1、第11章 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)桑塔納轉(zhuǎn)向系11.111.1轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向系概述概述 11.1.1 11.1.1功用功用 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是將駕駛員加在轉(zhuǎn)向盤上的力矩放大，并降低速度，然后傳給轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)，改變和保持汽車的行駛方向。 11.1.211.1.2轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型及組成類型及組成 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按轉(zhuǎn)向時的控制能源的不同分為機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。1.機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以駕駛員的體力(手力)作為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中所有傳力件都是機(jī)械的。l.轉(zhuǎn)向盤 2.安全轉(zhuǎn)向軸 3.轉(zhuǎn)向節(jié) 4.轉(zhuǎn)向輪 5.轉(zhuǎn)向節(jié)臂 6.轉(zhuǎn)向橫拉桿 7.轉(zhuǎn)向減振器 8.機(jī)械轉(zhuǎn)向器 機(jī)械式轉(zhuǎn)向系的工作過程機(jī)

2、械式轉(zhuǎn)向系的工作過程(2)、動力轉(zhuǎn)向系動力轉(zhuǎn)向系1.方向盤； 2.轉(zhuǎn)向軸 3.轉(zhuǎn)向中間軸 4.轉(zhuǎn)向油管 5.轉(zhuǎn)向油泵 6.轉(zhuǎn)向油罐 7.轉(zhuǎn)向節(jié)臂 8.轉(zhuǎn)向橫拉桿 9.轉(zhuǎn)向搖臂 10.整體式轉(zhuǎn)向器 11.轉(zhuǎn)向直拉桿 12.轉(zhuǎn)向減振器 2.2.助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 轉(zhuǎn)向器輸入軸還帶動轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)向動轉(zhuǎn)向器輸入軸還帶動轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)向動力缸產(chǎn)生液壓作用力，幫助駕駛員轉(zhuǎn)向操縱。這樣，為了克服地面力缸產(chǎn)生液壓作用力，幫助駕駛員轉(zhuǎn)向操縱。這樣，為了克服地面作用于轉(zhuǎn)向輪上的轉(zhuǎn)向阻力矩，駕駛員需要加于轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力作用于轉(zhuǎn)向輪上的轉(zhuǎn)向阻力矩，駕駛員需要加于轉(zhuǎn)向盤上的

3、轉(zhuǎn)向力矩，比用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時所需的轉(zhuǎn)向力矩小得多矩，比用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時所需的轉(zhuǎn)向力矩小得多. .轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比、轉(zhuǎn)向時車輪運(yùn)動規(guī)律1.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比 轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角與安裝在轉(zhuǎn)向盤同側(cè)的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角的比值。2.轉(zhuǎn)向時車輪運(yùn)動規(guī)律11.2機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 11.2.1 機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成及原理機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成及原理圖11-2 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖1-轉(zhuǎn)向盤；2-轉(zhuǎn)向軸；3-轉(zhuǎn)向萬向節(jié)；4-轉(zhuǎn)向傳動軸；5-轉(zhuǎn)向器；6-轉(zhuǎn)向搖臂；7-轉(zhuǎn)向直拉桿；8-轉(zhuǎn)向節(jié)臂；9-左轉(zhuǎn)向節(jié)；10、12-梯形臂；11-轉(zhuǎn)向橫拉桿；13-右轉(zhuǎn)向節(jié) 1.組成 機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)

4、構(gòu)3大部分組成。 2.機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理 汽車轉(zhuǎn)向時，駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，通過轉(zhuǎn)向軸、萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動軸，將轉(zhuǎn)向力矩輸入轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向器中有12級嚙合傳動副，具有減速增力作用。經(jīng)轉(zhuǎn)向器減速后的運(yùn)動和增大后的力矩傳到轉(zhuǎn)向搖臂，再通過轉(zhuǎn)向直拉桿傳給固定于左轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使左轉(zhuǎn)向節(jié)及裝于其上的左轉(zhuǎn)向輪繞主銷偏轉(zhuǎn)。左、右梯形臂的一端分別固定在左、右轉(zhuǎn)向節(jié)上，另一端則與轉(zhuǎn)向橫拉桿作球鉸鏈連接。當(dāng)左轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)時，經(jīng)梯形臂、橫拉桿和梯形臂的傳遞，右轉(zhuǎn)向節(jié)及裝于其上的右轉(zhuǎn)向輪隨之繞主銷同向偏轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿總稱為轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)。梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿和前軸構(gòu)成轉(zhuǎn)向

5、梯形，其作用是在汽車轉(zhuǎn)向時，使內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪按一定的規(guī)律進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。 11.2.2 11.2.2 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器機(jī)械式轉(zhuǎn)向器 1.轉(zhuǎn)向器的功用、類型及傳動效率 1）轉(zhuǎn)向器的功用 轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的減速增力傳動裝置。其功用是增大由轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向節(jié)的力，并改變力的傳遞方向。 2）轉(zhuǎn)向器的類型 轉(zhuǎn)向器的種類較多，一般是按轉(zhuǎn)向器中嚙合傳動副的結(jié)構(gòu)形式分類。目前應(yīng)用較廣泛的有蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球式和齒輪齒條式等幾種。 3）轉(zhuǎn)向器的傳動效率 轉(zhuǎn)向器的輸出功率與輸入功率之比稱為轉(zhuǎn)向器傳動效率。當(dāng)功率由轉(zhuǎn)向盤輸入，從轉(zhuǎn)向搖臂輸出時，所求得的傳動效率稱為正效率。反之則稱為逆效率。 2.蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器的構(gòu)造和

6、工作原理 蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器的傳動副(以轉(zhuǎn)向蝸桿為主動件，其從動件是裝在搖臂軸曲柄端部的指銷。轉(zhuǎn)向蝸桿轉(zhuǎn)動時，與之嚙合的指銷即繞搖臂軸軸線沿圓弧運(yùn)動，并帶動搖臂軸轉(zhuǎn)動。它主要由轉(zhuǎn)向器殼體、轉(zhuǎn)向蝸桿、轉(zhuǎn)向搖臂和指銷等組成。 汽車轉(zhuǎn)向時，駕駛員通過轉(zhuǎn)向盤帶動轉(zhuǎn)向蝸桿（主動件）轉(zhuǎn)動，與其相嚙合的指銷（從動件）一邊自轉(zhuǎn)，一邊以曲柄為半徑繞搖臂軸軸線在蝸桿的螺紋槽內(nèi)做圓弧運(yùn)動，從而帶動曲柄和轉(zhuǎn)向搖臂擺動，實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。 蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器傳動副中的指銷，可以如上述有兩個，也可以只有一個。單銷式與雙銷式在結(jié)構(gòu)上基本一樣。與雙銷式相比，單銷式的結(jié)構(gòu)較簡單，但轉(zhuǎn)向搖臂的擺角不大，一般總擺角只有80，而雙銷

7、式的則可達(dá)120左右。因為當(dāng)搖臂軸轉(zhuǎn)角很大時，雙銷式中的一個指銷雖已與蝸桿脫離嚙合，但另一個指銷仍保持嚙合。 3.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的構(gòu)造和工作原理 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器主要由轉(zhuǎn)向器殼體、轉(zhuǎn)向齒輪及轉(zhuǎn)向齒條等組成。轉(zhuǎn)向器通過轉(zhuǎn)向器殼體的兩端用螺栓固定在車架上 工作過程工作過程 只有一級傳動，轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向盤柔性相連，轉(zhuǎn)向齒條水平布置，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向齒輪，轉(zhuǎn)向齒條水平軸向移動，帶動左右橫拉桿帶動左右轉(zhuǎn)向節(jié)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。 應(yīng)用于前輪為獨(dú)立懸架的輕微型轎貨車。桑塔納、夏利、南京依維柯等。 優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)簡化，無需轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿。1、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器第二級齒條齒扇傳動副 4.循環(huán)球

8、式轉(zhuǎn)向器的構(gòu)造和工作原理 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動時，通過鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)向螺母，螺母即沿軸向移動。同時，在螺桿及螺母與鋼球間的摩擦力偶作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內(nèi)滾動，形成球流。在轉(zhuǎn)向器工作時，兩列鋼球只是在各自的封閉流道內(nèi)循環(huán)，不會脫出。第一級螺桿螺母傳動副循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器工作過程特點(diǎn)：正傳動效率很高，操縱輕便，使用壽命長。但逆效率也高，容易將路面沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤上。 11.2.3 11.2.3 機(jī)械式轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)機(jī)械式轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 1.轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的組成與布置 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)一般由方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向柱管、萬向節(jié)及轉(zhuǎn)向傳動軸等組合。它的主要作用是操縱轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。

9、 2.轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管的吸能裝置 近年來，由于公路的改善和汽車車速的提高，許多國家都制定了嚴(yán)格的安全法規(guī)。對于轎車，除要求裝有吸能式轉(zhuǎn)向盤外，還要求轉(zhuǎn)向柱管也必須備有緩和沖擊的吸能裝置。轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管的吸能裝置有多種形式。其基本結(jié)構(gòu)原理是，當(dāng)受到巨大沖擊時，轉(zhuǎn)向軸產(chǎn)生軸向位移，使支架或某些支承件產(chǎn)生塑性變形，從而吸收沖擊能量。 11.2.4 11.2.4轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)向器輸出的力傳給轉(zhuǎn)向輪，且使二轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定的關(guān)系變化，實現(xiàn)汽車順利轉(zhuǎn)向。 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)向節(jié)臂，橫拉桿，軸有整體式(對非獨(dú)立懸架)和分段式(對獨(dú)立懸架)。 為避免在汽車轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的路面對汽車行駛

10、的附加阻力和輪胎的為避免在汽車轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的路面對汽車行駛的附加阻力和輪胎的快速磨損，要求轉(zhuǎn)向系能保證汽車時，所有車輪作純滾動，這時，快速磨損，要求轉(zhuǎn)向系能保證汽車時，所有車輪作純滾動，這時，只有所有車輪的軸線交于一點(diǎn)才能實現(xiàn)，此交點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)向中心。只有所有車輪的軸線交于一點(diǎn)才能實現(xiàn)，此交點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)向中心。 1.與非獨(dú)立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)非獨(dú)立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)1.轉(zhuǎn)向器 2.轉(zhuǎn)向搖臂 3.轉(zhuǎn)向直拉桿 4.轉(zhuǎn)向節(jié)臂 5.梯形臂 6.轉(zhuǎn)向橫拉桿 2.與獨(dú)立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu) 當(dāng)轉(zhuǎn)向輪獨(dú)立懸架時，每個轉(zhuǎn)向輪都需要相對于車架作獨(dú)立運(yùn)動，因而轉(zhuǎn)向橋必須是斷開式的。與此相應(yīng)，轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形也必須

11、是斷開式的。1.轉(zhuǎn)向搖臂 2.轉(zhuǎn)向直拉桿 3.左轉(zhuǎn)向橫拉桿 4.右轉(zhuǎn)向橫拉桿 5.左梯形臂 6.右梯形臂 7.搖桿 8.懸架左擺臂 9.懸架右擺臂 10.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器(1)轉(zhuǎn)向搖臂。 (2)轉(zhuǎn)向直拉桿。 轉(zhuǎn)向直拉桿的作用是將轉(zhuǎn)向搖臂傳來的力和運(yùn)動傳給轉(zhuǎn)向梯形臂(或轉(zhuǎn)向節(jié)臂)。它所受的力既有拉力、也有壓力，因此直拉桿都是采用優(yōu)質(zhì)特種鋼材制造的，以保證工作可靠。在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)而且因懸架彈性變形而相對于車架跳動時，轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對運(yùn)動都是空間運(yùn)動。因此，為了不發(fā)生運(yùn)動干涉，三者之間的連接件都是球形鉸鏈。接轉(zhuǎn)向節(jié)臂接轉(zhuǎn)向節(jié)臂螺塞螺塞 調(diào)彈簧調(diào)彈簧6的的預(yù)緊度預(yù)緊度油嘴油嘴球頭銷球

12、頭銷直拉桿直拉桿接轉(zhuǎn)向搖臂接轉(zhuǎn)向搖臂 (3)轉(zhuǎn)向橫拉桿。 兩接頭借螺紋與橫拉桿體連接。接頭旋裝到橫拉桿體上后，用夾緊螺栓夾緊。橫拉桿體兩端的螺紋，一為右旋，一為左旋。因此，在旋松夾緊螺栓以后，轉(zhuǎn)動橫拉桿體，可改變橫拉桿的總長度，來調(diào)節(jié)前輪前束。 4、轉(zhuǎn)向減振器、轉(zhuǎn)向減振器 現(xiàn)代汽車的轉(zhuǎn)向輪有時會產(chǎn)生擺振（轉(zhuǎn)向輪繞主銷軸線往復(fù)擺動，甚至引起整車車身的振動），這不僅影響汽車的穩(wěn)定性，而且還影響汽車的舒適性、加劇前輪輪胎的磨損。在轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)中設(shè)置轉(zhuǎn)向減振器是克服轉(zhuǎn)向輪擺振的有效措施。轉(zhuǎn)向減振器的一端與車身（或前橋）鉸接，另一端與轉(zhuǎn)向直拉桿（或轉(zhuǎn)向器）鉸接。 1.連接環(huán)襯套連接環(huán)襯套 2.連接環(huán)橡膠

13、套連接環(huán)橡膠套 3.油缸油缸4.壓縮閥總成壓縮閥總成 5.活塞及活塞桿總成活塞及活塞桿總成 6.導(dǎo)向座導(dǎo)向座 7.油封油封 8.擋圈擋圈 9.軸套及連接環(huán)總成軸套及連接環(huán)總成10.橡膠儲液缸橡膠儲液缸 11.3助力轉(zhuǎn)向器助力轉(zhuǎn)向器 1.功用功用 在轉(zhuǎn)向阻力較大時，可以減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度，改善轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技在轉(zhuǎn)向阻力較大時，可以減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度，改善轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)性能。術(shù)性能。 2.分類分類 按工作介質(zhì)分按工作介質(zhì)分 為液壓式和氣壓式。為液壓式和氣壓式。 （1）液壓式：液壓式： 工作時無噪聲，工作滯后時間短，且能吸收來自不平工作時無噪聲，工作滯后時間短，且能吸收來自不平路面的沖擊。路面的沖擊

14、。 （2）氣壓式：氣壓式： 前軸最大軸載質(zhì)量為前軸最大軸載質(zhì)量為37噸并采用氣壓制動的貨車或轎噸并采用氣壓制動的貨車或轎車。車。 趨于淘汰。趨于淘汰。 11.3.1 11.3.1 液壓動力轉(zhuǎn)向器液壓動力轉(zhuǎn)向器 a b圖11-18 循環(huán)球式液壓助力轉(zhuǎn)向器1-閥芯；2-旋塞；3-上蓋；4-閥座；5-閥桿；6-彈簧；7、18-鋼球；8-殼體；9-螺母；10-調(diào)節(jié)螺栓；11-螺母；12-轉(zhuǎn)向螺母（活塞）；3、17-定位銷；14-扭桿；15-螺桿；16-齒扇軸（搖臂軸）；19-軸承；O-回油環(huán)槽；P-進(jìn)油環(huán)槽；L-左腔環(huán)槽；R-右腔油孔；A-限位閥腔；a-結(jié)構(gòu)圖；b-原理圖l.轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 2.轉(zhuǎn)向控制

15、閥 3.機(jī)械轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向動力缸總成 4.轉(zhuǎn)向傳動結(jié)構(gòu) 5.轉(zhuǎn)向油罐 6.轉(zhuǎn)向油泵 R.轉(zhuǎn)向動力缸右腔 L.轉(zhuǎn)向動力缸左腔 當(dāng)汽車直線行駛時，轉(zhuǎn)向控制閥2將轉(zhuǎn)向油泵6泵出來的工作液與油罐相通，轉(zhuǎn)向油泵處于卸荷狀態(tài)，動力轉(zhuǎn)向器不起助力作用。當(dāng)汽車需要向右轉(zhuǎn)向時，駕駛員向右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向控制閥將轉(zhuǎn)向油泵泵出來的工作液與R腔接通，將L腔與油罐接通，在油壓的作用下，活塞向下移動，通過傳動結(jié)構(gòu)使左、右輪向右偏轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)右轉(zhuǎn)向。向左轉(zhuǎn)向時，情況與上述相反。 2.液壓助力轉(zhuǎn)向器（分配閥）3.轉(zhuǎn)向油泵進(jìn)油口進(jìn)油口出油口出油口葉片式油泵葉片式油泵 轉(zhuǎn)向油泵是助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動力源。轉(zhuǎn)向油泵經(jīng)轉(zhuǎn)向控制閥向轉(zhuǎn)向助力

16、缸提供一定壓力和流量的工作油液。目前，轉(zhuǎn)向油泵大多采用雙作用式葉片泵。 11.3.2 11.3.2電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 1.旁通流量式圖11-23 旁通流量控制式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1-轉(zhuǎn)向油泵；2-儲油罐；3-轉(zhuǎn)向管柱；4-轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速傳感器；5-電控單元；6-線束；7-轉(zhuǎn)速信號處理電路；8-流量控制閥；9-電磁閥；10-轉(zhuǎn)向器；11-油管；12-轉(zhuǎn)向控制閥；13-車速傳感器；a-結(jié)構(gòu)圖；b-原理圖 2.電動泵式圖11-25 電動泵式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖1-轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速傳感器；2-儀表板；3-轉(zhuǎn)向報警燈； 4-發(fā)動機(jī)管理單元；5-電動機(jī)；6-殼體；7-電控單元； 8-齒輪泵；9-限壓閥