課題四 項目一 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件

課題四汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)第一節(jié)概述一、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是將駕駛員加在轉(zhuǎn)向盤上的力矩放大，并降低速度，然后傳給轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)，改變和保持汽車的行駛方向。當(dāng)汽車需要改變行駛方向時，必須使轉(zhuǎn)向車輪繞主銷軸線偏轉(zhuǎn)一定的角度，直到新的行駛方向符合駕駛員的要求時，再將轉(zhuǎn)向輪恢復(fù)到直線行駛位置。這種在汽車上由駕駛員操縱、轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)和回正的一整套控制機構(gòu)稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。二、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類與組成

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按轉(zhuǎn)向時的動力來源的不同分為機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。1.機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng):

機械式轉(zhuǎn)向系主要由轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向器和由剛性零件組成的傳動機構(gòu)等組成。機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，工作可靠；缺點是轉(zhuǎn)向沉重，操作費力。因此，一般用在中小型工程車輛和小型工程機械上。機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成動力轉(zhuǎn)向裝置：

轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向油泵、轉(zhuǎn)向控制閥、轉(zhuǎn)向動力缸三、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用及要求轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用于改變汽車的行駛方向和使汽車保持穩(wěn)定的直線行駛。轉(zhuǎn)向性能的好壞直接影響汽車行駛的安全性和操縱穩(wěn)定性，因此對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提出以下要求：（1）來自路面不平度所引起的振動應(yīng)盡可能被衰減而不致傳到轉(zhuǎn)向盤上，這種衰減又不可達(dá)到使駕駛員喪失路感的程度。（2）轉(zhuǎn)向時，左、右轉(zhuǎn)向輪軸線的延長線和后軸的延長線應(yīng)相交于一點。（3）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)有合適的剛度，使汽車對微小的轉(zhuǎn)向修正也有快捷的反應(yīng)。（4）當(dāng)放松轉(zhuǎn)向盤時，車輪應(yīng)能自動回到直線位置，并能穩(wěn)定在這個位置上。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須滿足的轉(zhuǎn)向條件：（1）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)能保證汽車在轉(zhuǎn)向時，所有車輪均做純滾動，即所有車輪軸線都相較于一點（轉(zhuǎn)向中心）。（2）內(nèi)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角β與外轉(zhuǎn)向輪α（β>α）關(guān)系為：（3）汽車轉(zhuǎn)彎半徑：由轉(zhuǎn)向中心o到外轉(zhuǎn)向輪與地面接觸點的距離，轉(zhuǎn)向系的角傳動比轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角與安裝在轉(zhuǎn)向盤同側(cè)的轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)角的比值，稱為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比。轉(zhuǎn)向器的角傳動比越大，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤所需要的操縱力就越小，轉(zhuǎn)向越省力，但轉(zhuǎn)向操縱的靈敏度就會下降。有的汽車轉(zhuǎn)向器在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向器）。轉(zhuǎn)向器的傳動效率轉(zhuǎn)向器除要保證汽車轉(zhuǎn)向輕便靈活外，還應(yīng)能防止由于路面反力對轉(zhuǎn)向盤產(chǎn)生過大的沖擊(即所謂“打手"現(xiàn)象)，造成操縱困難和駕駛員工作疲勞。為了實現(xiàn)這一目的，轉(zhuǎn)向器應(yīng)具有較高的正傳動效率和適當(dāng)?shù)哪鎮(zhèn)鲃有?。根?jù)轉(zhuǎn)向器正向和逆向傳力的特性不同，轉(zhuǎn)向器可分為可逆式轉(zhuǎn)向器、不可逆式轉(zhuǎn)向器和極限可逆式轉(zhuǎn)向器三種類型。轉(zhuǎn)向盤的自由行程定義：轉(zhuǎn)向盤為消除間隙、克服機件的彈性變形所空轉(zhuǎn)過的角度，稱為轉(zhuǎn)向盤的自由行程。產(chǎn)生的原因：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中傳動件之間存在裝配間隙，且隨著零件的磨損而增大。轉(zhuǎn)向盤自由行程的作用：可緩和路面沖擊，避免駕駛員過分的緊張和疲勞；過大轉(zhuǎn)向盤自由行程會降低轉(zhuǎn)向靈敏度。一般為10°~15°對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求(1)要求工作可靠，操縱輕便。(2)轉(zhuǎn)向機構(gòu)還應(yīng)能減小地面?zhèn)鞯睫D(zhuǎn)向盤上的沖擊，并保持適當(dāng)?shù)摹奥犯小薄?3)當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時，轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)能減輕或避免對駕駛員的傷害。第二節(jié)機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一、機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三部分組成。轉(zhuǎn)向盤位于駕駛室內(nèi)，作為減速傳動裝置的轉(zhuǎn)向器用來改變力的傳遞方向和增大傳給轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的作用力。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)等機件構(gòu)成，其作用是把轉(zhuǎn)向器傳來的力傳給轉(zhuǎn)向輪使之偏轉(zhuǎn)。而轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)由左右梯形臂，轉(zhuǎn)向橫拉桿以及前橋等機件組成。用來保證兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角具有一定的相互關(guān)系，以保證機械轉(zhuǎn)向時有正確的運動規(guī)律，減小車輪滑磨。機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理：

汽車轉(zhuǎn)向時，駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤，通過轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動軸，將轉(zhuǎn)向力矩輸入轉(zhuǎn)向器。從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動軸這一系列部件即屬于轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)。轉(zhuǎn)向器中有1~2級嚙合傳動副，具有減速増力作用。經(jīng)轉(zhuǎn)向器減速后的運動和增大后的力矩傳到轉(zhuǎn)向搖臂，再通過轉(zhuǎn)向直拉桿傳給固定于左轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使左轉(zhuǎn)向節(jié)及裝于其上的左轉(zhuǎn)向輪繞主銷偏轉(zhuǎn)。左、右梯形臂的一端分別固定在左、右轉(zhuǎn)向節(jié)上，另一端則與轉(zhuǎn)向橫拉桿作球鉸鏈連接。當(dāng)左轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)時，經(jīng)梯形臂轉(zhuǎn)向橫拉桿和梯形臂的傳遞，右轉(zhuǎn)向節(jié)即裝于其上的右轉(zhuǎn)向輪隨之繞主銷同向偏轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿總稱轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)。梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿和前軸構(gòu)成轉(zhuǎn)向梯形，其作用是在汽車轉(zhuǎn)向時，使內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪按一定的規(guī)律進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。(1)方向盤

為了司機有很好的視野，方向盤上部的空一般較大。通常方向盤用花鍵連接在轉(zhuǎn)向軸上，為適應(yīng)不同駕駛者的身材與駕駛位置特點的需要，許多汽車上采用可伸縮的傾斜方向裝置，它具有調(diào)整角度和遠(yuǎn)近的功能，以適應(yīng)駕駛者的特殊情況需要。（2）轉(zhuǎn)向軸

轉(zhuǎn)向軸是將駕駛員作用于方向盤的轉(zhuǎn)向操縱力矩傳給轉(zhuǎn)向器的傳力軸，它的上部與方向盤固定連接，下部裝有轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向器?，F(xiàn)代汽車的轉(zhuǎn)向軸除了裝有柔性萬向節(jié)外，有的還裝有能改變方向盤的工作角度和方向盤的高度的機構(gòu)，以方便不同體型駕駛員的操縱。（3）可分離式安全轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)

此類轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的轉(zhuǎn)向管柱分為上下兩段，當(dāng)發(fā)生撞車時，上下兩段相互分離或相互滑動，從而有效地防止方向盤對駕駛員的傷害，但轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)本身不含有吸能裝置。轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系中減速增扭的傳動裝置，其功用是增大轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向節(jié)的力并改變力的傳動方向。目前應(yīng)用廣泛的是齒輪齒條式、循環(huán)球式和蝸桿曲柄雙銷式轉(zhuǎn)向器。三、機械轉(zhuǎn)向器1.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器1）齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的構(gòu)造與工作原理齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高，操縱輕便，質(zhì)量輕，不需要轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向直拉桿，這使轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)得以簡化，而且有效地解決了逆?zhèn)鲃有矢叩膯栴}，這種轉(zhuǎn)向器在前輪為獨立懸架的中級以下轎車和輕型、微型貨車上得以廣泛應(yīng)用。它主要由轉(zhuǎn)向器殼體、轉(zhuǎn)向齒輪及轉(zhuǎn)向齒條等組成。轉(zhuǎn)向器通過轉(zhuǎn)向器殼體的兩端用螺栓固定在車架上。1-調(diào)整螺塞2-罩蓋3-壓簧4-壓簧墊塊5-轉(zhuǎn)向齒條6-齒輪軸7-球軸承8-轉(zhuǎn)向器殼體9-轉(zhuǎn)向齒輪10-滾柱軸承11轉(zhuǎn)向橫拉桿12-拉桿支架13-轉(zhuǎn)向節(jié)

轉(zhuǎn)向齒輪9與軸6一體，齒輪軸6的兩端通過球軸承7和滾柱軸承10安裝在轉(zhuǎn)向器殼體內(nèi)。

調(diào)整螺塞1的位置，可以改變彈簧3的預(yù)緊力，從而調(diào)整齒輪齒條的嚙合間隙。壓簧3還能吸收部分振動能量，緩和沖擊。2.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。

循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器采用兩級傳動：螺桿螺母傳動與齒條齒扇傳動特點：1)正傳動效率高達(dá)90%~95%，轉(zhuǎn)向省力；2)壽命長，工作平穩(wěn)；逆效率也很高，容易打手。

為了減少轉(zhuǎn)向螺桿、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。特點：正傳動效率高（最高90%~95%），故操縱輕便，使用壽命長。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器

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。3.蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器傳動副：主動件：轉(zhuǎn)向蝸桿；從動件：指銷。

具有梯形截面螺紋的轉(zhuǎn)向蝸桿支承在轉(zhuǎn)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(nèi)端的曲柄孔中。

當(dāng)轉(zhuǎn)向蝸桿隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，指銷沿蝸桿螺旋槽上下移動，并帶動曲柄及搖臂軸轉(zhuǎn)動。三、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)功用將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳到兩側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，保證車輪與地面的相對滑動盡可能小與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)前橋為轉(zhuǎn)向橋一般布置在前橋后前橋為轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋防止干涉，布置在前橋前轉(zhuǎn)向直拉桿橫置轉(zhuǎn)向搖臂把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳給直拉桿或橫拉桿，進(jìn)而推動轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向直拉桿作用：將轉(zhuǎn)向搖臂傳來的力和運動傳給轉(zhuǎn)向梯形臂(轉(zhuǎn)向節(jié)臂)在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)或懸架彈性變形相對于車架跳動時，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，為不發(fā)生運動干涉，上述三者間的連接都采用球銷。轉(zhuǎn)向橫拉桿作用：聯(lián)系左、右梯形臂并使其協(xié)調(diào)工作的連接桿調(diào)節(jié)前束