车辆工程8 steering system

1、System Chapter22Steering汽车转向系Points： 1. Overview 2. Principle ofSteering System3. Steering Gear 4. Steering Operator 5. Steering Linkage 6. Power Steering System 7. Electric Power Steering System湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile HBQY 1.OverviewSteering gear HBQY S

2、teering wheelSteering columnPitman armSteering armSteering knuckleDrag linkTrack armTrack roda. Mechanical steering systemSteering wheel 转向操纵机构 Steering linkage 转向传动机构 Steering gear 转向器 湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile HBQY 湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industrie

3、s Institute Dep. of Automobile angle of the inner wheel内轮转角 转向节臂 Steering arm HBQY Pinion小齿轮 Tie rod横拉杆The rack-and-pinion gear set does two things: It converts the rotational motion of the steering wheel into the linear motion needed to turn the wheels. It provides a gear reduction, making it easie

4、r to湖t北u汽rn车t工he业w学h院e汽e车ls工.程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile rack齿条 b.Power steering system HBQY 5. Power steering pump6. Power steering reservior10.Power steering control valve湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 2.Principleofsteeringsyste

5、m HBQY a.SteeringGeometry转向的理想关系式湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile CODOctg b=ctg a=LL HBQY RDO - CO = Bctga - ctgb =aLLBLDCSteering geometry formula理想关系式:ctg a = ctg b + B/L汽车转弯半径R: 由转向中心0到外转向轮与地面接触点的距离L=+ aRsin amin湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institu

6、te Dep. of Automobile max HBQY湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile b. Steering system angular ratios转向系的角传动比 i w： HBQY i w：转向盘转角的增量与同侧转向节相应转角增量的比转向灵敏度;影响:组成:操纵力。= iw1iw 2iw转向器的角传动比 i w1转向盘转角增量 转向摇臂转角增量转向传动机构的角传动比 i w2转向摇臂转角增量转向节转角增量湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Indus

7、tries Institute Dep. of Automobile c. Steering gear efficient转向器传动效率 HBQY 正效率：Output work at pitman arm100%Forward efficiency =Input work at steering wheel逆效率：Output work at steering wheel100%Reverse efficiency=Input work at pitman arm可逆式转向器：逆效率很高。路感强、有回正作用。不可逆式转向器：逆效率很低。无路感、无回正作用。极限可逆式转向器：介于前两者之间。湖

8、北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 3.Steeringgear HBQY a. Recirculating ball steering gear 循式湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile HBQY As the wormshaft turns, the balls move the ball nut up and down along the wormshaft . This turns t

9、he sector shaft ,since the sector teeth mesh with the ball nut teeth.湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile HBQY 湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Sector shaft摇臂轴 Sector shaft adjusting screwBall nut转向螺母 b. Rack and pinion steering g

10、ear 齿轮齿条式 HBQY Rotation of the pinion moves the rack from left to right and right to left ,the motion of the rack causes the steering linkage to move back and forth ,then causes the wheels to turn to the left or right.湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile c. Worm and

11、peg steering gear蜗杆曲柄指销式 HBQY 转向时，通过转向盘转动蜗杆，嵌于螺杆螺旋槽的指销便一边自转，一边绕转向摇臂轴轴心作圆弧运动，从而带动曲柄和摇臂转动，并通过传动机构使汽车转向车轮偏转。湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile d. Worm and roller steering gear蜗杆滚轮式 HBQY 当转动蜗杆时，蜗杆轴向移动时，通过滚轮使转向摇臂轴转动，再通过转向传动机构带动转向车轮偏转。湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Indust

12、ries Institute Dep. of Automobile Variable ratio变传动比 HBQY Low ratio in the center, high ratio on the either side.湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile HBQY 摇臂轴转向螺母High ratio in the center, low ratio on the either side.湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute

13、 Dep. of Automobile 湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile HBQY结构形式主要特点应用范围蜗杆滚轮式转向器结构比较简单，但两端传动效率比较低，且重量相对较大。蜗杆曲柄指销式转向器指销的接触应力大，不适用于操纵力较大的汽车。双指销式结构较复杂、对蜗杆加工要求较高。循式转向器正传动效率高，操纵轻便，使用寿命长，工作平稳可靠，但其逆效率也高。各级各类汽车齿轮齿条式转向器结构简单、紧凑，质量轻，刚性大，转向灵敏，制造容易，成本低，正、逆效率都高，使转向传动机构简化。轿 车 和 微型

14、、轻型货车 operator转向操纵机构4.Steering HBQY Steering wheel湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Steering column HBQY net type steering column湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Free play of steering wheel HBQY 转向盘自由行程： 转向盘在空转阶段中的角行程。作用：（1） 缓和

15、路面冲击，避免出现“（2） 避免驾驶员过度紧张。（3） 转向操纵柔和。”现象。影响： 过小不足以实现以上三个作用，过大会使转向不灵敏。范围：转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任一方向的自由行程最不超过1015。湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Linkage转向传动机构 5.Steering Steering linkage with dependent suspension湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep.

16、of Automobile ackerman steering linkdageThe steering arm ball joints are arranged so that the movement in the suspension does not affect steering operation.HBQY pitmanarm转向摇臂 HBQY 转向摇臂的作用是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。 湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Drag rod转

17、向直拉杆 HBQY 弹簧作用：补偿球头与球头座的磨损，保证二者的紧密接触；缓和冲击。湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile rod转向横拉杆Tie HBQY 调整横拉杆的长度，改变前束值。湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile absorber转向减振器Steering shock HBQY 在转向传动机构中设置转向减振器是克服转向轮摆振的有效措施。转向减振器的一端与车身（或前桥）铰接，另一端与转

18、向横拉杆（或转向器）铰接。湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Steering linkage with independent suspension HBQY Steering gear转向器 Steering arm 转向节臂 Pitman arm转向摇臂Idler摇杆 Tie rodSteering arm转向节臂 直接驱动横拉杆CenterlinkTie rod湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Aut

19、omobile divided ackerman steering linkage HBQY 1.转向摇臂2.转向直拉杆 3.左转向横拉杆4.右转 左摆臂9.悬架右摆臂10.齿轮齿条式转湖向北汽器车工业学院汽工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 向横拉杆 5.左梯形臂6.右梯形臂7.摇杆8.悬架steeringsystem动力转向系 6.Power6.Power HBQY 湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile I

20、ntegral rack and pinion power steeringreservoir HBQY pumprack and pinion湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile pistonvalvehoses HBQY 液压常流式动力转向 hydraulic constant flow type power steering工业学院汽车工程系e Industries Institute Dep. of Automobile气压式动力转向 air-power steering液压式动力转向

21、 hydraulic power steering湖北汽车HuBei Automotiv HBQY湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile hydraulic constant flow type power steering常流式动力转向 hydraulic accumulator power steering液压储能式动力转向 Control valve HBQY torsion barinput shaftinner member1.阀套R.接右转向动力腔B.接转向油泵 2.阀芯 L.接左转

22、向动力腔G.接转向油罐 Outer member (sleeve)Pinion动力转向器工作过程动画.swf湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile HBQYNeutral position湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile HBQY Turning right湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobil

23、e HBQY 湖北汽车工业学院汽车工程系Turning leftHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile HBQY 实现阀套与阀芯的机械连接，保证在动转失效时，仍能实 现转向。 湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Integral recirculating ball power steering HBQY 湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. o

24、f Automobile double ballvalve lock limiter HBQY 湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile HBQY rotary-vane pumpinlet portvanestatorrotoroutlet port湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 7.Electric Power Steering System HBQY EPS的基本原理：根据行驶中方向盘的转动力矩、转动方