教学课件：第三章-汽车转向系.ppt

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1、1,第三章 汽车转向系统,第一节 转向系统概述 第二节 转向操纵机构 第三节 转向器 第四节 转向传动机构 第五节 液压助力转向系统 第六节 电动助力转向系统,本节将主要介绍以下内容,2,第一节 转向系统概述,转向系统定义：用来改变或恢复汽车行驶方向的 专设机构；转向系统功用：保证汽车能够按照驾驶员的意图 沿给定方向行驶。,3,转向工作原理（视频）,4,一、转向系统类型和组成,转向操纵机构：从转向盘到转向器之间的零部件。,转向传动机构：由转向器至转向节之间的零部件（不含转向节。,第一节 转向系统概述,转向器,1.机械转向系统组成,独立悬架用,5,1.机械转向系统组成,想一想：分析转向盘是如何带

2、动左右转向节绕主销偏转的？,第一节 转向系统概述,非独立悬架用,6,2.动力转向系统,动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机（或电动机）的动力作为转向能源的转向系统。动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。,第一节 转向系统概述,7,2.动力转向系统,第一节 转向系统概述,8,二、两侧转向轮偏转角之间的理想关系式,汽车转向行驶时，为了避免车轮相对地面滑动而产生附加阻力，减轻轮胎磨损，要求转向系统能保证所有车轮均作纯滚动，即所有车轮轴线的延长线都要相交于一点。cot=cot+B/L,第一节 转向系统概述,9,多轴汽车转向时所有车轮轴线的延长线也要相交于一点,第一节 转向系

3、统概述,10,三、转向系统的传动比i,1.转向器角传动比i1转向盘转角增量与相应的转向摇臂转角增量的比值。货车i1=1632；轿车i1=1220,2.转向传动机构角传动比i2转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧的转向节转角相应增量之比。,3.转向系统角传动比i转向盘转角增量与转向盘所在一侧的转向节的转角增量之比。ii1i2,第一节 转向系统概述,11,四、转向盘自由行程,转向盘在空转阶段的角行程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使驾驶员过度紧张是有利的，但不宜过大，否则将使转向灵敏性能下降。一般说来，转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任一方向的自由行程最好不超过1015。

4、当零件磨损严重到使转向盘自由行程超过2530时，必须进行调整。,第一节 转向系统概述,12,第三章 汽车转向系统,第一节 转向系统概述 第二节 转向操纵机构 第三节 转向器 第四节 转向传动机构 第五节 液压助力转向系统 第六节 电动助力转向系统,本节将主要介绍以下内容,13,第二节 转向操纵机构,一、转向操纵机构的组成及布置,组成：转向盘、转向柱管、转向轴上万向节、下万向节和转向传动轴等。,第二节 转向操纵机构,14,二、转向操纵机构的部件及安全装置,1.转向盘（视频）,第二节 转向操纵机构,15,转向盘的构造,第二节 转向操纵机构,16,转向盘的外形,第二节 转向操纵机构,17,2.转向轴

5、和转向柱管及其吸能装置,对于轿车要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。其基本结构原理是：当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，使支架或某些支承件产生塑性变形，从而吸收冲击能量。,第二节 转向操纵机构,18,可溃式转向柱,方向盘管柱会自动向前溃缩，这样使得驾驶员有足够的生存空间。,第二节 转向系统概述,19,汽车装用网格状转向柱管或波纹管式转向柱管的吸能装置，当发生猛烈撞车导致人体冲撞到转向盘上的力超过允许值时，则网格部分或波纹管部分将被压缩，产生塑性变形，吸收冲击能量，以减轻对人体的伤害。,第二节 转向操纵机构,20,转向柱（视频）,第二节 转向操纵机构,转向柱,21,22,第三章 汽车

6、转向系统,第一节 转向系统概述 第二节 转向操纵机构 第三节 转向器 第四节 转向传动机构 第五节 液压助力转向系统 第六节 电动助力转向系统,本节将主要介绍以下内容,23,第三节 转向器,24,一、转向器的传动效率,转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器传动效率。在功率由转向轴输入，由转向传动机构（如转向横拉杆或摇臂）输出的情况下求得的传动效率称为正效率；而传动方向与上述相反时求得的效率则称为逆效率。逆效率很高的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，故称为可逆式转向器。逆效率很低的转向器称为不可逆式转向器。逆效率略高于不可逆式的转向器称为极限可逆式转向器。,25,

7、二、齿轮齿条式转向器,齿轮齿条式转向器是以齿轮和齿条传动作为传动机构，适合与麦弗逊式独立悬架配用,第三节 转向器,26,齿轮齿条转向器的构造,第三节 转向器,27,齿轮齿条转向器的构造,第三节 转向器,28,齿轮齿条转向器在车上的布置,第三节 转向器,29,齿轮齿条转向器与转向横拉杆的连接,第三节 转向器,30,齿轮齿条式转向器（视频）,第三节 转向器,31,齿轮齿条式转向器特点,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；省略了转向摇臂和转向直拉杆，使转向传动机构简化；特别适合与烛式和麦弗逊式悬架配用；因此，它在轿车和微型车、轻型货车上得到了广泛地应用。,第

8、三节 转向器,32,三、循环球式转向器,循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副，,第三节 转向器,33,为了减少摩擦，在转向螺杆和螺母上都加工出其轮廓由两段或三段不同心的圆弧组成的断面为近似半圆形的螺旋槽，两者相配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道中装入许多钢球，使滑动摩擦变为滚动摩擦。,第三节 转向器,34,循环球式转向器的构造,第三节 转向器,35,循环球式转向器视频,第三节 转向器,36,四、蜗杆曲柄指销式转向器,第三节 转向器,37,蜗杆曲柄指销式转向器的构造,第三节 转向器,蜗杆式转向器,38,39,第三章 汽车转向系统,第一节 转向系统概述

9、第二节 转向操纵机构 第三节 转向器 第四节 转向传动机构 第五节 液压助力转向系统 第六节 电动助力转向系统,本节将主要介绍以下内容,40,第四节 转向传动机构,功用1.将转向器输出的力和运动传给转向节，使转向轮偏转；2.使两侧转向轮的偏转角满足cot=cot+B/L,41,一、与非独立悬架配用的转向传动机构,1.转向传动机构的组成与布置,主要包括：转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形。在前桥仅为转向桥的情况下，由转向横拉杆和左、右梯形臂组成的转向梯形一般布置在前桥之后。在发动机位置较低或转向桥兼充驱动桥的情况下，为避免运动干涉，往往将转向梯形布置在前桥之前。,第四节 转向传动机构,42

10、,2.转向摇臂,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。其小端带有球头销，以便与转向直拉杆作空间铰链连接。,想一想：转向摇臂与摇臂轴的装配位置如果不对，会带来什么问题？,第四节 转向传动机构,43,3.转向直拉杆,第四节 转向传动机构,44,4.转向横拉杆,想一想：调整横拉杆的长度可以达到什么调整目的？,第四节 转向传动机构,45,转向球绞视频,第四节 转向传动机构,46,二、与独立悬架配用的转向传动机构,当转向轮独立悬挂时，每个转向轮分别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，转向传动机构中的转向梯形也必须断开。,第四节 转向传动机构,47,第三章 汽车转

11、向系统,第一节 转向系统概述 第二节 转向操纵机构 第三节 转向器 第四节 转向传动机构 第五节 液压助力转向系统 第六节 电动助力转向系统,本节将主要介绍以下内容,48,一、动力转向系统概述,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不同方向的辅助作用力，使转向轮偏摆以实现汽车转向的一系列装置。汽车采用动力转向系统后，转向所需的能量，只有小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动机驱动的油泵、空气压缩机或发电机所提供的液压能、气压能或电能，从而减轻了驾驶员的转向操纵力。动力转向系统由机械转向器

12、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。,49,1.液压动力转向系统的类型,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，系统工作管路中总是保持高压。,第五节 液压助力转向系统,50,2）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，油泵基本处于空转状态。多数汽车都采用常流式液压助力转向系统。,第五节 液压助力转向系统,51,2.转向控制阀,第五节 液压助力转向系统,52,2）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

13、控制阀，简称转阀。,第五节 液压助力转向系统,53,3.常流式液压助力转向系统的结构布置方案,想一想：根据机械转向器、转向动力缸和转向控制阀三者组合方式的不同，分析带整体式动力转向器、带半整体式动力转向器和带转向加力器三种型式的特点？,第五节 液压助力转向系统,54,二、整体式动力转向器,第五节 液压助力转向系统,55,桑塔纳2000轿车整体式动力转向器零件分解图,第五节 液压助力转向系统,56,桑塔纳2000轿车动力转向系统油路,第五节 液压助力转向系统,57,捷达轿车整体式动力转向器,第五节 液压助力转向系统,58,转阀的构造及工作原理,第五节 液压助力转向系统,59,转阀工作原理动画,第

14、五节 液压助力转向系统,60,视 频,第五节 液压助力转向系统,61,整体式动力转向器的构造,想一想：该转向器使用了什么类型的机械转向器？,第五节 液压助力转向系统,62,1.转向油罐,三、转向油罐与转向液压泵,第五节 液压助力转向系统,63,2.转向液压泵,第五节 液压助力转向系统,64,四、电控液压助力转向系统,在传统液压助力转向系统的基础上加装电控系统，使辅助转向力的大小不仅与转向盘的转角增量（或角速度）有关，还与车速有关，就形成了电控液压助力转向系统。与传统液压助力转向系统相比，增加了液压反应装置和液流分配阀，而加设的电控系统则包括动力转向ECU、电磁阀和车速传感器等。电控液压助力转向

15、系统利用电控单元根据车速调节作用在转向盘上的阻力，通过控制转向控制阀的开启程度以改变液压助力系统辅助力的大小，从而实现辅助转向力随车速而变化的助力特性。,第五节 液压助力转向系统,65,电控液压助力转向系统,第五节 液压助力转向系统,66,第三章 汽车转向系统,第一节 转向系统概述 第二节 转向操纵机构 第三节 转向器 第四节 转向传动机构 第五节 液压助力转向系统 第六节 电动助力转向系统,本节将主要介绍以下内容,67,第六节 电动助力转向系统,电动助力转向（简称EPS）系统利用直流电动机提供转向动力，辅助驾驶员进行转向操作。电动助力转向系统根据其助力机构的不同可以分为电动液压式（简称EPH

16、S）和电动机直接助力式两种。,想一想：电动助力转向与电控液压助力转向有何不同？为什么会受到如此重视而快速发展？,第六节 电动助力转向系统,68,一、电动液压助力转向系统,电动液压助力转向系统的液压泵（齿轮泵）通过电动机驱动，与发动机在机械上毫无关系，助力效果只与转向盘角速度和行驶速度有关，是典型的可变助力转向系统。其特点是由ECU提供供油特性，汽车低速行驶时助力作用大，驾驶员操纵轻便灵活；在高速行驶时转向系统的助力作用减弱，驾驶员的操纵力增大，具有明显的“路感”，既保证转向操纵的舒适性和灵活性，又提高了高速行驶中转向的稳定性和安全感。,第六节 电动助力转向系统,69,第六节 电动助力转向系统,

17、70,二、直接助力式电动转向系统,直接助力式电动转向系统是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的动力转向系统，可以根据不同的使用工况控制电动机提供不同的辅助动力。,查阅一些相关文献，以进一步了解相关技术的发展现状、应用前景等。,第六节 电动助力转向系统,71,1 直接助力式电动转向系统的结构和工作原理,第六节 电动助力转向系统,72,2直接助力式电动转向系统的分类,根据电动机布置位置的不同，直接助力式电动转向系统可以分为转向轴助力式、齿轮助力式、齿条助力式三种类型。,第六节 电动助力转向系统,73,优点：效率高、能量消耗少；系统内部采用刚性连接，反应灵敏，滞后小，驾驶员的“路感”好；结构简单，质量小

18、；系统便于集成，整体尺寸减小；省去了油泵和辅助管路，总布置更加方便；无液压元件，对环境污染少。缺点：直接助力式电动转向系统提供的辅助动力较小，难以用于大型车辆；减速机构、电动机等部件会影响汽车的操纵稳定性，正确匹配整车性能至关重要；使用电动机、减速机构和转矩传感器等部件，增加了系统的成本。,3直接助力式电动转向系统的主要优缺点,第六节 电动助力转向系统,74,三、四轮转向系统,汽车的四轮转向（简称4WS）是指汽车在转向时，4个车轮都可相对车身主动偏转，使之起到转向作用，以改善汽车的转向机动性能。按照后轮转向机构控制和驱动方式的不同，四轮转向可分为机械式、液压式、电控机械式、电控液压式和电控电动式等几种类型。目前使用最广泛的4WS系统为电控液压式，主要用于前轮采用液压助力转向系统的汽车中。,第六节 电动助力转向系统,75,四轮转向视频,第三节 转向器,76,电动四轮转向,第六节 电动助力转向系统,77,四、线控转向系统,线控转向系统用传感器记录驾驶员的转向意图和车辆的行驶状况，通过数据线将信号传递给车载电脑，电脑据此做出判断并控制液压激励器提供相应的转向力，使转向轮偏转相应角度实现转向。,第六节 电动助力转向系统,78,下一章,