6.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述課件-《汽車底盤構(gòu)造與維修》同步教學(xué)（中國石油大學(xué)出版社）

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造與檢修目錄CONTENTS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述01機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述02動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述03電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述04轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見故障的診斷與維修05轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述01汽車在行駛過程中，由于行駛路線的改變，或為了避讓行人、障礙物等多種原因，汽車的行駛方向需要經(jīng)常改變或不斷修正。為此，汽車有一套專門的機(jī)構(gòu)來使轉(zhuǎn)向輪繞主銷軸線偏轉(zhuǎn)一定角度，直到新的行駛方向符合駕駛員的要求時，再將轉(zhuǎn)向輪恢復(fù)直線行駛位置。這種用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)稱為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。一、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三個基本部分組成，如圖6-1所示。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員操縱轉(zhuǎn)向器的工作機(jī)構(gòu)，主要由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向柱管等組成。轉(zhuǎn)向器是將轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動或齒條軸的直線往復(fù)運(yùn)動，并對轉(zhuǎn)向操縱力進(jìn)行放大的一種特殊的減速機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向器固定在汽車車架或車身上，轉(zhuǎn)向操縱力通過轉(zhuǎn)向器后一般還會改變運(yùn)動方向。轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動傳給車輪（轉(zhuǎn)向節(jié)），并使左、右車輪按照一定關(guān)系進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。二、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成1.機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖6-2所示。汽車轉(zhuǎn)向時，駕駛員作用于轉(zhuǎn)向盤上的力，經(jīng)過轉(zhuǎn)向軸（轉(zhuǎn)向柱）傳到轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向器將轉(zhuǎn)向力放大后，又通過轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的傳遞，推動轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而使汽車行駛方向改變。機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)是，汽車的轉(zhuǎn)向完全由駕駛員所施加的操縱力來實現(xiàn)，操縱較費(fèi)力，勞動強(qiáng)度較大，但其具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、路感性好、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，多應(yīng)用于中小型貨車或轎車上。

液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了轉(zhuǎn)向油管、轉(zhuǎn)向油泵等液壓助力裝置，如圖6-3所示。

當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時，由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的油泵產(chǎn)生高壓油。高壓油在控制閥的作用下，進(jìn)入動力缸推動轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。這時作用在轉(zhuǎn)向盤的作用力就很小，從而減輕了駕駛員的駕駛強(qiáng)度。液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)操縱輕便，靈活省力，維護(hù)簡單，廣泛應(yīng)用于高級轎車和重型貨車上。三、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類2.液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3.電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由ECU、電動機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)矩傳感器等組成，如圖6-4示。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時，ECU根據(jù)傳感器檢測的轉(zhuǎn)向力矩及轉(zhuǎn)向速度等參數(shù)，計算出最佳作用力后操作電動機(jī)工作，推動轉(zhuǎn)向，減輕駕駛員的駕駛強(qiáng)度。電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保、無須油壓管路系統(tǒng)、不直接消耗發(fā)動機(jī)功率、安裝自由度大等優(yōu)點(diǎn)，但電能動力不如液壓動力大，目前只用于前軸負(fù)荷較小的轎車上。

轉(zhuǎn)向盤在空轉(zhuǎn)階段的角行程（不使轉(zhuǎn)向輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)向盤所能轉(zhuǎn)過的角度）稱為轉(zhuǎn)向盤的自由行程。轉(zhuǎn)向盤從相應(yīng)于汽車直線行駛的中間位置向左、右任何一方向的自由行程不應(yīng)超過15°。當(dāng)自由行程超過25°時必須及時進(jìn)行調(diào)整（機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）。

轉(zhuǎn)向盤的自由行程有利于緩和路面沖擊，避免駕駛員過度緊張，但角度不宜過大或過小。角度過大會導(dǎo)致車輛在進(jìn)行轉(zhuǎn)向動作時反應(yīng)過慢，增加了車輛的不安全因素；角度過小則會很容易改變車輛原來行駛的軌跡，增加駕駛員的駕駛強(qiáng)度。四、轉(zhuǎn)向盤的自由行程機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述02

轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向器之間的所有零部件總稱為轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸等，如圖6-5所示。一、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)

轉(zhuǎn)向盤即方向盤，是汽車、輪船、飛機(jī)等的操縱行駛方向的輪狀裝置。轉(zhuǎn)向盤一般通過花鍵與轉(zhuǎn)向軸相連。在駕駛員與車輪之間引入的齒輪系統(tǒng)操作靈活，很好地隔絕了來自道路的劇烈振動。轉(zhuǎn)向盤由輪緣、輪輻和輪轂組成，如圖6-6所示。轉(zhuǎn)向盤的細(xì)牙內(nèi)花鍵與轉(zhuǎn)向軸連接。轉(zhuǎn)向盤上裝有喇叭按鈕，有些轎車的轉(zhuǎn)向盤上還裝有車速控制開關(guān)和安全氣囊。1.轉(zhuǎn)向盤一、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)3.電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多功能轉(zhuǎn)向盤是指在轉(zhuǎn)向盤兩側(cè)或下方設(shè)置一些功能鍵，包括音響控制、語音控制、藍(lán)牙電話等，如圖6-7所示。還有的汽車將定速巡航鍵也設(shè)置在轉(zhuǎn)向盤上。多功能轉(zhuǎn)向盤的優(yōu)點(diǎn)：駕駛員可以直接在轉(zhuǎn)向盤上操控車內(nèi)的電子設(shè)備，不需要在中控臺上尋找各類按鈕，可以更專心地注視前方，提高行車的安全性。一、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)

轉(zhuǎn)向軸是連接轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器的傳動件，轉(zhuǎn)向柱管固定在車身上，轉(zhuǎn)向軸從轉(zhuǎn)向柱管中穿過，支承在柱管內(nèi)的軸承和襯套上，如圖6-8所示。

轎車除要求裝有吸能式轉(zhuǎn)向盤外，還要求轉(zhuǎn)向柱管必須裝備能夠緩和沖擊的吸能裝置。轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管吸能裝置的基本工作原理是，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸受到巨大沖擊而產(chǎn)生軸向位移時，通過轉(zhuǎn)向柱管或支架產(chǎn)生塑性變形、轉(zhuǎn)向軸產(chǎn)生錯位等方式，吸收沖擊能量。2.轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向柱管及其吸能裝置一、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)2.轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向柱管及其吸能裝置轉(zhuǎn)向柱管吸能裝置的工作原理是，發(fā)生碰撞時，轉(zhuǎn)向器向后移動，下轉(zhuǎn)向軸插入上轉(zhuǎn)向軸的孔中，上轉(zhuǎn)向軸被壓扁，吸收了沖擊能量，此外，轉(zhuǎn)向柱管通過支架和U形金屬板固定在儀表板上。當(dāng)駕駛員身體撞擊轉(zhuǎn)向盤后，轉(zhuǎn)向柱管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，其工作原理如圖6-9所示。一、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)1.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器

齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器分為兩端輸出式和中間（單端）輸出式兩種。

兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)如圖6-10所示，作為傳動副主動件的轉(zhuǎn)向齒輪軸通過軸承安裝在轉(zhuǎn)向器殼體中，其上端通過花鍵與萬向節(jié)叉和轉(zhuǎn)向軸連接。與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的轉(zhuǎn)向齒條水平布置，兩端通過球頭座與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。彈簧通過壓塊將齒條壓靠在齒輪上，保證無間隙嚙合。彈簧的預(yù)緊力可用調(diào)整螺塞調(diào)整。當(dāng)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)向齒輪軸轉(zhuǎn)動，使與之嚙合的轉(zhuǎn)向齒條沿軸向移動，從而使左右橫拉桿帶動轉(zhuǎn)向節(jié)左右轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器基本相同，不同之處在于它在轉(zhuǎn)向齒條的中部用螺栓與左、右轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。在中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器上，齒條的一端通過內(nèi)、外托架與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。二、轉(zhuǎn)向器2.循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的轉(zhuǎn)向器之一，其一般有兩級傳動副，第一級是螺桿螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副，其結(jié)構(gòu)如圖6-11所示。為了減少轉(zhuǎn)向螺桿與轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，二者的螺紋并不直接接觸，其間裝有多個鋼球，以實現(xiàn)滾動摩擦。轉(zhuǎn)向螺桿和螺母上都加工出斷面輪廓為兩段或三段不同心圓弧組成的近似半圓的螺旋槽。二、轉(zhuǎn)向器二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面的螺旋管狀通道。螺母側(cè)面有兩對通孔，可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內(nèi)。2.循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向螺母外有兩根鋼球?qū)Ч?，每根?dǎo)管的兩端分別插入螺母側(cè)面的一對通孔中，導(dǎo)管內(nèi)裝滿了鋼球。這樣，兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球“流道”。轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動時，通過鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)向螺母，螺母即沿軸向移動。同時，在螺桿及螺母與鋼球間的摩擦力偶的作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內(nèi)滾動，形成“球流”，如圖6-12所示。二、轉(zhuǎn)向器在轉(zhuǎn)向器工作時，兩列鋼球只是在各自的封閉流道內(nèi)循環(huán)，不會脫出。3.蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器

如圖6-13所示，蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器利用具有梯形截面螺紋的轉(zhuǎn)向蝸桿支承在轉(zhuǎn)向器殼體兩端的球軸承上，蝸桿與錐形指銷相嚙合，指銷用雙列圓錐滾子軸承支于搖臂軸內(nèi)端的曲柄孔中。當(dāng)轉(zhuǎn)向蝸桿隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，指銷沿蝸桿螺旋槽上下移動，并帶動曲柄及搖臂軸轉(zhuǎn)動。目前汽車使用的蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器多數(shù)是雙指銷式，即有兩個指銷。二、轉(zhuǎn)向器定義作用組成1.定義

從轉(zhuǎn)向器到轉(zhuǎn)向輪之間的所有傳動桿件統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)。2.作用

轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的作用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，并使兩轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，以保證汽車轉(zhuǎn)向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。3.組成

轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)、梯形臂等組成，與非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上有所區(qū)別。三、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)

與非獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖6-14所示。轉(zhuǎn)向搖臂是轉(zhuǎn)向器與直拉桿間的傳動件，其大端用錐形三角細(xì)花鍵與轉(zhuǎn)向器中搖臂軸外端連接，以保證在圓周上受力均勻。為了保證轉(zhuǎn)向器搖臂軸在中間位置，在搖臂軸的外端面和轉(zhuǎn)向搖臂上孔外端面上，刻有短線裝配標(biāo)記，裝配時，應(yīng)對齊此標(biāo)記。其小端用球頭銷與主拉桿做空間鉸鏈連接。

轉(zhuǎn)向直拉桿是轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向節(jié)臂間的傳動件，它與轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向節(jié)臂用球形鉸鏈連接，以保證空間運(yùn)動時不發(fā)出運(yùn)動干涉。1）與非獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)2）與獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)

與獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖6-15所示。這種機(jī)構(gòu)采用了齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，省去了轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)中的主拉桿等部件，相對來說更簡單、實用。三、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)2）與獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)（1）轉(zhuǎn)向橫拉桿。轉(zhuǎn)向橫拉桿分左、右兩根，其內(nèi)端是與橫拉桿壓接成一體的不可調(diào)節(jié)的圓孔接頭，孔內(nèi)壓裝有緩沖環(huán)，與轉(zhuǎn)向齒條上的連接支架下部的兩孔用螺栓鉸鏈連接。轉(zhuǎn)向橫拉桿外端為帶球頭銷的可調(diào)式接頭，球頭銷與轉(zhuǎn)向臂相連，用防松螺母擰緊，通過調(diào)節(jié)橫拉桿長度可調(diào)整前輪前束值。轉(zhuǎn)向橫拉桿的外形及結(jié)構(gòu)如圖6-16所示。三、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)2）與獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動