汽車(chē)轉(zhuǎn)向系詳解

1、汽車(chē)轉(zhuǎn)向系詳解2005-8-15 14:04:48來(lái)源: 編輯:   用來(lái)改變或恢復(fù)汽車(chē)行駛方向的機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為汽車(chē)轉(zhuǎn)向系。    轉(zhuǎn)向系可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類(lèi)。1機(jī)械轉(zhuǎn)向系    機(jī)械轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機(jī)械的。機(jī)械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。（如圖1） l.轉(zhuǎn)向盤(pán) 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    

2、0;                       圖1 機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)    圖1是一種機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)1施加的轉(zhuǎn)向力矩通過(guò)轉(zhuǎn)向軸2輸入轉(zhuǎn)向器8。從轉(zhuǎn)向盤(pán)到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸這一系列零件即屬于轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)。作為減速傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)向器中有1、2級(jí)減速傳動(dòng)副（圖中所示轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向器為單級(jí)減速傳動(dòng)副）。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運(yùn)動(dòng)傳到轉(zhuǎn)向橫

3、拉桿6，再傳給固定于轉(zhuǎn)向節(jié)3上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂5，使轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支承的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而改變了汽車(chē)的行駛方向。這里，轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂屬于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。（1）轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)    轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)由方向盤(pán)、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱等組成，它的作用是將駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的操縱力傳給轉(zhuǎn)向器。                         &#

4、160;  1.輪圈 2.輪輻 3.輪轂                                 圖2 方向盤(pán)            

5、0;                  圖3 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)（2） 轉(zhuǎn)向器    轉(zhuǎn)向器(也常稱(chēng)為轉(zhuǎn)向機(jī))是完成由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線運(yùn)動(dòng)(或近似直線運(yùn)動(dòng))的一組齒輪機(jī)構(gòu)，同時(shí)也是轉(zhuǎn)向系中的減速傳動(dòng)裝置。 目前較常用的有齒輪齒條式、循環(huán)球曲柄指銷(xiāo)式、蝸桿曲柄指銷(xiāo)式、循環(huán)球-齒條齒扇式、蝸桿滾輪式等。我們主要介紹前幾種。1）齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器    齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器分兩

6、端輸出式和中間（或單端）輸出式兩種。 1.轉(zhuǎn)向橫拉桿 2.防塵套 3.球頭座 4.轉(zhuǎn)向齒條 5.轉(zhuǎn)向器殼體 6.調(diào)整螺塞 7.壓緊彈簧 8.鎖緊螺母 9.壓塊 10.萬(wàn)向節(jié) 11.轉(zhuǎn)向齒輪軸 12.向心球軸承 13.滾針軸承                      圖4兩端輸出式的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器    兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如圖4所示，作為

7、傳動(dòng)副主動(dòng)件的轉(zhuǎn)向齒輪軸11通過(guò)軸承12和13安裝在轉(zhuǎn)向器殼體5中，其上端通過(guò)花鍵與萬(wàn)向節(jié)叉10和轉(zhuǎn)向軸連接。與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的轉(zhuǎn)向齒條4水平布置，兩端通過(guò)球頭座3與轉(zhuǎn)向橫拉桿1相連。彈簧7通過(guò)壓塊9將齒條壓靠在齒輪上，保證無(wú)間隙嚙合。    彈簧的預(yù)緊力可用調(diào)整螺塞6調(diào)整。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)，轉(zhuǎn)向器齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，使與之嚙合的齒條4沿軸向移動(dòng)，從而使左右橫拉桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)左右轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)向車(chē)輪偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)轉(zhuǎn)向。 1.萬(wàn)向節(jié)叉 2.轉(zhuǎn)向齒輪軸 3.調(diào)整螺母 4.向心球軸承 5.滾針軸承 6.固定螺栓 7.轉(zhuǎn)向橫拉桿 8.轉(zhuǎn)向器殼體 9.防塵套 10.轉(zhuǎn)向齒條

8、11.調(diào)整螺塞 12.鎖緊螺母 13.壓緊彈簧 14.壓塊                        圖5中間式的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器    中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如圖5所示，其結(jié)構(gòu)及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器基本相同，不同之處在于它在轉(zhuǎn)向齒條的中部用螺栓6與左右轉(zhuǎn)向橫拉桿7相連。在單端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器上，齒條的一端通

9、過(guò)內(nèi)外托架與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。2）循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器    循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式之一， 一般有兩級(jí)傳動(dòng)副，第一級(jí)是螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副，第二級(jí)是齒條齒扇傳動(dòng)副。    為了減少轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，二者的螺紋并不直接接觸，其間裝有多個(gè)鋼球，以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦。轉(zhuǎn)向螺桿和螺母上都加工出斷面輪廓為兩段或三段不同心圓弧組成的近似半圓的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面的螺旋管狀通道。    螺母?jìng)?cè)面有兩對(duì)通孔，可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內(nèi)。轉(zhuǎn)向螺母外有兩根鋼球?qū)Ч?，每根?dǎo)管的兩端分別插

10、入螺母?jìng)?cè)面的一對(duì)通孔中。導(dǎo)管內(nèi)也裝滿(mǎn)了鋼球。這樣，兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球"流道"。    轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)向螺母，螺母即沿軸向移動(dòng)。同時(shí)，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(dòng)，形成"球流"。在轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，兩列鋼球只是在各自的封閉流道內(nèi)循環(huán)，不會(huì)脫出。                

11、;              圖6循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器3）蝸桿曲柄指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器    蝸桿曲柄指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)副(以轉(zhuǎn)向蝸桿為主動(dòng)件，其從動(dòng)件是裝在搖臂軸曲柄端部的指銷(xiāo)。轉(zhuǎn)向蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與之嚙合的指銷(xiāo)即繞搖臂軸軸線沿圓弧運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)。                

12、0;           圖7蝸桿曲柄指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器（3）轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)    轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，使兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，且使二轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，以保證汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)車(chē)輪與地面的相對(duì)滑動(dòng)盡可能小。    汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)，要使各車(chē)輪都只滾動(dòng)不滑動(dòng)，各車(chē)輪必須圍繞一個(gè)中心點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖d-zx-07所示。顯然這個(gè)中心要落在后軸中心線的延長(zhǎng)線上，并且左、右前輪也必須以這個(gè)中心點(diǎn)O為圓心而轉(zhuǎn)動(dòng)。

13、    為了滿(mǎn)足上述要求，左、右前輪的偏轉(zhuǎn)角應(yīng)滿(mǎn)足如下關(guān)系（如圖8）：                         圖8左、右前輪的偏轉(zhuǎn)角關(guān)系圖1）與非獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)    與非獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括轉(zhuǎn)向搖臂2、轉(zhuǎn)向直拉桿3轉(zhuǎn)向節(jié)臂4和轉(zhuǎn)向梯形。在前橋僅為轉(zhuǎn)向橋

14、的情況下，由轉(zhuǎn)向橫拉桿6和左、右梯形臂5組成的轉(zhuǎn)向梯形一般布置在前橋之后，如圖9 a所示。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪處于與汽車(chē)直線行駛相應(yīng)的中立位置時(shí)，梯形臂5與橫拉桿6在與道路平行的平面(水平面)內(nèi)的交角90。    在發(fā)動(dòng)機(jī)位置較低或轉(zhuǎn)向橋兼充驅(qū)動(dòng)橋的情況下，為避免運(yùn)動(dòng)干涉，往往將轉(zhuǎn)向梯形布置在前橋之前，此時(shí)上述交角90，如圖9 b所示。若轉(zhuǎn)向搖臂不是在汽車(chē)縱向平面內(nèi)前后擺動(dòng)，而是在與道路平行的平面向左右搖動(dòng)，則可將轉(zhuǎn)向直拉桿3橫置，并借球頭銷(xiāo)直接帶動(dòng)轉(zhuǎn)向橫拉桿6，從而推使兩側(cè)梯形臂轉(zhuǎn)動(dòng)。      1.轉(zhuǎn)向器 2.轉(zhuǎn)向搖臂 3

15、.轉(zhuǎn)向直拉桿 4.轉(zhuǎn)向節(jié)臂 5.梯形臂 6.轉(zhuǎn)向橫拉桿                     圖9 與非獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2）與獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)    當(dāng)轉(zhuǎn)向輪獨(dú)立懸掛時(shí)，每個(gè)轉(zhuǎn)向輪都需要相對(duì)于車(chē)架作獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，因而轉(zhuǎn)向橋必須是斷開(kāi)式的。與此相應(yīng)，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形也必須是斷開(kāi)式的。（如圖10） 1.轉(zhuǎn)向搖臂 2.轉(zhuǎn)向直拉桿

16、 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                     圖10 與獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3）轉(zhuǎn)向直拉桿    轉(zhuǎn)向直拉桿的作用是將轉(zhuǎn)向搖臂傳來(lái)的力和運(yùn)動(dòng)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，

17、以保證工作可靠。直拉桿的典型結(jié)構(gòu)如圖11所示。在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)或因懸架彈性變形而相對(duì)于車(chē)架跳動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都是空間運(yùn)動(dòng)，為了不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，上述三者間的連接都采用球銷(xiāo)。 1.螺母 2.球頭銷(xiāo) 3.橡膠防塵墊 4.螺塞 5.球頭座 6.壓縮彈簧 7.彈簧座 8.油嘴 9.直拉桿體 10.轉(zhuǎn)向搖臂球頭銷(xiāo)                               圖11 轉(zhuǎn)向直拉桿4）轉(zhuǎn)向減振器    隨著車(chē)速的提高，現(xiàn)代汽車(chē)的轉(zhuǎn)向輪有時(shí)會(huì)產(chǎn)生擺振（轉(zhuǎn)向輪繞主銷(xiāo)軸線往復(fù)擺動(dòng)，甚至引起整車(chē)車(chē)身的振動(dòng)），這不僅影響汽車(chē)的穩(wěn)定性，而且還影響汽車(chē)的舒適性、加劇前輪輪胎的磨損。在轉(zhuǎn)向傳動(dòng)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(chē)身（或前橋）鉸接，另一端與轉(zhuǎn)向直拉