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汽车转向系.ppt

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汽车 转向
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第十一章 汽车转向系,§11.1概述§11.2 转向器§11.3转向传动机构§11.4液压助力转向系统§11.5转向操作机构,§11.1转向系概述·汽车通过传动系和行驶系,将发动机的动力转变为汽车行驶的驱动力,使汽车产生运动。汽车在行驶中,经常需要改变行驶方向。汽车上用来改变汽车行驶方向的机构称为汽车转向系。,1、转向系的功用及组成:汽车行驶方向的改变是由驾驶员通过操纵转向系来改变转向轮(一般是前轮)的偏转角度实现的。转向系不仅可以改变汽车的行驶方向,使其按驾驶员规定的方向行驶,而且还可以克服由于路面侧向干扰力使车轮自行产生的转向,恢复汽车原来的行驶方向。汽车转向系一般由转向操纵机构、转向器、转向传动机构三部分组成,但随着转向系的类型不同,其结构组成又有所差异。,2、转向系的类型:汽车转向系根据其转向能源的不同,可以分为机械转向系和动力转向系两大类型。(1)机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源,又称为人力转向系。机械转向系一般由三部分组成,即转向操纵机构、转向器和转向传动机构,(2)动力转向系统兼用驾驶员体力和发动机(或电机)的动力为转向能源的转向系统,它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。转向加力装置的部件是:转向油泵、转向油管、转向油罐、转向控制阀及转向动力缸等。转向器输入轴带动转向器内部的转向控制阀转动,使转向动力缸产生液压作用力,帮助驾驶员转向操纵。这样,为了克服地面作用于转向轮上的转向阻力矩,驾驶员需要加于转向盘上的转向力矩,比用机械转向系统时所需的转向力矩小得多。,3. 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,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。 4.转向梯形理论特性,ctga = ctgb + B/L,α ——外轮转向角β ——内轮转向角B ——两侧主销间距离L —— 汽车轴距转向轮内轮最大偏转角约在34°―42°,最小转弯半径一般为5-12mm。,5. 转向器的传动比及传动效率1)线位移输出的转向器的传动比:用转向盘每转一圈时转向器输出轴的线位移的大小来表示;2)角位移输出的转向器的传动比: 转向器角传动比(i1)=转向盘摆角/转向摇臂摆角 一般货车i1为16-32,轿车 i1为12-22 转向传动机构角传动比(i2)=转向摇臂摆角/同侧转向轮偏转角 i2 一般为1左右 3)转向系角传动比(iw)= i1× i2转向器的传动比越大,转动转向盘所需要的操纵力就越小,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)。,4)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(即所谓的"回弹打手"现象),造成操纵困难和驾驶员工作疲劳。5)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。通常称转向操纵力由转向盘传到转向摇臂(或齿条轴)的过程为正向传动,相应的传动效率称为正传动效率;称由路面的冲击力反向通过转向摇臂(或齿条轴)和转向器传到转向盘的过程称为逆向传动,相应的传动效率称为逆传动效率。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、不可逆式转向器和半可逆式转向器三种类型。,6)可逆式转向器正传动效率高,逆传动效率也高;不可逆转向器正传动效率高,逆传动效率为零;半可逆式转向器正传动效率高,逆传动效率较低。7)所有的转向器都要求正传动效率要高,这样转向力通过转向器时损失少,转向操纵便灵活。好的转向器应有适当的逆传动效率,使驾驶员通过操纵转向盘既能对道路情况有明显的"路感",但又不能使路面不平对转向盘产生过大的冲击。,§11.2转向器(视频转向视频3\4101.MPG),一、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、循环球式、和蜗杆曲柄指销式。,1.齿轮齿条式转向器,齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间(或单端)输出式两种。特点: 简化转向传动机构,齿轮齿条无间隙啮合,逆传动效率高。,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。 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,2、循环球式转向器(视频转向视频3\3201.MPG) 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,3、蜗杆曲柄指销式转向器  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。滚动,形成“球流”。  目前汽车使用的蜗杆曲柄指销式转向器多数是双指销式,即有两个指销,其结构如下图所示。,§11.3转向传动机构  从转向器到转向轮之间的所有传动杆件总称为转向传动机构。  转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节,使转向轮偏转,并使两转向轮偏转角按一定关系变化,以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。,一、与非独立悬架配用的转向传动机构1.转向传动机构的组成:转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形等零部件共同组成,其中转向梯形由梯形臂、转向横拉杆和前梁共同构成。,2.转向摇臂 循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器通过转向摇臂与转向直拉杆相连。转向摇臂的大端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴的外端连接,小端通过球头销与转向直拉杆作空间铰链连接。,3.转向直拉杆  转向直拉杆是转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件,具有传力和缓冲作用。在转向轮偏转且因悬架弹性变形而相对于车架跳动时,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,为了不发生运动干涉,三者之间的连接件都是球形铰链。,4.转向横拉杆  转向横拉杆是转向梯形机构的底边,由横拉杆体和旋装在两端的横拉杆接头组成。其特点是长度可调,通过调整横拉杆的长度,可以调整前轮前束。,二、与独立悬架配用的转向传动机构  当转向轮采用独立悬架时,为了满足转向轮独立运动的需要,转向桥是断开式的,转向传动机构中的转向梯形也必须断开。  与独立悬架配用的多数是齿轮齿条式转向器,转向器布置在车身上,转向横拉杆通过球头销与齿条及转向节臂相连。,§11.4液压助力转向系统一、动力转向系统概述(视频:转向视频3\转向3301.MPG 及转向视频3\3304.MPG)动力转向系统是将发动机输出的部分机械能转化为压力能(或电能),并在驾驶员控制下,对转向传动机构或转向器中某一传动件施加辅助作用力,使转向轮偏摆,以实现汽车转向的一系列装置。采用动力转向系统可以减轻驾驶员的转向操纵力。  动力转向系统由机械转向器和转向加力装置组成。根据助力能源形式的不同可以分为液压助力、气压助力和电动机助力三种类型。其中液压助力转向系统应用较为普遍,以下重点介绍其类型及典型零部件。,1.液压助力转向系统1)常压式液压助力转向系统其特点是无论转向盘处于中立位置还是转向位置,也无论转向盘保持静止还是运动状态,系统工作管路中总是保持高压。,2)常流式液压助力转向系统  其特点是转向油泵始终处于工作状态,但液压助力系统不工作时,基本处于空转状态。多数汽车都采用第五节 液压助力转向系统2.液压助力转向系统的转向控制阀1)滑阀式转向控制阀阀体沿轴向移动来控制油液流量的转向控制阀,称为滑阀式转向控制阀,简称滑阀。,2)转阀式转向控制阀阀体绕其轴线转动来控制油液流量的转向控制阀,称为转阀式转向控制阀,简称转阀。,2)常流式液压助力转向系统  其特点是转向油泵始终处于工作状态,但液压助力系统不工作时,基本处于空转状态。多数汽车都采用常流式液压助力转向系统。3.常流式液压助力转向系统的结构布置方案  机械转向器和转向动力缸设计成一体,并与转向控制阀组装在一起,这种三合一的部件称为整体式动力转向器。另一种方案是只将转向控制阀同机械转向器组合成一个部件,该部件称为半整体式动力转向器,转向动力缸则做成独立部件。第三种方案是将机械转向器作为独立部件,而将转向控制阀和转向动力缸组合成一个部件,称为转向加力器。,二、整体式动力转向器  桑塔纳2000轿车采用的是整体式动力转向器,由转阀、齿轮齿条式转向器和转向动力缸组成的整体式动力转向器如下图所示,转向动力缸的助力直接作用在齿条上,齿条的动力由一端输出。,三、转向油罐与转向油泵  转向油罐和油泵是实现动力转向的必备部件,桑塔纳2000轿车的布置如下图所示。,1.转向油罐:转向油罐的作用是储存、滤清并冷却液压助力转向系统的工作油液。2.转向油泵:转向油泵是液压助力转向系统的供能装置,其作用是将输入的机械能转换为液压能输出。转向油泵的结构形式有齿轮式、叶片式、转子式、柱塞式等,其中外啮合齿轮式转向油泵应用最多。,§11.5转向操纵机构,转向操纵机构由转向盘、转向轴、转向管柱等组成,它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。1. 方向盘(舵轮)为了司机有很好的视野,方向盘上部的空一般较大,2. 转向轴,1)转向轴是将驾驶员作用于转向盘的转向操纵力矩传给转向器的传力轴,它的上部与转向盘固定连接,下部装有转向器。2)现代汽车的转向轴除装有柔性万向节外,有的还装有能改变转向盘的工作角度(转向轴的传动方向)和转向盘的高度(转向轴轴向长度)的机构,以方便不同体型驾驶员的操纵。,3. 可分离式安全转向操纵机构,此类转向操纵机的转向管柱分为上下两段,当发生撞车时,上下两段相互分离或相互滑动,从而有效地防止转向盘对驾驶员的伤害,但转向操纵机构本身不包含有吸能装置。,4.缓冲吸能式转向操纵机构,1)网状管柱变形式2)钢球滚压变形式结构的转向管柱分为上、下两段,上转向管柱比下转向管柱稍细,可套在下转向管柱的内孔里,二者之间压入带有塑料隔圈的钢球。隔圈起钢球保持架的作用,钢球与上、下转向管柱压紧并使之结合在一起。在撞车时,上下管柱在轴向相对移动,这时钢球边转动边在上、下转向管柱的壁上压出沟槽,从而消耗了冲击能量。,3)波纹管变形吸能式转向操纵机构的转向轴和转向管柱都分成两段,上转向轴和下转向轴之间通过细花键结合并传递转向力矩,同时它们二者之间可以作轴向伸缩滑动。在下转向波轴的外边装有波纹管,它在受到压缩时能轴向收缩变形并消耗冲击能量。它的下转向管柱的上端套在上转向管柱里面,但二者不直接连接,而是通过管柱压圈和限位块分别对它们进行定位。,当汽车撞车时,下转向管柱向上移动,在第一次冲击力的作用下限位块首先被剪断并消耗能量,与此同时转向管柱和转向轴都作轴向收缩。当受到第二次冲击时,上转向轴下移,压缩波纹管使之收缩变形并消耗冲击能量。,
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