汽底盘-第4章转向系教案

第四章汽车转向系

§4-1 汽车转向系概述

教学重点：

1．了解转向系的功用。

2．掌握转向系的类型。

3．了解转向系常用参数。

教学难点：

1．理解转向梯形作用。

2．转向系参数对转向系影响。

一、转向系的功用

汽车上用来改变汽车行驶方向的机构称为汽车转向系。

功用：

1．由驾驶员通过操纵转向系来改变转向轮（一般是前轮）的偏转角度实现汽车转向。

2．克服由于路面侧向干扰力使车轮自行产生的转向，恢复汽车原来的行驶方向。

二、转向系的类型

传统转向系可按转向能源的不同分为机械转向系、动力转向系、电动助力转向系、电控转向系。

1．机械转向系

机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，又称人力转向系。（教材图4-1）2．动力转向系

动力转向系是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系。（教材图4-2）

3．电动助力转向系

电动助力转向系统的英文缩写叫“EPS”（Electrical Power Steering），它利用电动机产生的动力协助驾车者进行转向。（教材图4-3）。

4．电子控制转向系

电子控制转向系包括电子控制动力转向系和电子控制四轮转向系。

电子控制动力转向系旨在使车辆低速尤其是停放车辆时转向轻便，而当车速较高时，电子控制使系统的液压助力作用减弱，转向操纵力增加，使驾驶员在高速行驶时对转向盘有更好的控制。

四轮转向系具有以下优点：

（1）转向能力快：车辆在高速行驶时以及在湿滑路面上的转向特性更加稳定和可控。

（2）转向响应快：在整个车速变化范围内，车辆对转向输入的响应更迅速、更准确。

（3）直线行驶稳定性好：在高速工况下车辆的直线行驶稳定性提高，路面不平度和侧风对车辆行驶稳定性影响减小。

（4）低速机动性好：低速时，后轮朝前轮偏转方向的反向偏驶，使车辆转弯半径大大减小，因而更容易操纵。

三、转向系参数

1．转向中心与转弯半径

转向中心：为了避免轮胎过快磨损，要求转向系能保证在汽车转向时，所有车轮均作纯滚动。显然，这只有在所有车轮的轴线都相交于一点时方能实现。此交点O称为转向中心（教材图4-4）。

即：内转向轮偏转角β大于外转向轮偏转角α，理想关系式应是

ctgα=ctgβ+B/L

式中：B——两侧主销轴线与地面相交点之间的距离，也称为轮距；

L——汽车轴距。

转弯半径：由转向中心O到外转向轮与地面接触点的距离。

转弯半径愈小，则汽车转向所需场地就愈小。由图可知，在图示的理想情况下，最小转弯半径R MIN与αMAX的关系为

R

=L/sinαMAX

MIN

2．转向系角传动比

（1）转向器角传动比：转向盘的转角增量与转向摇臂转角的相应增量之比i

称为转向器角传动比。转向器角传动比iω1，货车的约为16～32，轿车的约ω1

为12～20。

（2）转向传动机构角传动比：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iω2称为转向传动机构角传动比。iω2的数值较小，对于一般汽车而言，iω2大约为1。

（3）转向系角传动比：转向盘转角增量与同侧转向节相应转角增量之比则为转向系角传动比，以iω表示。显然有iω=iω1iω2。

3．转向梯形与前展角

（1）前展汽车转向时两转向轮内转角β与外转角α之差（β-α）称为前展。

（2）汽车转向分析

如果汽车在转向时，两前转向轮的偏转角相同，那么各轴轴线就不可能相交于一点，（教材图4-5），若使两转向轮自由滚动，它们的运动轨迹就有逐渐相互靠近的趋势。轮距B是不变的，这样当汽车转向时，转向轮就要产生边滚边滑的现象，使行驶阻力增加，转向困难，并加速轮胎的磨损。

总结：为了产生前展，将转向机构设计成梯形。使转向内轮与外前轮产生不同的偏转角，实现车轮的纯滚动。教材图4-6为矩形与梯形机构的比较图。

本节小结：

（1）汽车转向系不仅可以改变汽车的行驶方向，使其按驾驶员规定的方向行驶，而且还可以克服由于路面侧向干扰力使车轮自行产生的转向，恢复汽车原来的行驶方向。

（2）汽车转向系按转向能源分为机械转向系、动力转向系及电动助力转向系、电子控制转向系。

（3）为了使汽车能够顺利地转向，并保持汽车转向时，转向轮只有向前的滚动而没有横向的滑动，转向传动机构必须使转向轮的滚动轨迹符合一定的规律，即前内转向轮偏转角β大于前外转向轮偏转角α（β>α）。

§4-2 机械转向系

教学重点：

1．掌握转向器构造、拆装、调整

2．掌握转向操纵机构结构、工作原理

3．掌握转向传动机构结构、功用、拆装与调整

教学难点：

1．循环球式转向器结构特点与拆装方法。

2．转向传动机构与悬架的关系。

授课地点：专业教室

课前准备：

1．循环球—齿条齿扇式、齿轮齿条式、蜗杆曲柄双指销式转向器各4个

2．通用工具4套

3．拉拔器2个

学生分4组

一、转向器作用与类型

转向器作用：将驾驶员作用在转向盘上的力矩放大，传给转向传动机构。

转向器类型：循环球—齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、齿轮齿条式和蜗杆曲柄指销式等。

二、循环球式转向器

1．结构（教材图4-7）

（1）循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副或滑块曲柄销传动副。

（2）转向螺母既是第一级传动副的从动件，也是第二级传动副（齿条齿扇传动副）的主动件（齿条）。通过转向盘和转向轴转动转向螺杆时，转向螺母不能转动，只能轴向移动，并驱使齿扇轴转动。

（3）为了减少转向螺杆和转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹并不直接接触，其间装有许多钢球，以实现滚动摩擦。（如教材图4-8）

（4）转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆与螺母二者和钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”。

2．拆装与调整（在教师指导下进行）

（1）拆装（如教材图4-9）

a 转动螺杆至中央位置，做标记标出螺杆与壳体的相对位置。