第八章 汽車轉向系

第十一章汽車轉向系§11.1概述§11.2轉向器§11.3轉向傳動機構§11.4液壓助力轉向系統(tǒng)§11.5轉向操作機構§11.1轉向系概述·汽車通過傳動系和行駛系，將發(fā)動機的動力轉變?yōu)槠囆旭偟尿寗恿?，使汽車產生運動。汽車在行駛中，經(jīng)常需要改變行駛方向。汽車上用來改變汽車行駛方向的機構稱為汽車轉向系。1、轉向系的功用及組成：汽車行駛方向的改變是由駕駛員通過操縱轉向系來改變轉向輪(一般是前輪)的偏轉角度實現(xiàn)的。轉向系不僅可以改變汽車的行駛方向，使其按駕駛員規(guī)定的方向行駛，而且還可以克服由于路面?zhèn)认蚋蓴_力使車輪自行產生的轉向，恢復汽車原來的行駛方向。汽車轉向系一般由轉向操縱機構、轉向器、轉向傳動機構三部分組成，但隨著轉向系的類型不同，其結構組成又有所差異。2、轉向系的類型：汽車轉向系根據(jù)其轉向能源的不同，可以分為機械轉向系和動力轉向系兩大類型。（1）機械轉向系以駕駛員的體力作為轉向能源，又稱為人力轉向系。機械轉向系一般由三部分組成，即轉向操縱機構、轉向器和轉向傳動機構(2)動力轉向系統(tǒng)兼用駕駛員體力和發(fā)動機(或電機)的動力為轉向能源的轉向系統(tǒng)，它是在機械轉向系統(tǒng)的基礎上加設一套轉向加力裝置而形成的。轉向加力裝置的部件是：轉向油泵、轉向油管、轉向油罐、轉向控制閥及轉向動力缸等。轉向器輸入軸帶動轉向器內部的轉向控制閥轉動，使轉向動力缸產生液壓作用力，幫助駕駛員轉向操縱。這樣，為了克服地面作用于轉向輪上的轉向阻力矩，駕駛員需要加于轉向盤上的轉向力矩，比用機械轉向系統(tǒng)時所需的轉向力矩小得多。3.對轉向系統(tǒng)的要求(1)要求工作可靠，操縱輕便。(2)轉向機構還應能減小地面?zhèn)鞯睫D向盤上的沖擊，并保持適當?shù)?路感"。(3)當汽車發(fā)生碰撞時，轉向裝置應能減輕或避免對駕駛員的傷害。4.轉向梯形理論特性ctga=ctgb+B/L

α——外輪轉向角β——內輪轉向角B——兩側主銷間距離L——汽車軸距轉向輪內輪最大偏轉角約在34°―42°，最小轉彎半徑一般為5-12mm。5.轉向器的傳動比及傳動效率

1)線位移輸出的轉向器的傳動比：用轉向盤每轉一圈時轉向器輸出軸的線位移的大小來表示；2)角位移輸出的轉向器的傳動比：轉向器角傳動比（i1）=轉向盤擺角/轉向搖臂擺角一般貨車i1為16-32，轎車i1為12-22轉向傳動機構角傳動比（i2）=轉向搖臂擺角/同側轉向輪偏轉角i2一般為1左右3)轉向系角傳動比（iw）=i1×i2轉向器的傳動比越大，轉動轉向盤所需要的操縱力就越小，但轉向操縱的靈敏度就會下降。有的汽車轉向器在轉向過程的不同階段，其傳動比的大小是不相等的（可變傳動比轉向器）。4)轉向器除要保證汽車轉向輕便靈活外，還應能防止由于路面反力對轉向盤產生過大的沖擊(即所謂的"回彈打手"現(xiàn)象)，造成操縱困難和駕駛員工作疲勞。5)為了實現(xiàn)這一目的，轉向器應具有較高的正傳動效率和適當?shù)哪鎮(zhèn)鲃有?。通常稱轉向操縱力由轉向盤傳到轉向搖臂(或齒條軸)的過程為正向傳動，相應的傳動效率稱為正傳動效率；稱由路面的沖擊力反向通過轉向搖臂(或齒條軸)和轉向器傳到轉向盤的過程稱為逆向傳動，相應的傳動效率稱為逆?zhèn)鲃有?。根?jù)轉向器正向和逆向傳力的特性不同，轉向器可分為可逆式轉向器、不可逆式轉向器和半可逆式轉向器三種類型。6)可逆式轉向器正傳動效率高，逆?zhèn)鲃有室哺?；不可逆轉向器正傳動效率高，逆?zhèn)鲃有蕿榱?；半可逆式轉向器正傳動效率高，逆?zhèn)鲃有瘦^低。7)所有的轉向器都要求正傳動效率要高，這樣轉向力通過轉向器時損失少，轉向操縱便靈活。好的轉向器應有適當?shù)哪鎮(zhèn)鲃有?，使駕駛員通過操縱轉向盤既能對道路情況有明顯的"路感"，但又不能使路面不平對轉向盤產生過大的沖擊。

§11.2轉向器(視頻轉向視頻3\4101.MPG)一、轉向器轉向器是轉向系中減速增扭的傳動裝置，其功用是增大轉向盤傳到轉向節(jié)的力并改變力的傳動方向。目前應用廣泛的是齒輪齒條式、循環(huán)球式、和蝸桿曲柄指銷式。1.齒輪齒條式轉向器齒輪齒條式轉向器分兩端輸出式和中間（或單端）輸出式兩種。特點:簡化轉向傳動機構，齒輪齒條無間隙嚙合，逆?zhèn)鲃有矢摺?/p>

齒輪齒條式轉向器是以齒輪和齒條傳動作為傳動機構，適合與麥弗遜式獨立懸架配用，常用于轎車、微型貨車和輕型貨車。

目前，轎車普遍采用的都是齒輪齒條式轉向器，其基本組成如下圖所示捷達轎車轉向器的安裝及布置如下圖所示，其轉向器通過兩個U形支架和橡膠管支承并固定在副車架上，兩個轉向橫拉桿分別通過球頭銷與轉向齒條的兩端相連。有些轎車轉向齒條的動力不是兩端輸出，而是中間輸出2、循環(huán)球式轉向器

(視頻轉向視頻3\3201.MPG）循環(huán)球式轉向器中一般有兩級傳動副，第一級是螺桿螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。常用于各種輕型和中型貨車，也用于部分輕型越野汽車。

轉向螺桿轉動時，通過鋼球將力傳給轉向螺母，使螺母沿軸向移動。同時，在螺桿、螺母和鋼球間的摩擦力矩作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內

3、蝸桿曲柄指銷式轉向器

具有梯形截面螺紋的轉向蝸桿支承在轉向器殼體兩端的球軸承上，蝸桿與錐形指銷相嚙合，指銷用雙列圓錐滾子軸承支于搖臂軸內端的曲柄孔中。當轉向蝸桿隨轉向盤轉動時，指銷沿蝸桿螺旋槽上下移動，并帶動曲柄及搖臂軸轉動。滾動，形成“球流”。目前汽車使用的蝸桿曲柄指銷式轉向器多數(shù)是雙指銷式，即有兩個指銷，其結構如下圖所示。

§11.3轉向傳動機構從轉向器到轉向輪之間的所有傳動桿件總稱為轉向傳動機構。

轉向傳動機構的功用是將轉向器輸出的力和運動傳到轉向橋兩側的轉向節(jié)，使轉向輪偏轉，并使兩轉向輪偏轉角按一定關系變化，以保證汽車轉向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。

一、與非獨立懸架配用的轉向傳動機構

1．轉向傳動機構的組成：轉向傳動機構由轉向搖臂、轉向直拉桿、轉向節(jié)臂和轉向梯形等零部件共同組成，其中轉向梯形由梯形臂、轉向橫拉桿和前梁共同構成。2．轉向搖臂

循環(huán)球式轉向器和蝸桿曲柄指銷式轉向器通過轉向搖臂與轉向直拉桿相連。轉向搖臂的大端用錐形三角細花鍵與轉向器中搖臂軸的外端連接，小端通過球頭銷與轉向直拉桿作空間鉸鏈連接。3．轉向直拉桿

轉向直拉桿是轉向搖臂與轉向節(jié)臂之間的傳動桿件，具有傳力和緩沖作用。在轉向輪偏轉且因懸架彈性變形而相對于車架跳動時，轉向直拉桿與轉向搖臂及轉向節(jié)臂的相對運動都是空間運動，為了不發(fā)生運動干涉，三者之間的連接件都是球形鉸鏈。4．轉向橫拉桿

轉向橫拉桿是轉向梯形機構的底邊，由橫拉桿體和旋裝在兩端的橫拉桿接頭組成。其特點是長度可調，通過調整橫拉桿的長度，可以調整前輪前束。二、與獨立懸架配用的轉向傳動機構

當轉向輪采用獨立懸架時，為了滿足轉向輪獨立運動的需要，轉向橋是斷開式的，轉向傳動機構中的轉向梯形也必須斷開。

與獨立懸架配用的多數(shù)是齒輪齒條式轉向器，轉向器布置在車身上，轉向橫拉桿通過球頭銷與齒條及轉向節(jié)臂相連。§11.4液壓助力轉向系統(tǒng)一、動力轉向系統(tǒng)概述

(視頻：轉向視頻3\轉向3301.MPG及轉向視頻3\3304.MPG）動力轉向系統(tǒng)是將發(fā)動機輸出的部分機械能轉化為壓力能（或電能），并在駕駛員控制下，對轉向傳動機構或轉向器中某一傳動件施加輔助作用力，使轉向輪偏擺，以實現(xiàn)汽車轉向的一系列裝置。采用動力轉向系統(tǒng)可以減輕駕駛員的轉向操縱力。

動力轉向系統(tǒng)由機械轉向器和轉向加力裝置組成。根據(jù)助力能源形式的不同可以分為液壓助力、氣壓助力和電動機助力三種類型。其中液壓助力轉向系統(tǒng)應用較為普遍，以下重點介紹其類型及典型零部件。

1．液壓助力轉向系統(tǒng)

1）常壓式液壓助力轉向系統(tǒng)

其特點是無論轉向盤處于中立位置還是轉向位置，也無論轉向盤保持靜止還是運動狀態(tài)，系統(tǒng)工作管路中總是保持高壓。2）常流式液壓助力轉向系統(tǒng)

其特點是轉向油泵始終處于工作狀態(tài)，但液壓助力系統(tǒng)不工作時，基本處于空轉狀態(tài)。多數(shù)汽車都采用第五節(jié)液壓助力轉向系統(tǒng)2．液壓助力轉向系統(tǒng)的轉向控制閥

1）滑閥式轉向控制閥

閥體沿軸向移動來控制油液流量的轉向控制閥，稱為滑閥式轉向控制閥，簡稱滑閥。2）轉閥式轉向控制閥

閥體繞其軸線轉動來控制油液流量的轉向控制閥，稱為轉閥式轉向控制閥，簡稱轉閥。2）常流式液壓助力轉向系統(tǒng)

其特點是轉向油泵始終處于工作狀態(tài)，但液壓助力系統(tǒng)不工作時，基本處于空轉狀態(tài)。多數(shù)汽車都