学习任务11 机械转向系

1、汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社学习任务学习任务11 11 机械转向系统机械转向系统汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社【任务描述】【任务描述】 机械转向系统以驾驶员的体力作为转向动力源，其功用是按照驾驶员的意愿改变汽车的行驶方向和保持汽车稳定的直线行驶。它主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。机械转向系统在使用过程中由于维护调整不当、磨损、碰撞变形等原因，会使转向器过紧、转向传动机构和转向操纵机构松旷、变形、发卡等，从而造成转向不灵敏、转向沉重、前轮摆振、行驶跑偏、单边转向不足等故障。汽车底盘

2、构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社项目项目11.1 11.1 汽车转向系统概述汽车转向系统概述 情境导入情境导入 转向系统是驾驶员操纵汽车行驶方向的枢纽，其性能好坏，直接关系到汽车操纵性能和安全运行。在汽车的使用中容易遇到转向系统故障，若不及时检修，就有可能机械失灵甚至导致交通事故的发生。因此微型轿车（如普桑、夏利、奥拓等车型）在使用中要注意维护，发现故障及时诊治，消除不安全隐患，确保安全运行。汽车转向过程中，内外侧转向车轮的偏转角是否相同？关系如何？如何保证这一关系？转向盘操纵的轻便性及转向操纵灵敏性如何兼顾？汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大

3、学出版社哈尔滨工业大学出版社理论引导理论引导 一、转向系的功用、类型及一、转向系的功用、类型及组成组成1、功用：改变或恢复汽车行驶方向的专设机构。 2、组成： 转向操纵机构 转向器 转向传动机构图图11-1 11-1 机械转向系示意图机械转向系示意图 汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社二、转向中心和转弯半径二、转向中心和转弯半径 图图11-2 汽车转向示意图汽车转向示意图 LBcotcotLBcotcotv B两侧主销中心距（可近似认为是转向轮轮距）；v L汽车轴距。v 转向梯形理论特性关系式v 由图可看出，汽车转向时内侧转向轮偏转角大于外侧转向轮偏转

4、角。汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社三、转向系角传动比及对汽车转向的影响三、转向系角传动比及对汽车转向的影响 转向系角传动比越大，增矩作用越大，转转向系角传动比越大，增矩作用越大，转向操纵越轻便，但由于转向盘转的圈数过向操纵越轻便，但由于转向盘转的圈数过多，导致操纵灵敏性变差，所以转向系角多，导致操纵灵敏性变差，所以转向系角传动比不宜过大。而转向系角传动比太小传动比不宜过大。而转向系角传动比太小又会导致转向沉重，所以转向系角传动比又会导致转向沉重，所以转向系角传动比既要保证转向轻便，又要保证转向灵敏。既要保证转向轻便，又要保证转向灵敏。但机械转向系很

5、难做到这点，所以越来越但机械转向系很难做到这点，所以越来越多的汽车采用动力转向系统。多的汽车采用动力转向系统。 汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社四、转向盘的自由行程及对汽车转向的影响四、转向盘的自由行程及对汽车转向的影响v由于转向系各机件之间都会有一定的装配间隙，这些间隙还会随着机件的磨损而增大。所以在汽车转弯转动转向盘时，必须消除这些间隙并克服机件的弹性变形后，车轮才开始偏转，即转向盘有一空转过程。转向盘为消除间隙、克服弹性变形所转过的角度称为转向盘自由行程。v转向盘自由行程对于缓和路面冲击及避免驾驶员过度紧张是有利的，但过大的自由行程会影响转向灵

6、敏性，所以汽车维护中应定期检查转向盘自由行程。一般规定，转向盘从直行中间位置向左右打方向盘的自由行程不超过1015。汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社项目项目11.2 11.2 转向操纵机构转向操纵机构 情境导入情境导入客户报修某驾驶员反应其驾驶的桑塔纳轿车转向不灵敏，需打过较大角度车子才真正开始转向，车辆转向明显滞后。故障原因分析汽车出现转向不灵敏的最常见原因是方向盘自由行程过大。故本故障的诊断重点是方向盘自由行程的检查和转向操纵机构的零件是否过度磨损、松动或损坏。汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社理论引导理

7、论引导 转向操纵机构的转向操纵机构的 主要作用是将驾主要作用是将驾 驶员转动转向盘驶员转动转向盘 的操纵力传给转的操纵力传给转 向器。向器。 图11-3 东风EQ1090E型汽车转向操纵机构和转向器布置图汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社v为了保证驾驶员的安全，同时也为了更加舒适、可靠地操纵转向系，现代汽车（特别是轿车）通常在转向操纵机构上增设了相应的安全、调节装置。这些装置主要反映在转向轴和转向柱管的结构上，为了叙述方便，将转向轴和转向柱管统称为转向柱。汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社1 1、缓冲吸能式转向

8、操纵机构、缓冲吸能式转向操纵机构。 一、安全式转向柱图图11-4 11-4 钢球滚压变形式能量钢球滚压变形式能量吸收机构吸收机构1-1-下转向柱管；下转向柱管；2-2-上转向柱管；上转向柱管；3-3-下转向轴；下转向轴；4-4-上转向轴；上转向轴；5-5-塑料销钉；塑料销钉；6-6-钢球钢球汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社图图11-5 网状管柱变形式能量吸收机构网状管柱变形式能量吸收机构汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社2、可分离式安全转向操纵机构、可分离式安全转向操纵机构此类转向操纵机构的转向柱管也分成上下

9、两段，当发生撞车时，上下两段相互分离或相互滑动，从而有效地防止转向盘对驾驶员的伤害。但这种转向操纵机构本身不包含有吸能装置。图11-6 奥迪轿车转向操纵机构1-转向盘；2-上转向轴；3-下转向轴；4-转向器；5-销钉汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社二、可调节式转向柱二、可调节式转向柱 为方便不同体型的驾驶员操纵方向盘，现代汽车的转向轴除装有柔性万向节外，有的还装设了可调节式转向柱，使驾驶员可以在一定的范围内调节转向盘的位置。调节的形式分为轴向位置调节和倾斜角度调节。汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社1、转向轴

10、伸缩调整机构、转向轴伸缩调整机构伸缩调整机构可让转向盘上下调整，以适合驾驶姿势。图11-7 伸缩式转向柱1-锁紧螺栓；2-转向轴；3-楔形锁；4-滑轴；5-伸缩杠杆；6-转向盘汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社斜度调整机构是为适应驾驶员的不同驾驶姿势而设置的。图11-8 转向盘倾斜角度的变化2、转向盘斜度调整机构、转向盘斜度调整机构汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社项目项目11.3 11.3 转向器转向器 情境导入情境导入客户报修一位客户抱怨他所驾驶的桑塔纳轿车在行驶中，转动转向盘时感到沉重费力，转弯后不能及时

11、回正方向。故障原因分析转向器轴承过紧、啮合间隙过小、缺油会引起转向沉重。汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社理论引导理论引导 一、转向器的功用和类型一、转向器的功用和类型 转向器是转向系的减速传动装置，其功用转向器是转向系的减速传动装置，其功用是增大转向盘传到转向节的力并改变力的传递是增大转向盘传到转向节的力并改变力的传递方向。一般有方向。一般有1 12 2级减速传动副。级减速传动副。 转向器按其啮合传动副的结构型式不同可转向器按其啮合传动副的结构型式不同可分为齿轮齿条式、循环球式和蜗杆曲柄指销式分为齿轮齿条式、循环球式和蜗杆曲柄指销式等几种。一般来说，

12、与非独立悬架配用的机械等几种。一般来说，与非独立悬架配用的机械转向器多数采用循环球式转向器，而与独立悬转向器多数采用循环球式转向器，而与独立悬架配用的转向器多采用齿轮齿条式转向器。架配用的转向器多采用齿轮齿条式转向器。 转向器按传动效率的不同可分为可逆式转转向器按传动效率的不同可分为可逆式转向器、极限可逆式转向器和不可逆式转向器。向器、极限可逆式转向器和不可逆式转向器。汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社 可逆式转向器是指正、逆传动效率都很高的转向器。可逆式转向器是指正、逆传动效率都很高的转向器。正传动效率高使汽车转向操纵轻便；逆传动效率高有利于正传动效

13、率高使汽车转向操纵轻便；逆传动效率高有利于汽车转向后转向轮的自动回正，转向盘汽车转向后转向轮的自动回正，转向盘“路感路感”强，但也强，但也容易将坏路面对车轮的冲击力传到转向盘，出现容易将坏路面对车轮的冲击力传到转向盘，出现“打手打手”现象。经常在良好路面上行驶的汽车多使用可逆式转向器。现象。经常在良好路面上行驶的汽车多使用可逆式转向器。 极限可逆式转向器是指正传动效率远大于逆传动效率极限可逆式转向器是指正传动效率远大于逆传动效率的转向器。极限可逆式转向器使驾驶员有一定的路感，转的转向器。极限可逆式转向器使驾驶员有一定的路感，转向轻便，转向轮也可以实现自动回正，而且路面冲击力只向轻便，转向轮也可

14、以实现自动回正，而且路面冲击力只有在很大时才能部分地传给转向盘，可避免有在很大时才能部分地传给转向盘，可避免“打手打手”现象，现象，多用于中型以上的越野汽车、工矿用自卸汽车等车辆上。多用于中型以上的越野汽车、工矿用自卸汽车等车辆上。 不可逆式转向器是指正传动效率很高，但逆传动效率不可逆式转向器是指正传动效率很高，但逆传动效率极低甚至为零的转向器。不可逆式转向器使不平道路对转极低甚至为零的转向器。不可逆式转向器使不平道路对转向轮的冲击载荷不会传到转向盘上，但也使转向轮及转向向轮的冲击载荷不会传到转向盘上，但也使转向轮及转向盘无自动回正作用。而且还使驾驶员无法由转向盘来感受盘无自动回正作用。而且还

15、使驾驶员无法由转向盘来感受地面对转向轮的作用力，即丧失地面对转向轮的作用力，即丧失“路感路感”，无法据以调整，无法据以调整转向力矩。现代汽车一般不采用不可逆式转向器。转向力矩。现代汽车一般不采用不可逆式转向器。汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社1齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器分为两端输出式和中间(或单端)输出式两种。 图图11-9 11-9 两端输出的齿两端输出的齿轮齿条式转向器轮齿条式转向器1-1-转向横拉杆；转向横拉杆；2-2-防尘套；防尘套；3-3-球头座；球头座；4-4-转向齿条；转向齿条；5-5-转向器壳体；转向器壳体；6-6-调整调整螺塞

16、；螺塞；7-7-压紧弹簧；压紧弹簧；8-8-锁紧螺母；锁紧螺母；9-9-压块；压块；10-10-万向节叉；万向节叉；11-11-转向齿轮转向齿轮轴；轴；12-12-向心球轴承；向心球轴承；13-13-滚针轴承滚针轴承二、转向器的构造与工作原理二、转向器的构造与工作原理汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社v 其结构和工作原理与两端输出的齿轮齿条式其结构和工作原理与两端输出的齿轮齿条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓与左右转向横拉杆相连。条的中部用螺栓与左右转向横拉杆相连。如图11-10所示为中间输出

17、式的齿轮齿条式转向器。图图11-10 11-10 中间输出的齿中间输出的齿轮齿条式转向器轮齿条式转向器1-1-调整螺塞；调整螺塞；2-2-锁紧螺母；锁紧螺母；3-3-压紧弹簧；压紧弹簧；4-4-压块；压块；5-5-万向节叉；万向节叉；6-6-转向齿轮轴；转向齿轮轴；7-7-调整螺母；调整螺母；8-8-向心球轴向心球轴承；承；9-9-转向齿条；转向齿条；10-10-转转向齿轮；向齿轮；11-11-滚针轴承；滚针轴承；12-12-转向横拉杆；转向横拉杆；13-13-固定固定螺栓；螺栓；14-14-转向横拉杆；转向横拉杆；15-15-转向器壳体；转向器壳体；16-16-防尘防尘套；套；17-17-转

18、向齿条转向齿条汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社v 齿轮齿条式转向器结构简单；传动效率高，操纵轻便，重量轻。由于不需要转向摇臂和转向直拉杆，使转向传动机构得以简化。齿轮齿条式转向器在前轮为独立悬架的轿车和轻型、微型载货汽车上得以广泛应用，如奥迪、桑塔纳、标致、夏利等轿车，南京依维柯轻型载货汽车、天津TJ1010型微型载货汽车等均采用齿轮齿条式转向器。汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社由两套传动副组成。第一副为螺杆螺母循环球式，其主动件为螺杆，从动件为螺母；第二副为齿条齿扇式，其主动件为螺母上的齿条，从动件为摇臂

19、轴上的齿扇。2 2循环球式转向器循环球式转向器汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社循环球式转向器汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社3蜗杆曲柄指销式转向器蜗杆曲柄指销式转向器图图11-12 11-12 东风东风EQ1090EEQ1090E型汽车转向器型汽车转向器1-1-上盖；上盖；2 2、9-9-向心推力向心推力轴承；轴承；3-3-转向蜗杆；转向蜗杆；4-4-转向器壳体；转向器壳体；5-5-加油螺加油螺塞；塞；6-6-下盖；下盖；7-7-调整螺调整螺塞；塞；8 8、1515、18-18-螺母；螺母；10-10-放油

20、螺塞；放油螺塞；11-11-摇臂摇臂轴；轴；12-12-油封；油封；13-13-指销；指销；14-14-双排圆锥滚子轴承；双排圆锥滚子轴承；16-16-侧盖；侧盖；17-17-调整螺钉；调整螺钉；1919、20-20-衬套衬套汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社项目项目11.4 11.4 转向传动机构转向传动机构 情境导入情境导入 客户报修某驾驶员反应其驾驶的桑塔纳轿车操纵方向盘时，感觉到松旷量很大，需用较大幅度转动方向盘，才能控制汽车行驶方向。故障原因分析本故障的诊断重点是转向传动机构零件过度磨损、松动或损坏会引起汽车出现转向不灵敏。如横直拉杆的弯曲、

21、变形；球座球头的磨损、缺少润滑油、卡滞等导致转动不灵活。汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社理论引导理论引导 转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转，并使两传到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转，并使两转向轮偏转角尽可能满足转向梯形理论特性式，以保证转向轮偏转角尽可能满足转向梯形理论特性式，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。 转向传动机构的组成和布置，因转向器结构型式、转向传动机构的组成和布置，因转向器结构型式、安装

22、位置和悬架类型不同而异。安装位置和悬架类型不同而异。 根据汽车转向桥采用的悬架不同，转向传动机构可根据汽车转向桥采用的悬架不同，转向传动机构可分为：与非独立悬架配用的转向传动机构和与独立悬架分为：与非独立悬架配用的转向传动机构和与独立悬架配用的转向传动机构两大类。配用的转向传动机构两大类。汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社 图图11-16 11-16 与非独立悬架配用的转向传动机构示意图与非独立悬架配用的转向传动机构示意图1-1-转向器；转向器；2-2-转向摇臂；转向摇臂；3-3-转向直拉杆；转向直拉杆；4-4-转向节臂；转向节臂；5-5-梯形臂；梯形

23、臂；6-6-转向横拉杆转向横拉杆 一、与非独立悬架配用的转向传动机构一、与非独立悬架配用的转向传动机构汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社其大端具有三角细花键锥形孔，用以与转向摇臂轴外端相连接，并用螺母固定，其小端带有球头销，以便与转向直拉杆作空间铰链连接。装配时应将标记对齐。1、转向摇臂汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社2、转向直拉杆转向直拉杆的作用是将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂(或转向节臂)。v 图11-18 转向直拉杆v 1-螺母；2-转向节臂球头销；3-橡胶防尘垫；4-螺塞；5-球头座；6-压缩弹簧；7-弹簧座；8-油嘴；9-直拉杆体；10-转向