《輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系》課件

輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向系是輪式機(jī)械的重要組成部分，負(fù)責(zé)改變行駛方向。轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)組成。課程介紹課程目標(biāo)學(xué)習(xí)輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本原理和結(jié)構(gòu)。掌握轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計和分析的方法。課程內(nèi)容從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本構(gòu)成到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的分類。深入分析轉(zhuǎn)向性能指標(biāo)和影響因素。介紹轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計、維護(hù)和故障診斷。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本構(gòu)成方向盤方向盤是駕駛員控制轉(zhuǎn)向的主要部件，通過旋轉(zhuǎn)方向盤，駕駛員可以改變轉(zhuǎn)向輪的角度，從而改變車輛行駛方向。轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)向柱將方向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，同時保護(hù)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)免受沖擊和振動。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)將方向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動，并根據(jù)轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動角度進(jìn)行調(diào)整。轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向軸將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動傳遞到轉(zhuǎn)向輪，并根據(jù)轉(zhuǎn)向輪的角度進(jìn)行調(diào)整。轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動的原理1轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向軸傳遞轉(zhuǎn)向力3轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向節(jié)連接轉(zhuǎn)向軸4轉(zhuǎn)向臂轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向臂連接轉(zhuǎn)向節(jié)5轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪改變方向轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要功能。轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)時，通過轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向臂將旋轉(zhuǎn)力傳遞給轉(zhuǎn)向輪，改變其方向。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計和布置影響轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動角度和轉(zhuǎn)向性能。轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動角度的計算轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動角度是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要參數(shù)，影響著車輛轉(zhuǎn)向的靈活性。計算轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動角度需要考慮轉(zhuǎn)向節(jié)臂長度、轉(zhuǎn)向軸長度以及轉(zhuǎn)向輪中心線與車輛縱向中線的夾角等因素。轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)向節(jié)臂長度轉(zhuǎn)向軸長度轉(zhuǎn)向輪中心線與車輛縱向中線的夾角δLlα轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動角度的計算公式如下：δ=arctan(L/l)*α轉(zhuǎn)向幾何參數(shù)1轉(zhuǎn)向節(jié)外傾角轉(zhuǎn)向節(jié)外傾角是指轉(zhuǎn)向節(jié)軸線與垂直于地面軸線之間的夾角。此參數(shù)影響輪胎的接地面積，從而影響轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。2主銷后傾角主銷后傾角是指主銷軸線與垂直于地面軸線之間的夾角。此參數(shù)可以改善車輛直線行駛的穩(wěn)定性，減少輪胎磨損。3前輪外傾角前輪外傾角是指車輪與垂直于地面軸線之間的夾角。該參數(shù)影響輪胎的接地面積，并影響車輛轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。4前輪前束前輪前束是指左右車輪在垂直于車身方向上，前輪之間的距離大于后輪之間距離的數(shù)值。此參數(shù)可以改善車輛轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和直線行駛的穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)向幾何參數(shù)的確定1車輛類型根據(jù)車輛的用途和行駛條件，確定轉(zhuǎn)向幾何參數(shù)的具體要求。例如，重型卡車需要較大的轉(zhuǎn)向半徑，而轎車則需要較小的轉(zhuǎn)向半徑。2車輪尺寸車輪的尺寸會影響轉(zhuǎn)向幾何參數(shù)，例如，車輪直徑越大，轉(zhuǎn)向半徑越大。3懸掛系統(tǒng)懸掛系統(tǒng)的類型和結(jié)構(gòu)也會影響轉(zhuǎn)向幾何參數(shù)，例如，獨立懸掛系統(tǒng)通常需要較小的轉(zhuǎn)向半徑。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的分類機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)利用機(jī)械傳動裝置將駕駛員的轉(zhuǎn)向操作傳遞給轉(zhuǎn)向輪。液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)利用液壓系統(tǒng)將駕駛員的轉(zhuǎn)向操作傳遞給轉(zhuǎn)向輪，并提供轉(zhuǎn)向助力。電動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)電動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)利用電機(jī)將駕駛員的轉(zhuǎn)向操作傳遞給轉(zhuǎn)向輪，并提供轉(zhuǎn)向助力。機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是輪式機(jī)械中最常見的轉(zhuǎn)向方式，通過方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向臂等機(jī)械部件將駕駛員的轉(zhuǎn)向指令傳遞到轉(zhuǎn)向輪。機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，成本低廉，但轉(zhuǎn)向力較重，轉(zhuǎn)向靈活性較差。隨著機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，通過液壓或電動的方式輔助駕駛員轉(zhuǎn)向，減輕轉(zhuǎn)向力，提高轉(zhuǎn)向舒適性和安全性。液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)利用液壓系統(tǒng)來輔助轉(zhuǎn)向，主要由液壓泵、液壓缸、控制閥等組成。液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)能夠提供更大的轉(zhuǎn)向力，減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)，提高轉(zhuǎn)向的舒適性和安全性。液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊，轉(zhuǎn)向效率高，能夠有效地克服機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的不足，適用于各種大型車輛和工程機(jī)械。液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的原理是將液壓油的壓力轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)向力，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的分類轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)分為機(jī)械式、液壓式、電動式三種。轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的優(yōu)勢轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)可以減輕駕駛員的轉(zhuǎn)向操作力，提高轉(zhuǎn)向的輕便性和舒適性。轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的工作原理轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)通過增加動力，使轉(zhuǎn)向更加輕便，使汽車在不同路況下保持良好的轉(zhuǎn)向性能。轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的工作原理1轉(zhuǎn)向力轉(zhuǎn)向力是駕駛員施加的力2液壓泵液壓泵將動力轉(zhuǎn)換為液壓3轉(zhuǎn)向機(jī)轉(zhuǎn)向機(jī)將液壓轉(zhuǎn)換為機(jī)械力4轉(zhuǎn)向助力助力輔助轉(zhuǎn)向，減輕駕駛員負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的工作原理是將動力轉(zhuǎn)化為液壓，并最終通過轉(zhuǎn)向機(jī)將液壓轉(zhuǎn)換為機(jī)械力。該系統(tǒng)能夠輔助駕駛員轉(zhuǎn)向，減輕轉(zhuǎn)向時的用力。轉(zhuǎn)向性能指標(biāo)及其檢驗方法轉(zhuǎn)向性能指標(biāo)是評價車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的重要依據(jù)，可以通過各種檢驗方法進(jìn)行評估。3轉(zhuǎn)向盤回正力矩車輛行駛在直線道路上，駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向盤自動回正的力矩。1轉(zhuǎn)向盤自由行程轉(zhuǎn)向盤從開始轉(zhuǎn)動到轉(zhuǎn)向輪開始轉(zhuǎn)動的角度。1.5轉(zhuǎn)向傳動比轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動一圈，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動的角度。20最小轉(zhuǎn)彎半徑車輛在轉(zhuǎn)向時，外側(cè)轉(zhuǎn)向輪所描述的圓周的半徑。轉(zhuǎn)向性能影響因素輪胎參數(shù)輪胎尺寸、花紋、氣壓等參數(shù)影響轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性和操控性。合適的輪胎參數(shù)能提高轉(zhuǎn)向精度和響應(yīng)速度。懸掛系統(tǒng)懸掛系統(tǒng)的類型、彈簧剛度、阻尼系數(shù)等參數(shù)影響車輛行駛的穩(wěn)定性和舒適性，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)向性能。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的類型、傳動比、間隙等參數(shù)影響轉(zhuǎn)向力的大小、轉(zhuǎn)向靈敏度和轉(zhuǎn)向精度。車輛重心車輛重心的高低和位置影響車輛的穩(wěn)定性和操控性，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)向性能。轉(zhuǎn)向性能的測試與評價轉(zhuǎn)向盤自由行程測試測量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)向輪不轉(zhuǎn)動的角度。反映轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的間隙和靈活性。轉(zhuǎn)向盤回正力矩測試測量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動一定角度后，回到中位時所需的力矩。反映轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的回正性能。轉(zhuǎn)向輪回正速度測試測量轉(zhuǎn)向盤快速轉(zhuǎn)動后，轉(zhuǎn)向輪恢復(fù)到中位所需的時間。反映轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的回正速度。轉(zhuǎn)向操縱性測試通過駕駛員駕駛車輛進(jìn)行測試，評價轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的操縱穩(wěn)定性和響應(yīng)性。通常在測試場地進(jìn)行，并進(jìn)行客觀評價。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢查與維護(hù)定期檢查定期檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各部件，如轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向節(jié)等，是否有磨損、松動或損壞。檢查轉(zhuǎn)向油液的液位和油質(zhì)，確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常工作。定期維護(hù)定期清潔轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，清除灰塵、污垢和雜物。定期更換轉(zhuǎn)向油液，確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)潤滑良好。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷1初步檢查檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否有異常聲音、振動或轉(zhuǎn)向失靈。2目視檢查檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各部件是否有損壞、松動或泄漏。3測試檢查測試轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向力、轉(zhuǎn)向精度和回正性能。4診斷儀器使用診斷儀器讀取故障碼并進(jìn)行分析。通過故障診斷，可以找出轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障原因，并制定相應(yīng)的維修方案。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的常見故障及處理轉(zhuǎn)向盤松曠轉(zhuǎn)向盤松曠是常見問題，可能由轉(zhuǎn)向軸磨損或轉(zhuǎn)向器故障引起。解決方法包括更換磨損部件，檢查轉(zhuǎn)向器并進(jìn)行修理。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異響可能由轉(zhuǎn)向軸磨損、轉(zhuǎn)向器故障或輪胎問題引起。應(yīng)檢查并更換磨損部件，修理轉(zhuǎn)向器，或更換輪胎。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)漏油轉(zhuǎn)向系統(tǒng)漏油可能是由于轉(zhuǎn)向油封損壞或轉(zhuǎn)向器泄漏造成的。應(yīng)及時檢查并更換損壞的油封，修理轉(zhuǎn)向器并更換轉(zhuǎn)向油。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方向跑偏轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方向跑偏可能是由輪胎磨損不均或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部件損壞引起的。應(yīng)檢查輪胎并進(jìn)行調(diào)整，維修損壞的部件，或更換新的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部件。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的保養(yǎng)方法定期潤滑轉(zhuǎn)向軸承、轉(zhuǎn)向拉桿等部位需要定期潤滑，以減少摩擦，延長使用壽命。檢查轉(zhuǎn)向輪定期檢查轉(zhuǎn)向輪是否松動，轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)是否正常工作。檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)定期檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各部件是否有漏油、磨損、松動等現(xiàn)象，及時進(jìn)行維修或更換。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全性要求11.穩(wěn)定性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)確保車輛行駛穩(wěn)定，防止因轉(zhuǎn)向失控而發(fā)生事故。例如，防止轉(zhuǎn)向過度或不足。22.靈活性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)確保車輛能夠輕松準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)向，以便駕駛員能夠安全地控制車輛。33.可靠性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)具有高度可靠性，確保在各種情況下都能正常工作。44.可維護(hù)性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)易于維護(hù)和修理，以便在出現(xiàn)故障時能夠及時修復(fù)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向11.智能化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將更加智能化，實現(xiàn)自動駕駛和輔助駕駛功能。22.輕量化采用新型材料和結(jié)構(gòu)，減輕轉(zhuǎn)向系統(tǒng)重量，提高燃油效率。33.電氣化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將逐漸轉(zhuǎn)向電力驅(qū)動，提高效率，降低能耗。44.網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將與車輛其他系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)信息共享和遠(yuǎn)程控制。國內(nèi)外轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀近年來，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速，不斷向智能化、輕量化、高效化和安全化的方向發(fā)展。例如，電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)的應(yīng)用，可以提高轉(zhuǎn)向精度和響應(yīng)速度，同時減少能源消耗。此外，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與其他汽車系統(tǒng)，如制動系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)和動力系統(tǒng)等，進(jìn)行融合，使得整車性能得到進(jìn)一步提升。國外，如德國、日本等國家，擁有較為成熟的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)，并不斷推出新的產(chǎn)品和技術(shù)。國內(nèi)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)近年來也有較快發(fā)展，但與國外相比，仍存在一定差距，特別是在高性能、智能化和輕量化等方面。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢智能化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將逐漸融入智能駕駛系統(tǒng)，實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)向功能。電氣化電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將成為主流，提高燃油效率，減少排放。輕量化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將采用輕量化材料，降低整車重量，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。安全性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將更加安全可靠，配備主動安全功能，提升駕駛體驗。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的典型應(yīng)用案例轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，例如汽車、卡車、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要用于改變汽車行駛方向，提高行駛安全性?？ㄜ囖D(zhuǎn)向系統(tǒng)需要承受更大的負(fù)載，設(shè)計更為復(fù)雜。工程機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)要適應(yīng)各種復(fù)雜路況，具有更高的可靠性和耐久性。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)轉(zhuǎn)向輪設(shè)計轉(zhuǎn)向輪的設(shè)計要考慮輪轂尺寸、輪胎類型、以及轉(zhuǎn)向角限制等因素。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計要確保轉(zhuǎn)向靈敏度、轉(zhuǎn)向力矩的控制、以及轉(zhuǎn)向操作的穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)集成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)集成要保證各部件之間的協(xié)調(diào)工作，以確保轉(zhuǎn)向的可靠性和安全性。轉(zhuǎn)向性能優(yōu)化轉(zhuǎn)向性能優(yōu)化需要進(jìn)行多項測試和分析，以提高轉(zhuǎn)向精度、響應(yīng)速度、以及操控穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范安全性能標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)，確保車輛在各種行駛條件下轉(zhuǎn)向安全。性能測試標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能指標(biāo)，如轉(zhuǎn)向盤回正力矩、轉(zhuǎn)向自由行程等，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。耐久性測試標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)能夠經(jīng)受住長時間使用和惡劣環(huán)境的考驗，滿足耐久性要求。制造工藝標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計和制造應(yīng)符合相應(yīng)的工藝標(biāo)準(zhǔn)，確保其質(zhì)量和可靠性。未來輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的展望智能化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將與自動駕駛技術(shù)緊密結(jié)合，實現(xiàn)智能化控制，提高安全性、舒適性和駕駛效率。電氣化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將逐漸采用電力驅(qū)動，以提高效率，降低能耗，并為未來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供更廣闊的設(shè)計空間。輕量化采用輕質(zhì)材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計，以降低轉(zhuǎn)向系統(tǒng)重量，提高車輛的操控性和燃油經(jīng)濟(jì)性。本課程的總結(jié)與展望轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的理論知識本課程全面介紹了輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本理論，涉及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向幾何參數(shù)、轉(zhuǎn)向性能等重要內(nèi)容。實際應(yīng)用課程結(jié)合實際應(yīng)用案例，幫助學(xué)生深入理解轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理和設(shè)計方法，并具備解決實際問題的能力