(zhuǎn)向器的正效率：功率由轉(zhuǎn)向軸輸入，由轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)（如轉(zhuǎn)向橫拉桿或搖臂）輸出的傳動效率；轉(zhuǎn)向器的逆效率：功率由轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)輸入，由轉(zhuǎn)向軸輸出的傳動效率。1.轉(zhuǎn)向器傳動效率可逆式轉(zhuǎn)向器：逆效率很高的轉(zhuǎn)向器，可以將路面阻力完全反饋到轉(zhuǎn)向盤，駕駛員路感好，可以實現(xiàn)方向盤的回正，但可能發(fā)生“打手”現(xiàn)象?，F(xiàn)代汽車一般不采用不可逆轉(zhuǎn)向器，大部分采用可逆式轉(zhuǎn)向器，部分越野車輛采用極限可逆式轉(zhuǎn)向器。不可逆轉(zhuǎn)向器：逆效率很低的轉(zhuǎn)向器，讓駕駛員喪失路感，無法根據(jù)路面阻力調(diào)整方向盤轉(zhuǎn)距；方向盤不會回正。極限可逆式轉(zhuǎn)向器：逆效率略高于不可逆式的轉(zhuǎn)向器，可以獲得一定的路感，轉(zhuǎn)向盤可自動回正。一、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器傳動副：轉(zhuǎn)向齒輪(主動件)、轉(zhuǎn)向齒條(從動件)

。轉(zhuǎn)向齒條通過兩點支承在殼體上：橡膠支承套、齒輪齒條嚙合點。彈簧通過墊片、壓塊將齒條壓靠在齒輪上，保證無間隙配合。彈簧預(yù)緊力用調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)，螺釘端部起到限位作用，防止跳齒。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器特點1.結(jié)構(gòu)簡單緊湊、質(zhì)量輕，剛性大。2.轉(zhuǎn)向靈敏，正、逆效率都較高，制造容易，成本低。3.省略了轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向直拉桿，使轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)簡化適合與麥弗遜式獨立懸架配用，常用于轎車、微型貨車和輕型貨車。一般采用兩級傳動：第一級為螺桿螺母傳動副；第二級為齒條齒扇傳動副。

在螺桿和螺母上都加工近似半圓形的螺旋槽，兩者相配合形成近似圓形的螺旋管狀通道中裝入許多鋼球。螺母的側(cè)面有兩對通孔，可將鋼球塞入螺旋通道中，兩根U形鋼球?qū)Ч艿膬啥瞬迦肼菽競?cè)面的兩對通孔中，導(dǎo)管內(nèi)也裝滿鋼球。轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動時，通過鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)向螺母，使螺母沿軸向移動。同時，在螺桿、螺母和鋼球間的摩擦力矩作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內(nèi)滾動，形成“球流”。二、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器正傳動效率高達(dá)90%~95%，操縱輕便，轉(zhuǎn)向省力；壽命長，工作平穩(wěn)可靠；逆效率也很高，容易打手；適合用于經(jīng)常在平坦路面上行駛的中、輕型載貨汽車上。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器特點：11.2.3轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)從轉(zhuǎn)向器到轉(zhuǎn)向節(jié)之間的所有傳動桿件(不含轉(zhuǎn)向節(jié))總稱為轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)功用：將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，并使兩轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，以保證汽車轉(zhuǎn)向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。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)由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂和轉(zhuǎn)向梯形等零部件組成，其中轉(zhuǎn)向梯形由梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿和前梁構(gòu)成。前橋為轉(zhuǎn)向橋前橋為轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋轉(zhuǎn)向直拉桿橫置轉(zhuǎn)向梯形布置在前橋后，在汽車直線行駛狀態(tài)，θ>900轉(zhuǎn)向梯形布置在前橋前，在汽車直線行駛狀態(tài)，θ<900轉(zhuǎn)向搖臂在與道路平行的水平面內(nèi)左右擺動。轉(zhuǎn)向器通過轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向直拉桿相連。轉(zhuǎn)向搖臂的大端與轉(zhuǎn)向器搖臂軸采用錐形細(xì)三角花鍵連接，以調(diào)整安裝位置到正確角度、同時起到壓緊和定位的作用。小端通過球頭銷與轉(zhuǎn)向直拉桿作空間鉸鏈連接。a.轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向器傳動副與直拉桿之間的傳動件。b.轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向節(jié)臂之間的傳動桿件，具有傳力和緩沖作用。轉(zhuǎn)向節(jié)臂球頭銷前端后端兩個壓縮彈簧分別沿軸線的不同方向起緩沖作用。c.轉(zhuǎn)向橫拉桿轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的底邊，由橫拉桿體和旋裝在兩端的橫拉桿接頭組成。長度可調(diào)，可用來調(diào)整前輪前束上下球頭座用聚甲醛制成，耐磨性好。彈簧保證球頭與球頭座緊密接觸，預(yù)緊力由螺塞調(diào)整。兩接頭用螺紋與橫拉桿體連接，一端為左旋，一端為右旋，當(dāng)轉(zhuǎn)動橫拉桿體，可調(diào)整橫拉桿的長度，可以調(diào)整前輪前束與梯形臂相連二、與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)為了滿足轉(zhuǎn)向輪獨立運動的需要，轉(zhuǎn)向橋是斷開式的，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形也必須斷開。與獨立懸架配用的多數(shù)是齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向器布置在車身上，轉(zhuǎn)向橫拉桿通過球頭銷與齒條及梯形臂相連。二、動力轉(zhuǎn)向系動力轉(zhuǎn)向系是兼用駕駛員體力和發(fā)動機動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系。動力轉(zhuǎn)向系圖活動11.3動力轉(zhuǎn)向系11.3.1動力轉(zhuǎn)向類型a.汽車液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部的壓力不同分為：常壓式液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常流式液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成機械式轉(zhuǎn)向器動力轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)向動力缸轉(zhuǎn)向油泵油罐和油管一、常壓式液壓動力轉(zhuǎn)向系組成：油罐、油泵、儲能器、控制閥、動力缸等。系統(tǒng)工作管路中總是保持高壓。不轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)，只要轉(zhuǎn)向，系統(tǒng)就給轉(zhuǎn)向動力缸供壓力，轉(zhuǎn)向控制閥殼體與車輪有連接關(guān)系，殼體與閥同向運動，反應(yīng)迅速。車輛直線行駛時車輛轉(zhuǎn)向行駛時轉(zhuǎn)向油泵始終處于工作狀態(tài)。不轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向控制閥保持開啟，活塞兩邊與低壓管路接通，轉(zhuǎn)向油泵基本處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，系統(tǒng)中壓力很小。轉(zhuǎn)向時，動力缸的工作腔與油泵相通，而與回油管路隔絕，另一腔與油泵隔絕，與回油管路相同，建立壓力。常流式液壓動力轉(zhuǎn)向系汽車直線行駛時汽車轉(zhuǎn)向行駛時常壓式液壓動力轉(zhuǎn)