汽车构造第三章—汽车底盘构造

汽车底盘构造交通运输学院运物系第一节转向系概述第二节转向器及转向操纵机构第三节转向传动机构第四节动力转向系第五节转向油罐及转向油泵汽车转向系汽车在行驶过程中，需按照驾驶员的意志经常改变其行使方向，即所谓汽车转向。用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，即称为汽车转向系统。汽车转向系统的功用是，保证汽车能按照驾驶员的意志而进行转向行使。一、分类及组成：（1）按转向能源不同分：机械转向系和动力转向系；（2）机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。第一节转向系概述前梁、转向节、轮毂1、构造：转向桥：利用车桥中的转向节使车轮可以偏转一定角度，以实现汽车的转向。常称为前桥。2、整体式转向桥的结构及工作原理转向轮的稳定，主要与转向轮、主销、前轴之间的安装的相对位置有关。这些转向轮的定位参数有：主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角、前轮前束4、转向轮定位参数：主销轴线在纵向垂直平面上的投影与垂线间的夹角称主销后倾角。作用：当汽车直线行驶，因偶受外力而发生偏离时，即能产生相应的稳定力矩，使汽车转向轮自动回正，保证汽车稳定直线行驶。结构保证：前桥连同钢板弹簧一起装到车架上时，使前桥略微向后倾斜而成。（1）、主销后倾角（γ=2º～3º）离心力的反作用力F现代高速汽车由于轮胎气压降低、弹性增加，引起稳定力矩增大。因此，γ角可以减小到接近于零，甚至为负值。主销后倾角a主销主销偏移距c（2）主销内倾角（β=5º～8º）定义：主销轴线在横向垂直平面内的投影与垂线间的夹角。作用：1、使车轮转向后能自动回正，保证汽车直线行驶。使转向操纵轻便，省力。结构保证：使前梁两端的主销孔轴线上端向内倾斜而成，由结构保证，不需调整。注意：若主销内倾角过大，即c值过小，会使轮胎与路面之间的摩擦阻力增大，使转向变得沉重，加速轮胎磨损。所以,Ｃ＝４０～６０㎜。作用：使汽车满载时，车轮与路面接近垂直。结构保证：设计时使转向节轴颈的轴线与水平面成一角度。（3）、前轮外倾角：（α＝１º）定义：通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂直之间的夹角。αa主销主销偏移距车轮有了外倾角后，滚动时，就类似滚锥向外滚开，由于转向横拉杆及车桥的约束使车轮不向外滚开，车轮将在地面上出现边滚边滑的现象，从而增加了轮胎的磨损。作用：为了消除前轮外倾而增加轮胎磨损的不良后果。结构保证：在安置车轮时，使车轮两轮前边缘距离B小于后边缘(俯视图)前轮前束B（4）、前轮前束：（A-B=8～12㎜）距离A。前轮前束：A-B之差。a主销主销偏移距c（2）主销内倾角（β=5º～8º）定义：主销轴线在横向垂直平面内的投影与垂线间的夹角。作用：1、使车轮转向后能自动回正，保证汽车直线行驶。使转向操纵轻便，省力。结构保证：使前梁两端的主销孔轴线上端向内倾斜而成，由结构保证，不需调整。注意：若主销内倾角过大，即c值过小，会使轮胎与路面之间的摩擦阻力增大，使转向变得沉重，加速轮胎磨损。所以,Ｃ＝４０～６０㎜。转向器转向节及臂横拉杆转向过程（3）一般机械转向系的转矩传递路径：驾驶员施加于方向盘A一转矩转向轴转向万向节转向传动轴转向万向节B（转向器输入轴）转向器（转向器输出轴）C转向垂摇臂转向直拉杆左转向节臂（左转向轮主销）左转向节（转向轮）左梯形臂转向横拉杆右梯形臂（右转向轮主销）右转向节（右转向轮）D。其中，A到B间的零件属转向操纵机构；C到D间属转向传动机构。梯形机构第一节转向系概述（4）、性能要求：1)、转向时必须轻巧灵活；2)、转小弯时,转向盘不必转很多圈；3)、直向前进时,应稳定且无蛇行现象；4)、车轮的振动及摆动不致使转向盘转动。第一节转向系概述（5）、动力转向系：由驾驶员体力和发动机为转向能源的转向系。液压式动力转向系组成：由一套机械转向系和液压转向装置组成。液压转向装置由转向油罐、转向油泵、转向控制阀、转向动力缸组成。二、转向中心、转弯半径转向中心：为避免在汽车转向产生的路面对汽车行驶的附加阻力和轮胎的快速磨损，要求转向系能保证汽车行驶时，所有车轮作纯滚动，这时，只有所有车轮的轴线交于一点才能实现，此交点称为转向中心。转弯半径：转向中心到外转向轮与地面接触点的距离称为转弯半径。第一节转向系概述梯形转向机构转向条件:所有车轮形成一个转动中心.内侧车轮偏转角大于外侧车轮偏转角在确定传动机构的转向梯形参数后，只能在一定的转交范围内近似满足转向理想关系式：为外转向轮偏转角，为内转向轮偏转角，B为两侧转向轮主销轴线与地面交点间距离；L为轴距。第一节转向系概述LBcotcotA三、转向系角传动比：转向器角传动比：转向盘的转角增量与转向摇臂角相应增量之比；转向传动机构角传动比：转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧的转向节转角相应增量之比；转向系角传动比：转向盘角增量与同侧转向节相应角增量之比。第一节转向系概述21iii1i2i对的分析：（1）愈大，施加于方向盘的转向力矩愈小（地面阻力矩一定）；（2）愈大，为得到一定转向节偏角所需的转向盘转角愈大,转向操纵不够灵敏；（3）愈大，手感差，即路面阻力矩通过转向传动机构传至转向盘的感觉就差。为解决省力（），提高灵敏度和手感（）的矛盾，添加了动力转向装置，能同时满足省力和提高灵敏度和手感的要求。第一节转向系概述iiiiii一、基本概念转向器传动效率：转向器的输出功率与输入功率之比。正效率：功率由转向器输入，由转向摇臂输出的情况下的传动效率。逆效率；功率由转向摇臂输入，由转向器输出的情况下的传动效率。可逆转向器：逆效率很高，转向器很容易将经转向传动机构传来的路面反力传到转向轴和转向盘上，有利于转向结束后转向轮和转向盘的自动回正。但在坏路对车轮的冲击会发生转向盘“打手”的现象。经常驶于良好路面上的汽车用。第二节转向器及转向操纵机构不可逆转向器：逆效率很低。失去路感。较少应用。极限可逆转向器：逆效率略高于不可逆转向器。综合考虑打手和失去路感。中型越野车或工程车辆用。转向盘自由行程：在转向盘转动开始阶段，驾驶员施于转向盘的转向力矩只用来克服转向系内部的摩擦，直到各传动部件到其间的间隙完全消除，这一转向盘空转阶段中的角行程叫转向盘自由行程。这参数不宜过大，以免影响转向灵敏性，一般为10º~15º，超过25º~30º时必须调整。作用：缓和路面冲击；避免驾驶员过度紧张。第二节转向器及转向操纵机构二、转向器1、分类（按传动副的结构分）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、各转向器结构特点（1）循环球-齿条齿扇式转向器一般有两级传动副：第一级螺杆螺母传动副；第二级是齿条齿扇传动副，或滑块曲柄销传动副（延安SX2150）应用于解放CA1091，北京BJ1041，BJ2023，黄河JN1181C13。第二节转向器及转向操纵机构第二节转向器及转向操纵机构循环球式两级传动副螺杆螺母齿条齿轮第二节转向器及转向操纵机构优点：正传动效率高，可达90~95%，操纵轻便，寿命长。缺点：逆效率也很高，易打手。但对于轻型的前轴轴荷不大，行驶路况较好的汽车，可克服上述缺点。（2）齿轮齿条转向器只有一级传动，转向齿轮与转向盘柔性相连，转向齿条水平布置，转动转向齿轮，转向齿条水平轴向移动，带动左右横拉杆带动左右转向节使转向轮偏转，实现汽车转向。应用于前轮为独立悬架的轻、微型轿、货车。桑塔纳、夏利、南京依维柯等。优点：结构简单、紧凑、质量轻，刚性大，转向灵敏，制造容易，成本低，正、逆效率都很高，便于布置。第二节转向器及转向操纵机构第二节转向器及转向操纵机构齿轮齿条式齿轮齿条第二节转向器及转向操纵机构（3）蜗杆曲柄指销式转向器转向蜗杆为主动件，指销与蜗杆啮合，绕摇臂轴作圆弧运动，带动摇臂轴转动。一般为蜗杆曲柄双指销式转向器，EQ1090E。有两个优点：a、在中间或附近位置，双指均与蜗杆啮合，受力比单指销的载荷小；b、当摇臂轴转角相当大时，一个指销与蜗杆脱离时，另一蜗杆仍保持啮合，因此双指销式的比单指销式的转角范围大。缺点：结构复杂，对蜗杆加工精度要求高。第二节转向器及转向操纵机构汽车蜗杆曲柄指销式转向器分解图（4）转向操纵机构a、转向操纵机构的组成和布置（见图24-10）b、转向盘组成：轮缘、轮辐、轮毂；分类：两辐条、三辐条、四辐条；安全性c、转向轴和转向柱管的吸能装置近年来，由于公路的改善，汽车车速的提高，许多国家都制定了严格的安全法规。对于轿车除要求装有吸能式转向盘外，而且还要求转向柱管也必须备有缓和冲击的吸能装置。转向轴和转向柱管得吸能装置有多种形式。其基本结构原理是，当转向轴受到巨大冲击时，转向轴产生轴向位移，是支架或某些支撑件产生塑性变形，而吸收冲击能量。第二节转向器及转向操纵机构第二节转向器及转向操纵机构硅与橡胶一、功用（1）将转向器输出的力和运动传递到转向桥两侧的转向节，使两车轮发生偏转；（2）使二转向轮偏转角度按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。二、与非独立悬架配用的转向传动机构（1）一般组成：转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、转向梯形（2）转向摇臂：大端用锥形三角细花键与转向器轴的外端相连，小端有球头销，与转向直拉杆连接。。第三节转向传动机构（3）转向直拉杆、转向横拉杆因转向轮偏转及悬架弹性变形而相对车架运动，传动机构的各组成部分的相对运动为空间运动，故转向直/横拉杆两头均采用球形铰链，各球头连接处均布置了压缩弹簧，以补偿球头与座的磨损，保证二者间的间隙，并缓和路面传来的冲击。二者不同之处：转向直拉杆两头的弹簧是轴向布置，分别沿轴线的不同方向起缓冲作用。球头和球座间需用润滑脂润滑。由于弹簧的伸缩引起转向直拉杆带动转向节臂的运动误差可由增减转向盘的自由行程来补偿。第三节转向传动机构直拉杆球头销接转向摇臂转向节臂调整横拉杆的长度,改变前束值.转向横拉杆的球头与弹性球座相连，压紧弹簧采用相对横拉杆轴线的垂直方向布置，以缓冲和保证球头与球座紧密配合。因转向横拉杆两头连接的是梯形臂，为保证在转向时梯形传动机构间的几何参数从而保证各转向轮尽可能作纯滚动，因此转向横拉杆带动转向梯形臂间不能有轴向相对运动，故压紧弹簧不能采用轴向布置。三、与独立悬架配用的转向传动机构：因为与独立悬架配合的转向桥必须是断开式的，所以转向梯形也必须分成两段或三段，并由在平行于路面的平面中摆动的转向摇臂直接带动或通过转向直拉杆带动。其余工作原理不变。第三节转向传动机构一、定义用以将发动机输出的部分机械能转化为压力能（液压能或气压能），并在驾驶员控制下，对转向传动装置或转向器中某一传动件施加不同方向的液压或气压作用力，以减轻驾驶员的转向操纵力，这一系统称为动力转向系。动力转向系由机械转向器和动力转向装置组成。二、分类气压：一般用于前轴轴荷为3~7t并采用气压制动的汽车，工作压力0.7MPa，部件尺寸大。液压：尺寸小，无噪声，工作滞后时间短，能吸收来自路面的冲击，工作压力高达10MPa，广泛运用。第四节动力转向系三、液压式转向加力装置常压式：无论转向盘中立还是处于转向位置，液压系统中工作管路保持高压。有储能器积蓄液压能，可使用流量较小的转向油泵，还可在油泵不转的情况下保持一定的转向能力，使汽车可能继续行驶一段距离。第四节动力转向系常流式：结构简单、油泵寿命长，泄漏较小，消耗功率较小，广泛运用。有以下三种类型。整体式动力转向器：机械转向器+转向动力缸+转向控制阀；半整体式动力转向器：机械转向器+转向控制阀，转向动力缸独立；转向加力器：机械转向器独立，转向动力缸+转向控制阀。第四节动力转向系液压式动力转向器的基本结构型式转向油缸转向油泵机械转向器转向控制阀转向动力缸整体式转向动力缸直接驱动横拉杆机械转向器转向油泵转向动力缸转向控制阀转向节臂横拉杆转向加力器1）转向油罐：贮存、滤清、冷却加力装置的工作油；2）转向油泵：齿轮式、叶片泵、转子泵、柱塞泵，最多的是外啮合齿轮式；3）流量控制阀；4）安全阀；5）单向阀：加力装置正常工作时关闭，失效时自动打开，以弥补动力缸吸油缸的真空度，因油罐油不能正常通过油泵。第四节动力转向系