汽车构造转向系.ppt

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1、转向系的功用：转向系的功用：可改变汽车的行驶方向和保持汽车稳定的直线行驶。可改变汽车的行驶方向和保持汽车稳定的直线行驶。一、汽车转向系的类型和组成：一、汽车转向系的类型和组成：1、类型：类型：机械转向系和动力转向系机械转向系和动力转向系第一节第一节概述概述机械转向系：机械转向系：用司机体力为转向能源，所有传力件都是机械的。用司机体力为转向能源，所有传力件都是机械的。机械式机械式转向系的工作向系的工作过程程液压动力转向器的工作压力可高达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，而且能吸收来自小。液压系统工作时无噪声，

2、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。得广泛应用。以司机体力（小部分）作为转向能源。以司机体力（小部分）作为转向能源。以发动机动力（大部分）作为转向能源。以发动机动力（大部分）作为转向能源。动力转向器：动力转向器：机械机械转向器向器转向向摇臂臂转向拉杆向拉杆转向向节梯形臂梯形臂转向横拉杆向横拉杆转向油罐向油罐转向油向油泵转向控制向控制阀转向向动力缸力缸转转向向系系转转向向原原理理MM转向摇臂转向摇臂转向直拉杆转向直拉杆转向节臂转向节臂左转向节左转向节转向梯形臂转向梯形臂转向直拉杆

3、转向直拉杆转向器转向器2、机械转向系的组成：、机械转向系的组成：转向操纵机构：转向操纵机构：转向盘、转向轴、万向节（上、下）、转向传动轴。转向盘、转向轴、万向节（上、下）、转向传动轴。（采用万向传动装置有助于转向盘和转向器等部件和组件的通用化和系列化）采用万向传动装置有助于转向盘和转向器等部件和组件的通用化和系列化）转向器：转向器：内设减速传动付，作用减速增扭。内设减速传动付，作用减速增扭。转向传动机构：转向传动机构：转向摇臂、转向主拉杆、转向节臂、转向摇臂、转向主拉杆、转向节臂、转向节、转向梯形。转向节、转向梯形。3、转向盘左置：、转向盘左置：交规是右侧行驶。方向盘在左侧，可使司机视野好，坐

4、在交规是右侧行驶。方向盘在左侧，可使司机视野好，坐在司机身旁的乘客，能够从车门直接走到人行道上。司机身旁的乘客，能够从车门直接走到人行道上。转向向盘转向向轴转向万向向万向节转向器向器转向向摇臂臂转向直拉杆向直拉杆转向向节臂臂转向向节梯形臂梯形臂横拉杆横拉杆转向梯形向梯形 4 4、转向系的设计要求：、转向系的设计要求：（1）零部件应有足够强度及刚度，）零部件应有足够强度及刚度，以保证汽车安全行驶。以保证汽车安全行驶。（2）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何 车轮不应有侧滑。车轮不应有侧滑。（3）汽车转向行驶后，驾驶员松开转向盘，转

5、向轮能自动返回汽车转向行驶后，驾驶员松开转向盘，转向轮能自动返回 到直线行驶位置并稳定行驶。到直线行驶位置并稳定行驶。（4）转向轮碰撞到障碍物后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。转向轮碰撞到障碍物后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。（5）转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间 隙的调整机构。隙的调整机构。（6）在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同 后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。（7）操纵轻便，操纵

6、轻便，以减轻司机劳动强度以减轻司机劳动强度。二、两侧转向轮偏角之间的理想关系式：二、两侧转向轮偏角之间的理想关系式：汽汽车车转转弯弯时时，内内、外外轮轮所所驶驶过过的的距距离离是是不不等等的的，在在后后桥桥中中，由由于于装装有有差差速速器器，可可使使左左、右右两两车车轮轮以以不不同同的的转转速速滚滚过过不不同同的的距距离离，基基本本上上是是纯纯滚滚动动而而无无滑滑动动。但但一一般般汽汽车车的的前前桥桥（从从动动桥桥）为为一一根根刚刚性性梁梁，汽汽车车转转弯弯时时，两两侧侧车车轮滚过不同的距离，势必引起车轮沿路面的运动是既有滚动又有滑动。轮滚过不同的距离，势必引起车轮沿路面的运动是既有滚动又有滑

7、动。要要保保证证汽汽车车转转向向时时，每每个个车车轮轮都都作作纯纯滚滚动动而而不不产产生生滑滑移移，就就必必须须使使车车轮轮的的滚滚动动轨轨迹迹符符合合一一定定的的规规律律，即即各各轮轮的的轴轴线线在在转转向向时时应应交交于于一一点点，使使所所有有的的车车轮轮绕绕着着该该点点滚滚动动。该该点点称称瞬瞬时时转转向向中中心心。（由由于于汽汽车车由由直直线线转转弯弯直直线线行行驶驶，转转角角由由0大大小小0，所所以以，轴轴线线交交点点O是是变变化化的的，这这些些点点统统称称为为瞬瞬时转向中心。）时转向中心。）ctg X+BLctg=ctg+BL瞬心到外轮中心瞬心到外轮中心面的距离：面的距离：称为转向

8、半径。称为转向半径。XRsin L=R转向车轮作纯滚动的充要条件是：转向车轮作纯滚动的充要条件是：ctg 1=ctg1+B/L1ctg 2=ctg2+B/L2ctg =ctg+BL 外轮转角；外轮转角；内轮转角；内轮转角；B主销中心距；主销中心距；L汽车轴距汽车轴距对于双桥转向汽车：对于双桥转向汽车：由转向梯行机构保证。由转向梯行机构保证。转向车轮作纯滚动的必要条件：转向车轮作纯滚动的必要条件：三、转向系角传动比：三、转向系角传动比：（1）操纵轻便性）操纵轻便性（2）转向灵敏性）转向灵敏性转转向向系系角角传传动动比比是是指指转转向向盘盘转转角角增增量量与与安安装装在在转转向向盘盘同同侧侧转转节

9、节相相应应转转角角增量增量之比。用之比。用i表示。表示。转向系角传动比转向系角传动比对转向系的对转向系的影响很大。影响很大。i=i1i2i1=转向盘转角增量转向盘转角增量D Dj j /转向摇臂转角增量转向摇臂转角增量D Db bp；反之，反之，i1过小，灵敏性增加，但司机操纵费力，易疲劳。过小，灵敏性增加，但司机操纵费力，易疲劳。i=M从从/M主主=n主主/n从从i1越大，操纵越省力、轻便；但不能实现迅速转向，即灵敏性较差。越大，操纵越省力、轻便；但不能实现迅速转向，即灵敏性较差。解决矛盾的措施：解决矛盾的措施：（1）采用动力转向器）采用动力转向器（2）采用变速比转向器）采用变速比转向器 i

10、2=转向摇臂转角增量转向摇臂转角增量D Db bp/转向盘同侧转向节的转角增量转向盘同侧转向节的转角增量D Db bk转向系的传动比转向系的传动比i主要由转向器的传动比主要由转向器的传动比i1决定。决定。例如：例如：齿轮齿条式变速比转向器：齿轮齿条式变速比转向器：使一个具有标准齿的小齿轮与一个具有变模数（使一个具有标准齿的小齿轮与一个具有变模数（mt）、变压力角（）、变压力角（a at）的齿条相啮合；即：）的齿条相啮合；即：第二节第二节转向器转向器及转向操纵机构及转向操纵机构1、转向器传动效率、转向器传动效率正传动效率正传动效率h h+=转向摇臂的输出功率转向摇臂的输出功率/转向轴的输入功率转

11、向轴的输入功率（传动方向与之相反时所求得的效率称为（传动方向与之相反时所求得的效率称为逆传动效率逆传动效率h h）h h 值值特特点点应应用用可逆式转向可逆式转向器器h h+、h h较高较高保证汽车转向后，转向轮自动回正，保证汽车转向后，转向轮自动回正，以降低疲劳、提高安全性；以降低疲劳、提高安全性；易将车轮受到的大部分冲击力传给转易将车轮受到的大部分冲击力传给转向盘而产生向盘而产生“打手打手”现象现象在良好路在良好路面上行驶面上行驶的车辆的车辆极限可逆式极限可逆式转向器转向器h h+较高、较高、h h较低较低既不会造成转向器零件突然过载，又能既不会造成转向器零件突然过载，又能给司机路感。给司

12、机路感。越野车及越野车及工矿自卸工矿自卸车车不可逆式转不可逆式转向器向器h h+较高、较高、h h很低很低转向传动机构承受冲击力易损坏转向传动机构承受冲击力易损坏驾驾驶员无驶员无“路感路感”，且车轮不能自动回正，且车轮不能自动回正已淘汰已淘汰一、转向器传动效率及转向盘自由行程一、转向器传动效率及转向盘自由行程2、转向盘自由行程：、转向盘自由行程：转向盘空转阶段称转向盘自由行程。转向盘空转阶段称转向盘自由行程。用来克服转向系内部的摩擦，各传动件间装配间隙。用来克服转向系内部的摩擦，各传动件间装配间隙。=10151、齿轮齿条式转向器组成、齿轮齿条式转向器组成l.转向向盘2.安全安全转向向轴3.转向

13、向节4.转向向轮5.转向向节臂臂6.转向横拉杆向横拉杆7.转向减振器向减振器8.机械机械转向器向器采用采用齿轮齿条式条式转向器可以使向器可以使转向向传动机构机构简化化(不需不需转向向摇臂和臂和转向直拉杆等向直拉杆等)。二、转向器二、转向器齿条齿条齿轮齿轮压块压块 转向器壳体转向器壳体 防尘套防尘套 转向齿条转向齿条 调整螺栓调整螺栓弹簧弹簧啮合间隙调整啮合间隙调整齿齿轮轮齿齿条条式式转转向向器器1转向横拉杆向横拉杆齿轮齿条式转向器工作原理齿轮齿条式转向器工作原理2、循循环球式球式转向器向器特点：正特点：正传动效率效率很高，操很高，操纵轻便，便，使用寿命使用寿命长。但逆。但逆效率也高，容易将效率

14、也高，容易将路面冲路面冲击力力传到到转向向盘上。上。第一第一级螺杆螺杆螺母螺母传动副副第二第二级齿条条齿扇扇传动副副旋入，间隙减小；旋入，间隙减小；反之增大。反之增大。汽车底盘（清华）TUJIECHAPTER3HTMLTJ3-3.HTM摇臂轴摇臂轴摇臂摇臂调整螺栓调整螺栓旋入，间旋入，间隙减小；反隙减小；反之增大。之增大。3蜗蜗杆杆指指销销式式转转向向器器三、转向操纵机构的组成和布置：三、转向操纵机构的组成和布置：组成：组成：转向盘、转向柱管、转向轴、上下万向节、转向传动轴转向盘、转向柱管、转向轴、上下万向节、转向传动轴1、转向盘：、转向盘：设计要求：设计要求：（1）具有柔软的外表皮，可起缓冲

15、作用，撞车时，骨架能）具有柔软的外表皮，可起缓冲作用，撞车时，骨架能产生变形，以吸收冲击能量，减轻司机受伤程度。产生变形，以吸收冲击能量，减轻司机受伤程度。（2）转向盘上装有喇叭按钮，有些轿车上还装有车速控制）转向盘上装有喇叭按钮，有些轿车上还装有车速控制轮缘、轮辐（轮缘、轮辐（24根）、轮毂根）、轮毂开关和撞车气囊装置。开关和撞车气囊装置。轮缘轮缘轮辐轮辐轮毂轮毂v台架实验中，台架实验中，模型躯干以模型躯干以6.70m/s撞方向盘，撞方向盘，作用力作用力 11123N（3）转向轴和转向柱管的吸能装置：）转向轴和转向柱管的吸能装置：要要求求转转向向柱柱管管必必须须具具备备有有缓缓和和冲冲击击的

16、的吸吸能能装装置置。当当转转向向轴轴受受到到巨巨大大冲冲击击时时，转转向向轴轴产产生生轴轴向向位位移移，使使支支架架或或某某些些支支承承产产生生塑塑性性变变形形，从而吸收冲击能量。从而吸收冲击能量。vV=48km/h，正面碰撞中，管柱后移量正面碰撞中，管柱后移量 127mm管柱的可弯曲支架管柱的可弯曲支架吸能式转向盘骨吸能式转向盘骨架变形图架变形图安全气袋系统主要由安全气袋系统主要由传感器、控制器、气体发生器传感器、控制器、气体发生器和和气袋气袋等组成等组成其工作原理为：传感器感受汽车碰撞强度并将其传给控其工作原理为：传感器感受汽车碰撞强度并将其传给控制器，控制器进行判断并在适当时机发出点火信

17、号触发气体制器，控制器进行判断并在适当时机发出点火信号触发气体发生器，气体发生器点火后，燃烧剂燃烧产生大量气体（燃发生器，气体发生器点火后，燃烧剂燃烧产生大量气体（燃烧剂有叠氮化钠等种类，叠氮化钠燃烧产生无害的氮气），烧剂有叠氮化钠等种类，叠氮化钠燃烧产生无害的氮气），展开气袋。从而达到保护乘员生命安全的目的。展开气袋。从而达到保护乘员生命安全的目的。目前国外的资料中可以得知，对使用安全带的目前国外的资料中可以得知，对使用安全带的“面袋面袋”来说，一般规来说，一般规定：定：20km/h以下正面撞墙时，气袋不点爆；以下正面撞墙时，气袋不点爆；30km/h以上正面撞墙时，气袋以上正面撞墙时，气袋一

18、定点爆；一定点爆；2030km/h之间为点火的模糊区，气袋可点爆也可不点爆。对之间为点火的模糊区，气袋可点爆也可不点爆。对不使用安全带的气袋，一般是不使用安全带的气袋，一般是12.8km/h正面撞墙时气袋不爆，正面撞墙时气袋不爆，20.9km/h正正面撞墙时气袋要点爆。如果高速碰撞时气袋没有点爆，会造成乘员的严重面撞墙时气袋要点爆。如果高速碰撞时气袋没有点爆，会造成乘员的严重伤害，是绝对不允许的。伤害，是绝对不允许的。气袋组成与工作原理气袋组成与工作原理 一种体积比较大，即使乘客不系一种体积比较大，即使乘客不系安全带也能起到良好的保护作用，安全带也能起到良好的保护作用，主要在美国市场，因为美国

19、法规主要在美国市场，因为美国法规对安全带的佩戴没有强制性。对安全带的佩戴没有强制性。一种体积较小，与安一种体积较小，与安全带配合使用，是将安全全带配合使用，是将安全气袋与安全带共同组成一气袋与安全带共同组成一个乘员保护系统使之达到个乘员保护系统使之达到最佳的乘员保护效果。这最佳的乘员保护效果。这种气袋主要在欧洲市场应种气袋主要在欧洲市场应用，因为欧洲对安全带的用，因为欧洲对安全带的佩戴有强制性要求。佩戴有强制性要求。（面袋）（面袋）安全带、多功能座椅安全带、多功能座椅第三节第三节转向传动机构转向传动机构转转向向传传动动机机构构功功用用：将将转转向向器器传传来来的的力力传传给给转转向向轮轮，使使

20、左左右右两两侧侧车车轮轮按按一一定定的规律偏转，实现汽车转向。的规律偏转，实现汽车转向。转向传动机构的组成和布置，因转向器位置和转向轮悬架类型不同而异。转向传动机构的组成和布置，因转向器位置和转向轮悬架类型不同而异。一、与非独立悬架配用的转向传动机构：一、与非独立悬架配用的转向传动机构：转向摇臂转向摇臂转向直拉杆转向直拉杆转向节臂转向节臂转向梯形臂转向梯形臂1、组成：、组成：2、布置形式分析布置形式分析（a）转向器位于前轴后方）转向器位于前轴后方,后置梯形：后置梯形：用于转向桥用于转向桥90（b）转向器位于前轴后方）转向器位于前轴后方,前置梯形：前置梯形：用于转向驱动桥或发动机位置较低的车用于

21、转向驱动桥或发动机位置较低的车90 （d）转向器位于前轴后方）转向器位于前轴后方,前置梯形：前置梯形：转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动，转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动，而是在与道路平行的平面内左右摆动而是在与道路平行的平面内左右摆动1.转向器转向器 2.转向摇臂转向摇臂 3.转向直拉杆转向直拉杆 4.转向节臂转向节臂 5.梯形臂梯形臂 6.转向横拉杆转向横拉杆转向传动机构工作演示转向传动机构工作演示3、转向摇臂：、转向摇臂：是是转转向向器器与与直直拉拉杆杆间间的的传传动动件件，其其大大端端用用锥锥形形三三角角细细花花键键与与转转向向器器中中摇摇臂臂轴轴外外端端连连接接，以以保保证证在

22、在圆圆周周上上受受力力均均匀匀。为为了了保保证证转转向向器器摇摇臂臂轴轴在在中中间间位位置置，在在摇摇臂臂轴轴的的外外端端面面和和转转向向摇摇臂臂上上孔孔外外端端面面上上，刻刻有有短短线线装装配配标标记记，装装配配时时，对对齐齐记记号号。其小端用带有的球头销与直拉杆作空间铰链。其小端用带有的球头销与直拉杆作空间铰链。对齐记号对齐记号转向器转向器转向摇臂转向摇臂转向直拉杆转向直拉杆球头销球头销4、转向直拉杆：、转向直拉杆：是是转转向向摇摇臂臂与与转转向向节节臂臂间间的的传传动动件件。它它与与上上述述两两部部件件用用球球形铰链联接，以保证空间运动时不发出运动干涉。形铰链联接，以保证空间运动时不发出

23、运动干涉。转向节臂转向节臂球头座球头座球头销球头销转向直拉杆转向直拉杆 油嘴油嘴弹簧座弹簧座压缩弹簧压缩弹簧连接转向节臂连接转向节臂端部螺塞端部螺塞橡胶防尘垫橡胶防尘垫球头销球头销螺母螺母（1）传力）传力（2）调整转向轮前轮前束。与左右转向梯形臂采用球头销铰链。）调整转向轮前轮前束。与左右转向梯形臂采用球头销铰链。球头座球头座转向横拉杆转向横拉杆转向横拉杆转向横拉杆5、转向横拉杆：、转向横拉杆：是转向梯形机构的底边。是转向梯形机构的底边。二、与独立悬架配用的转向传动机构二、与独立悬架配用的转向传动机构独独立立悬悬架架的的每每个个转转向向轮轮分分别别相相对对车车架架作作独独立立运运动动，因因而而

24、转转向向桥桥必必须须是是断断开开的的，所所以以，转转向向传传动动机机构构中中的的转转向向梯梯形形也也必须分成两段或三段。必须分成两段或三段。1.转向摇臂转向摇臂 2.转向直拉杆转向直拉杆 3.左转向横拉杆左转向横拉杆 4.右转向横拉杆右转向横拉杆 5.左梯形臂左梯形臂 6.右梯形臂右梯形臂 7.摇杆摇杆 8.悬架左臂悬架左臂 9.悬架右摆臂悬架右摆臂 10.齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器第四节第四节转向加力装置转向加力装置转转向向动动力力：小小部部分分为为司司机机提提供供的的体体力力，大大部部分分为为发发动动机机驱驱动动油油泵泵提提供供的的液液压压能能（或或气气压压能能），液液压压能能主主要

25、要加加于于一一些些司司机机施施力力不不足足的的零零部部件件上上，这这套套装装置置称转向加力装置。称转向加力装置。目前液压转向加力装置在重型汽车上应用较多。目前液压转向加力装置在重型汽车上应用较多。1、常压式液压转向加力装置：、常压式液压转向加力装置：低压油罐低压油罐高压高压油罐油罐油泵油泵转向摇臂转向摇臂转向器转向器转向控制阀转向控制阀112233转向直拉杆转向直拉杆2、常流式液压转向加力装置：、常流式液压转向加力装置：转向操纵机构转向操纵机构转向控制阀转向控制阀机械转机械转向器与向器与转向动转向动力缸总力缸总成成转向传动结构转向传动结构转向油罐转向油罐转向动力缸右腔转向动力缸右腔转向转向油泵

26、油泵转向动力缸左腔转向动力缸左腔直线行驶直线行驶向右转向右转向左转向左转汽车底盘（清华）BUJINCHAPTER3HTMLC3-5-2.HTM阀套阀套阀芯阀芯接右转向动力腔接右转向动力腔接左转向动力腔接左转向动力腔接转向油罐接转向油罐 接转向油泵接转向油泵阀套阀套阀芯阀芯接右转向动力腔接右转向动力腔接左转向动力腔接左转向动力腔接转向油罐接转向油罐 接转向油泵接转向油泵1、转向系由哪几部分组成？各起什么作用？、转向系由哪几部分组成？各起什么作用？2、动力转向系有什么优点？、动力转向系有什么优点？3、转向系的工作原理如何？、转向系的工作原理如何？4、转向器设计应满足哪些要求？、转向器设计应满足哪些要求？5、汽车转向时，转向车轮作纯滚动的条件是什么？、汽车转向时，转向车轮作纯滚动的条件是什么？6、什么是可逆式转向器、极限可逆式转向器？什么是、什么是可逆式转向器、极限可逆式转向器？什么是转向盘自由行程？转向盘自由行程？7、为什么微型及轻型货车和轿车上广泛采用齿轮齿条、为什么微型及轻型货车和轿车上广泛采用齿轮齿条式转向器？式转向器？通过本章的学习，通过本章的学习，您应该能够解答如下您应该能够解答如下几个问题几个问题：