汽车底盘维修课件：项目九 转向系构造与维修

项目九向转换系统的结构和维护，了解知识目标熟悉机械转换系统的结构和工作过程的机械换向器的类型、结构和工作原理，了解熟悉动力转向的结构和工作过程的转向控制阀的结构和原理。 能力目标可以正确选择使用工具、设备，规范地进行换向器的拆装和换向器的检查。 任务转换系统的认知，一，转换系统的作用和分类，一，转换系统的作用转换系统是驾驶员操作，实现转向轮偏转和复位的机构组合。 转向系统在汽车上的安装位置如图9-1所示。 图9-1转向系统在汽车上的设置位置，一、转向系统的功能和分类，另一方面，转向系统的功能转向系统的功能根据驾驶者的意思改变汽车的行驶方向，维持稳定的直行行驶。 一、转向系统的作用和分类；二、转向系统的分类和基本结构的汽车转向系统根据转向动力源的不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。 另一方面，转向系统的作用和分类，机械转向系统以驾驶员的体力为转向动力源，系统的所有动力传递部件都是机械的，结构和结构如图9-2所示。 图9-2的机械转向系统的结构，另一方面，转向系统的作用和分类，动力转向系统是将驾驶员的体力和发动机(或电动机)的动力作为转向能量并用的转向系统。 如图9-3所示，动力转向系统在机械转向系统中追加了转向施力机构。 图9-3动力转向系统的构成、一、转向系统的作用和分类、三、方向盘的自由行程转向盘的自由行程是指转向盘空转阶段的方向行程，这主要是指转向系统的各致动器之间的在转向系统的各致动器之间存在组装间隙，而且这些间隙会因零件的磨损而增大，因此在一定范围内旋转转向盘时，转向节不会立即同步旋转，在消除这些间隙克服工件的弹性变形后，进行相应的旋转，即一、转向系统的作用和分类，三、方向盘自由行程方向盘自由行程有利于缓和路面冲击，避免驾驶员紧张，但过大的自由行程影响转向灵敏度。 一般规定方向盘从直行中间位置向任何方向的自由行程不得超过100150。 二、机械转向系统、汽车机械转向系统由转向机构、机械转向和转向传动机构三大部分组成。 1、机械换向器、换向器是转向系统中旋转停止增加转矩的装置，起到增大从方向盘传递到转向节的力，改变力的传递方向的作用。 1、机械换向器根据换向器中传动副的结构形式，可分为齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄销式、蜗轮式等。 现代汽车换向器逐渐成熟，蜗轮式应用于早期的国产解放汽车，现已转变为循环球式换向器。 国产东风系列卡车早期安装有蜗杆式销式换向器，现在其生产的卡车部分使用循环球式换向器，蜗杆式销式换向器也开始被淘汰。 奥迪、奇瑞等众多轿车采用齿条小齿轮式转向，1、机械式转向，力从方向盘传递到转向臂称为正向传动(相应的传动效率称为正向传动效率)。 相反，转向臂受到的道路冲击力传递到转向盘，这称为反向驱动(相应的驱动效率称为反向驱动效率)。 1、机械方向盘的力容易从方向盘经由方向盘传递到方向臂，方向臂受到的路面冲击也容易经由方向盘传递到方向盘，该方向盘为可逆式可逆式换向器有利于汽车转向后，转向轮自动正转，但易于将对车轮的坏路冲击力传递给方向盘，容易出现“打手”现象。 (1)齿条和小齿轮式换向器、齿条和小齿轮式换向器如图9-4所示，有两种结构形式：两端输出式和中间输出式。齿条小齿轮式换向器采用一次传动件，主动件为齿轮，从动件为齿条。图9-4齿条小齿轮式转向结构形式、(1)齿条小齿轮式转向装置、动作原理如图9-5所示，使转向盘旋转时，使转向齿轮旋转，使与其啮合的转向齿条沿轴向移动，将左右转向横拉杆拧紧、图9-5齿条小齿轮式换向器的传动原理图、(1)齿条小齿轮式换向器、齿条小齿轮式换向器的结构简单、可靠性高、独立悬架的配置容易，同时齿轮的齿条直接啮合，旋转灵敏、重量轻，适用于各类汽车(2)循环球式换向器、循环球式换向器是现在国内外汽车应用最广泛的换向器。 与其他形式的换向器相比，循环球式换向器在结构上的主要特点有两级传动元件，第一级为螺杆和螺母，第二级为齿条和风扇。 如图9-6所示。 (2)循环滚珠式换向器，由图9-6循环滚珠式换向器构成，(2)循环滚珠式换向器，如动作原理图9-7所示，当循环滚珠式换向器动作时，转向螺杆旋转，在摩擦力的作用下，所有的钢球在螺母与螺杆间形成滚珠流， 使齿形螺母沿螺杆轴线前后移动，用齿条驱动齿轮风扇，使摆臂轴旋转，摆动摆臂，最后从传动机构传递到方向盘，使方向盘偏转，实现方向盘。 (2)循环球式换向器，图9-7的循环球式换向器的工作原理图，(2)循环球式换向器，循环球式换向器的最大优点是传动效率高，操纵轻，而且工作可靠，寿命长。 其主要缺点是结构复杂、制造精度高、反效率高。 但是，对于重量轻、前轴承载量少、经常行驶在良好道路上的车来说，这个缺点没有什么影响。 因此，循环球式换向器广泛应用于各级汽车。 2、转向机构、转向机构一般由方向盘、方向轴、柱管、接头、方向轴等组合而成，其作用是将驾驶员转动方向盘的转向力传递至方向盘，具有一定的调节和安全性能。 2、转向机构、汽车转向机构如图9-8所示。 转向轴是连接方向盘和方向盘的驱动器，传递它们之间的扭矩。 柱管安装在车身上，转向轴贯穿柱管，由柱管内的轴承和衬套支承。 方向盘通过键和螺母固定在转向轴的轴端。 2、转向机构，图9-8转向机构，2、转向机构，近年来由于道路的改善和汽车速度的提高，很多国家制定了严格的安全法规。 对于轿车，除了吸收式方向盘以外，柱管也需要缓和冲击的吸收装置。 如图9-9所示，由于奥迪车的转向机构，在正常行驶时，上下的转向轴2和3经由销5传递转向扭矩。 撞击时，上下转向轴立即离开，避免方向盘跟随车身移动，确保驾驶员的安全。 桑塔纳车、红旗车的转向机构与此类似。 2、转向机构、图9-9奥迪汽车转向机构、2、转向机构，上述转向机构没有能量吸收装置，图9-10是钢球旋转造型转向柱的球式能量吸收装置，主要由转向轴、钢球套筒、上下柱管、塑料销、钢球等构成。 转向轴分为上轴和下轴，用塑料销连接。 塑料套筒装满钢球，压在上柱管和下柱管之间，这些钢球成四段两组。 上面的钢球和下面的钢球交替排列，以免在转向柱脱落时在同一条路的不好处滚动。 2、转向机构、图9-10球式能量吸收机构、2、转向机构、断开式套筒支架用2个壳体和螺栓锁定在仪表板杆系统上，壳体用4个塑料销安装在套筒支架上。2、转向机构、球式能量吸引装置的工作过程为：汽车碰撞时，转向装置对转向轴施加剧烈的轴向冲击力，冲击(一次冲击)剪切转向轴的塑料销，使下主轴向上滑动，复盖主轴，转向盘一次冲击后，驾驶员的身体碰到方向盘(二次冲击)时，开放式套筒支架从外壳上脱落。 切断外壳的塑料销，使转向柱下沉。 转向柱下沉时，钢球会滚动，但由于下柱管的内径较小，钢球会自由滚动，钢球会将柱管部件向外侧推出。 在这种情况下，两者之间产生的阻力有助于吸收碰撞产生的冲击。 2、转向机构，另外，转向轴和柱管的吸引装置有其他形式，但基本原理相似。 3、转向传动机构、转向传动机构的作用是，将方向盘输出的力和运动传递给方向盘，使两侧的方向盘偏转，实现汽车的转向，保证左右方向盘的偏转角以一定的关系变化。 (1)摇臂，图9-11是常见的摇臂结构形式。 循环球式换向器和蜗杆式销式换向器通过转向臂与转向横拉杆连接。 转向摇臂的大端通过锥形三角形花键与转向盘的摇臂轴的外端连接，小端通过球头螺栓通过空间铰链与转向横拉杆连接。 (1)转向锁，图9-11转向锁，2，转向拉杆，图9-12是汽车转向拉杆，是连接转向锁和转向节臂的拉杆，具有传递力和缓冲作用。 当方向盘偏转、悬架弹性变形并相对于车架摆动时，拉杆、转向摇臂和转向节臂的相对运动是空间运动，三者之间的连接件都是球铰链，以免发生运动干涉。 另外，2、拉杆、图9-12拉杆、3、拉杆、图9-13是与非独立悬架组合的拉杆的示意图，由拉杆主体和在两端旋转安装的拉杆接头构成。 其特点是可以调整长度，通过调整拉杆的长度可以调整前轮的音调。 3、转向横拉杆，图9-13和非独立悬架用转向横拉杆的示意图，3、转向横拉杆，图9-14是独立悬架用转向横拉杆的示意图。 换向器机架的两端都有内螺纹。 在拉杆的内端安装带螺纹的滚珠，拧入机架。 拉杆的外端也用螺钉与拉杆接头连接，用螺母锁定。 拉杆接头外端通过球销与转向节连接。 旋松锁紧螺母，转动拉杆(左右拉杆的旋转量应相同)可调整前轮的曲调。 3、转向横拉杆，图9-14和独立悬架用转向横拉杆的示意图，4、转向节臂和梯形臂，图9-15表示释放CA1092型汽车的转向节臂和梯形臂。 拉杆通过转向节臂与转向节连接。 拉杆的两端通过左右的梯形臂与转向节连接。 转向节臂和梯形臂带锥柱的一端对准转向节锥孔，用钥匙和锁紧螺母防止松动。 斗杆的另一端有锥孔，对准对应拉杆的滚珠销锥形柱，用同一螺母拧紧后，插入开口销，锁定螺母。 4、转向节臂和梯形臂，图9-15是CA1092型汽车的转向节臂和梯形臂，5、转向减震器释放，在道路不平整的地面上使传递到方向盘的冲击、振动衰减，为了防止方向盘的“手指”，使汽车的行驶方向稳定转向减震器的一端枢接在车身(或前桥)上，另一端枢接在转向拉杆(或转向装置)上。 如图9-16所示，转向阻尼器的结构的工作原理与悬架的阻尼器类似。 5、转向减震器、图9-16转向减震器的结构、三、液压动力转向系统，由于大型车辆和超低压轮胎的轿车转向时阻力大，为了减轻驾驶员的疲劳强度，改善转向系统的技术性能，一般采用动力转向系统。汽车转向时，所需能量仅由驾驶员提供，大部分发动机使转向油泵旋转，将发动机输出的机械能量的一部分转换为压力能量。 在驾驶员控制下，对转向传动装置或转向装置中的任意一个传动部件施加不同方向的追随压力，实现转向装置。 三、液压动力转向系统、动力转向系统由转向装置、转向缸和转向控制阀三大部分组成。 1、动力转向型、(1)、动力转向装置根据传动介质分为气动式和液压式。 1、动力转向型、气动式动力转向装置主要用于部分前轴的最大轴载荷为37t，采用气动制动系统的卡车和总线。 载重量大的卡车也不应采用气动动力转向。 由于气动系统的工作压力低，如果用于这种大型车，零件尺寸过大。 液压动力转向的工作压力高达10MPa以上，因此部件结构紧凑，尺寸小。 液压系统运行时无噪音，运行延迟时间短，能够吸收不平整地面的冲击。 因此，液压动力转向装置已广泛应用于各级汽车。 1、动力转向型、(2)、液压式动力转向装置以流动形式分为常压式和常流式。 1、动力转向型、(常压式液压动力转向中蓄能器蓄积液压能量，可以使用流量少的转向液压泵，并且在液压泵不工作的状态下保持一定的转向作用力，汽车可能行驶一定的距离。 1、动力转向型、常流式液压动力转向结构简单，广泛应用于液压泵寿命长、泄漏少、功耗小的各种汽车。 1、动力转向型、(3)、根据转向施力机构的部件配置和连结组合方式，可分为一体型动力转向系统、半一体型动力转向系统和组合型动力转向系统3种(图9-17 )。 1、动力转向型、图9-17动力转向系统的3种类型、1、动力转向型、(4)、液压式动力转向装置根据其转向控制阀阀柱的运动力式，分为阀柱式和阀柱式两种形式。 2、液压式动力转向系统的结构和工作原理，动力转向装置包括：机械转向装置、转向控制阀(旋转阀式)、转向油缸、将发动机输出的机械能的一部分转换为压力能的转向油泵转向油泵安装在发动机上，从曲轴通过v带驱动运转向外部输出液压，转向油箱有进油管和油管接头，通过油管分别与转向油泵和转向控制阀连接。 动力转向是一体式动力转向，其转向控制阀改变油路。 2、液压式动力转向系统的结构和工作原理、图9-18倍轿车的动力转向系统、(1)、液压动力转向装置、液压常流阀式控制阀的结构如图9-19所示。 此外，将图9-19转向控制阀的结构、(1)、液压动力转向装置、转向控制阀的转子安装在转向齿轮轴上，在其间插入并固定控制阀的扭杆。 转向齿轮的上部有控制阀体，与控制阀的扭杆连接。 控制阀体与转向油泵相通，其两端有与动力缸相通的阀孔，根据其位置决定是否向动力缸供油。 方向盘旋转时，供给与控制阀扭杆的扭转量对应的液压辅助力。 转向油泵的供油压力由转向控制阀控制。 高压油通过控制阀内的间隙进入动力活塞的两端，左右移动活塞，驱动转向齿条。 (1)、液压动力转向装置、动力转向装置的动作原理如图9-20所示。 方向盘旋转时，控制阀的扭杆旋转，控制阀主体旋转，打开阀孔，开始加油。 方向盘的旋转角大时，控制阀扭杆的旋转角大，进入动力缸的油液多，推进动力活塞的运动，减轻转向力。高速时，转向角小，进入动力缸的油液少，转向力大。 进入动力缸的油液流量多时，过剩的油液通过电磁阀返回油箱。 方向盘的旋转停止后，阀孔关闭，动力活塞两端的液压相同。 (1)、液压动力转向装置、图9-20动力转向系统的工作原理、(2)转向油泵、转向油泵是动力转向系统的动力源。 转向油泵通过转向控制阀向转向辅助油缸供给一定压力和流量的工作油液。 转向油泵的结构类型多种多样，常见的有齿轮式、转子式、叶片式。 现在最常用的是双作用叶片式油泵，其工作原理如图9-22所示。 (2)转向