車輛工程畢業(yè)設(shè)計31汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各部分結(jié)構(gòu)作用圖解

一 . 機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 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.機械轉(zhuǎn)向器 上圖是一種機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。駕駛員對轉(zhuǎn)向盤 1 施加的轉(zhuǎn)向力矩通過轉(zhuǎn)向軸 2 輸入轉(zhuǎn)向器 8。從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動軸這一系列零件即屬于轉(zhuǎn)向操 縱機構(gòu)。作為減速傳動裝置的轉(zhuǎn)向器中有 1、 2 級減速傳動副（右圖所示轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向器為單級減速傳動副）。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運動傳到轉(zhuǎn)向橫拉桿 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)向傳動機構(gòu)。 二 .轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)由方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱等組成，它的作用是將駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的操縱力傳給轉(zhuǎn)向器。 三 .機械轉(zhuǎn)向器 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器分兩端輸出式和中間（ 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 10.萬向節(jié) 11.轉(zhuǎn)向齒輪軸 12.向心球軸承 13.滾針軸承 兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如圖 d-zx-5 所 示，作為傳動副主動件的轉(zhuǎn)向齒輪軸 11 通過軸承 12 和 13 安裝在轉(zhuǎn)向器殼體 5 中，其上端通過花鍵與萬向節(jié) *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，兩端通過球頭座 3 與轉(zhuǎn)向橫拉桿 1 相連。彈簧 7 通過壓塊 9 將齒條壓 *在齒輪上，保證無間隙嚙合。 彈簧的預(yù)緊力可用調(diào)整螺塞 6 調(diào)整。當(dāng)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)向器齒輪 11 轉(zhuǎn)動，使與之嚙合的齒條 4 沿軸向移動，從而使左右橫拉桿帶動轉(zhuǎn)向節(jié)左右轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。 中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如圖 d-zx-6 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，齒條的一端通過內(nèi)外托架與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。（ d-zx-6） 1.萬向節(jié) * 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 11.調(diào)整螺塞 12.鎖緊螺母 13.壓緊彈簧 14.壓塊 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式之一， 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。 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，其間裝有多個鋼球，以實現(xiàn)滾動摩擦。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。 螺母側(cè)面有兩對通孔，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)管的兩端分別插入螺母側(cè)面的一對通孔中。導(dǎo)管內(nèi)也裝滿了鋼球。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立的封閉的鋼球 流道 。 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。 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動，并帶動搖臂軸轉(zhuǎn)動。 四 .轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 汽車轉(zhuǎn)向時，要使各車輪都只滾動不滑動，各車輪必須圍繞一個中心點 O 轉(zhuǎn)動，如圖 d-zx-07所示。顯然這個中心要落在后軸中心線的延長線上，并且左、右前輪也必須以這個中心點 O為圓心而轉(zhuǎn)動。 為了滿足上述要求，左、右前輪的偏轉(zhuǎn)角應(yīng)滿足如下關(guān)系： 與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(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 d-zx-08a 所示。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪處于與汽車直線行駛相應(yīng)的中立位置時，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)動機位置較低或轉(zhuǎn)向橋兼充驅(qū)動橋的情況下，為避免運動干涉，往往將轉(zhuǎn)向梯形布置在前橋之前，此時上述交角 90，如 圖 d-zx-08b 所示。若轉(zhuǎn)向搖臂不是在汽車縱向平面內(nèi)前后擺動，而是在與道路平行的平面向左右搖動，則可將轉(zhuǎn)向直拉桿 3 橫置，并借球頭銷直接帶動轉(zhuǎn)向橫拉桿 6，從而推使兩側(cè)梯形臂轉(zhuǎn)動， 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 當(dāng)轉(zhuǎn)向輪獨立懸掛時，每個轉(zhuǎn)向輪都需要相對于車架作獨立運動，因而轉(zhuǎn)向橋必須是斷開式的。與此相應(yīng)，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形也必須是斷開式的。 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 轉(zhuǎn)向直拉桿的作用是將轉(zhuǎn)向搖臂傳來的力和運動傳給轉(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 *。直拉桿的典型結(jié)構(gòu)如圖十所示。在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)或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，為了不發(fā)生運動干涉，上述三者間的連接都采用球銷。 1.螺母 2.球頭銷 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 隨著車速的提高， 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 2.連 接環(huán)橡膠套 3.油缸 4.壓縮閥總成 5.活塞及活塞桿總成 6.導(dǎo)向座 7.油封 8.擋圈 9.軸套及連接環(huán)總成 10.橡膠儲液缸 五 .液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 兼用駕駛員體力和發(fā)動機 (或電機 )的動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它是在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。其中屬于轉(zhuǎn)向加力裝置的部件是： 轉(zhuǎn)向油泵 5、轉(zhuǎn)向油管 4、轉(zhuǎn)向油罐 6 以及位于整體式轉(zhuǎn)向器 10 內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥及轉(zhuǎn)向動力缸等。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤 1 時，轉(zhuǎn)向搖臂 9 擺動，通過轉(zhuǎn)向直拉桿 11、橫拉桿 8、轉(zhuǎn)向節(jié)臂 7，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而 改變汽車的行駛方向。 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 與此同時，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)向力矩，比用機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時所需的轉(zhuǎn)向力矩小得多。 當(dāng)轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)時，葉片在離心力及高壓油的作用下緊貼在定子的內(nèi)表面上。其工作容積開始由小變大，從吸油口吸進(jìn)油液；而后工作容積由大變小，壓縮油液，經(jīng)壓油口向外供油。由于轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，每個工作腔都各自吸、壓油兩次，故將這種型式的葉片泵稱為雙作用式葉片泵。雙作用葉片泵有兩個吸油 區(qū)和兩個壓油區(qū)，并且各自的中心角是對稱的，所以作用在轉(zhuǎn)子上的油壓作用力互相平衡。因此，這種油泵也稱為卸荷式葉片泵。 1.進(jìn)油口 2.葉片 3.定子 4.出油口 5.轉(zhuǎn)子 汽車直線行駛時，閥芯與閥套的位置關(guān)系如圖中所示。自泵來的液壓油經(jīng)閥芯與閥套間的間 隙，流向動力缸兩端，動力缸兩端油壓相等。駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤時，閥芯與閥套的相對位置發(fā)生改變，使得大部分或全部來自泵的液壓油流入動力缸某一端，而另一端與回油管路接通，動力缸促進(jìn)汽車左傳或右轉(zhuǎn)。 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。這種油泵有兩種結(jié)構(gòu)型式，一種是潛沒式轉(zhuǎn)向油泵，另一種為非潛沒式轉(zhuǎn)向油泵。本圖所示為潛沒式油泵，它與貯液罐是一體的，即油泵潛沒在貯液罐的油液中；非潛沒式轉(zhuǎn)向油泵的貯液罐與轉(zhuǎn)向油泵分開安裝，用油管與轉(zhuǎn)向油泵相連接。 l.驅(qū)動軸 2.殼體 3.前配油盤 4. 葉片 5.儲油罐 6.定子 7.后配油盤 8.后蓋 9.彈簧 10.管接頭 11.柱塞 12.閥桿 13.鋼球 14.轉(zhuǎn)子 A.出油口 B.出油腔 C.進(jìn)油腔 D.油道 H.主量孔 六 .車輪定位角 當(dāng)汽車水平停放時，在汽車的縱向垂面內(nèi)，主銷上部向后傾斜一個角度 r,稱為主銷后傾角。當(dāng)主銷具有后傾角時，主銷軸線與路面交點 A 將位于車輪與路面接觸點的前面。當(dāng)汽車直線行駛時，若轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)（例如向右偏轉(zhuǎn)，如圖中箭頭所 示），能產(chǎn)生回正作用。 當(dāng)汽車水平停放時，在汽車的橫向垂面內(nèi)，主銷軸線與地面垂線的夾角為主銷內(nèi)傾角。 主銷內(nèi)傾角的作用是使車輪自動回正。通常車輪軸線不在水平面，為了方便說明這里假設(shè)直線行駛時車輪軸線在水平面上。對于車輪軸線不在水平面的情況，只要 把下圖的水平面改為錐面。如下圖所示，考慮該水平面上和主銷有交點的直線，主銷與這些直線的夾角有一個最大值。而汽車直線行駛時，車輪軸線與主銷的交角恰為這個最大值。 車輪軸線與主銷夾角在轉(zhuǎn)向過程中是不變的，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)過一個角度，車輪軸線就離開水平面往下傾斜，致使車身上抬，勢能增加。這樣汽車本身的重力就有使轉(zhuǎn)向輪回復(fù)到原來中間位置的效果。 如下圖所示，當(dāng)汽車水平停放時，在汽車的橫向垂面內(nèi)，車輪平面與地面垂線的夾角為前輪外傾角。如果空車時車輪的安裝正好垂直于路面，則滿載時車橋因承載變形而可能出現(xiàn)車輪內(nèi)傾，這樣將加速車輪胎的磨損。另外，路面對車輪的垂直反力沿輪轂的軸向分力將使輪轂壓向外端的小軸承，加重了外端小軸承及輪轂緊固螺母的負(fù)荷，降低它們的壽命。因此，為了前輪有一個外傾角。但是外傾角也不宜過大，否則也會使輪胎產(chǎn)生偏磨損。 車輪有了外傾角后，在滾動時就類似于滾錐，從而導(dǎo)致兩側(cè)車輪向外滾開。由于轉(zhuǎn)向橫拉桿和車橋的約束車輪不致向外滾開，車輪將在地面上出現(xiàn)邊滾邊向內(nèi)滑的現(xiàn)象，從而增加了輪胎的磨損。為了避免這種由于圓錐滾動效應(yīng)帶來的不良后果，將兩前輪適當(dāng)向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，即形成前輪前束。 七 .電控液壓助力轉(zhuǎn)向及電動動力轉(zhuǎn)向 電磁旋轉(zhuǎn)助力器由靜止和旋轉(zhuǎn)兩格部分構(gòu)成。靜止部分包括外部磁路（殼體等）和勵磁線圈，勵磁線圈緊固在轉(zhuǎn)向器殼體上。旋轉(zhuǎn)部分包括永磁體和齒型組件圖。永磁體 a由個磁極構(gòu)成的永久磁環(huán)和塑料保持架組成，并通過注塑連接在閥芯軸 上。 1 勵磁線圈 2 金屬板 3 齒環(huán) 4 齒輪 5 永久磁環(huán) 6 塑料保持架 當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，因扭桿產(chǎn)生角位移，使永磁體 a 與齒型組件 b 之間既產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，又隨轉(zhuǎn)向盤一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電子控制器感受車速信號并發(fā)出適合這一車速的電流指令時，若勵磁線圈 為右旋繞組，則當(dāng)通過正向電流時，按右手定則磁力線應(yīng)是自下而上由中心向外環(huán)流，將齒輪的齒頂端部磁化成 N 極，齒環(huán)的齒頂端部磁化為 S 極，這兩種磁極分別與永久磁環(huán)的磁極發(fā)生磁力作用（同性向斥，異性相吸），其結(jié)果使永久磁環(huán)處于穩(wěn)定的中間平衡狀態(tài)。 若相使永久磁環(huán)離開此平衡位置時（即與齒型組件 b 產(chǎn)生相對位移），需要克服電磁力的作用才能實現(xiàn)，故增加了轉(zhuǎn)向阻力，使車輛高速運行更加穩(wěn)定。與此相反，當(dāng)勵磁線圈通過負(fù)相電流時（ f），使永久磁環(huán)處于不穩(wěn)定的中間狀態(tài)，略有外力作用便產(chǎn)生相對運動，故起到轉(zhuǎn)向助力作 用，使低速或停車轉(zhuǎn)向時更加輕便和機動。 1 勵磁線圈 2 金屬板 3 齒環(huán) 4 齒輪 5 永久磁環(huán) 6 塑料保持架 EPS 的構(gòu)成如圖 d-zx-36 所示：它由機械轉(zhuǎn)向器、電動機、離合器、控制裝置、轉(zhuǎn)矩傳感器和車速傳感器組成。在操縱轉(zhuǎn)向盤時，扭矩傳感器根 據(jù)輸入力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號，由此 EPS 系 統(tǒng)就可以檢測出轉(zhuǎn)向力的大小，同時根據(jù)車速傳感器產(chǎn)生的脈沖信號又可測出車速，再用于控制電動機的電流，從而形成適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向助力。 1.輸出軸 2.減速器 3.扭桿 4.轉(zhuǎn)距傳感器 5.方向盤 6.輸入軸 7.車速信號 8.電動機 9.控制電流 10.開關(guān)電流 11.離合器 12.小齒輪 13.齒條 14.拉桿 15.輪胎 八 .四輪轉(zhuǎn)向 橫向加速度 車速感應(yīng)型四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)是在前輪的動力轉(zhuǎn)向器上，再安裝一個后輪專用的控制閥，產(chǎn)生一個大致與橫向加速度成比例的，與前輪轉(zhuǎn)向器阻力相平