汽车转向系课件

第二十三章 汽车转向系统
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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 。 2
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。
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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:
后轴:
cotα1=cotβ1+B/L1 cotα2=cotβ2+B/L2
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1.3 转向系的角传动比
转向盘
转向器
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
转向摇臂
转向节
转向传动机构角
传动比iω1 ：转向
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。
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。
方向盘 转向管柱 转向操纵 橡胶垫 机构支架 支座
转向管支架
转向管柱
转向轴衬套 16 转向轴
(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。
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(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 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。
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。
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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
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。
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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。
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。
采用非独立悬架
汽车碰撞时，转向盘 骨架应该发生变形， 以吸收碰撞的能量。
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2. 转向轴、转向柱 管及其吸能装置
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 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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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。
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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。
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转向盘内部由成形的 金属骨架构成，外面 包柔软材料。
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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第3节 转向器
1. 转向器传动效率 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 。
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。
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(3) 转向柱管变形吸收冲击能量并缓冲
网格状转向柱管
波管式转向柱管
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
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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。
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。
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。
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。
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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。
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。
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采用非独立悬架的机械式转向系统工作过程
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采用独立悬架的 机械转向系统： 左、右横拉杆
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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。
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。
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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。
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
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。
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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。