第二十三章 汽車轉(zhuǎn)向系,23-1 概述,汽車行駛中轉(zhuǎn)向系有兩種工作狀況 其一是轉(zhuǎn)向行駛，即駕駛員主動操作轉(zhuǎn)向系統(tǒng)， 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。 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(jī)構(gòu) 。 汽車轉(zhuǎn)向系的功用: 保證汽車能按駕駛員的意志而進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛。,一、轉(zhuǎn)向系的類型和組成 (按轉(zhuǎn)向能源分）,1、機(jī)械轉(zhuǎn)向系 ：以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能，其 中所有傳力件都是機(jī)械的。 轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 2、動力轉(zhuǎn)向系 ：兼用駕駛員體力和發(fā)動機(jī)動力為 轉(zhuǎn)向能源 轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向加力器,1. 機(jī)械轉(zhuǎn)向系,轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu) 書本p268,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(jī)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(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向加力器,2. 動力轉(zhuǎn)向系,二、對轉(zhuǎn)向系要求,轉(zhuǎn)向靈敏，工作可靠，輕便靈活； 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； 轉(zhuǎn)向車輪具有自動回正能力； 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(dāng)?shù)摹奥犯小保?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； 當(dāng)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。,三、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：所有車輪的軸線都相交于一點 轉(zhuǎn)向中心：轉(zhuǎn)彎時車輪的軸線交點 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： 兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角之間的理想關(guān)系（在車輪為絕對剛體的假設(shè)條件下）：,四、轉(zhuǎn)向系的傳動比,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。 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)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。,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)向器角傳動比轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)角傳動比 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。,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。 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。 所以，選取轉(zhuǎn)向系角傳動比時應(yīng)適當(dāng)兼顧轉(zhuǎn)向省力和轉(zhuǎn)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。,五、轉(zhuǎn)向盤的自由行程,轉(zhuǎn)向盤自由行程：轉(zhuǎn)向盤在空轉(zhuǎn)階段中的角行程 作用：對于緩和路面沖擊及避免使駕駛員過度緊張是有利的，但不宜過大，以免過分影響靈敏性。 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(dāng)零件磨損嚴(yán)重到使轉(zhuǎn)向盤自由行程超過2530時，必須進(jìn)行調(diào)整。,影響轉(zhuǎn)向性能的參數(shù),轉(zhuǎn)向系角傳動比 轉(zhuǎn)向盤自由行程 轉(zhuǎn)向器傳動效率 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)幾何尺寸 ，恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向傳動機(jī)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。 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）,23-2 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu),一、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的組成 二、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的部件及安全裝置,一、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的組成,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(jī)構(gòu)。,二、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的部件及安全裝置,1轉(zhuǎn)向盤 輪緣 輪輻 輪轂,2轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向柱管及其吸能裝置,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。 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。 轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管吸能裝置的基本工作原理是：當(dāng)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： 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； 在臺架試驗中，用人體模型的軀干以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，。,23-3 轉(zhuǎn)向器,作用：增大轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的力和改變力的傳遞方向。 目前在汽車上廣泛采用的轉(zhuǎn)向器有 齒輪齒條式 循環(huán)球齒條齒扇式 蝸桿曲柄指銷式 循環(huán)球曲柄指銷式,一、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 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。 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(jī)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,可逆式轉(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 不可逆式轉(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?；卣赝瑯右膊荒軅鞯睫D(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。 極限可逆式轉(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,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， 簡化轉(zhuǎn)向傳動機(jī)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， 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)球式轉(zhuǎn)向器優(yōu)缺點,優(yōu)點：循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正傳動效率很高(可達(dá)9095)，故操縱輕便，使用壽命長，工作平穩(wěn)、可靠。 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。 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,雙蝸桿曲軸指銷式轉(zhuǎn)向器,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。 雙指銷式的搖臂軸轉(zhuǎn)角范圍較單指銷式為大。 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。,23-4 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu),從轉(zhuǎn)向器到轉(zhuǎn)向輪之間的所有傳動桿件總稱為轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)。 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： 非獨立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu) 獨立懸架配用轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu),與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu),組成： 轉(zhuǎn)向搖臂 轉(zhuǎn)向直拉桿 轉(zhuǎn)向節(jié)臂 轉(zhuǎn)向梯形臂 轉(zhuǎn)向橫拉桿,轉(zhuǎn)向節(jié)臂,轉(zhuǎn)向器,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),1轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的組成與布置,1). 當(dāng)前橋僅為轉(zhuǎn)向橋時，轉(zhuǎn)向梯形布置在前轎之后。當(dāng)汽車直線行駛時，梯形臂與橫拉桿在與道路平行的平面內(nèi)交角90,2). 在前橋同時又為轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋或發(fā)動機(jī)位置較低的情況下，為避免運動干涉，往往將轉(zhuǎn)向梯形布置在前橋之前，此時上述交角<90,習(xí)題：,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 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 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,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。( ) 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。( ) 汽車轉(zhuǎn)向時，內(nèi)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角應(yīng)當(dāng)小于外轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角。( ) 汽車的轉(zhuǎn)彎半徑越小，則汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)動性能越好。( ) 汽車的軸距越小，則轉(zhuǎn)向機(jī)動性能越好。( ) 動力轉(zhuǎn)向系是在機(jī)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。( ) 采用動力轉(zhuǎn)向系的汽車，當(dāng)轉(zhuǎn)向加力裝置失效時，汽車也就無法轉(zhuǎn)向了。( ),