汽车转向系统概述

第11章转向系统汽车转向系统概述第1页桑塔纳转向系汽车转向系统概述第2页11.1转向系概述11.1.1功用

转向系统功用是将驾驶员加在转向盘上力矩放大，并降低速度，然后传给转向传动机构，改变和保持汽车行驶方向。

11.1.2转向系统类型及组成

汽车转向系统按转向时控制能源不一样分为机械式转向系统和动力式转向系统两大类。汽车转向系统概述第3页1.机械式转向系统机械式转向系统以驾驶员体力(手力)作为转向能源转向系统，其中全部传力件都是机械。l.转向盘2.安全转向轴3.转向节4.转向轮5.转向节臂6.转向横拉杆7.转向减振器8.机械转向器汽车转向系统概述第4页机械式转向系工作过程汽车转向系统概述第5页(2)、动力转向系1.方向盘；2.转向轴3.转向中间轴4.转向油管5.转向油泵6.转向油罐7.转向节臂8.转向横拉杆9.转向摇臂10.整体式转向器11.转向直拉杆12.转向减振器

2.助力转向系统转向器输入轴还带动转向器内部转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操纵。这么，为了克服地面作用于转向轮上转向阻力矩，驾驶员需要加于转向盘上转向力矩，比用机械转向系统时所需转向力矩小得多.汽车转向系统概述第6页转向系统角传动比、转向时车轮运动规律1.转向系统角传动比转向盘转角与安装在转向盘同侧转向轮偏转角比值。2.转向时车轮运动规律汽车转向系统概述第7页11.2机械式转向系统11.2.1机械式转向系统组成及原理图11-2机械转向系统示意图1-转向盘；2-转向轴；3-转向万向节；4-转向传动轴；5-转向器；6-转向摇臂；7-转向直拉杆；8-转向节臂；9-左转向节；10、12-梯形臂；11-转向横拉杆；13-右转向节1.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3大部分组成。汽车转向系统概述第8页

2.机械式转向系统原理汽车转向时，驾驶员转动转向盘，经过转向轴、万向节和转向传动轴，将转向力矩输入转向器。转向器中有1～2级啮合传动副，含有减速增力作用。经转向器减速后运动和增大后力矩传到转向摇臂，再经过转向直拉杆传给固定于左转向节上转向节臂，使左转向节及装于其上左转向轮绕主销偏转。左、右梯形臂一端分别固定在左、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、横拉杆和梯形臂传递，右转向节及装于其上右转向轮随之绕主销同向偏转对应角度。转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、梯形臂和转向横拉杆总称为转向传动机构。梯形臂、转向横拉杆和前轴组成转向梯形，其作用是在汽车转向时，使内、外转向轮按一定规律进行偏转。汽车转向系统概述第9页11.2.2机械式转向器1.转向器功用、类型及传动效率1）转向器功用转向器是转向系统中减速增力传动装置。其功用是增大由转向盘传到转向节力，并改变力传递方向。2）转向器类型转向器种类较多，普通是按转向器中啮合传动副结构形式分类。当前应用较广泛有蜗杆曲柄指销式、循环球式和齿轮齿条式等几个。3）转向器传动效率转向器输出功率与输入功率之比称为转向器传动效率。当功率由转向盘输入，从转向摇臂输出时，所求得传动效率称为正效率。反之则称为逆效率。汽车转向系统概述第10页2.蜗杆曲柄指销式转向器结构和工作原理

蜗杆曲柄指销式转向器传动副(以转向蜗杆为主动件，其从动件是装在摇臂轴曲柄端部指销。转向蜗杆转动时，与之啮合指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。它主要由转向器壳体、转向蜗杆、转向摇臂和指销等组成。汽车转向系统概述第11页

汽车转向时，驾驶员经过转向盘带动转向蜗杆（主动件）转动，与其相啮合指销（从动件）一边自转，一边以曲柄为半径绕摇臂轴轴线在蜗杆螺纹槽内做圆弧运动，从而带动曲柄和转向摇臂摆动，实现汽车转向。

蜗杆曲柄指销式转向器传动副中指销，能够如上述有两个，也能够只有一个。单销式与双销式在结构上基本一样。与双销式相比，单销式结构较简单，但转向摇臂摆角不大，普通总摆角只有80°，而双销式则可达120°左右。因为当摇臂轴转角很大时，双销式中一个指销虽已与蜗杆脱离啮合，但另一个指销仍保持啮合。汽车转向系统概述第12页3.齿轮齿条式转向器结构和工作原理齿轮齿条式转向器主要由转向器壳体、转向齿轮及转向齿条等组成。转向器经过转向器壳体两端用螺栓固定在车架上汽车转向系统概述第13页工作过程只有一级传动，转向齿轮与转向盘柔性相连，转向齿条水平布置，转动转向齿轮，转向齿条水平轴向移动，带动左右横拉杆带动左右转向节使转向轮偏转，实现汽车转向。应用于前轮为独立悬架轻微型轿货车。桑塔纳、夏利、南京依维柯等。优点：转向机构简化，无需转向摇臂、转向直拉杆。汽车转向系统概述第14页1、循环球式转向器第二级齿条齿扇传动副

4.循环球式转向器结构和工作原理循环球式转向器转向螺杆转动时，经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摩擦力偶作用下，全部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封闭流道内循环，不会脱出。第一级螺杆螺母传动副汽车转向系统概述第15页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，轻易将路面冲击力传到转向盘上。汽车转向系统概述第16页

11.2.3机械式转向操纵机构

1.转向操纵机构组成与布置转向操纵机构普通由方向盘、转向轴、转向柱管、万向节及转向传动轴等组合。它主要作用是操纵转向器和转向传动机构，使转向轮偏转。

2.转向轴和转向柱管吸能装置近年来，因为公路改进和汽车车速提升，许多国家都制订了严格安全法规。对于轿车，除要求装有吸能式转向盘外，还要求转向柱管也必须备有缓解冲击吸能装置。转向轴和转向柱管吸能装置有各种形式。其基本结构原理是，当受到巨大冲击时，转向轴产生轴向位移，使支架或一些支承件产生塑性变形，从而吸收冲击能量。汽车转向系统概述第17页11.2.4转向传动机构

转向传动机构将转向器输出力传给转向轮，且使二转向轮偏转角按一定关系改变，实现汽车顺利转向。

汽车转向系统概述第18页转向梯形机构：转向节臂，横拉杆，轴有整体式(对非独立悬架)和分段式(对独立悬架)。汽车转向系统概述第19页为防止在汽车转向产生路面对汽车行驶附加阻力和轮胎快速磨损，要求转向系能确保汽车时，全部车轮作纯滚动，这时，只有全部车轮轴线交于一点才能实现，此交点称为转向中心。汽车转向系统概述第20页1.与非独立悬架配用转向传动机构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.转向横拉杆汽车转向系统概述第21页2.与独立悬架配用转向传动机构

当转向轮独立悬架时，每个转向轮都需要相对于车架作独立运动，因而转向桥必须是断开式。与此对应，转向传动机构中转向梯形也必须是断开式。1.转向摇臂2.转向直拉杆3.左转向横拉杆4.右转向横拉杆5.左梯形臂6.右梯形臂7.摇杆8.悬架左摆臂9.悬架右摆臂10.齿轮齿条式转向器汽车转向系统概述第22页(1)转向摇臂。汽车转向系统概述第23页(2)转向直拉杆。

转向直拉杆作用是将转向摇臂传来力和运动传给转向梯形臂(或转向节臂)。它所受力现有拉力、也有压力，所以直拉杆都是采取优质特种钢材制造，以确保工作可靠。在转向轮偏转而且因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂相对运动都是空间运动。所以，为了不发生运动干涉，三者之间连接件都是球形铰链。接转向节臂螺塞调弹簧6预紧度油嘴球头销直拉杆接转向摇臂汽车转向系统概述第24页(3)转向横拉杆。

两接头借螺纹与横拉杆体连接。接头旋装到横拉杆体上后，用夹紧螺栓夹紧。横拉杆体两端螺纹，一为右旋，一为左旋。所以，在旋松夹紧螺栓以后，转动横拉杆体，可改变横拉杆总长度，来调整前轮前束。汽车转向系统概述第25页4、转向减振器

当代汽车转向轮有时会产生摆振（转向轮绕主销轴线往复摆动，甚至引发整车车身振动），这不但影响汽车稳定性，而且还影响汽车舒适性、加剧前轮轮胎磨损。在转向传动机构中设置转向减振器是克服转向轮摆振有效办法。转向减振器一端与车身（或前桥）铰接，另一端与转向直拉杆（或转向器）铰接。1.连接环衬套2.连接环橡胶套3.油缸4.压缩阀总成

5.活塞及活塞杆总成6.导向座7.油封8.挡圈9.轴套及连接环总成10.橡胶储液缸汽车转向系统概述第26页11.3助力转向器1.功用在转向阻力较大时，能够减轻驾驶员疲劳强度，改进转向系统技术性能。2.分类按工作介质分为液压式和气压式。（1）液压式：工作时无噪声，工作滞后时间短，且能吸收来自不平路面冲击。（2）气压式：前轴最大轴载质量为3~7吨并采取气压制动货车或轿车。趋于淘汰。汽车转向系统概述第27页

11.3.1液压动力转向器汽车转向系统概述第28页ab图11-18循环球式液压助力转向器1-阀芯；2-旋塞；3-上盖；4-阀座；5-阀杆；6-弹簧；7、18-钢球；8-壳体；9-螺母；10-调整螺栓；11-螺母；12-转向螺母（活塞）；3、17-定位销；14-扭杆；15-螺杆；16-齿扇轴（摇臂轴）；19-轴承；O-回油环槽；P-进油环槽；L-左腔环槽；R-右腔油孔；A-限位阀腔；a-结构图；b-原理图汽车转向系统概述第29页l.转向操纵机构2.转向控制阀3.机械转向器与转向动力缸总成4.转向传动结构5.转向油罐6.转向油泵R.转向动力缸右腔L.转向动力缸左腔当汽车直线行驶时，转向控制阀2将转向油泵6泵出来工作液与油罐相通，转向油泵处于卸荷状态，动力转向器不起助力作用。当汽车需要向右转向时，驾驶员向右转动转向盘，转向控制阀将转向油泵泵出来工作液与R腔接通，将L腔与油罐接通，在油压作用下，活塞向下移动，经过传动结构使左、右轮向右偏转，从而实现右转向。向左转向时，情况与上述相反。汽车转向系统概述第30页2.液压助力转向器（分配阀）汽车转向系统概述第31页汽车转向系统概述第32页汽车转向系统概述第33页3.转向油泵进油口出油口叶片式油泵转向油泵是助力转向系统动力源。转向油泵经转向控制阀向转向助力缸提供一定压力和流量工作油液。当前，转向油泵大多采取双作用式叶片泵。汽车转向系统概述第34页11.3.2电控液压助力转向系统1.旁通流量式图11-23旁通流量控制式液压助力转向系统1-转向油泵；2-储油罐；3-转向管柱；4-转向盘转速传感器；5-电控单元；6-线束；7-转速信号处理电路；8-流量控制阀；9-电磁阀；10-转向器；11-油管；12-转向控制阀；13-车速传感器；a-结构图；b-原理图汽车转向系统概述第35页2.电动泵式图11-25电动泵式液压助力转向系统示意图1-转向盘转速传感器；2-仪表板；3-转向报警灯；4-发动机管理单元；5-电动机；6-壳体；7-电控单元；8-齿轮泵；9-限压阀；10-储油罐；11-止回阀；12-助力转向器汽车转向系统概述第36页11.4转