汽车转向系统
曹 昱 Cao yu 2007.4
汽车是怎么 实现转弯的呢？
这当然是转向 系的任务。
主要内容
第一节 概述 第二节 转向原理 第三节 转向系类型
第一节 概述
一 定义 二 作用 三 组成
一 定义
• 由驾驶员操纵，用来控制转向轮实现偏 转和回位的一整套机构。
二 作用
1、遵从驾驶员的操纵，改变汽车行驶方向； 2、与汽车行驶系共同保证汽车机动灵活、 稳定安全地行驶。
循环球式转向器 优点：效率高、轻便、回正好
• 2、转向器
齿轮齿条式转向器 优点：简单，适用小型车及动力转向
三 组成
3、转向传动机构
将转向器输出的转向力和运动传给车轮，并 使左右车轮按一定关系进行偏转的机构。
1.转向器 2.转向摇臂 3.转向直拉杆 4.转向节臂 5.梯形臂 6.转向横拉杆
3、转向传动机构
三 动力式转向系
•
• • • •
兼用驾驶员体力和发动 机部分动力为转向能源。 包括： 液压式 电动式 电动液压式
• 液压式动力转向系
– 液压式动力转向装置重量轻，结构紧凑，利于改善转向操作感觉， 但液体流量的增加会加重泵的负荷，需要保持怠速旋转的机构。
• 电动式动力转向系
– 电动式动力转向装置是最新形式的转向装置，由于它节能，故受 到人们的重视。它是利用蓄电池转动电机产生推力。由于不直接 使用发动机的动力，所以大大降低了发动机的功率损失，且不需 要液压管路，便于安装。但其所得动力还比不上液压式，只限用 于前轮轴轻的车上。
• 2、转向器 • 分类
转向器
机械式
动力式
类型 蜗杆指销式 循环球式 齿轮齿条式 液压助力式 电动式
优缺点 接触应力大，适用小操纵力 效率高、轻便、回正好 简单，适用小型车及动力转向 操纵轻便，灵活省力 节能环保，安装自由度大
• 2、转向器
蜗杆指销式转向器 优点：接触应力大，适用小操纵力
• 2、转向器
• 电动液压式动力转向系
– 由电机驱动转向助力泵并由计算机控制的方式，它集液压式和电 动式的优点于一体。
组成
• 转向操纵机构
– 1、2、3
• 转向器
– 10 、4、5、6• 转向传来自机构– 7、8、11、12
1.方向盘 2.转向轴 3.转向中间轴 4.转向油管 5.转向油泵 6.转向油罐 7.转向节臂 8.转向横 拉杆 9.转向摇臂 10.液压式动力转向器 11.转 向直拉杆 12.转向减振器
一 转向过程
• 汽车转向时，驾驶员对转向盘施加一力矩，该力 矩通过转向轴，输入转向器。 • 经过转向器减速增力后传给转向摇臂，再通过转 向直拉杆传给左转向节上的转向节臂，使左转向 节和它所支撑的左轮偏转。 • 由于右转向节与左转向节之间用左、右梯形臂和 横拉杆连接，因此右转向节及其支撑的右轮也随 之偏转相应的角度，从而实现汽车转向。
传动路线
转向盘 转向器 转向摇臂 转向直拉杆 转向节绕主销偏转 转向横拉杆
另一转向节偏转
转向时，左右车轮的偏转角是相等还是不等？
– 汽车转弯时(前轮为转 向轮时)，内侧前轮的 偏转角要大于外侧前 轮的偏转角。 – 因此，它们在转向行 驶时，偏转的角度是 不等的。
• 为什么？
二 转向要求
• 要求：转向时各车轮应同时作纯滚动而不发生侧 滑，以防止产生附加阻力和磨损。 • 实际情况： • 1、汽车在转向过程中，内外车轮的滚动距离不 相等。 • 2、存在边滚边滑的现象。 • 解决途径：各车轮的垂线共交于一点，称为转向 中心。 • 目的：使所有的车轮能够围绕转向中心转动。
转向分析图
OM ctg L
M N
ON ctg L
所以
B ctg ctg L
转向梯形理论特效关系式
• 满足关系式：
B ctg ctg • L • B－近似为轮距；L－轴距；R－转向半径 • 这就是转向梯形理论特效关系式。
实际应用
• 最小转弯半径R：当外转向轮偏转到最大允许转 向角时的转弯半径。 β最大时。 – R越小，汽车转向机动性越高。 – 中型货车R=7~13m，轿车R=5~6m。 • 偏转角：一般为34°~42°。
重点：1、转向系的作用；2、转向系的组成及各部件的 作用。
• 转向的原理
重点：1、转向系统的工作过程；2、转向梯形理论特效 关系式
• 转向系的类型
重点：1、机械式转向系统的构成及作用原理；2、动力 式转向系统的构成及作用原理；3、熟练识别转向系统各 部件。
• 谢谢大家！
• 工作原理 • 汽车直线行驶时，自油泵来的 液压油经阀芯与阀套间的间隙， 流向动力缸两端，动力缸两端 油压相等，没有转向力输出。 • 驾驶员转动方向盘时，阀芯与 阀套的相对位置发生改变，使 得大部分或全部来自泵的液压 油流入动力缸某一端，而另一 端与回油管路接通，产生转向 力。
总 结
• 转向系的定义、作用及组成
β
α
第三节 转向系类型
• 一 机械式转向系 • 二 动力式转向系 •
一 机械式转向系
以驾驶员施加于转 向盘上的体力为转向能 源。 多用于中小型货车 和轿车。
机械式转向系 l.转向盘 2.安全转向轴 3.转向节 4.转向轮 5.转向节 臂 6.转向横拉杆 7.转向减振器 8.机械转向器
• 上图是一种机械式转向系统。 • 驾驶员对转向盘1施加的转向力矩通过转向轴2输 入转向器8。从转向盘到转向传动轴这一系列零件 即属于转向操纵机构。 • 经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向 横拉杆6，再传给固定于转向节3上的转向节臂5， 使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变汽 车的行驶方向。这里，转向横拉杆和转向节臂属 于转向传动机构。 • 机械转向器8可以选择上面提到的3种。
• 转向过程： • 当驾驶员转动转向盘1时，转向器10的输入轴带动转向器 内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力， 推动转向摇臂9摆动。通过转向直拉杆11、横拉杆8、转向 节臂7，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。 • 优点： • 操纵轻便，灵活省力，维护方便。 • 分类： • 液流形式：常流式、常压式 • 转向结构：整体式、分开式
三 组成
1、转向操纵机构 ：
构成：主要由转向 盘、转向轴、转向管柱 等组成。 作用：输入转向力 矩，提供转向的原动力。
三 组成
2、转向器
负责完成由旋转运动 到直线运动(或近似直 线运动)的一组齿轮机 构，同时也是转向系中 的减速传动装置。
蜗杆曲柄指销式转向器
• 2、转向器
• 作用： – 改变力的传递方向和大小，并获得所要求的摆 动速度和角度，进而通过传动机构带动转向车 轮偏转。 • 要求： – 省力、灵活←－合适的角传动比 – 传给转向器的反冲击尽可能小，又能自动回正 – 有间隙调整装置，保证自由行程在规定范围 10°~15°
• 作用 – 将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节， 使两侧转向轮偏转，使二转向轮偏转角按一定关系变 化 • 组成与布置：与转向器位置和转向轮悬架类型有关，一般 包括： – 转向摇臂 ■ 转向主拉杆 ■ 转向节臂 – 梯形臂 ■ 转向横拉杆
第二节 转向原理
• 一 转向过程 • 二 转向要求 •