汽车转向系统学习知识培训课件
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汽车转向系统学习知识
机械转向系统的组成
转向器 转向操纵机构
转向传动机构
动力转向系统的组成
▪ 动力转向装置： ▪ 转向油罐、转向油泵、转向控制阀、转向动力缸
汽车对转向系的要求及影响转向性能的参数
1）两侧车轮偏转角之间的理想关系
▪ 为了降低汽车转向时车轮的 磨损，希望转向时每个车轮 都作纯滚动，即要求所有车 轮的轴线都相交于一点。
循环球式转向器
二、转向操纵机构
▪ 由转向盘、转向轴、转向管柱等组成，将驾 驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。
▪ 方向盘
➢ 为了司机有很好的视野，方向盘上部一般较大。
转向操纵机构
▪ 为了保证碰撞时驾驶员安全，需要采用吸能装置
➢ 转向盘：外边柔软，骨架变形 ➢ 转向轴和转向柱管：通过变形来吸收能量
转向系角传动比iω
iω= iω1*iω2
iω1较大，货车为16～32，轿车为12～20；iω2较小，一般为1。
转向系的角传动比
▪ 转向器的角传动比越大，转动转向盘所需要的操 纵力就越小，转向越省力，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）。
与独立悬架配用的转向传动机构
▪ 每个转向轮相对于车架作独立运动，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。
➢ 转向盘转角增量与转向摇臂转角相应增量之比
▪ 转向传动机构角传动比iω2
➢ 转向摇臂转角增量与同侧的转向节的转角相应增量之比
▪ 转向系角传动比iω:＝iω1iω2
➢ 转向盘转角增量与同侧的转向节的转角增量之比。
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
转向传动 机构角传 动比iω1
▪ 产生的原因：转向系统中传动件之间存在 装配间隙，且随着零件的磨损而增大。
▪ 转向盘自由行程的作用：可缓和路面冲击， 避免驾驶员过分的紧张和疲劳；过大转向 盘自由行程会降低转向灵敏度。一般为10 °~15°
5）对转向系统的要求
▪ (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，
▪ 汽车内轮转角β与外轮转角α 之间的关系如下： β> α
cot cot B/ L
B:两侧主销轴线与地交面点相距离 L:汽车轴距
R:汽车转弯半径R，L/sin
最小转弯半Rm径in L/ sinm ax
O为汽车转向中心
❖一、三轴为转向桥的三轴汽车 一、二轴为转向桥的四轴汽车
2）转向系的角传动比
▪ 转向器角传动比iω1
3）转向器的传动效率
▪ 定义:
➢ 转向器的输出功率与输入功率的比值称为转向器的 效率。
➢ 正效率：由转向轴输入，转向摇臂输出的传动效率 ➢ 逆效率：由转向摇臂输入，转向轴输出的传动效率
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 “打手"现象)，造成操纵困难和驾驶员工作疲劳。
➢ 不可逆转向器：逆效率低。转向结束后方向盘不 会自动回正，驾驶员丧失路感，无法根据路面阻 力调整方向盘转距；
➢ 极限可逆式转向器：逆效率略高于不可逆式。可 以获得一定的路感，转向盘可自动回正。应用较 少，中型越野车或矿用自卸车
4）转向盘的自由行程
▪ 定义：转向盘空转阶段的行程，称为转向 盘的自由行程。
▪ 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。
▪ 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、不可逆式转向器和极限可逆式 转向器三种类型。
转向器的传动效率
▪ 对应传动效率的转向器
➢ 可逆式转向器：逆效率高。转向结束后方向盘自 动回正，可将路面阻力完全反馈到转向盘，路感 好，可能发生“打手”现象。
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。
第二节 机械转向系统
▪ 机械转向器
➢ 齿轮齿条式 ➢ 循环球式
▪ 转向操纵机构 ▪ 转向传动机构
一、机械转向器
▪ 转向器是转向系中减速增扭 的传动装置，其功用是增大 转向盘传到转向节的力并改 变力的传动方向。
▪ 目前应用广泛的是齿轮齿条 式和循环球式。
1.齿轮齿条式转向器
▪ 传动件：齿轮、齿条 ▪ 特点：
➢ 结构简单，紧凑，质量轻，制造容易，成本低； ➢ 转向灵敏，正、逆效率高；
齿轮齿条式转向器结构实例
2.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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ传动副。
循环球式转向器
▪ 采用两级传动：螺杆螺母传动与齿条齿扇传动
特点：1) 正传动效率高达90%~95%，转向省力； 2) 寿命长，工作平稳；逆效率也很高，容易打手。
循环球式转向器
▪ 为了减少转向螺杆、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。
▪ 转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段 或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。 二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺 旋管状通道。
特点：正传动效率高（最高90%~95%），故操纵轻便， 使用寿命长。
循环球式转向器
▪ 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，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦 力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形 成“球流”。在转向器工作时，两列钢球只是在各自 的封闭流道内循环，不会脱出。
转向直拉杆
▪ 作用：
➢ 将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂(转向节臂) ➢ 在转向轮偏转或悬架弹性变形相对于车架跳动时，转向直
拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为 不发生运动干涉，上述三者间的连接都采用球销。
转向横拉杆
▪ 作用：
➢ 联系左、右梯形臂并使其协调工作的连接杆
调节前束
三、转向传动机构
▪ 功用
➢ 将转向器输出的力和运动传到两侧转向节，使转向轮偏 转，且偏转角按一定关系变化，保证车轮与地面的相对 滑动尽可能小
▪ 与非独立悬架配用的转向传动机构
前桥为转向桥 一般布置在前桥后
前桥为转向驱动桥
转向直拉杆横置
防止干涉，布置在前桥前
转向摇臂
▪ 把转向器输出的力和运动传给直拉杆或横拉 杆，进而推动转向轮偏转
机械转向系统的组成
转向器 转向操纵机构
转向传动机构
动力转向系统的组成
▪ 动力转向装置： ▪ 转向油罐、转向油泵、转向控制阀、转向动力缸
汽车对转向系的要求及影响转向性能的参数
1）两侧车轮偏转角之间的理想关系
▪ 为了降低汽车转向时车轮的 磨损，希望转向时每个车轮 都作纯滚动，即要求所有车 轮的轴线都相交于一点。
循环球式转向器
二、转向操纵机构
▪ 由转向盘、转向轴、转向管柱等组成，将驾 驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。
▪ 方向盘
➢ 为了司机有很好的视野，方向盘上部一般较大。
转向操纵机构
▪ 为了保证碰撞时驾驶员安全，需要采用吸能装置
➢ 转向盘：外边柔软，骨架变形 ➢ 转向轴和转向柱管：通过变形来吸收能量
转向系角传动比iω
iω= iω1*iω2
iω1较大，货车为16～32，轿车为12～20；iω2较小，一般为1。
转向系的角传动比
▪ 转向器的角传动比越大，转动转向盘所需要的操 纵力就越小，转向越省力，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）。
与独立悬架配用的转向传动机构
▪ 每个转向轮相对于车架作独立运动，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。
➢ 转向盘转角增量与转向摇臂转角相应增量之比
▪ 转向传动机构角传动比iω2
➢ 转向摇臂转角增量与同侧的转向节的转角相应增量之比
▪ 转向系角传动比iω:＝iω1iω2
➢ 转向盘转角增量与同侧的转向节的转角增量之比。
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
转向传动 机构角传 动比iω1
▪ 产生的原因：转向系统中传动件之间存在 装配间隙，且随着零件的磨损而增大。
▪ 转向盘自由行程的作用：可缓和路面冲击， 避免驾驶员过分的紧张和疲劳；过大转向 盘自由行程会降低转向灵敏度。一般为10 °~15°
5）对转向系统的要求
▪ (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，
▪ 汽车内轮转角β与外轮转角α 之间的关系如下： β> α
cot cot B/ L
B:两侧主销轴线与地交面点相距离 L:汽车轴距
R:汽车转弯半径R，L/sin
最小转弯半Rm径in L/ sinm ax
O为汽车转向中心
❖一、三轴为转向桥的三轴汽车 一、二轴为转向桥的四轴汽车
2）转向系的角传动比
▪ 转向器角传动比iω1
3）转向器的传动效率
▪ 定义:
➢ 转向器的输出功率与输入功率的比值称为转向器的 效率。
➢ 正效率：由转向轴输入，转向摇臂输出的传动效率 ➢ 逆效率：由转向摇臂输入，转向轴输出的传动效率
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 “打手"现象)，造成操纵困难和驾驶员工作疲劳。
➢ 不可逆转向器：逆效率低。转向结束后方向盘不 会自动回正，驾驶员丧失路感，无法根据路面阻 力调整方向盘转距；
➢ 极限可逆式转向器：逆效率略高于不可逆式。可 以获得一定的路感，转向盘可自动回正。应用较 少，中型越野车或矿用自卸车
4）转向盘的自由行程
▪ 定义：转向盘空转阶段的行程，称为转向 盘的自由行程。
▪ 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。
▪ 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、不可逆式转向器和极限可逆式 转向器三种类型。
转向器的传动效率
▪ 对应传动效率的转向器
➢ 可逆式转向器：逆效率高。转向结束后方向盘自 动回正，可将路面阻力完全反馈到转向盘，路感 好，可能发生“打手”现象。
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。
第二节 机械转向系统
▪ 机械转向器
➢ 齿轮齿条式 ➢ 循环球式
▪ 转向操纵机构 ▪ 转向传动机构
一、机械转向器
▪ 转向器是转向系中减速增扭 的传动装置，其功用是增大 转向盘传到转向节的力并改 变力的传动方向。
▪ 目前应用广泛的是齿轮齿条 式和循环球式。
1.齿轮齿条式转向器
▪ 传动件：齿轮、齿条 ▪ 特点：
➢ 结构简单，紧凑，质量轻，制造容易，成本低； ➢ 转向灵敏，正、逆效率高；
齿轮齿条式转向器结构实例
2.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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ传动副。
循环球式转向器
▪ 采用两级传动：螺杆螺母传动与齿条齿扇传动
特点：1) 正传动效率高达90%~95%，转向省力； 2) 寿命长，工作平稳；逆效率也很高，容易打手。
循环球式转向器
▪ 为了减少转向螺杆、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。
▪ 转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段 或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。 二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺 旋管状通道。
特点：正传动效率高（最高90%~95%），故操纵轻便， 使用寿命长。
循环球式转向器
▪ 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，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦 力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形 成“球流”。在转向器工作时，两列钢球只是在各自 的封闭流道内循环，不会脱出。
转向直拉杆
▪ 作用：
➢ 将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂(转向节臂) ➢ 在转向轮偏转或悬架弹性变形相对于车架跳动时，转向直
拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为 不发生运动干涉，上述三者间的连接都采用球销。
转向横拉杆
▪ 作用：
➢ 联系左、右梯形臂并使其协调工作的连接杆
调节前束
三、转向传动机构
▪ 功用
➢ 将转向器输出的力和运动传到两侧转向节，使转向轮偏 转，且偏转角按一定关系变化，保证车轮与地面的相对 滑动尽可能小
▪ 与非独立悬架配用的转向传动机构
前桥为转向桥 一般布置在前桥后
前桥为转向驱动桥
转向直拉杆横置
防止干涉，布置在前桥前
转向摇臂
▪ 把转向器输出的力和运动传给直拉杆或横拉 杆，进而推动转向轮偏转