汽车转向系统

c.动力转向系统的类型
液压助力转向系统（油泵）
气压助力转向系统（压缩机）
电动机助力转向系统（发电机）
d.对动力转向系统的要求 动力转向系统只有在汽车转向时才提供转向力； 动力转向系统的响应要迅速；
根据汽车转向阻力的不同，动力转向系统应有不同的输出
力。车速低或路面条件不好时，动力转向系统的输出力要 大，要提供大部分的转向力；车速高时，动力转向系统的 输出力要小，避免驾驶员失去转向路感。 动力转向系统密封要好，避免漏油。
弹簧用来压紧球头 座、吸收路面冲击
直拉杆
第5节 液压助力转向系统 1. 动力转向系统概述 a.动力转向系统的定义
将发动机输出的部分机械能转化为压力能（或电能），并在驾驶员控制下，
对转向传动机构或转向器中某一传动件施加辅助作用力，使转向轮偏转，
以实现汽车转向的一系列装置。
b.动力转向系统的作用
减轻驾驶员的转向操纵力，提高驾驶舒适性。
1. 与非独立悬架配用的转向传动机构
由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形等零部件组成，其中
转向梯形由梯形臂、转向横拉杆和前梁构成。
前桥为转向桥
前桥为转向驱动桥
转向直拉杆横置
转向梯形布 置在前桥后， 在汽车直线 行驶状态， θ>900
转向梯形布 置在前桥前， 在汽车直线 行驶状态， θ<900
iω= iω1*iω2
转向系角传动比越大，转向越省力，但转向灵敏 度降低。iω1较大，货车为16-32，轿车为12-20；iω2 较小，一般为1。
转向盘的自由行程
定义： 转向盘空转阶段的角行程，称为转向盘的自由行程。
产生原因：
转向系统中传动件之间存在安装间隙。在转向开始阶段，所施加的转 向力矩很小，用来克服转向系统内部摩擦，使个传动件开始运动直到 间隙完全消除。
解放CA1040系类轻型载货汽车循环球-齿条齿扇式转向器
(P278页图)
旋入，齿扇轴右移，啮合间隙减小，反之，增大
转向螺杆支承在两个推力角接触球轴承上，轴承预紧 度用调整垫片调整。
循环球式转向器特点：
正传动效率高达90%~95%，操纵轻便，转向省力； 寿命长，工作平稳可靠； 逆效率也很高，容易打手； 适合用于经常在平坦路面上行驶的中、轻型载货汽车上。
2. 与独立悬架配用的转向传动机构
为了满足转向轮独立运动的需要，转向桥是断开式的，转向传动机构中 的转向梯形也必须断开。与独立悬架配用的多数是齿轮齿条式转向器， 转向器布置在车身上，转向横拉杆通过球头销与齿条及梯形臂相连。
采用循环球式转向器 摇杆前端固定于车架 横梁中部，后端借球 头销与转向直拉杆和 左右横拉杆相连，转 向横拉杆通过球头销 与梯形臂连接。
万向传动装置(转向万向节和转向传动轴)作用： 方便布置；
消除安装误差和安装支架变形引起的
不利影响； 可以方便的实现转向盘和转向器等部 件的通用化和系列化。
采用非独立悬架的机械式转向系统工作过程
采用独立悬架的 机械转向系统：
左、右横拉杆
1.2两侧车轮偏转角之间的理想关系
为避免在汽车转向时加大对车轮 的磨损，希望汽车转向时每个车轮 都作纯滚动。即要求所有车轮的轴 线都相交于一点。
转向摇臂在与 道路平行的水 平面内左右摆 动。
a.转向摇臂
转向器传动副与直拉杆之间的传动件。
循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器
通过转向摇臂与转向直拉杆相连。转向摇
臂的大端与转向器摇臂轴采用锥形细三角 花键连接，以调整安装位置到正确角度、 同时起到压紧和定位的作用。小端通过球
头销与转向直拉杆作空间铰链连接。
双指销式转向器:
每个指销所承受的载荷 小，因此寿命长； 一个指销脱离啮合，另 一个指销仍保持啮合，在 采用同样的蜗杆时，运动 范围大，所以当行程固定 时蜗杆较短； 对蜗杆加工精度要求高。
用来调整轴承的预紧度， 使指销能自由转动并无明 显的轴向间隙。 用来调整指销和蜗杆的啮 合间隙。
c.循环球式转向器
转向轴衬套 转向轴 转向管柱
(1) 转向轴错位缓冲
下凸缘盘
上凸缘盘
当发生猛烈撞车时，转向轴上的上、下凸缘盘的
销子与销孔脱开，缓和冲击，吸收冲击能量。
(2) 转向轴错位和支架变形缓冲
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 转向传动轴分为上、下两段，下转向传动轴装在上转向传动 轴的孔中，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，吸收冲击能 量。
动力转向系统
兼用驾驶员的体力和发动机(或电动机)动力为转向能 源，其转向系统中需要增加动力转向装置。
b.汽车转向系统的组成 机械转向系统的组成: 转向操纵机构
方向盘； 转向管柱； 转向轴； 转向传动轴; 转向万向节。 采用非独立悬架
转向器 转向传动机构
转向摇臂； 转向直拉杆； 转向节臂； 转向梯形机构。
b.转向直拉杆
转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件，具有传
力和缓冲作用。
球头销连接避 免空间运动的 干涉，压缩弹 簧补偿球头和 座的磨损，保 证无间隙配合 ，弹簧预紧力
前端
转向节臂球头销
后端
用端部螺塞调
整，开口销固 定螺塞位置。
两个压缩弹簧分别沿轴线的不同方向起缓冲作用。
c. 转向横拉杆
转向梯形机构的底边，由横拉杆体和旋装在两端的 横拉杆接头组成。长度可调，可用来调整前轮前束
作用：
可以缓和路面冲击，避免驾驶员过分的紧张和疲劳；但过大转向盘 自由行程会降低转向灵敏度。转向盘自由行程比较理想的情况是不超过 10°～15°。当零件磨损使转向盘自由行程超过25°～30°时必须进行 调整。
第2节 转向操纵机构
2.1 转向操纵机构
a.转向操 纵机构: 转向盘到 转向器之 间的所有 零部件总 称。
汽车内轮转角β与外轮转角α 之间的关系如下：
cotα=cotβ+B/L B—两侧主销轴线与地面相交点的 距离； L—汽车的轴距。 R为汽车转弯半径； O为汽车转向中心。
汽车转弯半径：
R=L/sinα
汽车最小转弯半径： 当外转向轮偏转角α达到最大值 αmax时，转向半径最小: Rmin=L/sinαmax 只用前轴转向的三轴汽车，由 于中、后轮总是平行的，因此 不存在理想的转向中心。
一般采用两级传动：第一级为 螺杆螺母传动副；第二级为齿 条齿扇传动副。 在螺杆和螺母上都加工近似半圆 形的螺旋槽 (P289页图)，两者 相配合形成近似圆形的螺旋管状 通道中装入许多钢球。 螺母的侧面有两对通孔，可将钢 球塞入螺旋通道中，两根U形钢 球导管的两端插入螺母侧面的两 对通孔中，导管内也装满钢球。 转向螺杆转动时，通过钢球将 力传给转向螺母，使螺母沿轴 向移动。同时，在螺杆、螺母 和钢球间的摩擦力矩作用下， 所有钢球便在螺旋管状通道内 滚动，形成“球流”。
转向器的传动效率—— 转向器的输入功率与输出功率的比值称为转向器的效率。 转向器的正效率：
功率由转向轴输入，由转向传动机构（如转向横拉杆或摇臂）输出的 传动效率；
转向器的逆效率： 功率由转向传动机构输入，由转向轴输出的传动效率 。
可逆式转向器：逆效率很高的转向器，可以将路面阻力完全 反馈到转向盘，驾驶员路感好，可以实现方向盘的回正，但 可能发生“打手”现象。 不可逆转向器：逆效率很低的转向器，让驾驶员丧失路感， 无法根据路面阻力调整方向盘转距；方向盘不会回正。
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。
(3) 转向柱管变形吸收冲击能量并缓冲
网格状转向柱管
波纹管式转向柱管
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。
第3节 转向器
1. 转向器传动效率
齿轮齿条式转向器 的四种结构型式：
侧面输入两端输出；
中间输入两端输出；
侧面输入中间输出；
侧面输入一端输出。
转向拉杆用螺栓固定 在转向齿条中部，齿 条移动带动左右横拉 杆移动，实现转向。
齿轮齿条式转向器特点
1. 结构简单紧凑、质量轻，刚性大。
2. 转向灵敏，正、逆效率都较高，制造容易，成
本低。
3. 省略了转向摇臂和转向直拉杆，使转向传动机
构简化，适合与麦弗逊式独立悬架配用，常用 于轿车、微型货车和轻型货车。
b.蜗杆曲柄指销式转向器 传动副 主动件：转向蜗杆； 从动件：指销。 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。
1. 转向盘 1.轮缘 2.轮辐 3.轮毂，轮毂细 牙内花键与转向 轴连接
转向盘上装有喇叭按钮，有些 轿车的转向盘上还装有车速控 制开关和安全气囊。
转向盘内部由成形的 金属骨架构成，外面 包柔软材料。
汽车碰撞时，转向盘 骨架应该发生变形， 以吸收碰撞的能量。
2. 转向轴、转向柱 管及其吸能装置
极限可逆式转向器：逆效率略高于不可逆式的转向器，可以 获得一定的路感，转向盘可自动回正。
现代汽车一般不采用不可逆转向器，大部分采用可逆式转向器，部分 越野车辆采用极限可逆式转向器。
2. 转向器
转向器是转向系的减速传动装置，一般有1~2个减速传动副。
转向器的分类：
齿轮齿条式转向器；
蜗杆曲柄指销式转向器；
转向柱管固定在车身上，支承
着转向盘； 转向轴是连接转向盘和转向器 的传动件；转向轴从转向柱管 中穿过，支承在柱管内的轴承 和衬套上。 转向轴和转向柱管吸能装置的
转向操纵 机构支架
方向盘 转向管柱 橡胶垫 支座
转向பைடு நூலகம்支架
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。
循环球式转向器。
a.齿轮齿条式转向器
传动副：转向齿轮(主动件)、转向齿条(从动件) 。
弹簧通过垫片、 压块将齿条压靠 在齿轮上，保证 无间隙配合。弹 簧预紧力用调整 螺钉调节，螺钉 端部起到限位作 用，防止跳齿。
转向齿条通过两 点支承在壳体上： 橡胶支承套、齿 轮齿条啮合点。
转向器总成
转向器通过两个U形支架和橡胶管支承并固定在副 车架上，转向齿轮与转向轴和转向盘连接，两个转 向横拉杆分别通过球头销与转向齿条的两端相连。
上下球头座用聚甲醛
制成，耐磨性好。 弹簧保证球头与球头 座紧密接触，预紧力
由螺塞调整。
与梯形臂相连
两接头用螺纹与横拉 杆体连接，一端为左 旋，一端为右旋，当 转动横拉杆体，可调 整横拉杆的长度，可 以调整前轮前束
球头座是刚制的； 螺孔切口两边无耳孔，用螺栓通过冲压制成的卡箍夹紧在横拉杆体上， 简化接头的结构和制造工艺。
cotα1=cotβ1+B/L1
后轴:
cotα2=cotβ2+B/L2
1.3 转向系的角传动比
转向盘 转向器 转向摇臂 转向节
转向器角传动比iω1 ：转
向盘的转角增量与转向摇 臂转角的相应增量之比
转向传动机构角 传动比iω1 ：转向
摇臂转角增量与转 向盘所在一侧的转 向节的转角相应增 量之比。
转向系角传动比iω ：转向 盘转角增量与同侧转向节 相应转角增量之比
计算转向中心时用一个与中、
后轴线等距的平分线作为假想 轴线。
第一、第三轴为转向桥的三轴汽车 前轴 cotα1=cotβ1+B/L1
后轴
cotα2=cotβ2+B/L2
L1、L2分别为一轴、三轴
到二轴的距离。
转向梯形需要满足上式 的设计要求。
第一、第二轴为转向桥的四轴汽车
以三四轴之间的平分线为转向基线。 前轴:
第4节 转向传动机构
从转向器到转向节之间的所有传动杆件(不含转向节)总称为转向传动机构
功用：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。 转向传动机构的组成和布置，因转向器 位置和转向轮悬架类型不同而异。
第二十三章 汽车转向系统
第1节 概 述 汽车转向系统的定义：
用来改变或者恢复汽车行驶方向的专设机构的总称。
汽车转向系统的功用：？ 保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶 。
1.1汽车转向系统类型和组成 a.汽车转向系统的分类 按汽车转向系统能源的不同分为： 机械转向系统
以驾驶员的体力为转向能源，其中所有的传力件都 是机械零件。