机电工程系教案

1、汽车底盘构造与维修课程教案课题动力转向器及其电动转向课时周次授课日期周次授课方式及手段讲授、讨论、使用多媒体教 学 目 标知识点1、动力转向器的类型及其构造2、动力转向器的工作过程3、转向油罐和转向泵的结构及工作原理、电控转向结构原理 能力点1、能正确识别动力转向器的类型2、能正确分析动力转向器的结构特点3、能够理解电动转向结构原理教 学 重 难 占重点：动力转向器的工作原理。难点：动力转向器的工作原理。教学过一、用提冋的方式复习上次课的内容1、汽车上为何设置动力转向系统？2、动力转向系有何特点？程结 构 设 计主 要 教 学 内 容二、讲解动力转向器的功用、类型及构造抓住每种类型的特点，同时

2、注意总结其异同点。在讲解动力转向器时可以 多进行动画演示以助于学生理解和掌握。三、分析动力转向器的功用、类型及工作原理此过程应抓住动力转向器本身的特点进行分析，注意强调使用考前须知。四、启发性提问1、动力转向器的结构类型？2、动力转向器的特点？五、总结并布置课后作业1、动力转向器的结构类型？2、动力转向器的特点？六、结束由老师引导思路对本次课内容作一个系统回忆。、动力转向器1、类型：可有如下三种按机械转向器、转向控制阀和转向动力缸三者的组合及相对位置,动力转向器(1)整体式-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。-动力缸、控制阀、转向器合为一体时称为整体式动力转向器转肉直

3、垃杼转向轴转向控嗝河转向站力低(3)转向加力器-机械转向器作为独立件-控制阀和动力缸组合成一个部件，称为转向加力器(2 )半整体式 -将转向控制阀同机械转向器组合成一个部件，该部件称为半整体式动力转向器 -而动力缸那么作为独立件2、动力转向器的结构及其工作原理以整体式动力转向器为例1 动力转向器的组成结构目的，国产轿车上几乎毫无例外地采用了转阀式的整体动力转向器。女口：汽生产的红旗CA7220型、一汽群众生产的奥迪、捷达以及神龙汽车牛产的富康等轿车，皆为这种结构形式。转甸转动建构詩由烽UL机樹转內握制*采用的带整体式动力转向器，机械转向器、转向动力缸和控制阀设计成一体， 组成整体式动力转向器。

4、-其控制阀为滑阀或转阀。-转向动力缸活塞与机械转向器制成一体。活塞将转向动力缸分左右两腔 转向控制阀组装在机械转向器的下端，转向轴转动控制转向控制阀的工作状态2 工作原理以奥迪轿车为例叶轮泵由发动机驱动，转向控制阀装在转向柱下端，齿条右端装有动力缸，缸 分成两个工作压力室。储油罐通过吸管连接叶轮泵，通过回油管连接控制阀。压 力管从控制阀通往叶轮泵。不转向时，控制阀保持开启状态，动力缸活塞两边的工作腔与低压回油管相通而 不起作用。叶轮泵输出的油液经控制阀流回储油罐。因转向压力和流量限制阀的 节流阻力很小，故叶轮泵输出油的压力也很低，叶轮泵实际上处于空转状态。转向时,驾驶员转动转向盘，带动转向轴和

5、齿轮，使分配阀处于与某一转弯方向 相应的工作位置时，转向动力缸中相应的工作腔与回油管路断开，与叶轮泵输出 管路相通，另一腔仍通回油管路。地面转向阻力经横拉杆传到制有齿条的活塞杆 上，形成比转向控制阀节流阻力高得多的管路阻力。于是叶轮泵输出压力急剧升 高。高压液体通过控制阀进入动力缸活塞的一边，推动活塞，进而推动齿条起加 力作用。转向角度愈大，转向力愈大，活塞移动行程就愈长，产生的压力也就愈高，由此 产生的转向加力也愈大。转向盘停止转动时，控制阀随即回复到中间位置，使动力缸停止工作。奥迪轿车装用的整体式动力转向器，结构简单；由于只在转向时工作管路中咼压， 所以叶轮泵的寿命较长，漏油较少；消耗发动

6、机功率也较小。主要 教 学4、转阀的结构及工作原理1结构按君转血|越为it接油泵-阀体绕其圆心转动来控制油液流量的转向控制阀，称为转阀式转向控制阀转阀具有四个互相连通的进油道，出油通道分别与动力缸的左、右腔连通。当阀体顺时针转过一个很小的角度时，从液压泵来的压力油经通道流入四个通 道，继而进入动力缸的一个腔内.另外四个通道的进油被隔断，压力油不能进入, 因而动力缸另一腔的低压油，在活塞推动下经回油遭流回储油罐。2 工作原理汽车直线行驶时，阀芯与阀套的位置关系如图中所示。自油泵来的液压油经阀芯 与阀套间的间隙，流向动力缸两端，动力缸两端油压相等。驾驶员转动方向盘时，阀芯与阀套相对位置发生改变，使

7、得大局部或全部来自泵 的液压油流入动力缸某一端，而另一端与回油管路接通，动力缸促进汽车左传或 右转。主要教1作用，-義科-禅旻屋油唯fit头理学贮存、滤清并冷却液压转向加力装置的工作油液内转向油罐一般单独安装，但也有直接装在转向油泵上容 2构造中心油管接头座专门用以装接转向控制阀的回油管路。另外两个油管接头座那么分别装接转向油泵的进油管和半整体动力转向器的漏泄回油管路。滤芯套装在中心螺柱上。3转向油罐的工作过程由转向控制阀和转向动力缸流回来的油液通过中心油管接头座的径向油孔流入 滤芯内部空腔，经滤清后进入贮液腔，准备供入转向油泵。滤芯弹簧的预紧力不大，故当滤芯堵塞而回油压力略有增咼时， 滤芯便

8、在液压作 用下升起，让油液不经过滤清便进入贮液腔，以免油泵进油缺乏。滤网片用以防止油液乳化。2、转向油泵(1)功用转向油泵是液压转向的能源，作用是将输入的机械能转换为液压能输出。主(2)油泵的驱动要在转向油泵只受发动机驱动的情况下，一旦发动机停止运转，油泵即无压力油输教出。对重型汽车而言，是极为不利的。学为了确保转向加力装置的工作可靠性，有些重型汽车在转向油泵的驱动装置中米内用自由轮机构，使转向油泵在正常情况下受发动机驱动，而在发动转速过低甚或容熄火，那么脱离发动机，转而受以较高速度滑行的汽车驱动。另外一些重型汽车，加装了一个应急转向油泵，与主转向油泵并联。应急油泵可 以借蓄电池通过直流电动机

9、驱动，也可以由汽车传动系驱动。(3)转向油泵的结构型式有齿轮式、叶片式、转子式、柱塞式等。应用多为外啮齿轮式转向油泵。主(4)外啮齿轮式转向油泵要教1)结构右孔口为进油口；左孔口为出油口。主动齿轮和从动齿轮均与轴制成一体。二者的轴颈借轴套支承在泵体和泵盖上左侧二轴套的轴向位置是固定的。右侧二轴套那么可以轴向浮动，称为浮动轴套2流量控制阀转向油泵的流量与齿轮转速从而与发动机转速成正比转向油泵一般设计得即使在发动机怠速运转时，其流量也能保证急速转向所需的 动力缸活塞最大移动速度当发动机转速高时，油泵流量将过大，导致油泵消耗功率过多和油温过高流量控制阀以限制转向油泵最大流量。差压式的流量控制阀装在油

10、泵进油腔和出油腔之间，与油泵齿轮副并联。流量控 制阀体内的柱塞在弹簧的作用下处于下极限位置。柱塞下方通油泵出油腔；上方 通油泵出油口。在油泵流量增大到规定值，使柱塞两端压力差足以克服弹簧的预 紧力，将柱塞向上推动，油泵出油腔即与进油腔沟通。局部油液便经流量控制阀 流到进油腔，因而经量孔输出的流量便减小3平安阀主 要 教 学 内 容转向油泵的输出压力取决于液压系统的负荷即动力缸活塞所受的运动阻力。在 转向阻力矩过大时，动力缸和油泵均将超载而导致零件损坏。液压系统中还必须装设用以限制系统最高压力的平安阀。主 要 教 学 内 容5 双作用式叶片泵平安阀那么位于流量控制阀内，平安阀体借螺纹固定在流量控

11、制阀柱塞上端。 球阀 门及弹簧所处柱塞内腔与油泵进油腔相通；球阀门上方油腔经泵体内的油道通向 量孔外的出油口。油泵输出压力升高到规定值时，球阀开启，将出油口与进油腔 接通，使出油口压力降低。双作用叶片泵有两个吸油区和两个压油区，并且各自的中心角是对称的，所以作 用在转子上的油压作用力互相平衡。当转子顺时针方向旋转时，叶片在离心力及高压油的作用下紧贴在定子的内外表 上。其工作容积开始由小变大，从吸油口吸进油液；而后工作容积由大变小，压 缩油液，经压油口向外供油。由于转子每旋转一周，每个工作腔都各自吸、压油 两次主 要 教 学 内 容二、电控液压助力转向及电动动力转向1、电控液压助力转向为了提高汽

12、车的操纵稳定性，可在动力转向系统中采用可变转向力控制机构。车速感应动力转向PS系统，是依靠车速控制所对应的转向力，通过驾驶员的操作， 使车辆操纵性获得提高的系统。驾驶员所希望车辆在低速行驶区实现敏捷的运行 和轻便的操舵力，而在高速行驶区能获得稳定性好的适当略重的操舵力。其控制 方法有机械控制和电子控制两种，目前米用的控制方式如下：1流量控制式 它是根据控制阀内产生的压力损失与供应流量平方成比例的关 系，使流入PS的供应流量随车速上升而减小，到达既节省能量又可控制转向力 的一种装置。2动力缸旁通阀控制式PS 它是在PS转向器上设置了连接动力缸两室的旁通 阀和油路，伴随着车速的增加，扩大了旁通阀的

13、节流面积，减小了动力缸内的工 作压力而控制转向里的一种装置。3油压反作用控制式PS它是在PS控制阀上设置油压反作用机构，由油压反 作用阀随车速上升，使流入反作用室的油压增加，提高了反作用机构的刚性等 价弹性模数，进而直接控制转向力的一种装置。4阀特性控制式PS阀特性控制式PS,是把阀的特性制成可以变化的，用来控 制转向力的一种装置。5电磁助力式PS 是电磁助力式PS转向器，它将普通的转阀与一个双向电磁 旋转助力器微动电机集成在一起，构成 PS转向器有机的组成局部。下面仅对电磁助力式PS转向器的关键局部进行介绍。1结构主 要 教 学 内 容金晶板.齿型纽件齿环 齿轮-电磁旋转助力器由静止和旋转两

14、格局部构成。静止局部包括外部磁路壳体等和励磁线圈，励磁线圈紧固在转向器壳体上。旋转局部包括永磁体和齿型组件。 永磁体由30个磁极构成的永久磁环和塑料保持架组成，并通过注塑连接在阀芯 轴上主 要 教 学 内 容2 工作原理当驾驶员转动转向盘时，因扭杆产生角位移，使永磁体与齿型组件之间既产生相 对转动，又随转向盘一起旋转。当电子控制器感受车速信号并发出适合这一车速的电流指令时， 假设励磁线圈为右 旋绕组，那么当通过正向电流时，按右手定那么磁力线应是自下而上由中心向外环流， 将齿轮的齿顶端部磁化成 N极，齿环的齿顶端部磁化为 S极，这两种磁极分别 与永久磁环的磁极发生磁力作用同性向斥，异性相吸，其结果使永久磁环处 于稳定的中间平衡状态，假设相使永久磁环离开此平衡位置时即与齿型组件产生 相对位移，需要克服电磁力的作用才能实现，故增加了转向阻力，使车辆高速 运行更加稳定。相反，当励磁线圈通过负相电流时，使永久磁环处于不稳定的中间状态， 略有外 力作用便产生相对运动，故起到转向助力作用，使低速或停车转向时更加轻便和 机动。2、电动助力转向系统所谓电动转向EPS，就是在机械转向系统中，用电池作为能源，电机为动力， 以转向盘的转速和转矩以及车速为输入信号， 通过电子控制装置，协助人力转向， 并获得最正确转向力特性的伺服系统。EPS与液压动力转向相比具有：