6.1转向系统概述课件-《汽车底盘构造与维修》同步教学（中国石油大学出版社）

转向系统的构造与检修目录CONTENTS转向系统概述01机械式转向系统概述02动力转向系统概述03电子控制动力转向系统概述04转向系统常见故障的诊断与维修05转向系统概述01汽车在行驶过程中，由于行驶路线的改变，或为了避让行人、障碍物等多种原因，汽车的行驶方向需要经常改变或不断修正。为此，汽车有一套专门的机构来使转向轮绕主销轴线偏转一定角度，直到新的行驶方向符合驾驶员的要求时，再将转向轮恢复直线行驶位置。这种用来改变或恢复汽车行驶方向的机构称为转向系统。一、转向系统的作用

汽车转向系统一般由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三个基本部分组成，如图6-1所示。转向操纵机构是驾驶员操纵转向器的工作机构，主要由转向盘、转向轴、转向柱管等组成。转向器是将转向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿条轴的直线往复运动，并对转向操纵力进行放大的一种特殊的减速机构。转向器固定在汽车车架或车身上，转向操纵力通过转向器后一般还会改变运动方向。转向传动机构是将转向器输出的力和运动传给车轮（转向节），并使左、右车轮按照一定关系进行偏转的机构。二、转向系统的组成1.机械式转向系统三、转向系统的分类机械式转向系统的结构如图6-2所示。汽车转向时，驾驶员作用于转向盘上的力，经过转向轴（转向柱）传到转向器，转向器将转向力放大后，又通过转向传动机构的传递，推动转向轮偏转，从而使汽车行驶方向改变。机械式转向系统的特点是，汽车的转向完全由驾驶员所施加的操纵力来实现，操纵较费力，劳动强度较大，但其具有结构简单、工作可靠、路感性好、维护方便等优点，多应用于中小型货车或轿车上。

液压式动力转向系统是在机械式转向系统的基础上，增加了转向油管、转向油泵等液压助力装置，如图6-3所示。

当汽车转向时，由发动机驱动的油泵产生高压油。高压油在控制阀的作用下，进入动力缸推动转向轮偏转。这时作用在转向盘的作用力就很小，从而减轻了驾驶员的驾驶强度。液压式动力转向系统操纵轻便，灵活省力，维护简单，广泛应用于高级轿车和重型货车上。三、转向系统的分类2.液压式动力转向系统3.电动式动力转向系统三、转向系统的分类电动式动力转向系统由ECU、电动机、减速机构和转矩传感器等组成，如图6-4示。当汽车转向时，ECU根据传感器检测的转向力矩及转向速度等参数，计算出最佳作用力后操作电动机工作，推动转向，减轻驾驶员的驾驶强度。电动式动力转向系统具有节能环保、无须油压管路系统、不直接消耗发动机功率、安装自由度大等优点，但电能动力不如液压动力大，目前只用于前轴负荷较小的轿车上。

转向盘在空转阶段的角行程（不使转向轮发生偏转而转向盘所能转过的角度）称为转向盘的自由行程。转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向左、右任何一方向的自由行程不应超过15°。当自由行程超过25°时必须及时进行调整（机械转向系统）。

转向盘的自由行程有利于缓和路面冲击，避免驾驶员过度紧张，但角度不宜过大或过小。角度过大会导致车辆在进行转向动作时反应过慢，增加了车辆的不安全因素；角度过小则会很容易改变车辆原来行驶的轨迹，增加驾驶员的驾驶强度。四、转向盘的自由行程机械式转向系统概述02

转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转向操纵机构，包括转向盘、转向轴等，如图6-5所示。一、转向操纵机构

转向盘即方向盘，是汽车、轮船、飞机等的操纵行驶方向的轮状装置。转向盘一般通过花键与转向轴相连。在驾驶员与车轮之间引入的齿轮系统操作灵活，很好地隔绝了来自道路的剧烈振动。转向盘由轮缘、轮辐和轮毂组成，如图6-6所示。转向盘的细牙内花键与转向轴连接。转向盘上装有喇叭按钮，有些轿车的转向盘上还装有车速控制开关和安全气囊。1.转向盘一、转向操纵机构3.电动式动力转向系统多功能转向盘是指在转向盘两侧或下方设置一些功能键，包括音响控制、语音控制、蓝牙电话等，如图6-7所示。还有的汽车将定速巡航键也设置在转向盘上。多功能转向盘的优点：驾驶员可以直接在转向盘上操控车内的电子设备，不需要在中控台上寻找各类按钮，可以更专心地注视前方，提高行车的安全性。一、转向操纵机构

转向轴是连接转向盘和转向器的传动件，转向柱管固定在车身上，转向轴从转向柱管中穿过，支承在柱管内的轴承和衬套上，如图6-8所示。

轿车除要求装有吸能式转向盘外，还要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。转向轴和转向柱管吸能装置的基本工作原理是，当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，通过转向柱管或支架产生塑性变形、转向轴产生错位等方式，吸收冲击能量。2.转向轴、转向柱管及其吸能装置一、转向操纵机构2.转向轴、转向柱管及其吸能装置转向柱管吸能装置的工作原理是，发生碰撞时，转向器向后移动，下转向轴插入上转向轴的孔中，上转向轴被压扁，吸收了冲击能量，此外，转向柱管通过支架和U形金属板固定在仪表板上。当驾驶员身体撞击转向盘后，转向柱管和支架将从仪表板上脱离下来向前移动。这时，一端固定在仪表板上而另一端固定在支架上的U形金属板就会产生扭曲变形并吸收冲击能量，其工作原理如图6-9所示。一、转向操纵机构1.齿轮齿条式转向器

齿轮齿条式转向器分为两端输出式和中间（单端）输出式两种。

两端输出的齿轮齿条式转向器的结构如图6-10所示，作为传动副主动件的转向齿轮轴通过轴承安装在转向器壳体中，其上端通过花键与万向节叉和转向轴连接。与转向齿轮啮合的转向齿条水平布置，两端通过球头座与转向横拉杆相连。弹簧通过压块将齿条压靠在齿轮上，保证无间隙啮合。弹簧的预紧力可用调整螺塞调整。当转动转向盘时，转向齿轮轴转动，使与之啮合的转向齿条沿轴向移动，从而使左右横拉杆带动转向节左右转动，使转向车轮偏转，实现汽车转向。中间输出的齿轮齿条式转向器的结构及工作原理与两端输出的齿轮齿条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓与左、右转向横拉杆相连。在中间输出的齿轮齿条式转向器上，齿条的一端通过内、外托架与转向横拉杆相连。二、转向器2.循环球式转向器循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的转向器之一，其一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副，其结构如图6-11所示。为了减少转向螺杆与转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球，以实现滚动摩擦。转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。二、转向器二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道。螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。2.循环球式转向器转向螺母外有两根钢球导管，每根导管的两端分别插入螺母侧面的一对通孔中，导管内装满了钢球。这样，两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球“流道”。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，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶的作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”，如图6-12所示。二、转向器在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。3.蜗杆指销式转向器

如图6-13所示，蜗杆指销式转向器利用具有梯形截面螺纹的转向蜗杆支承在转向器壳体两端的球轴承上，蜗杆与锥形指销相啮合，指销用双列圆锥滚子轴承支于摇臂轴内端的曲柄孔中。当转向蜗杆随转向盘转动时，指销沿蜗杆螺旋槽上下移动，并带动曲柄及摇臂轴转动。目前汽车使用的蜗杆曲柄指销式转向器多数是双指销式，即有两个指销。二、转向器定义作用组成1.定义

从转向器到转向轮之间的所有传动杆件统称为转向传动机构。2.作用

转向传动机构的作用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使转向轮偏转，并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。3.组成

转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转向横拉杆、转向节、梯形臂等组成，与非独立悬架和独立悬架配用的转向传动机构在结构上有所区别。三、转向传动机构

与非独立悬架配用的转向传动机构的结构如图6-14所示。转向摇臂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，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，应对齐此标记。其小端用球头销与主拉杆做空间铰链连接。

转向直拉杆是转向摇臂与转向节臂间的传动件，它与转向摇臂和转向节臂用球形铰链连接，以保证空间运动时不发出运动干涉。1）与非独立悬架配用的转向传动机构三、转向传动机构2）与独立悬架配用的转向传动机构

与独立悬架配用的转向传动机构的结构如图6-15所示。这种机构采用了齿轮齿条式转向器，省去了转向传动机构中的主拉杆等部件，相对来说更简单、实用。三、转向传动机构2）与独立悬架配用的转向传动机构（1）转向横拉杆。转向横拉杆分左、右两根，其内端是与横拉杆压接成一体的不可调节的圆孔接头，孔内压装有缓冲环，与转向齿条上的连接支架下部的两孔用螺栓铰链连接。转向横拉杆外端为带球头销的可调式接头，球头销与转向臂相连，用防松螺母拧紧，通过调节横拉杆长度可调整前轮前束值。转向横拉杆的外形及结构如图6-16所示。三、转向传动机构2）与独立悬架配用的转向传动