汽車轉向系統(tǒng) 課件

任務描述

汽車轉向系統(tǒng)與汽車的操縱穩(wěn)定性及汽車的行駛安全性有較大的關系。隨著道路條件的改善和各類汽車運行速度的提高，為了保證汽車安全行駛，汽車的操縱穩(wěn)定性日益受到人們的關注。尤其是高速行駛，操縱穩(wěn)定性成為現(xiàn)代汽車的重要使用性能之一。轉向系也是我們選車的一個重要方面。1.掌握轉向系的功用與組成2.掌握轉向系的形式及作用3.了解轉向操縱機構、傳動機構的類型和工作過程4.掌握動力轉向是如何實現(xiàn)的5.了解汽車四輪轉向系統(tǒng)的構造學習目標能力目標知識目標1.學會分析液壓動力的工作過程2.領會電控動力轉向的原理3.能描述四輪轉向系是如何實現(xiàn)的自行車的基本組成活動11.1汽車轉向系統(tǒng)的功用與種類

汽車轉向系統(tǒng)的功用是什么？汽車轉向系統(tǒng)的類型有哪些？轉向系常用術語有哪些？11.1.1轉向系的功用汽車轉向系統(tǒng)的定義：用來改變或者恢復汽車行駛方向的專設機構的總稱。轉向系的功用：1．由駕駛員通過操縱轉向系來改變轉向輪（一般是前輪）的偏轉角度實現(xiàn)汽車轉向。2．克服由于路面?zhèn)认蚋蓴_力使車輪自行產(chǎn)生的轉向，恢復汽車原來的行駛方向。11.1.2轉向系的類型按汽車轉向系統(tǒng)能源的不同分為：機械轉向系統(tǒng)動力轉向系統(tǒng)

以駕駛員的體力為轉向能源，其中所有的傳力件都是機械零件。兼用駕駛員的體力和發(fā)動機(或電動機)動力為轉向能源，其轉向系統(tǒng)中需要增加動力轉向裝置。采用非獨立懸架11.1.3轉向系常用術語轉向中心與轉彎半徑轉向系角傳動比一、轉向中心與轉彎半徑

為避免在汽車轉向時加大對車輪的磨損，希望汽車轉向時每個車輪都作純滾動。即要求所有車輪的軸線都相交于一點。cotα=cotβ+B/L

汽車內輪轉角β與外輪轉角α之間的關系如下：B—兩側主銷軸線與地面相交點的距離；L—汽車的軸距。R為汽車轉彎半徑；O為汽車轉向中心。汽車最小轉彎半徑：當外轉向輪偏轉角α達到最大值αmax時，轉向半徑最小:Rmin=L/sinαmax汽車轉彎半徑：

R=L/sinα轉向盤轉向器轉向搖臂轉向節(jié)轉向系角傳動比iω：轉向盤轉角增量與同側轉向節(jié)相應轉角增量之比iω=iω1*iω2轉向系角傳動比越大，轉向越省力，但轉向靈敏度降低。iω1較大，貨車為16-32，轎車為12-20；iω2較小，一般為1。轉向器角傳動比iω1：轉向盤的轉角增量與轉向搖臂轉角的相應增量之比轉向傳動機構角傳動比iω1：轉向搖臂轉角增量與轉向盤所在一側的轉向節(jié)的轉角相應增量之比。二、轉向系角傳動比轉向盤的自由行程定義：轉向盤空轉階段的角行程，稱為轉向盤的自由行程。作用：

可以緩和路面沖擊，避免駕駛員過分的緊張和疲勞；但過大轉向盤自由行程會降低轉向靈敏度。轉向盤自由行程比較理想的情況是不超過10°～15°。當零件磨損使轉向盤自由行程超過25°～30°時必須進行調整。產(chǎn)生原因：轉向系統(tǒng)中傳動件之間存在安裝間隙。在轉向開始階段，所施加的轉向力矩很小，用來克服轉向系統(tǒng)內部摩擦，使個傳動件開始運動直到間隙完全消除?；顒?1.2機械轉向系萬向傳動裝置(轉向萬向節(jié)和轉向傳動軸)作用：方便布置；消除安裝誤差和安裝支架變形引起的不利影響；可以方便的實現(xiàn)轉向盤和轉向器等部件的通用化和系列化。方向盤；轉向管柱；轉向軸；轉向傳動軸;轉向萬向節(jié)。轉向搖臂；轉向直拉桿；轉向節(jié)臂；轉向梯形機構。轉向傳動機構轉向操縱機構轉向器采用非獨立懸架11.2.1轉向操縱機構a.轉向操縱機構:轉向盤到轉向器之間的所有零部件總稱。一、轉向盤1.輪緣2.輪輻3.輪轂，輪轂細牙內花鍵與轉向軸連接轉向盤上裝有喇叭按鈕，有些轎車的轉向盤上還裝有車速控制開關和安全氣囊。汽車碰撞時，轉向盤骨架應該發(fā)生變形，以吸收碰撞的能量。轉向盤內部由成形的金屬骨架構成，外面包柔軟材料。法拉利二、轉向軸轉向柱管固定在車身上，支承著轉向盤；轉向軸是連接轉向盤和轉向器的傳動件；轉向軸從轉向柱管中穿過，支承在柱管內的軸承和襯套上。轉向軸和轉向柱管吸能裝置的基本工作原理是：當轉向軸受到巨大沖擊而產(chǎn)生軸向位移時，通過轉向柱管或支架產(chǎn)生塑性變形、轉向軸產(chǎn)生錯位等方式，吸收沖擊能量。方向盤轉向管柱轉向管支架支座橡膠墊轉向操縱機構支架轉向軸轉向管柱轉向軸襯套(1)轉向軸錯位緩沖當發(fā)生猛烈撞車時，轉向軸上的上、下凸緣盤的銷子與銷孔脫開，緩和沖擊，吸收沖擊能量。上凸緣盤下凸緣盤轉向傳動軸分為上、下兩段，下轉向傳動軸裝在上轉向傳動軸的孔中，發(fā)生碰撞時，轉向器向后移動，下轉向傳動軸插入上轉向傳動軸的孔中，上轉向傳動軸被壓扁，吸收沖擊能量。(2)轉向軸錯位和支架變形緩沖轉向柱管通過支架和U形金屬板固定在儀表板上。當駕駛員身體撞擊轉向盤后，轉向管柱和支架將從儀表板上脫離下來向前移動。這時，一端固定在儀表板上而另一端固定在支架上的U形金屬板就會產(chǎn)生扭曲變形并吸收沖擊能量。網(wǎng)格狀或波紋管式轉向柱管吸能裝置:當發(fā)生猛烈撞車導致人體沖撞轉向盤時，網(wǎng)格部分或波紋管部分將被壓縮產(chǎn)生塑性變形，吸收沖擊能量。(3)轉向柱管變形吸收沖擊能量并緩沖網(wǎng)格狀轉向柱管波紋管式轉向柱管11.2.2轉向器轉向器的分類：齒輪齒條式轉向器；循環(huán)球式轉向器。轉向器是轉向系的減速傳動裝置，其功用為將駕駛員加在轉向盤上的力矩放大，降低轉速，并傳遞給傳動機構，一般有1~2個減速傳動副。轉向器的傳動效率——

轉向器的輸入功率與輸出功率的比值稱為轉向器的效率。轉向器的正效率：功率由轉向軸輸入，由轉向傳動機構（如轉向橫拉桿或搖臂）輸出的傳動效率；轉向器的逆效率：功率由轉向傳動機構輸入，由轉向軸輸出的傳動效率。1.轉向器傳動效率可逆式轉向器：逆效率很高的轉向器，可以將路面阻力完全反饋到轉向盤，駕駛員路感好，可以實現(xiàn)方向盤的回正，但可能發(fā)生“打手”現(xiàn)象?，F(xiàn)代汽車一般不采用不可逆轉向器，大部分采用可逆式轉向器，部分越野車輛采用極限可逆式轉向器。不可逆轉向器：逆效率很低的轉向器，讓駕駛員喪失路感，無法根據(jù)路面阻力調整方向盤轉距；方向盤不會回正。極限可逆式轉向器：逆效率略高于不可逆式的轉向器，可以獲得一定的路感，轉向盤可自動回正。一、齒輪齒條轉向器傳動副：轉向齒輪(主動件)、轉向齒條(從動件)

。轉向齒條通過兩點支承在殼體上：橡膠支承套、齒輪齒條嚙合點。彈簧通過墊片、壓塊將齒條壓靠在齒輪上，保證無間隙配合。彈簧預緊力用調整螺釘調節(jié)，螺釘端部起到限位作用，防止跳齒。齒輪齒條式轉向器特點1.結構簡單緊湊、質量輕，剛性大。2.轉向靈敏，正、逆效率都較高，制造容易，成本低。3.省略了轉向搖臂和轉向直拉桿，使轉向傳動機構簡化適合與麥弗遜式獨立懸架配用，常用于轎車、微型貨車和輕型貨車。一般采用兩級傳動：第一級為螺桿螺母傳動副；第二級為齒條齒扇傳動副。

在螺桿和螺母上都加工近似半圓形的螺旋槽，兩者相配合形成近似圓形的螺旋管狀通道中裝入許多鋼球。螺母的側面有兩對通孔，可將鋼球塞入螺旋通道中，兩根U形鋼球導管的兩端插入螺母側面的兩對通孔中，導管內也裝滿鋼球。轉向螺桿轉動時，通過鋼球將力傳給轉向螺母，使螺母沿軸向移動。同時，在螺桿、螺母和鋼球間的摩擦力矩作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內滾動，形成“球流”。二、循環(huán)球式轉向器正傳動效率高達90%~95%，操縱輕便，轉向省力；壽命長，工作平穩(wěn)可靠；逆效率也很高，容易打手；適合用于經(jīng)常在平坦路面上行駛的中、輕型載貨汽車上。循環(huán)球式轉向器特點：11.2.3轉向傳動機構從轉向器到轉向節(jié)之間的所有傳動桿件(不含轉向節(jié))總稱為轉向傳動機構功用：將轉向器輸出的力和運動傳到轉向橋兩側的轉向節(jié)，使轉向輪偏轉，并使兩轉向輪偏轉角按一定關系變化，以保證汽車轉向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。轉向傳動機構的組成和布置，因轉向器位置和轉向輪懸架類型不同而異。一、與非獨立懸架配用的轉向傳動機構由轉向搖臂、轉向直拉桿、轉向節(jié)臂和轉向梯形等零部件組成，其中轉向梯形由梯形臂、轉向橫拉桿和前梁構成。前橋為轉向橋前橋為轉向驅動橋轉向直拉桿橫置轉向梯形布置在前橋后，在汽車直線行駛狀態(tài)，θ>900轉向梯形布置在前橋前，在汽車直線行駛狀態(tài)，θ<900轉向搖臂在與道路平行的水平面內左右擺動。轉向器通過轉向搖臂與轉向直拉桿相連。轉向搖臂的大端與轉向器搖臂軸采用錐形細三角花鍵連接，以調整安裝位置到正確角度、同時起到壓緊和定位的作用。小端通過球頭銷與轉向直拉桿作空間鉸鏈連接。a.轉向搖臂轉向器傳動副與直拉桿之間的傳動件。b.轉向直拉桿轉向搖臂與轉向節(jié)臂之間的傳動桿件，具有傳力和緩沖作用。轉向節(jié)臂球頭銷前端后端兩個壓縮彈簧分別沿軸線的不同方向起緩沖作用。c.轉向橫拉桿轉向梯形機構的底邊，由橫拉桿體和旋裝在兩端的橫拉桿接頭組成。長度可調，可用來調整前輪前束上下球頭座用聚甲醛制成，耐磨性好。彈簧保證球頭與球頭座緊密接觸，預緊力由螺塞調整。兩接頭用螺紋與橫拉桿體連接，一端為左旋，一端為右旋，當轉動橫拉桿體，可調整橫拉桿的長度，可以調整前輪前束與梯形臂相連二、與獨立懸架配用的轉向傳動機構為了滿足轉向輪獨立運動的需要，轉向橋是斷開式的，轉向傳動機構中的轉向梯形也必須斷開。與獨立懸架配用的多數(shù)是齒輪齒條式轉向器，轉向器布置在車身上，轉向橫拉桿通過球頭銷與齒條及梯形臂相連。二、動力轉向系動力轉向系是兼用駕駛員體力和發(fā)動機動力為轉向能源的轉向系。動力轉向系圖活動11.3動力轉向系11.3.1動力轉向類型a.汽車液壓動力轉向系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)內部的壓力不同分為：常壓式液壓動力轉向系統(tǒng)常流式液壓動力轉向系統(tǒng)組成機械式轉向器動力轉向裝置轉向控制閥轉向動力缸轉向油泵油罐和油管一、常壓式液壓動力轉向系組成：油罐、油泵、儲能器、控制閥、動力缸等。系統(tǒng)工作管路中總是保持高壓。不轉向時，轉向控制閥處于關閉狀態(tài)，只要轉向，系統(tǒng)就給轉向動力缸供壓力，轉向控制閥殼體與車輪有連接關系，殼體與閥同向運動，反應迅速。車輛直線行駛時車輛轉向行駛時轉向油泵始終處于工作狀態(tài)。不轉向時，轉向控制閥保持開啟，活塞兩邊與低壓管路接通，轉向油泵基本處于空轉狀態(tài)，系統(tǒng)中壓力很小。轉向時，動力缸的工作腔與油泵相通，而與回油管路隔絕，另一腔與油泵隔絕，與回油管路相同，建立壓力。常流式液壓動力轉向系汽車直線行駛時汽車轉向行駛時常壓式液壓動力轉