任務(wù)一 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用與組成

汽車懸掛、轉(zhuǎn)向與制動(dòng)系統(tǒng)維修汽車維修底盤維修汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)任務(wù)一

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用與組成知識目標(biāo)（1）掌握轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用。（2）掌握轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理。（3）掌握轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類與組成。能力目標(biāo)（1）能夠描述轉(zhuǎn)向車輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（2）能夠闡述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比的意義。任務(wù)目標(biāo)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車底盤中的重要組成部分，關(guān)系到汽車行駛的操縱性和安全性。它能夠使汽車在行駛過程中改變行駛方向，并使作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩傳到車輪上。下面進(jìn)入汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功用與組成的學(xué)習(xí)。任務(wù)引入相關(guān)知識用來改變或保持汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是使汽車在行駛過程中能夠按照駕駛員的操縱要求適時(shí)地改變行駛方向，并在受到路面?zhèn)鱽淼呐既粵_擊而使汽車意外偏離行駛方向時(shí)，能與行駛系統(tǒng)配合共同保持汽車穩(wěn)定地行駛。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車保持安全行車的重要系統(tǒng)之一，因此對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)的檢查維護(hù)是保證安全行車、減少交通事故的有效措施。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)如圖2-1所示。一、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機(jī)械式的。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成，如圖2-2所示。二、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11）轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)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，它的作用是將駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的操縱力傳給轉(zhuǎn)向器。2）轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器（也稱轉(zhuǎn)向機(jī)）是完成由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線運(yùn)動(dòng)（或近似直線運(yùn)動(dòng)）的一組齒輪機(jī)構(gòu)，同時(shí)也是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的減速傳動(dòng)裝置。目前較常用的有齒輪齒條式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球-齒條齒扇式、蝸桿滾輪式等。3）轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，使兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，且使兩轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，以保證汽車轉(zhuǎn)向時(shí)車輪與地面的相對滑動(dòng)盡可能小。1）液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（圖2-3）當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，通過機(jī)械轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向橫拉桿移動(dòng)，并帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而改變汽車的行駛方向。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)向器輸入軸還帶動(dòng)轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸產(chǎn)生液壓作用力，幫助駕駛員完成轉(zhuǎn)向操作。由于有轉(zhuǎn)向加力裝置的作用，駕駛員只需比采用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)小得多的轉(zhuǎn)向力矩，就能使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)22）電動(dòng)助力動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動(dòng)助力動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，簡稱電動(dòng)式EPS。電動(dòng)式EPS利用電動(dòng)機(jī)作為助力源，根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向參數(shù)等因素，由電子控制單元完成助力控制，其原理可概括如下：當(dāng)操縱轉(zhuǎn)向盤時(shí)，裝在轉(zhuǎn)向盤軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷地測出轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩信號，該信號與車速信號同時(shí)輸入電子控制單元。電子控制單元根據(jù)這些輸入信號，確定助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，即選定電動(dòng)機(jī)的電流和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，調(diào)整轉(zhuǎn)向輔助動(dòng)力的大小。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩由電磁離合器通過減速機(jī)構(gòu)減速增矩后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個(gè)與汽車工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。例如，福克斯的EHPAS電子液壓系統(tǒng)由電腦根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速及轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角等信號，驅(qū)動(dòng)電子泵給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供助力。電動(dòng)助力動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，如圖2-4所示。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成，其具體組成如圖2-5所示。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸；轉(zhuǎn)向器有多種類型，轎車上常采用齒輪齒條轉(zhuǎn)向器；轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向搖（垂）臂、轉(zhuǎn)向直（縱）拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿等。三、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本組成和工作原理基本組成1如圖2-5所示，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，通過轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸，將轉(zhuǎn)向力矩輸入轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向器中有1~2級嚙合傳動(dòng)副，具有降速增矩的作用。轉(zhuǎn)向器輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂，再通過轉(zhuǎn)向直拉桿傳給固定在左轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使左轉(zhuǎn)向節(jié)及裝于其上的左轉(zhuǎn)向輪繞主銷偏轉(zhuǎn)。左、右轉(zhuǎn)向梯形臂的一端分別固定在左、右轉(zhuǎn)向節(jié)上，另一端則與轉(zhuǎn)向橫拉桿做球鉸鏈連接。當(dāng)左轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)左轉(zhuǎn)向梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿和右轉(zhuǎn)向梯形臂的傳遞，右轉(zhuǎn)向節(jié)及裝于其上的右轉(zhuǎn)向輪隨之繞主銷同向偏轉(zhuǎn)一定的角度。左、右轉(zhuǎn)向梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿構(gòu)成轉(zhuǎn)向梯形，其作用是在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，使左、右轉(zhuǎn)向輪按一定的規(guī)律進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。工作原理2轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角與安裝在轉(zhuǎn)向盤同側(cè)的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角的比值，稱為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動(dòng)比，用iw表示。而轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向搖臂擺角之比i

1稱為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比。轉(zhuǎn)向搖臂擺角與同側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角之比i

2稱為轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比。顯然i

w=i

1×i

2。i

w越大，則克服一定的地面轉(zhuǎn)向阻力所需的轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩便越小，使轉(zhuǎn)向操縱輕便，但操縱靈敏度就會下降。但i

w不能過大，過大將導(dǎo)致轉(zhuǎn)向操縱不夠靈敏，即轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)增加。轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比i

1貨車為16~32，轎車為12~22。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比i2一般為1左右。四、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動(dòng)比1汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，內(nèi)側(cè)車輪和外側(cè)車輪滾過的距離是不等的。對于前置后驅(qū)汽車而言，后橋左、右兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪由于差速器的作用，能夠以不同的轉(zhuǎn)速滾過不同的距離。但前橋左、右兩側(cè)的轉(zhuǎn)向輪要滾過不同的距離，必然要引起車輪沿路面邊滾動(dòng)邊滑動(dòng)，致使轉(zhuǎn)向時(shí)的行駛阻力增大，輪胎磨損加劇。為避免這種現(xiàn)象，要求轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能保證在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，所有車輪均做純滾動(dòng)。顯然，只有在轉(zhuǎn)向時(shí)，所有車輪的軸線都交于一點(diǎn)方能滿足該要求。此交點(diǎn)O稱為汽車的轉(zhuǎn)向中心，如圖2-6所示。由圖2-6可見，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)向角β大于外側(cè)車輪轉(zhuǎn)向角α。α與β的關(guān)系如下：轉(zhuǎn)向時(shí)車輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律2轉(zhuǎn)向盤在空轉(zhuǎn)階段的角行程稱為轉(zhuǎn)向盤的自由行程，這主要是由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各傳動(dòng)件之間的裝配間隙和彈性變形所引起的，一般要求小于10°。具體檢查方法：使汽車前輪處于直線行駛狀態(tài)，用指尖向左、右側(cè)輕輕推動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，在轉(zhuǎn)向盤外圓周上測量手感變重時(shí)（即輪胎開始轉(zhuǎn)動(dòng)）的自由行程。如該范圍在規(guī)定值之內(nèi)，說明狀況正常，否則需要調(diào)整，不同的轉(zhuǎn)向器，調(diào)整的方法也不同。轉(zhuǎn)向盤自由行程3所謂四輪轉(zhuǎn)向（FourWheelSteering，4WS）是指汽車轉(zhuǎn)向過程中，4個(gè)車輪可根據(jù)前輪或行車速度等信號同時(shí)相對車身偏轉(zhuǎn)。四輪轉(zhuǎn)向汽車的后輪可以與前輪同向偏轉(zhuǎn)，也可以反向偏轉(zhuǎn)，如圖2-7所示。若后輪轉(zhuǎn)向與前輪轉(zhuǎn)向方向相同，則為同向控制模式。其轉(zhuǎn)彎半徑比兩輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)彎半徑大。汽車在40km/h以上行駛時(shí)，后輪同向偏轉(zhuǎn)角為2.5°。其作用是使汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)車身與行駛方向的偏轉(zhuǎn)角小，減少汽車調(diào)整行駛轉(zhuǎn)向時(shí)的旋轉(zhuǎn)和側(cè)滑，提高操縱穩(wěn)定性，且能保證汽車在潮濕路面上穩(wěn)定地轉(zhuǎn)向。若后輪轉(zhuǎn)向與前輪轉(zhuǎn)向方向相反，則為反向（逆向）控制模式，其轉(zhuǎn)彎半徑比兩輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)彎半徑小。低速時(shí)后輪逆向偏轉(zhuǎn)角最大為5°，適用于汽車駛?cè)胲噹旌驮讵M窄的拐角處轉(zhuǎn)彎。隨著車速的升高，后輪轉(zhuǎn)向角變小，在車速達(dá)到40km/h時(shí)，轉(zhuǎn)向角變成0°。這就提高了汽車停車或在狹小空間轉(zhuǎn)向的機(jī)動(dòng)性。四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作方式有機(jī)械式、液壓式和電動(dòng)式等。五、四輪轉(zhuǎn)向◆四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)（1）在轉(zhuǎn)向時(shí)能夠基本保持車輛質(zhì)心側(cè)偏角為零，且能夠改善汽車對轉(zhuǎn)向盤輸入的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，在一定程度上改善橫擺角速度和側(cè)向加速度的瞬態(tài)響應(yīng)性能指標(biāo)，明顯改善車輛高速行駛的穩(wěn)定性。當(dāng)在高速行駛中轉(zhuǎn)向時(shí)，四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過后輪與前輪的同向轉(zhuǎn)向，能有效降低車輛側(cè)滑事故的發(fā)生概率，明顯改善車輛高速行駛的穩(wěn)定性及安全性，進(jìn)而緩解駕駛者在各種路況下（尤其是在風(fēng)雨天）高速