第13章汽車轉(zhuǎn)向系

第十四章轉(zhuǎn)向系第一節(jié) 概述一、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型和組成功用：汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一套用來改變或恢復汽車行駛方向的專設機構(gòu)稱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系分類：分機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

1、機械轉(zhuǎn)向系組成：轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向萬向節(jié)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向節(jié)臂轉(zhuǎn)向節(jié)梯形臂橫拉桿轉(zhuǎn)向梯形2、動力轉(zhuǎn)向系機械轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向拉桿轉(zhuǎn)向節(jié)梯形臂轉(zhuǎn)向橫拉桿轉(zhuǎn)向油罐轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)向控制閥

轉(zhuǎn)向動力缸動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎上設置的動力轉(zhuǎn)向裝置組成：主要有轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向液壓油泵、轉(zhuǎn)向控制閥、轉(zhuǎn)向動力缸

機械式轉(zhuǎn)向系的工作過程轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)：它是由左右轉(zhuǎn)向節(jié)上的梯形臂和兩端與梯形臂作球鉸鏈連接的轉(zhuǎn)向橫拉桿組成。目前，轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)大多數(shù)采用萬向傳動裝置。二、轉(zhuǎn)向系術語

1.為了避免在汽車轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生路面對汽車行駛附加阻力和輪胎過快磨損，要求轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能保證在汽車轉(zhuǎn)向時，所有車輪均作純滾動。即所有軸線交于一點o

理想關系式:cotα=cotβ＋B/L

L為兩軸線間距離B為兩側(cè)主銷軸線與地面相交點間的距離，梯形機構(gòu)大體上接近理想關系。最小轉(zhuǎn)彎半徑Rmin于外轉(zhuǎn)向輪最大偏轉(zhuǎn)角sinαmax的關系為

Rmin=L/

sinαmaxcotα1=cotβ1＋B/L1cotα2=cotβ2＋B/L2若L1=L2=L/2則有α1=α2=α;β1=β2=β最小轉(zhuǎn)彎半徑Rmin=L/2

sinαmax2.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比

轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角增量與相應的轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)交增量比成為轉(zhuǎn)向器傳動比。兩個轉(zhuǎn)向輪所受到的轉(zhuǎn)向阻力與駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力之比稱為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳動比，它與角傳動比成正比。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角傳動比越大，駕駛員加于轉(zhuǎn)向盤的手力也越小。角傳動比越大，導致轉(zhuǎn)向操縱不靈敏，所需要的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角過大。第二節(jié)機械轉(zhuǎn)向系

一、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱管、轉(zhuǎn)向軸、上萬向節(jié)、下萬向節(jié)（一）轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的組成和布置轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向萬向節(jié)轉(zhuǎn)向萬向節(jié)（二）、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向盤由輪緣，輪輻和輪轂組成安全性，具有柔軟的外表皮，且應能變形，減輕駕駛員受傷。轉(zhuǎn)向盤上都裝有喇叭按鈕輪緣輪輻輪轂（三）、轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向安全裝置轉(zhuǎn)向軸是連接轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器的傳動件轉(zhuǎn)向柱管安裝在車身上，支承著轉(zhuǎn)向盤。轉(zhuǎn)向軸從轉(zhuǎn)向柱管中穿過轎車還要求轉(zhuǎn)向柱管也必須備有緩和沖擊的安全裝置轉(zhuǎn)向軸的安全裝置桑塔納轎車轉(zhuǎn)向軸安全裝置聯(lián)軸節(jié)上轉(zhuǎn)向軸下轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向盤桑塔納轎車轉(zhuǎn)向軸安全裝置工作原理轉(zhuǎn)向器功用：增大轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向節(jié)的力，并改變力的傳遞方向。概念：正向傳動：作用力從轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向搖臂的減速過程。逆向傳動：轉(zhuǎn)向搖臂將地面的沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤的過程。極限可逆式轉(zhuǎn)向系：當?shù)孛鏇_擊力很大時，沖擊力才能傳到轉(zhuǎn)向盤上，即正效率遠大于逆效率的轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向盤自由行程：轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤消除傳動副之間的間隙后，車輪才偏轉(zhuǎn)，此時轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過的角度為轉(zhuǎn)向盤自由行程。二、轉(zhuǎn)向器

1.循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器第一級螺桿螺母傳動副第二級齒條齒扇傳動副

循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器有兩級傳動副，軸承要預緊，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向軸帶動螺桿時，轉(zhuǎn)向螺母不轉(zhuǎn)動，只能軸向移動，并驅(qū)動齒扇軸轉(zhuǎn)動。為減小摩擦采用了循環(huán)球。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器工作過程特點：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。調(diào)整螺釘旋入，嚙合間隙減小，反之，嚙合間隙增大2.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向過程： 轉(zhuǎn)向盤－轉(zhuǎn)向軸－萬向節(jié)－轉(zhuǎn)向器－轉(zhuǎn)向輪齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的工作過程

齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量輕剛度大、轉(zhuǎn)向靈敏，制造容易，正、逆效率高等優(yōu)點。

彈簧通過壓塊將此齒條壓緊在轉(zhuǎn)向齒輪上，以保證無間隙嚙合。彈簧的預緊力可用調(diào)整螺釘調(diào)整。3.蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器

蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器的傳動副以蝸桿為主動件，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，與之捏合的直銷繞搖臂軸線沿圓弧運動，并帶動搖臂軸轉(zhuǎn)動。組成：搖臂軸、蝸桿、指銷

轉(zhuǎn)向器蓋上裝有調(diào)整螺塞兩軸承預緊度調(diào)整后用螺母鎖緊。搖臂軸用粉末冶金襯套支承在殼體中指銷同蝸桿的嚙合間隙用側(cè)蓋上的調(diào)整螺釘調(diào)整，調(diào)整后用螺母鎖緊。功用： 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)角按一定的關系變化，實現(xiàn)汽車順利轉(zhuǎn)向。要求： 較大的剛度和強度 吸收振動、緩沖分類： 前置式、后置式 非獨立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)、獨立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)

非獨立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)組成：如圖梯形機構(gòu)在前橋之后θ＞900為防止運動干涉；梯形機構(gòu)在前橋之前θ＜900（一）與非獨立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)1、轉(zhuǎn)向搖臂 大端與轉(zhuǎn)向搖臂軸相連，小端與轉(zhuǎn)向拉桿絞接。 搖臂與搖臂軸安裝時要對正記號，以保證搖臂從中間向兩邊擺動時擺角大致相同。

2、轉(zhuǎn)向直拉桿

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)臂的相對運動都是空間運動。因此，為了不發(fā)生運動干涉，三者之間的連接件都是球形鉸鏈。接轉(zhuǎn)向節(jié)臂螺塞調(diào)彈簧6的預緊度油嘴球頭銷直拉桿接轉(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（二）與獨立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)第三節(jié)動力轉(zhuǎn)向器功用： 在轉(zhuǎn)向阻力較大時，可以減輕駕駛員的疲勞強度，改善轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術性能。分類： 按工作介質(zhì)分：（1）液壓式（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。） （2）氣壓式（前軸最大軸載質(zhì)量為3~7噸并采用氣壓制動的貨車或轎車。）

一、動力轉(zhuǎn)向類型按部件位置整體式動力轉(zhuǎn)向系半整體式動力轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向加力器按轉(zhuǎn)向能源液壓動力轉(zhuǎn)向系氣壓動力轉(zhuǎn)向系1、氣壓動力轉(zhuǎn)向系采用氣壓制動的汽車前軸載質(zhì)量為3—7噸重型汽車不采用（氣壓低于0.7MPa

，部件大）應用2、液壓動力轉(zhuǎn)向系特點工作壓力大，10MPa部件尺寸小系統(tǒng)工作無噪聲工作滯后時間短吸收不平路面的沖擊應用廣泛二、動力轉(zhuǎn)向系的組成及工作原理

1、常壓式液壓轉(zhuǎn)向系機械轉(zhuǎn)向器油罐儲能器轉(zhuǎn)向動力缸控制閥1）結(jié)構(gòu)2）常壓動力轉(zhuǎn)向的工作原理儲能器壓力定值時，油泵空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向時，控制閥開啟，動力缸工作—動力轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向停止，控制閥關閉液壓管路中總高壓儲能器控制閥2、常流式液壓轉(zhuǎn)向系機械轉(zhuǎn)向器動力缸控制閥油罐油泵流量控制閥安全閥單向閥1)主要部件的結(jié)構(gòu)和工作原理轉(zhuǎn)向控制閥：有滑閥式和轉(zhuǎn)閥式兩種滑閥轉(zhuǎn)閥閥體沿軸向移動來控制油液流量閥體繞其圓心轉(zhuǎn)動來控制油液流量流量控制閥用以限定轉(zhuǎn)向油泵的最大流量安全閥用以限定轉(zhuǎn)向油泵的最高壓力單向閥轉(zhuǎn)向油泵短路2）常流式液壓轉(zhuǎn)向系工作過程不轉(zhuǎn)向，控制閥常開啟；動力缸兩腔均與低壓油路相通，油泵空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向時，控制閥工作；動力缸的相應油腔通輸出油管，另一腔仍通回油管轉(zhuǎn)向停止，控制閥隨即回到中立位置三、動力傳向器1.動力轉(zhuǎn)向器的類型按機械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動力缸三者的組合及相對位置．有如下三種布置方案。整體式動力轉(zhuǎn)向器整體式動力轉(zhuǎn)向器動力轉(zhuǎn)向加力器（1）整體式：機械轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向動力缸設計成一體，并與轉(zhuǎn)向控制閥組裝在一起。機械轉(zhuǎn)向器動力缸控制閥油罐油泵單向閥單向閥流量控制閥（2）半整體式：將轉(zhuǎn)向控制閥同機械轉(zhuǎn)向器組合成一個部件，而動力缸則作為獨立件機械轉(zhuǎn)向器動力缸控制閥油罐油泵流量控制閥單向閥單向閥（3）轉(zhuǎn)向加力器：機械轉(zhuǎn)向器作為獨立件，而控制閥和動力缸組合成一個部件機械轉(zhuǎn)向器動力缸控制閥2、工作原理轉(zhuǎn)閥在中立位置時，動力缸的兩腔相通，不起作用。轉(zhuǎn)向時，控制閥使動力缸兩腔產(chǎn)生油壓差轉(zhuǎn)向停止，控制閥回到中立位置1.閥套2.閥芯R.接右轉(zhuǎn)向動力腔L.接左腔B.接油泵G.接油罐轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)及工作原理1）結(jié)構(gòu)2）工作原理左右動力缸油壓相等，汽車保持直線行駛轉(zhuǎn)向時，閥芯與閥套的相對位置發(fā)生改變，液壓油流入某一動力缸，促進汽車左傳或右轉(zhuǎn)第四節(jié)四輪轉(zhuǎn)向系

四輪轉(zhuǎn)向是指通過安裝在后橋上的后輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)使得駕駛員能對汽車全部四個車輪進行轉(zhuǎn)向操縱。采用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可改善汽車低速行駛時的操縱靈活性，提高車輛高速行駛時的穩(wěn)定性和可控制性。1-轉(zhuǎn)向模式選擇信號2-反向二輪轉(zhuǎn)向信號3-車速信號4-車輪轉(zhuǎn)速傳感器5-前轉(zhuǎn)向齒輪箱6-方向盤7-萬向節(jié)8-驅(qū)動軸9-中繼桿10-中心軸11-副電機12-渦輪13-主電機14-轉(zhuǎn)向角比例傳感器15-扇齒輪

四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由電子控制單元、車速傳感器、轉(zhuǎn)向角比例傳感器和執(zhí)行器構(gòu)成，如右圖所示。有關前輪轉(zhuǎn)向的信息輸送到電子控制單元(ECU)中，ECU處理后將控制執(zhí)行器動作以實現(xiàn)后輪的轉(zhuǎn)向。后輪的偏轉(zhuǎn)量及偏轉(zhuǎn)方向是根據(jù)相應控制算法并結(jié)合前輪的轉(zhuǎn)向信息所決定的。1-轉(zhuǎn)向盤；2-中間轉(zhuǎn)向軸；3-后輪；4-前輪；5-油箱；6-油泵；7-液壓釋放回路；8-油管；9-回油管

四輪轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)如右圖所示，它包括前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)和后輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)。后輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)通過轉(zhuǎn)向傳動軸機械地連接到前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)上，并且隨著前輪轉(zhuǎn)向角θF，控制后輪轉(zhuǎn)動一個目標角度θR。在該系統(tǒng)中，控制單元通過一個設置在后輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)中的后輪轉(zhuǎn)向角度比率調(diào)整機構(gòu)，控制后輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)。后輪轉(zhuǎn)向角度比率調(diào)整機構(gòu)確定并調(diào)整錢、后輪轉(zhuǎn)向角度比率θS，其中：θS＝θR／θF。1-中間轉(zhuǎn)向軸2-液壓油泵3-步進電機4-后輪轉(zhuǎn)向桿5-偏轉(zhuǎn)軸6-搖臂7-錐齒輪8-連接桿9-輸出桿10-液壓開關閥11-位移傳遞機構(gòu)

在轉(zhuǎn)向角度比率調(diào)整機構(gòu)中帶有后輪