第二十三章 汽车转向系统——【汽车构造 精品讲义】
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➢ 动力转向系
动力源：发动机(大部分)、人力(小部分) 组成：在机械转向系的基础上增设动力转向装置。
第二十三章 汽车转向系统
1. 机械转向系 机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，所有传递力的构件都是机械的，主
要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。
当前轮为独立悬架时，机械转向系统的 组成及布置与红旗CA7220型轿车相似。
齿轮齿条转向器组成及结构1 齿轮齿条转向器组成及结构2
三、循环球式转向器
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。常用于各种轻型和中型货车，也用于部分轻型越野汽车。
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”。
齿轮齿条传动的基本工作原理如动画所示。 目前，轿车普遍采用的都是齿轮齿条式 转向器，其基本组成如下图所示。
捷达轿车转向器的安装及布置如下图所示，其转向器通过两个U形支架和橡胶 管支承并固定在副车架上，两个转向横拉杆分别通过球头销与转向齿条的两端相连。
有些轿车转向齿条的动力不是两端 输出，而是中间输出，如右图所示。
cotα=cot β+B/L
其中α、β分别是内外侧转向轮的偏转角，B是两侧主销轴线与地面相交点之间的距离； L是汽车轴距。
双轴汽车转向时理 想的两侧转向轮偏
转角的关系：
cotα=cot β+B/L
如果是多轴汽车转向，转向轮转角间的关系与双轴汽车基本相同。
三、转向系统传动比
➢ 选不同的参量作为输入角和输出角，有：
角传动比=
输入角增量 输出角增量
转向器角传动比=
转向盘转角增量 转向摇臂转角增量
转向传动机构角传动比=
转向摇臂转角增量 同侧转向节转角增量
➢ 传动转比向的系影角响传：动传比动=比同↑,侧转转转向向向盘灵节转敏转角↓,角增操增量纵量轻便↑。
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。
• 转向盘自由行程：
由转向系中各传动件的间隙引起。应不超过规定值。
二、齿轮齿条式转向器
齿轮齿条式转向器是以齿轮和齿条传动作为传动机构，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。 ➢ 传动方式：齿轮-齿条传动。 ➢ 压块及弹簧使齿条压靠在齿轮上，保证无间隙啮合。 ➢ 齿条带动左、右横拉杆；传动机构中无摇臂、直拉杆、转向节臂。
第三节 转向器
一、转向器的传动效率及转向盘自由行程
• 转向器的作用：
实现一定的传动比；改变运动方向。
• 转向器的传动效率
转向器传动效率=
输出功率 输入功率
正效率——转向轴为输入端（输入功率来自方向盘）的传动效率。 逆效率——转向摇臂轴为输入端（输入功率来自路面）的传动效率。 ➢ 可逆式转向器：逆效率高。方向盘易自动回正，但“打手”。用于好路 面。 ➢ 不可逆式转向器：逆效率低，无“手感”（“路感”）。不用。 ➢ 极限可逆式转向器：逆效率略高于“不可逆式” 。用于坏路面。
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。
1）转向轴错位缓冲
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是：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。 此外，转 向柱管通过支架和U形金属板固定在仪表板上。
机械转向系
当前轮为非独立悬架时，机械转向系统的组成及布 置如下图所示。
由于转向盘距离转向器较远，二者之间用万向节和 传动轴构成的万向传动装置相连。
转向器 转向摇臂
机械转向系
转向传动轴
转向盘 转向轴
转向万向节
转向节臂 左转向节
转向直拉杆 主销
前轴
右转向节
梯形臂
转向横拉杆
梯形臂
第二十三章 汽车转向系统
➢ 传动方式：螺杆-螺母传动、齿条-齿扇传动。 用钢球将螺纹传动的滑动摩擦变为滚动摩擦，以减小螺杆和螺母间的摩擦。
➢ 齿轮齿条啮合间隙的调整：轴向移动变齿厚齿扇。 ➢ 特点：正效率高；逆效率高。
四、蜗杆曲柄指销式转向器
➢ 传动方式：蜗杆-指销（蜗轮） ➢ 间隙调整：轴向移动摇臂轴
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。
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。
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。
2. 动力转向系 动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机（或电动机）的动力作为转向能源的转
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。
机械转向系
二、两侧转向轮偏转角之间的关系
汽车转向行驶时，为了避免车轮相对地面滑动而产生附加阻力，减轻轮 胎磨损，要求转向系统能保证所有车轮均作纯滚动，即所有车轮轴线的延长 线都要相交于一点。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、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控制开关和安全气囊。
2. 转向轴、转向柱管及其吸能装置
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。
汽车构造（下册）
----第二十三章 汽车转向系统
主讲人：胡建军 单 位：重庆大学
机械传动国家重点实验室
第二十三章 汽车转向系统
第一节 概述
定义：汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称。汽车转 向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。
一、汽车转向系统的类型和组成
➢ 机械转向系 • 动力源：人力 • 组成：转向操纵机构、 转向器、转向传动机构。
动力源：发动机(大部分)、人力(小部分) 组成：在机械转向系的基础上增设动力转向装置。
第二十三章 汽车转向系统
1. 机械转向系 机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，所有传递力的构件都是机械的，主
要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。
当前轮为独立悬架时，机械转向系统的 组成及布置与红旗CA7220型轿车相似。
齿轮齿条转向器组成及结构1 齿轮齿条转向器组成及结构2
三、循环球式转向器
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。常用于各种轻型和中型货车，也用于部分轻型越野汽车。
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”。
齿轮齿条传动的基本工作原理如动画所示。 目前，轿车普遍采用的都是齿轮齿条式 转向器，其基本组成如下图所示。
捷达轿车转向器的安装及布置如下图所示，其转向器通过两个U形支架和橡胶 管支承并固定在副车架上，两个转向横拉杆分别通过球头销与转向齿条的两端相连。
有些轿车转向齿条的动力不是两端 输出，而是中间输出，如右图所示。
cotα=cot β+B/L
其中α、β分别是内外侧转向轮的偏转角，B是两侧主销轴线与地面相交点之间的距离； L是汽车轴距。
双轴汽车转向时理 想的两侧转向轮偏
转角的关系：
cotα=cot β+B/L
如果是多轴汽车转向，转向轮转角间的关系与双轴汽车基本相同。
三、转向系统传动比
➢ 选不同的参量作为输入角和输出角，有：
角传动比=
输入角增量 输出角增量
转向器角传动比=
转向盘转角增量 转向摇臂转角增量
转向传动机构角传动比=
转向摇臂转角增量 同侧转向节转角增量
➢ 传动转比向的系影角响传：动传比动=比同↑,侧转转转向向向盘灵节转敏转角↓,角增操增量纵量轻便↑。
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。
• 转向盘自由行程：
由转向系中各传动件的间隙引起。应不超过规定值。
二、齿轮齿条式转向器
齿轮齿条式转向器是以齿轮和齿条传动作为传动机构，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。 ➢ 传动方式：齿轮-齿条传动。 ➢ 压块及弹簧使齿条压靠在齿轮上，保证无间隙啮合。 ➢ 齿条带动左、右横拉杆；传动机构中无摇臂、直拉杆、转向节臂。
第三节 转向器
一、转向器的传动效率及转向盘自由行程
• 转向器的作用：
实现一定的传动比；改变运动方向。
• 转向器的传动效率
转向器传动效率=
输出功率 输入功率
正效率——转向轴为输入端（输入功率来自方向盘）的传动效率。 逆效率——转向摇臂轴为输入端（输入功率来自路面）的传动效率。 ➢ 可逆式转向器：逆效率高。方向盘易自动回正，但“打手”。用于好路 面。 ➢ 不可逆式转向器：逆效率低，无“手感”（“路感”）。不用。 ➢ 极限可逆式转向器：逆效率略高于“不可逆式” 。用于坏路面。
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。
1）转向轴错位缓冲
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是：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。 此外，转 向柱管通过支架和U形金属板固定在仪表板上。
机械转向系
当前轮为非独立悬架时，机械转向系统的组成及布 置如下图所示。
由于转向盘距离转向器较远，二者之间用万向节和 传动轴构成的万向传动装置相连。
转向器 转向摇臂
机械转向系
转向传动轴
转向盘 转向轴
转向万向节
转向节臂 左转向节
转向直拉杆 主销
前轴
右转向节
梯形臂
转向横拉杆
梯形臂
第二十三章 汽车转向系统
➢ 传动方式：螺杆-螺母传动、齿条-齿扇传动。 用钢球将螺纹传动的滑动摩擦变为滚动摩擦，以减小螺杆和螺母间的摩擦。
➢ 齿轮齿条啮合间隙的调整：轴向移动变齿厚齿扇。 ➢ 特点：正效率高；逆效率高。
四、蜗杆曲柄指销式转向器
➢ 传动方式：蜗杆-指销（蜗轮） ➢ 间隙调整：轴向移动摇臂轴
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。
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。
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。
2. 动力转向系 动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机（或电动机）的动力作为转向能源的转
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。
机械转向系
二、两侧转向轮偏转角之间的关系
汽车转向行驶时，为了避免车轮相对地面滑动而产生附加阻力，减轻轮 胎磨损，要求转向系统能保证所有车轮均作纯滚动，即所有车轮轴线的延长 线都要相交于一点。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、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控制开关和安全气囊。
2. 转向轴、转向柱管及其吸能装置
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。
汽车构造（下册）
----第二十三章 汽车转向系统
主讲人：胡建军 单 位：重庆大学
机械传动国家重点实验室
第二十三章 汽车转向系统
第一节 概述
定义：汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称。汽车转 向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。
一、汽车转向系统的类型和组成
➢ 机械转向系 • 动力源：人力 • 组成：转向操纵机构、 转向器、转向传动机构。