第四章第3课轮式车辆转向系课件

第四章第四章 汽车拖拉机转向系统汽车拖拉机转向系统 本章内容安排*第第1 1课课 转向方式与转向原理转向方式与转向原理 第第2 2课课 轮式车辆转向系（轮式车辆转向系（1 1）第第3 3课课 轮式车辆转向系（轮式车辆转向系（2 2）第第4 4课课 履带与手扶拖拉机转向系履带与手扶拖拉机转向系12024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件*本节课的主要内容一、差速器一、差速器二、转向加力装置二、转向加力装置三、四轮转向系三、四轮转向系第3课 轮式车辆转向系（2）22024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件一、差速器2024/7/1531.1.差速器的功用差速器的功用：是根据汽车、拖拉机行驶需是根据汽车、拖拉机行驶需要，在传递动力的同时，使内、外侧驱动要，在传递动力的同时，使内、外侧驱动轮能以不同的转速旋转，以便车辆转弯或轮能以不同的转速旋转，以便车辆转弯或适应由于轮胎及路面差异而造成的内外侧适应由于轮胎及路面差异而造成的内外侧驱动轮转速差。驱动轮转速差。2.2.分类：分类：轮间差速器、轴间差速器轮间差速器、轴间差速器轮间差速器轮间差速器：两侧驱动轮之间的差速器。两侧驱动轮之间的差速器。轴间差速器轴间差速器：在前、后驱动桥之间或各驱在前、后驱动桥之间或各驱动桥之间动桥之间的差速器的差速器，用以消除功率循环现，用以消除功率循环现象。象。第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件一、差速器2024/7/1543.运动学分析运动学分析第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件一、差速器2024/7/1553.运动学分析运动学分析第四章 汽车拖拉机的转向系统第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）当行星齿轮只公转时：处在同一半当行星齿轮只公转时：处在同一半径径r上的上的A、B、C三点的圆周速度三点的圆周速度都相等其值为都相等其值为。当行星齿轮既公转又自转时当行星齿轮既公转又自转时uA点圆周速度：点圆周速度：uB点圆周速度：点圆周速度：2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件一、差速器2024/7/156运动特性方程式运动特性方程式：由此特性方程可知：由此特性方程可知：当任何一侧半轴齿轮的转速为零时，另一侧当任何一侧半轴齿轮的转速为零时，另一侧半轴齿轮的转速为差速器壳转速的两倍；半轴齿轮的转速为差速器壳转速的两倍；当差速器壳转速为零（例如用中央制动器制当差速器壳转速为零（例如用中央制动器制动传动轴时），若一侧半轴齿轮受其它外来动传动轴时），若一侧半轴齿轮受其它外来力矩而转动，则另一侧半轴齿轮即为相同转力矩而转动，则另一侧半轴齿轮即为相同转速反向转动。速反向转动。第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件一、差速器2024/7/1574.4.动力动力学分析学分析第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件一、差速器2024/7/158当左右驱动轮不存在差速时：当左右驱动轮不存在差速时：当左右驱动轮存在差速时：当左右驱动轮存在差速时：锁紧系数锁紧系数K K用来衡量差速器摩擦力矩的大小及转矩分配特性：用来衡量差速器摩擦力矩的大小及转矩分配特性：转矩转矩M M0 0摩擦力矩摩擦力矩M MT T第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）差速器动力分析n1n2行星齿轮孔与行星齿行星齿轮孔与行星齿轮轴间产生摩擦轮轴间产生摩擦齿轮背部与差速器壳齿轮背部与差速器壳之间产生摩擦之间产生摩擦2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件一、差速器2024/7/1595.5.差速锁差速锁差速锁的布置有两种形式差速锁的布置有两种形式：一种是将一根半轴与差速器壳联接一种是将一根半轴与差速器壳联接；另一种是连接两半轴另一种是连接两半轴第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件一、差速器2024/7/1510受力：受力：当两侧驱动轮分别行驶在不同的路面上，两侧附着系数分别为当两侧驱动轮分别行驶在不同的路面上，两侧附着系数分别为 、，且，且 无差速锁时最大驱动力满足无差速锁时最大驱动力满足有差速锁时最大驱动力满足有差速锁时最大驱动力满足第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件一、差速器2024/7/15116.6.自锁差速器自锁差速器类型：类型：自由轮式差速器自由轮式差速器、高摩擦自锁差速器（摩擦片式、滑块凸轮式）等。高摩擦自锁差速器（摩擦片式、滑块凸轮式）等。（1 1）自由轮式差速器）自由轮式差速器分类分类:滚柱式、棘轮式和牙嵌式滚柱式、棘轮式和牙嵌式第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件一、差速器2024/7/1512牙嵌自由轮差速器牙嵌自由轮差速器：u汽车直线行驶时，主、从动环通过牙嵌齿将动力传给两半轴。汽车直线行驶时，主、从动环通过牙嵌齿将动力传给两半轴。u转弯时，快速侧车轮的从动环开始以快于主动环的速度转动。转弯时，快速侧车轮的从动环开始以快于主动环的速度转动。第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件一、差速器2024/7/1513（2 2）滑块凸轮式差速器滑块凸轮式差速器u滑块凸轮式差速器是利用滑块与滑块凸轮式差速器是利用滑块与凸轮之间产生较大的内摩擦力矩凸轮之间产生较大的内摩擦力矩以提高锁紧系数的一种高摩擦自以提高锁紧系数的一种高摩擦自锁式差速器。这种差速器可作轴锁式差速器。这种差速器可作轴间差速器或轮间差速器。间差速器或轮间差速器。u这种差速器的锁紧系数一般可达这种差速器的锁紧系数一般可达3 36 6，可以在很大程度上提高车，可以在很大程度上提高车辆的通过性能，但结构复杂，加辆的通过性能，但结构复杂，加工要求高，摩擦件磨损较大。工要求高，摩擦件磨损较大。第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件一、差速器2024/7/1514滑块凸轮差速器滑块凸轮差速器第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件一、差速器2024/7/1515工作原理工作原理：u直线行驶直线行驶时：时：两半轴无转速差时，内外凸轮两半轴无转速差时，内外凸轮和主动套三者的转速相同，此时转距由差速和主动套三者的转速相同，此时转距由差速器壳输入，经主动套、滑块内、外凸轮，分器壳输入，经主动套、滑块内、外凸轮，分别传给左、右半轴。别传给左、右半轴。u车辆转弯或一侧车轮滑转时车辆转弯或一侧车轮滑转时：差速器起差速差速器起差速作用，滑块一方面随主动套旋转并带动内、作用，滑块一方面随主动套旋转并带动内、外凸轮旋转，同时滑块在内、外凸轮间沿槽外凸轮旋转，同时滑块在内、外凸轮间沿槽孔径向滑动，使得左、右半轴在不脱离传动孔径向滑动，使得左、右半轴在不脱离传动的情况下实现差速。的情况下实现差速。第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件二、转向加力装置2024/7/1516转向加力装置按所用动力的多少转向加力装置按所用动力的多少：助力式助力式、全动力式。全动力式。1.1.液压助力转向液压助力转向u工作原理：工作原理：利用液压动力，协助驾驶员操纵机械转向器，通过转利用液压动力，协助驾驶员操纵机械转向器，通过转向摇臂及转向传动杆系操纵导向轮偏转。向摇臂及转向传动杆系操纵导向轮偏转。第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件二、转向加力装置2024/7/1517具有路感反馈功能的转向助力器具有路感反馈功能的转向助力器 （a a）直行）直行 （b b）右转弯）右转弯 （c c）左转弯）左转弯1-1-液压油箱液压油箱 2-2-溢流阀溢流阀 3-3-齿轮泵齿轮泵 4-4-量孔量孔 5-5-单向阀单向阀 6-6-安全阀安全阀 7-7-滑阀滑阀 8-8-反作用反作用柱塞柱塞 9-9-阀体阀体 10-10-回位弹簧回位弹簧 11-11-转向螺杆转向螺杆 12-12-转向螺母转向螺母 13-13-纵拉杆纵拉杆 14-14-转向摇臂转向摇臂 15-15-油缸油缸第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件二、转向加力装置2024/7/15182.2.电动助力转向电动助力转向 第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件二、转向加力装置2024/7/15192.2.电动助力转向电动助力转向 第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件二、转向加力装置2024/7/1520电动助力转向控制系统电动助力转向控制系统控制系统功能为：控制系统功能为：根据转向作用力及根据转向作用力及相相关关信信息息在在每每一一种种车车速速下下产产生生最最优优化化的的转转向向助助力力矩矩、回回正正力力矩矩及及瞬瞬态态响应。响应。第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件二、转向加力装置2024/7/15213.3.全液压动力转向系统全液压动力转向系统第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件二、转向加力装置2024/7/1522 工作原理：工作原理：在前、后车体铰链处的在前、后车体铰链处的两侧各有一个转向油缸，通两侧各有一个转向油缸，通过方向盘操纵全液压转向器过方向盘操纵全液压转向器时，一侧的油缸进油，另一时，一侧的油缸进油，另一侧的油缸排油，使前侧的油缸排油，使前、后车后车架发生相对转动并实现车辆架发生相对转动并实现车辆转向。转向。第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件二、转向加力装置2024/7/1523第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件二、转向加力装置2024/7/1524工作原理：工作原理：u车辆以直线或以某一定偏转角行驶，这时油缸车辆以直线或以某一定偏转角行驶，这时油缸两腔和计量泵各齿腔均被封闭，油泵来油经单两腔和计量泵各齿腔均被封闭，油泵来油经单向阀、阀体、阀套和控制阀上的油孔通道、滤向阀、阀体、阀套和控制阀上的油孔通道、滤清器流回油箱。清器流回油箱。u左转弯时，控制阀在方向盘带动下逆时针转到左转弯时，控制阀在方向盘带动下逆时针转到“左左”油路位置，而阀套在计量泵的控制下暂油路位置，而阀套在计量泵的控制下暂不转动，油泵来油经单向阀、阀体、阀套和控不转动，油泵来油经单向阀、阀体、阀套和控制阀上相应油孔通道进入计量泵，使计量泵转制阀上相应油孔通道进入计量泵，使计量泵转动，迫使一部分油液经控制阀进入转向油缸的动，迫使一部分油液经控制阀进入转向油缸的下腔，推动活塞上移，实现向左转向。下腔，推动活塞上移，实现向左转向。第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件二、转向加力装置2024/7/1525u转向油缸上腔的油液经控制阀上的转向油缸上腔的油液经控制阀上的油道排回油箱。计量泵转动工作时，油道排回油箱。计量泵转动工作时，通过连接轴带动阀套逆时针转动，通过连接轴带动阀套逆时针转动，消除阀套与控制阀之间的转角，使消除阀套与控制阀之间的转角，使控制阀又处于中立位置。控制阀又处于中立位置。u右转弯时，控制阀处于右转弯时，控制阀处于“右右”油路油路位置，工作过程与上述左转弯相反。位置，工作过程与上述左转弯相反。第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件三、四轮转向系2024/7/15264WS4WS方式方式转向：转向：u后轮与前轮偏转方向相同时称为同相位转向后轮与前轮偏转方向相同时称为同相位转向u后轮与前轮偏转方向相反时，称为逆相位转向。后轮与前轮偏转方向相反时，称为逆相位转向。u4WS4WS车辆同相位转向时，在高速行驶时具有稳定车辆同相位转向时，在高速行驶时具有稳定感，所以它对于高速公路的改变车道行驶，或感，所以它对于高速公路的改变车道行驶，或遭受测风以及路面倾斜等外部干扰，司机都可遭受测风以及路面倾斜等外部干扰，司机都可以自如地操纵方向盘保证行驶路线。以自如地操纵方向盘保证行驶路线。u4WS4WS的逆相位转向时，可以转小弯，起到了缩短的逆相位转向时，可以转小弯，起到了缩短轴距的效果，以前需要反复倒车转弯多次才能轴距的效果，以前需要反复倒车转弯多次才能通过的地方采用这种方式可以轻松通过。通过的地方采用这种方式可以轻松通过。第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件三、四轮转向系2024/7/15274WS后转向控制箱结构1-助力液压缸 2-电磁阀 3-控制阀 4-相位控制机构 5-步进电机第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件三、四轮转向系2024/7/1528工作原理：工作原理：u计算机根据转向盘的操作状态计算机根据转向盘的操作状态及车速，计算出后轮的目标转及车速，计算出后轮的目标转向角，以及目标转向角与实际向角，以及目标转向角与实际后轮转向角的差值，向转向电后轮转向角的差值，向转向电机发出指令使后轮偏转。机发出指令使后轮偏转。u这种方式可以精确地掌握汽车这种方式可以精确地掌握汽车行驶状态，根据实际情况得出行驶状态，根据实际情况得出后轮转向角。后轮转向角。第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件三、四轮转向系2024/7/1529u车辆低速行驶时，可控制方向盘转动角度与车轮偏转角的比例，使后车辆低速行驶时，可控制方向盘转动角度与车轮偏转角的比例，使后轮与前轮逆相位转向以便于转小弯。轮与前轮逆相位转向以便于转小弯。u中速行驶时，可减少后轮的转动，使车辆接近于中速行驶时，可减少后轮的转动，使车辆接近于2WS2WS的操纵性，减轻了的操纵性，减轻了操纵时的不自然感。操纵时的不自然感。u当高速行驶时，后轮与前轮进行同相位转向，适当地减少转弯时车身当高速行驶时，后轮与前轮进行同相位转向，适当地减少转弯时车身的转动，提高稳定性。的转动，提高稳定性。第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件小结2024/7/15301.1.介绍了差速器（运动学、动力学、差速锁）介绍了差速器（运动学、动力学、差速锁）2.2.介绍了转向加力装置（液压助力转向、电动助力转向、介绍了转向加力装置（液压助力转向、电动助力转向、全液压动力转向系统）全液压动力转向系统）3.3.介绍了四轮转向系介绍了四轮转向系第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件思考题2024/7/1531 1.1.绘出绘出差速器差速器的机构简图并的机构简图并从运动学和动力学从运动学和动力学两方面加两方面加以说明。以说明。第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件本节内容结束322024/7/15下一讲第4课 履带与手扶拖拉机转向系第四章 汽车拖拉机的转向系统第3课 轮式车辆转向系（2）2024/7/15汽车拖拉机学课件汽车拖拉机学课件谢谢！