汽车构造课件-转向系.ppt

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 第二十二章第二十二章 汽车转向系汽车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。机械式转向系的工作过程机械式转向系的工作过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，故其部件尺寸以上，故其部件尺寸很小。液压系统工作时无噪声，工作滞

2、后时间短，而且能吸收来很小。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得广泛应用。获得广泛应用。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：机械转向器机械转向器转向摇臂转向摇臂转向拉杆转向拉杆转向节转向节梯形臂梯形臂转向横拉杆转向横拉杆转向油罐转向油罐转向油泵转向油泵转向控制阀转向控制阀转向动力缸转向动力缸转向系转向原理转向系转向原理MM转向摇臂转向摇臂转

3、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

4、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横拉杆横拉杆转向梯形转向梯形 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

5、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

6、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：汽车转弯时，内、外轮所驶过的距离是不等的，在后桥中，由于装有差汽车转弯时，内、外轮所驶过的距离是不等的，在后桥中，由于装有差速器，可使左、右两车轮以不同的转速滚过不同的距离，基本上是纯滚动而速器，可使左、右两车轮以不同的转速滚过不同的距离，基本上是纯滚动而无滑动。但一般汽车的前桥（从动桥）为一根刚性梁，汽车转弯时，两侧车无滑动。但一般汽车的前桥（从动桥）为一根刚性梁

7、，汽车转弯时，两侧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动。要保证汽车转向时，每个车轮都作纯滚动而不产生滑移，就必须使车轮的要保证汽车转向时，每个车轮都作纯滚动而不产生滑移，就必须使车轮的滚动轨迹符合一定的规律，即各轮的轴线在转向时应交于一点，使所有的车滚动轨迹符合一定的规律，即各轮的轴线在转向时应交于一点，使所有的车轮绕着该点滚动。该点称轮绕着该点滚动。该点称瞬时转向中心瞬时转向中心。（由于汽车由直线。（由于汽车由直线 转弯转弯 直线行直线行驶，转角由驶，转角由0 大大 小小 0，所以，轴线交点，所以，轴线交

8、点O是变化的，这些点统称为瞬是变化的，这些点统称为瞬时转向中心。）时转向中心。）ctg X+B L ctg=ctg+B L瞬心到外轮中心瞬心到外轮中心面的距离：面的距离：称为转向半径。称为转向半径。XR sin 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/L1 ctg 2=ctg2+B/L2ctg=ctg+B L 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

9、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 转向系角传动比是指转向盘转角增量与安装在转向盘同侧转节相应转角转向系角传动比是指转向盘转角增量与安装在转向盘同侧转节相应转角增量增量 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=i1 i2 i1=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

10、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 i2=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）

11、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

12、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

13、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.转向盘转向盘 2.安全转向轴安全转向轴 3.转向节转向节 4.转向轮转向轮 5.转向节臂转向节臂 6.转向横拉杆转向横拉杆 7.转向减振器转向减振器 8.机械转向器机械转向器采用齿轮齿条式转向器可以使采用齿轮齿条式转向器可以使转向传动机构简化转向传动机构简化(不需转向摇不需转向摇臂和转向直拉杆等臂和转向直拉杆等)。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

14、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轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器1转向横拉转向横拉杆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、循环球式转向器循环球式转向器特点：正传动效率特点：正传动效率很高，操纵轻便，很高，操纵轻便，使用寿命长。但逆使用寿命长。但逆效率也高，容易将效率也高，容易将路面冲击力传到转路面冲击力传到转向盘上。向盘上。第一级螺杆第一级螺杆螺母传动副螺母传动副第二级齿条第二级齿条齿扇传动副齿扇传动副旋入，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

15、整螺栓 旋入，间旋入，间 隙减小；反隙减小；反之增大。之增大。3蜗杆指销式转向器蜗杆指销式转向器 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

16、 轮缘、轮辐（轮缘、轮辐（2 4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：要求转向柱管必须要求转向柱管必须具备有缓和冲击的具备有缓和冲击的吸能装置。当转向吸能装置。当转向轴受到巨大冲击时，轴受到巨大冲击时，转向轴产生轴向位转向轴产生轴向位移，使支架或某些移，使支架或某些支承产生塑性变形，支承产生塑性变形，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，

17、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，

18、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，以上正面撞墙时，气袋一定点爆；气袋一定点爆；2030km/h之间为点火的模糊区，气袋可点爆也可不点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，一般是爆。对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，20.9k

19、m/h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，会造成乘员的严重伤害，是绝对不允许的。成乘员的严重伤害，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系安全带也能起到良好的保护作用，主要在美国市场，因为美国用，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。法规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

20、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向传动机构功用：转向传动机构功用：将转向器传来的力传给转向轮，使左右两侧车轮按一定将转向器传来的力传给转向轮，使左右两侧车轮按一定的规律偏转，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

21、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

22、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：是转向器与直拉杆间的传动件，是转向器与直拉杆间的传动件，其大端用锥形三角细花键其大端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴外端连接与转向器中摇臂轴外端连接，以保证在圆周上受力均匀。，以保证在圆周上受力均匀。为为了保证转向器摇臂轴在中间位置了保证转向器摇臂轴在中间位置，在摇臂轴的外端面和转向，在摇臂轴的外端面和转向摇臂上孔外端面上，摇臂上孔外端面上，刻有短线装配标记刻有短线装配标记，装配

23、时，对齐记号。，装配时，对齐记号。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：是转向摇臂与转向节臂间的传动件。它与上述两部件用球是转向摇臂与转向节臂间的传动件。它与上述两部件用球形铰链联接，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 端端部螺塞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

24、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 独立悬架的每个转向轮分别相对车架作独立运动，因而独立悬架的每个转向轮分别相对车架作独立运动，因而转向桥必须是断开的转向桥必须是断开的，所以，转向传动机构中的转向梯形也，所以，转向传动机构中的转向梯形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

25、 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向动力：小部分为司机提供的体力，大部分为发动机驱动油泵提供的液压转向动力：小部分为司机提供的体力，大部分为发动机驱动油泵提供的液压能（或气压能），液压能主要加于一些司机施力不足的零部件上，这套装置能（或气压能），液压能主要加于一些司机施力不足的零部件上，这套装置称转向加力装置。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

26、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1 122 33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

27、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作业：作业：P285 1、2、4、61、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：