任务一 转向系统的功用与组成

汽车悬挂、转向与制动系统维修汽车维修底盘维修汽车转向系统任务一

转向系统的功用与组成知识目标（1）掌握转向系统的功用。（2）掌握转向系统的工作原理。（3）掌握转向系统的分类与组成。能力目标（1）能够描述转向车轮的运动规律。（2）能够阐述转向传动比的意义。任务目标转向系统是汽车底盘中的重要组成部分，关系到汽车行驶的操纵性和安全性。它能够使汽车在行驶过程中改变行驶方向，并使作用在转向盘上的力矩传到车轮上。下面进入汽车转向系统功用与组成的学习。任务引入相关知识用来改变或保持汽车行驶方向的机构称为汽车转向系统。转向系统的功用是使汽车在行驶过程中能够按照驾驶员的操纵要求适时地改变行驶方向，并在受到路面传来的偶然冲击而使汽车意外偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持汽车稳定地行驶。转向系统是汽车保持安全行车的重要系统之一，因此对转向系统进行及时的检查维护是保证安全行车、减少交通事故的有效措施。汽车转向系统如图2-1所示。一、转向系统的功用机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械式的。机械转向系统由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成，如图2-2所示。二、转向系统的分类机械转向系统11）转向操纵机构转向操纵机构由转向盘、转向轴、转向管柱等组成，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。2）转向器转向器（也称转向机）是完成由旋转运动到直线运动（或近似直线运动）的一组齿轮机构，同时也是转向系统中的减速传动装置。目前较常用的有齿轮齿条式、循环球曲柄指销式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、蜗杆滚轮式等。3）转向传动机构转向传动机构的功用是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，且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。1）液压动力转向系统（图2-3）当驾驶员转动转向盘时，通过机械转向器使转向横拉杆移动，并带动转向节臂，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员完成转向操作。由于有转向加力装置的作用，驾驶员只需比采用机械转向系统时小得多的转向力矩，就能使转向轮偏转。动力转向系统22）电动助力动力转向系统电动助力动力转向系统，简称电动式EPS。电动式EPS利用电动机作为助力源，根据车速和转向参数等因素，由电子控制单元完成助力控制，其原理可概括如下：当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的转矩传感器不断地测出转向轴上的转矩信号，该信号与车速信号同时输入电子控制单元。电子控制单元根据这些输入信号，确定助力转矩的大小和方向，即选定电动机的电流和转动方向，调整转向辅助动力的大小。电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增矩后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。例如，福克斯的EHPAS电子液压系统由电脑根据发动机转速、车速及转向盘转角等信号，驱动电子泵给转向系统提供助力。电动助力动力转向系统，如图2-4所示。汽车转向系统由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三部分组成，其具体组成如图2-5所示。转向操纵机构包括转向盘、转向轴、转向万向节、转向传动轴；转向器有多种类型，轿车上常采用齿轮齿条转向器；转向传动机构包括转向摇（垂）臂、转向直（纵）拉杆、转向节臂、转向梯形臂、转向横拉杆等。三、汽车转向系统的基本组成和工作原理基本组成1如图2-5所示，汽车转向时，驾驶员转动转向盘，通过转向轴、转向万向节和转向传动轴，将转向力矩输入转向器。转向器中有1~2级啮合传动副，具有降速增矩的作用。转向器输出的转矩经转向摇臂，再通过转向直拉杆传给固定在左转向节上的转向节臂，使左转向节及装于其上的左转向轮绕主销偏转。左、右转向梯形臂的一端分别固定在左、右转向节上，另一端则与转向横拉杆做球铰链连接。当左转向节偏转时，经左转向梯形臂、转向横拉杆和右转向梯形臂的传递，右转向节及装于其上的右转向轮随之绕主销同向偏转一定的角度。左、右转向梯形臂和转向横拉杆构成转向梯形，其作用是在汽车转向时，使左、右转向轮按一定的规律进行偏转。工作原理2转向盘的转角与安装在转向盘同侧的转向轮偏转角的比值，称为转向系统角传动比，用iw表示。而转向盘转角和转向摇臂摆角之比i

1称为转向器角传动比。转向摇臂摆角与同侧转向轮偏转角之比i

2称为转向传动机构角传动比。显然i

w=i

1×i

2。i

w越大，则克服一定的地面转向阻力所需的转向盘上的转向力矩便越小，使转向操纵轻便，但操纵灵敏度就会下降。但i

w不能过大，过大将导致转向操纵不够灵敏，即转向盘转动的圈数增加。转向器角传动比i

1货车为16~32，轿车为12~22。转向传动机构角传动比i2一般为1左右。四、转向系统参数转向系统角传动比1汽车转向时，内侧车轮和外侧车轮滚过的距离是不等的。对于前置后驱汽车而言，后桥左、右两侧的驱动轮由于差速器的作用，能够以不同的转速滚过不同的距离。但前桥左、右两侧的转向轮要滚过不同的距离，必然要引起车轮沿路面边滚动边滑动，致使转向时的行驶阻力增大，轮胎磨损加剧。为避免这种现象，要求转向系统能保证在汽车转向时，所有车轮均做纯滚动。显然，只有在转向时，所有车轮的轴线都交于一点方能满足该要求。此交点O称为汽车的转向中心，如图2-6所示。由图2-6可见，汽车转向时内侧车轮转向角β大于外侧车轮转向角α。α与β的关系如下：转向时车轮运动规律2转向盘在空转阶段的角行程称为转向盘的自由行程，这主要是由转向系统各传动件之间的装配间隙和弹性变形所引起的，一般要求小于10°。具体检查方法：使汽车前轮处于直线行驶状态，用指尖向左、右侧轻轻推动转向盘，在转向盘外圆周上测量手感变重时（即轮胎开始转动）的自由行程。如该范围在规定值之内，说明状况正常，否则需要调整，不同的转向器，调整的方法也不同。转向盘自由行程3所谓四轮转向（FourWheelSteering，4WS）是指汽车转向过程中，4个车轮可根据前轮或行车速度等信号同时相对车身偏转。四轮转向汽车的后轮可以与前轮同向偏转，也可以反向偏转，如图2-7所示。若后轮转向与前轮转向方向相同，则为同向控制模式。其转弯半径比两轮转向的转弯半径大。汽车在40km/h以上行驶时，后轮同向偏转角为2.5°。其作用是使汽车在转向时车身与行驶方向的偏转角小，减少汽车调整行驶转向时的旋转和侧滑，提高操纵稳定性，且能保证汽车在潮湿路面上稳定地转向。若后轮转向与前轮转向方向相反，则为反向（逆向）控制模式，其转弯半径比两轮转向的转弯半径小。低速时后轮逆向偏转角最大为5°，适用于汽车驶入车库和在狭窄的拐角处转弯。随着车速的升高，后轮转向角变小，在车速达到40km/h时，转向角变成0°。这就提高了汽车停车或在狭小空间转向的机动性。四轮转向系统的工作方式有机械式、液压式和电动式等。五、四轮转向◆四轮转向系统的优点（1）在转向时能够基本保持车辆质心侧偏角为零，且能够改善汽车对转向盘输入的动态响应特性，在一定程度上改善横摆角速度和侧向加速度的瞬态响应性能指标，明显改善车辆高速行驶的稳定性。当在高速行驶中转向时，四轮转向系统通过后轮与前轮的同向转向，能有效降低车辆侧滑事故的发生概率，明显改善车辆高速行驶的稳定性及安全性，进而缓解驾驶者在各种路况下（尤其是在风雨天）高速