第二十三章 汽车转向系

第一节概述第二节转向器及转向操纵机构第三节转向传动机构第四节转向加力装置

第二十三章汽车转向系南京工程学院汽车与轨道交通学院转向系的功用：可改变汽车的行驶方向和保持汽车稳定的直线行驶。一、汽车转向系的类型和组成1、类型：机械转向系和动力转向系第一节概述机械转向系：用司机体力为转向能源，所有传力件都是机械的。机械转向系组成转向横拉杆转向盘转向轴转向器转向摇臂转向直拉杆转向节臂

左转向节转向梯形臂

右转向节车桥前梁转向传动轴采用万向传动装置有助于转向盘和转向器等组件的通用化和系列化内设减速传动副，减速增扭。转向操纵机构--转向盘、转向轴、万向节（上、下）、转向传动轴。转向器转向传动机构--转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、转向节、转向梯形。机械转向系转向原理转向盘转向轴转向器转向摇臂转向直拉杆转向节臂

左转向节转向梯形臂转向横拉杆

右转向节车桥前梁转向传动轴机械式转向系的工作演示以司机体力（小部分）作为转向能源。以发动机动力（大部分）作为转向能源。动力转向器：动力转向系组成

液压动力转向器的工作压力可高达10MPa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。动力转向系转向原理转向摇臂机械转向器转向油罐转向油泵转向直拉杆转向节梯形臂转向控制阀转向横拉杆转向动力缸

2、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，坐在司机身旁的乘客，能够从车门直接走到人行道上。3、转向系的设计要求

（1）零部件应有足够强度及刚度，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。（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，以减轻司机劳动强度。

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，使所有的车轮绕着该点滚动。该点称瞬时转向中心。（由于汽车由直线→转弯→直线行驶，转角由0→大→小→0，所以，轴线交点o是变化的，这些点统称为瞬时转向中心。）XR

瞬心到外轮中心面的距离：

—称为转向半径。sinL=R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。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。

XRctg＝X+BLBLctg

=ctgβ+转向车轮作纯滚动的充要条件是：

—外轮转角β—内轮转角B—主销中心距

L—汽车轴距ctg

1=ctgβ1+B/L1ctg

2=ctgβ2+B/L2对于双桥转向汽车：由转向梯行机构保证。转向车轮作纯滚动的必要条件：

β>β>转向系角传动比对转向系的影响很大。

反之，iω过小，灵敏性增加，但司机操纵费力，易疲劳。∵i=M从/M主=n主/n从∴iω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（2）采用变速比转向器转向系的传动比，主要由转向器的传动比iω决定。解决矛盾的措施：大小iω三、转向系角传动比（1）操纵轻便性（2）转向灵敏性

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（at）的齿条相啮合；即：例如：齿轮齿条式变速比转向器1、转向器传动效率

正传动效率h+=转向摇臂的输出功率/转向轴的输入功率

（传动方向与之相反时所求得的效率称为逆传动效率h－）一、转向器传动效率及转向盘自由行程第二节转向器及转向操纵机构转向轴转向器转向摇臂h

值特点应用可逆式转向器h+、h－较高①保证汽车转向后，转向轮自动回正，以降低疲劳、提高安全性；②易将车轮受到的大部分冲击力传给转向盘而产生“打手”现象。在良好路面上行驶的车辆极限可逆式转向器h+较高、h－较低既不会造成转向器零件突然过载，又能给司机路感。越野车及工矿自卸车不可逆式转向器h+较高、h－很低①转向传动机构承受冲击力易损坏；②驾驶员无“路感”，车轮不能自动回正。已淘汰

2、转向盘自由行程

θ=10º~15º——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。

转向盘的自由行程是不可避免的。适当的自由行程，可以缓和道路的反冲作用，减轻驾驶员的疲劳，并使转向操纵柔和。但从转向灵敏性考虑，转向盘的自由行程不能太大，否则会使转向迟钝。1、齿轮齿条式转向器

二、转向器

采用齿轮齿条式转向器可以使转向传动机构简化(不需转向摇臂和转向直拉杆等)。工作原理2、循环球式转向器特点：正传动效率很高，操纵轻便，使用寿命长。但逆效率也高，容易将路面冲击力传到转向盘上。第一级螺杆螺母传动副第二级齿条齿扇传动副旋入，间隙减小；反之增大。3、蜗杆指销式转向器摇臂轴摇臂组成：转向盘、转向柱管、转向轴、上下万向节、转向传动轴三、转向操纵机构的组成和布置转向盘：（1）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。（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车气囊装置。轮缘轮辐轮毂轮缘轮辐（2~4根）转向轴和转向柱管的吸能装置：吸能式转向盘骨架带可弯曲支架的管柱

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，使支架或某些支承产生塑性变形，从而吸收冲击能量。网格状管柱安全气囊系统由传感器、控制器、气体发生器和气袋等组成。其工作原理为：传感器感受汽车碰撞强度并将其传给控制器，控制器进行判断并在适当时机发出点火信号触发气体发生器，气体发生器点火后，燃烧剂燃烧产生大量气体（燃烧剂有叠氮化钠等种类，叠氮化钠燃烧产生无害的氮气），展开气袋。从而达到保护乘员生命安全的目的。

安全气囊组成与工作原理

一种体积较小，与安全带配合使用，是将安全气袋与安全带共同组成一个乘员保护系统使之达到最佳的乘员保护效果。这种气袋主要在欧洲市场应用，因为欧洲对安全带的佩戴有强制性要求。

一种体积比较大，即使乘客不系安全带也能起到良好的保护作用，主要在美国市场，因为美国法规对安全带的佩戴没有强制性。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。一、与非独立悬架配用的转向传动机构

1、组成第三节转向传动机构转向摇臂转向直拉杆转向节臂转向梯形臂2、布置形式分析1.转向器2.转向摇臂3.转向直拉杆4.转向节臂5.梯形臂6.转向横拉杆（a）转向器位于前轴后方,后置梯形：用于转向桥θ>90º（b）转向器位于前轴后方,前置梯形：用于转向驱动桥或发动机位置较低的车θ<90º（c）转向器位于前轴后方,前置梯形：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转向传动机构工作演示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，以保证在圆周上受力均匀。为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摇臂上孔外端面上，刻有短线装配标记，装配时，对齐记号。其小端用带有的球头销与直拉杆作空间铰链。3、转向摇臂转向直拉杆对齐记号转向节臂球头座4、转向直拉杆转向摇臂与转向节臂间的传动件。球头销转向直拉杆

油嘴弹簧座压缩弹簧连接转向节臂

端部螺塞橡胶防尘垫球头销螺母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。（1）传力（2）调整转向轮前轮前束。与左右转向梯形臂采用球头销铰链。球头座转向横拉杆5、转向横拉杆转向梯形机构的底边。转向横拉杆

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，因而转向桥必须是断开的，所以，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2.转向直拉杆3.左转向横拉杆4.右转向横拉杆5.左梯形臂6.右梯形臂7.摇杆8.悬架左摆臂9.悬架右摆臂10.齿轮齿条式转向器转向动力：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）。

目前液压转向加力装置在重型汽车上应用较多。第四节转向加力装置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。

1、常压式液压转向加力装置：(滑阀式转向控制阀）

低压油高压油转向直拉杆

2、常流式液压转向加力装置：(转阀式转向控制阀）转向操纵机构转向控制阀机械转向器与动力缸总成转向传动结构转向油罐转向动力缸右腔转向油泵转向动力缸左腔直线行驶向右转向左转阀套阀芯接右转向动力腔接左转向动力腔接转向油罐接转向油泵阀套阀芯扭杆接右转向动力腔接左转向动力腔接转向油罐接转向油泵连接阀芯与扭杆连接扭杆与转向齿轮阀套与转向齿轮是一体的驾驶员输入动力转阀构造通动力缸左腔出油口通动力缸右腔出油口进油口出油口常压式与常流式转向加力装置的比较常压式的优点在于有储能器积蓄液压能,可以