汽车构造教学课件PPT汽车转向系统

转向轴是连接转向盘和转向器的传动件， 转向柱管固定在车身上，转向轴从转向柱管中 穿过，支承在柱管内的轴承和衬套上。 轿车除要求装有吸能式转向盘外，还要求 转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。 转向轴和转向柱管吸能装置的基本工作原理是： 当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，通 过转向柱管或支架产生塑性变形、转向轴产生 错位等方式，吸收冲击能量。
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液压转向控制阀
液压转向控制阀是液压动力转向系统中的控制油液流动方向的核
心部件，有滑阀式和转阀式两种。
阀体相对壳体沿轴向移动控制油液流量的转向控制阀称为：滑
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汽车转向原理
汽车转向时，要顺利转向应使各车轮没有滑动现象，须有 一个瞬时中心，汽车以此中心做圆心来回转运动。因轮距影响， 前两轮转弯半径不同，所以转角也不同，内侧轮永远大于外侧 轮。
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汽车转向原理
因英籍德国人阿克曼 （Ackerman）首先完成内外转 向轮转角关系的推导，故上式
1. 动力转向系统概述 2. 液压转向控制阀 3. 动力转向器 4. 转向油源
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作 业：
1. 分析发动机前置前轮驱动布置方案的优缺点。 2. 汽车前轮定位参数主要有哪些？各定位参数是怎样起
作用的？
3. 子午线轮胎和普通斜交胎相比，结构上的主要区别是是 什么？有什么优点？
目前较常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指
销式、循环球－齿条齿扇式等。
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二、齿轮齿条式转向器
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齿轮齿条式转向器
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齿轮齿条式转向器的特点
（1）结构简单，刚性大，重量轻。 （2）车轮反作用力容易传至转向盘，所以具有对路面 状态反应灵敏的优点，但同时也容易产生打手和摆振等 现象。 （3）齿轮与齿条直接啮合，将齿轮的旋转运动转化为 齿条的直线运动，使转向拉杆横向拉动车轮产生偏转。 齿轮并非单纯的平齿轮，而是特殊的螺旋形状，这是为 了尽量减小齿轮与齿条之间的啮合间隙，使转向盘的微 小转动能够传递到车轮，提高操作的灵敏性。但齿轮啮 合过紧也可使转向盘操作力过大。
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独立悬架配用
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传动机构零部件
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传动机构零部件
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传动机构零部件
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第五节 液压助力转向系统
动力转向系统是利用转向加力装置协助司机轻便操作转 向盘。由于中、重型货车的前桥载荷重，一般需要使用的动 力转向机构。随着轿车发动机马力的增大和扁平轮胎的普遍 使用，使车重和转向阻力都加大了，因此动力转向机构在轿 车上的使用也越来越普及。
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转向系的分类
转向系统可分为机械转向系统和动力转向系统两大类。 (1)机械转向系统：以驾驶员的体力作为转向能源的转 向系统，其中所有传力件都是机械的。
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转向系的分类
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l.转向盘 2.安全转向轴 3.转向节 4.转向轮 5.转向节臂 6.转向横拉杆 7.转向减振器 8.机械转向器
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动力转向系统分类
如前所述，动力转向系统的按动力分类大体可以分为气压式、 液压式和电动式三类。
液压式动力转向系统分类按转向加力装置的工作原理分 有常压式和常流式两种。
电动式动力转向装置是最新形式的转向装置，它是利用蓄电 池驱动电机产生转向加力。具有发动机的功率损失小，便于 安装等优点。电动式动力转向装置所得动力比液压式小，用 于前轮轴轻的轿车上。
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常压式液压动力转向系统
常压式液压动力转向系统的工作管路中始终保持高压。
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常流式液压动力转向系统
常流式液压动 力转向系统中的 油液在不转向时 是循环流动的， 只是在转向时工 作管路中才产生 高压。
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常压式与常流式的对比
常压式液压动力转向系统由于有储能器积蓄液压能，故 具有以下优点：
根据转向器正向和逆向传力的特性不同，转向器可分为可逆式
转向器、不可逆式转向器和半可逆式转向器三种类型。
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转向器效率
（1）可逆式转向器正传动效率高，逆传动效率也高； （2）不可逆转向器正传动效率高，逆传动效率为零； （3）半可逆式转向器正传动效率高，逆传动效率较低
所有的转向器都要求正传动效率要高，这样转向力通过转
也称阿克曼原理。
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第二节 转向操纵机构
一、转向操纵机构的组成
转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转向操纵机构。
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二、转向操纵机构的部件及安全装置
1．转向盘
转向盘由轮缘、轮辐
和轮毂组成。转向盘轮
毂的细牙内花键与转向
轴连接，转向盘上都装
有喇叭按钮，有些轿车
的转向盘上还装有车速
成操纵困难和驾驶员工作疲劳。 为了实现这一目的，转向器应具有较高的正传动效率和适当的
逆传动效率。 通常称转向操纵力由转向盘传到转向摇臂(或齿条轴)的过
程为正向传动，相应的传动效率称为正传动效率；称由路面
的冲击力反向通过转向摇臂(或齿条轴)和转向器传到转向盘的
过程称为逆向传动，相应的传动效率称为逆传动效率。
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转向盘
转向盘的集电环
转向盘上有喇叭开关，
必须时刻与车身电器线路相 连，因此就必须采用集电环 装置。
由于集电环是机械接
触，长时间使用触点会因 磨损影响导电性，导致紧 急时刻喇叭不鸣甚至气囊 不工作。
因此，最近的汽车开始装用电缆盘，代替集电环。
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2．转向轴、转向柱管及其吸能装置
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转向系的分类
(2)动力转向系统：兼用驾驶员体力和发动机(或电机)的 动力为转向能源的转向系统，
动力转向系统是 在机械转向系统的 基础上加设一套转 向加力装置而形成 的。
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对转向系的要求
(1)要求工作可靠，操纵轻便。 (2)转向机构还应能减小地面传到转向盘上的冲击，并保 持适当的"路感"。 (3)当汽车发生碰撞时，转向装置应能减轻或避免对驾驶 员的伤害。
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1）转向轴错位缓冲
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2）转向轴错位和支架变形缓冲
Mazda 6轿车转向柱管吸能装置的工作原理 发生碰撞时，转向器向后移动，下转向传动轴插入上转向传动轴的孔中，上
转向传动轴被压扁，吸收了冲击能量。
转向柱管通过支架和U形金属板固定在仪表板上。当驾驶员身体撞击转向 盘后，转向管柱和支架将从仪表板上脱离下来向前移动。这时，一端固 定在仪表板上而另一端固定在支架上的U形金属板就会产生扭曲变形并 吸收冲击能量。
第十三讲 汽车转向系统
汽车行驶时要经常改变行驶方向，汽车上用来改变或恢 复其行驶方向的机构称为汽车的转向系。
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第一节 概述
转向系主要由三部分组成：
• 1）转向操纵机构
• 2）机械/动力转向器 • 3）转向传动机构
其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为 传动机构的直线运动的机构，是转向系的核心部 件。
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循环球－齿条齿扇式转向器
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四、蜗杆曲柄指销式转向器
具有梯形截面螺纹的转向蜗杆 支承在转向器壳体两端的球轴 承上，蜗杆与锥形指销相啮合，
指销用双列圆锥滚子轴承支于摇臂 轴内端的曲柄孔中。当转向蜗杆随 转向盘转动时，指销沿蜗杆螺旋槽 上下移动，并带动曲柄及摇臂轴转 动。
作，必须设计减速增扭机构－－转向器。
降速增矩 改变运动方向
1. 传动比
2. 传动效率
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转向器传动比
线位移输出的转向器（齿轮齿条式）的传动比，用转向盘 每转一圈时转向器输出轴的线位移的大小来表示；
角位移输出的转向器（循环球齿扇式）的传动比，用转向 盘转角增量与转向摇臂轴转角增量之比来表示。
控制开关和安全气囊。
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转向盘
汽车转向盘材料
现在的转向盘已以聚氨 酯发泡塑料制成的半硬转向 盘取代了传统的以金属为主 要骨架的旧式转向盘。转向 盘包覆物多用PP、PU、PVC、 ABS等树脂。从轻量化考 虑，有用玻璃纤维增强PA 代替铁芯的趋势。
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转向盘
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转向器的传动比越大，转动转向盘所需要的操纵力就 越小，但转向操纵的灵敏度就会下降。
有的汽车转向器在转向过程的不同阶段，其传动比的大小 是不相等的（可变传动比转向器）为，目的是实现所需要的中位
感觉和高速稳定性。
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一、转向器的传动效率
转向器除要保证汽车转向轻便灵活外，还应能防止由于路面 反力对转向盘产生过大的冲击(即所谓的"回弹打手"现象)，造
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3）转向柱管变形吸收冲击能量并缓冲
如果汽车上装用了网格状或波纹管式转向柱管吸能装置，当 发生猛烈撞车导致人体冲撞转向盘时，网格部分或波纹管部 分将被压缩产生塑性变形，吸收冲击能量。
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转向盘调节机构
为了适合不同体态 的人，在一些汽车上转 向盘的高度和前后位置 也可调节。
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第五节 动力转向系统
动力转向系统的动力源来自发动机，发动机可以产生气 压、液压和电力三种易控的动力。因此，动力转向系统的按
动力分类大体可以分为气压、液压和电力三类。
汽车设计的法规要求汽车在其动力转向系统失效后 仍能靠驾驶员人力操纵转向。故一般的动力转向系统组 成包括：机械式转向器、转向加力装置和加力控制装置。
4. 简述独立悬架的优点? 5. 试阐述动力转向的随动作用？ 6. 为使弹性元件充分发挥作用，对减振器的要求有哪
些？ 7. 绘制普通对称式齿轮差速器的结构简图。装备该
差速器的汽车在坏路面上行驶，一个驱动车轮接 触到泥泞或冰雪路面时，会发生什么情况？解释 原因。在技术上有什么解决办法？
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1. 可以在液压泵突然停转的情况下保持转向加力能 力，续驶一段距离；
2. 可以使用流量较小的液压泵。
常流式液压动力转向系统由于油液在不转向时是循环流动不 产生液压，故具有以下优点：
1. 结构简单；
2. 液压泵消耗功率较少，寿命长；
3. 工作管路不易发生泄漏。
因此目前常压式液压动力转向系统只在一些重型汽 车上应用。
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三、循环球式转向器
循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型 式之一， 一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动 副，第二级是齿条齿扇传动副。
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循环球－齿条齿扇式转向器
为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹 并不直接接触，其间装有多个钢球，以实现滚动摩擦。
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第四节 转向传动机构
从转向器到转向轮之间的所有传动杆件总称为转 向传动机构。
转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动 传到转向桥两侧的转向节，使转向轮偏转，并使两转 向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮 与地面的相对滑动尽可能小。
根据配用悬架形式的不同，可分为： 1. 与非独立悬架配用的转向传动机构 2. 与独立悬架配用的转向传动机构
向器时损失少，转向操纵便灵活。
好的转向器应有适当的逆传动效率，使驾驶员通过操纵转 向盘既能对道路情况有明显的"路感"，但又不能使路面不平 对转向盘产生过大的冲击。
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转向系分类
根据转向器输出端的运动形式的不同， 转向器可以分为有两种，一种是线位移转 向器；另一种是角位移转向器。
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转向盘调节机构
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第三节 转向器
一般驾驶员可以施加到转向盘上的切向力不大于 500N，轿车转向系设计要求转向盘操纵力在100～200N之间。 也就是说施加到转向盘上的扭距仅为20～40NM。而一般轿 车车轮上的原地转向阻力距为400～800NM。显然实现转向操
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一、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主要包括转向摇 臂2、转向直拉杆3转向节臂4和转向梯形。
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二、与独立悬架配用的转向传动机构
当转向轮独立悬挂时，每个转向轮都需要相对于车架 作独立运动，因而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是断开式的。