對汽車轉向系統的認識

2022-10-13 18:12:11 字數 4411 閱讀 8528

簡介汽車在行駛過程中需要按駕駛員的意志經常改變其行駛方向即所謂汽車轉向。就輪式汽車而言,實現汽車轉向的方法是駕駛員通過一套專用機構是汽車轉向橋上的車輪相對於汽車縱軸線偏轉一定的角度。在汽車直線行駛時轉向輪往往也會受到路面側向干擾力的作用,自動偏轉而改變方向。

此時駕駛員也可以運用這套機構使轉向輪向相反的方向偏轉,從而使汽車恢復原來的行駛方向。這一套用來改變或恢復汽車行駛方向的專設機構,稱為汽車轉向系統。因此汽車轉向系統的功用是保證汽車能按駕駛員的意志進行轉向行駛。

一、轉向系統的結構原理

1.轉向系統的分類:

定期檢查儲液缺罐內動力轉向液液面高度

1. 動力轉向系的清洗、換油與保護

汽車轉向系統分為兩大類:機械轉向系統和動力轉向系統。

(1).完全靠駕駛員手力操縱的轉向系統稱為機械轉向系統。它主要由轉向操縱機構、轉向器和轉向傳動機構三大部分組成。

(2).借助動力來操縱的轉向系統稱為動力轉向系統。

動力轉向系統又可分為液壓動力轉向系統和電動助力動力轉向系統。

2.轉向系統組成

(1).轉向操縱機構

轉向操縱機構由方向盤、轉向軸、轉向管柱等組成,它的作用是將駕駛員轉動轉向盤的操縱力傳給轉向器。方向盤上裝有喇叭按鈕有些汽車轉向盤上還裝有車速控開關和撞車時保護駕駛員的安全氣囊。

1.輪圈 2.輪輻 3.輪轂

圖1 方向盤

圖2 轉向操縱機構

(2).轉向器

轉向器(也常稱為轉向機)是完成由旋轉運動到直線運動(或近似直線運動)的一組齒輪機構,同時也是轉向系中的減速傳動裝置。 目前較常用的有齒輪齒條式、迴圈球曲柄指銷式、蝸桿曲柄指銷式、迴圈球-齒條齒扇式、蝸桿滾輪式等。

1)齒輪齒條式轉向器

齒輪齒條式轉向器分兩端輸出式和中間(或單端)輸出。

1.轉向橫拉桿 2.防塵套 3.

球頭座 4.轉向齒條 5.轉向器殼體 6.

調整螺塞 7.壓緊彈簧 8.鎖緊螺母 9.

壓塊 10.萬向節 11.轉向齒輪軸 12.

向心球軸承 13.滾針軸承

圖3兩端輸出式的齒輪齒條式轉向器

兩端輸出的齒輪齒條式轉向器如圖3所示,作為傳動副主動件的轉向齒輪軸11通過軸承12和13安裝在轉向器殼體5中,其上端通過花鍵與萬向節叉10和轉向軸連線。與轉向齒輪嚙合的轉向齒條4水平布置,兩端通過球頭座3與轉向橫拉桿1相連。彈簧7通過壓塊9將齒條壓靠在齒輪上,保證無間隙嚙合。

彈簧的預緊力可用調整螺塞6調整。當轉動轉向盤時,轉向器齒輪11轉動,使與之嚙合的齒條4沿軸向移動,從而使左右橫拉桿帶動轉向節左右轉動,使轉向車輪偏轉,從而實現汽車轉向。

1.萬向節叉 2.轉向齒輪軸 3.

調整螺母 4.向心球軸承 5.滾針軸承 6.

固定螺栓 7.轉向橫拉桿 8.轉向器殼體 9.

防塵套 10.轉向齒條 11.調整螺塞 12.

鎖緊螺母 13.壓緊彈簧 14.壓塊

圖5中間式的齒輪齒條式轉向器

中間輸出的齒輪齒條式轉向器如圖4所示,其結構及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉向器基本相同,不同之處在於它在轉向齒條的中部用螺栓6與左右轉向橫拉桿7相連。在單端輸出的齒輪齒條式轉向器上,齒條的一端通過內外托架與轉向橫拉桿相連。

2)迴圈球式轉向器

迴圈球式轉向器是目前國內外應用最廣泛的結構型式之一, 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。

為了減少轉向螺桿轉向螺母之間的摩擦,二者的螺紋並不直接接觸,其間裝有多個鋼球,以實現滾動摩擦。轉向螺桿和螺母上都加工出斷面輪廓為兩段或三段不同心圓弧組成的近似半圓的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面的螺旋管狀通道。

螺母側面有兩對通孔,可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內。轉向螺母外有兩根鋼球導管,每根導管的兩端分別插入螺母側面的一對通孔中。導管內也裝滿了鋼球。

這樣,兩根導管和螺母內的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨立的封閉的鋼球」流道」。

轉向螺桿轉動時,通過鋼球將力傳給轉向螺母,螺母即沿軸向移動。同時,在螺桿及螺母與鋼球間的摩擦力偶作用下,所有鋼球便在螺旋管狀通道內滾動,形成」球流」。在轉向器工作時,兩列鋼球只是在各自的封閉流道內迴圈,不會脫出。

圖5迴圈球式轉向器

3)蝸桿曲柄指銷式轉向器

蝸桿曲柄指銷式轉向器的傳動副(以轉向蝸桿為主動件,其從動件是裝在搖臂軸曲柄端部的指銷。轉向蝸桿轉動時,與之嚙合的指銷即繞搖臂軸軸線沿圓弧運動,並帶動搖臂軸轉動。

圖6蝸桿曲柄指銷式轉向器

(3).轉向傳動機構

轉向傳動機構的功用是將轉向器輸出的力和運動傳到轉向橋兩側的轉向節,使兩側轉向輪偏轉,且使二轉向輪偏轉角按一定關係變化,以保證汽車轉向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。

汽車轉向時,要使各車輪都只滾動不滑動,各車輪必須圍繞乙個中心點o轉動,如圖d-zx-06所示。顯然這個中心要落在後軸中心線的延長線上,並且左、右前輪也必須以這個中心點o為圓心而轉動。

為了滿足上述要求,左、右前輪的偏轉角應滿足如下關係(如圖7):

圖7左、右前輪的偏轉角關係圖

1) 與非獨立懸架配用的轉向傳動機構

與非獨立懸架配用的轉向傳動機構主要包括轉向搖臂2、轉向直拉桿3轉向節臂4和轉向梯形。在前橋僅為轉向橋的情況下,由轉向橫拉桿6和左、右梯形臂5組成的轉向梯形一般布置在前橋之後,如圖8a所示。當轉向輪處於與汽車直線行駛相應的中立位置時,梯形臂5與橫拉桿6在與道路平行的平面(水平面)內的交角>90。

在發動機位置較低或轉向橋兼充驅動橋的情況下,為避免運動干涉,往往將轉向梯形布置在前橋之前,此時上述交角<90,如圖8 b所示。若轉向搖臂不是在汽車縱向平面內前後擺動,而是在與道路平行的平面向左右搖動,則可將轉向直拉桿3橫置,並借球頭銷直接帶動轉向橫拉桿6,從而推使兩側梯形臂轉動。

1.轉向器 2.轉向搖臂 3.轉向直拉桿 4.轉向節臂 5.梯形臂 6.轉向橫拉桿

圖8 與非獨立懸架配用的轉向傳動機構

2)與獨立懸架配用的轉向傳動機構

當轉向輪獨立懸掛時,每個轉向輪都需要相對於車架作獨立運動,因而轉向橋必須是斷開式的。與此相應,轉向傳動機構中的轉向梯形也必須是斷開式的。(如圖9)

1.轉向搖臂 2.轉向直拉桿 3.

左轉向橫拉桿 4.右轉向橫拉桿 5.左梯形臂 6.

右梯形臂 7.搖桿 8.懸架左擺臂 9.

懸架右擺臂 10.齒輪齒條式轉向器

圖9與獨立懸架配用的轉向傳動機構

3)轉向直拉桿

轉向直拉桿的作用是將轉向搖臂傳來的力和運動傳給轉向梯形臂(或轉向節臂)。它所受的力既有拉力、也有壓力,因此直拉桿都是採用優質特種鋼材製造的,以保證工作可靠。直拉桿的典型結構如圖10所示。

在轉向輪偏轉或因懸架彈性變形而相對於車架跳動時,轉向直拉桿與轉向搖臂及轉向節臂的相對運動都是空間運動,為了不發生運動干涉,上述三者間的連線都採用球銷。

1.螺母 2.球頭銷 3.橡膠防塵墊 4.螺塞 5.球頭座 6.壓縮彈簧 7.彈簧座 8.油嘴 9.直拉桿體 10.轉向搖臂球頭銷

圖10 轉向直拉桿

4)轉向減振器

隨著車速的提高,現代汽車的轉向輪有時會產生擺振**向輪繞主銷軸線往復擺動,甚至引起整車車身的振動),這不僅影響汽車的穩定性,而且還影響汽車的舒適性、加劇前輪輪胎的磨損。在轉向傳動機構中設定轉向減振器是克服轉向輪擺振的有效措施。轉向減振器的一端與車身(或前橋)鉸接,另一端與轉向直拉桿(或轉向器)鉸接。

1.連線環襯套 2.連線環橡膠套 3.

油缸4.壓縮閥總成 5.活塞及活塞桿總成 6.

導向座 7.油封 8.擋圈 9.

軸套及連線環總成 10.橡膠儲液缸

圖11轉向減振器

3.動力轉向系統

汽車的轉向通過汽車轉向系統來完成。依據提供轉向能源的不同,汽車轉向系統可以分為機械轉向系統和動力轉向系統兩大類。機械轉向系統以駕駛員的體力為轉向能源,其中所有的傳力部件都是機械的,其可靠性高,受外界干擾較小。

但由於駕駛員自身力量的限制,機械轉向系統輸出的轉向力矩相對較小,應用範圍受限制。動力轉向系統是在機械轉向系基礎上加設一套轉向助力裝置而形成的,其轉向能源少量依靠駕駛員體力,大部分由助力裝置來提供。動力轉向系統中應用的助力裝置主要有液壓助力系統、電控液壓助力系統(ehps)和電動轉向系統(eps)。

目前大多數商用汽車及約50%的轎車都採用動力轉向,微型轎車也開始安裝動力轉向裝置。液壓助力轉向系統從發明到現在已經有大約半個世紀的歷史,可以說是一種較完善的系統。

動力轉向系統由於使轉向操縱靈活、輕便,在設計汽車時對轉向器結構形式的選擇靈活性增大,能吸收路面對前輪產生的衝擊等優點,因此已在各國的汽車製造中普遍採用。但是,具有固定放大倍率的動力轉向系統的主要缺點是:如果所設計的固定放大倍率的動力轉向系統是為了減小汽車在停車或低速行駛狀態下轉動轉向盤的力,則當汽車以高速行駛時,這一固定放大倍率的動力轉向系統會使轉動轉向盤的力顯得太小,不利於對高速行駛的汽車進行方向控制;反之,如果所設計的固定放大倍率的動力轉向系統是為了增加汽車在高速行駛時的轉向力,則當汽車停駛或低速行駛時,轉動轉向盤就會顯得非常吃力。

電子控制技術在汽車動力轉向系統的應用,使汽車的駕駛效能達到令人滿意的程度。電子控制動力轉向系統在低速行駛時可使轉向輕便、靈活;當汽車在中高速區域轉向時,又能保證提供最優的動力放大倍率和穩定的轉向手感,從而提高了高速行駛的操縱穩定性。

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