汽车底盘构造.ppt

汽车底盘构造 主讲 张翼 机电工程学院车辆与动力工程系 第一节转向系概述第二节转向器及转向操纵机构第三节转向传动机构第四节动力转向系第五节转向油罐及转向油泵 第十二章汽车转向系 汽车在行驶过程中 需按照驾驶员的意志经常改变其行使方向 即所谓汽车转向 用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构 即称为汽车转向系统 汽车转向系统的功用是 保证汽车能按照驾驶员的意志而进行转向行使 一 分类及组成 1 按转向能源不同分 机械转向系和动力转向系 2 机械转向系由转向操纵机构 转向器和转向传动机构三大部分组成 第一节转向系概述 转向器 转向节及臂 横拉杆 转向过程 3 一般机械转向系的转矩传递路径 驾驶员施加于方向盘A一转矩转向轴转向万向节转向传动轴转向万向节B 转向器输入轴 转向器 转向器输出轴 C转向垂摇臂转向直拉杆左转向节臂 左转向轮主销 左转向节 转向轮 左梯形臂转向横拉杆右梯形臂 右转向轮主销 右转向节 右转向轮 D 其中 A到B间的零件属转向操纵机构 C到D间属转向传动机构 梯形机构 第一节转向系概述 4 性能要求 1 转向时必须轻巧灵活 2 转小弯时 转向盘不必转很多圈 3 直向前进时 应稳定且无蛇行现象 4 车轮的振动及摆动不致使转向盘转动 第一节转向系概述 5 动力转向系 由驾驶员体力和发动机为转向能源的转向系 液压式动力转向系组成 由一套机械转向系和液压转向装置组成 液压转向装置由转向油罐 转向油泵 转向控制阀 转向动力缸组成 二 转向中心 转弯半径转向中心 为避免在汽车转向产生的路面对汽车行驶的附加阻力和轮胎的快速磨损 要求转向系能保证汽车行驶时 所有车轮作纯滚动 这时 只有所有车轮的轴线交于一点才能实现 此交点称为转向中心 转弯半径 转向中心到外转向轮与地面接触点的距离称为转弯半径 第一节转向系概述 梯形转向机构 转向条件 所有车轮形成一个转动中心 内侧车轮偏转角大于外侧车轮偏转角 在确定传动机构的转向梯形参数后 只能在一定的转交范围内近似满足转向理想关系式 为外转向轮偏转角 为内转向轮偏转角 B为两侧转向轮主销轴线与地面交点间距离 L为轴距 第一节转向系概述 A 三 转向系角传动比 转向器角传动比 转向盘的转角增量与转向摇臂角相应增量之比 转向传动机构角传动比 转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧的转向节转角相应增量之比 转向系角传动比 转向盘角增量与同侧转向节相应角增量之比 第一节转向系概述 对的分析 1 愈大 施加于方向盘的转向力矩愈小 地面阻力矩一定 2 愈大 为得到一定转向节偏角所需的转向盘转角愈大 转向操纵不够灵敏 3 愈大 手感差 即路面阻力矩通过转向传动机构传至转向盘的感觉就差 为解决省力 提高灵敏度和手感 的矛盾 添加了动力转向装置 能同时满足省力和提高灵敏度和手感的要求 第一节转向系概述 一 基本概念转向器传动效率 转向器的输出功率与输入功率之比 正效率 功率由转向器输入 由转向摇臂输出的情况下的传动效率 逆效率 功率由转向摇臂输入 由转向器输出的情况下的传动效率 可逆转向器 逆效率很高 转向器很容易将经转向传动机构传来的路面反力传到转向轴和转向盘上 有利于转向结束后转向轮和转向盘的自动回正 但在坏路对车轮的冲击会发生转向盘 打手 的现象 经常驶于良好路面上的汽车用 第二节转向器及转向操纵机构 不可逆转向器 逆效率很低 失去路感 较少应用 极限可逆转向器 逆效率略高于不可逆转向器 综合考虑打手和失去路感 中型越野车或工程车辆用 转向盘自由行程 在转向盘转动开始阶段 驾驶员施于转向盘的转向力矩只用来克服转向系内部的摩擦 直到各传动部件到其间的间隙完全消除 这一转向盘空转阶段中的角行程叫转向盘自由行程 这参数不宜过大 以免影响转向灵敏性 一般为10 15 超过25 30 时必须调整 作用 缓和路面冲击 避免驾驶员过度紧张 第二节转向器及转向操纵机构 二 转向器1 分类 按传动副的结构分 循环球 齿条齿扇式 循环球 曲柄指销式 齿轮齿条式 蜗杆曲柄指销式 2 各转向器结构特点 1 循环球 齿条齿扇式转向器一般有两级传动副 第一级螺杆螺母传动副 第二级是齿条齿扇传动副 或滑块曲柄销传动副 延安SX2150 应用于解放CA1091 北京BJ1041 BJ2023 黄河JN1181C13 第二节转向器及转向操纵机构 第二节转向器及转向操纵机构 循环球式 两级传动副 螺杆螺母 齿条齿轮 第二节转向器及转向操纵机构 优点 正传动效率高 可达90 95 操纵轻便 寿命长 缺点 逆效率也很高 易打手 但对于轻型的前轴轴荷不大 行驶路况较好的汽车 可克服上述缺点 2 齿轮齿条转向器只有一级传动 转向齿轮与转向盘柔性相连 转向齿条水平布置 转动转向齿轮 转向齿条水平轴向移动 带动左右横拉杆带动左右转向节使转向轮偏转 实现汽车转向 应用于前轮为独立悬架的轻 微型轿 货车 桑塔纳 夏利 南京依维柯等 优点 结构简单 紧凑 质量轻 刚性大 转向灵敏 制造容易 成本低 正 逆效率都很高 便于布置 第二节转向器及转向操纵机构 第二节转向器及转向操纵机构 齿轮齿条式 齿轮齿条 第二节转向器及转向操纵机构 3 蜗杆曲柄指销式转向器转向蜗杆为主动件 指销与蜗杆啮合 绕摇臂轴作圆弧运动 带动摇臂轴转动 一般为蜗杆曲柄双指销式转向器 EQ1090E 有两个优点 a 在中间或附近位置 双指均与蜗杆啮合 受力比单指销的载荷小 b 当摇臂轴转角相当大时 一个指销与蜗杆脱离时 另一蜗杆仍保持啮合 因此双指销式的比单指销式的转角范围大 缺点 结构复杂 对蜗杆加工精度要求高 第二节转向器及转向操纵机构 4 转向操纵机构a 转向操纵机构的组成和布置 见图24 10 b 转向盘组成 轮缘 轮辐 轮毂 分类 两辐条 三辐条 四辐条 安全性c 转向轴和转向柱管的吸能装置近年来 由于公路的改善 汽车车速的提高 许多国家都制定了严格的安全法规 对于轿车除要求装有吸能式转向盘外 而且还要求转向柱管也必须备有缓和冲击的吸能装置 转向轴和转向柱管得吸能装置有多种形式 其基本结构原理是 当转向轴受到巨大冲击时 转向轴产生轴向位移 是支架或某些支撑件产生塑性变形 而吸收冲击能量 第二节转向器及转向操纵机构 第二节转向器及转向操纵机构 硅与橡胶 一 功用 1 将转向器输出的力和运动传递到转向桥两侧的转向节 使两车轮发生偏转 2 使二转向轮偏转角度按一定关系变化 以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小 二 与非独立悬架配用的转向传动机构 1 一般组成 转向摇臂 转向直拉杆 转向节臂 转向梯形 2 转向摇臂 大端用锥形三角细花键与转向器轴的外端相连 小端有球头销 与转向直拉杆连接 第三节转向传动机构 3 转向直拉杆 转向横拉杆因转向轮偏转及悬架弹性变形而相对车架运动 传动机构的各组成部分的相对运动为空间运动 故转向直 横拉杆两头均采用球形铰链 各球头连接处均布置了压缩弹簧 以补偿球头与座的磨损 保证二者间的间隙 并缓和路面传来的冲击 二者不同之处 转向直拉杆两头的弹簧是轴向布置 分别沿轴线的不同方向起缓冲作用 球头和球座间需用润滑脂润滑 由于弹簧的伸缩引起转向直拉杆带动转向节臂的运动误差可由增减转向盘的自由行程来补偿 第三节转向传动机构 直拉杆 球头销 接转向摇臂 转向节臂 调整横拉杆的长度 改变前束值 转向横拉杆的球头与弹性球座相连 压紧弹簧采用相对横拉杆轴线的垂直方向布置 以缓冲和保证球头与球座紧密配合 因转向横拉杆两头连接的是梯形臂 为保证在转向时梯形传动机构间的几何参数从而保证各转向轮尽可能作纯滚动 因此转向横拉杆带动转向梯形臂间不能有轴向相对运动 故压紧弹簧不能采用轴向布置 三 与独立悬架配用的转向传动机构 因为与独立悬架配合的转向桥必须是断开式的 所以转向梯形也必须分成两段或三段 并由在平行于路面的平面中摆动的转向摇臂直接带动或通过转向直拉杆带动 其余工作原理不变 第三节转向传动机构 一 定义用以将发动机输出的部分机械能转化为压力能 液压能或气压能 并在驾驶员控制下 对转向传动装置或转向器中某一传动件施加不同方向的液压或气压作用力 以减轻驾驶员的转向操纵力 这一系统称为动力转向系 动力转向系由机械转向器和动力转向装置组成 二 分类气压 一般用于前轴轴荷为3 7t并采用气压制动的汽车 工作压力 0 7MPa 部件尺寸大 液压 尺寸小 无噪声 工作滞后时间短 能吸收来自路面的冲击 工作压力高达10MPa 广泛运用 第四节动力转向系 三 液压式转向加力装置常压式 无论转向盘中立还是处于转向位置 液压系统中工作管路保持高压 有储能器积蓄液压能 可使用流量较小的转向油泵 还可在油泵不转的情况下保持一定的转向能力 使汽车可能继续行驶一段距离 第四节动力转向系 常流式 结构简单 油泵寿命长 泄漏较小 消耗功率较小 广泛运用 有以下三种类型 整体式动力转向器 机械转向器 转向动力缸 转向控制阀 半整体式动力转向器 机械转向器 转向控制阀 转向动力缸独立 转向加力器 机械转向器独立 转向动力缸 转向控制阀 第四节动力转向系 液压式动力转向器的基本结构型式 转向油缸转向油泵 机械转向器