汽车底盘机械系统构造与检修第十二章.pptx
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1、u12.1 汽汽车转向系概述向系概述u12.2 转向器向器u12.3 转向操向操纵机构机构u12.4 转向向传动机构机构u12.5 动力力转向系向系u12.6 转向系的向系的维护检查项目目u12.7 转向系的故障向系的故障诊断断12.1.1 转向系的功用、向系的功用、类型、型、组成及工作成及工作过程程1功用功用汽车转向系的功用是按驾驶员的意愿改变和保持汽车的行驶方向。汽车需要改变行驶方向时,必须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,再将转向轮恢复到直线行驶位置。这种由驾驶员操纵,能实现转向轮偏转和回位的一整套机构,称为汽车转向系。2类型型汽车转向系按转向动力源的不
2、同分为机械转向系和动力转向系两大类。机械转向系以驾驶员的体力作为转向动力源。动力转向系是兼用驾驶员体力和发动机动力作为转向动力源的转向系,又可以分为液压式、气压式和电动式的动力转向系。3转向系的向系的组成及系成及系统工作工作过程程(1)机械转向系机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构3大部分组成,如图所示为示意图。1转向盘2转向轴3,5转向万向节4转向传动轴6转向器7转向节8,12转向梯形臂9转向节臂10转向摇臂11横拉杆 3转向系的向系的组成及系成及系统工作工作过程程(2)动力转向系动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套转向加力器而构成的。图所示为一种液压式动力转向系示意图。其中,
3、转向油罐、转向油泵、转向控制阀和转向动力缸为构成转向加力器的各部件。采用动力转向系的汽车在正常情况下转向时,驾驶员操纵机械转向系一方面提供转向所需的一小部分能量,另一方面则同时带动转向加力器工作,由发动机通过转向加力器提供转向所需的大部分能量。1转向盘2转向柱3转向控制阀4转向油罐5转向油泵6转向节7转向节臂8齿轮齿条式转向器(内含转向动力缸)9转向液散热器1转向系角向系角传动比比转向盘的转角与安装在转向盘同侧的转向车轮偏转角的比值,称为转向系角传动比,用iw表示。2转向向时车轮运运动规律律汽车转向时,内侧车轮和外侧车轮滚过的距离是不相等的。对于一般汽车而言,后桥左右两侧的驱动轮由于差速器的作
4、用,能够以不同的转速滚过不同的距离。但前桥左右两侧的转向轮要滚过不同的距离,必然引起车轮沿路面边滚动边滑动,致使转向时的行驶阻力增大,轮胎磨损增加。为了避免这种现象,要求转向系能保证在汽车转向时,所有车轮均做纯滚动。显然,这只有在转向时,所有车轮的轴线都交于一点方能实现。此交点O称为汽车的转向中心。由图可见,汽车转向时内侧转向轮偏转角 b 大于外侧转向轮偏转角a。12.1.2 转向系角向系角传动比、比、转向向时车轮运运动规律律a与b的关系是 cot a=cot b+B/L式中:B两侧主销中心距(略小于转向轮轮距);L汽车轴距。这一关系是由转向梯形保证的,故上式也称为转向梯形理论特性关系式。迄今
5、为止,所有汽车转向梯形的设计实际上都只能保证在一定的车轮偏转角范围内,使两侧车轮偏转角大体上接近以上关系式。从转向中心O到外侧转向轮与地面接触点的距离R称为汽车转弯半径。转弯半径R愈小,则汽车转向所需场地就愈小,汽车的机动性也愈好。从图12-3可以看出,当外侧转向轮偏转角达到最大值amax时,转弯半径R最小。汽车内侧转向轮的最大偏转角一般在3542之间。载货车的最小转弯半径一般约为713 m。三轴或四轴汽车转向时,与上述情况类似,如图所示。(a)三轴汽车一、三轴转向 (b)四轴汽车一、二轴转向12.2.1 转向器的功用、向器的功用、类型及型及传动效率效率1功用功用转向器是转向系中的减速增扭传动
6、装置,其功用是增大由转向盘传到转向节的力,并改变力的传递方向。2类型型转向器的种类较多,一般按转向器中传动副的结构形式分类,目前应用较广泛的有蜗杆曲柄指销式、循环球式和齿轮齿条式等几种。3转向器的向器的传动效率效率转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器的传动效率。当功率由转向盘输入,从转向摇臂输出时,所求得的传动效率称为正效率,反之则称为逆效率。12.2.1 转向器的功用、向器的功用、类型及型及传动效率效率4转向向盘的自由行程的自由行程由于转向系各传动件之间都存在着装配间隙,而且这些间隙将随零件的磨损而增大,因此在一定的范围内转动转向盘时,转向节并不立即同步转动,而是在消除这些间隙并克服机件
7、的弹性变形后,才做相应的转动,即转向盘有一空转过程。转向盘为消除间隙、克服弹性变形所空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,但过大的自由行程会影响转向灵敏性。一般规定,转向盘从直行中间位置向任一方向的自由行程不超过1015。当零件磨损到使转向盘的自由行程超过2530时,则必须进行调整,通常通过调整转向器传动副的啮合间隙来调整转向盘自由行程。1蜗杆曲柄指杆曲柄指销式式转向器向器如图所示为蜗杆曲柄指销式转向器,它主要由转向器壳体、转向蜗杆、转向摇臂轴和指销等组成。12.2.2 转向器的构造和工作原理向器的构造和工作原理蜗杆曲柄指销式转向器1指销2
8、双排圆锥滚子轴承3,6螺母4螺盖5调整螺钉7衬套8摇臂轴9油封10转向器壳体11上盖12,13推力轴承14调整螺塞15锁紧螺母16蜗杆17下盖18曲柄2双双销式式转向器向器双销式转向器传动效率较高,转向轻便,而且结构简单,调整方便。如图所示,东风采用了此种转向器。12.2.2 转向器的构造和工作原理向器的构造和工作原理双销式转向器(东风EQ1090型汽车)1上盖2,9角接触球轴承3转向蜗杆4转向器壳体5加油螺塞6下盖7调整螺塞8,15,18螺母10放油螺塞11摇臂轴12油封13指销14双列圆锥滚子轴承16侧盖17调整螺钉19,20衬套2双双销式式转向器向器(1)拆卸 拆下侧盖时,应先拆下双头螺
9、栓及其余的固定螺栓。拔出摇臂轴。拆卸转向螺杆下轴承盖及其附件,取出转向螺杆。拆下转向螺杆上轴承盖组件。拆卸转向器时,不能用汽油或煤油清洗橡胶类密封件,禁止用蒸气或碱溶液清洗轴承。接合平面上的纸垫及固态胶状物必须清除干净,必要时可用木棒、塑料棒冲击拆卸零件,不得用榔头直接敲击,防止砸伤零件表面。12.2.2 转向器的构造和工作原理向器的构造和工作原理3齿轮齿条式条式转向器向器(1)定义如图所示为齿轮齿条式转向器。它主要由转向器壳体、转向驱动齿轮、转向齿条等组成。转向器通过转向器壳体的两端用螺栓固定在车身(车架)上。12.2.2 转向器的构造和工作原理向器的构造和工作原理1转向器壳体2转向驱动齿轮
10、3齿轮轴4转向齿条5转向节6转向横拉杆7拉杆支架8球轴承9滚柱轴承10调整螺塞11罩盖12压簧13压簧垫块3齿轮齿条式条式转向器向器(2)拆卸拆卸分解如图所示,应先在转向齿条端头与横拉杆连接处标上安装标记,然后拆卸转向齿条端头,但不能碰伤转向齿条的外表面。拆下转向齿条导块组件后,拉住转向齿条,使齿对准转向齿轮,再拆卸转向齿轮,最后抽出转向齿条。抽出时,注意不能让转向齿条转动,防止碰伤齿面。12.2.2 转向器的构造和工作原理向器的构造和工作原理1转向齿条2齿条导块3转向器壳体4衬套5齿条端头6,10横拉杆7齿条防尘罩8箍带9转向齿轮3齿轮齿条式条式转向器向器(3)主要零件的检修 零件出现裂纹应
11、更换,横拉杆、齿条在总成修理时对应进行隐伤检验。转向齿条的直线度误差不得大于0.30 mm。齿面上无疲劳剥蚀及严重的磨损,若出现左右大转角的转向沉重,且又无法调整时应更换。更换转向齿轮轴承。12.2.2 转向器的构造和工作原理向器的构造和工作原理3齿轮齿条式条式转向器向器(4)转向齿条与转向齿轮啮合间隙的调整转向齿条与转向齿轮的啮合间隙也称为转向齿条的预紧力,其调整机构如图所示。因结构的差异,调整方法也有所不同,常见的有两类:一是改变转向齿条导块与盖之间的垫片厚度来调整转向齿条与转向齿轮轮齿的啮合深度,完成预紧力的调整;二是用盖上的调整螺塞改变转向齿条导块与弹簧座之间的间隙值,完成啮合深度,即
12、预紧力的调整。12.2.2 转向器的构造和工作原理向器的构造和工作原理1固定螺母2导块压紧弹簧3盖4导块5转向器壳体4循循环球式球式转向器向器(1)定义与结构循环球式转向器是目前国内外汽车应用最广泛的一种转向器。与其他形式的转向器相比,循环球式转向器在结构上的主要特点是有两级传动副。如图所示为循环球齿条齿扇式转向器。循环球式转向器传动效率高,故操纵轻便,转向结束后自动回正能力强,使用寿命长。但因其逆效率也很高,故容易将路面冲击传给转向盘而产生“打手”现象。12.2.2 转向器的构造和工作原理向器的构造和工作原理1,2推力轴承3转向螺杆4转向螺母5钢球6调整垫片7齿扇8壳体9摇臂轴4循循环球式球
13、式转向器向器(2)主要零件的检修 转向器壳体的检修;转向螺杆与转向螺母的检修;摇臂轴的检修。(3)装配与调整 安装转向螺杆组件。装入钢球后,转向螺母的轴向窜动量不得大于0.10 mm。将轴承内圈压在转向螺杆的轴颈上。组装摇臂轴。安装转向器下盖、上盖。安装转向器侧盖。调整转向器转向间隙。安装摇臂时,应注意摇臂与摇臂轴二者的装配记号对正,应特别注意摇臂固定螺母应确实做到紧固、锁止可靠。按原厂规定加注润滑油。有条件时,应检查转向器反驱动力矩(转向轴处于空载状态时,使摇臂轴转动的力矩),转向器的反驱动力矩应符合原厂规定。12.2.2 转向器的构造和工作原理向器的构造和工作原理转向操纵机构一般由转向盘6
14、、转向轴5、转向柱管10、万向节2,4及转向传动轴3等组成,如图所示。它的主要作用是操纵转向器和转向传动机构,使转向轮偏转。为了保证驾驶员的安全,同时也为了更加舒适、可靠地操纵转向系,现代汽车(特别是轿车)通常在转向操纵机构上增设相应的安全、调节装置。这些装置主要反映在转向轴和转向柱管的结构上。为了叙述方便,将转向轴和转向柱管统称为转向柱。12.3.1 结构构1转向器2,4转向万向节3转向传动轴5转向轴6转向盘7转向垂臂8转向纵拉杆9转向节臂10转向柱管11转向柱管支架12.3.2 安全式安全式转向柱向柱1分开式转向柱1转向器总成2挠性联轴器3下转向柱管4上转向柱管5车身6,13转向柱管托架7
15、转向盘8上转向轴9下转向轴10塑料销钉11钢球12橡胶垫(a)分开式转向柱结构 (b)下转向轴套在上转向轴上向上滑动12.3.2 安全式安全式转向柱向柱2变形收缩式转向柱 (a)网络状转向柱管 (b)波纹管式转向柱管12.3.2 安全式安全式转向柱向柱3可溃缩式转向柱 1吸能式转向轴2组合板3剪力板4滑板5调整手柄6伸缩悬臂驾驶员不同的驾驶姿势和身材对转向盘的最佳操纵位置有不同的要求,而且转向盘的这一位置往往会与驾驶员进、出汽车的方便性发生矛盾。为此,一些汽车装设了可调节式转向柱,使驾驶员可以在一定范围内调节转向盘的位置。调节的形式分为倾斜角度调节和轴向位置调节两种。左图所示为转向盘倾斜角度调
16、整机构图,右图所示为转向盘轴向位置调整机构图。12.3.3 可可调节式式转向柱向柱1枢轴2长孔3下支架4锁紧螺栓5倾斜机构支架6倾斜调整手柄1转向盘2伸缩杠杆3滑轴4锁紧螺栓5转向轴6楔形锁1结构构与非独立悬架配用的转向传动机构如图所示,它一般由转向摇臂2、转向纵拉杆3、转向节臂4、两个梯形臂5和转向横拉杆6等组成。各杆件之间都采用球形铰链连接,并设有防止松脱、缓冲吸振、自动消除磨损后的间隙等结构。12.4.1 与非独立与非独立悬架配用的架配用的转向向传动机构机构1转向器2转向摇臂3转向纵拉杆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示意图(a)(b)(c)当前桥仅为转向桥时
17、,由左、右梯形臂5和转向横拉杆6组成的转向梯形一般布置在前桥之后(见图a),称为后置式。这种布置简单方便,且后置的横拉杆6有前面的车桥做保护,可避免直接与路面障碍物相碰撞而损坏。当发动机位置较低或前桥为转向驱动桥时,往往将转向梯形布置在前桥之前(见图b),称为前置式。12.4.1 与非独立与非独立悬架配用的架配用的转向向传动机构机构1转向器2转向摇臂3转向纵拉杆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示意图(a)(b)(c)若转向摇臂2不是在汽车纵向平面内前后摆动,而是在与路面平行的平面内左右摆动(如北京BJ2020N型汽车),则可将转向纵拉杆3横向布置,并借球头销直接带动
18、转向横拉杆6,从而使左右梯形臂5转动(见图c)。12.4.1 与非独立与非独立悬架配用的架配用的转向向传动机构机构1转向器2转向摇臂3转向纵拉杆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示意图(a)(b)(c)2转向向摇臂臂如图所示为常见转向摇臂的结构形式。12.4.1 与非独立与非独立悬架配用的架配用的转向向传动机构机构1摇臂轴2带锥度的三角形齿形花键3转向摇臂4球头销转向摇臂3转向向纵拉杆拉杆如图所示为解放CA1092型汽车的转向纵拉杆。12.4.1 与非独立与非独立悬架配用的架配用的转向向传动机构机构1球头销2转向摇臂3油封垫4端部螺塞5球头座6压缩弹簧7弹簧座8油嘴9
19、直拉杆体10转向节臂球头销解放CA1092型汽车转向纵拉杆4转向横拉杆向横拉杆左图所示为长安之星汽车转向横拉杆。横拉杆体用钢管制成,其两端切有螺纹,与横拉杆接头旋装连接。在旋松夹紧螺母后,转动横拉杆体,即可改变转向横拉杆的总长度,从而调整转向轮前束。东风EQ1090E型汽车的转向横拉杆接头结构形式如右图所示。12.4.1 与非独立与非独立悬架配用的架配用的转向向传动机构机构1球头销2下球头座3上球头座4限位套5开口销6螺塞7卡箍8横拉杆体9左接头长安之星汽车转向横拉杆东风EQ1090E型汽车转向横拉杆接头5转向向节臂和梯形臂臂和梯形臂解放CA1092型汽车的转向节臂和梯形臂如图所示。转向纵拉杆
20、通过转向节臂与转向节相连。转向横拉杆两端经左、右梯形臂与转向节相连。转向节臂和梯形臂带锥形柱的一端与转向节锥形孔相配合,用键防止螺母松动。臂的另一端带有锥形孔,与相应的拉杆球头销锥形柱相配合,同样用螺母紧固后装入开口销,将螺母锁住。12.4.1 与非独立与非独立悬架配用的架配用的转向向传动机构机构解放CA1092型汽车转向节节臂和梯形臂1转向节2左转向梯形臂3左转向节臂4车桥5主销当转向轮采用独立悬架时,由于每个转向轮都需要相对于车架(或车身)做独立运动,所以,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分成两段(见图a)或三段(见图b)。天津夏利TJ7100型轿车的转向传动
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