汽车底构造第二十三章转向系292ppt课件

1、 汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称。汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称。 汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。转向行驶。 一、汽车转向系的类型和组成：一、汽车转向系的类型和组成： 类型：类型：机械转向系和动力转向系机械转向系和动力转向系 第二十三章第二十三章 汽车转向系汽车转向系第一节第一节 概述概述1. 机械转向系：机械转向系：用司机体力为转向能源，所有传力件都是机械的。用司机体力为转向能源，所有传力件都是机械的。转向系转向原理转向系转向原理转向摇转向摇臂臂转向直拉杆转向直拉杆

2、转向节臂转向节臂 左转向节左转向节转向梯形臂转向梯形臂转向横拉杆转向横拉杆转向器转向器mm机械式转向系的工作机械式转向系的工作演示演示 液压动力转向器的工作压力可高达液压动力转向器的工作压力可高达10mpa以上，故其部件尺寸以上，故其部件尺寸很小。液压系统工作时无噪声，而且能吸收来自不平路面的冲击。很小。液压系统工作时无噪声，而且能吸收来自不平路面的冲击。以司机体力（小部分）作为转向能源。以司机体力（小部分）作为转向能源。 以发动机动力（大部分）作为转向能源。以发动机动力（大部分）作为转向能源。2. 动力转向器：动力转向器：转向油罐转向油罐转向油泵转向油泵转向拉杆转向拉杆转向控制阀转向控制阀转

3、向动力缸转向动力缸转向摇臂转向摇臂机械转向器机械转向器转向节转向节梯形臂梯形臂转向横拉杆转向横拉杆 3、机械转向系的组成：、机械转向系的组成： 转向操纵机构：转向操纵机构：转向盘、转向轴、万向节（上、下）、转向传动轴。转向盘、转向轴、万向节（上、下）、转向传动轴。 （ 采用万向传动装置有助于转向盘和转向器等部件和组件的通用化和系列化）采用万向传动装置有助于转向盘和转向器等部件和组件的通用化和系列化） 转向器：转向器：内设减速传动付，作用减速增扭。内设减速传动付，作用减速增扭。 转向传动机构：转向传动机构：转向摇臂、转向主拉杆、转向节臂、转向摇臂、转向主拉杆、转向节臂、 转向节、转向梯形。转向节

4、、转向梯形。 转向盘转向盘转向轴转向轴转向万向节转向万向节转向器转向器转向摇臂转向摇臂转向直拉杆转向直拉杆转向节臂转向节臂转向节转向节梯形臂梯形臂横拉杆横拉杆转向梯形转向梯形 4、转向盘左置：、转向盘左置： 交规是右侧行驶。方向盘在左侧，可使司机视野好，坐在交规是右侧行驶。方向盘在左侧，可使司机视野好，坐在司机身旁的乘客，能够从车门直接走到人行道上。司机身旁的乘客，能够从车门直接走到人行道上。 5 5、转向系的设计要求：、转向系的设计要求： （1）零部件应有足够强度及刚度，）零部件应有足够强度及刚度， 以保证汽车安全行驶。以保证汽车安全行驶。 （2）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转

5、，任何汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何 车轮不应有侧滑。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。到直线行驶位置并稳定行驶。 （4）转向轮碰撞到障碍物后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。转向轮碰撞到障碍物后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。 （5）转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间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。隙的调整机构。 （6）在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身

6、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。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。 （7） 操纵轻便，操纵轻便，以减轻司机劳动强度以减轻司机劳动强度 。 二、两侧转向轮偏角之间的理想关系式：二、两侧转向轮偏角之间的理想关系式： 汽车转弯时，内、外轮所驶过的距离是不等的，在后桥中，由于装有差汽车转弯时，内、外轮所驶过的距离是不等的，在后桥中，由于装有差速器，可使左、右两车轮以不同的转速滚过不同的距离，基本上是纯滚动而速器，可使左、右两车轮以不同的转速滚过不同的距离，基本上是纯滚动而无滑动。但一般汽车的前桥（从动桥）为一根刚性梁，汽车转弯时，两侧车无滑动。但一

7、般汽车的前桥（从动桥）为一根刚性梁，汽车转弯时，两侧车轮滚过不同的距离，势必引起车轮沿路面的运动是既有滚动又有滑动。轮滚过不同的距离，势必引起车轮沿路面的运动是既有滚动又有滑动。 试验证明，试验证明， 要保证汽车转向时，每个车轮都作纯滚动而不产生滑移，就必要保证汽车转向时，每个车轮都作纯滚动而不产生滑移，就必须使车轮的滚动轨迹符合一定的规律，即须使车轮的滚动轨迹符合一定的规律，即各轮的轴线在转向时应交于一点，各轮的轴线在转向时应交于一点，使所有的车轮绕着该点滚动。使所有的车轮绕着该点滚动。该点称该点称瞬时转向中心瞬时转向中心。（由于汽车由直线。（由于汽车由直线 转转弯弯 直线行驶，转角由直线行

8、驶，转角由0 大大 小小 0，所以，轴线交点，所以，轴线交点o是变化的，这些是变化的，这些点统称为瞬时转向中心。）点统称为瞬时转向中心。） ctg x+b l ctg = ctg+ b l瞬心到外轮中心瞬心到外轮中心面的距离：面的距离： 称为转向半径。称为转向半径。xr sin l =r 转向车轮作纯滚动的充要条件是：转向车轮作纯滚动的充要条件是：ctg 1= ctg1+b / l1 ctg 2= ctg2+b / l2ctg = ctg+ b l 外轮转角；外轮转角；内轮转角；内轮转角；b主销中心距；主销中心距； l汽车轴距汽车轴距 对于双桥转向汽车：对于双桥转向汽车：由转向梯行机构保证。由

9、转向梯行机构保证。转向车轮作纯滚动的必要条件：转向车轮作纯滚动的必要条件： 三、转向系角传动比三、转向系角传动比 1转向器角传动比转向盘转角增量与相应的转向摇臂转角增量之比i1称 为转向器角传动比。2转向传动机构角传动比转向摇臂转角增量与转向盘一侧转向节的相应转角增量之比i2称 为转向传动机构角传动比。3转向系统角传动比转向盘转角增量与同侧转向节相应转角增量之比i为 转向系统角传动比。i =i1i24转向系统的力传动比两个转向轮受到的转向阻力与驾驶员作用在转向盘上的手力之比i p称 为转向系统的力传动比，它与角传动比i 成正比。 （1）操纵轻便性）操纵轻便性 （2）转向灵敏性）转向灵敏性 转向

10、系角传动比转向系角传动比对转向系的对转向系的影响很大。影响很大。 反之，反之， i过小，灵敏性增加，但司机操纵费力，易疲劳。过小，灵敏性增加，但司机操纵费力，易疲劳。 i1越大，操纵越省力、轻便；但不能实现迅速转向，即灵敏性较差。越大，操纵越省力、轻便；但不能实现迅速转向，即灵敏性较差。（1）采用动力转向器）采用动力转向器（2）采用变速比转向器）采用变速比转向器转向系的传动比转向系的传动比 ，主要由转向器的传动比主要由转向器的传动比 i1决定。决定。解决矛盾的措施：解决矛盾的措施：cdicmdmiswhswrp2212iiiffihwpcmfrwfw转向阻力 fh方向盘上的力 mr-转向节上转

11、向阻力矩dsw-转向盘作用半径 c-主销偏移距 相互啮合的齿轮基圆齿距必须相等，相互啮合的齿轮基圆齿距必须相等，pb1=pb2,pb1=m1cos1,pb2=m2cos2使一个具有标准齿的小齿轮与一个具有变模数（使一个具有标准齿的小齿轮与一个具有变模数（mt）、变压力角（）、变压力角（a at）的齿条相啮）的齿条相啮合；齿条每个齿模数和压力角的余弦乘积等于常数，则该齿条的基圆周节为常数，合；齿条每个齿模数和压力角的余弦乘积等于常数，则该齿条的基圆周节为常数，如果如果齿条的基圆周节等于齿条的基圆周节等于小齿轮的基圆周节可啮合并运转。小齿轮的基圆周节可啮合并运转。例如：例如：齿轮齿条式变速比转向器

12、：齿轮齿条式变速比转向器： 四、转向盘自由行程：四、转向盘自由行程： 转向盘空转阶段角行程称转向盘自由行程。转向盘空转阶段角行程称转向盘自由行程。 用来克服转用来克服转向系内部的摩擦，各传动件间装配间隙。向系内部的摩擦，各传动件间装配间隙。缓冲路面冲击及避免使驾驶员过度紧张有利缓冲路面冲击及避免使驾驶员过度紧张有利过大导致转向灵敏下降过大导致转向灵敏下降 =1015 ；2530调整调整 第二节、转向操纵机构第二节、转向操纵机构一一 转向操纵机构的组成和布置转向操纵机构的组成和布置 组成：组成：转向盘、转向柱管、转向轴、上下万向节、转向传动轴转向盘、转向柱管、转向轴、上下万向节、转向传动轴 1、

13、转向盘：、转向盘： 设计要求：设计要求：（1）具有柔软的外表皮，可起缓冲作用，撞车时，骨架能）具有柔软的外表皮，可起缓冲作用，撞车时，骨架能 产生变形，以吸收冲击能量，减轻司机受伤程度。产生变形，以吸收冲击能量，减轻司机受伤程度。 （ 2）转向盘上装有喇叭按钮，有些轿车上还装有车速控制开关和撞）转向盘上装有喇叭按钮，有些轿车上还装有车速控制开关和撞 车气囊装置。车气囊装置。 轮缘、轮辐（轮缘、轮辐（2 4根）、轮毂（孔根）、轮毂（孔内细牙内花键与转向轴连）内细牙内花键与转向轴连）轮缘轮缘轮辐轮辐轮毂轮毂v台架实验中，台架实验中， 模型躯干以模型躯干以6.70m/s撞方向盘，撞方向盘，作用力作用

14、力 11123n2. 转向轴和转向柱管的吸能装置：转向轴和转向柱管的吸能装置：要求转向柱管和转要求转向柱管和转向轴必须具备有缓向轴必须具备有缓和冲击的吸能装置。和冲击的吸能装置。当转向轴受到巨大当转向轴受到巨大冲击时，转向轴产冲击时，转向轴产生轴向位移，使支生轴向位移，使支架或某些支承产生架或某些支承产生塑性变形，从而吸塑性变形，从而吸收冲击能量。收冲击能量。vv=48km/h，正面碰撞中，管柱后移量，正面碰撞中，管柱后移量 127mm2）转向轴错位和支架变形缓冲mazda 6轿车转向柱管吸能装置的工作原理是：发生碰撞时，转向器向后移动，下转向传动轴插入上转向传动轴的孔中，上转向传动轴被压扁，

15、吸收了冲击能量。此外，转向柱管通过支架和u形金属板固定在仪表板上。当驾驶员身体撞击转向盘后，转向管柱和支架将从仪表板上脱离下来向前移动。这时，一端固定在仪表板上而另一端固定在支架上的u形金属板就会产生扭曲变形并吸收冲击能量。 1）转向轴错位缓冲 第三节第三节 转向器转向器 1、转向器传动效率、转向器传动效率 正传动效率正传动效率 h h+ = 转向摇臂的输出功率转向摇臂的输出功率 / 转向轴的输入功率转向轴的输入功率=(p1-p2）/p1 传动方向与之相反时所求得的效率称为传动方向与之相反时所求得的效率称为逆传动效率逆传动效率 h h =由转向轴的输出由转向轴的输出功率功率/转向摇臂的输入功率

16、转向摇臂的输入功率 ）=(p3-p2)/p3 p2转向器摩擦功率转向器摩擦功率h h 值值特特 点点应应 用用可逆式转向可逆式转向器器h h+、h h较高较高保证汽车转向后，转向轮自动回正，保证汽车转向后，转向轮自动回正，以降低疲劳、提高安全性；以降低疲劳、提高安全性；易将车轮受到的大部分冲击力传给易将车轮受到的大部分冲击力传给转向盘而产生转向盘而产生“打手打手”现象现象在良好路在良好路面上行驶面上行驶的车辆的车辆极限可逆式极限可逆式转向器转向器h h+较高、较高、h h较较低低既不会造成转向器零件突然过载，又既不会造成转向器零件突然过载，又能给司机路感。能给司机路感。越野车及越野车及工矿自卸

17、工矿自卸车车不可逆式转不可逆式转向器向器h h+较高、较高、h h很很低低转向传动机构承受冲击力易损坏转向传动机构承受冲击力易损坏驾驶员无驾驶员无“路感路感”，且车轮不能自动，且车轮不能自动回正回正已淘汰已淘汰一、转向器的传动效率一、转向器的传动效率二、齿轮齿条式转向器二、齿轮齿条式转向器l.转向盘转向盘 2.安全转向轴安全转向轴 3.转向节转向节 4.转向轮转向轮 5.转向节臂转向节臂 6.转向横拉杆转向横拉杆 7.转向减振器转向减振器 8.机械转向器机械转向器采用齿轮齿条式转采用齿轮齿条式转向器可以使转向传向器可以使转向传动机构简化动机构简化(不需转不需转向摇臂和转向直拉向摇臂和转向直拉杆

18、等杆等)。齿轮齿条式转向器是以齿轮和齿条传动作为传动机构，适合与麦弗逊式独立悬架配用，常用于轿车、微型货车和轻型货车。转向减振器转向减振器避免摆振避免摆振齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器1齿轮齿条式转向器工作原理齿轮齿条式转向器工作原理转向齿条的动力中间输出。 捷达轿车转向器的安装及布置 转向器通过两个u形支架和橡胶管支承并固定在副车架上，两个转向横拉杆分别通过球头销与转向齿条的两端相连。 优点： 占用空间最少。 车轮跳动或转动不在齿条上产生绕轴线的力矩。三三、循环球式转向器循环球式转向器特点：正传动效率特点：正传动效率很高，操纵轻便，很高，操纵轻便，使用寿命长，工作使用寿命长，工作平稳可靠。

19、但逆效平稳可靠。但逆效率也高，容易将路率也高，容易将路面冲击力传到转向面冲击力传到转向盘上。盘上。第一级螺杆第一级螺杆螺母传动副螺母传动副第二级齿条第二级齿条齿扇传动副齿扇传动副旋入，间隙减小；旋入，间隙减小；反之增大。反之增大。 循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。常用于各种轻型和中型货车，也用于部分轻型越野汽车。转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，使螺母沿轴向移动。同时，在螺杆、螺母和钢球间的摩擦力矩作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”。 四四 蜗杆指销式转向器蜗杆指销式转向器 具有梯形截面螺纹的转向蜗杆支承在转向器壳体两

20、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 第四节第四节 转向传动机构转向传动机构转向传动机构功用：转向传动机构功用：将转向器传来的力传给转向轮，使左右两侧车轮按一定将转向器传来的力传给转向轮，使左右两侧车轮按一定的规律偏转，实现汽车转向。的规律偏转，实现汽车转向。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。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。一、与非独立悬架配用的转向传动机构：一、与非独立悬架配用的转向传动机构： 转向摇臂转向摇臂

21、 转向直拉杆转向直拉杆 转向节臂转向节臂 转向梯形臂转向梯形臂1、组成：、组成： 2、 布置形式分析布置形式分析（a）转向器位于前轴后方）转向器位于前轴后方,后置梯形：后置梯形：用于转向桥用于转向桥 90（b）转向器位于前轴后方）转向器位于前轴后方,前置梯形：前置梯形：用于转向驱动桥或发动机位置较低的车用于转向驱动桥或发动机位置较低的车 90 （d）转向器位于前轴后方）转向器位于前轴后方,前置梯形：前置梯形：转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动，转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动， 而是在与道路平行的平面内左右摆动而是在与道路平行的平面内左右摆动1.转向器转向器 2.转向摇臂转向摇臂 3.转

22、向直拉杆转向直拉杆 4.转向节臂转向节臂 5.梯形臂梯形臂 6.转向横拉杆转向横拉杆转向传动机构工作演示转向传动机构工作演示 3、转向摇臂：、转向摇臂： 是转向器与直拉杆间的传动件，是转向器与直拉杆间的传动件，其大端用锥形三角细花键其大端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴外端连接与转向器中摇臂轴外端连接，以保证在圆周上受力均匀。，以保证在圆周上受力均匀。为为了保证转向器摇臂轴在中间位置了保证转向器摇臂轴在中间位置，在摇臂轴的外端面和转向，在摇臂轴的外端面和转向摇臂上孔外端面上，摇臂上孔外端面上，刻有短线装配标记刻有短线装配标记，装配时，对齐记号。，装配时，对齐记号。其小端用带有的球头销与直拉杆作

23、空间铰链。其小端用带有的球头销与直拉杆作空间铰链。 对齐记号对齐记号转向器转向器转向摇臂转向摇臂转向直拉杆转向直拉杆球头销球头销 4、转向直拉杆：、转向直拉杆： 是转向摇臂与转向节臂间的传动件。它与上述两部件用球是转向摇臂与转向节臂间的传动件。它与上述两部件用球形铰链联接，以保证空间运动时不发出运动干涉。形铰链联接，以保证空间运动时不发出运动干涉。球头销球头销转向直拉杆转向直拉杆 油嘴油嘴弹簧座弹簧座压缩弹簧压缩弹簧连接转向节臂连接转向节臂 端部螺塞端部螺塞橡胶防尘垫橡胶防尘垫球头销球头销螺母螺母 转向节臂转向节臂球头座球头座 （1）传力）传力 （2）调整转向轮前轮前束。与左右转向梯形臂采用球

24、头销铰链。）调整转向轮前轮前束。与左右转向梯形臂采用球头销铰链。转向横拉杆转向横拉杆5、转向横拉杆：、转向横拉杆：是转向梯形机构的底边。是转向梯形机构的底边。转向横拉杆转向横拉杆 二、与独立悬架配用的转向传动机构二、与独立悬架配用的转向传动机构 独立悬架的每个转向轮分别相对车架作独立运动，因而独立悬架的每个转向轮分别相对车架作独立运动，因而转向桥必须是断开的转向桥必须是断开的，所以，转向传动机构中的转向梯形也，所以，转向传动机构中的转向梯形也必须分成两段或三段。必须分成两段或三段。1.转向摇臂转向摇臂 2.转向直拉杆转向直拉杆 3.左转向横拉杆左转向横拉杆 4.右转向横拉杆右转向横拉杆 5.左

25、梯形臂左梯形臂 6.右梯形臂右梯形臂 7.摇杆摇杆 8.悬架左臂悬架左臂 9.悬架右摆臂悬架右摆臂 10.齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器 第五节第五节 转向加力装置转向加力装置转向动力：小部分为司机提供的体力，大部分为发动机驱动油泵提供的液压转向动力：小部分为司机提供的体力，大部分为发动机驱动油泵提供的液压能（或气压能），液压能主要加于一些司机施力不足的零部件上，这套装置能（或气压能），液压能主要加于一些司机施力不足的零部件上，这套装置称转向加力装置。称转向加力装置。 目前液压转向加力装置在重型汽车上应用较多。目前液压转向加力装置在重型汽车上应用较多。 一、动力转向系统概述动力转向系统是将发

26、动机输出的部分机械能转化为压力能（或电能），并在驾驶员控制下，对转向传动机构或转向器中某一传动件施加辅助作用力，使转向轮偏摆，以实现汽车转向的一系列装置。采用动力转向系统可以减轻驾驶员的转向操纵力。动力转向系统由机械转向器和转向加力装置组成。根据助力能源形式的不同可以分为液压助力、气压助力和电动机助力三种类型。其中液压助力转向系统应用较为普遍，以下重点介绍其类型及典型零部件。 1、常压式液压转向加力装置：、常压式液压转向加力装置：(滑阀式转向控制阀）滑阀式转向控制阀） 其特点是无论转向盘处于中立位置还是转向位置，也无论转向盘保持静止还是运动状态，系统工作管路中总是保持高压。 低压油罐低压油罐高

27、压高压油罐油罐 12 3 3 122、常流式液压转向加力装置：、常流式液压转向加力装置： (转阀式转向控制阀）转阀式转向控制阀）其特点是转向油泵始终处于工作状态，但液压助力系统不工作时，基本处其特点是转向油泵始终处于工作状态，但液压助力系统不工作时，基本处于 空 转 状 态 。 多 数 汽 车 都 采 用 常 流 式 液 压 助 力 转 向 系 统于 空 转 状 态 。 多 数 汽 车 都 采 用 常 流 式 液 压 助 力 转 向 系 统。转向操纵机构转向操纵机构转向控制阀转向控制阀机械转机械转向器与向器与转向动转向动力缸总力缸总成成转向传动结构转向传动结构转向油罐转向油罐转向动力缸右腔转向

28、动力缸右腔转向转向油泵油泵转向动力缸左腔转向动力缸左腔直线行驶直线行驶向右转向右转向左转向左转阀套阀套阀芯阀芯接右转向动力腔接右转向动力腔接左转向动力腔接左转向动力腔接转向油罐接转向油罐 接转向油泵接转向油泵 3常流式液压助力转向系统的结构布置方案整体式动力转向器:机械转向器和转向动力缸设计成一体，并与转向控制阀组装在一起，三合一。 半整体式动力转向器:转向控制阀同机械转向器组合成一个部件，转向动力缸则做成独立部件 转向加力器:将机械转向器作为独立部件，而将转向控制阀和转向动力缸组合成一个部件。阀套阀套阀芯阀芯接右转向动力腔接右转向动力腔接左转向动力腔接左转向动力腔接转向油罐接转向油罐 接转向油泵接转向油泵电动液压助力转向系统电动液压助力转向系统优点高速行驶转向的稳定和安全性低速操纵轻便灵活带双小齿轮的电动机械转向助力器转向系统的部件有：- 方向盘- 带转向角传感器g85的组合开关- 转向柱- 转向力矩传感器j269- 转向器- 电动机械转向助力器马达v187- 转向辅助控制单元j500die gesamtbersicht d