转向系总结Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:17621996
- 上传时间:2022-12-07
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:1.53MB
转向系总结Word文档下载推荐.docx
《转向系总结Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《转向系总结Word文档下载推荐.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
目前,汽车转向系的角传动比约为14~28,轿车一般偏小,载货汽车偏大。
相应的,转向盘转动总圈数为3~6圈。
1.1.2.5转向盘自由行程
转向盘自由行程指转向盘在空转阶段的角行程,由转向系统中所有传动副间存在的间隙造成的。
自由行程是为了缓和路面冲击、避免驾驶员过度紧张。
一边汽车从中间位置向左右任意方向的自由行程大约为10度,当转向系统的零部件磨损到转向盘的自由行程达到25度时,则必须进行调整。
1.2.转向系的要求
转向系是保证汽车安全行驶的重要装置之一,因此要求它工作可靠;
操纵轻便、灵活;
汽车转弯行驶时,所有车轮应绕同一个瞬时中心旋转,任何车轮不应有侧滑;
汽车转向行驶后,在驾驶员松开转向盘的条件下,转向轮应能自动回到直线行驶位置,并稳定行驶;
汽车在任何行驶状态下,转向轮不得产生自激振动,转向盘没有摆动;
转向机构还应能减缓路面通过转向轮传到转向盘上的冲击,同时又要使驾驶员通过转向盘能感觉到转向过程中车轮与地面之间的运动情况即获得适当的“路感”;
转向轮和转向盘的转动方向应该一致;
当汽车发生碰撞时,转向系统各装置应能减轻或避免对驾驶员的伤害。
1.3.转向系的分类
按转向能源可分为:
(1)机械转向系:
以驾驶员的体力为转向能源
(2)动力转向系
以驾驶员的体力和发动机动力为转向能源
组成:
机械转向系+转向助力装置
2.1.转向操纵机构概述
2.1.1构成
转向操纵机构由转向盘、转向轴、支承转向轴的转向柱管、上下万向节、转向传动轴等零件组成,它将驾驶员转动转向盘的操纵力和运动传给转向器。
由于驾驶员和它紧密接触,因此在结构上更多地从人机工程及驾驶安全两方面考虑,现代汽车转向操纵机构带有各种调整机构及安全保护装置,以方便不同体形驾驶员的操纵及保证驾驶员的安全。
2.1.2转向操纵机构的布置
过去传统汽车的转向器输入轴与转向盘通常同轴线布置,因此转向轴可直接或通过柔性万向节与转向器输入轴直接连接。
现今,汽车形式多样化,由于汽车底盘和车身(驾驶室)总体布置的要求,往往需要将转向器和转向盘的轴线布置得相交成一定角度,甚至处于不同平面内,为此,在转向操纵机构中要采用万向传动装置(挠性万向节和/或刚性万向节)
采用万向节装置对提高驾驶员的安全性也有好处。
2.2.转向盘
转向盘与转向轴一般是通过花键或带锥度的细花键连接
转向盘主要由轮圈、轮辐和轮毂等组成。
轮幅和轮圈的心部有钢、铝合金或镁合金制成的骨架,外表通过注塑方法包覆有一定形状的塑料外层或合成橡胶或真皮,以改善操纵转向盘的手感并提高驾驶员的安全性。
转向盘轮辐一般呈“T”形或“H”形,这样在转向盘的上半部形成一个月牙形空间,便于驾驶员在驾驶过程中观察汽车仪表盘,及时了解有关信息。
2.3.转向操纵机构的倾角及高度调整机构
为了方便不同体形驾驶员的操纵,现代汽车的转向操纵机构中体现了“以人为本”的思想,配置了能改变转向盘的倾角和高度的机构。
调节机构分为手动和电动两种,高档车甚至采用电控单元进行位置记忆设置,与座椅、后视镜等联动控制。
2.4.转向操纵机构的安全装置
2.4.1概述
当汽车发生意外而正面碰撞时,车架(车身)的变形会导致的转向器和转向操纵机构后移;
而在巨大的惯性力作用下,人体会向前冲。
这样,驾驶员很可能会碰撞转向盘而受到巨大伤害。
因此,在转向操纵机构中须配置安全装置,以减轻或避免对驾驶员的伤害。
基本原理:
除要求转向盘骨架产生变形外,当转向轴受到巨大冲击而发生轴向位移时,使支架或某些支承件产生断裂或塑性变形,从而吸收冲击能量。
在转向操纵机构中的防护安全装置大致可分为两类:
可分离式和缓冲吸能式
2.4.2可分离式转向操纵机构
转向轴分为上下两端,通过紧配合的方式连接在一起。
当发生撞车时,上下两段转向轴相互分离,从而减轻转向盘对驾驶员的伤害程度。
自身没有吸能装置,防止驾驶员受伤害的效果不够理想;
而且一旦上下转向轴相互分离,将无法对汽车进行操纵因此这种转向操纵机构将趋于淘汰,取而代之的是缓冲吸能式操纵机构。
2.4.3缓冲吸能式转向操纵机构
2.4.3.1概述
方向盘采用吸能式设计
从结构上能使汽车受撞击后,利用转向轴和转向柱管的轴向收缩变形吸收冲击能量,从而能有效地缓和驾驶员对转向盘的撞击,减轻其受伤害的程度
主要有管柱支架吸能式、网状管柱吸能式、钢球滚压吸能式和波纹管吸能式等几种。
2.4.3.2管柱支架吸能式
转向传动轴分为上下两段,矩形端面的下转向传动轴插入上转向传动轴的孔中,二者可传递转矩又可轴向伸缩。
发生碰撞时,发动机推动转向器及下转向传动轴向后移动,上、下转向传动轴相互移动,由于摩擦和变形而吸收了部分冲击能量
此外,当驾驶员身体撞击转向盘后,转向管柱和支架将从仪表板上脱离下来而向前移动。
这时,一端固定在仪表板上而另一端固定在支架上的U形金属板就会产生扭曲变形并吸收冲击能量。
3.1转向器概述
3.1.1要求
1.转向器是一种特殊的减速机构,其传动比较大,且要求具有一定的可逆性
2.放大驾驶员的转向力及改变其传动方向是转向器必需具备的两个功能
3.1.2转向器传动比
根据总体布置的要求,转向器输出端的运动形式有两种,一种是线位移(如齿轮齿条式转向器),另一种是角位移(如循环球式、曲柄指销式等转向器)。
线位移输出的转向器的传动比定义为转向盘每转一圈时转向器输出轴的线位移的大小(称为线角传动比),汽车转向器的线角传动比一般为35~55mm/r
角位移输出的转向器的传动比则用转向盘转角增量与转向摇臂轴转角增量之比(称为角传动比)来表示,汽车转向器的角传动比一般为14~28
转向器的传动比越大,转动转向盘所需要的操纵力就越小,但相同转向轮偏转角所需的转向盘转动圈数就会增多,转向灵敏度就会下降。
3.1.3转向器传动效率
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;
而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。
所有的转向器都要求其正传动效率高,使转向操纵轻便;
转向器的逆传动系率不宜过高,否则会使路面对车轮的冲击力容易通过转向系反传到转向盘而造成转向盘“打手”的现象。
对于经常行驶在平坦公路上的汽车,不太需要考虑转向器逆传动效率问题;
但对于经常行驶于恶劣路面的汽车,转向器逆传动效率问题应给予充分注意。
3.1.4转向器类型
3.2转向器
3.2.1转向器结构型式
转向器结构型式的选择要考虑车辆的类型、前轴负荷、使用条件等因素,转向器根据输出端的运动形式分主要有两类:
线位移(如齿轮齿条式转向器)
角位移(如循环球式、蜗杆曲柄指销式等转向器)
3.2.2齿轮齿条转向器
3.2.2.1齿轮齿条转向器结构和工作原理
3.2.2.3齿轮齿条式转向器分类
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。
两端输出式:
转向横拉杆通过球铰与齿条轴端部连接;
中间输出式:
转向横拉杆通过圆柱铰与齿条轴中部连接。
结构:
螺旋齿轮与斜齿齿条啮合
斜齿条的目的:
提高啮合重叠度,传动平稳;
小齿轮轴线与齿条轴线不垂直,以满足转向系统总布置要求。
转向时,一根横拉杆受拉,另一根横拉杆受压。
齿条断面形状:
圆形、V形、Y形,后两者可防止齿条轴转动。
3.2.2.4齿轮齿条式转向器特点
✓单级传动;
✓无需进行啮合间隙调整;
✓转向器是转向传动机构的一部分,结构简单;
✓正、逆效率都很高,适合于安装与经常在良好路面上行驶的汽车上。
但转向时齿条轴受横拉杆斜向作用力较大,主要用于前桥为独立悬架的轿车及轻型和微型货车上。
例如奥迪桑塔纳夏利等轿车,天津TJ1010型微型货车以及南京依维柯轻型货车等。
3.2.2.5变传动比齿轮齿条式转向器
标准螺旋齿轮;
齿条的倾斜角、压力角、模数可变。
3.2.3循环球式转向器
3.2.3.1概述
一般有两级传动副,第一级是螺杆螺母传动副(借助钢珠将滑动摩擦变为滚动摩擦),第二级是齿条齿扇传动副;
第一级传动副螺母的一侧加工有第二级传动副的齿条,转向器的运动最后由齿扇输出;
循环球式转向器的正传动效率很高(最高可达90%~95%),使用寿命长但其逆效率也很高,容易将路面冲击力传到转向盘。
不过对于较轻型的、前轴装载质量不大而又经常在好路上行驶的汽车而言,这一缺点影响不大。
因此,循环球式转向器广泛应用于各类汽车上。
3.2.3.2循环球转向器(齿条齿扇式)啮合间隙调整
为了调整啮合间隙的需要,与齿条啮合的齿扇的牙齿做成变厚的(分度圆上的齿厚沿齿扇轴线按线性关系变小)。
不变厚的齿条和变厚的齿扇啮合时,转向螺母上的齿条相对齿扇轴线是倾斜的,只要使齿扇轴相对于齿条作轴向移动,即能调整二者的啮合间隙。
这一调整可用旋装在侧盖上的调整螺钉来完成。
3.2.4蜗杆曲柄指销式转向器
3.2.5各种典型转向器的比较
齿轮齿条式(正、逆效率高-好路用)
循环球式(正、逆效率高-好路用)
蜗杆曲柄指销式(逆效率低-差路用)——涡轮蜗杆是单向传动。
4.1转向传动机构的功用和要求
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,使两侧转向轮偏转,且使两转向轮偏转的角度按一定关系变化(内轮的转角大于外轮),以保证汽车转向时车轮尽可能作纯滚动。
转向传动机构在结构上最重要的组成部分是联系左右车轮的梯形机构,由于车轮的跳动要受到悬架结构的影响,为避免转向传动机构与悬架导向杆系发生严重运动干涉,梯形机构又有整体式和断开式之分。
前悬架的结构型式对转向传动机构的型式影响很大。
4.2汽车转向时两前轮的运动关系及转向梯形
4.2.1内外轮转角关系
汽车转向时,要使各车轮都只滚动不滑动,各车轮必须围绕一个中心点O转动,为了满足上述要求,左、右前轮(假设为刚性车轮)的偏转角应满足如下关系:
Ctgα=Ctgβ+B/L
式中:
α—外转向轮偏角
β—内转向轮偏角
B—左右主销轴线与地面交点间的离
距L—轴距
上面的数学公式形式很简单,但要设计一个转向传动机构,使得在任何转向盘转角下该式都成立却是一件十分困难的事情。
4.2.2转向梯形
迄今为止,汽车上应用最广的转向传动机构是阿克曼转向传动机构,该机构的特点是,机构的几何形状呈梯形,俗称转向梯形,它能够近似满足上述要求。
采用阿克曼转向传动机构时,内外轮转角关系的实际曲线与理论曲线有一定的差距,在转向过程中只能作到1~2对α和β值完全满足上式,可以通过优化转向梯形,使总的效果都比较接近上式,但实际使用效果还是被大众所接受因为实际上轮胎并非刚性,存在侧偏效应,问题还要更复杂一些。
4.2.3最小转弯半径
转弯半径:
转向中心O到外转向轮与地面接触点的距离。
(注意:
转弯半径与转弯通道半径的不同)
最小转弯半径:
Rmin=L/sinαmax+a
Rmin—最小转弯半径
RminL—轴距
αmax—外转向轮最大偏角
a—主销延长线距外转向轮与地面接触点间的距离
4.3非独立悬架用转向传动机构
4.3.1组成
转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、梯形臂、横拉杆等组成
转向梯形由梯形臂及横拉杆组成
4.3.2转向梯形的布置
一般转向梯形布置在前桥之后,一方面它可以受到前桥的保护,另一方面它占用的空间也较小。
在发动机位置较低或者转向桥兼充驱动桥的时候,为避免干涉,往往将转向梯形布置在前桥的前面。
若转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动,而是在与道路平行的平面内摆动,则可将转向直拉杆横置,并借球头销直接带动转向横拉杆,使两侧梯形臂转动。
4.4.3转向直拉杆
转向直拉杆将转向摇臂传来的力和运动传递给转向节臂(或梯形臂),并且可以缓冲路面传递来的冲击。
转向直拉杆应该横置,避免与悬架运动引起干涉。
直拉杆的布置则只要考虑因为悬架运动所引起的干涉。
转向系中的转向器固定在车架(或车身)上,而转向传动机构中的转向直拉杆则与转向节臂相连。
因此车轮跳动时会有两个摆动重心,一个是由悬架导向杆系确定的摆动中心,一个是直拉杆和转向节臂的铰接中心。
若转向传动机构中的杆系布置不当,就会引起这两个中心不重合,就会引起车轮的干涉转向。
严重时甚至破坏对汽车的操纵、加剧轮胎的磨损。
4.3.4转向横拉杆及球关节
转向横拉杆是联系左、右梯形臂的连接杆,它的结构特点一是长度能自由调整以满足前轮前束的要求,二是杆件不允许有轴向变形破坏前束。
上、下球头座用聚甲醛制成,有很好的耐磨性。
弹簧可保证两球头座与球头紧密接触(其预紧力由螺塞调整),又确保沿杆轴轴线方向无弹性
横拉杆体两端的螺纹旋向不同,一端为右旋,另一端为左旋。
因此,在旋松夹紧螺栓以后,转动横拉杆体,即可改变横拉杆的总长度,从而可以调整转向轮前束值。
4.4独立悬架用转向传动机构
4.4.1概述
当前悬架采用独立悬架时,如采用整体式转向梯形,则转向轮在横向平面内跳动时,悬架导向杆系与转向传动机构会产生严重的运动干涉,因此转向梯形必须采用断开式结构。
转向梯形中横拉杆断开点的位置将影响到车轮跳动过程中前束值的变化,不合理的断开点会使轮胎严重磨损。
1—转向摇臂2—转向直拉杆3—左转向横拉杆4—右转向横拉杆
5—左转向节臂6—右转向节臂7—摇杆8—悬架左摆臂9—悬架右摆臂
两端输出式中间输出式
4.4.3转向减震器
作用:
衰减转向轮的摆振,缓和路面冲击对转向盘的影响。
转向减振器的一端与车身(车桥)连接,另一端与转向直拉杆或者转向齿轮铰接。
转向减振器与悬架的减振器结构相似,但是二者的结构却是不同的,前者的压缩和伸张特性相同,而后者压缩和伸张时的特性却不相同。
5.1概述
为了减轻驾驶员的体力消耗、提高汽车行驶安全性,采用助力转向系统是转向系统的发展趋势。
目前,中、高级轿车和大型商用车基本上都采用助力转向系统。
按产生助力的工作介质不同,助力转向系统可分为液压助力、电动助力和气压助力三种类型,其中气压助力现已很少见到。
现在大多车型采用液压助力转向系统但电动助力转向,系统(EPS)在轿车上的安装率不断上升,有取代普通和电动液压助力转向系统(EHPS)的趋势,但受到助力能力的限制,目前EPS还不能在大中型车上推广应用。
5.2液压助力转向系统
5.2.1组成和工作原理
液压助力转向系统是在机械式转向系统的基础上加一套液压助力装置而构成。
而液压助力装置则由转向控制阀、助力缸及油泵、储油罐和油管等组成。
工作原理:
转动转向盘时,转向控制阀将液压油分配到相应的动力缸腔室,从而可以产生助力。
对液压助力系统应有如下要求:
转向轮的转向动作要和转向盘的运动协调,并成一定的运动比例关系;
转向时要有路感,转向轮能自动;
回位维持汽车直行能力;
安全可靠,一旦液压系统失灵仍能转向。
5.2.2转向控制阀
转向控制阀的作用是根据驾驶员的转向意图控制油流方向,将油泵中输出的工作液引入到转向助力缸的相应腔室里面,由助力缸中活塞产生推力使车轮转向。
按照阀体运动形式的不同,转向控制阀可分为滑阀式和转阀式。
滑阀式的结构简单,工艺性好;
但是转阀式的灵敏度高,密封件少,结构更为先进,因此转阀目前得到广泛应用。
转向控制阀结构
控制阀由扭杆、阀芯、阀套(阀体)等组成;
扭杆为弹性元件。
受外力作用时产生扭转变形;
上端通过销钉与控制阀芯固连,下端通过细花键与转向小齿轮固连。
阀芯呈长筒型,上端通过细花键与转向传动轴的万向节叉连接,下端通过花键与转向小齿轮松连接;
阀芯中部外表面均布6或8条纵向油槽。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 转向 总结