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第二十三章转向系有了传动系传输动力驱动车轮和行驶系支承全车零部件，汽车就可以前进和后退了。但是汽车如果需要转弯那么还必须依靠转向系。转向系概述转向原理转向操纵机构转向器转向传动机构转向加力装置四轮转向系统1转向系概述（一）汽车行驶时要经常改变行驶方向，汽车上用来改变或恢复其行驶方向的机构称为汽车的转向系。使车辆转向的力从何而来？1转向系概述（二）1转向系概述（三）汽车转向系最初为操纵杆（把）式，没有转向器；随着汽车重量的增加，转向器和转向盘出现；后来动力转向系统又出现了；今后的发展方向是电子控制的转向系统。1.1转向系的基本组成转向系主要由三部分组成：•转向操纵机构•机械/动力转向器•转向传动机构其中转向器（转向机）是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动的机构，是转向系的核心部件。转向系统一般可分为1）机械转向系统2）动力转向系统1.2转向系的分类（一）（1）机械转向系统：以驾驶员的体力作为转向能源的转向系统，其中所有传力件都是机械的。1.2转向系的分类（二）动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。（2）动力转向系统兼用驾驶员体力和发动机的动力作为转向能源的转向系统1.3对转向系的要求要求工作可靠，操纵轻便。转向机构还应能减小地面传到转向盘上的冲击，并保持适当的“路感”。当汽车发生碰撞时，转向装置应能减轻或避免对驾驶员的伤害。如何使车辆转向轻便？1.4汽车转向原理（一）汽车转向时，要顺利转向应使各车轮没有滑动现象，须有一个瞬时中心，汽车以此中心做圆心来回转运动。因轮距影响，前两轮转弯半径不同，所以转角也不同，内侧轮永远大于外侧轮。1817年，德国人林肯·斯潘杰（LenSperger）提出类似于现代汽车将前轮用转向节与前梁连接的方式,从而发明了现代转向梯形机构。但是…1.4汽车转向原理（二）第二年，斯潘杰将获得的英国专利权转让给英籍德国出版商鲁道夫·阿克曼（RudolphAckerman）。随后阿克曼向英国专利局申请了“平行连杆式转向机构”专利。此后阿克曼公式或阿克曼定理成为汽车内外转向轮转角关系式的代名词。cotα=cotβ+B/L1.5汽车转向原理（三）三轴汽车前后轴转向分析1.5汽车转向原理（四）前两轴转向汽车分析公式计算的精确性？1.6转向系统传动比1．转向系统角传动比转向盘转角增量与同侧转向轮（转向节）相应转角增量之比为转向系统角传动比iω2．转向系统的力传动比两个转向轮受到的转向阻力与驾驶员作用在转向盘上的手力之比称为转向系统的力传动比ip。转向系统的力传动比与角传动比成正比关系。转向系统力传动比大好还是小好？2转向操纵机构转向盘在空转阶段的角行程称为转向盘的自由行程。转向盘的自由行程有利于缓和路面冲击，避免驾驶员过度紧张，但不宜过大，否则将使转向灵敏性能下降。转向操纵机构由转向盘、转向轴、转向柱管等组成，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。2.1转向盘（一）转向盘结构2.1转向盘（二）转向盘上有喇叭开关和安全气囊等电器，在转向盘转动时必须时刻与车身线路相连。由于集电环是机械接触，长时间使用触点会因磨损影响导电性，导致紧急时刻喇叭不鸣甚至气囊不工作。因此，现代汽车开始使用电缆盘代替集电环。早期汽车使用集电环装置。2.2转向轴（一）为防止撞车时转向盘对驾驶员的伤害，有些转向轴包含有吸能装置。转向轴是将驾驶员作用于转向盘的转向操纵力矩传给转向器的传力轴，它的上部与转向盘固定连接，下部装有转向器。2.2转向轴（二）吸能式结构转向轴钢球滚压式2.2转向轴（三）3转向器一般设计要求轿车的转向盘操纵力为100～200N。也就是说施加到转向盘上的扭距仅为20～40NM。然而普通轿车车轮上的原地转向阻力距为400～800NM。显然实现转向操作，必须设计减速增扭机构－－转向器。汽车转向器的主要参数包括传动比和传动效率。汽车转向器功能是：将驾驶员施加到转向盘上的力传递到转向节上，降低运动速度，增大转向力矩并改变转向力矩的传动方向。3.1转向器概述（1）转向器传动比：线位移输出的转向器（齿轮齿条式）的传动比，用转向盘每转一圈时转向器输出轴的线位移的大小来表示；角位移输出的转向器（循环球齿扇式）的传动比，用转向盘转角增量与转向摇臂轴转角增量之比来表示。有的汽车转向器在转向过程的不同阶段，其传动比的大小是可变的，目的是实现所需要的中位感觉和高速稳定性。转向器的传动比越大，转动转向盘所需要的操纵力就越小，但转向操纵的灵敏度就会下降。（2）转向器效率（一）通常称转向操纵力由转向盘传到转向摇臂(或齿条轴)的过程为正向传动，相应的传动效率称为正传动效率；称由路面的冲击力反向通过转向摇臂(或齿条轴)和转向器传到转向盘的过程称为逆向传动，相应的传动效率称为逆传动效率。根据转向器正向和逆向传力的特性不同，转向器可分为可逆式转向器、不可逆式转向器和半可逆式转向器。（1）可逆式转向器正传动效率高，逆传动效率也高；（2）不可逆转向器正传动效率高，逆传动效率为零；（3）半可逆式转向器正传动效率高，逆传动效率较低。转向器应当具有什么样的效率？（2）转向器效率（二）为了实现这一目的，良好转向器应具有较高的正传动效率和适当的逆传动效率。所有的转向器都要求正传动效率要高，这样转向力通过转向器时损失少，转向操纵便灵活。好的转向器还应有适当的逆传动效率，使驾驶员通过操纵转向盘既能对道路情况有明显的“路感”，但又能防止由于路面反力对转向盘产生过大的冲击而发生所谓的“回弹打手”现象。（3）转向器结构类型根据转向器输出端的运动形式的不同，转向器还可分为：线位移转向器和角位移转向器。历史上曾出现过许多种形式的转向器，目前较常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球－齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。其中第二、第四种分别是第一、第三种的变形形式，而蜗杆滚轮式则更少见。目前最常用，最有代表性的三种转向器类型是：1.齿轮齿条式2.循环球－齿条齿扇式3.蜗杆曲柄指销式转向器3.2齿轮齿条式转向器采用齿轮齿条式转向器多用于前轮为独立悬架的轻型及微型轿车和货车上。齿轮齿条式转向器一般有一级齿条齿轮传动副。可分两端输出式和单端（或中间）输出式两种。（1）两端输出式齿轮齿条式转向器1.转向横拉杆2.防尘套3.球头座4.转向齿条5.转向器壳体6.调整螺塞7.压紧弹簧8.锁紧螺母9.压块10.万向节11.转向齿轮轴12.向心球轴承13.滚针轴承（2）单端（或中间）输出式（一）1.万向节叉2.转向齿轮轴3.调整螺母4.向心球轴承5.滚针轴承6.固定螺栓7.转向横拉杆8.转向器壳体9.防尘套10.转向齿条11.调整螺塞12.锁紧螺母13.压紧弹簧14.压块（2）中间（或单端）输出式（二）3.3循环球－齿条齿扇式转向器（一）循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之一，一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。3.3循环球－齿条齿扇式转向器（二）为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球，以实现滚动摩擦。3.4蜗杆曲柄指销式转向器蜗杆曲柄指销式转向器的传动副以转向蜗杆为主动件，装在摇臂轴曲柄端部的指销为从动件。转向蜗杆转动时，与之啮合的指销绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。4转向传动机构转向传动机构的功用是：将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转，且使两转向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。根据配用悬架形式的不同，可分为：1.与非独立悬架配用的转向传动机构2.与独立悬架配用的转向传动机构4.1非独立悬架配用（一）非独立悬架配用的转向传动机构主要包括：转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形臂和转向横拉杆。4.1非独立悬架配用（一）非独立悬架配用的转向传动机构主要包括：转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形臂和转向横拉杆。4.1非独立悬架配用（一）非独立悬架配用的转向传动机构主要包括：转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形臂和转向横拉杆。4.2独立悬架配用（一）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.悬架左摆臂9.悬架右摆臂使用独立悬架时，每个转向轮都需要相对于车架作独立运动，故转向桥是断开式的。与此相应，转向传动机构中的转向梯形也必须是断开式的。4.2独立悬架配用（二）1.转向摇臂2.中转向横拉杆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.悬架左摆臂9.悬架右摆臂使用独立悬架时，每个转向轮都需要相对于车架作独立运动，故转向桥是断开式的。与此相应，转向传动机构中的转向梯形也必须是断开式的。4.2独立悬架配用（三）4.2独立悬架配用（四）4.3传动机构零部件（一）1.带锥度的三角形齿形花键2.转向摇臂3.球头销4.摇臂轴（1）转向摇臂4.3传动机构零部件（二）（2）转向拉杆1.螺母2.球头销3.橡胶防尘垫4.螺塞5.球头座6.压缩弹簧7.弹簧座8.油嘴9.直拉杆体10.转向摇臂球头销4.3传动机构零部件（三）随着车速的提高，现代汽车的转向轮有时会产生摆振，这不仅影响汽车的稳定性，而且还影响汽车的舒适性、加剧前轮轮胎的磨损。在转向传动机构中设置转向减振器是克服转向轮摆振的有效措施。（3）转向减振器1.连接环衬套2.连接环橡胶套3.油缸4.压缩阀总成5.活塞及活塞杆总成6.导向座7.油封8.挡圈9.轴套及连接环总成10.橡胶储液缸5转向加力装置动力转向系统是利用转向加力装置协助司机轻便操作转向盘。由于中、重型货车的前桥载荷重，一般需要使用的动力转向机构。随着轿车发动机马力的增大和扁平轮胎的普遍使用，使车重和转向阻力都加大了，因此动力转向机构在轿车上的使用也越来越普及。汽车设计的法规一般要求汽车在其动力转向系统失效后仍能靠驾驶员人力操纵转向。故一般的动力转向系统组成包括：机械式转向器、转向加力装置和加力控制装置。5.1动力转向系统概述动力转向系统的按动力来源分类大体可分为液压式和电动式。液压式动力转向系统分类按转向加力装置的工作原理分有常压式和常流式两种。电动式动力转向装置是最新形式的转向装置，它是利用蓄电池驱动电机产生转向加力。具有对发动机影响小、无泄漏、便于安装等优点。目前，电动式动力转向系统提供的动力比液压式小，仅用于前轮轴荷较轻的轿车上。（1）常压式液压动力转向系统常压式液压动力转向系统的工作管路中始终保持高压。（2）常流式液压动力转向系统常流式液压动力转向系统中的油液在不转向时是循环流动的，只是在转向时工作管路中才产生高压。（3）常压式与常流式的对比常压式液压动力转向系统由于有储能器积蓄液压能，故具有以下优点：1.可以在液压泵突然停转的情况下保持转向加力能力，续驶一段距离；2.可以使用流量较小的液压泵。常流式液压动力转向系统由于油液在不转向时是循环流动不产生液压，故具有以下优点：1.结构简单；2.液压泵消耗功率较少，寿命长；3.工作管路不易发生泄漏。目前常压式液压动力转向系统只应用于重型汽车。重型车可不可以使用常流式液压动力转向系统？5.2液压转向控制阀液压转向控制阀是液压动力转向系统中的控制油液流动方向的核心部件，有滑阀式和转阀式两种。阀芯相对阀体沿轴向移动控制油液流量的转向控制阀称为滑阀式。阀芯相对阀体绕圆心转动控制油液流量的转向控制阀称为转阀式。（1）滑阀式（一）不转向时滑阀处于中间位置。（1）滑阀式（二）转向盘左转向时，滑阀相对壳体深入移动。（1）滑阀式（三）转向加力失效，转向盘右转。（2）转阀式（一）转阀式结构1.阀套2.阀芯R.接右转向动力腔L.接左转向动力腔B.接转向油泵G.接转向油罐（2）转阀式（二）转阀式工作原理（2）转阀式（三）转阀式中的扭力杆结构5.3动力转向器（一）动力转向器按转向加力装置的结构布置方案可分有整体式、半整体和分离式三种。机械式转向器与动力转向器设计成一体的动力转向器为整体式。5.3动力转向器（二）机械式转向器与转向控制阀设计成一体，转向加力缸独立的动力转向器为半整体式