汽车构造课件-转向系

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 。 一 、 汽 车 转 向 系 的 类 型 和 组 成 ： 1、 类 型 ： 机 械 转 向 系 和 动 力 转 向 系 第 二 十 二 章 汽 车 转 向 系第 一 节 概 述机 械 转 向 系 ： 用 司 机 体 力 为 转 向 能 源 ， 所 有 传 力 件 都 是 机 械 的 。 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 10MPa以 上 ， 故 其 部 件 尺 寸很 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 上获 得 广 泛 应 用 。 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 。动 力 转 向 器 ： 机 械 转 向 器转 向 摇 臂 转 向 拉 杆 转 向 节 梯 形 臂 转 向 横 拉 杆转 向 油 罐转 向 油 泵转 向 控 制 阀 转 向 动 力 缸 转向系转向原理 M M转 向 摇 臂转 向 直 拉 杆转 向 节 臂 左 转 向 节 转 向 梯 形 臂 转 向 直 拉 杆 转 向 器 2、 机 械 转 向 系 的 组 成 ： 转 向 操 纵 机 构 ： 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 ） 转 向 器 ： 内 设 减 速 传 动 付 ， 作 用 减 速 增 扭 。 转 向 传 动 机 构 ： 转 向 摇 臂 、 转 向 主 拉 杆 、 转 向 节 臂 、 转 向 节 、 转 向 梯 形 。 3、 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 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 轴 转 向 万 向 节转 向 器转 向 摇 臂转 向 直 拉 杆转 向 节 臂转 向 节梯 形 臂横 拉 杆 转 向 梯 形 4、 转 向 系 的 设 计 要 求 ： （ 1） 零 部 件 应 有 足 够 强 度 及 刚 度 ， 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 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 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 。 （ 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 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 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 ， 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 ： 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 瞬 时 转 向 中 心 。 （ 由 于 汽 车 由 直 线 转 弯 直 线 行驶 ， 转 角 由 0 大 小 0， 所 以 ， 轴 线 交 点 O是 变 化 的 ， 这 些 点 统 称 为 瞬时 转 向 中 心 。 ） ctg X+B L ctg = ctg+ B L 瞬 心 到 外 轮 中 心面 的 距 离 ： 称 为 转 向 半 径 。X R sin L =R 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 ； 内 轮 转 角 ；B主 销 中 心 距 ； L汽 车 轴 距 对 于 双 桥 转 向 汽 车 ： 由 转 向 梯 行 机 构 保 证 。转 向 车 轮 作 纯 滚 动 的 必 要 条 件 ： 三 、 转 向 系 角 传 动 比 ： （ 1） 操 纵 轻 便 性 （ 2） 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 角增 量 之 比 。 用 i表 示 。转 向 系 角 传 动 比 对 转 向 系 的 影 响 很 大 。i = i1 i2 i1 = 转 向 盘 转 角 增 量 Dj / 转 向 摇 臂 转 角 增 量 Dbp； 反 之 ， i 1过 小 ， 灵 敏 性 增 加 ， 但 司 机 操 纵 费 力 ， 易 疲 劳 。 i = M从 / M主 = n主 / n从 i1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 ： （ 1） 采 用 动 力 转 向 器（ 2） 采 用 变 速 比 转 向 器 i2 = 转 向 摇 臂 转 角 增 量 Dbp / 转 向 盘 同 侧 转 向 节 的 转 角 增 量 Dbk 转 向 系 的 传 动 比 i主 要 由 转 向 器 的 传 动 比 i1决 定 。 例 如 ： 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 （ mt） 、 变 压 力 角 （ at）的 齿 条 相 啮 合 ； 即 ： 第 二 节 转 向 器 及 转 向 操 纵 机 构 1、 转 向 器 传 动 效 率 正 传 动 效 率 h+ = 转 向 摇 臂 的 输 出 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 逆 传 动 效 率 h ）h 值 特 点 应 用可 逆 式 转 向器 h +、 h较 高 保 证 汽 车 转 向 后 ， 转 向 轮 自 动 回 正 ，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 转向 盘 而 产 生 “ 打 手 ” 现 象 在 良 好 路面 上 行 驶的 车 辆极 限 可 逆 式转 向 器 h+较 高 、h 较 低 既 不 会 造 成 转 向 器 零 件 突 然 过 载 ， 又 能给 司 机 路 感 。 越 野 车 及工 矿 自 卸车不 可 逆 式 转向 器 h+较 高 、h 很 低 转 向 传 动 机 构 承 受 冲 击 力 易 损 坏 驾驶 员 无 “ 路 感 ” ， 且 车 轮 不 能 自 动 回 正 已 淘 汰一 、 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 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 。 =1015 1、 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 组 成l.转 向 盘 2.安 全 转 向 轴 3.转 向 节 4.转 向 轮 5.转 向 节 臂 6.转 向 横 拉 杆 7.转 向 减 振 器 8.机 械 转 向 器 采 用 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 可 以 使转 向 传 动 机 构 简 化 (不 需 转 向 摇臂 和 转 向 直 拉 杆 等 )。 二 、 转 向 器 齿 条齿 轮压 块 转 向 器 壳 体 防 尘 套 转 向 齿 条 调 整 螺 栓弹 簧啮 合 间 隙 调 整齿轮齿条式转向器1 转 向 横 拉杆齿 轮 齿 条 式 转 向 器 工 作 原 理 2、 循 环 球 式 转 向 器 特 点 ： 正 传 动 效 率很 高 ， 操 纵 轻 便 ，使 用 寿 命 长 。 但 逆效 率 也 高 ， 容 易 将路 面 冲 击 力 传 到 转向 盘 上 。 第 一 级 螺 杆螺 母 传 动 副第 二 级 齿 条齿 扇 传 动 副 旋 入 ， 间 隙 减 小 ；反 之 增 大 。 汽 车 底 盘 （ 清 华 ）TUJIECHAPTER3HTMLTJ3-3.HTM 摇 臂 轴 摇 臂 调 整 螺 栓 旋 入 ， 间 隙 减 小 ； 反之 增 大 。3 蜗杆指销式转向器 三 、 转 向 操 纵 机 构 的 组 成 和 布 置 ： 组 成 ： 转 向 盘 、 转 向 柱 管 、 转 向 轴 、 上 下 万 向 节 、 转 向 传 动 轴 1、 转 向 盘 ： 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 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 轮 缘 、 轮 辐 （ 2 4根 ） 、 轮 毂 开 关 和 撞 车 气 囊 装 置 。 轮 缘 轮 辐轮 毂v台 架 实 验 中 ， 模 型 躯 干 以6.70m/s撞 方 向 盘 ，作 用 力 11123N （ 3） 转 向 轴 和 转 向 柱 管 的 吸 能 装 置 ： 要 求 转 向 柱 管 必 须具 备 有 缓 和 冲 击 的吸 能 装 置 。 当 转 向轴 受 到 巨 大 冲 击 时 ，转 向 轴 产 生 轴 向 位移 ， 使 支 架 或 某 些支 承 产 生 塑 性 变 形 ，从 而 吸 收 冲 击 能 量 。vV=48km/h， 正 面 碰 撞 中 ， 管 柱 后 移 量 127mm 管 柱 的 可 弯 曲 支 架 吸 能 式 转 向 盘 骨架 变 形 图 安 全 气 袋 系 统 主 要 由 传 感 器 、 控 制 器 、 气 体 发 生 器 和 气 袋 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 （ 燃烧 剂 有 叠 氮 化 钠 等 种 类 ， 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 。 目 前 国 外 的 资 料 中 可 以 得 知 ， 对 使 用 安 全 带 的 “ 面 袋 ” 来 说 ， 一 般 规定 ： 20km/h以 下 正 面 撞 墙 时 ， 气 袋 不 点 爆 ； 30km/h以 上 正 面 撞 墙 时 ，气 袋 一 定 点 爆 ； 20 30km/h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 12.8km/h正 面 撞 墙 时 气 袋 不 爆 ，20.9km/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 造成 乘 员 的 严 重 伤 害 ， 是 绝 对 不 允 许 的 。 气 袋 组 成 与 工 作 原 理 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 。 一 种 体 积 较 小 ， 与 安全 带 配 合 使 用 ， 是 将 安 全气 袋 与 安 全 带 共 同 组 成 一个 乘 员 保 护 系 统 使 之 达 到最 佳 的 乘 员 保 护 效 果 。 这种 气 袋 主 要 在 欧 洲 市 场 应用 ， 因 为 欧 洲 对 安 全 带 的佩 戴 有 强 制 性 要 求 。 （ 面 袋 ） 安 全 带 、 多 功 能 座 椅 第 三 节 转 向 传 动 机 构转 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 。一 、 与 非 独 立 悬 架 配 用 的 转 向 传 动 机 构 ： 转 向 摇 臂 转 向 直 拉 杆 转 向 节 臂 转 向 梯 形 臂1、 组 成 ： 2、 布 置 形 式 分 析（ a） 转 向 器 位 于 前 轴 后 方 ,后 置 梯 形 ： 用 于 转 向 桥 90 （ b） 转 向 器 位 于 前 轴 后 方 ,前 置 梯 形 ： 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 ,前 置 梯 形 ： 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1.转 向 器 2.转 向 摇 臂 3.转 向 直 拉 杆 4.转 向 节 臂 5.梯 形 臂 6.转 向 横 拉 杆 转 向 传 动 机 构 工 作 演 示 3、 转 向 摇 臂 ： 是 转 向 器 与 直 拉 杆 间 的 传 动 件 ， 其 大 端 用 锥 形 三 角 细 花 键与 转 向 器 中 摇 臂 轴 外 端 连 接 ， 以 保 证 在 圆 周 上 受 力 均 匀 。 为了 保 证 转 向 器 摇 臂 轴 在 中 间 位 置 ， 在 摇 臂 轴 的 外 端 面 和 转 向摇 臂 上 孔 外 端 面 上 ， 刻 有 短 线 装 配 标 记 ， 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 。 对 齐 记 号 转 向 器转 向 摇 臂转 向 直 拉 杆球 头 销 4、 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 球形 铰 链 联 接 ， 以 保 证 空 间 运 动 时 不 发 出 运 动 干 涉 。 转 向 节 臂 球 头 座 球 头 销 转 向 直 拉 杆 油 嘴 弹 簧 座 压 缩 弹 簧连 接 转 向 节 臂 端 部 螺 塞橡 胶 防 尘 垫球 头 销螺 母 （ 1） 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 。 球 头 座转 向 横 拉 杆 转 向 横 拉 杆 5、 转 向 横 拉 杆 ： 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 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 ， 所 以 ， 转 向 传 动 机 构 中 的 转 向 梯 形 也必 须 分 成 两 段 或 三 段 。 1.转 向 摇 臂 2.转 向 直 拉 杆 3.左 转 向 横 拉 杆 4.右 转 向 横 拉 杆 5.左 梯 形 臂 6.右 梯 形 臂 7.摇 杆 8.悬 架 左 臂 9.悬 架 右 摆 臂 10.齿 轮 齿 条 式 转 向 器 第 四 节 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 。 目 前 液 压 转 向 加 力 装 置 在 重 型 汽 车 上 应 用 较 多 。 1、 常 压 式 液 压 转 向 加 力 装 置 ： 低 压 油 罐高 压油 罐 油 泵 转 向 摇 臂 转 向 器转 向 控 制 阀 1 12 2 3 3转 向 直 拉 杆 2、 常 流 式 液 压 转 向 加 力 装 置 ： 转 向 操 纵 机 构转 向 控 制 阀机 械 转向 器 与转 向 动力 缸 总成 转 向 传 动 结 构 转 向 油 罐转 向 动 力 缸 右 腔 转 向油 泵转 向 动 力 缸 左 腔 直 线 行 驶 向 右 转 向 左 转汽 车 底 盘（ 清 华 ）BUJINCHAPTER3HTMLC3-5-2.HTM 阀 套 阀 芯接 右 转 向 动 力 腔 接 左 转 向 动 力 腔 接 转 向 油 罐 接 转 向 油 泵 阀 套 阀 芯接 右 转 向 动 力 腔 接 左 转 向 动 力 腔 接 转 向 油 罐 接 转 向 油 泵 作 业 ： P285 1、 2、 4、 61、 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 ？3、 转 向 系 的 工 作 原 理 如 何 ？4、 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 ？6、 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 ？7、 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 ？通过本章的学习， 您应该能够解答如下几个问题：