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1、1,学习任务六 汽车转向系统结构与拆装,2,工作情境描述： 一辆东风EQ1090E型汽车，在行驶15000公里后出现车辆行驶时转向困难，同时前轮有左右跑偏现象。根据汽车转向困难的原因,首先检查了方向盘的自由行程和方向盘的轴向间隙( 转向器轴承的预紧度),都没发现问题。拆下转向摇臂和转向直拉杆的连接螺钉, 将前轮用千斤顶抬起离开地面,用手左右转动两前轮, 发现前轮转动较为困难, 而用手转动方向盘,这时的方向盘几乎无阻力,于是确定, 前轮转向困难的原因可能是转向桥的主销和衬套之间间隙过小引起的。拆下主销, 将外圆用砂纸打磨,在主销的外圆上涂少许黄油, 装入后前轮转向困难故障排除,且汽车左右跑偏的问
2、题也得到解决。,3,学习目标：,通过本任务的学习应能:描述机械转向系的功用、基本组成和工作原理；描述机械转向系各机件名称及在汽车上的安装位置；描述转向器的类型及工作原理；叙述动力转向系的功用、组成、结构、工作原理；认识动力转向系基本组成和零部件。,4,学习时间：10学时,学习引导：,转向系的各组成部件及其作用,转向系的类型和工作过程,转向器的类型、构造和工作原理,转向操纵机构的组成和工作原理,转向传动机构的组成,动力转向的组成和工作原理,转向器拆装实验,5,一、转向系的功用与组成,1.功用： 改变或恢复汽车行驶方向的专设机构。 2.组成： 转向操纵机构 转向器 转向传动机构,知识准备1转向系的
3、类型、组成及工作过程,6,二、转向系的类型及工作原理,1.机械转向系,转向盘,转向轴,转向万向节,转向器,转向摇臂,转向主拉杆,转向节臂,转向节,梯形臂,横拉杆,转向梯形,7,8,机械式转向系的工作过程,9,2.动力转向系,机械转向器,转向摇臂,转向拉杆,转向节,梯形臂,转向横拉杆,转向油罐,转向油泵,转向控制阀,转向动力缸,10,11,组成：由转向操纵机构由转向盘、转向轴、转向轴管等；作用：是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。,一、转向操纵机构,1.转向盘（1）作用：将驾驶员的转向力矩传给转向轴，使转向轴转动从而使汽车转向。（2）组成：它主要由轮毂、轮辐和轮缘组成。,1轮缘 2轮辐 3轮
4、毂,知识准备2机械转向系的结构原理,12,材料：轮辐和轮缘： 心部有钢、铝或镁合金制的骨架、外表通过注塑方法包覆有一定形状的塑料外层或合成橡胶，以改善操纵转向盘的手感并提高驾驶员的安全性。装置：（1）安全气囊的电缆盘（2）汽车喇叭开关（3）巡航系统控制开关（4）音响控制开关（5）点火开关、雨刷等,13,2.转向轴 转向轴是将驾驶员作用于转向盘的转向操纵力矩传给转向器的传力轴，它的上部与转向盘固定连接，下部装有转向器。 转向轴与转向器连接方式：一种是与转向器的输入轴直接连接，另一种是通过十字轴万向节或挠性万向节间接与转向器的输入轴相连接。 现代汽车的转向轴除装有柔性万向节外，有的还装有能改变转向
5、盘工作角度(转向轴的传动方向)和转向盘高度(转向轴轴向长度)的机构，以方便不同体型驾驶员的操纵。,14,还有一种带有转向安全装置的转向柱，此类转向操纵机构的转向管柱分为上下两段，当发生撞车时，上下两段相互分离或相互滑动，从而有效地防止转向盘对驾驶员的伤害，但转向操纵机构本身不包含有吸能装置。 常见转向柱： （1）防撞转向柱 （2）倾斜度可调转向柱 （3）伸缩转向柱,15,16,17,18,19,20,如图所示的是一种转向轴伸缩机构,21,二、转向器,功用： 转向系中的减速增距传动装置，增大转向盘传到转向节的力，并改变力的传递方向。,分类： 按其结构型式可分为齿轮齿条式、循环球式和蜗杆曲柄指销式
6、等，现在汽车的转向器已演变定型，中型和重型汽车多采用循环球式转向器，小型汽车多采用齿轮齿条式转向器。 按其作用力的传递特性分为：可逆式转向器、不可逆式转向器和极限可逆式转向器,22,1.转向器的要求及传动方式,（1）要求：兼顾灵敏性与轻便 转向器的传动比越大，转动转向盘所需要的操纵力就越小，但转向操纵的灵敏度就会下降。有的汽车转向器在转向过程的不同阶段，其传动比的大小是不相等的（可变传动比转向器）。,（2）传动方式： 1）通常称转向操纵力由转向盘传到转向摇臂(或齿条轴)的过程为正向传动，相应的传动效率称为正传动效率； 2）由路面的冲击力反向通过转向摇臂(或齿条轴)和转向器传到转向盘的过程称为逆
7、向传动，相应的传动效率称为逆传动效率。 3）根据转向器正向和逆向传力的特性不同，转向器可分为可逆式转向器、不可逆式转向器和半可逆式转向器三种类型。,23,可逆式转向器： 作用力很容易由转向盘经转向器传到转向摇臂，而转向摇臂所受的路面冲击力也很容易地经转向器传到转向盘。 正、逆传动效率都很高，有利于汽车转向后转向轮自动回正，但也易“打手”，常用不可逆式转向器： 逆效率很低的转向器。 无路感，不能回正，易磨损，不用极限可逆式转向器： 作用力很容易由转向盘经转向器传到转向摇臂，而转向摇臂所受的路面冲击力只有在很大时才能经转向器传到转向盘。 正效率远大于逆效率的转向器。既能回正，又有路感，理想,24,
8、（3）转向盘自由行程 不论哪一类型转向器，各连接零件之间和传动副之间总是存在间隙，当汽车处于直线行驶时，转动转向盘消除这些间隙和克服机件的弹性变形使车轮开始偏转，这时转向盘转过的角度称为转向盘自由行程。 转向盘自由行程对于缓和路面冲击及避免驾驶员过度紧张是有利的 规定：转向轮处于直线行驶位置，转向盘向左向右的自由行程不超过15 调整：转向器传动副的啮合间隙和轴承间隙,25,转向器按结构不同分为： 齿轮齿条式转向器、循环球式转向器、蜗杆曲柄销式转向器,2.转向器,齿轮齿条式转向器,构造：,1.转向横拉杆 2.防尘套 3.球头座 4.转向齿条 5.转向器壳体 6.调整螺塞 7.压紧弹簧 8.锁紧螺
9、母 9.压块 10.万向节 11.转向齿轮轴 12.向心球轴承 13.滚针轴承,26,齿轮齿条式转向器的工作过程,27,28,特点： 齿轮齿条式转向器是以齿轮和齿条传动作为传动机构。具有结构简单，轻巧，工作可靠、使用寿命长、传力杆件少，维修方便，操纵灵敏等优点。,应用： 目前广泛用于采用前轮独立悬架的轻、微型汽车和中、高级轿车上，如上海桑塔纳、一汽奥迪、天津TJ7100 、南京依维柯等。,29,循环球式转向器,组成： 一般有两套传动副，第一套是螺杆螺母传动副， 第二套是齿条齿扇传动副。,第二级齿条齿扇传动副,第一级螺杆螺母传动副,30,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
10、。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成球流。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。,工作过程：,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。,31,循环球式转向器实物,32,主动齿轮：两头小，中间大从动齿轮：两头大，中间小传动比：两头大，中间小故两头操纵省力 中间路感好,33,(3)蜗杆曲柄指销式转向器,蜗杆曲柄指销式转向器的传动副以转向蜗杆为主动件，其从动件是装在摇臂轴曲柄端部的指销。转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动,34,35,三、转向传动
11、机构,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,与非独立悬架配用的转向传动机构主要包括转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形。,1.与非独立悬架配用的转向传动机构,36,2.与独立悬架配用转向传动机构,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悬架左摆管；9悬架,当转向轮独立悬挂时，每个转向轮都需要相对于车架作独立运动，因而转向桥必须是断开式的。与此相应，转向传
12、动机构中的转向梯形也必须是断开式的。,37,38,3.转向机构中主要部件, 转向摇臂,结构： 大端与转向摇臂轴相连，小端与转向直拉杆绞接。,安装： 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。,39,作用：把转向器输出的力和运动传给转向直拉杆或转向横拉杆，进而推动转向轮偏转,40, 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。,接转向节臂,螺塞 调弹簧的预紧度,油 嘴,球头销,直拉杆,接转向摇臂,41,42,43, 转向横拉杆,在旋松夹紧螺
13、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。,44,45,作用：是克服汽车行驶时转向轮产生的摆振，并提高汽车行驶的稳定性和乘座的舒适性。连接：一端与车身或前桥铰接，另一端与转向直拉杆或转向器铰接特点：结构与悬架减振器相似，但二者的特性不同。前者特性是对称的,1.连接环衬套 2.连接环橡胶套 3.油缸4.压缩阀总成 5.活塞及活塞杆总成 6.导向座 7.油封 8.挡圈 9.轴套及连接环总成10.橡胶储液缸, 转向减振器,46,1.什么是转向盘的自由行程?为什么转向盘会留有自由行程?自由行程过大或过小对汽车转向操纵性能会有何影响?一般范围应是多少?,作业,47,用以将发动机(或电机
14、)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，总称为动力转向器。,采用动力转向系统的汽车转向所需的能量，在正常情况下，只有小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动机(或电机)驱动的油泵(或空气压缩机)所提供的液压能(或气压能)。,1.什么是动力转向器？,2.动力来源：,知识准备3动力转向系的结构及工作过程,48,2.根据机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者在转向装置中的布置和联接关系的不同，液压动力转向装置分为整体式（机械转向器、转向动力缸和转向控制阀三者设计为一体）、分体式（机械转向器
15、和转向控制阀组合成一个整体，转向动力缸是单独设置）和转向加力器（机械转向器独立，转向控制阀和转向动力缸组合成一体）三种结构型式。,一、动力转向类型,1.按传能介质的不同分为动力转向器有电动式、气压式和液压式。,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，工作滞后时间短，而且能吸收来自不平路面的冲击。因此，液压动力转向器已在各类各级汽车上获得广泛应用。,49,3按液压系统压力状态分常压式：液压系统中总是保持高压常流式：只有转向时，液压系统才有压力,50,1）常压式液压助力转向系统特点: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，
16、系统工作管路中总是保持高压。,51,2）常流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。,52,4液压助力转向系统的转向控制阀1）滑阀式转向控制阀阀体沿轴向移动来控制油液流量的转向控制阀，称为滑阀式转向控制阀，简称滑阀。,53,2）转阀式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，称为转阀式转向控制阀，简称转阀。,54,1.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。转向油泵安装在发动机上，由曲轴通过皮带驱动并向外输出液压油。转向油罐有进、出油管接头，通过油管分别与转向油
17、泵和转向控制阀联接。转向控制阀用以改变油路。机械转向器和缸体形成左右两个工作腔，它们分别通过油道和转向控制阀联接。,二、动力转向系的组成及工作原理,55,当汽车直线行驶时，转向控制阀2将转向油泵6泵出来的工作液与油罐相通，转向油泵处于卸荷状态，动力转向器不起助力作用。当汽车需要向右转向时，驾驶员向右转动转向盘，转向控制阀将转向油泵泵出来的工作液与R腔接通，将L腔与油罐接通，在油压的作用下，活塞向下移动，通过传动结构使左、右轮向右偏转，从而实现右转向。向左转向时，情况与上述相反。,2.工作原理：,56,三、液压动力转向器,1.动力转向器结构,57,动力转向器油路简图,58,动力转向器工作过程,5
18、9,动力转向器工作过程演示,60,工作原理（1）汽车直线行驶时：,汽车直线行驶时，阀芯处于阀体对中位置，压力油同时通左、右两腔，并且与油箱相通，左右动力缸油压相等，汽车保持直线行驶,61,（2）汽车左转弯时：,汽车左转向时，阀芯与阀套的相对位置发生改变，液压油流入动力缸右腔，另一腔通油箱，产生压差，促进汽车左转,62,63,64,65,66,67,68,（1）作用： 转向油泵是助力转向系统的动力源。转向油泵经转向控制阀向转向助力缸提供一定压力和流量的工作油液。目前，转向油泵大多采用双作用式叶片泵。,l.驱动轴 2.壳体 3.前配油盘 4. 叶片 5.储油罐 6.定子 7.后配油盘 8.后盖 9
19、.弹簧 10.管接头 11.柱塞 12.阀杆 13.钢球 14.转子 A.出油口 B.出油腔 C.进油腔 D.油道 H.主量孔,（2）结构：,69,当转子顺时针方向旋转时，叶片在离心力及高压油的作用下紧贴在定子的内表面上。其工作容积开始由小变大，从吸油口吸进油液；而后工作容积由大变小，压缩油液，经压油口向外供油。由于转子每旋转一周，每个工作腔都各自吸、压油两次，故将这种型式的叶片泵称为双作用式叶片泵。双作用叶片泵有两个吸油区和两个排油区，并且各自的中心角是对称的，所以作用在转子上的油压作用力互相平衡。因此，这种油泵也称为卸荷式叶片泵。,进油口,出油口,叶片式油泵,(3) 叶片泵的工作原理,70
20、,由机械转向器、电动机、离合器、控制装置、转矩传感器和车速传感器组成,四、电动转向,转矩传感器,电动机,离合器,减速器,转向器,1.结构,71,2.电动转向工作原理,扭矩传感器,车速传感器,电动机离合器,转向助力,控制装置,72,73,电控式动力转向系工作过程,当驾驶员操纵转向盘时，装在转向盘轴上的转向扭矩传感器，根据输入力的大小，产生相应的电压信号，该信号与车速信号同时输入电控单元（ECU），经电控单元运算确定阻力转矩的大小和转向，即控制电动机的电流和转向，形成与工况相适应的转向助力加在转向机构上，使汽车转向行驶。,74,75,小 结,1.转向系的功用与组成,2.重点掌握机械转向系组成和工作原理,转向器和转向传动机构,3.分析和比较动力转向系的工作情况,4.了解四轮转向系的优点和分类,
