第23章汽车转向系

1、第二十三章 汽车转向系第第23章章 汽车转向系汽车转向系23-1 概述概述汽车行驶中转向系有两种工作状况汽车行驶中转向系有两种工作状况n其一是转向行驶，即驾驶员主动操作转向系统，n其二是汽车受地面干扰力作用欲改变行驶方向，转向系自动使汽车恢复直线行驶，控制其回正。n汽车转向系汽车转向系 :用来改变或恢复汽车行驶方向的一套专设机构 。n汽车转向系的功用汽车转向系的功用: 保证汽车能按驾驶员的意志而进行转向行驶。第第23章章 汽车转向系汽车转向系一、转向系的类型和组成一、转向系的类型和组成 ( (按转向能源分）按转向能源分）1、机械转向系机械转向系 ：以驾驶员的体力作为转向能，其 中所有传力件都是

2、机械的。 n转向器n转向传动机构n转向操纵机构2、动力转向系动力转向系 ：兼用驾驶员体力和发动机动力为 转向能源n转向器n转向传动机构n转向操纵机构n转向加力器第第23章章 汽车转向系汽车转向系1. 机械转向系机械转向系转向操纵机构转向操纵机构转向器转向器转向传动机构转向传动机构书本p268转向节臂转向器转向盘转向摇臂转向万向节转向轴转向直拉杆转向节臂横拉杆梯形臂转向节第第23章章 汽车转向系汽车转向系转向过程：转向过程：转向盘转向轴万向节转向器转向轮转向盘转向轴万向节转向器转向轮第第23章章 汽车转向系汽车转向系第第23章章 汽车转向系汽车转向系2. 动力转向系动力转向系 在机械转向系的基础

3、上加设一套转向加力装置而形成的。 加力失效，仍然可转向50t以上的重型汽车应特别可靠转向器转向传动机构转向操纵机构转向加力器第第23章章 汽车转向系汽车转向系2. 动力转向系动力转向系第第23章章 汽车转向系汽车转向系二、对转向系要求二、对转向系要求n转向灵敏，工作可靠，轻便灵活；n转向车轮运动规律正确稳定，使车轮在转向时只滚动不滑动；n转向车轮具有自动回正能力；n驾驶员通过转向盘对转向过程中车轮与地面之间的运动情况保持适当的“路感”； n减弱或避免路面不平产生的冲击传到转向盘，造成“打手”现象；n当汽车发生碰撞时，转向装置应能减轻或避免对驾驶员的伤害。第第23章章 汽车转向系汽车转向系三、两

4、侧转向轮偏转角之间的理想关系式三、两侧转向轮偏转角之间的理想关系式 所有车轮均作纯滚动的条件：所有车轮的轴线都相交于一点转向中心：转弯时车轮的轴线交点汽车转弯半径：由转向中心O到外转向轮与地面接触点的距离最小转弯半径：两侧转向轮偏转角之间的理想关系（在车轮为绝对刚体的假设条件下）：LBcotcotmaxminsinLR第第23章章 汽车转向系汽车转向系第第23章章 汽车转向系汽车转向系四、转向系的传动比四、转向系的传动比 n转向器角传动比：转向器角传动比： 转向盘的转角增量与转向摇臂转角的相应增量之比，货车的约为1632，轿车的约为1220。 n转向传动机构角传动比转向传动机构角传动比： 转向

5、摇臂转角增量与转向盘所在一侧的转向节的转角相应增量之比，对于一般汽车而言大约为1。一般变化幅度不大。第第23章章 汽车转向系汽车转向系n转向系角传动比：转向系角传动比： 转向盘转角增量/同侧转向节相应转角增量之比，即转向器角传动比转向器角传动比转向传动机构角传动比转向传动机构角传动比n转向系统的力传动比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称为转向系统的力传动比，它与角传动比成正比。第第23章章 汽车转向系汽车转向系n转向系角传动比越大转向系角传动比越大，则为了克服一定的地面转向阻力矩所需的转向盘上的转向力矩便越小，从而在转向盘直径一定时，驾驶员应加于转

6、向盘的手力也越小。 但过大，但过大，将导致转向操纵不够灵敏，即为了得到一定的转向节偏转角，所需的转向盘转角过大。n所以，选取转向系角传动比时应适当兼顾转向省力所以，选取转向系角传动比时应适当兼顾转向省力和转向灵敏的要求。和转向灵敏的要求。普遍采用动力转向系已成为中型以上的货车和中级以上的轿车转向系的发展趋势。 第第23章章 汽车转向系汽车转向系五、转向盘的自由行程五、转向盘的自由行程n转向盘自由行程：转向盘自由行程：转向盘在空转阶段中的角行程n作用：作用：对于缓和路面冲击及避免使驾驶员过度紧张是有利的，但不宜过大，以免过分影响灵敏性。n一般说来，转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任一方向的

7、自由行程最好不超过10 15当零件磨损严重到使转向盘自由行程超过2530时，必须进行调整。第第23章章 汽车转向系汽车转向系影响转向性能的参数影响转向性能的参数 n转向系角传动比转向系角传动比 n转向盘自由行程转向盘自由行程 n转向器传动效率转向器传动效率 n转向传动机构几何尺寸转向传动机构几何尺寸 ，恰当的转向传动机构的几何尺寸可以使内、外转向轮在转向过程中偏转角度基本满足车轮作纯滚动的运动关系。 n车轮定位车轮定位 （主销内倾角可以使转向省力，主销后倾角、主销内倾角可使转向轮有自动回正能力）第第23章章 汽车转向系汽车转向系23-2 转向操纵机构转向操纵机构一、转向操纵机构的组成二、转向操

8、纵机构的部件及安全装置第第23章章 汽车转向系汽车转向系一、转向操纵机构的组成一、转向操纵机构的组成n转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转向操纵机构。 第第23章章 汽车转向系汽车转向系二、转向操纵机构的部件及安全装置二、转向操纵机构的部件及安全装置1转向盘 n轮缘n轮辐n轮毂第第23章章 汽车转向系汽车转向系第第23章章 汽车转向系汽车转向系2转向轴、转向柱管及其吸能装置转向轴、转向柱管及其吸能装置 n转向轴是连接转向盘和转向器的传动件， 用以传递之间的转矩。n轿车除要求装有吸能式转向盘外，还要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。n转向轴和转向柱管吸能装置的基本工作原理是：当转向轴受

9、到巨大冲击而产生轴向位移时，通过转向柱管或支架产生塑性变形、转向轴产生错位等方式，吸收冲击能量。第第23章章 汽车转向系汽车转向系1）转向轴错位缓冲）转向轴错位缓冲 第第23章章 汽车转向系汽车转向系2）转向轴错位和支架变形缓冲）转向轴错位和支架变形缓冲 第第23章章 汽车转向系汽车转向系3）转向柱管变形吸收冲击能量并缓冲第第23章章 汽车转向系汽车转向系GBl5571998：n汽车在以48km/h的速度正面同其他物体碰撞的试验中，转向管柱和转向轴在水平方向的后移量不得大于127mm；n在台架试验中，用人体模型的躯干以6.7m/s的速度碰撞转向盘时，作用在转向盘上的水平力不得超过11123N，

10、。 第第23章章 汽车转向系汽车转向系23-3 转向器转向器作用：增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。目前在汽车上广泛采用的转向器有n齿轮齿条式n循环球齿条齿扇式n蜗杆曲柄指销式n循环球曲柄指销式第第23章章 汽车转向系汽车转向系一、转向器传动效率一、转向器传动效率n转向器传动效率：转向器传动效率：转向器的输出功率/输入功率n正效率正效率：在功率由转向轴输入、由转向摇臂输出的情况下求得的传动效率，转向器的正效率越高，转向操纵越轻便灵活。 n逆效率逆效率：传动方向与上述相反时求得的效率，逆效率很高的转向器很容易将经转向传动机构传来的路面反力传到转向轴和转向盘上， 第第23章章 汽车

11、转向系汽车转向系转向器分类n可逆式转向器：可逆式转向器：逆效率很高的转向器，逆效率很高的转向器，很容易将路面反力传到转向轴和转向盘上，有利于自动回正，但也能发生“打手”情况。多用于经常在良好路面上行驶的汽车 n不可逆式转向器不可逆式转向器：逆效率很低的转向器逆效率很低的转向器，冲击载荷不会传到转向盘上。回正力矩同样也不能传到转向盘。这就使得转向轮自动回正成为不可能。丧失“路感” ，无法据以调节转向力矩。现代汽车一般不采用不可逆式转向器。 n极限可逆式转向器极限可逆式转向器 ：逆效率略高于不可逆式的转向器，逆效率略高于不可逆式的转向器，驾驶员有一定的路感，转向轮也可实现自动回正，而且只有路面冲击

12、很大时，才能部分地传到转向盘。中型以上的越野车和工矿自卸汽车一般采用极限可逆式转向器。第第23章章 汽车转向系汽车转向系二、齿轮齿条式转向器二、齿轮齿条式转向器第第23章章 汽车转向系汽车转向系二、齿轮齿条式转向器二、齿轮齿条式转向器第第23章章 汽车转向系汽车转向系n齿轮齿条式转向器由于具有结构简单、紧凑，重量轻，刚性大，转向灵敏，制造容易，成本低，正、逆效率都高，而且特别适于与烛式和麦弗逊式悬架配用，便于布置等优点，n简化转向传动机构，不需要转向摇臂和转向直拉杆等。 第第23章章 汽车转向系汽车转向系三、循环球式转向器三、循环球式转向器 循环球式转向器中一般有两级传动副，n第一级是螺杆螺母

13、传动副第二级是齿条齿扇传动副第第23章章 汽车转向系汽车转向系三、循环球式转向器三、循环球式转向器第第23章章 汽车转向系汽车转向系循环球式转向器优缺点循环球式转向器优缺点n优点：优点：循环球式转向器的正传动效率很高(可达9095)，故操纵轻便，使用寿命长，工作平稳、可靠。n缺点：缺点：其逆效率也很高，容易将路面冲击力传到转向盘。不过，对于前轴轴载质量不大而又经常在平坦路面上行驶的轻、中型载货汽车而言，这缺点影响不大。n因此，循环球式转向器已广泛应用于各类各级汽车。第第23章章 汽车转向系汽车转向系 四、四、 蜗杆曲柄指销式转向器蜗杆曲柄指销式转向器蜗杆指销摇臂轴曲柄第第23章章 汽车转向系汽

14、车转向系双蜗杆曲轴指销式转向器双蜗杆曲轴指销式转向器n每个指销所受载荷较单指销式转向器的指销载荷为小，因而其工作寿命较长。n双指销式的摇臂轴转角范围较单指销式为大。n但双指销式结构较复杂，对蜗杆的加工精度要求也较高。 第第23章章 汽车转向系汽车转向系23-4 转向传动机构转向传动机构n从转向器到转向轮之间的所有传动杆件总称为转向传动机构。n功用：功用： 将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节使两侧转向轮偏转，并使两转向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。分类：分类：n非独立悬架配用转向传动机构非独立悬架配用转向传动机构n独立悬架配用转向传动机构独立悬架

15、配用转向传动机构第第23章章 汽车转向系汽车转向系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 组成：n转向摇臂n转向直拉杆n转向节臂n转向梯形臂n转向横拉杆转向节臂转向器转向摇臂转向万向节转向轴转向直拉杆转向节臂横拉杆梯形臂转向节1 1转向传动机构的组成与布置转向传动机构的组成与布置第第23章章 汽车转向系汽车转向系1). 当前桥仅为转向桥时，当前桥仅为转向桥时，转向梯形布置在前轿之后。转向梯形布置在前轿之后。当汽车直线行驶时，梯形臂当汽车直线行驶时，梯形臂与横拉杆在与道路平行的平与横拉杆在与道路平行的平面内交角面内交角90第第23章章 汽车转向系汽车转向系2). 在在前桥同时又为转向驱前桥同时又为转向驱动桥或发动机位置较低的情动桥或发动机位置较低的情况况下，为避免运动干涉，往下，为避免运动干涉，往往将转向梯形布置在前桥之往将转向梯形布置在前桥之前，此时上述交角前，此时上述交角90第第23章章 汽车转向系汽车转向系习题：习题：n循环球式转向器中的转向螺母可以( )。A转动 B轴向移动 CA，B均可 DA，B均不可n转弯半径是指由转向中心到( )。A内转向轮与地面接触点间的距离 B外转向轮与地面接触点间的距离C内转向轮之间的距离 D外转向轮之间的距离n采用齿轮、齿条式转向器时，不需( )，所以结构简单。A转向节臂 B转向摇臂 C转向直拉杆