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1、 汽車構(gòu)造 電子教案 第二十三章 汽車轉(zhuǎn)向系 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 2頁 汽車轉(zhuǎn)向系 第一節(jié) 概 述 第二節(jié) 轉(zhuǎn)向器及轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 第三節(jié) 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 第四節(jié) 轉(zhuǎn)向加力裝置 第五節(jié) 轉(zhuǎn)向油罐與轉(zhuǎn)向液壓泵 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 3頁 第一節(jié) 概 述 汽車在行駛的過程中 ,需按駕駛員的意志改變其行駛方向。就輪式汽車 而言 ,實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的方法是 , 駕駛員通過一套專設(shè)的機構(gòu) ,使汽車轉(zhuǎn)向 橋 (一般是前橋 )上的車輪 (轉(zhuǎn)向輪 )相對于汽車縱橫線偏轉(zhuǎn)一定角度。這 一套用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機構(gòu)，即稱為汽車轉(zhuǎn)向系。 一、汽車轉(zhuǎn)向系的類型
2、和組成 二兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角之間的理想關(guān)系式 三轉(zhuǎn)向系角傳動比 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 4頁 一、汽車轉(zhuǎn)向系的類型和組成 轉(zhuǎn)向系可按照轉(zhuǎn)向能源的不同分為機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系兩大類。 1、機械轉(zhuǎn)向系 2、動力轉(zhuǎn)向系 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 5頁 1、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，其中所有轉(zhuǎn)力件都是機械的。 機械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分組成。圖 23-1所示為機械轉(zhuǎn)向系的組成和布置示意圖。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 6頁 從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向軸這一系列部件和零件，均屬于 轉(zhuǎn)向操縱機 構(gòu)。
3、由轉(zhuǎn)向搖臂之轉(zhuǎn)向梯形這一系列部件和零件（不包含轉(zhuǎn)向節(jié)），均屬 于 轉(zhuǎn)向傳動結(jié)構(gòu)。 目前，許多國內(nèi)、外生產(chǎn)的新車型在轉(zhuǎn)向操作機構(gòu)中采用了萬向傳動 裝置（轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動軸）。這有助于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器等部件和組 件的通用化和系列化。 轉(zhuǎn)向盤在駕駛室安放的位置和各國交通法規(guī)規(guī)定車輛靠道路左邊還有 右邊通行有關(guān)。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 7頁 2動力轉(zhuǎn)向系 動力轉(zhuǎn)向系是兼用駕駛室體力和發(fā) 動機動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系。在 轉(zhuǎn)向加力裝置失效時，一般還應(yīng)能 由駕駛員獨立承擔(dān)汽車轉(zhuǎn)向任務(wù)。 因此，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)向加力設(shè)備而 形成的。 屬于轉(zhuǎn)向加力裝置的部
4、件是：轉(zhuǎn)向 油罐 9、轉(zhuǎn)向液壓泵 10、轉(zhuǎn)向控制閥 5和轉(zhuǎn)向動力缸 12。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 8頁 二兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角之間的理想關(guān)系式 為了避免在汽車轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生 路面對汽車的附加阻力和輪 胎過快磨損，要求轉(zhuǎn)向系能 保證在汽車轉(zhuǎn)向時，所有車 輪均作純滾動，顯然，這只 有在所有車輪的軸線都相交 與一點時方能實現(xiàn)。此交點 O稱為轉(zhuǎn)向中心 。 角 與 的理想關(guān)系式是： L B c otc ot 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 9頁 由轉(zhuǎn)向中心 O到外轉(zhuǎn)向輪與地面接觸點的距離，稱為車轉(zhuǎn)彎半徑。轉(zhuǎn) 彎半徑越小，則汽車轉(zhuǎn)向所需場地就越小。當(dāng)外轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角達(dá)到最
5、大值 時，轉(zhuǎn)彎半徑 R 最小。 在理想情況下，最小轉(zhuǎn)彎半徑 與 的關(guān)系為： max minR max max min sin LR 對于只用前橋轉(zhuǎn)向的三軸汽車，由于中輪和后輪的軸線總是平行的， 故不存在理想的轉(zhuǎn)向中心。計算轉(zhuǎn)彎半徑的時候，可以用一根與中、 后輪軸線等距離的平行線作為理想的與原三軸汽車相當(dāng)?shù)碾p軸汽車 的后輪軸線。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 10頁 對于用第一、第三兩車橋轉(zhuǎn)向的三軸汽車（圖 22-4a），可以第二 橋車輪軸線為基線，分別利用 求出第一橋和第三橋兩側(cè)車輪偏轉(zhuǎn)角之間的理想關(guān)系式，作為設(shè) 計上述兩車橋的轉(zhuǎn)向梯形的依據(jù)。對于利用第一、第二兩車橋轉(zhuǎn) 向的
6、四軸車，可以第三、四兩橋軸線之間平行線為基線，分別求 出這兩轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)車輪偏轉(zhuǎn)角的近似理想關(guān)系。 L B c otc ot 2 22 1 11 c o tc o t c o tc o t L B L B 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 11頁 三轉(zhuǎn)向系角傳動比 轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動增量與轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角的相應(yīng)增量之比 ,稱為轉(zhuǎn)向器角 傳動比。轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向盤所在的一側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)角相應(yīng) 增量之比 ，稱為轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量與同側(cè) 轉(zhuǎn)向節(jié)相應(yīng)轉(zhuǎn)角增量之比則為轉(zhuǎn)向系角傳動比，以 表示，顯 然， 。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比亂越大，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
7、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。因此，選取，時應(yīng)適當(dāng)兼顧轉(zhuǎn)向省力和轉(zhuǎn)向 靈敏的要求。 選取 時應(yīng)適當(dāng)兼顧轉(zhuǎn)向省力和轉(zhuǎn)向靈敏的要求。轉(zhuǎn)向系角傳動比 主要取決于轉(zhuǎn)向器角傳動比 。 1wi 2wi wi 21 www iii wi 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 12頁 機械轉(zhuǎn)向系同時滿足轉(zhuǎn)向省力和轉(zhuǎn)向靈敏要求的程度是很有限的。 因此，普便采用動力轉(zhuǎn)向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。 汽車的轉(zhuǎn)向操縱性能并不能完全取決于轉(zhuǎn)向系，還與行駛
8、系有關(guān)。 汽車在直線行駛中，轉(zhuǎn)向輪會受到偶然出現(xiàn)的地面?zhèn)认蚍戳Χl(fā)生意外 偏轉(zhuǎn)，因而汽車意外轉(zhuǎn)向。為了使汽車穩(wěn)定地保持直線方向，要求轉(zhuǎn)向 輪偶然發(fā)生偏轉(zhuǎn)后能立即自動回到相應(yīng)于直線行駛的中立位置。在第二 十章所述及的轉(zhuǎn)向主銷的后傾和內(nèi)傾，即是為保證轉(zhuǎn)向輪這一自動回正 性能而在行駛系中所采取的結(jié)構(gòu)措施之一。此外，懸架導(dǎo)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu) 和布置以及輪胎的徑向和側(cè)向剛度，都對汽車轉(zhuǎn)向操縱性有很大影響。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 13頁 第二節(jié) 轉(zhuǎn)向器及轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 一、轉(zhuǎn)向器的傳動效率及轉(zhuǎn)向盤自由行程 二、轉(zhuǎn)向器 三、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 14
9、頁 一、轉(zhuǎn)向器的傳動效率及轉(zhuǎn)向盤自由行程 1、轉(zhuǎn)向器傳動效率 2、轉(zhuǎn)向盤自由行程 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 15頁 1、轉(zhuǎn)向器傳動效率 轉(zhuǎn)向器的輸出功率于輸入功率之比，稱為轉(zhuǎn)向器傳動效率。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。稱為正效率； 而傳動方向與上述相反時求得的效率，則為逆效率。逆效率很高的轉(zhuǎn) 向器很容易經(jīng)轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)傳來的路面反力傳到轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤上， 故稱為可逆式轉(zhuǎn)向器。可逆式轉(zhuǎn)向器有利于汽車轉(zhuǎn)向結(jié)束后轉(zhuǎn)向輪和 轉(zhuǎn)向盤自動回正，但也能將壞路對車輪的沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤，發(fā)生 打手 情況。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 16頁
10、逆效率很低的轉(zhuǎn)向器，稱為 不可逆式轉(zhuǎn)向器 。不平道路 對轉(zhuǎn)向輪的沖擊載荷輸入到這種器，即由其中各傳動零件（主要是傳 動副）承受，而不會傳到轉(zhuǎn)向盤上。路面作用于轉(zhuǎn)向輪上的回正力矩 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。此外， 道路的轉(zhuǎn)向阻力距也不能反饋到轉(zhuǎn)向盤，使得駕駛員不能得到路面反 饋信息（所謂喪失“路感”），無法據(jù)以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向力矩。 逆效率略高于不可逆式的轉(zhuǎn)向器，稱為 極限可逆式轉(zhuǎn)向 器 ，其反向傳力性能介于可逆式和不可逆式之間，而接近于不可逆式。 采用這種轉(zhuǎn)向器時，駕駛員能有一定的路感，轉(zhuǎn)向輪自動回正也可實 現(xiàn)，而且只有在路面沖擊很大時，才能部分地傳到轉(zhuǎn)向盤。現(xiàn)代汽車 上
11、一般不采用不可逆式轉(zhuǎn)向器。經(jīng)常在良好路面上行駛的汽車，多采 用 可逆式轉(zhuǎn)向器 。極限可逆式轉(zhuǎn)向器，多用于中型以上越野汽 車和工礦用自卸汽車。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 17頁 2、轉(zhuǎn)向盤自由行程 單從轉(zhuǎn)向操縱靈敏而言，最好是轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向節(jié)的運動同步開始并同 步終止。然而，這在實際上是不可能的。因為在整個轉(zhuǎn)向系中，各傳 動件之間都必然存在著裝配間隙，并且這些間隙將隨著零件的磨損而 增大。在轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向過程的開始階段。此后，才需要對轉(zhuǎn)向盤施加更 大的轉(zhuǎn)向力矩以克服經(jīng)車輪傳到轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩，從而實現(xiàn)使 各種轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)的目的。轉(zhuǎn)向盤在空轉(zhuǎn)階段中的角行程，稱為轉(zhuǎn)向盤 自由行程。
12、轉(zhuǎn)向盤自由行程對于緩和路面沖擊及避免使駕駛員過度緊 張時有利的，但不宜過長，以免過分影響靈敏性。一般來說，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 1015。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。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 18頁 二、轉(zhuǎn)向器 1、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 2、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 3、蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 19頁 1、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 20頁 1、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
13、性大，轉(zhuǎn)向靈敏， 制動容易，成本低，正逆 效率很高，而且特別適合 于燭式和麥弗遜式懸架配 用，便于布置等優(yōu)點，因 此，目前它在轎車和微型、 輕型貨車上得到了廣泛的 應(yīng)用。 圖 23-5所示為紅旗 CA7220型轎車的齒輪齒 條式轉(zhuǎn)向器。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 21頁 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 22頁 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 23頁 如圖所示，在轉(zhuǎn)向齒條的中部用螺栓（圖中未顯示出來）與轉(zhuǎn)向拉 桿的托架 10聯(lián)接，轉(zhuǎn)向左、右橫拉桿 11、 9的外側(cè)與轉(zhuǎn)向臂 13相連（右 轉(zhuǎn)向節(jié)臂圖中未顯示出來）。當(dāng)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)向齒輪轉(zhuǎn)動，
14、使與之 嚙合的轉(zhuǎn)向齒條沿軸線移動，從而使左、右橫拉桿帶動左、右轉(zhuǎn)向節(jié)移 動，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。 由上述可見， 采用齒輪齒條式轉(zhuǎn) 向器還可以使轉(zhuǎn)向 傳動機構(gòu)簡化，不 需要轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn) 向直拉桿等。這也 是目前在轎車和微、 輕型載貨汽車上應(yīng) 用日趨廣泛的原因 之一。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 24頁 2、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 25頁 2、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器也是目前國內(nèi)、外汽車上較為流行的一種結(jié)構(gòu)形式。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 是齒輪齒條傳動副或滑塊曲柄銷傳動副。 圖 2
15、3-7所示為解放 CA1040系列輕型載貨汽車的循環(huán)球 -齒條齒扇式轉(zhuǎn) 向器。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 26頁 為了減少轉(zhuǎn)向螺桿和轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，兩者之間的螺紋以沿螺旋 槽滾動的許多鋼球 5代之，以實現(xiàn)滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。 轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動時，通過鋼球?qū)⒘鹘o螺母， 螺母即沿軸線移動。同 時，在螺桿與螺母兩者和鋼球間的摩擦力偶作用下，所有鋼球便在螺旋管 狀通道內(nèi)滾動，形成 “ 球流 ” 。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正傳動效率很高（可達(dá) 90% 95%），故操縱輕便， 使用壽命長，工作平穩(wěn)、可靠。但其逆效率也很高，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
16、在平坦路面上行駛的輕、 中型載貨汽車而言，這一缺點影響不大。因此，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器已廣泛應(yīng) 用于各類各級汽車。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 27頁 3、蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器 蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器 的傳動副（圖 23-8）以 轉(zhuǎn)向蝸桿 3為主動件， 其從動件是裝在搖臂軸 1曲柄端部的指銷 2。轉(zhuǎn) 向蝸桿轉(zhuǎn)動時，與之嚙 合的指銷即繞搖臂軸軸 線沿圓弧運動，并帶動 搖臂轉(zhuǎn)動。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 28頁 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 29頁 圖 23-9所示為東風(fēng) EQ1090E 型汽車的蝸桿曲柄雙指銷式 轉(zhuǎn)向器。具有梯形載面螺紋 的轉(zhuǎn)
17、向蝸桿 3支撐于轉(zhuǎn)向器 殼體兩端的兩個角接觸軸承 2和 9上。轉(zhuǎn)向器蓋上裝有調(diào) 整螺塞 7，用以調(diào)整上述兩 軸承的緊度，調(diào)整后用螺母 8鎖緊。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 30頁 特點： 雙指銷式轉(zhuǎn)向器在中間及其附近位置時，其兩指銷均與蝸桿嚙合，故每 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。當(dāng)搖臂軸轉(zhuǎn)角相當(dāng)大時，一個指銷與蝸桿脫離嚙合，另一指銷仍保 持嚙合，因此，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。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 31頁 三、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 1.轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的
18、組成和布置 2.轉(zhuǎn)向盤 3.轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管的吸能裝置 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 32頁 1.轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的組成和布置 從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動軸這一系列部件和零件屬于轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)。如圖所 示，它包括轉(zhuǎn)向盤 1、轉(zhuǎn)向柱管 2、轉(zhuǎn)向軸 15、上萬向節(jié) 8、下萬向節(jié) 11 和轉(zhuǎn)向傳動軸 9等。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 33頁 轉(zhuǎn)向柱管 2中部用橡膠墊 3和半圓形沖壓轉(zhuǎn)向柱管支架 4固定在駕駛室 前圍板上，下端插入鑄鐵轉(zhuǎn)向柱管 5的孔中，支座 5則固定在轉(zhuǎn)向操縱機 構(gòu)支架 6上。 穿過轉(zhuǎn)向柱管的轉(zhuǎn)向軸 15上端借轉(zhuǎn)向節(jié)襯套 16支承，下端則支承在轉(zhuǎn) 向柱管支座
19、 5中的圓錐滾子軸承（圖上未示出）上，其軸向位置由轉(zhuǎn)向軸 限位彈簧 7限定。轉(zhuǎn)向軸通過雙萬向節(jié)萬向傳動裝置與轉(zhuǎn)向器中的轉(zhuǎn)向蝸 桿相連。下萬向節(jié) 11與轉(zhuǎn)向傳動軸 9用滑動花鍵連接。 為了保證轉(zhuǎn)向器搖臂軸在中間位置時，從轉(zhuǎn)向搖臂 13起始的全套轉(zhuǎn)向 傳動機構(gòu)也處于中間位置，在搖臂軸的外端面和轉(zhuǎn)向搖臂上孔外端面上， 各刻印有短線作為裝配標(biāo)記。裝配時，應(yīng)將兩個零件上的標(biāo)記短線對齊。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 34頁 2.轉(zhuǎn)向盤 轉(zhuǎn)向盤由輪緣 1、輪輻 2和輪轂 3組成。輪輻一般為三根輻條或四根輻條， 也有用兩根輻條的。轉(zhuǎn)向盤輪轂孔具有細(xì)牙內(nèi)花鍵，借此與轉(zhuǎn)向軸連接。 轉(zhuǎn)向盤內(nèi)部是
20、由成形的金屬骨架構(gòu)成。骨架外面一般包有柔軟的合成橡 膠或樹脂，也有包皮革的，這樣可有良好的手感，而且還可防止手心出 汗時握轉(zhuǎn)向盤打滑。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 35頁 當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時， 從安全性考慮，不僅要求 轉(zhuǎn)向盤應(yīng)具有柔軟的外表 皮，可起緩沖作用，而且 還要求轉(zhuǎn)向盤在撞車時， 其骨架也能產(chǎn)生變形（圖 23-12），以吸收沖擊能量， 減輕駕駛員受傷的程度。 轉(zhuǎn)向盤上都裝有喇叭 按鈕，有些轎車的轉(zhuǎn)向盤 上還裝有車速控制開關(guān)和 撞車時保護駕駛員的氣囊 裝置。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 36頁 3.轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管的吸能裝置 轉(zhuǎn)向軸是連接轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向
21、器 的傳動件，并傳遞它們之間的轉(zhuǎn) 矩。轉(zhuǎn)向柱管安裝在車身上，支 承著轉(zhuǎn)向盤。轉(zhuǎn)向軸從轉(zhuǎn)向柱管 中穿過，支承在柱管內(nèi)的軸承和 襯套上。 轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管的吸能裝置有 多種形式。其基本結(jié)構(gòu)原理是， 當(dāng)轉(zhuǎn)向軸受到巨大沖擊時，轉(zhuǎn)向 軸產(chǎn)生軸向位移，使支架或某些 支承件產(chǎn)生塑性變形，從而吸收 沖擊能量。 如圖所示為紅旗 CA7220型轎車 轉(zhuǎn)向軸的吸能裝置示意圖。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 37頁 如果汽車上裝的是圖 23-13所示的吸能裝置，則網(wǎng)格狀轉(zhuǎn)向柱管的 網(wǎng)格部分將被壓縮而產(chǎn)生塑性變形。吸收沖擊能量，以減輕對人體的傷 害。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 3
22、8頁 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 39頁 第三節(jié) 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的功用是將轉(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。 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的組成和布置，因轉(zhuǎn)向器位置和轉(zhuǎn)向輪懸架類型不同而異。 一、與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 二、與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 40頁 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 2.轉(zhuǎn)向搖臂 3.轉(zhuǎn)向直拉桿 4.轉(zhuǎn)向橫拉桿 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
23、第 41頁 1.轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的組成與布置 與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 如圖 ，主要包括轉(zhuǎn)向搖臂 2、轉(zhuǎn) 向直拉桿 3、轉(zhuǎn)向節(jié)臂 4和轉(zhuǎn)向梯形臂 5。在前橋僅為轉(zhuǎn)向橋的情況下， 由轉(zhuǎn)向橫拉桿 6和左、右梯形臂 5組成的轉(zhuǎn)向梯形，一般布置在前橋之 后 （圖 23-14a） 。 在發(fā)動機位置較低或轉(zhuǎn)向橋兼充驅(qū)動橋的情況下，為避免運動的 干涉，往往將轉(zhuǎn)向梯形布置在前橋之前， 圖 23-14b。若轉(zhuǎn)向搖臂不是 在汽車縱向平面內(nèi)前后擺動，而是在與道路平行的平面內(nèi)左右擺動， 則可將轉(zhuǎn)向直拉桿 3橫置，并借球頭銷直接帶動轉(zhuǎn)向橫拉桿 6，從而推 使兩側(cè)梯形臂轉(zhuǎn)動 （圖 23-14c） 。 2021/4/11
24、 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 42頁 2.轉(zhuǎn)向搖臂 它是轉(zhuǎn)向傳動副與直拉桿間的傳動件。如圖 23-10所示，東風(fēng) EQ1090E 型汽車的轉(zhuǎn)向搖臂 13的大端用錐星三角細(xì)花鍵與轉(zhuǎn)向器中搖臂軸的外端 連接；其小端帶有球頭銷，以便與轉(zhuǎn)向直拉桿 14作空間鉸鏈連接。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 43頁 3.轉(zhuǎn)向直拉桿 轉(zhuǎn)向直拉桿是轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向節(jié)臂之間的傳動桿件。圖 23-15所示為 解放 CA1091型汽車的轉(zhuǎn)向直拉桿構(gòu)造圖。在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)而且因懸架 彈性變形而相對與車架跳動時，為了不發(fā)生運動干涉，三者之間的 連接件都是球形鉸鏈。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第
25、44頁 4.轉(zhuǎn)向橫拉桿 它是轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的底 邊。轉(zhuǎn)向橫拉桿由橫拉 桿體 2和旋裝在兩端的橫 拉桿接頭 1組成，如圖 b 所示。其中，球頭銷 14 的尾部與梯形臂相連。 上、下球頭座 9用聚甲醛 制成，有很好的耐磨性。 球頭座的形狀如圖 c所示。 裝配時，兩球頭座的凹 凸部互相嵌合。彈簧 12 保證兩球頭座緊密接觸， 并起緩沖作用，其預(yù)緊 力由螺塞 11調(diào)整。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 45頁 圖 23-17所示東風(fēng) EQ1090E型汽車轉(zhuǎn)向拉 桿接頭的機構(gòu)形式，與 解放 CA1091型汽車橫拉 桿接頭相似，但球頭座 是鋼制的。此外，螺孔 切口兩邊無耳孔，而是 用螺栓通過
26、沖壓制成的 卡箍 12夾緊在橫拉桿體 上。這樣，就使接頭的 結(jié)構(gòu)和制造工藝簡化了。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 46頁 二、與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 47頁 二、與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 當(dāng)轉(zhuǎn)向輪獨立懸掛時，每個轉(zhuǎn)向輪分別相對于車架作獨立運動，因 而轉(zhuǎn)向橋必須是斷開式。與此相應(yīng)，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形也 必須分成兩段（圖 23-18a）或三段（圖 23-18b)，并且由在平行與路 面的平面中擺動的轉(zhuǎn)向搖臂直接帶動或通過轉(zhuǎn)向直拉桿帶動。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 48頁 紅旗 CA7560型轎車轉(zhuǎn)
27、向傳動機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)如圖 23-19所示。搖桿 7前端固定于車架橫梁中部，后端借球頭銷與轉(zhuǎn)向直拉桿 2和左、右轉(zhuǎn) 向橫拉桿 4、 5連接。轉(zhuǎn)向直拉桿外端與轉(zhuǎn)向搖臂球頭銷 1相連。左、 右轉(zhuǎn)向橫拉桿外端也用球頭銷分別與左、右梯形臂 3和 6鉸接。故能隨 同車輪相對于車架和搖桿 7向平面內(nèi)上下擺動。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 49頁 第四節(jié) 轉(zhuǎn)向加力裝置 一、轉(zhuǎn)向加力裝置概述 二、整體式動力轉(zhuǎn)向器 三、半整體式動力轉(zhuǎn)向器 四、轉(zhuǎn)向加力器 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 50頁 一、轉(zhuǎn)向加力裝置概述 用以將發(fā)動機輸出的部分機械能轉(zhuǎn)化為壓力能（液壓能或氣壓能），并
28、在駕駛 員控制下，對轉(zhuǎn)向傳動裝置或轉(zhuǎn)向器中某一傳動件施加不同方向的液壓或氣壓 作用力，以助駕駛員施力不足的一系列零部件，總稱為 轉(zhuǎn)向加力裝 置 。 轉(zhuǎn)向加力裝置是由 機械轉(zhuǎn)向器 、 轉(zhuǎn)向動力缸 和 轉(zhuǎn)向控制閥 三 大部分組成。 按傳能介質(zhì)不同，轉(zhuǎn)向加力裝置有氣壓式和液壓式兩種。氣壓系統(tǒng)的工作壓力 較低（一般不高于 0.7MPa），用于這種重型汽車上時，其部件尺寸將過于龐大。 液壓轉(zhuǎn)向加力裝置的工作壓力可高達(dá) 10MPa以上，故其部件尺寸很小。液壓系 統(tǒng)工作時無噪聲，工作滯后時間短，而且能吸收來自不平路面的沖擊。因此， 液壓轉(zhuǎn)向加力裝置已在各類各級汽車上獲得廣泛應(yīng)用。 2021/4/11 哈爾濱
29、工業(yè)大學(xué)（威海） 第 51頁 本節(jié)所討論的轉(zhuǎn)向加力裝置也只限于液壓式的。 （一）液壓轉(zhuǎn)向加力裝置分類 （二）液壓轉(zhuǎn)向加力裝置的轉(zhuǎn)向控制閥分類 （三）常流式轉(zhuǎn)向加力裝置的結(jié)構(gòu)布置方案 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 52頁 （一）液壓轉(zhuǎn)向加力裝置分類 液壓轉(zhuǎn)向加力裝置有常壓式和常流式兩種。 1.常壓式液壓轉(zhuǎn)向加力裝置 2.常流式液壓轉(zhuǎn)向加力裝置 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 53頁 1.常壓式液壓轉(zhuǎn)向加力裝置 常壓式液壓轉(zhuǎn)向加力裝置示 意圖 23-20。在汽車直線行駛， 轉(zhuǎn)向盤保持中立時，轉(zhuǎn)向控 制閥 5經(jīng)常處于關(guān)閉位置。當(dāng) 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，機械轉(zhuǎn)向器 6 即通過
30、轉(zhuǎn)向搖臂等桿件使轉(zhuǎn) 向控制閥轉(zhuǎn)入開啟位置。 無論轉(zhuǎn)向盤處于中立位置還 是轉(zhuǎn)向位置，轉(zhuǎn)向盤保持靜 止還是運動狀態(tài)，該系統(tǒng)工 作管路中總是保持高壓。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 54頁 2.常流式液壓轉(zhuǎn)向加力裝置 常流式液壓轉(zhuǎn)向加力裝置 示意圖為圖 23-21，不轉(zhuǎn) 向時，轉(zhuǎn)向控制閥 6保持 開啟。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動方向 盤，通過機械轉(zhuǎn)向器 7使 轉(zhuǎn)向控制閥處于與某一轉(zhuǎn) 彎方向響應(yīng)工作位置時， 轉(zhuǎn)向動力缸的相應(yīng)工作腔 方與回油管路隔絕，轉(zhuǎn)而 與液壓泵輸出管路相通。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 55頁 上述兩種液壓轉(zhuǎn)向加力裝置比較，常壓式的優(yōu)點在于有儲能器積 蓄液壓
31、能，可以使用流量較小的轉(zhuǎn)向液壓泵，而且還可以在液壓泵不運 轉(zhuǎn)的情況下保持一定的轉(zhuǎn)向加力能力，使汽車有可能續(xù)駛一定距離。這 一點對重型汽車而言尤為重要。常流式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，液壓泵壽命 長，漏泄較少，消耗功率也較少。因此，目前只有少數(shù)重型汽車（如法 國的貝利埃 T25型，美國 WABCO120C型等自卸汽車）采用常壓式轉(zhuǎn)向 加力裝置，而常流式轉(zhuǎn)向加力裝置則廣泛應(yīng)用于各種汽車。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 56頁 （二）液壓轉(zhuǎn)向加力裝置的轉(zhuǎn)向控制閥分類 轉(zhuǎn)向控制閥有滑閥式和轉(zhuǎn)閥式兩種。 1.滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥 2.轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第
32、 57頁 1.滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥 閥體沿軸向移動來控制油液流量的轉(zhuǎn)向控制閥，稱為滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥，如 圖 23-22所示。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 58頁 2.轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥 閥體繞其圓心轉(zhuǎn)動來控制油 液流量的轉(zhuǎn)向控制閥，稱為 轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥，如圖 23- 23所示。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 59頁 （三）常流式轉(zhuǎn)向加力裝置的結(jié)構(gòu)布置方案 常流式轉(zhuǎn)向加力裝置的結(jié)構(gòu)布置方案，按機械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向控制閥 和轉(zhuǎn)向動力缸三者組合及相對位置，有如下三種方案，如圖所示。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 60頁 二、整體式動力轉(zhuǎn)向器 目前，國產(chǎn)
33、轎車上幾 乎毫無例外的采用了 轉(zhuǎn)閥式的整體動力轉(zhuǎn) 向器。圖 23-25所示為 捷達(dá)轎車上采用的帶 整體式的動力轉(zhuǎn)向器 的轉(zhuǎn)向加力裝置示意 圖。齒輪齒條式機械 轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向動力缸 和控制閥設(shè)計成一體， 組成整體式動力轉(zhuǎn)向 器。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 61頁 轉(zhuǎn)閥的構(gòu)造如圖 23-26所示。扭桿 6的前端用銷 2與轉(zhuǎn)向齒輪連接， 后端與閥芯連接，而閥芯又與轉(zhuǎn)向軸的末端固定在一起，因而轉(zhuǎn)向軸可 通過扭桿帶動轉(zhuǎn)向齒輪轉(zhuǎn)動。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 62頁 解放 CA1120PK2L2汽車所采用的整體式動力轉(zhuǎn)向器也是轉(zhuǎn)閥式， 如圖 23-27所示。機械轉(zhuǎn)
34、向器為循環(huán)球 -齒條齒扇式。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 63頁 黃河 JN1181C13型汽車為滑閥式整體動力轉(zhuǎn)向器，其構(gòu)造如圖 23-28 所示。該動力轉(zhuǎn)向器的前端（圖中為左端）是具有輸入軸 10與一對直角 傳動圓錐齒輪 1和 5的齒輪箱，其傳動比為 1。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 64頁 三、半整體式動力轉(zhuǎn)向器 原紅巖 CQ261型汽車 的液壓轉(zhuǎn)向加力裝置 是半整體式動力轉(zhuǎn)向 器，如圖 23-29。 它是由機械轉(zhuǎn)向器 5 和轉(zhuǎn)向控制閥 4組合 成一個部件 -半整體 式動力轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向 動力缸則是獨立部件。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海
35、） 第 65頁 半整體式動力轉(zhuǎn)向器的構(gòu)造如圖 23-30所示。其中的機械轉(zhuǎn)向器屬于 循環(huán)球 -滑塊曲柄銷式。轉(zhuǎn)向器的第二級傳動副是轉(zhuǎn)向螺母 -曲柄銷副。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 66頁 轉(zhuǎn)向動力缸的構(gòu)造如圖 23-31所示。連接叉 1與轉(zhuǎn)向搖臂相連，后蓋 5 與固定在車架上的支座以球鉸鏈連接。前、后腔通油孔口 A和 B分別與轉(zhuǎn)向 控制閥相應(yīng)的通油孔口連通。隨著轉(zhuǎn)向控制閥滑閥位置的不同，動力缸兩 腔可以交替成為低壓腔和高壓腔，也可以都成為低壓腔。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 67頁 四、轉(zhuǎn)向加力器 由機械轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向加力器 組成的動力轉(zhuǎn)向系的結(jié)構(gòu)布 置
36、方案如圖 23-32所示。轉(zhuǎn) 向加力器由轉(zhuǎn)向控制閥 5和 轉(zhuǎn)向動力缸 6組成。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 68頁 第五節(jié) 轉(zhuǎn)向油罐與轉(zhuǎn)向液壓泵 一、轉(zhuǎn)向油罐 二、轉(zhuǎn)向液壓泵 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 69頁 一、轉(zhuǎn)向油罐 轉(zhuǎn)向油罐的作用是儲存、濾 清并冷卻液壓轉(zhuǎn)向加力裝置 的工作油液（一般是錠子油 或透平油）。轉(zhuǎn)向油罐一般 是單獨安裝，但也有直接裝 在轉(zhuǎn)向液壓泵上的。 圖 23-34所示為一種重型汽車 轉(zhuǎn)向油罐的構(gòu)造。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 70頁 二、轉(zhuǎn)向液壓泵 轉(zhuǎn)向液壓泵是液壓轉(zhuǎn)向加力裝置的能源，其作用是將輸入的機械能
37、轉(zhuǎn)換為液壓能輸出。在轉(zhuǎn)向液壓泵只受發(fā)動機驅(qū)動的情況下，一旦 發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)，液壓泵即無壓力油輸出。這對前軸（轉(zhuǎn)向軸）最 大軸載質(zhì)量在 25t以上的重型汽車而言，是極為不利的，因為駕駛 員的體力根本不能勝任使法向載荷這樣大的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)的任務(wù)。 為了確保轉(zhuǎn)向加力裝置的工作可靠性，有些重型汽車在轉(zhuǎn)向液壓泵 的驅(qū)動裝置中采用自由輪機構(gòu)，使轉(zhuǎn)向液壓泵在正常情況下受發(fā)動 機驅(qū)動，而在發(fā)動機轉(zhuǎn)速過低甚至熄火時，脫離發(fā)動機而受以較高 速度滑行的汽車驅(qū)動。 另外一些重型汽車，為了同樣目的而加裝了一個應(yīng)急轉(zhuǎn)向液壓泵， 與主轉(zhuǎn)向液壓泵并聯(lián)。應(yīng)急液壓泵可以接蓄電池通過直流電動機驅(qū) 動，也可以由汽車傳動系驅(qū)動。 202
38、1/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 71頁 轉(zhuǎn)向液壓泵的結(jié)構(gòu)形式有齒輪式、葉片式、轉(zhuǎn)子式、柱塞式等。在 國內(nèi)、外汽車動力轉(zhuǎn)向系中應(yīng)用的最多的是外嚙齒輪式轉(zhuǎn)向液壓泵。 一種國產(chǎn)汽車的外嚙齒輪式轉(zhuǎn)向液壓泵的結(jié)構(gòu)示意圖 23-35。 右側(cè)二軸套 12和 15則可以 軸向浮動，稱為 浮動軸套。 限制齒輪液壓泵 的軸向間隙，以 提高液壓泵的容 積效率和工作壓 力的較先進(jìn)的結(jié) 構(gòu)措施之一，即 采用浮動軸承。 2021/4/11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第 72頁 轉(zhuǎn)向液壓泵的流量與齒輪轉(zhuǎn)速（從而與發(fā)動機轉(zhuǎn)速）成正比。 轉(zhuǎn)向液壓泵的輸出壓力取決于液壓系統(tǒng)的負(fù)荷（即動力缸活塞所受的 運動阻力）。該液壓泵內(nèi)部裝有流量控制閥和安全閥。差壓式的流量 控制閥裝在液壓泵進(jìn)油腔和出油腔之間，與液壓泵齒輪副并聯(lián)。安全 閥則位于流量控制閥內(nèi)。
《汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)》PPT課件
