汽车转向系教案

PAGEPAGE12教学目的：通过学习掌握汽车转向系的一般知识。并可以进行一些简单的故障诊断及维修。教学内容：汽车转向系教学时间：40课时教学方法：运用理论联系实际的方法进行启发式教学教学要求：认真听讲，做好笔记，提高个人的实际动手能力汽车转向系汽车转向系的作用是保证汽车在行驶中能按驾驶员的操纵要求，适时地改变行驶方向，能在受到路面干扰偏离行驶方向时，与行驶系配合，共同保持汽车稳定地直线行驶。使转向轮偏转以实现汽车转向的一整套机构称为汽车转向系，其技术状况的好坏直接影响到行车安全。第一节概述汽车转向系型式多种多样。按转向力源不同，可分为机械式转向系、液压式动力转向系和电动式动力转向系。本教材仅介绍前两种。1．机械式转向系机械式转向系由包括转向盘、转向柱、转向器的转向装置和转向传动机构两大部分组成。汽车转向时，驾驶员作用于转向盘上的力经转向柱传至转向器，将转向力放大后，再通过转向传动机构的传递，推动转向轮偏转，使汽车改变行驶方向。整个机械式转向系由一系列机械零件构成，完全由驾驶员的力量实现转向，具有结构简单、工作可靠、路感好等优点，但操纵较费力。2．液压式动力转向系如图10-2所示为液压式动力转向系。它在原有机械式转向系基础上，加设了一套液压助力装置。汽车转向时，驾驶员只需在转向盘上作用一个较小的力。此时，由发动机驱动的油泵建立高压油，便在控制阀的控制下进入动力缸，推动转向轮偏转，实现汽车转向。采用液压助力后，使转向系操纵既轻便又灵敏，所以，广泛应用于高速轿车或重型载货汽车上。作业：转向系的组成及功用是什么？第二节转向装置转向装置包括转向盘、转向柱、转向器三部分，其主要作用是增大驾驶员作用到转向盘上的转向力，并改变运动方向后，再由转向传动机构传递到转向轮上。其中转向器目前使用较多的是蜗杆曲柄主销式转向器和循环球式转向器。蜗杆曲柄主销式转向装置蜗杆曲柄主销式转向装置具有传动效率高、转向轻便、摇臂摆角范围大等优点。东风EQ1090汽车的转向装置主要由方向盘、转向轴与管柱、转向传动轴、万向节滑动叉总成及转向器等组成。1.转向装置的结构（1）方向盘。方向盘由塑料制成，内有钢制骨架，通过花键齿安装在转向轴的上端，用螺母固定，方向盘中间孔内装有电嗽叭按钮。（2）转向管柱与转向轴总成。转向管柱与转向轴总成采用两点支承，上部通过像胶垫和盖板，由两个螺栓固定在驾驶室前围板上；下端通过支架总成压装在支架孔内，由螺栓固定在驾驶室的底板上。转向轴的上部通过衬套、下部通过轴承支承在转向管柱内，下端通过细花键安装有万向节叉。（3）转向传动轴及万向节滑动叉总成。转向传动轴的上下端，分别安装有两个十字万向节与转向轴和转向器相连接。转向传动轴的下端，安装有万向节滑动叉总成。它的构造和作用与汽车上的传动轴及万向节叉总成基本相同，即：①等速传递动力，应按记号给予安装，或使转向传动轴两端上的万向节叉在同一平面内。②当车身有较大的振动或受到较大的冲击力时，转向机相对于转向轴有交角变化和有轴向移动时，可使转向传动轴在万向节滑动叉孔内的键齿中滑动，避免驾驶员受害。（4）转向器。东风EQ1090汽车采用了蜗杆曲柄主销式转向器其主要结构特点为：①转向螺杆：螺杆的表面铣有梯形载面的变螺距左旋螺纹，与曲柄上的两主销啮合，转向蜗杆（螺杆）的上、下端均用一对推力向心球轴承，支承在壳体内，由上、下盖压紧；在下盖中装有带内六角形的调整螺母和锁紧螺母，调整螺母可调整锅杆轴承预紧度。②摇臂轴与主销总成：摇臂轴的两端分别用衬套，支承在壳体内，靠装转向垂臂（摇臂）端装有油封，以防漏油，外端制有凹槽和细花键，用以安装摇臂；摇臂轴的曲柄上，用两个双列滚子轴承装有两个主销，主销的外端装有调整螺母和锁片，转动调整螺母，可调整主销的轴承预紧度。两主销的内端与转向螺杆保持常啮合。③壳体：壳体由铸铁铸造而成，侧面装有侧盖。在侧盖上装有调整螺钉和锁紧螺母，转动调整螺钉，可调整主销与转向螺杆的啮合间隙。在壳体的上部设有加油孔，平时用螺塞封闭。2.转向装置的工作情况当驾驶员向左打方向盘时，通过转向轴、转向传动轴、带动转向器的螺杆向左转动，使装在摇臂轴上的两主销，沿螺杆向上滑动，并带动摇臂轴上的摇臂下端向前摆动，并拉动直拉杆的前端向前移动，直拉杆的后端又拉动左转向节上臂同时向前移动，由于左转向节臂是固定在左转向节上端的，使左转向节绕主销反时针转动（从上往下看），则左转向节轴和装在左转向节轴颈上的轮毂与车轮向左偏转，并经转向梯形机构带动前右轮也同时向左偏转，并由梯形机构完成使内轮转角大于前外轮转角，从而使汽车顺利完成向左转弯行驶。若驾驶员向右打方向盘时，转向传动机构的运动方向与上述运动方向相反，则顺利完成汽车的向右转弯行驶。二、循环球式转向装置循环球式转向装置具有传动效率高、机件磨损小、操纵省力、使用寿命长等优点，所以，越来越多地被应用于轻、中型汽车上，解放CA1091型汽车转向装置，其基本结构由方向盘、转向轴与转向管柱总成、转向万向节叉总成、转向传动轴、滑动叉万向节总成与转向器等组成。1.转向装置的结构（1）方向盘。方向盘由钢制骨架和外面包有塑料制成。通过内花键与转向轴上端的花键槽相连接，并由螺母固牢，方向盘中央孔内装有电喇叭按钮。（2）转向轴与转向管柱总成。转向轴上部支承在转向管柱内衬套的内孔中，下部支承在转向管柱内的轴承内，并以孔用弹性挡圈和轴用弹性挡圈轴向定位，顶端的花键槽上装有方向盘，下端的花键槽上装有万向节叉，通过万向节叉总成与转向传动轴相连接。转向管柱11与转向轴总成采用两点支承，上部通过橡胶套、盖板由两个螺栓固定在驾驶室前围仪表板上；下端压配在固定支架的孔内，并由两个螺栓固定在驾驶室的底板上，弹簧可以消除转向管柱与转向轴加工及装配所形成的轴向间隙。（3）转向传动轴总成。由转向万向节叉总成4、转向传动轴3和滑动万向节叉总成所组成。即转向传动轴的两端，分别通过两个刚性十字万向节，上端与转向轴相连接，而下端与转向器的转向螺杆相连接。它的构造和作用与汽车上的传动轴基本相同。即：等速传递动力。安装时必须按记号安装，或使转向传动轴上两端的万向节叉必须在同一平面内。②当车身有较大的振动，或转向机的安装位置有所变动和驾驶室相对车架窜动时，可使转向传动轴上的花键槽，在万向节滑动叉孔内的键齿中滑动。③当汽车发生严重撞车事故时，转向器的安装位置，与转向轮之间有一定的倾斜角度，使驾驶员更为安全。（4）转向器。解放CA1091汽车的转向器为循环球齿条齿扇结构。主要由转向螺杆、转向螺母钢球、转向臂轴及转向器外壳等组成。转向螺杆的上下端，用一对向心球轴承支承在壳体内，球轴承外圈分别装在壳体和底盖的轴承孔中，底盖与壳体间，装有调整垫片，用以调整转向螺杆的轴承预紧度。转向螺母与导管形成两个循环滚道，通过96个钢球装在转向螺杆上，导管用导管夹压装在转向螺母上，导管夹被3个螺钉固定在转向螺母上，转向螺母上铣有四个齿与转向摇臂轴上的扇齿相啮合。转向摇臂轴与齿扇制成一体，一端通过滚针轴承支承在侧盖上；另一端通过滚针轴承支承在壳体的轴孔内，并设有橡胶油封给予密封。侧盖与壳体之间装有密封垫片，并由侧盖上的固定螺栓固定在壳体上，侧盖中央的螺纹孔中装有调整螺栓，其端头装在转向摇臂轴端头的“T”形槽内，调整螺栓端头与“T”形槽之间的间隙用调整垫圈来调整，转动侧盖上的调整螺栓，可以调整齿扇与齿条的啮合间隙。壳体上装有通气塞，兼做加油和放油口。转向器的工作情况：当转动方向盘时，通过转向机构使转向器的转向螺杆转动，两个循环滚道中的钢球沿着转向螺杆的螺纹滚道滚动，带动转向螺母沿着转向螺杆轴向运动，其齿条驱动齿扇与摇臂轴转动，装在摇臂轴上的转向垂臂（摇臂）随之摆动，通过直拉杆，转向节上臂推、拉车轮使其偏转，完成汽车的转向任务。转向器摇臂轴的最大转角，由转向螺母两端面和转向螺杆两端轴承内圈端面接触来限制，以防止齿扇和齿条脱离。2.转向装置的工作情况当驾驶员向左打方向盘时，动力经转向轴、转向传动轴总成、带动转向器的转向螺杆向左转动。通过转向器内的钢球带动转向螺母齿条和齿扇同时向上移动，使转向器的摇臂轴顺时针转动（从摇臂轴端头看），则使转向器摇臂下端带动直拉杆向前移动，则直拉杆的后端带动转向节上臂也同时向前移动，使左转向节、轮毂与车轮向左绕主销偏转，右边的前轮在转向梯形机构的带动和作用下，也同时绕主销向左偏转。顺利完成向左转弯行驶。若驾驶员向右打方向盘时，转向机构、转向传动机构的运动方向与上述运动方向相反，使汽车顺利完成汽车的向右的转弯行驶。作业：转向器的分类及工作原理？第三节转向传动机构转向传动机构的作用是将转向装置输出的转向力传递给转向轮，使其发生偏转，实现汽车转向。同时，还承受、衰减因路面不平而引起的冲击振动，以稳定汽车行驶方向，避免转向盘打手。转向传动机构的组成和布置因转向器和转向轮悬架的不同而异。一、与独立悬架配用的转向传动机构当汽车转向轮采用独立悬架时，每个转向轮都需要相对于车身作独立运动，因此，与两边转向轮相连的转向横拉杆必须分成若干段，才能正常传递转向力，如上海桑塔纳、一汽奥迪、神龙富康轿车的转向传动机构。上海桑塔纳轿车转向传动机构如图10-8所示，主要由左右转向横拉杆、转向减振器和前桥转向臂组成。由于采用了齿轮齿条式转向器，转向传动机构中省略了直拉杆等机件，转向传动机构尤为简单。1．转向横拉杆转向横拉杆分成左、右两根，其内端为与杆身一体的不可调的圆孔接头，孔内压装有橡胶一金属缓冲环，与转向齿条支架用螺栓铰链。横拉杆外端为带球头的可调式接头，球头销与转向臂相连。通过调节横拉杆长度可调整前轮前束值。球头销的球碗用耐磨材料聚甲醛或用聚甲醛和聚氨脂合成制成。球碗由弹簧顶紧球头，以消除间隙。球头销连接可以有效防止横拉杆与车轮的运动干涉，保证在任何条件下顺利传递转向力。2．转向减振器为了衰减由于道路不平而传给转向盘的冲击、振动，防止转向盘打手，稳定汽车行驶方向，上海桑塔纳、一汽奥迪等许多轿车均装有转向减振器。其减振器缸筒一端固定在转向器壳体上，活塞一端则与转向横拉杆支架连接，利用减振器内液体流动的阻尼力来吸收道路不平而引起的冲击和振动。3．前桥转向臂前桥转向臂直接焊接在前桥柱式悬架的支柱上，转向臂与横拉杆之间采用球头销连接。二、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主要由转向垂臂、直拉杆、转向节上臂及转向梯形机构等机件组成。1.摇臂（转向垂臂）：摇臂大头制有花键孔，装在转向器摇臂轴的外端，由螺栓夹紧固定；另一端制有锥形孔，用槽形螺母压装在直拉杆的球头销上，直接杆连接。2.直拉杆（纵拉杆）：直拉杆是连接摇臂和转向节上臂的一个杆件，由于它不在同一平面上作直线运动。因此，两端均用球头销连接，球头销装在两球头碗之间，前、后端均装有弹簧、弹簧座，并装有调整螺塞，球头销与球头碗磨损后，可借助弹簧的预紧力使球头销与球头碗保持接触，当出现间隙后，可用端头的调整螺塞给予调整。球头销的上部装有油封垫、护套和放尘罩等。平时可从滑脂咀出注油给予润滑。3.转向节上臂：转向节上臂一端制有4个小锥形孔，用4个螺栓和锥套，固定在左转向节的上端，另一端的锥形孔，用槽形螺母固定在直接杆的球头销上。4.转向梯形机构。转向梯形机构是由前轴、两个转向节臂和横拉杆组成。左、右转向节臂的大端均制有4个小锥形孔，用锥套和螺母固定在左、右转向节的下端，并成为主销的下盖，小端制有锥孔，用以安装横拉杆上的球头销。横拉杆：为空芯管状，两端孔内车制有左、右螺旋的螺纹，均装有横拉杆接头，并由卡箍和螺栓夹紧，管接头内由上球碗和下球碗装有球头销，球碗与球销的配合，由上端圆锥弹簧预紧，并由调整螺