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1、第二十三章 汽车转向系统,主要内容,概述；转向操纵机构；转向器；转向传动机构；液压助力转向系统；,第一节 概述,汽车转向系统的定义：汽车中用来改变或者恢复其行驶路线的系统。,汽车转向系统的功用、类型,按汽车转向系统能源机械转向系统动力转向系统,以驾驶员的体力为转向能源，其中所有的传力件都是机械零件。,兼用驾驶员的体力和发动机动力为转向能源，其转向系统中需要增加动力转向装置。,汽车转向系统的功用：保证汽车按驾驶员的要求进行转向和正常行驶。,机械转向系统的组成,机械式转向系统主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。,从转向盘到转向器（不包括转向器）的一系列零部件属于转向操纵机构，由转向摇臂至
2、转向梯形的一系列零部件（不含转向节）属于转向传动机构。,机械转向系统的组成,转向操纵机构方向盘转向管柱转向万向节,转向传动机构转向摇臂转向拉杆转向节臂转向梯形机构,转向万向节的作用方便布置；消除安装误差和安装支架变形引起的不利影响；可以方便的实现零部件的通用化和系列化。,机械转向系统的组成,机械转向系统的组成(视频),动力转向系统的组成,动力转向装置：转向油罐、转向油泵、转向控制阀、转向动力缸。,机械转向装置：转向操纵装置、转向器、转向传力装置。,转向轴带动转向控制阀转动，使转向动力缸活塞一侧接通压面压力为零的转向油罐，另一侧接通高压油泵出油口，推动活塞杆移动。,转向加力装置失效时，应能由驾驶
3、员独立承担转向任务。,两侧车轮偏转角之间的理想关系,为避免在汽车转向时加大对车轮的磨损，希望汽车转向时每个车轮都作纯滚动。即要求所有车轮的轴线都相交于一点。,汽车内轮转角与外轮转角之间的关系如下：cot=cot+B/L,B两侧主销轴线与地面相交点的距离；L汽车的轴距；R为汽车转向半径；O为汽车转向中心,两侧车轮偏转角之间的理想关系,转向梯形要合理设计。,汽车最小转弯半径：当外转向轮偏转角达到最大值max时，转向半径最RminRmin=L/sin(max),汽车转弯半径 R=L/sin,只用前轴转向的三轴汽车，由于中、后轮总是平行的，因此不存在理想的转向中心；计算转向中心时用一个与中、后轴线等距
4、的平分线作为假想轴线。,两侧车轮偏转角之间的理想关系,一、三轴为转向桥的三轴汽车，设L1、L2分别为一轴、三轴到二轴的距离。,前轴cot1=cot1+B/L1后轴cot2=cot2+B/L2,转向梯形需要满足相应的设计要求。,两侧车轮偏转角之间的理想关系,一、二轴为转向桥的四轴汽车，以三四轴之间的平分线为转向基线， L1、L2分别为一轴、二轴到基线的距离。,两侧车轮偏转角之间的理想关系,若设L1=L2=L/2,则有1=2= 1=2=,汽车最小转弯半径：Rmin=L/2sin(max),仅为同轴距前轮转向双轴汽车转弯半径的一半。,转向系的角传动比,转向器角传动比i1,转向传动机构角传动比i2,转
5、向系角传动比i,i= i1*i2,转向系角传动比越大，转向越省力，但转向灵敏度降低。,对于一般汽车，转向传动机构角传动比i2约为1 ，转向系统角传动比主要取决于i1。货车为1632，轿车为12-20。,转向盘的自由行程,定义：转向盘空转阶段的行程，称为转向盘的自由行程。,转向盘自由行程的作用：可以缓和路面冲击，避免驾驶员过分的紧张和疲劳；但过大转向盘自由行程会降低转向灵敏度，一般为1015。,自由行程产生的原因：转向系统中个传动件之间存在安装间隙。,第二节 转向操纵机构,转向操纵机构的组成和布置,转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转向操纵机构。,转向盘,组成：轮缘、轮辐、轮毂。,转向盘内部由
6、成形的金属骨架构成，外面包有柔软的橡胶或树脂。,转向盘轮毂的细牙内花键与转向轴连接。,转向盘上都装有喇叭按钮，有些轿车的转向盘上还装有车速控制开关和安全气囊。,转向盘要有缓冲吸能特性。,转向轴和转向柱管及其吸能装置,转向轴是连接转向盘和转向器的传动件，用以传递转矩。,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。,转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。,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。,转向轴错位缓冲,转向轴错位和支架变形缓冲,转向柱管变形吸收冲击能量并缓冲,转向器
7、的传动效率：转向器的输出功率与输入功率的比值称为转向器的效率。,转向器的正效率：功率由转向轴输入，转向摇臂输出的传动效率为正效率。转向器的逆效率：功率由转向摇臂输入，转向轴输出的传动效率为逆效率。,第三节 转向器,转向器的传动效率,转向器的传动效率可分为正效率和逆效率。,逆效率很高的转向器称为可逆式转向器，逆效率很低的转向器称为不可逆的转向器，逆效率略高于不可逆式的转向器称为极限可逆式转向器。,可逆式转向器、不可逆转向器与极限可逆式转向器的比较可逆式转向器可以将路面阻力完全反馈到转向盘，驾驶员路感好，可以实现方向盘的回正，但可能发生“打手”现象；不可逆式转向盘让驾驶员丧失路感，无法根据路面阻力
8、调整方向盘转距，方向盘不会回正。极限可逆式转向器可以获得一定的路感，转向盘可自动回正。,不可逆式转向器应用较少，现代汽车大部分采用可逆，部分越野车辆采用极限可逆式转向器。,转向器的传动效率,转向器的分类,齿轮齿条式转向器循环球式转向器蜗杆曲柄指销式转向器 Worm lever peg steering gear,齿轮齿条式转向器,齿轮齿条式转向器的传动件为齿轮和齿条。,齿轮齿条式转向器,齿轮齿条式转向器,特点结构简单，紧凑；质量轻；转向灵敏；制造容易，成本低；正、逆效率高。转向传动机构简单，不需要转向摇臂和直拉杆。,齿轮齿条式转向器,特别适用于与烛式和麦弗逊式独立悬架配用,循环球式转向器,循环
9、球式转向器,齿扇的齿厚在分度圆上沿齿扇轴线按线性关系变化。,循环球式转向器,转向螺杆转动时，通过钢球力传。,一般采用两级传动：第一级为螺杆螺母传动副，第二级为齿条齿扇传动副。,循环球式转向器,特点正传动效率高达90%95%，转向省力；寿命长，工作平稳；逆效率也很高，容易打手,但对于前轴荷小、行驶路面好的汽车影响不大。,循环球式转向器,蜗杆曲柄指销式转向器,传动副的组成：转向蜗杆(主动件) 和指销(从动件)。,双指销式转向器的特点大多情况两指均参与啮合。每个指销所承受的载荷小，因此寿命长；结构复杂，对蜗杆加工精度要求高。,蜗杆曲柄指销式转向器,双指销式转向器,调整螺塞用以调整支承蜗杆的角接触球轴
10、承预紧度。,第四节 转向传动机构,从转向器到转向节之间的所有传动杆件总称为转向传动机构。,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。,转向传动机构的组成与布置因转向器位置和转向轮悬架类型不同而不同。,与非独立悬架配用的转向传动机构,转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形等零部件组成，其中转向梯形由梯形臂和转向横拉杆构成。,前桥仅为转向桥。,前桥为转向驱动桥或发动机位置较低。,转向摇臂在水平面内摆动。,转向摇臂,循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器通过转向摇臂与转
11、向直拉杆相连。,转向摇臂的大端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴的外端连接，小端通过球头销与转向直拉杆作空间铰链连接。,转向直拉杆,转向直拉杆是转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件。,弹簧作用:补偿球头与座的磨损并缓解转向节传来的冲击。,在转向轮偏转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，为了不发生运动干涉，三者之间的连接件都是球形铰链。,转向横拉杆,转向横拉杆是转向梯形机构的底边，由横拉杆体和旋装在两端的横拉杆接头组成。,特点：两端螺纹，一端为左旋，另一端为右旋，长度可调，通过调整横拉杆的长度，可以调整前轮前束。,转向横拉杆与梯形臂用球头销连接。,
12、弹簧保证两球头座与球头紧密接触，并起缓冲作用。,与独立悬架配用的转向传动机构,当转向轮采用独立悬架时，转向桥是断开式的，转向传动机构中的转向梯形也必须断开。,与独立悬架配用的多数是齿轮齿条式转向器，转向器布置在车身上，转向横拉杆通过球头销与齿条及转向节臂相连。,与独立悬架配用的转向传动机构,当采用循环球式转向器时，转向传动机构的杆件较多。,与独立悬架配用的转向传动机构,第五节 液压助力转向系统,动力转向系统是将发动机输出的部分机械能转化为压力能（或电能），并在驾驶员控制下，对转向传动机构或转向器中某一传动件施加辅助作用力，使转向轮偏摆，以实现汽车转向的一系列装置。,助力转向系统概述,动力转向系
13、统由机械转向器和转向加力装置组成；根据助力能源形式的不同可以分为液压助力、气压助力和电动机助力三种类型。,液压助力转向系统应用较为普遍，可分为常压式液压转向系统和常流式液压转向系统。,特点：无论转向盘处于中立位置还是转向位置，也无论转向盘保持静止还是运动状态，系统工作管路中总是保持高压。,常压式液压助力转向系统,特点：转向油泵始终处于工作状态，但液压助力系统不工作时，基本处于空转状态。多数汽车都采用常流式液压助力转向系统 。,常流式液压助力转向系统,阀体沿轴向移动来控制油液流量的转向控制阀，简称滑阀。,液压助力转向系统的转向控制阀,阀体绕其轴线转动来控制油液流量的转向控制阀，简称转阀。,汽车转向系统的组成；两侧转向轮偏转角之间的理想关系式；汽车转向系统中防止驾驶员身体受伤害的安全防护措施；几种常用转向器的结构特点；典型转向传动机构的组成及布置。,本章学习重点,转向系统由哪几部分组成？常用的转向器有哪几种类型？何为转向器角传动比、转向传动机构角传动比和转向系统角传动比？为同时满足转向省力和转向灵敏的要求，应采取哪些措施汽车转向系统中一般采用哪些防止驾驶员身体受伤害的安全防护措施？,作业,
