23转向系 汽车构造.ppt
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1、第23章 汽车转向系统本章重点:本章重点:(1)机械式转向系统的)机械式转向系统的作用作用和和组成组成(2)两侧转向轮)两侧转向轮偏转角偏转角之间的之间的理想关系理想关系(3)齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器的工作原理的工作原理(4)循环球式转向器循环球式转向器的工作原理的工作原理23.1 汽车转向系统概述汽车转向系统概述作用:作用:作用:作用:用来用来用来用来改变改变改变改变或或或或恢复恢复恢复恢复汽车的汽车的汽车的汽车的行驶方向行驶方向行驶方向行驶方向。分类:分类:分类:分类:按按按按转向能源转向能源转向能源转向能源的不同分为:的不同分为:的不同分为:的不同分为:机械转向系统机械转向系统机
2、械转向系统机械转向系统:以:以:以:以驾驶员的体力驾驶员的体力驾驶员的体力驾驶员的体力作为转向能源,作为转向能源,作为转向能源,作为转向能源,所有的传力件都是所有的传力件都是所有的传力件都是所有的传力件都是机械零件机械零件机械零件机械零件。主要由转向。主要由转向。主要由转向。主要由转向操纵操纵操纵操纵机构、机构、机构、机构、转向器转向器转向器转向器和转向和转向和转向和转向传动传动传动传动机构三部分组成。机构三部分组成。机构三部分组成。机构三部分组成。动力转向系统:动力转向系统:动力转向系统:动力转向系统:汽车转向所需的能量汽车转向所需的能量汽车转向所需的能量汽车转向所需的能量只有一小部只有一小
3、部只有一小部只有一小部分分分分由由由由驾驶员驾驶员驾驶员驾驶员提供,而提供,而提供,而提供,而大部分能量大部分能量大部分能量大部分能量由由由由发动机发动机发动机发动机通过通过通过通过转向转向转向转向加力装置加力装置加力装置加力装置提供。主要由转向提供。主要由转向提供。主要由转向提供。主要由转向操纵操纵操纵操纵机构、机构、机构、机构、转向器转向器转向器转向器、转、转、转、转向向向向传动传动传动传动机构以及转向机构以及转向机构以及转向机构以及转向加力加力加力加力装置组成。装置组成。装置组成。装置组成。一、机械转向系统一、机械转向系统一、机械转向系统一、机械转向系统(1 1)组成)组成)组成)组成转
4、向盘转向盘转向轴转向轴转向万向节转向万向节转向器转向器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节转向节梯形臂梯形臂转向横拉杆转向横拉杆转向梯形转向梯形转向传动轴转向传动轴(2 2)机械转向系统的)机械转向系统的)机械转向系统的)机械转向系统的工作过程工作过程工作过程工作过程汽车转向时,驾驶员对方向盘施加一个汽车转向时,驾驶员对方向盘施加一个汽车转向时,驾驶员对方向盘施加一个汽车转向时,驾驶员对方向盘施加一个转向力矩转向力矩转向力矩转向力矩,该,该,该,该力矩通过力矩通过力矩通过力矩通过转向轴转向轴转向轴转向轴转向万向节转向万向节转向万向节转向万向节转向传动轴,经转向传动轴,经转
5、向传动轴,经转向传动轴,经转转转转向器向器向器向器减速增矩减速增矩减速增矩减速增矩后,传给后,传给后,传给后,传给转向摇臂转向摇臂转向摇臂转向摇臂转向直拉杆转向直拉杆转向直拉杆转向直拉杆转向转向转向转向节臂节臂节臂节臂左转向节左转向节左转向节左转向节偏转偏转偏转偏转带动带动带动带动转向梯形转向梯形转向梯形转向梯形右转向节右转向节右转向节右转向节随之随之随之随之偏转。偏转。偏转。偏转。二、动力转向系统二、动力转向系统二、动力转向系统二、动力转向系统(1 1)组成)组成)组成)组成(2 2)工作过程)工作过程)工作过程)工作过程以以以以左转向左转向左转向左转向为例:为例:为例:为例:转向盘转向盘转
6、向盘转向盘转向轴转向轴转向轴转向轴机械转向器机械转向器机械转向器机械转向器转向摇臂转向摇臂转向摇臂转向摇臂 转向直拉杆转向直拉杆转向直拉杆转向直拉杆左转向节臂左转向节臂左转向节臂左转向节臂左转向节左转向节左转向节左转向节转向梯形转向梯形转向梯形转向梯形右转向节右转向节右转向节右转向节转向控制阀转向控制阀转向控制阀转向控制阀中的中的中的中的滑阀滑阀滑阀滑阀移动移动移动移动转向动力缸的转向动力缸的转向动力缸的转向动力缸的左腔左腔左腔左腔充入高压油,充入高压油,充入高压油,充入高压油,右腔右腔右腔右腔充入低压油充入低压油充入低压油充入低压油活塞向右移动活塞向右移动活塞向右移动活塞向右移动带动带动带动
7、带动转向横拉杆也向右移动转向横拉杆也向右移动转向横拉杆也向右移动转向横拉杆也向右移动右梯形臂右梯形臂右梯形臂右梯形臂右右右右转向节转向节转向节转向节三、三、两侧两侧转向转向车轮车轮偏转角偏转角之间的理想关系之间的理想关系 为了为了避免避免车轮在车轮在转向转向时时过度过度磨损,磨损,希望希望所有车轮所有车轮在转向时在转向时都作都作纯滚动纯滚动。所有车轮所有车轮在转向时都作在转向时都作纯滚动纯滚动的条的条件是:件是:所有车轮的轴线所有车轮的轴线相交于相交于一点。一点。cot=cot+B/L外侧车轮外侧车轮的偏转角的偏转角与与内侧车内侧车内侧车内侧车轮轮轮轮的偏转角的偏转角的偏转角的偏转角之间的关系
8、如下:之间的关系如下:B两转向车轮两转向车轮主销轴线主销轴线与与地面交地面交点点的距离;的距离;L汽车的轴距。汽车的轴距。R为汽车转弯半径;为汽车转弯半径;O为汽车转向中心。为汽车转向中心。汽车汽车最小最小转弯半径:转弯半径:当当外侧车轮外侧车轮的偏转角的偏转角达到达到最大最大值值max时,转向半径最小时,转向半径最小:Rmin=L/sinmax汽车转弯半径:汽车转弯半径:R=L/sin对于只用对于只用前轴前轴转向转向的的三轴汽车三轴汽车,由于中、后轮轴由于中、后轮轴总是平行的总是平行的,因,因此不存在此不存在理想的理想的转向中心。转向中心。计算转向中心时,计算转向中心时,用一个与中、用一个与
9、中、后轴线后轴线等距的平行线等距的平行线作为假想轴作为假想轴线。线。第一、第三轴为第一、第三轴为转向桥转向桥的三轴汽车的三轴汽车cot1=cot1+B/L1cot2=cot2+B/L2前轴前轴后轴后轴转向梯形需要满足上式转向梯形需要满足上式的设计要求。的设计要求。L1、L2分别为分别为一轴一轴、三轴三轴到到二轴二轴的距离。的距离。前轴前轴:cot1=cot1+B/L1后轴后轴:cot2=cot2+B/L2第一、第二轴为第一、第二轴为转向桥转向桥的四轴汽车的四轴汽车 以三、四轴之间的以三、四轴之间的平分线平分线为转向基线。为转向基线。四、四、转向系转向系统统的角传动比的角传动比转向盘转向盘转向器
10、转向器转向摇臂转向摇臂左转向节左转向节转向系统角传动比转向系统角传动比i:转转向盘向盘转角增量与转角增量与同侧同侧转向转向节节相应转角增量之比相应转角增量之比i=i1*i2转向系统转向系统角传动比角传动比越大越大,转向,转向越省力越省力,但,但转向灵敏度转向灵敏度降低。降低。i1较大,货车为较大,货车为16-32,轿车为,轿车为12-20;i2较小,一般为较小,一般为1。转向器角传动比转向器角传动比i1:转转向盘向盘的转角增量与相应的的转角增量与相应的转向摇臂的转向摇臂的转角增量之比转角增量之比转向传动机构角转向传动机构角传动比传动比i2:转向转向摇臂摇臂转角增量与方转角增量与方向盘所在一侧的
11、向盘所在一侧的转转向节向节的转角增量之的转角增量之比。比。转向器的转向器的传动效率传动效率:转向器的转向器的输出功率输出功率与与输入功率输入功率的之比。的之比。转向器的转向器的正效率正效率:(由驾驶员:(由驾驶员转动方向盘转动方向盘引起的)引起的)功率由功率由转向轴转向轴输入输入,由,由转向传动机构转向传动机构(如转向横拉杆或摇(如转向横拉杆或摇臂)臂)输出输出的传动效率;的传动效率;转向器的转向器的逆效率逆效率:(由:(由路面的作用力路面的作用力引起的)引起的)功率由功率由转向传动机构转向传动机构输入输入,由,由转向轴转向轴输出输出的传动效率的传动效率。一、转向器一、转向器一、转向器一、转向
12、器传动效率传动效率传动效率传动效率23.2转向器及转向操纵机构转向器及转向操纵机构可逆式转向器:可逆式转向器:可逆式转向器:可逆式转向器:逆效率很高逆效率很高逆效率很高逆效率很高的转向器,可以将的转向器,可以将的转向器,可以将的转向器,可以将路面阻力路面阻力路面阻力路面阻力完全反完全反完全反完全反馈馈馈馈到到到到转向盘转向盘转向盘转向盘,驾驶员,驾驶员,驾驶员,驾驶员路感好路感好路感好路感好,可以实现,可以实现,可以实现,可以实现方向盘方向盘方向盘方向盘的回正,但可能的回正,但可能的回正,但可能的回正,但可能发生发生发生发生“打手打手打手打手”现象。现象。现象。现象。u现代汽车一般现代汽车一般
13、不采用不采用不可逆转向器,大部分采用不可逆转向器,大部分采用可逆式转可逆式转向器向器,部分越野车辆采用,部分越野车辆采用极限可逆式转向器极限可逆式转向器。不可逆转向器:不可逆转向器:逆效率很低逆效率很低逆效率很低逆效率很低的转向器,让驾驶员的转向器,让驾驶员的转向器,让驾驶员的转向器,让驾驶员丧失路感丧失路感丧失路感丧失路感,无,无,无,无法根据法根据法根据法根据路面阻力路面阻力路面阻力路面阻力调整调整调整调整方向盘方向盘方向盘方向盘转距;方向盘转距;方向盘转距;方向盘转距;方向盘不会不会不会不会回正。回正。回正。回正。极限可逆式转向器:极限可逆式转向器:逆效率逆效率逆效率逆效率略高于略高于略
14、高于略高于不可逆式的转向器,可以获不可逆式的转向器,可以获不可逆式的转向器,可以获不可逆式的转向器,可以获得得得得一定的一定的一定的一定的路感,转向盘路感,转向盘路感,转向盘路感,转向盘可可可可自动回正。自动回正。自动回正。自动回正。二、转向盘的自由行程二、转向盘的自由行程定义:定义:转向盘转向盘空转阶段空转阶段的角行程的角行程作用:作用:可以可以缓和缓和路面冲击,避免驾驶员路面冲击,避免驾驶员过分的过分的紧张和疲劳;但紧张和疲劳;但过大过大转向盘转向盘自由行程自由行程会降低转向会降低转向灵敏性灵敏性。转向盘自由行程转向盘自由行程比较理想的情况是比较理想的情况是不超过不超过1015。当。当零件
15、磨损零件磨损使转向盘自由行程超过使转向盘自由行程超过2530时必须进行时必须进行调整调整。产生原因:产生原因:转向系统中转向系统中传动件之间传动件之间存在存在安装间隙安装间隙。在转向。在转向开始阶段开始阶段,所施加的,所施加的转向转向力矩力矩很小很小,用来,用来克服克服转向系统转向系统内部的摩擦内部的摩擦,使各传动件之间的,使各传动件之间的间隙间隙完全完全消除。消除。转向器的分类:转向器的分类:三、三、转向器转向器齿轮齿条齿轮齿条式转向器;式转向器;循环球式循环球式转向器。转向器。蜗杆曲柄指销式蜗杆曲柄指销式转向器;转向器;转向器是转向器是转向系转向系的的减速减速传动装置,一般有传动装置,一般
16、有12个个减速传动副。减速传动副。1 1、齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器(1 1)传动副:)传动副:)传动副:)传动副:齿轮齿轮齿轮齿轮(主动件主动件主动件主动件)齿条齿条齿条齿条(从动件从动件从动件从动件)传动副传动副传动副传动副(2 2)结构:)结构:)结构:)结构:弹簧通过弹簧通过弹簧通过弹簧通过垫片垫片垫片垫片、压块压块压块压块将将将将齿条齿条齿条齿条压靠在压靠在压靠在压靠在齿轮齿轮齿轮齿轮上,上,上,上,保证保证保证保证无间隙配合无间隙配合无间隙配合无间隙配合。弹。弹。弹。弹簧预紧力用簧预紧力用簧预紧力用簧预紧力用调整螺钉调整螺钉调整螺钉调整螺钉调节。调节。调节。调节。(3 3)工
17、作过程:)工作过程:)工作过程:)工作过程:转动转动转动转动转向盘时,转向盘时,转向盘时,转向盘时,转向齿轮转向齿轮转向齿轮转向齿轮转动,使与之啮转动,使与之啮转动,使与之啮转动,使与之啮合的合的合的合的齿条齿条齿条齿条沿轴向移动沿轴向移动沿轴向移动沿轴向移动,从而使,从而使,从而使,从而使左右横拉杆左右横拉杆左右横拉杆左右横拉杆带带带带动动动动左右转向节左右转向节左右转向节左右转向节转动,使转向轮转动,使转向轮转动,使转向轮转动,使转向轮偏转偏转偏转偏转,实现汽,实现汽,实现汽,实现汽车转向。车转向。车转向。车转向。(4)特点:)特点:简化简化传动机构传动机构,不需要,不需要转向摇臂转向摇臂
18、和和转向转向直拉杆直拉杆等。等。(5)应用:)应用:奥迪奥迪 桑塔纳桑塔纳夏利夏利南京依维柯轻型货车南京依维柯轻型货车2.循环球式转向器循环球式转向器(1)传动副:)传动副:由由两级两级传动副传动副组成,第一级:组成,第一级:螺杆螺母螺杆螺母传动副,螺传动副,螺杆是主动件,螺母是从动件;第二级杆是主动件,螺母是从动件;第二级齿条齿扇齿条齿扇传动传动副,齿条是主动件,齿扇是从动件。齿条位于副,齿条是主动件,齿扇是从动件。齿条位于螺母螺母的下平面,故螺母既是的下平面,故螺母既是一级传动副一级传动副的从动件,也是的从动件,也是二二级传动副级传动副的主动件。的主动件。(2)组成:)组成:转向螺杆通过转
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