第3章 汽车转向系统(动画3个)

1、第三章第三章 汽车转向系统汽车转向系统第一节第一节 概述概述第二节第二节 机械式转向系统机械式转向系统第三节第三节 动力转向系统动力转向系统第四节第四节 四轮转向系统四轮转向系统第一节第一节 概述概述一、汽车转向系的结构与类型一、汽车转向系的结构与类型二、汽车转向时两转向轮的偏转角二、汽车转向时两转向轮的偏转角三、转向系统的传动比三、转向系统的传动比一、汽车转向系的结构与类型一、汽车转向系的结构与类型 机械式转向系为手动操纵型转向装置机械式转向系为手动操纵型转向装置, , 由由转向盘转向盘、转向器转向器、转向传动机构转向传动机构及及转转向轮向轮等组成等组成( ( 图图2-3-1)2-3-1)。

2、1-1-转向盘转向盘;2-;2-转向轴转向轴;3- ;3- 转向方向节转向方向节;4- ;4- 转向传动轴转向传动轴;5-;5-转向器转向器;6-;6-转向摇转向摇臂臂;7-;7-转向直拉杆转向直拉杆;8-;8-转向节臂转向节臂;9-;9-左转向节左转向节;10;10、12-12-转向梯形臂转向梯形臂;11-;11-转向横转向横拉杆拉杆;13-;13-右转向节右转向节 指利用液压或电力来协助机械转向的系指利用液压或电力来协助机械转向的系统统, , 包括包括液控液动型液控液动型、电控液动型电控液动型、电控、电控电电动型动型三种。三种。图图2-3-22-3-2液控液动型动力转向系液控液动型动力转向

3、系1-1-转向油泵转向油泵;2-;2-转向控制阀转向控制阀;3-;3-转向器储油罐转向器储油罐;4-;4-齿轮齿条转向器齿轮齿条转向器图图2-3-32-3-3电控液动型动力转向系统电控液动型动力转向系统1-1-转向齿轮联动机构转向齿轮联动机构;2-;2-机油泵机油泵;3-;3-机油箱机油箱;4-;4-转向柱管转向柱管;5-;5-转角速度传感转角速度传感器器;6-;6-电控单元电控单元;7-;7-转向角速度增幅器转向角速度增幅器;8-;8-旁通流量阀旁通流量阀;9-;9-电磁线圈电磁线圈二、汽车转向时两转向轮的偏转角二、汽车转向时两转向轮的偏转角图图2-3-42-3-4双轴汽车转向时两双轴汽车转

4、向时两侧转向轮偏转角的理想关系侧转向轮偏转角的理想关系设设B B为两转向轮在着地点的为两转向轮在着地点的轮距轮距, ,L L为汽车前后轴的轴距为汽车前后轴的轴距, ,为内转向轮偏转角为内转向轮偏转角, ,为外转向轮偏转角。为外转向轮偏转角。汽车转向运动方程式：汽车转向运动方程式：cot = cot + BLcot = cot + BL图图2-3-52-3-5多轴汽车转向示意图多轴汽车转向示意图a)a)三轴汽车前后两桥转向三轴汽车前后两桥转向;b);b)四轴汽车双前桥转向四轴汽车双前桥转向三、转向系统的传动比三、转向系统的传动比 即转向盘的输入转角与转向轮输出转角之比即转向盘的输入转角与转向轮输

5、出转角之比, ,等于转向器传动比与转向机构传动比的乘积；等于转向器传动比与转向机构传动比的乘积； 转向系传动比越大转向就越轻便转向系传动比越大转向就越轻便, ,但操纵也越但操纵也越不灵敏。不灵敏。第二节第二节 机械式转向系统机械式转向系统一、机械式转向操纵机构一、机械式转向操纵机构二、转向器二、转向器三、转向传动机构三、转向传动机构l 1.1.机械式转向操纵机构的结构布置机械式转向操纵机构的结构布置l 2.2.转向盘、转向轴和转向柱管及其安全吸能装置转向盘、转向轴和转向柱管及其安全吸能装置一、机械式转向操纵机构一、机械式转向操纵机构图图2-3-62-3-6机械式汽车转向操纵机构机械式汽车转向操

6、纵机构1-1-转向盘转向盘;2-;2-转向柱管转向柱管;3-;3-橡胶套橡胶套;4-;4-转向柱管支架转向柱管支架;5-;5-转向柱管支座转向柱管支座;6-;6-转向操纵机构支转向操纵机构支架架;7-;7-转向轴限位弹簧转向轴限位弹簧;8-;8-上万向节上万向节;9-;9-转向传动轴转向传动轴;10-;10-花键防护套花键防护套;11-;11-下万向节下万向节;12-;12-转转向器向器;13-;13-转向摇臂转向摇臂;14-;14-转向直拉杆转向直拉杆;15-;15-转向轴转向轴;16-;16-转向节衬套转向节衬套;17-;17-按钮盖按钮盖;18-;18-按钮搭按钮搭铁弹簧铁弹簧;19-;

7、19-按钮接触罩按钮接触罩;20-;20-搭铁接触板组件搭铁接触板组件;21-;21-按钮电刷组件按钮电刷组件;22-;22-集电环集电环;23-;23-外套管外套管图图2-3-72-3-7转向盘的构造转向盘的构造a)a)三辐条三辐条;b);b)四辐条四辐条;c);c)转向盘外观转向盘外观1-1-轮缘轮缘;2-;2-轮辐轮辐;3-;3-轮毂轮毂l 转向器用以减速增扭并转换转向的操纵方向。转向器用以减速增扭并转换转向的操纵方向。l 机械式转向器按其机械式转向器按其结构结构可分齿轮齿条式、蜗杆曲可分齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球式等。柄指销式、循环球式等。二、转向器二、转向器1 1齿轮齿条式转

8、向器齿轮齿条式转向器图图2-3-82-3-8齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器a)a)齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器;b);b)中间输出式中间输出式;c);c)两端输出式两端输出式1-1-转向齿轮轴转向齿轮轴;2-;2-转向齿轮转向齿轮;3-;3-转向齿条转向齿条;4-;4-转向器壳转向器壳;5-;5-转向横拉杆转向横拉杆;6-;6-转向转向;7-;7-拉杆支架拉杆支架;8-;8-球轴承球轴承;9-;9-滚珠轴承滚珠轴承;10-;10-调整螺塞调整螺塞;11-;11-罩盖罩盖;12-;12-压簧压簧;13-;13-压簧垫块压簧垫块2 2蜗杆曲柄指销式转向器蜗杆曲柄指销式转向器图图2-3-92-

9、3-9蜗杆曲柄双指销式转向器蜗杆曲柄双指销式转向器1-1-摇臂轴摇臂轴;2-;2-指销指销;3-;3-蜗杆蜗杆3 3循环球式转向器循环球式转向器图图2-3-102-3-10循环球式转向器循环球式转向器1-1-转向器壳体转向器壳体;2-;2-推力球轴承推力球轴承;3-;3-转向螺杆转向螺杆;4-;4-转向螺母转向螺母;5-;5-钢球钢球;6;6、7-7-钢钢球导管球导管;8-;8-锥形螺塞锥形螺塞;9-;9-调整垫片调整垫片;10-;10-上盖上盖;11-;11-转向柱管转向柱管;12-;12-转向轴转向轴;13-;13-侧盖衬垫侧盖衬垫;14-;14-调整螺钉调整螺钉;15-;15-螺母螺母;

10、16-;16-侧盖侧盖;17-;17-孔用弹性挡圈孔用弹性挡圈;18-;18-垫垫;19-;19-摇臂轴衬套摇臂轴衬套;20-;20-齿扇摇臂轴齿扇摇臂轴;21-;21-油封油封三、转向传动机构三、转向传动机构l 1 1与非独立悬架配用的转向传动机构与非独立悬架配用的转向传动机构l 2 2与独立悬架配用的转向传动机构与独立悬架配用的转向传动机构1 1 与非独立悬架配用的转向传动机构与非独立悬架配用的转向传动机构2 2与独立悬架配用的转向传动机构与独立悬架配用的转向传动机构图图 2-3-132-3-13 与独立悬架配用的转向传动机构与独立悬架配用的转向传动机构1-1-转向摇臂转向摇臂;2-;2-

11、转向直拉杆转向直拉杆;3-;3-左转向横拉杆左转向横拉杆;4-;4-右转向横拉杆右转向横拉杆;5-;5-左梯形臂左梯形臂;6-;6-右右梯形臂梯形臂;7-;7-摇杆摇杆;8-;8-悬架左摆臂悬架左摆臂;9-;9-悬架右摆臂悬架右摆臂图图 2-3-142-3-14轿车的转向传动机构轿车的转向传动机构1-1-转向球销转向球销;2-;2-转向直拉杆转向直拉杆;3-;3-左梯形臂左梯形臂;4-;4-左转向横拉杆左转向横拉杆;5-;5-右转向右转向横拉杆横拉杆;6-;6-右梯形臂右梯形臂;7-;7-转向摇杆转向摇杆第三节第三节 动力转向系统动力转向系统一、液控液动型动力转向系统一、液控液动型动力转向系统

12、二、电控液动型动力转向系统二、电控液动型动力转向系统三、电控电动型动力转向系统三、电控电动型动力转向系统四、汽车转向的电子稳定系统四、汽车转向的电子稳定系统(ESP)(ESP)一、液控液动型动力转向系统一、液控液动型动力转向系统 液控液动型动力转向系统是在传统机械式转液控液动型动力转向系统是在传统机械式转向系统基础上增设液压助力系统构成。向系统基础上增设液压助力系统构成。 液压助力系统结构如图液压助力系统结构如图 2-3-15 2-3-15 所示所示, ,包括液包括液压油泵、转向阀、转向动力缸等。压油泵、转向阀、转向动力缸等。根据其根据其结构结构可分：可分： 滑阀式滑阀式 转阀式转阀式 瓣阀式

13、瓣阀式转向控制阀转向控制阀液压动力转向系的结构布置液压动力转向系的结构布置二、电控液动型动力转向系统二、电控液动型动力转向系统电控液动型动力转向系统的电控系统由电控液动型动力转向系统的电控系统由信号传信号传感器感器( (如车速信号传感器、转向角速度传感器、如车速信号传感器、转向角速度传感器、转向扭矩传感器等转向扭矩传感器等) )、电控单元电控单元(ECU)(ECU)以及以及旁通旁通泄油电磁阀泄油电磁阀组成。组成。二、电控液动型动力转向系统二、电控液动型动力转向系统1 1旁通流量控制型旁通流量控制型 EPSEPS2 2扭力杆反力控制型扭力杆反力控制型 EPSEPS3 3阀灵敏度控制型阀灵敏度控制

14、型 EPSEPS1 1旁通流量控制型旁通流量控制型 EPS EPS图图 2-3-232-3-23 日产蓝鸟的电控动力转向系统日产蓝鸟的电控动力转向系统1-1-旁通泄油阀旁通泄油阀;2- ;2- 转向角速度传感器转向角速度传感器;3-;3-动力转向齿轮机构动力转向齿轮机构;4- ;4- 控控制阀制阀;5- ;5- 车速传感器车速传感器;6-;6-电控单元电控单元;7-;7-选择开关选择开关;8-;8-液压油泵液压油泵;9-;9-电电磁阀磁阀2 2扭力杆反力控制型扭力杆反力控制型 EPSEPS图图 2-3-242-3-24 扭力杆反力控制式动力转向系统扭力杆反力控制式动力转向系统1-1-活塞活塞;

15、2-;2-动力缸动力缸;3-;3-齿条齿条;4-;4-齿轮齿轮;5-;5-柱塞柱塞;6-;6-反力室反力室;7-;7-电磁阀电磁阀;8-;8-液压油液压油泵泵;9-;9-储油箱储油箱;10-;10-分流阀分流阀;11-;11-旁通孔旁通孔;12-;12-扭力杆扭力杆;13-;13-转向轴转向轴;15-;15-阀杆阀杆;16-;16-阀体阀体;14;14、1717、18-18-销销;19-;19-转向齿轮轴转向齿轮轴3 3阀灵敏度控制型阀灵敏度控制型 EPSEPSl 1 电控电动型电控电动型 EPS 系统中的主要部件系统中的主要部件l 2 电控电动型电控电动型 EPS 系统实例系统实例三、电控电

16、动型动力转向系统三、电控电动型动力转向系统图图 2-3-272-3-27 电控电动电控电动 EPS EPS 系统系统1-1-转向盘转向盘;2-;2-转向柱转向柱;3-;3-助力蜗轮蜗杆副、转向传感器及电磁离合助力蜗轮蜗杆副、转向传感器及电磁离合器器;4-;4-助力电动机助力电动机;5-;5-传动杆传动杆;6-;6-齿轮齿条转向器齿轮齿条转向器;7-;7-转向横拉杆转向横拉杆1 1电控电动型电控电动型 EPS EPS 系统中的主要部件系统中的主要部件(1)(1)信号传感器信号传感器(2)(2)动力转向开关动力转向开关(3)(3)转向助力电动机、电磁离合器及减速机构转向助力电动机、电磁离合器及减速

17、机构l (1)(1)低速助力型低速助力型 EPS EPSl (2)(2)全速助力型全速助力型 EPS EPS2 2 电控电动型电控电动型 EPS EPS 系统实例系统实例(1)(1)低速助力型低速助力型 EPSEPS图图 2-3-302-3-30 低速助力的电控电动型动力转向系统低速助力的电控电动型动力转向系统1-1-车速传感器车速传感器;2-;2-转矩传感器转矩传感器;3-;3-减速机构减速机构;4-;4-电动机与离合器电动机与离合器;5-;5-发电机发电机;6-;6-转转向齿轮向齿轮;7-;7-发动机转速传感器发动机转速传感器;8-;8-蓄电池蓄电池;9-;9-电控单元电控单元;10-;1

18、0-控制臂控制臂;11-;11-传感器传感器轴轴;12-;12-扭力杆扭力杆;13-;13-滑块滑块;14-;14-球槽球槽;15-;15-连接环连接环;16-;16-钢珠钢珠;17-;17-蜗轮蜗轮;18-;18-蜗蜗;19-;19-离离合器合器;20-;20-电动机电动机(2)(2)全速助力型全速助力型 EPS EPS图图 2-3-312-3-31 全速助力的电控电动型动力转向系统全速助力的电控电动型动力转向系统a)a)转向系统转向系统;b)2WS ;b)2WS 双排行星减速机构双排行星减速机构;c)4WS ;c)4WS 蜗轮蜗杆减速机构蜗轮蜗杆减速机构1-1-行星齿轮行星齿轮;2-;2-

19、电动机输出轴电动机输出轴;3-;3-太阳轮太阳轮;4-;4-固定齿圈固定齿圈;5-;5-行星齿轮行星齿轮;6-;6-行星架及太阳轮行星架及太阳轮;7-;7-固定固定齿圈齿圈;8-;8-行星架及输出齿轮轴行星架及输出齿轮轴;9-;9-齿条齿条;10-;10-电磁离合器电磁离合器;11-;11-电动机电动机;12-;12-轴承轴承;13-;13-至转向器齿轮至转向器齿轮侧侧;14-;14-输出轴输出轴;15-;15-斜齿轮斜齿轮;16-;16-蜗轮蜗轮四、汽车转向的电子稳定系统四、汽车转向的电子稳定系统(ESP)(ESP)图图 2-3-332-3-33 轿车电子稳定系统轿车电子稳定系统(ESP)(

20、ESP)1-1-制动调节器制动调节器;2-;2-制动助力系统制动助力系统;3-;3-电控单元电控单元;4-;4-制动液压传感器制动液压传感器;5-;5-转向转向角传感器角传感器;6-;6-磁电式轮速传感器磁电式轮速传感器;7-;7-纵向加速度传感器纵向加速度传感器;8-;8-横向加速度传横向加速度传感器感器;9-ABS/ ASR ;9-ABS/ ASR 液压单元液压单元;10-;10-电动液压泵电动液压泵第四节第四节 四轮转向系统四轮转向系统一、四轮转向的理论基础一、四轮转向的理论基础二、四轮转向系统二、四轮转向系统(4WS)(4WS)的结构的结构一、四轮转向的理论基础一、四轮转向的理论基础l

21、 1 1机械式四轮转向系统机械式四轮转向系统l 2 2电控液动型及电控电动型四轮转向系统电控液动型及电控电动型四轮转向系统二、四轮转向系统二、四轮转向系统(4WS)(4WS)的结构的结构1 1机械式四轮转向系统机械式四轮转向系统图图 2-3-372-3-37 机械式后桥转向齿轮机构机械式后桥转向齿轮机构1-1-行程拉杆行程拉杆;2-;2-行星齿轮行星齿轮;3-;3-偏心轴偏心轴;4-;4-齿圈齿圈;5-;5-滑块滑块 6-6-导轨导轨l 工作原理工作原理: : 当汽车转向时当汽车转向时, ,前轮转向机构通过中间偏心前轮转向机构通过中间偏心轴轴, ,带动行星齿轮及行程拉杆带动行星齿轮及行程拉杆, ,以实现后轮的同向以实现后轮的同向转向或逆向转向。转向或逆向转向。机械式四轮转向系统机械式四轮转向系统图图 2-3-382-3-38 电控电动电控电动 4WS4WS1-1-左后轮轮速传感器左后轮轮速传感器;2-ECU;3-;2-ECU;3-前轮转角主传感器前轮转角