第二十三章汽車轉(zhuǎn)向系

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1、第二十三章 汽車轉(zhuǎn)向系第一節(jié)轉(zhuǎn)向系概述汽車行駛中轉(zhuǎn)向系有兩種工作狀況汽車行駛中轉(zhuǎn)向系有兩種工作狀況o 其一是轉(zhuǎn)向行駛，即駕駛員主動操作轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，o 其二是汽車受地面干擾力作用欲改變行駛方向，轉(zhuǎn)向系自動使汽車恢復(fù)直線行駛，控制其回正。o 汽車轉(zhuǎn)向系汽車轉(zhuǎn)向系:用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的一套專設(shè)機構(gòu)。o 汽車轉(zhuǎn)向系的功用汽車轉(zhuǎn)向系的功用:保證汽車能按駕駛員的意志而進行轉(zhuǎn)向行駛。一、轉(zhuǎn)向系的類型和組成(按轉(zhuǎn)向能源分）機械轉(zhuǎn)向系機械轉(zhuǎn)向系：以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機械的。o 轉(zhuǎn)向器o 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)o 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)動力轉(zhuǎn)向系動力轉(zhuǎn)向系：兼用駕駛員體力和發(fā)動機動力為轉(zhuǎn)向能源o 轉(zhuǎn)向

2、器o 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)o 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)o 轉(zhuǎn)向加力器轉(zhuǎn)向加力器1.機械轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)書本p171轉(zhuǎn)向節(jié)臂轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向萬向節(jié)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向節(jié)臂橫拉桿梯形臂轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向過程：轉(zhuǎn)向過程：轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向軸萬向節(jié)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向軸萬向節(jié)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向輪2.動力轉(zhuǎn)向系在機械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。加力失效，仍然可轉(zhuǎn)向50t以上的重型汽車應(yīng)特別可靠轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)轉(zhuǎn)向加力器2.動力轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向系要求o 轉(zhuǎn)向靈敏，工作可靠，輕便靈活；o 轉(zhuǎn)向車輪運動規(guī)律正確穩(wěn)定，使車輪在轉(zhuǎn)向時只滾動不滑動；o 轉(zhuǎn)向車輪具有自動回正能

3、力；o 駕駛員通過轉(zhuǎn)向盤對轉(zhuǎn)向過程中車輪與地面之間的運動情況保持適當?shù)摹奥犯小?；o 減弱或避免路面不平產(chǎn)生的沖擊傳到轉(zhuǎn)向盤，造成“打手”現(xiàn)象；o 當汽車發(fā)生碰撞時，轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)能減輕或避免對駕駛員的傷害。二、兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角之間的理想關(guān)系式 所有車輪均作純滾動的條件所有車輪均作純滾動的條件：所有車輪的軸線都相交于一點轉(zhuǎn)向中心轉(zhuǎn)向中心：轉(zhuǎn)彎時車輪的軸線交點在車輪為絕對剛體的假設(shè)條件下，兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角之間的理想兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角之間的理想關(guān)系式關(guān)系式 ：汽車轉(zhuǎn)彎半徑汽車轉(zhuǎn)彎半徑：由轉(zhuǎn)向中心O到外轉(zhuǎn)向輪與地面接觸點的距離最小轉(zhuǎn)彎半徑：最小轉(zhuǎn)彎半徑：LBcotcotmaxminsinLR三、轉(zhuǎn)向系的傳動

4、比 o 轉(zhuǎn)向器角傳動比：轉(zhuǎn)向器角傳動比：轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角的相應(yīng)增量之比，貨車的約為1632，轎車的約為1220。o 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比：轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比：轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向盤所在一側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)角相應(yīng)增量之比，對于一般汽車而言大約為1。一般變化幅度不大。三、轉(zhuǎn)向系角傳動比o 轉(zhuǎn)向系角傳動比：轉(zhuǎn)向系角傳動比：轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量/同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)相應(yīng)轉(zhuǎn)角增量之比，即轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向器角傳動比向器角傳動比轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比o 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳動比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳動比:兩個轉(zhuǎn)向輪受到的轉(zhuǎn)向阻力與駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力之比稱為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳動比，它與角傳動比成正比。三、轉(zhuǎn)向系角

5、傳動比o 轉(zhuǎn)向系角傳動比越大轉(zhuǎn)向系角傳動比越大，則為了克服一定的地面轉(zhuǎn)向阻力矩所需的轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩便越小，從而在轉(zhuǎn)向盤直徑一定時，駕駛員應(yīng)加于轉(zhuǎn)向盤的手力也越小。o 但過大，但過大，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)向操縱不夠靈敏，即為了得到一定的轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角，所需的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角過大。o 所以，選取轉(zhuǎn)向系角傳動比時應(yīng)適當兼顧轉(zhuǎn)向省力和轉(zhuǎn)所以，選取轉(zhuǎn)向系角傳動比時應(yīng)適當兼顧轉(zhuǎn)向省力和轉(zhuǎn)向靈敏的要求。向靈敏的要求。普遍采用動力轉(zhuǎn)向系已成為中型以上的貨車和中級以上的轎車轉(zhuǎn)向系的發(fā)展趨勢。四、轉(zhuǎn)向盤的自由行程o 轉(zhuǎn)向盤自由行程：轉(zhuǎn)向盤自由行程：轉(zhuǎn)向盤在空轉(zhuǎn)階段中的角行程o 作用：作用：對于緩和路面沖擊及避免使駕駛員過度緊張是

6、有利的，但不宜過大，以免過分影響靈敏性。o 一般說來，轉(zhuǎn)向盤從相應(yīng)于汽車直線行駛的中間位置向任一方向的自由行程最好不超過10 15當零件磨損嚴重到使轉(zhuǎn)向盤自由行程超過2530時，必須進行調(diào)整。影響轉(zhuǎn)向性能的參數(shù) o 轉(zhuǎn)向系角傳動比轉(zhuǎn)向系角傳動比 o 轉(zhuǎn)向盤自由行程轉(zhuǎn)向盤自由行程 o 轉(zhuǎn)向器傳動效率轉(zhuǎn)向器傳動效率 o 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)幾何尺寸轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)幾何尺寸，恰當?shù)霓D(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的幾何尺寸可以使內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪在轉(zhuǎn)向過程中偏轉(zhuǎn)角度基本滿足車輪作純滾動的運動關(guān)系。o 車輪定位車輪定位（主銷內(nèi)傾角可以使轉(zhuǎn)向省力，主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角可使轉(zhuǎn)向輪有自動回正能力）第二節(jié) 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)一、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的組成二、

7、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的部件及安全裝置一、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的組成o 轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向器之間的所有零部件總稱為轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)。二、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的部件及安全裝置1轉(zhuǎn)向盤 o 輪緣o 輪輻o 輪轂2轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向柱管及其吸能裝置 o 轉(zhuǎn)向軸是連接轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器的傳動件，用以傳遞之間的轉(zhuǎn)矩。o 轎車除要求裝有吸能式轉(zhuǎn)向盤外，還要求轉(zhuǎn)向柱管必須裝備能夠緩和沖擊的吸能裝置。o 轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管吸能裝置的基本工作原理是：當轉(zhuǎn)向軸受到巨大沖擊而產(chǎn)生軸向位移時，通過轉(zhuǎn)向柱管或支架產(chǎn)生塑性變形、轉(zhuǎn)向軸產(chǎn)生錯位等方式，吸收沖擊能量。1）轉(zhuǎn)向軸錯位緩沖 2）轉(zhuǎn)向軸錯位和支架變形緩沖 3）轉(zhuǎn)向柱管變形吸收沖擊能量并緩沖GBl5571998：

8、o 汽車在以48km/h的速度正面同其他物體碰撞的試驗中，轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向軸在水平方向的后移量不得大于127mm；o 在臺架試驗中，用人體模型的軀于以6.7m/s的速度碰撞轉(zhuǎn)向盤時，作用在轉(zhuǎn)向盤上的水平力不得超過11123N，。第三節(jié)轉(zhuǎn)向器作用：增大轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的力和改變力的傳遞方向。（補充）目前在汽車上廣泛采用的轉(zhuǎn)向器有o 齒輪齒條式o 循環(huán)球齒條齒扇式o 蝸桿曲柄指銷式o 循環(huán)球曲柄指銷式一、轉(zhuǎn)向器傳動效率o 轉(zhuǎn)向器傳動效率：轉(zhuǎn)向器傳動效率：轉(zhuǎn)向器的輸出功率/輸入功率o 正效率正效率：在功率由轉(zhuǎn)向軸輸入、由轉(zhuǎn)向搖臂輸出的情況下求得的傳動效率，轉(zhuǎn)向器的正效率越高，轉(zhuǎn)向操縱越輕便靈活。

9、o 逆效率逆效率：傳動方向與上述相反時求得的效率，逆效率很高的轉(zhuǎn)向器很容易將經(jīng)轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)傳來的路面反力傳到轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤上，轉(zhuǎn)向器分類轉(zhuǎn)向器分類o 可逆式轉(zhuǎn)向器：可逆式轉(zhuǎn)向器：逆效率很高的轉(zhuǎn)向器逆效率很高的轉(zhuǎn)向器，很容易將路面反力傳到轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤上，有利于自動回正，但也能發(fā)生“打手”情況。多用于經(jīng)常在良好路面上行駛的汽車 o 不可逆式轉(zhuǎn)向器不可逆式轉(zhuǎn)向器：逆效率很低的轉(zhuǎn)向器逆效率很低的轉(zhuǎn)向器，沖擊載荷不會傳到轉(zhuǎn)向盤上。回正力矩同樣也不能傳到轉(zhuǎn)向盤。這就使得轉(zhuǎn)向輪自動回正成為不可能。喪失“路感”，無法據(jù)以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向力矩?，F(xiàn)代汽車一般不采用不可逆式轉(zhuǎn)向器。o 極限可逆式轉(zhuǎn)向器極限可逆式轉(zhuǎn)向器：逆

10、效率略高于不可逆式的轉(zhuǎn)向器，逆效率略高于不可逆式的轉(zhuǎn)向器，駕駛員有一定的路感，轉(zhuǎn)向輪也可實現(xiàn)自動回正，而且只有路面沖擊很大時，才能部分地傳到轉(zhuǎn)向盤。中型以上的越野車和工礦自卸汽車一般采用極限可逆式轉(zhuǎn)向器。二、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器二、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器二、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器o 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由于具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，重量輕，剛性大，轉(zhuǎn)向靈敏，制造容易，成本低，正、逆效率都高，而且特別適于與燭式和麥弗遜式懸架配用，便于布置等優(yōu)點，o 簡化轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)，不需要轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向直拉桿等。三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中一般有兩級傳動副，o 第一級是螺桿螺母傳動副第二級是齒條齒扇傳動副三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器循環(huán)球

11、式轉(zhuǎn)向器優(yōu)缺點o 優(yōu)點：優(yōu)點：循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正傳動效率很高(可達9095)，故操縱輕便，使用壽命長，工作平穩(wěn)、可靠。o 缺點：缺點：其逆效率也很高，容易將路面沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤。不過，對于前軸軸載質(zhì)量不大而又經(jīng)常在平坦路面上行駛的輕、中型載貨汽車而言，這缺點影響不大。o 因此，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器已廣泛應(yīng)用于各類各級汽車。四、蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器蝸桿指銷搖臂軸曲柄四、蝸桿曲軸指銷式轉(zhuǎn)向器o 每個指銷所受載荷較單指銷式轉(zhuǎn)向器的指銷載荷為小，因而其工作壽命較長。o 雙指銷式的搖臂軸轉(zhuǎn)角范圍較單指銷式為大。o 但雙指銷式結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對蝸桿的加工精度要求也較高。第四節(jié)轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)o 從轉(zhuǎn)向器到轉(zhuǎn)向輪之間的所

12、有傳動桿件總稱為轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)。o 功用：功用：將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)使兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，并使兩轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，以保證汽車轉(zhuǎn)向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。分類：分類：o 非獨立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)非獨立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)o 獨立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)獨立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)一、與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 1轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的組成與布置轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的組成與布置組成：組成：o 轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向搖臂o 轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向直拉桿o 轉(zhuǎn)向節(jié)臂轉(zhuǎn)向節(jié)臂o 轉(zhuǎn)向梯形臂轉(zhuǎn)向梯形臂一、與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案 1.當前橋僅為轉(zhuǎn)向橋時，當前橋僅為轉(zhuǎn)向橋時，轉(zhuǎn)向梯形布置在前轎之后

13、。轉(zhuǎn)向梯形布置在前轎之后。當汽車直線行駛時，梯形臂當汽車直線行駛時，梯形臂與橫拉桿在與道路平行的平與橫拉桿在與道路平行的平面內(nèi)交角面內(nèi)交角90 一、與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案2.在在前橋同時又為轉(zhuǎn)向驅(qū)動前橋同時又為轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋或發(fā)動機位置較低的情況橋或發(fā)動機位置較低的情況下，為避免運動干涉，往往下，為避免運動干涉，往往將轉(zhuǎn)向梯形布置在前橋之前，將轉(zhuǎn)向梯形布置在前橋之前，此時上述交角此時上述交角90一、與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案3.轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向搖臂不是在汽車縱不是在汽車縱向平面內(nèi)前后擺動，而是向平面內(nèi)前后擺動，而是在與道路平行的平面內(nèi)左在與道路平行的平面內(nèi)左右擺動右擺動，則可將轉(zhuǎn)向

14、直拉，則可將轉(zhuǎn)向直拉桿橫置，借球頭銷直接帶桿橫置，借球頭銷直接帶動轉(zhuǎn)向橫拉桿，從而推使動轉(zhuǎn)向橫拉桿，從而推使兩側(cè)梯形臂轉(zhuǎn)動。兩側(cè)梯形臂轉(zhuǎn)動。2.轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向搖臂大端與轉(zhuǎn)向搖臂軸相連，小大端與轉(zhuǎn)向搖臂軸相連，小端與轉(zhuǎn)向拉桿球頭銷絞接。端與轉(zhuǎn)向拉桿球頭銷絞接。搖臂與搖臂軸安裝時要對搖臂與搖臂軸安裝時要對正記號，以保證搖臂從中正記號，以保證搖臂從中間向兩邊擺動時擺角大致間向兩邊擺動時擺角大致相同。相同。2、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對運動都轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對運動都是空間運動。為了不發(fā)生運動干涉，三者之間的是空間運動。為了不發(fā)生運動干涉，三者之間的連接件

15、都是球形鉸鏈。連接件都是球形鉸鏈。轉(zhuǎn)向搖臂球頭銷轉(zhuǎn)向搖臂球頭銷3、轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn)向橫拉桿在旋松夾緊螺栓以后，轉(zhuǎn)動橫拉桿體，可改變橫拉在旋松夾緊螺栓以后，轉(zhuǎn)動橫拉桿體，可改變橫拉桿的總長度，來調(diào)節(jié)前輪前束桿的總長度，來調(diào)節(jié)前輪前束二、與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案 轉(zhuǎn)向橋是斷開的。與此相應(yīng)，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形也必須是斷開式的，分成幾段。與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案習(xí)題：o 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中的轉(zhuǎn)向螺母可以()。A轉(zhuǎn)動 B軸向移動 CA，B均可 DA，B均不可o 轉(zhuǎn)彎半徑是指由轉(zhuǎn)向中心到()。A內(nèi)轉(zhuǎn)向輪與地面接觸點間的距離 B外轉(zhuǎn)向輪與地面接觸點間的距離C內(nèi)轉(zhuǎn)向輪之間的距離 D外轉(zhuǎn)向輪之間的距離o 采用齒輪、齒條式轉(zhuǎn)向器時，不需()，所以結(jié)構(gòu)簡單。A轉(zhuǎn)向節(jié)臂 B轉(zhuǎn)向搖臂 C轉(zhuǎn)向直拉桿 D轉(zhuǎn)向橫拉桿習(xí)題o可逆式轉(zhuǎn)向器的自動回正能力稍遜于極限可逆式轉(zhuǎn)向器。()o循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中的轉(zhuǎn)向螺母既是第一級傳動副的主動件，又是第二級傳動副的從動件。()o汽車轉(zhuǎn)向時，內(nèi)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角應(yīng)當小于外轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角。()o汽車的轉(zhuǎn)彎半徑越小，則汽車的轉(zhuǎn)向機動性能越好。()o汽車的軸距越小，則轉(zhuǎn)向機動性能越好。()o動力轉(zhuǎn)向系是在機械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。()o采用動力轉(zhuǎn)向系的汽車，當轉(zhuǎn)向加力裝置失效時，汽車也就無法轉(zhuǎn)向了。()