课题四 项目一 汽车转向系统课件

课题四汽车转向系统第一节概述一、汽车转向系统的功用：转向系统的功用是将驾驶员加在转向盘上的力矩放大，并降低速度，然后传给转向传动机构，改变和保持汽车的行驶方向。当汽车需要改变行驶方向时，必须使转向车轮绕主销轴线偏转一定的角度，直到新的行驶方向符合驾驶员的要求时，再将转向轮恢复到直线行驶位置。这种在汽车上由驾驶员操纵、转向轮偏转和回正的一整套控制机构称为汽车转向系统。二、汽车转向系统的分类与组成

汽车转向系统按转向时的动力来源的不同分为机械式转向系统和助力转向系统两大类。1.机械转向系统:

机械式转向系主要由转向操纵系统、转向器和由刚性零件组成的传动机构等组成。机械式转向系统的主要优点是结构简单、制造方便，工作可靠；缺点是转向沉重，操作费力。因此，一般用在中小型工程车辆和小型工程机械上。机械转向系统的组成转向器转向操纵机构转向传动机构动力转向系统的组成动力转向装置：

转向油罐、转向油泵、转向控制阀、转向动力缸三、转向系统的作用及要求转向系统用于改变汽车的行驶方向和使汽车保持稳定的直线行驶。转向性能的好坏直接影响汽车行驶的安全性和操纵稳定性，因此对转向系统提出以下要求：（1）来自路面不平度所引起的振动应尽可能被衰减而不致传到转向盘上，这种衰减又不可达到使驾驶员丧失路感的程度。（2）转向时，左、右转向轮轴线的延长线和后轴的延长线应相交于一点。（3）转向系统应有合适的刚度，使汽车对微小的转向修正也有快捷的反应。（4）当放松转向盘时，车轮应能自动回到直线位置，并能稳定在这个位置上。转向系统必须满足的转向条件：（1）转向系统应能保证汽车在转向时，所有车轮均做纯滚动，即所有车轮轴线都相较于一点（转向中心）。（2）内转向轮偏转角β与外转向轮α（β>α）关系为：（3）汽车转弯半径：由转向中心o到外转向轮与地面接触点的距离，转向系的角传动比转向盘的转角与安装在转向盘同侧的转向车轮偏转角的比值，称为转向系统角传动比。转向器的角传动比越大，转动转向盘所需要的操纵力就越小，转向越省力，但转向操纵的灵敏度就会下降。有的汽车转向器在转向过程的不同阶段，其传动比的大小是不相等的（可变传动比转向器）。转向器的传动效率转向器除要保证汽车转向轻便灵活外，还应能防止由于路面反力对转向盘产生过大的冲击(即所谓“打手"现象)，造成操纵困难和驾驶员工作疲劳。为了实现这一目的，转向器应具有较高的正传动效率和适当的逆传动效率。根据转向器正向和逆向传力的特性不同，转向器可分为可逆式转向器、不可逆式转向器和极限可逆式转向器三种类型。转向盘的自由行程定义：转向盘为消除间隙、克服机件的弹性变形所空转过的角度，称为转向盘的自由行程。产生的原因：转向系统中传动件之间存在装配间隙，且随着零件的磨损而增大。转向盘自由行程的作用：可缓和路面冲击，避免驾驶员过分的紧张和疲劳；过大转向盘自由行程会降低转向灵敏度。一般为10°~15°对转向系统的要求(1)要求工作可靠，操纵轻便。(2)转向机构还应能减小地面传到转向盘上的冲击，并保持适当的“路感”。(3)当汽车发生碰撞时，转向装置应能减轻或避免对驾驶员的伤害。第二节机械式转向系统一、机械式转向系统的组成机械式转向系统由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三部分组成。转向盘位于驾驶室内，作为减速传动装置的转向器用来改变力的传递方向和增大传给转向传动机构的作用力。转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、转向梯形机构等机件构成，其作用是把转向器传来的力传给转向轮使之偏转。而转向梯形机构由左右梯形臂，转向横拉杆以及前桥等机件组成。用来保证两侧转向轮偏转角具有一定的相互关系，以保证机械转向时有正确的运动规律，减小车轮滑磨。机械式转向系统的原理：

汽车转向时，驾驶员转动方向盘，通过转向轴、转向万向节和转向传动轴，将转向力矩输入转向器。从转向盘到转向传动轴这一系列部件即属于转向操纵机构。转向器中有1~2级啮合传动副，具有减速増力作用。经转向器减速后的运动和增大后的力矩传到转向摇臂，再通过转向直拉杆传给固定于左转向节上的转向节臂，使左转向节及装于其上的左转向轮绕主销偏转。左、右梯形臂的一端分别固定在左、右转向节上，另一端则与转向横拉杆作球铰链连接。当左转向节偏转时，经梯形臂转向横拉杆和梯形臂的传递，右转向节即装于其上的右转向轮随之绕主销同向偏转相应的角度。转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、梯形臂和转向横拉杆总称转向传动机构。梯形臂、转向横拉杆和前轴构成转向梯形，其作用是在汽车转向时，使内、外转向轮按一定的规律进行偏转。(1)方向盘

为了司机有很好的视野，方向盘上部的空一般较大。通常方向盘用花键连接在转向轴上，为适应不同驾驶者的身材与驾驶位置特点的需要，许多汽车上采用可伸缩的倾斜方向装置，它具有调整角度和远近的功能，以适应驾驶者的特殊情况需要。（2）转向轴

转向轴是将驾驶员作用于方向盘的转向操纵力矩传给转向器的传力轴，它的上部与方向盘固定连接，下部装有转向万向节和转向器。现代汽车的转向轴除了装有柔性万向节外，有的还装有能改变方向盘的工作角度和方向盘的高度的机构，以方便不同体型驾驶员的操纵。（3）可分离式安全转向操纵机构

此类转向操纵机构的转向管柱分为上下两段，当发生撞车时，上下两段相互分离或相互滑动，从而有效地防止方向盘对驾驶员的伤害，但转向操纵机构本身不含有吸能装置。转向器是转向系中减速增扭的传动装置，其功用是增大转向盘传到转向节的力并改变力的传动方向。目前应用广泛的是齿轮齿条式、循环球式和蜗杆曲柄双销式转向器。三、机械转向器1.齿轮齿条式转向器1）齿轮齿条式转向器的构造与工作原理齿轮齿条式转向器的结构简单，传动效率高，操纵轻便，质量轻，不需要转向摇臂和转向直拉杆，这使转向传动机构得以简化，而且有效地解决了逆传动效率高的问题，这种转向器在前轮为独立悬架的中级以下轿车和轻型、微型货车上得以广泛应用。它主要由转向器壳体、转向齿轮及转向齿条等组成。转向器通过转向器壳体的两端用螺栓固定在车架上。1-调整螺塞2-罩盖3-压簧4-压簧垫块5-转向齿条6-齿轮轴7-球轴承8-转向器壳体9-转向齿轮10-滚柱轴承11转向横拉杆12-拉杆支架13-转向节

转向齿轮9与轴6一体，齿轮轴6的两端通过球轴承7和滚柱轴承10安装在转向器壳体内。

调整螺塞1的位置，可以改变弹簧3的预紧力，从而调整齿轮齿条的啮合间隙。压簧3还能吸收部分振动能量，缓和冲击。2.循环球式转向器循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之一。一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。

循环球式转向器采用两级传动：螺杆螺母传动与齿条齿扇传动特点：1)正传动效率高达90%~95%，转向省力；2)寿命长，工作平稳；逆效率也很高，容易打手。

为了减少转向螺杆、螺母之间的摩擦，二者的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球，以实现滚动摩擦。

转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道。特点：正传动效率高（最高90%~95%），故操纵轻便，使用寿命长。循环球式转向器

转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”。在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。3.蜗杆曲柄指销式转向器传动副：主动件：转向蜗杆；从动件：指销。

具有梯形截面螺纹的转向蜗杆支承在转向器壳体两端的球轴承上，蜗杆与锥形指销相啮合，指销用双列圆锥滚子轴承支于摇臂轴内端的曲柄孔中。

当转向蜗杆随转向盘转动时，指销沿蜗杆螺旋槽上下移动，并带动曲柄及摇臂轴转动。三、转向传动机构功用将转向器输出的力和运动传到两侧转向节，使转向轮偏转，且偏转角按一定关系变化，保证车轮与地面的相对滑动尽可能小与非独立悬架配用的转向传动机构前桥为转向桥一般布置在前桥后前桥为转向驱动桥防止干涉，布置在前桥前转向直拉杆横置转向摇臂把转向器输出的力和运动传给直拉杆或横拉杆，进而推动转向轮偏转转向直拉杆作用：将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂(转向节臂)在转向轮偏转或悬架弹性变形相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为不发生运动干涉，上述三者间的连接都采用球销。转向横拉杆作用：联系左、右梯形臂并使其协调工作的连接杆调节前束