第三章汽车转向系

1、1第三章第三章 汽车转向系统汽车转向系统 第一节第一节 转向系统概述转向系统概述 第二节第二节 转向操纵机构转向操纵机构 第三节第三节 转向器转向器 第四节第四节 转向传动机构转向传动机构 第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统 第六节第六节 电动助力转向系统电动助力转向系统本节将主要介绍以下内容本节将主要介绍以下内容2 第一节第一节 转向系统概述转向系统概述转向系统定义：转向系统定义：用来改变或恢复汽车行驶方向的用来改变或恢复汽车行驶方向的 专设机构；专设机构；转向系统功用：转向系统功用：保证汽车能够按照驾驶员的意图保证汽车能够按照驾驶员的意图 沿给定方向行驶。沿给定方向行驶。3转向

2、工作原理（视频）转向工作原理（视频）4一、转向系统类型和组成一、转向系统类型和组成转向操纵机构：转向操纵机构：从从转向盘到转向器之间转向盘到转向器之间的零部件。的零部件。转向传动机构：转向传动机构：由由转向器至转向节之间转向器至转向节之间的零部件（不含转向的零部件（不含转向节。节。第一节第一节 转向系统概述转向系统概述转向器转向器1.机械转向系统组成机械转向系统组成独立悬架用独立悬架用51.机械转向系统组成机械转向系统组成想一想：想一想：分析转向盘是如何带动左右转向节绕主销偏转的？分析转向盘是如何带动左右转向节绕主销偏转的？第一节第一节 转向系统概述转向系统概述 非独立悬架用非独立悬架用62.

3、动力转向系统动力转向系统u动力转向系统是兼用动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机驾驶员体力和发动机（或电动机）的动力作（或电动机）的动力作为转向能源的转向系统。为转向能源的转向系统。u动力转向系统是在机动力转向系统是在机械转向系统的基础上加械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而设一套转向加力装置而形成的。形成的。第一节第一节 转向系统概述转向系统概述72.动力转向系统动力转向系统第一节第一节 转向系统概述转向系统概述8二、两侧转向轮偏转角之间的二、两侧转向轮偏转角之间的理想关系式理想关系式汽车转向行驶时，为了汽车转向行驶时，为了避免车轮相对地面滑动而避免车轮相对地面滑动而产生附加阻力，减轻轮

4、胎产生附加阻力，减轻轮胎磨损，要求转向系统能保磨损，要求转向系统能保证所有车轮均作纯滚动，证所有车轮均作纯滚动，即所有车轮轴线的延长线即所有车轮轴线的延长线都要相交于一点。都要相交于一点。cot=cot+B/L第一节第一节 转向系统概述转向系统概述9多轴汽车转向时所有车轮轴线的延长线也要相交于一点多轴汽车转向时所有车轮轴线的延长线也要相交于一点第一节第一节 转向系统概述转向系统概述10三、转向系统的传动比三、转向系统的传动比i 1.转向器角传动比转向器角传动比i1u转向盘转角增量与相应的转向摇臂转角增量的比转向盘转角增量与相应的转向摇臂转角增量的比值。货车值。货车i1=1632；轿车轿车i1=

5、12202.转向传动机构角传动比转向传动机构角传动比i2u转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧的转向节转转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧的转向节转角相应增量之比。角相应增量之比。3.转向系统角传动比转向系统角传动比iu转向盘转角增量与转向盘所在一侧的转向节的转转向盘转角增量与转向盘所在一侧的转向节的转角增量之比。角增量之比。ii1i2第一节第一节 转向系统概述转向系统概述11四、转向盘自由行程四、转向盘自由行程转向盘在空转阶段的角行程称为转向盘自由行程。转向盘在空转阶段的角行程称为转向盘自由行程。转向盘自由行程对于缓和路面冲击及避免使驾驶员转向盘自由行程对于缓和路面冲击及避免使驾驶员过度紧张是有利

6、的，但不宜过大，否则将使转向灵过度紧张是有利的，但不宜过大，否则将使转向灵敏性能下降。敏性能下降。一般说来，转向盘从相应于汽车直线行驶的中间一般说来，转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任一方向的自由行程最好不超过位置向任一方向的自由行程最好不超过1015。当零件磨损严重到使转向盘自由行程超过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。时，必须进行调整。第一节第一节 转向系统概述转向系统概述12第三章第三章 汽车转向系统汽车转向系统 第一节第一节 转向系统概述转向系统概述 第二节第二节 转向操纵机构转向操纵机构 第三节第三节 转向器转向器 第四节第四节 转向传动机构转向传动

7、机构 第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统 第六节第六节 电动助力转向系统电动助力转向系统本节将主要介绍以下内容本节将主要介绍以下内容13第二节第二节 转向操纵机构转向操纵机构一、转向操纵机构的组成及布置一、转向操纵机构的组成及布置组成：组成：转向盘、转向盘、转向柱管、转转向柱管、转向轴上万向节、向轴上万向节、下万向节和转下万向节和转向传动轴等。向传动轴等。第二节第二节 转向操纵机构转向操纵机构14二、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（视频）转向盘（视频）第二节第二节 转向操纵机构转向操纵机构15转向盘的构转向盘的构造造第二节第二节 转向操纵机构

8、转向操纵机构16转向盘的外形转向盘的外形第二节第二节 转向操纵机构转向操纵机构172.2.转向轴和转向柱管及其吸能装置转向轴和转向柱管及其吸能装置对于轿车要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。对于轿车要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。其基其基本结构原理是：本结构原理是：当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，使支当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，使支架或某些支承件产生塑性变形，从而吸收冲击能量。架或某些支承件产生塑性变形，从而吸收冲击能量。第二节第二节 转向操纵机构转向操纵机构18可溃式转向柱可溃式转向柱 v方向盘管方向盘管柱会自动柱会自动向前溃缩，向前溃缩，这样使得这样使得

9、驾驶员有驾驶员有足够的生足够的生存空间。存空间。 第二节第二节 转向系统概述转向系统概述19汽车装用网格状转向柱管或波纹管式转向柱管的吸能装置，当汽车装用网格状转向柱管或波纹管式转向柱管的吸能装置，当发生猛烈撞车导致人体冲撞到转向盘上的力超过允许值时，则发生猛烈撞车导致人体冲撞到转向盘上的力超过允许值时，则网格部分或波纹管部分将被压缩，产生塑性变形，吸收冲击能网格部分或波纹管部分将被压缩，产生塑性变形，吸收冲击能量，以减轻对人体的伤害。量，以减轻对人体的伤害。第二节第二节 转向操纵机构转向操纵机构20转向柱（视频）转向柱（视频）第二节第二节 转向操纵机构转向操纵机构转向柱转向柱2122第三章第

10、三章 汽车转向系统汽车转向系统 第一节第一节 转向系统概述转向系统概述 第二节第二节 转向操纵机构转向操纵机构 第三节第三节 转向器转向器 第四节第四节 转向传动机构转向传动机构 第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统 第六节第六节 电动助力转向系统电动助力转向系统本节将主要介绍以下内容本节将主要介绍以下内容23第三节第三节 转向器转向器24一、转向器的传动效率一、转向器的传动效率转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器传动效转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器传动效率。率。在功率由转向轴输入，由转向传动机构在功率由转向轴输入，由转向传动机构（如转向横拉（如转向横拉杆或摇臂）杆或摇

11、臂）输出的情况下求得的传动效率称为输出的情况下求得的传动效率称为正效率；正效率；而传动方向与上述相反时求得的效率则称为而传动方向与上述相反时求得的效率则称为逆效率。逆效率。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，故称为路面反力传到转向轴和转向盘上，故称为可逆式转向器。可逆式转向器。逆效率很低的转向器称为逆效率很低的转向器称为不可逆式转向器。不可逆式转向器。逆效率略高于不可逆式的转向器称为逆效率略高于不可逆式的转向器称为极限可逆式转向极限可逆式转向器。器。25二、齿轮齿条式转向器二、齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器

12、是以齿轮和齿条传动作为传动机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构，适合与麦弗逊式独立悬架配用 第三节第三节 转向器转向器26齿轮齿条转向器的构造齿轮齿条转向器的构造第三节第三节 转向器转向器27齿轮齿条转向器的构造齿轮齿条转向器的构造第三节第三节 转向器转向器28齿轮齿条转向器在车上的布置齿轮齿条转向器在车上的布置第三节第三节 转向器转向器29齿轮齿条转向器与转向横拉杆的连接齿轮齿条转向器与转向横拉杆的连接第三节第三节 转向器转向器30齿轮齿条式转向器（视频）齿轮齿条式转向器（视频）第三节第三节 转向器转向器31齿轮齿条式转向器特点齿轮齿条式转向器特点v

13、结构简单、紧凑，质量轻，刚性大，转向灵敏，结构简单、紧凑，质量轻，刚性大，转向灵敏，制造容易，成本低，正、逆效率都很高；制造容易，成本低，正、逆效率都很高；v省略了转向摇臂和转向直拉杆，使转向传动机省略了转向摇臂和转向直拉杆，使转向传动机构简化；构简化；v特别适合与烛式和麦弗逊式悬架配用；特别适合与烛式和麦弗逊式悬架配用；v因此，它在轿车和微型车、轻型货车上得到了因此，它在轿车和微型车、轻型货车上得到了广泛地应用。广泛地应用。第三节第三节 转向器转向器32三、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，第一级是螺杆螺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

14、副，第二级是齿条齿扇传动副，母传动副，第二级是齿条齿扇传动副，第三节第三节 转向器转向器33为了减少摩擦，在转向螺杆和螺母上都加工出其轮廓由两段或为了减少摩擦，在转向螺杆和螺母上都加工出其轮廓由两段或三段不同心的圆弧组成的断面为近似半圆形的螺旋槽，两者相三段不同心的圆弧组成的断面为近似半圆形的螺旋槽，两者相配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道中装入许多钢球，配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道中装入许多钢球，使滑使滑动摩擦变为滚动摩擦。动摩擦变为滚动摩擦。第三节第三节 转向器转向器34循环球式转向器的构造循环球式转向器的构造第三节第三节 转向器转向器35循环球式转向器视频循环球式转向器视频第三节第

15、三节 转向器转向器36四、蜗杆曲柄指销式转向器四、蜗杆曲柄指销式转向器第三节第三节 转向器转向器37蜗杆曲柄指销式转向器的构造蜗杆曲柄指销式转向器的构造第三节第三节 转向器转向器蜗杆式转向器蜗杆式转向器3839第三章第三章 汽车转向系统汽车转向系统 第一节第一节 转向系统概述转向系统概述 第二节第二节 转向操纵机构转向操纵机构 第三节第三节 转向器转向器 第四节第四节 转向传动机构转向传动机构 第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统 第六节第六节 电动助力转向系统电动助力转向系统本节将主要介绍以下内容本节将主要介绍以下内容40第四节第四节 转向传动机构转向传动机构功用功用1.将转向器输

16、出的力和运动传给转向节，使转向轮将转向器输出的力和运动传给转向节，使转向轮偏转；偏转；2.使两侧转向轮的偏转角满足使两侧转向轮的偏转角满足cot=cot+B/L41一、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u主要包括：主要包括：转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形。u在前桥仅为转向桥的情况下，由转向横拉杆和左、右梯形在前桥仅为转向桥的情况下，由转向横拉杆和左、右梯形臂组成的转向梯形一般布置在前桥之后。臂组成的转向梯形一般布置在前桥之后。u在发动机位置较低或转向桥兼充驱动

17、桥的情况下，为避免在发动机位置较低或转向桥兼充驱动桥的情况下，为避免运动干涉，往往将转向梯形布置在前桥之前。运动干涉，往往将转向梯形布置在前桥之前。第四节第四节 转向传动机构转向传动机构422.2.转向摇臂转向摇臂转向摇臂的大端用转向摇臂的大端用锥形三角细花键锥形三角细花键与与转转向器中摇臂轴向器中摇臂轴的外端的外端连接。连接。其小端带有其小端带有球头销，球头销，以便与以便与转向直拉杆转向直拉杆作作空间铰链连接。空间铰链连接。想一想：想一想：转向摇臂与转向摇臂与摇臂轴的装配位置如摇臂轴的装配位置如果不对，会带来什么果不对，会带来什么问题？问题？第四节第四节 转向传动机构转向传动机构433.3.

18、转向直拉杆转向直拉杆 第四节第四节 转向传动机构转向传动机构444.4.转向横拉杆转向横拉杆 想一想：想一想：调整横拉杆的长度可以达到什么调整目的？调整横拉杆的长度可以达到什么调整目的？第四节第四节 转向传动机构转向传动机构45转向球绞视频转向球绞视频第四节第四节 转向传动机构转向传动机构46二、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 当转向轮独立悬挂时，每个转向轮分别相对于车当转向轮独立悬挂时，每个转向轮分别相对于车架作独立运动，因而转向桥必须是断开式的。与架作独立运动，因而转向桥必须是断开式的。与此相应，转向传动机构中的转向梯形也必须断开。此相应，转向传动机构中的转向

19、梯形也必须断开。第四节第四节 转向传动机构转向传动机构47第三章第三章 汽车转向系统汽车转向系统 第一节第一节 转向系统概述转向系统概述 第二节第二节 转向操纵机构转向操纵机构 第三节第三节 转向器转向器 第四节第四节 转向传动机构转向传动机构 第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统 第六节第六节 电动助力转向系统电动助力转向系统本节将主要介绍以下内容本节将主要介绍以下内容48一、动力转向系统概述一、动力转向系统概述 第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统 u动力转向系统是将发动机输出的部分机械能转化为压力能（或动力转向系统是将发动机输出的部分机械能转化为压力能（或电能），并在

20、驾驶员控制下，对转向传动机构或转向器中某一传电能），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不同方向的辅助作用力，使转向轮偏摆以实现汽车转向动件施加不同方向的辅助作用力，使转向轮偏摆以实现汽车转向的一系列装置。的一系列装置。u汽车采用动力转向系统后，转向所需的能量，只有小部分是驾汽车采用动力转向系统后，转向所需的能量，只有小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动机驱动的油泵、空气压缩机或驶员提供的体能，而大部分是发动机驱动的油泵、空气压缩机或发电机所提供的液压能、气压能或电能，从而减轻了驾驶员的转发电机所提供的液压能、气压能或电能，从而减轻了驾驶员的转向操纵力。向操纵力。 动力

21、转向系统由机械转向器和转向加力装置组成。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：根据助力能源形式的不同可以分为：液压助力液压助力、气压助力气压助力和和电动机助力电动机助力三种类型。三种类型。491.1.液压动力转向系统的类型液压动力转向系统的类型 1）常压式）常压式 液压助力转向系统液压助力转向系统特点：无论转向盘处于中立位置还是转向位置，也无论转向特点：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。盘保持静止还是运动状态，系统工作管路中总是保持高压。第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统502

22、2）常流式液压助力转向系统）常流式液压助力转向系统特点：转向油泵始终处于工作状态，但液压助力系统不工作特点：转向油泵始终处于工作状态，但液压助力系统不工作时，油泵基本处于空转状态。时，油泵基本处于空转状态。多数汽车都采用常流式液压助多数汽车都采用常流式液压助力转向系统。力转向系统。第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统512.2.转向控制阀转向控制阀1）滑阀式转向控制阀）滑阀式转向控制阀阀体沿轴向移动来控制油液流量的转向控制阀，称为阀体沿轴向移动来控制油液流量的转向控制阀，称为滑阀式转向控制阀，简称滑阀。滑阀式转向控制阀，简称滑阀。第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统522

23、2）转阀式转向控制阀）转阀式转向控制阀阀体绕其轴线转动来控制油液流量的转向控制阀，称为阀体绕其轴线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，简称转阀。转阀式转向控制阀，简称转阀。第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统533.3.常流式液压助力转向系统的结构布置方案常流式液压助力转向系统的结构布置方案想一想：根据机械转向器、转向动力缸和转向控制阀三者组合方式的不想一想：根据机械转向器、转向动力缸和转向控制阀三者组合方式的不同，分析带整体式动力转向器、带半整体式动力转向器和带转向加力器同，分析带整体式动力转向器、带半整体式动力转向器和带转向加力器三种型式的特点？三种型式的特点？

24、第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统54二、整体式动力转向器二、整体式动力转向器第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统55桑塔纳桑塔纳2000轿车整体式动力转向器零件分解图轿车整体式动力转向器零件分解图第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统56桑塔纳桑塔纳2000轿车动力转向系统油路轿车动力转向系统油路第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统57捷达轿车整体式动力转向器捷达轿车整体式动力转向器第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统58转阀的构造及工作原理转阀的构造及工作原理第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统59转阀工作原理动画转阀工作原理动画

25、第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统60视视 频频第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统61整体式动力转向器的构造整体式动力转向器的构造想一想：该转向器使用了什么类型的机械转向器？第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统621.1.转向油罐转向油罐三、三、 转向油罐与转向液压泵转向油罐与转向液压泵第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统632.2.转向液压泵转向液压泵第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统64四、电控液压助力转向系统四、电控液压助力转向系统 在传统液压助力转向系统的基础上加装电控系统，使在传统液压助力转向系统的基础上加装电控系统，使辅助转向

26、力的大小辅助转向力的大小不仅与不仅与转向盘的转角增量转向盘的转角增量（或角速度）（或角速度）有关，还与有关，还与车速有关车速有关，就形成了电控液压助力转向系统。，就形成了电控液压助力转向系统。 与传统液压助力转向系统相比，增加了液压反应装置与传统液压助力转向系统相比，增加了液压反应装置和液流分配阀，而加设的电控系统则包括动力转向和液流分配阀，而加设的电控系统则包括动力转向ECU、电磁阀和车速传感器等。电磁阀和车速传感器等。 电控液压助力转向系统利用电控单元根据车速调节作电控液压助力转向系统利用电控单元根据车速调节作用在转向盘上的阻力，通过控制转向控制阀的开启程度以用在转向盘上的阻力，通过控制转

27、向控制阀的开启程度以改变液压助力系统辅助力的大小，从而实现辅助转向力随改变液压助力系统辅助力的大小，从而实现辅助转向力随车速而变化的助力特性。车速而变化的助力特性。第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统65电控液压助力转向系统电控液压助力转向系统第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统66第三章第三章 汽车转向系统汽车转向系统 第一节第一节 转向系统概述转向系统概述 第二节第二节 转向操纵机构转向操纵机构 第三节第三节 转向器转向器 第四节第四节 转向传动机构转向传动机构 第五节第五节 液压助力转向系统液压助力转向系统 第六节第六节 电动助力转向系统电动助力转向系统本节将主要介绍

28、以下内容本节将主要介绍以下内容67第六节第六节 电动助力转向系统电动助力转向系统电动助力转向电动助力转向（简称（简称EPS）系统利用直流电动机提供系统利用直流电动机提供转向动力，辅助驾驶员进行转向操作。电动助力转转向动力，辅助驾驶员进行转向操作。电动助力转向系统根据其助力机构的不同可以分为电动液压式向系统根据其助力机构的不同可以分为电动液压式（简称（简称EPHS）和电动机直接助力式两种。）和电动机直接助力式两种。想一想：想一想：电动助力转向与电控液压助力转向有何电动助力转向与电控液压助力转向有何不同？为什么会受到如此重视而快速发展？不同？为什么会受到如此重视而快速发展？第六节第六节 电动助力转

29、向系统电动助力转向系统68一、电动液压助力转向系统一、电动液压助力转向系统u电动液压助力转向系统的电动液压助力转向系统的液压泵（齿轮泵）通过电液压泵（齿轮泵）通过电动机驱动动机驱动，与发动机在机械上毫无关系，助力效果只，与发动机在机械上毫无关系，助力效果只与转向盘角速度和行驶速度有关，是典型的可变助力与转向盘角速度和行驶速度有关，是典型的可变助力转向系统。转向系统。u其特点是由其特点是由ECU提供供油特性，提供供油特性，汽车低速行驶时助汽车低速行驶时助力作用大，驾驶员操纵轻便灵活；力作用大，驾驶员操纵轻便灵活；在高速行驶时转向在高速行驶时转向系统的助力作用减弱，驾驶员的操纵力增大，具有明系统的

30、助力作用减弱，驾驶员的操纵力增大，具有明显的显的“路感路感”，既保证转向操纵的舒适性和灵活性，既保证转向操纵的舒适性和灵活性，又提高了高速行驶中转向的稳定性和安全感。又提高了高速行驶中转向的稳定性和安全感。第六节第六节 电动助力转向系统电动助力转向系统69第六节第六节 电动助力转向系统电动助力转向系统70二、直接助力式电动转向系统二、直接助力式电动转向系统直接助力式电动转向系统是一种直接依靠电动机提直接助力式电动转向系统是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的动力转向系统，可以根据不同的使用供辅助转矩的动力转向系统，可以根据不同的使用工况控制电动机提供不同的辅助动力。工况控制电动机提供不同的辅助动力

31、。查阅一些相关文献，以进一步了解相关技术的查阅一些相关文献，以进一步了解相关技术的发展现状、应用前景等。发展现状、应用前景等。第六节第六节 电动助力转向系统电动助力转向系统711 直接助力式电动转向系统的结构和工作原理直接助力式电动转向系统的结构和工作原理第六节第六节 电动助力转向系统电动助力转向系统722直接助力式电动转向系统的分类直接助力式电动转向系统的分类根据电动机布置位置的不同，直接助力式电动转向系统可以根据电动机布置位置的不同，直接助力式电动转向系统可以分为转向轴助力式、齿轮助力式、齿条助力式三种类型。分为转向轴助力式、齿轮助力式、齿条助力式三种类型。 第六节第六节 电动助力转向系统电动助力转向系统73优点：优点：效率高、能量消耗少；效率高、能量消耗少；系统内部采用刚性连系统内部采用刚性连接