汽车底盘 第14章 转向系

1、功用：改变或恢复汽车行驶方向的专设机构。可改变汽车的行驶方向和保持汽车稳定的直线行驶。转向盘转向轴万向节传动轴转向器转向直拉杆转向摇臂转向节臂转向横拉杆梯形臂梯形臂前轴汽车转向系：由驾驶员操纵转向轮偏转和回位的机构。

汽车转向系统转向盘转向轴万向节传动轴转向器转向直拉杆转向摇臂转向节臂转向横拉杆梯形臂梯形臂前轴1)机械转向系:以驾驶员的体力(手力)作为转向能源的转向系统，其中所有传力件都是机械的。按转向能源--机械转向系和动力转向系2.类型２)动力转向系：机械转向系和转向加力装置。

转向操纵机构：操纵转向器和传动机构，使转向轮偏转。组成转向器：增大由转向盘传到转向节的力，并改变力的传动方向。转向传动机构：将转向器输出的力和运动传给转向轮，使两侧转向轮按一定关系进行偏转以实现汽车转向。机械转向系的基本组成和工作原理机械式转向系的工作过程（1）零部件应有足够强度及刚度，以保证汽车安全行驶。（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，即全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。（3）汽车转向行驶后，驾驶员松开转向盘，转向轮能自动返回到直线行驶位置并稳定行驶，即转向车轮具有自动回正能力。（4）转向车轮运动规律正确稳定，使车轮在转向时只滚动不滑动；直向前进时,应稳定且无蛇行现象。转向系的设计要求（5）转向机构还应能减弱或避免地面不平冲击传到转向盘，车轮的振动及摆动不致使转向盘转动，并避免造成“打手”现象，但驾驶员应保持适当的“路感”。（6）转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。（7）在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。（8）转向操纵轻便灵活；转小弯时,转向盘不必转很多圈，以减轻司机劳动强度。转向系的设计要求

1)转向器角传动比iω1：转向盘转角增量与转向摇臂转角的相应增量之比。1．转向系角传动比机械转向系的参数和转向规律２)转向传动机构角传动比iω2：转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧的转向节的转角相应增量之比。

转向系角传动比：转向盘转角增量与安装在转向盘同侧转向节相应转角增量之比。用iω表示。iω=iω1×iω2

iω1=转向盘转角增量/转向摇臂转角增量；

iω2=转向摇臂转角增量/转向盘同侧转向节的转角增量。主要由转向器的传动比iω1决定。货车：iω1＝16～32；轿车：iω1＝12～20;转向系的传动比iω主要由转向器的传动比iω1决定。

∵

i=M从/M主=n主/n从∴iω1越大，越省力、轻便；但灵敏性较差。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）。反之，iω1过小，灵敏性增加，但司机操纵费力，易疲劳。解决矛盾的措施：

（1）采用动力转向器（2）采用变速比转向器（1）转向中心：汽车转向时，要求所有车轮轴线都应相交于一点，此交点O称为转向中心。2.转向轮的运动规律（2）转弯半径：由转向中心O到外转向轮与地面接触点的距离R称为汽车的转弯半径。(3)转向梯形与前展汽车转向时两转向轮内转角β与外转角α之差β-α称为前展。为了产生前展，将转向机构设计成梯形。平行四边形转向机构：转向轮偏转角相等时,形成两个转动中心.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(4)实现正常转向的条件及转弯半径(转向梯形理论特性)

X瞬心到外轮中心面的距离—称为转向半径R：转向操纵机构桑塔纳转向操纵机构组成：转向盘、转向轴、转向管柱、万向节及转向传动轴；作用：操纵转向器和转向传动机构，使转向轮偏转。1）可分离式安全转向操纵机构转向盘及轴安全装置特点：转向管柱分为上下两段，上下两段可相互分离或相互滑动，防止转向盘对驾驶员的伤害，但其本身不包含有吸能装置。2）缓冲吸能式转向操纵机构（1）网状管柱变形式转向操纵机构(2)钢球滚压变形式转向管柱特点：改变转向盘工作角度(转向轴的传动方向)和转向盘高度(转向轴轴向长度)。2．可调节式转向柱转向轴伸缩机构1、功用：（1）将人力放大；（2）改变转矩传递的方向。2、要求：

（1）轻便，灵活；（2）具有较高的正传动效率和适当的逆传动效率；（3）具有适当的转向盘自由行程；（4）高度可靠。转向器

按传动副的结构形式可分为：循环球式，齿轮齿条式；蜗杆滚轮式，蜗杆曲柄双销式；蜗杆扇形齿轮式，球面螺杆式。在现代汽车上，广泛采用的是齿轮齿条式转向器(rackandpinionsteeringgear)和循环球式转向器(recirculatingballsteeringgear)。转向器类型正效率:转向轴转向摇臂

逆效率:转向轴转向摇臂可逆式：逆效率很高.路感强,有回正作用。

不可逆式：逆效率很低.无路感,无回正作用。

极限可逆式：介于前两者之间。定义：转向器输出功率与输入功率之比。转向器传动效率常用转向器按照效率分类：

可逆式：逆效率很高，能自动回正，路感很强，会“打手”，过载转向器不会损坏。在轿车、高速、高等级公路用车、采用动力转向的汽车上使用。不可逆式：逆效率为“0”，不能自动回正，没有路感，不会“打手”，过载转向器会损坏。一般不使用。极限可逆式：当外力小时，为不可逆；当外力大时，为可逆式，能自动回正，有路感，会轻微“打手”，过载转向器不会损坏。在一些工、矿用专线车上使用。转向盘自由行程定义：转向盘为消除转向系各传动件之间的装配间隙及克服机件的弹性变形所空转过的角度。作用：是用来克服转向系内部的摩擦，各传动件间装配间隙。要求：机动车不超过10°～15°。过大：转向不灵敏。过小：路面冲击大，驾驶员过度紧张。超过25°～30°时需调整。如桑塔纳2000为7.7°或10～15mm。调整方法：调整转向器传动副的啮合间隙

1.组成：转向器壳体、转向齿轮、转向齿条。

2.结构：转向器通过转向器壳体的两端用螺栓固定在车身(车架)上。

齿轮齿条式转向器

优点：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，还使转向传动机构得以简化。

两级传动副：螺杆螺母传动副，齿条齿扇传动副。循环球式转向器结构：第一级螺杆螺母传动副第二级齿条齿扇传动副循环球式转向器工作过程特点：正传动效率很高，操纵轻便，使用寿命长。但逆效率也高，容易将路面冲击力传到转向盘上。

传动效率高，正效率很高（90～95％），因此操纵轻便，自动回正能力强，使用寿命长,工作平稳、可靠。但是其逆效率也很高，容易将路面冲击传到方向盘，在坏路面行驶时，容易出现打手现象。不过，随着道路条件的改善，这个缺点并不明显。应用：最广泛的结构形式之一。循环球式转向器特点（3）蜗杆曲柄指销式转向器蜗杆曲柄指销式转向器1、将转向器输出的力和运动传给转向轮，使两侧转向轮偏转以实现汽车转向。2、使两侧转向轮的偏转角满足ctgα=ctgβ+B/L；以保证汽车转向时，车轮与地面的相对滑动尽可能小。转向传动机构的功用转向传动机构的组成和布置，因转向器位置和转向轮悬架类型不同而异。

1)组成：转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、两个梯形臂和转向横拉杆。

2)特点：各杆件之间都采用球形铰链连接，并设有防止松脱、缓冲吸振、自动消除磨损后的间隙等的结构措施。3)布置形式分析（a）转向器位于前轴后方，后置梯形：用于转向桥θ>90º1.转向器2.转向摇臂3.转向直拉杆4.转向节臂5.梯形臂6.转向横拉杆（b）转向器位于前轴后方，前置梯形：用于转向驱动桥或发动机位置较低的车θ<90º1.转向器2.转向摇臂3.转向直拉杆4.转向节臂5.梯形臂6.转向横拉杆在发动机位置较低或转向桥兼充驱动桥的情况下，为避免运动干涉，往往将转向梯形布置在前桥之前，如图b所示。（c）转向器位于前轴后方,前置梯形：1.转向器2.转向摇臂3.转向直拉杆4.转向节臂5.梯形臂6.转向横拉杆若转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动，而是在汽车的横向左右摆动，则可将转向直拉杆3横置，并借球头销直接带动转向横拉杆6，从而推使两侧梯形臂转动，如图c所示。作用：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。转向摇臂：转向摇臂：转向器与直拉杆之间的传动件。转向直拉杆结构--球铰链；作用--传力和运动。特点：1)球形铰链避免运动干涉。2)受力有拉力及压力，材料为优质特种钢材制造。球头座球头销限位销调整螺塞弹簧转向横拉杆

1)两端是正反螺纹，可调整转向轮前束。

2)汽车行驶时反复承受拉力和压力，故多用高强度冷拉钢管制造。转向盘转向轴万向节传动轴转向器转向直拉杆转向摇臂转向节臂转向横拉杆梯形臂梯形臂前轴转向横拉杆：是转向梯形机构的底边。转向横拉杆转向节臂和梯形臂

独立悬架，转向轮需相对于车架(或车身)作独立运动，转向桥必须断开。故传动机构中的转向梯形也必须分成两段或三段，转向摇臂在平行于路面的平面中左右摆动，传递力和运动。1、转向沉重

汽车在行驶中驾驶员向左、向右转动转向盘时，感到沉重费力，无回正感；当汽车低速转弯行驶和调头时，转动转向盘感到超乎正常地沉重，甚至打不动。

(1)原因①转向器轴承装配过紧。②传动副啮合间隙过小。③横、直拉杆球头销装配过紧或接头缺油。④转向节主销与衬套配合过紧。⑤转向轴或柱管弯曲，互相摩擦或卡住。⑥转向装置润滑不良。⑦轮胎气压不足或前束调整不当。

机械转向系常见故障诊断(2)故障诊断

①首先检查前轮轮胎气压是否过低，如过低应按要求充气。②顶起前轴（桥），使前轮悬空，转动转向盘。若感到明显轻便省力，则故障在前轮、前桥或车架。若转向仍然沉重费力，应拆下转向摇臂，转动转向盘，如感觉沉重则故障在转向器或转向操纵机构，应检查、调整转向器的轴承紧度和传动副啮合间隙。若转动转向盘有松紧不均或有卡住现象，则应拆下转向轴检查传动副及轴承有无损坏，转向轴与柱管有无摩擦或卡住现象，必要时进行修理或更换。③若顶起前轴，转动转向盘时如感到轻松，则故障在传动机构。此时可用手左、右扳动前轮，如过紧，应检查转向节主销与衬套、推力轴承及横、直拉杆球头销配合是否过紧，润滑是否良好，必要时进行调整和润滑。④若上述情况均正常良好，则应检查前轴和车架是否变形，前束是否符合标准，必要时调整前束。

2、转向不稳：在汽车转向操纵转向盘时感觉旷量很大，需用较大幅度才能转动转向盘；汽车在直线行驶时又感到行驶不稳。(1)原因①转向器轴承过松。②传动副啮合间隙过大。③横、直拉杆球头销磨损严重。④转向节主销与衬套磨损严重，配合间隙过大⑤前轮毂轴承松旷。⑥前轴弯曲。⑦车架和轮辋变形。⑧前束过大。(2)故障诊断

①一人转动转向盘，另一人在车下察看传动机构，如转向盘转了许多而转向摇臂并不转动，则故障在转向器；如转向摇臂转动了许多而前轮并不偏转，则故障在传动机构。②如果故障在转向器，应检查传动副啮合间隙，必要时进行调整。③如果故障在传动机构，应检查转向摇臂以及直、横拉杆各球头销是否松旷，必要时进行调整。④经检查上述情况良好，则应架起前轴并用手推动车轮，检查转向节、主销与衬套，前轮毂轴承是否松旷，必要时进行调整或修理。⑤转向盘经过上述检查、调整后仍不稳定，应检查前轴和车架以及轮辋是否变形，前束是否符合标准规定，必要时进行调整或修理。

3、车轮回正不良

(1)原因①转向车轮轮胎气压不足。②前轮定位失准。③转向器齿轮调整不良或损坏。(2)故障诊断①按标准充气。②检查调整前轮定位。③调整转向器或更换损坏的齿轮4、单边转向不足(1)原因①转向摇臂在转向摇臂轴上装配