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1、第十四章 汽车转向系本讲稿第一页，共二十九页一、转向系的功用与组成一、转向系的功用与组成 汽车在行驶中，需要经常改变行驶方向。汽车上用来改变汽车行汽车在行驶中，需要经常改变行驶方向。汽车上用来改变汽车行驶方向的机构称为汽车转向系。汽车行驶方向的改变是由驾驶员通驶方向的机构称为汽车转向系。汽车行驶方向的改变是由驾驶员通过操纵转向系来改变转向轮（一般是前轮）的偏转角度实现的。转过操纵转向系来改变转向轮（一般是前轮）的偏转角度实现的。转向系不仅可以改变汽车的行驶方向，使其按驾驶员规定的方向行驶，向系不仅可以改变汽车的行驶方向，使其按驾驶员规定的方向行驶，而且还可以克服由于路面侧向干扰力使车轮自行产生
2、的转向，恢复而且还可以克服由于路面侧向干扰力使车轮自行产生的转向，恢复汽车原来的行驶方向汽车转向系主要由转向操纵机构、转向器和转汽车原来的行驶方向汽车转向系主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三部分组成。向传动机构三部分组成。第一节概述第一节概述本讲稿第二页，共二十九页二、转向系类型及工作原理二、转向系类型及工作原理 1 1机械转向系机械转向系 转向系以驾驶员的体力（手）作为转向能源的转向系，叫机转向系以驾驶员的体力（手）作为转向能源的转向系，叫机械转向系。图械转向系。图14141 1所示就是一种机械式转向系示意图。所示就是一种机械式转向系示意图。图图141机械转向系示意图机械转向系示意图
3、 1转向减振器转向减振器2机械转向器机械转向器3转向盘转向盘4转向轴转向轴5转向节转向节 6转向轮转向轮7转向节臂转向节臂 8转向横拉杆转向横拉杆本讲稿第三页，共二十九页 2 2动力转向系动力转向系 兼用驾驶员体力和发动机（或电动机）的动力为转向能源的转向系兼用驾驶员体力和发动机（或电动机）的动力为转向能源的转向系叫动力转向系。图叫动力转向系。图14142 2所示为一种液压式动力转向系的组成和液压转向所示为一种液压式动力转向系的组成和液压转向加力装置的管路布置示意图。加力装置的管路布置示意图。图图142动力转向系示意图动力转向系示意图1转向减振器转向减振器2转向直拉杆转向直拉杆3整体式转向器整
4、体式转向器4转向摇臂转向摇臂5转向横拉杆转向横拉杆6转向节臂转向节臂7转向油罐转向油罐8转向液压泵转向液压泵9转向油管转向油管10转向中间轴转向中间轴11转向轴转向轴12转向盘转向盘本讲稿第四页，共二十九页三、转向系术语三、转向系术语 1 1转向中心与转弯半径转向中心与转弯半径 汽车转向时，要求所有车轮轴线都应相交于一点，此交点叫汽车转向时，要求所有车轮轴线都应相交于一点，此交点叫做转向中心（图做转向中心（图14143 3）。）。图图143汽车转向示意图汽车转向示意图本讲稿第五页，共二十九页2 2转向梯形与前展转向梯形与前展图图145矩形、梯形转向机构的比较矩形、梯形转向机构的比较 a）矩形机
5、构）矩形机构b）梯形机构）梯形机构1前轴前轴2、3主销主销4、5转向节转向节 6、7转向梯形臂转向梯形臂8转向横拉杆转向横拉杆本讲稿第六页，共二十九页 3 3转向系角传动比转向系角传动比 转向系的角传动比是转向器的角传动比和转向传动机构的角传转向系的角传动比是转向器的角传动比和转向传动机构的角传动比的乘积，可以用转向盘转角增量与同侧转向车轮转角增量之比动比的乘积，可以用转向盘转角增量与同侧转向车轮转角增量之比来表示。当转向盘直径一定时，转向系角传动比越大，转向时加在来表示。当转向盘直径一定时，转向系角传动比越大，转向时加在转向盘上的力矩越小。但是，转向系的角传动比太大将会导致转向转向盘上的力矩
6、越小。但是，转向系的角传动比太大将会导致转向操纵不灵敏。操纵不灵敏。本讲稿第七页，共二十九页一、转向操纵机构一、转向操纵机构 转向操纵机构主要由转向盘、转向轴等组成，它的主要作用是转向操纵机构主要由转向盘、转向轴等组成，它的主要作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力矩传给转向器。图将驾驶员转动转向盘的操纵力矩传给转向器。图14146 6为一汽奥迪为一汽奥迪100100轿车的转向操纵机构。轿车的转向操纵机构。第二节机械转向系第二节机械转向系本讲稿第八页，共二十九页 图图146一汽奥迪一汽奥迪100轿车的转向操纵机构轿车的转向操纵机构l安全支架安全支架2自锁螺母自锁螺母3转向柱转换器转向柱转换器4轴承轴
7、承5弹簧弹簧6转向盘转向盘 7螺栓螺栓8喇叭接触板喇叭接触板9电线电线10转向角限止器外壳转向角限止器外壳11保险螺栓保险螺栓 12转向柱套管转向柱套管13转向柱夹箍转向柱夹箍14安全转向柱安全转向柱15橡胶衬套橡胶衬套 16塑料衬套塑料衬套17自锁螺母自锁螺母18夹箍夹箍19自锁螺母自锁螺母20法兰套管法兰套管本讲稿第九页，共二十九页1 1转向盘转向盘转向盘的结构见图转向盘的结构见图14147 7，它主要由轮毂，它主要由轮毂3 3、轮辐、轮辐2 2和轮圈和轮圈1 1组成。组成。图图147汽车转向盘汽车转向盘 ）侧视图）正视图）侧视图）正视图1轮圈轮圈2轮辐轮辐3轮毂理轮毂理本讲稿第十页，共二
8、十九页 2 2转向轴转向轴 转向轴将转向盘的转向操纵力传给转向器的传力转向轴将转向盘的转向操纵力传给转向器的传力轴。图轴。图14141010为一种转向轴倾斜调整机构。为一种转向轴倾斜调整机构。图图1410 转向轴倾斜调整机构转向轴倾斜调整机构1枢轴枢轴2转向管柱转向管柱3长孔长孔4调整手柄调整手柄 5锁紧螺栓锁紧螺栓6下托架下托架7倾斜调整机构倾斜调整机构本讲稿第十一页，共二十九页 3 3转向系安全装置转向系安全装置 发生车祸时，对驾驶员造成主要威胁的是转向盘及转向柱发生车祸时，对驾驶员造成主要威胁的是转向盘及转向柱管等，所以设计转向操纵机构时，应增加安全措施，如采用安管等，所以设计转向操纵机
9、构时，应增加安全措施，如采用安全转向柱、安全联轴节及能量吸收装置等。图全转向柱、安全联轴节及能量吸收装置等。图14141212为一汽奥为一汽奥迪迪100100轿车采用的安全转向柱。轿车采用的安全转向柱。图图1412一汽奥迪一汽奥迪100轿车转向操纵机构轿车转向操纵机构 1转向盘转向盘2上转向轴上转向轴3下转向轴下转向轴 4转向器转向器5销钉销钉本讲稿第十二页，共二十九页二、转向器二、转向器1 1转向器的传动比及传动效率转向器的传动比及传动效率 兼顾转向轻便与灵敏的要求，载货汽车转向器的传动比兼顾转向轻便与灵敏的要求，载货汽车转向器的传动比是中间大、两头小。城市小客车转向器的传动比应当是中间是中
10、间大、两头小。城市小客车转向器的传动比应当是中间小、两头大。转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器小、两头大。转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器的传动效率。在功率由转向柱输入、转向摇臂输出的情况下的传动效率。在功率由转向柱输入、转向摇臂输出的情况下求得的传动效率称为正效率，而在传动方向与此相反时求得求得的传动效率称为正效率，而在传动方向与此相反时求得的效率为逆效率。正效率与逆效率均很高的转向器叫做可逆的效率为逆效率。正效率与逆效率均很高的转向器叫做可逆式转向器，逆效率极低的转向器称为不可逆式转向器，逆效式转向器，逆效率极低的转向器称为不可逆式转向器，逆效率略高于不可逆式转向器的称为半可
11、逆式转向器。率略高于不可逆式转向器的称为半可逆式转向器。本讲稿第十三页，共二十九页风扇通常安装在散热器的后面并与水泵同轴驱动，用来提高风扇通常安装在散热器的后面并与水泵同轴驱动，用来提高流经散热器的空气流速和流量，增强散热器的散热能力，同时对流经散热器的空气流速和流量，增强散热器的散热能力，同时对发动机其他附件也有一定的冷却作用。风扇的扇风量主要取决于发动机其他附件也有一定的冷却作用。风扇的扇风量主要取决于风扇的直径、转速、叶片形状及安装角等。风扇的直径、转速、叶片形状及安装角等。3 3风扇风扇本讲稿第十四页，共二十九页 2 2转向器的结构转向器的结构 （1 1）齿轮齿条式转向器）齿轮齿条式转
12、向器图图14141414为一汽奥迪为一汽奥迪100100轿轿车的齿轮齿条式转向器。车的齿轮齿条式转向器。图图1414齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器1防护套防护套2转向齿条转向齿条3转向齿轮转向齿轮4花键与转向柱花键与转向柱5内端球内端球6转转向横拉杆末端向横拉杆末端7转向横拉杆总成转向横拉杆总成8外壳外壳9齿条导块齿条导块本讲稿第十五页，共二十九页 （2 2）循环球式）循环球式转向器转向器图图14141616所示为循环球所示为循环球齿齿条齿扇式转向器条齿扇式转向器的整体结构。的整体结构。图图1416循环球循环球齿条齿扇式转向器的整体结构齿条齿扇式转向器的整体结构1下盖下盖2、6垫片垫片3外壳
13、外壳4转向螺杆转向螺杆5螺塞螺塞7上盖上盖 8滚珠导管滚珠导管9滚珠滚珠10转向摇臂转向摇臂本讲稿第十六页，共二十九页 （3 3）蜗杆曲柄指销式转）蜗杆曲柄指销式转向器向器蜗杆曲柄指销式转向蜗杆曲柄指销式转向器的传动副（图器的传动副（图14141818）以）以转向蜗杆转向蜗杆3 3为主动件，装在摇为主动件，装在摇臂轴臂轴1 1曲柄端部的指销曲柄端部的指销2 2为从为从动件。动件。图图1418蜗杆曲柄指销式转向器蜗杆曲柄指销式转向器1摇臂轴摇臂轴2指销指销3转向蜗杆转向蜗杆本讲稿第十七页，共二十九页三、转向传动机构三、转向传动机构1 1与非独立悬架配用的转向传动机构与非独立悬架配用的转向传动机构
14、与非独立悬架配用的转向传动机构如图与非独立悬架配用的转向传动机构如图14142020所示。所示。图图1420与非独立悬架配用的转向传动机构示意图与非独立悬架配用的转向传动机构示意图1转向器转向器2转向摇臂转向摇臂3转向直拉杆转向直拉杆4转向节臂转向节臂 5梯形臂梯形臂6转向横拉杆转向横拉杆本讲稿第十八页，共二十九页 2 2与独立悬架配用的转向传动机构与独立悬架配用的转向传动机构 采用独立悬架的转向轮可以相对于车架单独运动，因而其采用独立悬架的转向轮可以相对于车架单独运动，因而其转向桥必须是断开式的，而转向传动机构中的转向梯形也必转向桥必须是断开式的，而转向传动机构中的转向梯形也必须分成两段（图
15、须分成两段（图141421a21a）或三段（图）或三段（图141421b21b）。）。图图1421与独立悬架配用的转向传动机构示意图与独立悬架配用的转向传动机构示意图 1转向摇臂转向摇臂2转向直拉杆转向直拉杆3左转向横拉杆左转向横拉杆4右转向横拉杆右转向横拉杆5左梯形臂左梯形臂6右梯形臂右梯形臂7摇杆摇杆8悬架左摆臂悬架左摆臂9悬架右摆臂悬架右摆臂本讲稿第十九页，共二十九页 按传力介质不同，动力转向有气压式和液压式两种。根据按传力介质不同，动力转向有气压式和液压式两种。根据机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者在转向装置中的机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者在转向装置中的布置和联接关系
16、的不同，液压式动力转向装置分为整体式、组布置和联接关系的不同，液压式动力转向装置分为整体式、组合式和分离式三种结构型式。组合式液压动力转向装置是将机合式和分离式三种结构型式。组合式液压动力转向装置是将机械转向器、转向动力缸及转向控制阀三者中的两者组合制成一械转向器、转向动力缸及转向控制阀三者中的两者组合制成一个整体。常见的有两种型式：一是将转向动力缸与转向控制阀个整体。常见的有两种型式：一是将转向动力缸与转向控制阀组合成一个整体（称为转向加力器）布置在转向传动机构中，组合成一个整体（称为转向加力器）布置在转向传动机构中，而机械转向器作为独立部件；另一种是将转向控制阀与机械转而机械转向器作为独立
17、部件；另一种是将转向控制阀与机械转向器组合成一个部件（称为半整体式动力转向器），转向动力向器组合成一个部件（称为半整体式动力转向器），转向动力缸则作为独立部件。缸则作为独立部件。第三节动力转向系第三节动力转向系一、动力转向类型一、动力转向类型本讲稿第二十页，共二十九页 动力转向系是在机械转动力转向系是在机械转向系的基础上加一套动力辅向系的基础上加一套动力辅助装置而成的，其组成如图助装置而成的，其组成如图14142828所示。所示。图图1428液压动力转向系示意图液压动力转向系示意图1转向操纵机构转向操纵机构2转向控制阀转向控制阀3机械转向器与转向动力缸总机械转向器与转向动力缸总 4转向传动机构
18、转向传动机构5转向油罐转向油罐 6转向液压泵转向液压泵 R转向动力缸右腔转向动力缸右腔L转向动力缸左腔转向动力缸左腔二、动力转向系的组成及工作原理二、动力转向系的组成及工作原理本讲稿第二十一页，共二十九页 1 1动力转向器的结构动力转向器的结构与循环球式机械转向器制成与循环球式机械转向器制成一体的液压整体式动力转向一体的液压整体式动力转向器的结构如图器的结构如图14142929所示。所示。图图1429液压整体式动力转向器液压整体式动力转向器 1转向摇臂轴转向摇臂轴2转向螺母（齿条转向螺母（齿条活塞）活塞）3壳体壳体4循环球导管循环球导管 5侧盖侧盖6锁紧螺母锁紧螺母7调整螺母调整螺母8止推轴承
19、止推轴承9定位销定位销10锁销锁销11止止回阀回阀12进油口进油口13出油口出油口14滚针轴承滚针轴承15卡环卡环16锁销锁销 17短轴短轴18扭杆扭杆19调整螺塞调整螺塞20锁止螺母锁止螺母21O形密封圈形密封圈 22阀芯阀芯23阀体阀体24下端轴盖下端轴盖25转向螺杆转向螺杆三、动力转向器三、动力转向器本讲稿第二十二页，共二十九页2 2动力转向器的工作过程动力转向器的工作过程汽车直线行驶时，转阀处于中间位置（图汽车直线行驶时，转阀处于中间位置（图14143232）。）。图图1432汽车直线行驶时转阀的工作情况汽车直线行驶时转阀的工作情况 R接右转向动力腔接右转向动力腔L接左转向动力腔接左转
20、向动力腔B接转向液压泵接转向液压泵G接转向油罐接转向油罐 1转向摇臂轴转向摇臂轴2转向螺母（齿条转向螺母（齿条活塞）活塞）3壳体壳体4循环球导管循环球导管5侧盖侧盖 6锁紧螺母锁紧螺母7调整螺母调整螺母8止推轴承止推轴承9定位销定位销10锁销锁销11止回阀止回阀 12进油口进油口13出油口出油口14滚针轴承滚针轴承15卡环卡环16锁销锁销17短轴短轴 18扭杆扭杆19调整螺塞调整螺塞20锁止螺母锁止螺母21O形密封圈形密封圈22阀芯阀芯 23阀体阀体24下端轴盖下端轴盖25转向螺杆转向螺杆本讲稿第二十三页，共二十九页 3 3动力转向液压泵动力转向液压泵 图图14143535所示为一种潜所示为一
21、种潜没式双作用叶片转向液压泵没式双作用叶片转向液压泵结构，转子结构，转子1414通过花键安装通过花键安装在驱动轴在驱动轴1 1上，驱动轴的外上，驱动轴的外端的带轮。端的带轮。图图1435潜没式双作用叶片转向液压泵结构潜没式双作用叶片转向液压泵结构1驱动轴驱动轴2壳体壳体3前配油盘前配油盘4叶片叶片5储油罐储油罐6定子定子7后配油盘后配油盘 8后盖后盖9弹簧弹簧10管接头管接头11柱塞柱塞12阀杆阀杆13钢球钢球14转子转子 A出油口出油口B出油腔出油腔C进油腔进油腔D油道油道H主量孔主量孔本讲稿第二十四页，共二十九页图图14143737所示为所示为一种液压四轮转向系，一种液压四轮转向系，其后轮
22、偏转机构如其后轮偏转机构如14143838所示。所示。第四节四轮转向系第四节四轮转向系一、液压四轮转向系一、液压四轮转向系 图图1437液压四轮转向系液压四轮转向系1前轮偏转控制阀前轮偏转控制阀2后轮偏转控制阀后轮偏转控制阀3电控单元电控单元4电磁阀电磁阀5动力缸动力缸本讲稿第二十五页，共二十九页图图1438液压四轮转向系的后轮偏转机构液压四轮转向系的后轮偏转机构 1接控制阀接控制阀2放气孔放气孔3弹簧弹簧本讲稿第二十六页，共二十九页 机械液压四轮转向系的组成见图机械液压四轮转向系的组成见图14144141。图图1441机械液压四轮转向系机械液压四轮转向系 1转向液压泵转向液压泵2第二车速传感
23、器第二车速传感器3转向盘转向盘4后轮转向轴后轮转向轴5后轮偏转机构后轮偏转机构6电控单元电控单元7第一车速传感器第一车速传感器8前轮偏转机构前轮偏转机构二、机械液压四轮转向系二、机械液压四轮转向系本讲稿第二十七页，共二十九页 后轮偏转机构如图后轮偏转机构如图14144242所示，后轮偏转机构主要由液压所示，后轮偏转机构主要由液压动力部分和机械偏转方向控制部分组成。动力部分和机械偏转方向控制部分组成。图图1442机械液压四轮转向系的后轮偏转机构机械液压四轮转向系的后轮偏转机构1动力缸活塞回位弹簧动力缸活塞回位弹簧2动力缸左腔动力缸左腔3动力缸活塞动力缸活塞4动力缸右腔动力缸右腔 5活塞杆活塞杆6
24、套管套管7滑阀回位弹簧滑阀回位弹簧8线性滑阀线性滑阀9滑阀控制杆滑阀控制杆本讲稿第二十八页，共二十九页 电动四轮转向系统具有控制自由度高、机构简单等优点。电动四轮转向系统具有控制自由度高、机构简单等优点。电控单元根据转向盘转角、前轮偏转角和车速等信号通过与电控单元根据转向盘转角、前轮偏转角和车速等信号通过与机械液压四轮转向系相似的算法确定后轮的偏转角，然后控机械液压四轮转向系相似的算法确定后轮的偏转角，然后控制后轮偏转机构中的电动机驱动球形滚道螺母转动，推动球制后轮偏转机构中的电动机驱动球形滚道螺母转动，推动球形滚道螺杆移动，使后轮发生偏转，电控单元再根据后轮偏形滚道螺杆移动，使后轮发生偏转，电控单元再根据后轮偏转机构中的主、副偏转角传感器反馈信号，对后轮的偏转角转机构中的主、副偏转角传感器反馈信号，对后轮的偏转角进行修正。进行修正。三、电动四轮转向系三、电动四轮转向系本讲稿第二十九页，共二十九页