汽车底盘构造与维修——汽车转向系统

1．安全式转向柱 安全式转向柱是在转向柱上设置能量吸收装置，当汽车紧急制动 或发生撞车事故时，吸收冲击能量，减轻或防止冲击对驾驶员的伤害。 安全式转向柱有可分离式安全转向操纵机构和缓冲吸能式转向操纵机 构。 1）可分离式安全转向操纵机构 图14-7所示为上海桑塔纳轿车采用的可分离式安全转向操纵机构。
4．转向盘自由行程
转向盘为消除转向系各传动件之间的装配间隙及克服机件的弹 性变形所空转过的角度称为转向盘自由行程。由于转向系各传动件 之间都存在着装配间隙，而且这些间隙将随零件的磨损而增大，因 此，在一定的范围内转动转向盘时，转向节并不随即同步转动，而 是在消除这些间隙并克服机件的弹性形变后，才作相应的转动，即 转向盘有－空转范围。 转向盘自由行程对于缓和路面冲击及避免驾驶员过于紧张是有 利的，但过大的自由行程会影响转向灵敏性。所以，汽车维护中应 定期检查转向盘自由行程。机动车转向盘的最大自由转动量从中间 位置向左或向右均不超过10°~15°。当零件磨损严重到转向盘自由 行程超过25°-30°，则必须进行调整。 通常是通过调整转向器传动副的啮合间隙来调整转向盘自由行 程。
当转向轮采用独立悬架时，由于每个转向轮都需要相对于车架 (或车身)作独立运动，所以转向桥必须是断开式的。与此相应，转向 传动机构中的转向梯形也必须分成两段或三段，转向摇臂在平行于路 面的平面中左右摆动，传递力和运动（图14-18）。
图14-19为上海桑塔纳轿车的转向传
动机构。转向齿条－端输出动力，输 出端铣有平面并钻孔，用两个螺栓与 转向支架连接。支架下端的两个孔分 别与左、右转向横拉杆总成的内端相 连．横拉杆外端的球头销分别与左、 右转向节臂连接。通过调节杆可以改 变两根横拉杆总成的长度，以调整前 束。 为了避免转向轮的摆振、减缓传至转 向盘上的冲击和振动，转向器上还装 有转向减振器。减振器缸筒端固定在 转向器壳体上；其活塞杆端经减振支 架与转向齿条连接。
ctgα＝ctgβ十B／L 式中：B——两侧主销轴线与地面交点之间的距离； L——汽车轴距。 这一关系是由转向梯形机构来保证的，故上式 也称为转向梯形理论特性关系式。 从转向中心O到外侧转向轮与地面接触点的距离 R称为汽车转弯半径。转弯半径R愈小，则汽车转向 所需场地就愈小，汽车的机动性也愈好。当外侧转 向轮偏转角达到最大值αmax时，转弯半径R最小。 汽车内侧转向轮的最大偏转角一般在35°-42° 之间。载货车的最小转弯半径一般约为7m-13m。
图14-15为解放CAl092型汽车转向横拉杆。横拉杆体用钢管制成，其两端切 有螺纹，－端为右旋，—端为左旋，与横拉杆接头旋装连接。接头的螺纹孔壁 上开有轴向切口，故具有弹性，旋装到杆体上后可用螺栓夹紧。由于横拉杆体 两端是正反螺纹，因此，在旋松夹紧螺栓以后，转动横拉杆体，即可改变转向 横拉杆的总长度，从而调整转向轮前束。 东风EQl090E型汽车的转向横拉杆接头结构型式（图14-16）与解放CAl092 型汽车的相似。但其上、下球头座是钢制的。
2．转向直拉杆 图14-14为解放CAl092型汽车的转向直拉杆。直拉杆体由两端扩大了 的钢管制成，在扩大的端部里，装有由球头销、球头座、弹簧座、压缩 弹簧和螺塞等组成的球铰链。球头销的锥形部分与转向摇臂连接，并用 螺母固定；其球头部分的两侧与两个球头座配合，前球头座靠在端部螺 塞上。
3．转向横拉杆
1．转向系角传动比 转向盘的转角与同侧转向车轮偏转角的比值，称为转向系角传动比， 用iw表示。转向系角传动比iw是转向器的角传动比i1与转向传动机构角传动 比i2的乘积。 转向器的角传动比i1等于转向盘的转角与转向摇臂摆角之比；转向传 动机构角传动比i2等于转向摇臂摆角与安装在转向盘同侧的转向车轮偏转 角之比。显然，三者之间的关系是： iw＝i1×i2 现代汽车结构中，转向传动机构角传动比i2近似为1(一般在0.85-1.1 之间)有： iw≈i1 可见，转向系角传动比iw主要取决于转向器角传动比i1。货车的i1一般 为16-32，轿车的i1一般为12-20。 转向系角传动比iw影响汽车的操纵轻便性和转向灵敏性。iw愈大，操纵 转向盘的转向力矩便愈小，当转向盘直径一定时，驾驶员施加于转向盘上 的力就愈小，即转向操纵愈轻便。但iw不能过大，否则将导致转向操纵不 够灵敏，即为了得到一定的转向轮偏转角，需增加转向盘的转动量。所以， 选取iw时，应适当兼顾转向操纵轻便和转向灵敏两方面的要求。
图14-4所示为齿轮齿条式转向器，它主要由转向器壳体、转向 齿轮、转向齿条等组成，转向器通过转向器壳体的两端用螺栓固定 在车身(车架)上。 齿轮齿条式转向器结构简单；传动效率高，操纵轻便；重量轻； 由于不需要转向摇臂和转向直拉杆，还使转向传动机构得以简化。
第14章
汽车转向系
14.2 转向器 14.2.2 循环球式转向器
（2）钢球滚压变形式转向管柱
图14-9所示为－种用钢球连接的分开式转向 柱。当汽车发生碰撞时，转向器总成对转向柱施 加轴向冲击力(第－次冲击)，将连接上、下转向 轴的塑料销钉切断，下转向轴便套在上转向轴上 向上滑动。在这－过程中，上轴和上柱管的空间 位置没有因冲击而上移，故可使驾驶员免受伤害。 如果驾驶员的身体因惯性撞向转向盘(第二次冲 击)，则连接橡胶垫与柱管托架的塑料销钉被切 断，托架脱离橡胶垫，即上轴和上柱管连同转向 盘、托架－起，相对于下轴和下柱管向下滑动， 从而减缓了对驾驶员胸部的冲击。在上述两次冲 击过程中，上、下柱管之间均产生相对滑动。因 为钢球的直径稍大于上、下柱管之间的间隙，所 以滑动中带有对钢球的挤压，冲击能量就在这种 边滑动边挤压的过程中被吸收。
14.2 转向器
1．功用 转向器是转向系中的减速传动装置，其功 用是增大由转向盘传到转向节的力，并改变力 的传动方向。 2．类型 转向器的种类较多，一般按转向器中的传 动副的结构形式分为齿轮齿条式、循环球式、 蜗杆曲柄指销式和蜗杆滚轮式等几种。下面主 要介绍齿轮齿条式转向器和循环球式转向器。
14.2 转向器 14.2.1 齿轮齿条式转向器
3．组成 转向系形式多种多样，但所有的转向系都由转向操纵机构、转 向器和转向传动机构三大部分组成。 （1）转向操纵机构是操纵转向器和转向传动机构，使转向轮偏转。 （2）转向器是的功用是增大由转向盘传到转向节的力，并改变力的传 动方向。 （3）转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传给转向轮，使 两侧转向轮偏转以实现汽车转向。 4．对转向系的要求 （1） 转向时必须轻巧灵活，转向后车轮能自动回正； （2） 转小弯时,转向盘不必转很多圈； （3） 直向前进时,应稳定且无蛇行现象； （4） 车轮的振动及摆动不致使转向盘转动； （5） 转向时，左、右转向轮轴线的延长线和后轴的延长线应相交于 一点； （6） 转向时，两轮的偏转角应符合一定的规律。
转向轴倾斜角度调整机构
转向轴伸缩机构
转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传给转向轮，使两 侧转向轮偏转以实现汽车转向。 图14-12为与形臂和转向横拉杆等组成。各杆件之间 都采用球形铰链连接，并设有防止松脱、缓冲吸振、自动消除磨损后的 间隙等的结构措施。
14.3 转向操纵机构 14.3.1 转向操纵机构的功用及组成
转向操纵机构 一般由转向盘、转 向轴、转向柱管、 万向节及转向传动 轴等组成。它的主 要作用是操纵转向 器和转向传动机构， 使转向轮偏转。 如图14-6 为桑 塔纳轿车转向操纵 机构。
1-大盖板； 2-喇叭按钮盖板； 3-转向盘柱紧固螺母； 4-转向盘； 5-接触环； 6-压缩弹簧； 7-连接圈； 8-转向盘柱套管； 9-轴承； 10-转向盘柱上段； 11-夹紧箍； 12-转向器； 13-转向盘柱管橡胶圈； 14-减振尼龙销； 15-减振橡胶圈； 16-转向盘柱下段。
2）缓冲吸能式转向操纵机构 （1）网状管柱变形式转向操纵机构 这种转向操纵机构的转向轴分为上下两段，如图14-8a所示。上转向轴套 装在下转向轴的内孔中，两者通过塑料销连接在—起(也有采用细花键连接的)， 以传递转向力矩。塑料销的传力能力受到严格限制，它既能可靠地传递转向力 矩，又能在受到冲击时被剪断，因此，它起安全销的作用。转向操纵机构的转 向管柱的部分管壁制成网格状，使其在受到压缩时很容易轴向变形，并消耗— 定的变形能量，如图14-8b所示。
汽车转向系统
第14章 汽车转向系
本章学习目标 1、掌握转向系的结构及工作过程。 2、掌握机械转向器和动力转向器的结构和工作原理。 3、掌握转向系主要零部件的检修。 4、掌握电子控制动力转向系统的结构及工作原理。 5、能识别转向系的常见故障，并进行基本的故障诊 断及检修。 6、理解四轮转向的原理。
1．功用 汽车转向系的功用是改变和保持汽车的行驶方向。 当汽车需要改变行驶方向时，必须使转向轮绕主销轴线偏转一 定角度，直到新的行驶方向符合驾驶员的要求时，再将转向轮恢复 到直线行驶位置。这种由驾驶员操纵转向轮偏转和回位的－套机构， 称为汽车转向系。 2．类型 汽车转向系按转向能源的不同分为机械转向系（图14-1）和动 力转向系（图14-2）两大类。
2．可调节式转向柱 驾驶员不同的驾驶姿势和身材对转向 盘的最佳操纵位置有不同的要求。而且， 转向盘的这－位置往往会与驾驶员进出汽 车的方便性发生矛盾。为此，一些汽车装 设了可调节式转向柱，使驾驶员可以在一 定的范围内调节转向盘位置。 转向柱调节的形式分为倾斜角度调节 （图14-10）和轴向位置调节（图14-11） 两种。
3．转向器传动效率 转向器输出功率与输入功率之比称为转向器传动效 率。当功率由转向盘输入，从转向摇臂输出时，所求得 的传动效率称为正传动效率；反之，转向摇臂受到道路 冲击而传到转向盘的传动效率则称为逆传动效率。正、 逆传动效率都很高的转向器(称为可逆式转向器)，有利 于汽车转向后转向轮的自动回正，但转向盘“路感”很 强，也容易在坏路行驶时出现“打手”现象，所以主要 应用于经常在良好路面行驶的车辆。正传动效率远大于 逆传动效率的转向器(称为极限可逆式转向器)，能实现 汽车转向后转向轮的自动回正，只有路面冲击力很大时， 方能部分地传到转向盘，其“路感”较差，主要应用于 中型以上的越野汽车、工矿用自卸汽车等。