任务汽车转向系的结构与拆装

任务汽车转向系的结构与拆装第1页，共83页，2023年，2月20日，星期三目录一转向系概述二转向器及转向操纵机构三转向传动机构四动力转向系第2页，共83页，2023年，2月20日，星期三1、转向系的功用

（1）按驾驶员的操纵要求适时改变汽车行驶方向；（2）与行驶系配合共同保持汽车稳定的直线行驶。2、转向系的分类机械转向系动力转向系一、转向系概述第3页，共83页，2023年，2月20日，星期三3、转向系的组成机械式转向系机械式转向系

转向操纵机构转向器转向传动机构动力转向系机械式转向系转向助力装置

第4页，共83页，2023年，2月20日，星期三第5页，共83页，2023年，2月20日，星期三第6页，共83页，2023年，2月20日，星期三（1）转向操纵机构——主要由转向盘、转向轴、转向管柱

等组成。（2）转向器——将转向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿

条的直线往复运动，并放大操纵力。（3）转向传动机构——将转向器的力和运动传给车轮，并

使左右车轮按一定关系进行偏转。第7页，共83页，2023年，2月20日，星期三一般机械转向系的转矩传递路径：

驾驶员施加于方向盘A一转矩转向轴转向万向节转向传动轴转向万向节B（转向器输入轴）转向器（转向器输出轴）C转向摇臂转向直拉杆

左转向节臂（左转向轮主销）左转向节（转向轮）左梯形臂转向横拉杆右梯形臂（右转向轮主销）右转向节（右转向轮）D。

其中，A到B间的零件属转向操纵机构；C到D间属转向传动机构。第8页，共83页，2023年，2月20日，星期三4、对转向系的要求（1）工作可靠；（2）操纵轻便、灵活；（3）汽车转向时，各车轮应作纯滚动；（4）转向器有一定的可逆传力能力，即有“路感”；（5）转向盘自由行程大小应合适。第9页，共83页，2023年，2月20日，星期三5、转向系参数转向中心：为避免在汽车转向时产生的路面对汽车行驶的附加阻力和轮胎的快速磨损，要求转向系能保证汽车行驶时，所有车轮作纯滚动，这时，只有所有车轮的轴线交于一点才能实现，此交点称为转向中心。转弯半径：转向中心到外转向轮与地面接触点的距离称为转弯半径。第10页，共83页，2023年，2月20日，星期三转向条件:所有车轮形成一个转动中心.梯形转向机构内侧车轮偏转角大于外侧车轮偏转角第11页，共83页，2023年，2月20日，星期三最小转弯直径：将汽车方向盘转到极限，让汽车进行圆周运动，车辆外侧转向轮胎面中心在平整地面上的轨迹圆直径中的较大者。表征汽车通过狭窄弯曲地带或绕开障碍物的能力。与汽车的轴距、轮距及转向轮的极限转角直接相关。轴距、轮距越大，转弯直径也越大；转向轮的极限转角越大，转弯直径就越小。第12页，共83页，2023年，2月20日，星期三

在确定传动机构的转向梯形参数后，只能在一定的转交范围内近似满足转向理想关系式：

α为外转向轮偏转角；β为内转向轮偏转角；B为两侧主销中心距（转

向轮轮距）；L为轴距。第13页，共83页，2023年，2月20日，星期三转向器角传动比iω1：转向盘的转角增量与转向摇臂角相应增量之比；

转向传动机构角传动比iω2：转向摇臂转角增量与同侧的转向轮转角相应增量之比；

转向系角传动比iω：转向盘角增量与同侧转向轮相应角增量之比。

第14页，共83页，2023年，2月20日，星期三

对iω的分析：

（1）iω愈大，增矩作用越大，施加于方向盘的转向力矩愈小；

（2）iω愈大，为得到一定转向节偏角所需的转向盘转角愈大,转向操纵不够灵敏；

（3）iω愈大，手感差，即路面阻力矩通过转向传动机构传至转向盘的感觉就差。

为解决省力（），提高灵敏度和手感（）的矛盾，添加了动力转向装置，能同时满足省力和提高灵敏度和手感的要求。

第15页，共83页，2023年，2月20日，星期三二、转向器转向器传动效率：转向器的输出功率与输入功率之比。

正效率：功率由转向盘输入，由转向摇臂输出的情况下的传动效率。

逆效率；功率由转向摇臂输入，由转向盘输出的情况下的传动效率。

可逆转向器：逆效率很高，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，有利于转向结束后转向轮和转向盘的自动回正。但在坏路对车轮的冲击会发生转向盘“打手”的现象。经常驶于良好路面上的汽车用。第16页，共83页，2023年，2月20日，星期三

不可逆转向器：逆效率很低。失去路感。较少应用。

极限可逆转向器：逆效率略高于不可逆转向器。综合考虑打手和失去路感。越野车或工程车辆用。

转向盘自由行程：

在转向盘转动开始阶段，驾驶员施于转向盘的转向力矩只用来克服转向系内部的摩擦，直到各传动部件到其间的间隙完全消除，这一转向盘空转阶段中的角行程叫转向盘自由行程。

这参数不宜过大，以免影响转向灵敏性，一般为10º-15º，超过25º-30º时必须调整。

作用：缓和路面冲击；避免驾驶员过度紧张。第17页，共83页，2023年，2月20日，星期三循环球式齿轮齿条式蜗杆曲柄指销式分类（按传动副的结构分）第18页，共83页，2023年，2月20日，星期三只有一级传动，转向齿轮与转向盘柔性相连，转向齿条水平布置，转动转向齿轮，转向齿条水平轴向移动，带动左右横拉杆带动左右转向节使转向轮偏转，实现汽车转向。

应用于前轮为独立悬架的轻、微型轿、货车。。

优点：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，便于布置。1、齿轮齿条转向器第19页，共83页，2023年，2月20日，星期三

齿轮齿条式齿轮齿条第20页，共83页，2023年，2月20日，星期三第21页，共83页，2023年，2月20日，星期三第22页，共83页，2023年，2月20日，星期三

一般有两级传动副：第一级螺杆螺母传动副；第二级是齿条齿扇传动副，或滑块曲柄销传动副（延安SX2150）

应用于解放CA1091，北京BJ1041，BJ2023，黄河JN1181C13。

优点：正传动效率高，可达90-95%，操纵轻便，寿命长。

缺点：逆效率也很高，易打手。但对于轻型的前轴轴荷不大，行驶路况较好的汽车，可克服上述缺点。2、循环球式转向器第23页，共83页，2023年，2月20日，星期三两级传动副螺杆螺母齿条齿轮第24页，共83页，2023年，2月20日，星期三第25页，共83页，2023年，2月20日，星期三第26页，共83页，2023年，2月20日，星期三3、蜗杆曲柄指销式转向器转向蜗杆为主动件，指销与蜗杆啮合，绕摇臂轴作圆弧运动，带动摇臂轴转动。

一般为蜗杆曲柄双指销式转向器，EQ1090E。有两个优点：

a、在中间或附近位置，双指均与蜗杆啮合，受力比单指销的载荷小；

b、当摇臂轴转角相当大时，一个指销与蜗杆脱离时，另一蜗杆仍保持啮合，因此双指销式的比单指销式的转角范围大。

缺点：结构复杂，对蜗杆加工精度要求高。第27页，共83页，2023年，2月20日，星期三涡轮蜗杆式机械转向系统第28页，共83页，2023年，2月20日，星期三第29页，共83页，2023年，2月20日，星期三三、转向操纵机构功用：将操纵力传给转向器组成：转向盘、转向轴、转向管柱

a、转向盘

组成：轮缘、轮辐、轮毂；

分类：两辐条、三辐条、四辐条；

b、转向轴和转向柱管的吸能装置要求：能够调节、安全保护装置第30页，共83页，2023年，2月20日，星期三转向盘由轮缘，轮辐和轮毂组成安全性，具有柔软的外表皮，且应能变形，减轻驾驶员受伤。转向盘上都装有喇叭按钮轮缘轮辐轮毂1、转向盘第31页，共83页，2023年，2月20日，星期三第32页，共83页，2023年，2月20日，星期三为了有很好的视野，方向盘上部的空间一般较大；为了安全方向盘可变形；为了方便，布置有喇叭、安全气囊第33页，共83页，2023年，2月20日，星期三转向轴是连接转向盘和转向器的传动件转向柱管安装在车身上，支承着转向盘。转向轴从转向柱管中穿过2、转向轴第34页，共83页，2023年，2月20日，星期三3、转向轴的安全装置许多国内外生产的新车型采用柔性万向节连接，可阻止路面传来的冲击，从而显著地减轻转向盘上的冲击和振动。安装有能改变转向盘工作角度和转向盘的高度（即转向轴轴向长度）的机构，以方便不同体型驾驶员的操纵。第35页，共83页，2023年，2月20日，星期三安全转向柱：可分离式缓冲吸能式由于吸能的机理和形式的不同、转向柱与车身受撞脱开方式及转向轴受撞压缩的形式不同，吸能式转向柱的种类很多。第36页，共83页，2023年，2月20日，星期三第37页，共83页，2023年，2月20日，星期三硅与橡胶第38页，共83页，2023年，2月20日，星期三第39页，共83页，2023年，2月20日，星期三缓冲吸能式第40页，共83页，2023年，2月20日，星期三第41页，共83页，2023年，2月20日，星期三第42页，共83页，2023年，2月20日，星期三锁止控制杆位于转向柱的右侧。欲调节方向盘高度，应当：（1）将锁止控制杆向上拉以解锁转向柱。（2）将方向盘调节到所需高度；通过将锁止控制杆向下拉到底以锁止转向柱。（3）试着将方向盘沿上下方向移动以确定其是否牢固地锁止到位。警告：不得在车辆行驶时调节方向盘的高度，否则会失去对车辆的控制。可倾斜转向柱锁止杆(若配备时)第43页，共83页，2023年，2月20日，星期三第44页，共83页，2023年，2月20日，星期三四、转向传动机构功用：

（1）将转向器输出的力和运动传递到转向桥两侧的转向节，使两车轮发生偏转；

（2）使两转向轮偏转角度按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。第45页，共83页，2023年，2月20日，星期三1、与非独立悬架配用的转向传动机构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-转向横拉杆第46页，共83页，2023年，2月20日，星期三与非独立悬架配用的转向传动机构

（1）一般组成：转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、转向梯形

（2）转向摇臂：大端用锥形三角细花键与转向器轴的外端相连，小端用球头销与转向直拉杆连接。（3）转向直拉杆、转向横拉杆

因转向轮偏转及悬架弹性变形而相对车架运动，传动机构的各组成部分的相对运动为空间运动，故转向直/横拉杆两头均采用球形铰链，各球头连接处均布置了压缩弹簧，以补偿球头与座的磨损，保证二者间的间隙，并缓和路面传来的冲击。第47页，共83页，2023年，2月20日，星期三第48页，共83页，2023年，2月20日，星期三（1）转向摇臂大端与转向摇臂轴相连，小端与转向拉杆绞接。摇臂与摇臂轴安装时要对正记号，以保证摇臂从中间向两边摆动时摆角大致相同。第49页，共83页，2023年，2月20日，星期三（2）转向直拉杆在转向轮偏转而且因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动。因此，为了不发生运动干涉，三者之间的连接件都是球形铰链。第50页，共83页，2023年，2月20日，星期三球头销接转向摇臂转向节臂第51页，共83页，2023年，2月20日，星期三（3）转向横拉杆两接头用螺纹与横拉杆体连接。接头旋装到横拉杆体上后，用夹紧螺栓夹紧。横拉杆体两端的螺纹，一为右旋，一为左旋。因此，在旋松夹紧螺栓以后，转动横拉杆体，可改变横拉杆的总长度，来调节前轮前束。第52页，共83页，2023年，2月20日，星期三（4）转向减震器第53页，共83页，2023年，2月20日，星期三2、与独立悬架配用的转向传动机构因为与独立悬架配合的转向桥必须是断开式的，所以转向梯形也必须分成两段或三段，并由在平行于路面的平面中摆动的转向摇臂直接带动或通过转向直拉杆带动，其余工作原理不变。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-齿轮齿条式转向器第54页，共83页，2023年，2月20日，星期三为何采用动力转向？四、动力转向系对转向系统的要求，最主要的是转向的灵敏性和操纵的轻便性。高的转向灵敏性，要求转向系具有小的传动比；好的操纵轻便性，则要求转向系具有大的传动比。可见这是一对矛盾，普通的转向系很难兼顾汽车的转向灵敏性和操纵的轻便性。为解决这一矛盾，越来越多的中型以上的货车和轿车采用了以发动机输出的部分动力为能源的动力转向装置。动力转向系统的功用：动力转向系统是利用一定的动力助力方式，帮助执行转向操作的转向总成。按动力介质的不同分为气压式、液压式和电动式三类。第55页，共83页，2023年，2月20日，星期三定义：用以将发动机(或电机)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，总称为动力转向系。组成：动力转向系统是在机械式转向系统的基础上加一套动力辅助装置组成的。包括机械转向器、转向控制阀、转向动力缸、转向油泵（或空气压缩机）、转向油罐组成。第56页，共83页，2023年，2月20日，星期三第57页，共83页，2023年，2月20日，星期三第58页，共83页，2023年，2月20日，星期三按传能介质分为气压式、液压式和电动式，其中液压式又分为常压式与常流式动力转向系类型常流式液压动力转向常压式液压动力转向第59页，共83页，2023年，2月20日，星期三按转向控制阀阀芯运动方式，可分为滑阀式与转阀式。第60页，共83页，2023年，2月20日，星期三1、常流滑阀式动力转向装置第61页，共83页，2023年，2月20日，星期三工作原理（右转向和随动作用）第62页，共83页，2023年，2月20日，星期三滑阀整体式动力转向器第63页，共83页，2023年，2月20日，星期三1-转向油泵2-油管3-阀体4-阀芯6-油管7-车轮8-转向拉杆9-动力缸10-转向摇臂11-转向横拉杆2、常流转阀式循环球动力转向器第64页，共83页，2023年，2月20日，星期三第65页，共83页，2023年，2月20日，星期三转向控制阀：用于控制压力油的流动方向。主要由阀体（阀套）3、阀芯4、输入轴组件及密封件等组成。扭杆1的一端同阀体3连接在转向轴上，另一端通过定位销与阀芯4相连。阀体3和阀芯4上开有相对应的油道，动力缸左腔和右腔分别与阀体上相对两油道相连，阀上还开有回油道。转向动力缸：为双向作用型，其作用是利用油压来扩大传送到转向传动机构上的转向力。动力缸缸体即转向器壳体，动力缸活塞即齿条活塞。第66页，共83页，2023年，2月20日，星期三第67页，共83页，2023年，2月20日，星期三北京切诺基汽车转阀整体式动力转向器1-卡环；2-锁销；3-短轴；4-扭杆；5-骨架油封；6-调整螺塞；7-锁母；8、10、11、15、20-O形密封圈；9-推力滚针轴承；12-阀芯；13-阀体；14-下端轴盖；16-锁销；17-转向螺杆；18-转向摇臂轴；19-转向螺母（齿轮-齿条）；21-转向器端盖；22-壳体；23-循环球导管；24-导管压紧板；25-侧盖；26-锁紧螺母；27-调整螺钉；28-推力滚针轴承；29-定位销；30-锁销；31-止回阀；32-进油口；33-出油口；34-滚针轴承第68页，共83页，2023年，2月20日，星期三输入轴组件1-扭杆2-锁销3-阀体（阀套）4-阀芯5-锁销6-轴盖7-短轴阀体及阀芯的结构a)阀体b)阀芯1-小孔（通动力缸前腔）2-小孔（通动力缸后腔）3-环槽4-缺口5-槽肩6-孔（通进油口）7-纵槽；8-锁销；9-孔（通回油孔）第69页，共83页，2023年，2月20日，星期三阀芯与阀体的相对位置；b)阀芯中的油流情况R-接右转向动力缸；L-接左转向动力缸；B-接转向油泵；C-接转向油罐汽车直线行驶时转阀的工作情况第70页，共83页，2023年，2月20日，星期三提示1：此处讲解较难，关键要理解阀体是随车轮的转动才转动，其转动慢于阀芯，从而使两者产生相对角位移。扭杆右端与阀芯通过2相连；扭杆左端通过29与阀体和转向螺杆相连，转向螺杆随转向轮旋转。汽车左转向时转阀的工作情况第71页，共83页，2023年，2月20日，星期三（1）汽车直行时的转向器的工作状态第72页，共83页，2023年，2月20日，星期三（2）汽车左转向时转向器的工作状态第73页，共83页，2023年，2月20日，星期三（3）汽车右转向时转向器的工作状态第74页，共83页，2023年，2月20日，星期三左转向时（右转向与此正相反），转动转向盘，短轴逆时针转动，通过下端轴销带动阀芯同步转动，同时弹性扭杆也通过轴盖、阀体上的销子带动阀体转动，阀体通过缺口和销子带动螺杆旋转，但由于转向阻力的存在，促使扭杆发生弹性扭转，造成阀体转动角度小于阀芯的转动角度，两者产生相对角位移。造成通下腔的进油缝隙减小（或关闭），回油缝隙增大，油压降低；上腔正相反，油压升高，上下动力腔产生油压差，齿条—活塞在油压差的作用下移动，产生助力作用。第75页，共83页，2023年，2月20日，星期三

如果油液总是按上面的方向流动，转向轮一直偏转，将会出现什么后果？所以，助力作用必须是随转向盘的转动而进行，随方向盘的停转而减小（维持），若继续转动，则继续助力。这就是所谓的“随动”作用（转向轮的偏转角随转向盘转角变化而变化）。随动作用是如何实现的？当转向盘转动后停在某一位