第10章汽车转向系

1、概述概述 机械转向器机械转向器 动力转向系动力转向系第十章第十章 汽车转向系汽车转向系第一节第一节 概概 述述一、功用：一、功用：可改变汽车的行驶方向和保持汽车稳定的直线行驶。可改变汽车的行驶方向和保持汽车稳定的直线行驶。 （1 1）机械转向系：）机械转向系：二、类型：二、类型：机械转向系、动力转向系机械转向系、动力转向系 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

2、：内设减速增扭传动副。内设减速增扭传动副。 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、转向梯形交规是右侧行驶。方向盘在左侧，可交规是右侧行驶。方向盘在左侧，可使司机视野好，便于会车。使司机视野好，便于会车。液压动力转向系的工作压力可高达液压动力转向系的工作压力可高达10MPa以上，故其部件尺寸很以上，故其部件尺寸很小。液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，且能吸收来自不平小。液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，且能吸收来自不平路面的冲击。故液压动力转向器已在各类各级汽车上获得广泛应用。路面的冲击。故液压动力转向器已在

3、各类各级汽车上获得广泛应用。以司机体力作为小部分转向能源。大部分转向能源来自发动机动力。以司机体力作为小部分转向能源。大部分转向能源来自发动机动力。（2 2）动力转向系：）动力转向系：三三、转向系的设计要求：、转向系的设计要求： （1）零部件应有）零部件应有 足够强度及刚度，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，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

4、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 。 瞬心瞬心O到外转向

5、轮中心面与到外转向轮中心面与地面接触点的距离称为转向地面接触点的距离称为转向半径半径R：三、两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： 汽车转弯时，内外轮所驶过的距离是不等的。由于后桥中，因装有差速器，汽车转弯时，内外轮所驶过的距离是不等的。由于后桥中，因装有差速器，可使左右两车轮以不同的转速滚过不同的距离，基本上是纯滚动而无滑动。但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。但汽车的前桥（从动桥）一般为一根刚性梁，汽车转弯时，两侧车轮滚过不同的汽车的前桥（从动桥）一般为一根刚性梁，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

6、是既有滚动又有滑动。距离，势必引起车轮沿路面的运动是既有滚动又有滑动。 要保证汽车转向时，每个车轮都作纯滚动而无滑移，就必须使车轮的滚动要保证汽车转向时，每个车轮都作纯滚动而无滑移，就必须使车轮的滚动轨迹符合一定的规律：轨迹符合一定的规律：即各轮的轴线在转向时应交于一点，使所有的车轮绕着即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，该点称该点滚动，该点称瞬时转向中心瞬时转向中心。（由于汽车由直线。（由于汽车由直线转弯转弯直线行驶时，转直线行驶时，转角由零角由零大大小小零，故轴线交点零，故轴线交点O是变化的，这些点统称为瞬时转向中心）是变化的，这些点统称为瞬时转向中心）转向车轮作纯滚

7、动的充要条件是：转向车轮作纯滚动的充要条件是：（由转向梯行机构保证）由转向梯行机构保证）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 （1）转向系角传动比）转向系角传动比i是指转向盘转角增量是指转向盘转角增量D Dj j与安装在转向盘同侧转与安装在转向盘同侧转 节相应转角增量节相应转角增量 D Db bk 之比：之比：i = （D Dj j D Db bk） = i1 i2 i1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。（2） 因为：因为： i = n主主/ n从从= M从从/ M主主 所以：所以：i1越大，操

8、纵越省力轻便；但不能实现迅速转向，即灵越大，操纵越省力轻便；但不能实现迅速转向，即灵敏性较差。敏性较差。（3）解决矛盾的措施：）解决矛盾的措施：（1）采用动力转向器）采用动力转向器（2）采用变速比转向器）采用变速比转向器四、转向系角传动比四、转向系角传动比i ：i主要由主要由i1决定。决定。（1）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（2）逆传动效率逆传动效率 h h=转向轴的输出功率转向摇臂的输入功率转向轴的输出功率转向摇臂的输入功率 （地面冲击力形成的功率）（地面冲击力形成的功率） 第二节第二节 转向操纵机构及转向器转向操

9、纵机构及转向器 h h 值值特特 点点应应 用用可逆式可逆式转向器转向器h h+及及h h均较高均较高保证汽车转向后，转向轮自动回正，以保证汽车转向后，转向轮自动回正，以 降低疲劳、提高安全性；降低疲劳、提高安全性；易将车轮受到的大部分冲击力传给转向易将车轮受到的大部分冲击力传给转向盘而产生盘而产生“打手打手”现象现象在良好路面上行在良好路面上行驶的车辆驶的车辆极限可逆极限可逆式转向器式转向器h h+较高较高h h较低较低既不会造成转向器零件突然过载，又能给既不会造成转向器零件突然过载，又能给司机路感。司机路感。中型以上越野车中型以上越野车及工矿自卸车及工矿自卸车不可逆不可逆式转向器式转向器h

10、 h+较高较高h h很低很低转向传动机构承受绝大部分冲击力易损转向传动机构承受绝大部分冲击力易损坏；坏；驾驶员无驾驶员无“路感路感”已淘汰已淘汰 一、转向器传动效率：一、转向器传动效率：转向盘空转阶段称转向盘自由行程。用来克服转向系内部的摩擦，各传动转向盘空转阶段称转向盘自由行程。用来克服转向系内部的摩擦，各传动件间装配间隙：件间装配间隙：=1015 二、转向盘自由行程二、转向盘自由行程：过大则转向不灵敏；过大则转向不灵敏；过小则路面冲击大，驾驶员过度紧张。过小则路面冲击大，驾驶员过度紧张。 具有柔软的外表皮，可起缓冲作用，撞车时，骨架能产生变具有柔软的外表皮，可起缓冲作用，撞车时，骨架能产生

11、变 形，以吸收冲击能量，减轻司机受伤程度。形，以吸收冲击能量，减轻司机受伤程度。 转向盘中心装有喇叭按钮，有些轿车上还装有车速控制开关和转向盘中心装有喇叭按钮，有些轿车上还装有车速控制开关和 撞车气囊装置。撞车气囊装置。 轮缘、轮辐（轮缘、轮辐（2 4根）、轮毂根）、轮毂三、转向操纵机构的组成和布置：三、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）转向盘：）转向盘：设计要求：设计要求：（2）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：要求转向柱管必须具备有缓和冲击的吸能装置。当转向轴受

12、到巨大冲要求转向柱管必须具备有缓和冲击的吸能装置。当转向轴受到巨大冲击时，转向轴产生轴向位移，或使支架或某些支承产生塑性变形，从击时，转向轴产生轴向位移，或使支架或某些支承产生塑性变形，从而吸收冲击能量。而吸收冲击能量。类类 型型 优优 点点 缺缺 点点应应 用用结构简单紧凑，质量较小，体结构简单紧凑，质量较小，体积小，传动效率高（积小，传动效率高（90%），），传动比可变化，可自动消除齿传动比可变化，可自动消除齿间间隙，刚度大，噪声小，无间间隙，刚度大，噪声小，无转向摇臂和直拉杆，转向角较转向摇臂和直拉杆，转向角较大，制造成本低。大，制造成本低。 逆效率高逆效率高（60 70%）“打手打手”

13、严重严重微型、普通级中微型、普通级中级和中高级轿车；级和中高级轿车；部分装载质量不部分装载质量不大，前轮采用独大，前轮采用独立悬架的货车和立悬架的货车和客车客车传动效率高（传动效率高（7585%），耐），耐磨性好，寿命长，传动比可变磨性好，寿命长，传动比可变化，工作平稳可靠，易实现齿化，工作平稳可靠，易实现齿条齿扇的间隙调整。条齿扇的间隙调整。逆效率高，机逆效率高，机构复杂，制造构复杂，制造精度要求高精度要求高 货车和客车货车和客车传动效率高（传动效率高（80%），磨损较），磨损较慢，摇臂轴转角较大。易实现慢，摇臂轴转角较大。易实现蜗杆指销的间隙调整。蜗杆指销的间隙调整。结构复杂，尺寸结构复杂

14、，尺寸和质量大，精度和质量大，精度要求高，传动比要求高，传动比变化特性受限制变化特性受限制 较较 少少齿齿轮轮齿齿条条式式 循环球式循环球式蜗杆指销式蜗杆指销式四、转向器：四、转向器：功用：功用：增大转向盘传到转向节的力，并改变力的传递方向。增大转向盘传到转向节的力，并改变力的传递方向。齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时在螺向螺母，螺母即沿轴向移动。同时在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成成 球

15、流球流 。转向器工作时，两列钢球只。转向器工作时，两列钢球只在各自的封闭流道内循环，不会脱出。在各自的封闭流道内循环，不会脱出。工作过程：工作过程：组成（组成（两级传动副）：两级传动副）：（2 2）循环球式转向器：）循环球式转向器：第一级螺杆螺母传动副，第一级螺杆螺母传动副，第二级齿条齿扇传动副。第二级齿条齿扇传动副。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梯形臂转向梯形臂转向横拉杆转向横拉杆二、组成：二、组成： 第三节第三节 转向传动机构转向传动机构一、功用：一、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的规律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

16、 偏转，实现汽车转向。偏转，实现汽车转向。是转向器与直拉杆间的传动件，其大端用锥形三角细花键与转向器中是转向器与直拉杆间的传动件，其大端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴外端连接；其小端用带有的球头销与直拉杆作空间铰链。为了摇臂轴外端连接；其小端用带有的球头销与直拉杆作空间铰链。为了保证不转向时转向器摇臂轴在中间位置，在摇臂轴的外端面和转向摇保证不转向时转向器摇臂轴在中间位置，在摇臂轴的外端面和转向摇臂上孔外端面上，刻有短线装配标记，装配时记号应对齐。臂上孔外端面上，刻有短线装配标记，装配时记号应对齐。（1）转向摇臂：）转向摇臂：（3）转向横拉杆：）转向横拉杆： 是转向梯形机构的底边与左右转向是

17、转向梯形机构的底边与左右转向 梯形臂采用球头销铰链。可传力及梯形臂采用球头销铰链。可传力及 调整转向轮前轮前束。调整转向轮前轮前束。（2）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。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，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。以保证空间运动时不发出运动干涉。后置梯形后置梯形 90：转向桥转向桥前置梯形前置梯形 90： 转向驱动桥或发动机位置较低的车转向驱动桥或发动机位置较低的车前置梯形前置梯形 90 ： 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

18、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。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：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，故转向传动机构中的转向梯形也必须分成两段或三段。是断开的，故转向传动机构中的转向梯形也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：第四节第四节 动力转向器动力转向器 用以将发动机用以将发动机( (或电机或电机) )输出的部分机械能转化为压力能，并在驾驶员控输出的部分机械能转化为压力能，并在驾驶员控制下，对转向传动装置或转向器中某一传动件施加不同方向的液压或气制下，对转向传动装置或转向器中某一传动件施加不同方向的液压或气压作用力，以助驾驶员施力不足的一系列零部件，总称为动力转向器。压作用力，以助驾驶员施力不足的一系列零部件，总称为动力转向器。一、动力转向器：一、动力转向器：二、动力转向系统类型