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第23章转向系23.1概述汽车转向系:改变或恢复汽车行驶方向的一整套机构。功用：保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。机械式转向系动力转向系人力发出指令（液压能）适用于重型车辆或工程机械，人力搬很困难、效率低分类：第23章转向系1．机械转向系统1）转向操纵机构：转向盘、转向轴、万向节、转向传动轴2）转向器：改变力矩方向，减速增扭3）转向传动机构：转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、转向节、梯形臂、转向横拉杆传力途径：转动方向盘—通过万向节输入转向器—经转向器减速增扭—转向摇臂—转向直拉杆—转向节臂—左转向节绕主销偏转—左梯形臂—转向横拉杆—右梯形臂—右转向节第23章转向系2．动力转向系统动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机（或电动机）的动力作为转向能源的转向系统。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。1-转向盘2-转向轴3-梯形臂4-转向节臂5-转向控制阀6-转向直拉杆7-转向摇臂8-机械转向器9-转向油罐10转向油泵11-转向动力缸12-转向横拉杆13-梯形臂第23章转向系第23章转向系第23章转向系二、两侧转向轮偏转角之间的理想关系式汽车转向行驶时，为了避免车轮相对地面滑动而产生附加阻力，减轻轮胎磨损，要求转向系统能保证所有车轮均作纯滚动，即所有车轮轴线的延长线都要相交于一点。第23章转向系转向梯形理论特性：β（内轮转角）a（外轮转角）转弯半径：Rmin=L/sinamax转向轮的运动规律双轴汽车转向示意图cotα=cotβ+B/L第23章转向系如果是多轴汽车转向，转向轮转角间的关系与双轴汽车基本相同。第23章转向系概念：1．转向器角传动比转向盘转角增量与相应的转向摇臂转角增量之比iω1称为转向器角传动比。2．转向传动机构角传动比转向摇臂转角增量与转向盘一侧转向节的相应转角增量之比iω2称为转向传动机构角传动比。3．转向系统角传动比转向盘转角增量与同侧转向节相应转角增量之比iω为转向系统角传动比。iω=iω1iω24．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ip称为转向系统的力传动比，它与角传动比iω成正比。第23章转向系功用：增大转向盘传到转向节的力并改变力的传递方向一、功用和分类1.按结构型式循环球—齿条齿扇式循环球曲柄指销式齿轮齿条式蜗杆曲柄指销式2.按作用力传递方向反向可逆式方向盘—转向器—车轮正向有助“自动回正”“打手”不可逆式转向器输入力矩—方向盘输出功率为0极限可逆式转向器输入力矩—方向盘输出功率小23.2转向器分类：第23章转向系二、概念1.转向器的传动效率转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器传动效率。1）正效率功率由转向轴输入，由转向传动机构（如转向横拉杆或摇臂）输出的情况下求得的传动效率称为正效率，显然，正效率越高越好。2）逆效率功率由转向传动机构输入，由转向轴输出的情况下求得的传动效率称为逆效率。2.转向盘的自由行程汽车直线行驶时，消除转向系间隙和弹性变形时方向盘所转过的角度第23章转向系二、转向器1.齿轮齿条式转向器传动副：齿轮9、齿条51-调整螺塞2-罩盖3-压簧4-压簧垫块5-转向齿条6-齿轮轴7-球轴承8-转向器壳体9-转向齿轮10-滚柱轴承11-转向横拉杆12-拉杆支架13转向节齿轮垂直安装在壳体中，齿条水平布置。压簧3通过压簧垫块4将齿条压靠在齿轮上，保证无间隙啮合。转向横拉杆11一端铰接在转向节臂上，另一端支承在齿条上工作情况：转动方向盘—带动齿轮转动—齿条轴向移动—带动横拉杆移动—车轮偏转第23章转向系第23章转向系2.循环球式转向器循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。第23章转向系转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，使螺母沿轴向移动。同时，在螺杆、螺母和钢球间的摩擦力矩作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”。第23章转向系解放CA1092型汽车转向器1-螺母2-弹簧垫圈3-转向螺母4-垫片5-底盖6-壳体7-导管卡子8-通气塞和加油螺塞9-导管10-轴承11、23-油封12-转向螺杆13-钢球14、17-调整垫片15-螺栓16-侧盖18-调整螺钉19-锁紧螺母20、22-滚针轴承21-齿扇轴第23章转向系3.蜗杆曲柄指销式转向器具有梯形截面螺纹的转向蜗杆支承在转向器壳体两端的球轴承上，蜗杆与锥形指销相啮合，指销用双列圆锥滚子轴承支于摇臂轴内端的曲柄孔中。当转向蜗杆随转向盘转动时，指销沿蜗杆螺旋槽上下移动，并带动曲柄及摇臂轴转动。第23章转向系目前汽车使用的蜗杆曲柄指销式转向器多数是双指销式，即有两个指销。第23章转向系4.蜗杆滚轮式转向器CA1091型汽车转向器1-轴承盖2-调整垫片3-蜗杆4-轴承5-下转向轴6-壳体7-调整垫片8-大锥角轴承9-滚轮10-滚轮轴11-转向摇臂轴12-螺母第23章转向系23.3转向传动机构从转向器到转向轮之间的所有传动杆件总称为转向传动机构。功用：将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使转向轮偏转，并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。要求：（1）设吸振缓冲装置；（2）自动消除磨损后出现的间隙；（3）要避免发生运动干涉第23章转向系一、与非独立悬架配用的转向传动机构1．转向传动机构的组成转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形等零部件共同组成，其中转向梯形由梯形臂、转向横拉杆和前梁共同构成。第23章转向系2．转向摇臂循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器通过转向摇臂与转向直拉杆相连。构造：转向摇臂的大端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴的外端连接，小端通过球头销与转向直拉杆作空间铰链连接。转向摇臂安装：从中间位置到两边摆角范围大致相等。第23章转向系3．转向直拉杆主拉杆体由两端扩大的钢管制成：左端部：球头座—装球头销球头销头部：通过钢管开的圆孔伸入球头座，在弹簧和螺塞的作用下，球头座将球头部紧紧夹持住。球头销锥部：与转向节臂连接，用螺母固定弹簧缓冲转向车轮传来的冲击和振动，保证球头和球头座磨损后自动消除间隙第23章转向系4．转向横拉杆组成：横拉杆体和两头接头横拉杆体：两端制正、反螺纹，当旋松夹紧螺栓时，旋转横拉杆即可改变转向横拉杆的有效长度。调整前束值。球头销球头部分：夹紧在球头销座内，弹簧将球头座压在球头上，这样球头和球座磨损时能自动消除间隙第23章转向系第23章转向系二、与独立悬架配用的转向传动机构当转向轮采用独立悬架时，为了满足转向轮独立运动的需要，转向桥是断开式的，转向传动机构中的转向梯形也必须断开。第23章转向系与独立悬架配用的多数是齿轮齿条式转向器，转向器布置在车身上，转向横拉杆通过球头销与齿条及转向节臂相连。当采用循环球式转向器时，转向传动机构的杆件较多。第23章转向系上海桑塔纳轿车转向器和转向横拉杆1-转向减振器活塞杆端2-转向减振器3-转向减振器缸筒端4-转向减振器壳体凸台5-锁紧螺母与调整螺栓6-压簧7-转向齿轮轴8-齿条输出端9-防尘罩10-卡箍11-转向器壳体12-右横拉杆总成13-右横拉杆球头销14-连接件15-左横拉杆总成16-左横拉杆球头销17-转向支架（齿条与横拉杆连接件）18-转向减振器支架A、B-调节杆第23章转向系23.4转向操纵机构一、转向操纵机构的组成转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转向操纵机构。第23章转向系二、转向操纵机构的部件及安全装置1．转向盘转向盘由轮缘、轮辐和轮毂组成。转向盘轮毂的细牙内花键与转向轴连接，转向盘上都装有喇叭按钮，有些轿车的转向盘上还装有车速控制开关和安全气囊。第23章转向系第23章转向系2．转向操纵机构的安全装置1）可分离式第23章转向系2）网张管柱吸能式如果汽车上装用了网格状或波纹管式转向柱管吸能装置，当发生猛烈撞车导致人体冲撞转向盘时，网格部分或波纹管部分将被压缩产生塑性变形，吸收冲击能量。第23章转向系23.5动力转向系统功用：将发动机输出的部分机械能转化为压力能（或电能），并在驾驶员控制下，对转向传动机构或转向器中某一传动件施加辅助作用力，使转向轮偏摆，以实现汽车的转向。分类：根据助力能源形式的不同可以分为液压助力、气压助力和电动机助力三种类型。动力转向系统由机械转向器和转向加力装置组成。第23章转向系一、液压助力转向系统分类：常压式和常流式1）常压式液压助力转向系统特点:无论转向盘处于中立位置还是转向位置，也无论转向盘保持静止还是运动状态，系统工作管路中总是保持高压。第23章转向系2）常流式液压助力转向系统特点:转向油泵始终处于工作状态，但液压助力系统不工作时，基本处于空转状态。第23章转向系2．液压助力转向系统的转向控制阀1）滑阀式转向控制阀阀体沿轴向移动来控制油液流量的转向控制阀，称为滑阀式转向控制阀，简称滑阀。第23章转向系2）转阀式转向控制阀阀体绕其轴线转动来控制油液流量的转向控制阀，称为转阀式转向控制阀，简称转阀。第23章转向系3．常流式液压助力转向系统的结构布置方案1）整体式动力转向器：机械转向器和转向动力缸设计成一体，并与转向控制阀组装在一起。2）半整体式动力转向器:转向控制阀同机械转向器组合成一个部件，转向动力缸则做成独立部件。3)转向加力器:机械转向器作为独立部件，转向控制阀和转向动力缸组合成一个部件。第23章转向系4.整体式动力转向器桑塔纳2000轿车采用的是整体式动力转向器，由转阀、齿轮齿条式转向器和转向动力缸组成。转向动力缸的助力直接作用在齿条上，齿条的动力由一端输出。第23章转向系第23章转向系5.转向油罐与转向油泵转向油罐和油泵是实现动力转向的必备部件。第23章转向系1)转向油罐功用：储存、滤清并冷却液压助力转向系统的工作油液。接转向控制阀的回油管路接液压泵进油管、动力转向器的漏泄回油管路第23章转向系2）转向油泵液压助力转向系统的供能装置。功用：将输入的机械能转换为液压能输出。转向油泵的结构形式有齿轮式、叶片式、转子式、柱塞式。第23章转向系叶片式转向油泵示意图1-定子2-转子3-叶片4-转子轴5-节流孔6-流量控制阀7-限压阀A-进油口B-出油口第23章转向系二、电控液压助力转向系统组成：液压反应装置和液流分配阀，电控系统则包括动力转向ECU、电磁阀和车速传感器等。第23章转向系23.6电动助力转向系统（简称EPS）利用直流电动机提供转向动力，辅助驾驶员进行转向操作。分类：电动液压式（简称EPHS）、电动机直接助力式。第23章转向系一、电动液压助力转向系统液压泵（齿轮泵）由电动机驱动，助力效果与转向盘角速度和行驶速度有关。特点：由ECU提供供油特性，汽车低速行驶时助力作用大，驾驶员操纵轻便灵活；在高速行驶时转向系统的助力作用减弱，驾驶员的操纵力增大，具有明显的“路感”，既保证转向操纵的舒适性和灵活性，又提高了高速行驶中转向的稳定性和安全感。第23章转向系分类：转向轴助力式、齿轮助力式、齿条助力式三种类型。当转向轴转动时，转矩传感器开始工作，把两段转向轴在扭杆作用下产生的相对转角转变成电信号传给电子控制单元（ECU），ECU根据车速传感器和转矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和助力电流的大小，并将指令传递给电动机，通过离合器和减速机构将辅助动力施加到转向系统（转向轴）中，从而完成实时控制的助力转向。第23章转向系三、四轮转向系统汽车的四轮转向（简称4WS）是指汽车在转向时，4个车轮都可相对车身主动偏转，使之起到转向作用，以改善汽车的转向机动性能。第23章转向系四、线控转向系统线控转向系统用传感器记录驾驶员的转向意图和车辆的行驶状况，通过数据线将信号传递给车载电脑，电脑据此做出判断并控制液压激励器提供相应的转向力，使转向轮偏转相应角度实现转向。