《汽车底盘构造与维修（高职版）》教案 第22课 机械转向系统 （一）.docx

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1、课题认识机械转向系统课时2 课时(90 min )教学目标知识技能目标：(1 )掌握转向系统的功用及分类(2)熟悉转向系统的常用术语(3 )掌握机械转向系统的构造及工作原理思政育人目标：(1 )培养安全操作的意识(2 )培养分析问题、解决问题的能力(3 )培养良好的职业素养和道德品质教学重难点教学重点：掌握转向系统的功用、分类、常用术语、构造及工作原理 教学难点：掌握机械转向系统的工作原理教学方法任务引入法、问答法、讨论法、实践操作法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第I节课：课前任务一考勤(2 min )一问题导入(5 min )一传授新知(23 min )一课堂讨论(15 mi

2、n) 第2 r课：传授新知(30 min ) 一课里讨论(10 min )一课堂小结(3 min )作业布直(2 min )教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务 【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，组织学生下载任务工单一机械转向系统主要部件拆装，并根据任务工单进行组内分工，同 时提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，收集转向系统的功用. 分类.常用术语.转向操纵机构的构造及工作原理的相关资料，并进行了 解 【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材通过课前的 预热，让学生了 解所学课程的 大概内容，激发 学生的学习欲 望考勤(2 min) 【教师】使用文旌课堂APP进行签

3、到 【学生】按照老师要求签到培养学生的 组织纪律性，掌 握学生的出勤 情况问题导入 (5 min) 【教师】提出以下问题：你知道机械转向系统主要由哪些部件组成吗？ 【学生】聆听、思考.举手回答通过问题导 入，激发学生的 学习兴趣，让学 生初步了解将 要学习的知识 及需要掌握的 技能传授新知(23 min )【教师】通过大家的发言，引入新知，讲解转向系统的功用.分类.常用术语.机械转向系统的构造及工作原理通过讲解、图 片展示、课堂互 动等教学方法，让学生了解转向 系统的功用、分 类、常用术语、 机械转向系统的 构造及工作原理转向系统概述汽车改变行驶方向时，必须使转向轮绕主销轴线偏转一定角度，直到

4、新的行 驶方向符合驾驶人的要求，之后还要将转向轮恢复到直线行驶位置。这种由驾驶 人操纵，能实现转向轮偏转和回位的一整套机构，称为汽车转向系统。转向系统的主要功用是按驾驶人的意愿控制汽车的行驶方向。1 .转向系统的分类转向系统按转向动力源的不同可分为机械转向系统和助力转向系统两大类。1）机械转向系统机械转向系统以驾驶人的人力作为转向动力源。机械转向系统主要由转向操 纵机构、机械式转向器和转向传动机构等部分组成。2）助力转向系统助力转向系统也称为助力转向系统，是在机械转向系统的基础上加设一套动 力转向装置形成的。助力转向系统兼用驾驶人的人力和其他动力（如发动机、电 动机的动力）作为转向动力源。2.

5、转向系统常用术语1 ）转向中心与转弯半径汽车转向时，车轮轴线应全部相交于一点，如此才能 保证各车轮在转向过程中均做纯滚动，从而避免转向时，轮胎相对地面发生滑动， 造成轮胎严重磨损。此相交点O就是转向中心，由转向中心O到外转向轮与地面接 触点的距离R就称为汽车的转弯半径，如图所示。转弯半径越小，汽车转向时所需 要的场地就越小，其机动性也就越好。转向中心与转弯半径【知识链接】拓展知识面【教师】讲述两偏转角的关系由上图可以看出，汽车转向时，内转向轮的偏转角B （内转角）大于外转向轮 的偏转角a（外转角），假设车轮为刚体，则两偏转角应满足以下关系式：cota = cotP+B/L式中：B两侧主销中心距

6、（略小于转向轮轮距）；L汽车轴距。【学生】聆听、思考2）转向前展为了使汽车能顺利转向，并保证汽车转向时转向轮只有向前的滚动，而没有 横向的滑动，转向轮的滚动轨迹应符合一定的规律，即保证内转角B大于外转角a。 转向时，内转角B与外转角a之差称为转向前展。为了产生转向前展，转向传动机构应设计成梯形，这样汽车在转向时，就可以使内转向轮与外转向轮产生不同的偏转角，实现车轮的纯滚动。3）转向系统的角传动比转向系统的角传动比是转向器角传动比和转向传动机构角传动比的乘积，可 以用转向盘转角增量与转向盘同侧转向轮的转角增量之比来表示。当转向盘直径一定时，转向系统的角传动比越大，转向时需要施加在转向盘 上的力矩

7、就越小。【课堂互动】随机挑选学生回答问题转向系统的角传动比是不是越大越好？【学生】聆听、思考、回答问题【教师】总结学生的回答不是，转向系统的角传动比不能过大，否则会导致转向操纵不灵敏。4）转向盘的自由行程由于转向系统各传动件之间存在着装配间隙和弹性变形，且装配间隙会随零 件的磨损而增大，因此在一定范围内转动转向盘时，转向节并不会立即同步转动， 而是在消除装配间隙并克服弹性变形后，才做相应的转动，即转向盘有一空转阶 段。转向盘的自由行程便是转向盘在空转阶段的角行程。转向盘的自由行程对于缓和路面冲击和避免驾驶人过于紧张是有利的，但过 大的自由行程会影响转向操纵的灵敏性。【课堂互动】随机挑选学生回答

8、问题转向盘从中间位置向任一方向的自由行程是不是越大越好？【学生】聆听、思考、回答问题【教师】总结学生的回答不是，一般规定，转向盘从中间位置向任一方向的自由行程不超过10。15。机械转向系统的构造及工作原理1 .机械转向系统的构造机械转向系统由转向操纵机构、转向器、转向传动机构组成，其构造如图所笠睢纵幡机械转向系统的构造转向操纵机构包括转向盘、转向轴、万向节和传动轴等。转向传动机构包括 转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、梯形臂和转向横拉杆等。【知识链接】拓展知识面【教师】介绍转向减振器为了避免转向轮摆振，减缓传至转向盘上的冲击和振动，有些转向系统中会装 设转向减振器。转向减振器是安装于汽车转向系统

9、中的一种阻尼式减振器，其 结构有多种形式，目前应用较为普遍的是液压阻尼式转向减振器，其构造与工作原 理同悬架减振器类似。在不同的汽车上,转向减振器的安装方式也有不同，但大体上均为水平布置。 安装时，一般是将转向减振器的一端经较链连接到车身（或车架）或转向器壳体上, 另一端连接到转向传动机构或转向器上相对车身（或车架）有相对运动的元件上。 凸极结构是指绕组嵌套在转子或定子铁芯上的一种结构，其特征是在转子或定子铁 芯凸起的下部设有气隙。【学生】聆听、思考2.机械转向系统的工作原理汽车转向时，驾驶人转动转向盘，通过转向轴、万向竹和传动轴，将转向力 矩输入转向器。转向器中有1 2级啮合传动副，具有减速

10、增矩作用。经转向器减 速后的运动和增大后的力矩传到转向摇臂，再传给固定于转向节上的转向节臂， 使转向节及装于其上的转向轮绕主销偏转。当一侧转向节偏转时，经一侧梯形臂一转向横拉杆一另一侧梯形臂的传 递，另一侧转向节及装于其上的转向轮随之绕主销同向偏转相应的角度,从而实 现转1可。梯形臂及转向横拉杆向前轴构成转向梯形机构,可在汽车转向时，使内、外 转向轮产生转向前展，按一定规律进行偏转。【学生】聆听、思考、理解、记忆小组互助（15 min） 【教师】组织学生以小组为单位就机械转向系统的工作原理展开互助学习，由理解原理的学生解答其他学生的问题 【学生】聆听、思考、开展小组互助 【教师】巡堂指导，及时

11、解决学生无法解答的问题通过小组互 助，由先进学生 带动后进学生第二节课传授新知（30 min ）【教师】总结上节课所学知识，引入新知，讲解转向操纵机构的构造及工作原理转向操纵机构1 .转向操纵机构的构造转向操纵机构是用来操纵转向器和转向传动机构的，它一般由转向盘、转向 柱（包括转向轴和转向任管）、万向节、传动轴等组成,如图所示。通过讲解、图 片展示、课堂互 动等教学方法， 让学生了解转 向操纵机构的 构造及工作原 理1转向盘；2转向柱管；3橡胶垫；4转向柱管支架；5 转向柱管支座;6转向操纵机构支架;7一转向轴限位弹簧；8上万向节；9传动轴；10花键防护套；11一下万向节；12一转向器；13一

12、转向摇臂；14一转向直拉杆;15一转向轴；16一转向轴衬套;17电喇以故钮；18电喇叭按钮搭铁弹簧;19电喇叭按钮接触罩；20搭铁接触板组件;21按钮电刷组件；22-集电环组件;23-导线组件。转向操纵机构2 .转向操纵机构的安全措施当汽车发生正面碰撞事故时，车身和车架的变形会导致转向轴和转向盘后移, 而驾驶人在惯性的作用下又会往前冲，这种情况下，胸部和头部极易因撞到转向 盘上而受伤。为了保证驾驶人的安全，同时也为了更加舒适、可靠地操纵转向系统，现代 汽车(特别是轿车)通常会在转向操纵机构上增设一些安全措施，如转向盘安全 措施和转向柱安全措施等。1 )转向盘安全措施(1 )转向盘具有柔软的外表

13、面，可起缓冲作用。(2 )撞车时，转向盘的骨架能产生变形，以吸收冲击能量，减轻撞车对驾驶 人造成的伤害。(3 )在转向盘上装设安全气囊。安全气囊可在汽车发生碰撞时弹出，为驾驶 人提供有效的防撞保护，如图所示。(a )=法（b ）汽车发生班三2）转向柱安全措施现代汽车除在转向盘处增设安全措施外，还会在转向柱上增设一些被动安全 措施，最主要的就是采用安全式转向柱。安全式转向柱是在转向柱上设置了能量吸收装置的转向柱。当汽车紧急制动 或发生撞车事故时，它可吸收冲击能量，减轻或防止冲击对驾驶人造成的伤害。 安全式转向柱又包括分开式转向柱、变形收缩式转向柱和可溃缩式转向柱等。（1 ）分开式转向柱。分开式转

14、向柱（见图）的转向轴分为上转向轴和下转向轴（套在轴上）两部 分，二者用塑料销钉连成一体。其转向柱管也分为上转向柱管和下转向柱管两部 分，上、下转向柱管之间装有钢球，下转向柱管的外径与上转向柱管的内径之间 的间隙比钢球直径稍小。上、下转向柱管连同转向柱管托架通过特制的橡胶垫固 定在车身上，橡胶垫则用塑料销钉与转向柱管托架连接。下芸向 三身c门后轴蛉礴七3 r；分开式转向柱当汽车发生碰撞时，转向器总成对转向柱施加轴向冲击力（第一次冲击）， 将连接上、下转向轴的塑料销钉切断，下转向轴便套在上转向轴上向上滑动，如 图（a ）所示。当驾驶人的身体因惯性撞向转向盘（第二次冲击），连接橡胶垫与 转向柱管托架

15、的塑料销钉被切断，转向柱管托架脱离橡胶垫，如图（b ）所示，即 上转向轴和上转向柱管连同转向盘、转向柱管托架一起，相对于下转向轴和下转 向柱管向下滑动，从而减缓了碰撞对驾驶人胸部的冲击。（a ）下转向在上转向软上向上滑动分开式转向拄工作原理播向注塑料箱钉管托架噪鹿 /（b ）丽柱告在架脱离脸垫（2 ）变形收缩式转向柱。变形收缩式转向柱的转向轴分上、下两段，分别连接于转向柱管的上、下两 端。转向柱管可以做成网络式和波纹管式，如图所示。当汽车发生碰撞，使转向 柱管达到变形极限时，转向柱管会发生收缩变形，从而吸收冲击能量，减缓碰撞 对驾驶人胸部的伤害。(a )椀松向S( b )向Q变形收缩式转向柱的

16、转向柱省(3 )可溃缩式转向柱。可溃缩式转向柱由吸能式转向轴、组合板、剪力板、滑板和伸缩悬臂等组成。 当汽车发生严重碰撞时，组合板、剪力板、滑板和伸缩悬臂组成的总成会按照预 先的设计发生溃缩变形或折叠，整个转向操纵机构会向汽车下部溃缩，从而吸收 了冲击能量，实现安全保护，如图所示。可漫缩式转向柱的工作原理【课堂互动】随机挑选学生回答问题是不是遇到任何力度的撞击可溃缩式转向柱都会溃缩变形或折叠？【学生】聆听.思考、回答问题【教师】总结学生的回答不是,普通撞击不会让可溃缩式转向柱溃缩变形或折叠。【知识链接】拓展知识面【教师】讲解可调节式转向柱由于驾驶人具有不同的驾驶姿势和身材，因此他们对转向的最佳

17、操纵位置有不 同的要求。另外，转向盘的位置往往会与驾驶人进、出驾驶室的方便性产生矛盾。 所以一些汽车还会在转向柱上加装调节装置，使其成为可调节式转向柱，让驾驶人 可以在一定范围内调节转向盘的位置。按调节形式不同，调节装置可分为倾斜角度 调节装置和轴向位置调节装置，如图所示。使用轴向位置调节装置的可调节式转向 柱也称为伸缩式转向柱。课堂讨论(10 min )课堂小结(3 min)作业布置(2 min )教学反思(a )稣龟【学生】聆听、思考【学生】聆听.思考.理解、记忆 【教师】组织学生以小组为单位讨论以下问题有些人认为只要汽车的车身足够坚固，转向操纵机构的安全措施便没有那么 重要，是这样吗？为

18、什么？ 【学生】聆听.思考、小组讨论，由小组代表发表讨论结果 【教师】与学生一起评价各组的发言 【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了解转向系统的功用、分类、常用术语、机械转向系统的构造及工 作原理，转向操纵机构的构造及工作原理；希望大家课下能多加复习，对转向系统 及转向操纵机构有一定的认识，并能正确、熟练的识别转向系统的各部件 【学生】总结回顾知识点 【教师】布置课后作业复习所学知识，掌握转向系统的功用、分类、常用术语、构造、工作原理及转 向操纵机构的相关知识 【学生】完成课后任务通过课堂讨 论，激发学生的 学习兴趣，加深 学生对所学知 识的理解总结知识点， 巩固印象复习巩固学 到的知识，并能 学以致用在这节课中学生能在互动环节深入沟通，效果不错。教师多与学生进行深入的沟通和交流，可以发 现学生学习中存在的问题并及时纠正，使其掌握科学有效的学习方法，提高学习的质量和效率。