汽车转向系统结构与原理--技工学校教案授课表.docx
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清 远 市 高 级 技 工 学 校
教 案 用 纸 (A-8)
学
科
汽车底盘构造与维修2
章 节
授课日期
2011-10-(20、25、26、28)
课
题
转向系统结构与原理
课
时
6
节
班
级
10汽车检测与维修大1、2 (技)
11春汽车维修(中)
授课方式
一体化
教学目的
1、能正确理解转向系统原理
重点.难点
重点:
难点:
原理
教具准备
板书计划、转向系台架、整车
说 明
教 学 内 容
一、组织教学:
(10min)
二、课程引入:
(10min)
三、教学过程:
(240min)
四、小结:
(10min)
五、分组实操:
(140min)
六、作业
七、教学后记
一、组织教学10min
1、清点人数
2、查清迟到、缺勤同学原因
二、引入课题10min
提问:
方向盘转动方向与转向轮的关系
三、新课讲授100min
(一)汽车转向系作用分类和组成
重点讲解
由复习提问汽车底盘的结构组成系统导入本讲内容:
重点介绍:
· 要求学生理解掌握机械转向系的结构组成
一转向系的作用
·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。
转向系的分类和组成
1、转向系的类型
·根据其转向能源的不同分为:
·机械转向系
·动力转向系
·电动式动力转向系
(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。
·机械转向系由两部分组成:
·包括转向盘,转向轴、转向器的装置
·转向传动机构
·机械转向系结构分析
1)转向操纵机构:
驾驶员操纵转向器工作的机构,包括转向盘、转向轴等机件。
2)转向器:
转向轴下端的蜗杆与扇形齿轮构成转向器。
转向器是一个减速增矩机构,经转向器放大的力矩传给转向传动机构。
3)转向传动机构:
转向直拉杆、转向节臂、向横拉杆、左右梯形臂等机件构成。
前轴的两端和转向节由主销铰接在一起,转向节上连有左右梯形臂,两臂铰接在转向横拉杆上。
其中梯形臂及横向拉杆作用是:
与前轴构成转向梯形,保证左、右转向轮按一定规律偏转。
(2)液压式动力转向系
1)结构组成
·动力转向系兼用驾驶员的体力和发动机动力作为转向能源,并且以发动机动力作为主要能源。
·动力转向系是在机械转向系基础上加设一套转向加力装置而成的 。
转向加力装置包括转向油罐、转向油泵、转向控制阀和转向动力缸等。
转向油泵由发动机驱动,以产生高压油液。
2)转向工作过程
·当驾驶员逆时针方向转动转向盘时,转向摇臂将拉动转向直拉杆向前运动。
·转向直拉杆的拉力作用在转向节臂上,使左侧转向节及左侧转向轮绕主销向左偏转一个角度,同时通过梯形臂和转向横拉杆使另一侧转向节与转向轮绕该侧转向主销偏转一定的角度,这时汽车将向左转向。
·与此同时,转向直拉杆还带动了转向控制阀中的滑阀移动,使转向动力缸的右腔接通转向油泵的出油口,右腔通过转向控制阀与转向油罐接通,转向动力缸的活塞所受的向右的液压作用力便经其推杆也作用在转向横拉杆上。
·由于液压作用力较大,便在很大程度上减轻了驾驶员的操纵力
(3)电动式动力转向系
由复习提问汽车转向系的结构组成导入本讲内容:
简要介绍:
· 要求学生理解机械转向系转向操纵机构的组成和布置
(二)转向操纵机构
一、1、转向操纵机构的组成和功用
·功用:
·为产生转动转向器提供必须的操纵力
·组成:
·转向盘
·转向轴
·转向轴承
·转向管柱等
2、布置形式:
·有些转向系考虑车架变形的影响,在转向操纵机构中增加了一个挠性万向节。
还有一些转向系,由于总布置的要求,转向盘与转向器的轴线相交成一定的角度,在结构中采用了万向节和传动轴。
·由于在发生车祸时,对驾驶员造成主要威胁的是转向盘及转向柱管等,所以人们在设计转向操纵机构时,增加了安全措施。
如采用安全转向柱、安全联轴节及能量吸收装置等。
(二)转向操纵机构
简要介绍:
· 要求学生理解机械转向系转向操纵机构的转向盘、转向轴和转向柱管
二、转向盘
·转向盘由轮缘,轮辐和轮毂组成。
·轮辐一般为三根辐条或四根辐条,也有用两根辐条的。
·转向盘轮毂孔具有细牙内花键,借此与转向轴连接。
·转向盘内部是由成形的金属骨架构成。
骨架外面一般包有柔软的合成橡胶或树脂,电有包皮革的,这样可有良好的手感,而且还可防止手心出汗时握转向盘打滑。
·当汽车发生碰撞时,从安全性考虑,不仅要求转向盘应具有柔软的外表皮,可起缓冲作用,而且还要求转向盘在撞车时,其骨架能产生变形,以吸收冲击能量,减轻驾驶员受伤的程度。
·转向盘上都装有喇叭按钮,有些轿车的转向盘上还装有车速控制开关和撞车时保护驾驶员的气囊装置。
三、转向管柱
·转向管柱:
连接转向盘和转向器的传动件,并传递它们之间的转矩。
·转向管柱连接方式:
·一种是和转向器输入轴相连
·另一种是十字轴和挠性万向节与转向器输入轴相连,容易布置,有缓冲作用。
(三)转向器
转向器
一、作用和类型
1、作用:
是转向系统实现减速增扭及改变转向扭矩传动方向的构件
2、分类:
·循环球式转向器
·齿轮齿条式转向器
·蜗杆涡轮式转向器
·蜗杆曲柄销式转向系
二、循环球式转向器
1、转向器的传动效率和转向盘自由行程
(1)传动效率:
转向器的输出功率与输入功率之比,称为转向器传动效率。
·当作用力从转向盘传到转向摇臂时称为正向传动;反之,转动摇臂受到的道路冲击力传到转向盘,称为逆向传动。
·作用力在转向盘和转向摇臂之间传递都很容易的转向器叫可逆式转向器,有利于转向后的车轮自动回正,也容易出现“打手‘现象。
·当作用力由转向盘很容易传到转向摇臂,而转向摇臂受到的冲击只有在很大时才能传到转向盘上,这种转向器称为极限可逆式转向器,这种转向器,驾驶员有一定路感,可实现自动回正。
·在良好路面行驶的车辆采用可逆式转向器,中型以上的越野车、工矿自卸车多采用极限可逆式转向器。
(2)转向盘自由行程
·在整个转向系中,各传动件之间都必然存在着装配间隙,而且这些间隙将随着零件的磨损而增大. 这一阶段是转向盘空转阶段。
·转向盘在空转阶段中的角行程,称为转向盘自由行程。
·转向盘存在自由行程—有利于缓和路面冲击及避免驾驶员紧张
·一般自由行程不大于10---15度,自由行程可通过机件的啮合的间隙实现
2、循环球式转向器
引用实例简单介绍:
· 要求学生理解转向器的传动效率和转向盘自由行程
可通过实物演示重点介绍:
· 要求学生理解掌握循环球式转向器的结构特点及其工作原理
(三)转向器
1)结构组成
·具有两个传动副,一套是螺杆螺母传动副,另一套是齿条齿扇传动副或滑块曲柄销传动副
·转向螺母松套在螺杆上,两者配合构成圆形截面的螺旋形通道
·螺母侧面有两对通孔,与螺母外的钢球导管构成两条管状的封闭循环通道,实现螺杆和螺母间的滚动摩擦
2)工作过程
·转动转向螺杆时,通过钢球见力传给螺母,螺母沿轴线移动
·在摩擦力作用下,所有钢球在螺母与螺杆之间形成“球流”
·钢球在螺母内绕行两周后,流出螺母进入导管,再由导管流回螺母通道,两列钢球在各自的封闭通道内循环
·螺母外表面有等齿厚齿条,与其啮合的是变齿厚的齿扇
·转动螺杆、螺母随之轴向移动,通过齿条、齿扇使转向摇臂转动
3)啮合间隙调整装置
·利用调整螺钉实现,螺钉旋入,则啮合齿间隙减小,反之增大
4)传动副的传动特点
·正传动效率高,操纵轻便,使用寿命长。
逆效率也高,有“打手”现象。
转向器――齿轮齿条式
1)结构
·传动副为齿轮、齿条
·转向齿轮连接转向轴的安全联轴节
·齿条水平布置
·齿条被弹簧和压块压在齿轮上,保证无间隙啮合,弹簧预紧力可用调整螺塞调整(如下图)
(三)转向器
重点讲解
让学生掌握带有辅助动力转向的齿轮齿条转向器、结构和工作情况
·转向减振器用来减小转向轮的摆动
·安全联轴节功用是受较大冲击力时联轴节脱开,防止驾驶员被挤伤
2)优点
·轻巧紧凑、结构简单,重量轻。
·几乎没有滑动阻力和旋转阻力,扭矩传递好,转向轻便
·转向总成完全密封,不用保养
·在独立悬架的轻型及微型轿车上广泛采用
3)工作过程
·转向时,驾驶员转动转向盘,通过转向轴、安全联轴节带动转向齿轮转动,齿轮使得齿条轴向移动,带动拉杆移动,使车轮偏转,实现转向。
·当有异响时,可能是齿轮齿条磨损过多,弹簧预紧力下降,来自地面的反作用力造成的的原因,
二、带有辅助动力转向的齿轮齿条转向器
1、结构:
·在原有的基础上加上动力转向装置。
·齿条上有齿条活塞,和齿条为一体
·活塞在转向器壳体内的一个密闭腔中
·液压输送管分别与此腔两端相连
2、工作情况:
左转弯:
油液泵入活塞左侧,右侧的油液被挤出,活塞左侧的压力大于右侧的压力,产生向左转向的助力
右转弯:
方向相反,道理相同
3、转向控制阀
(一)
1)结构(如图)
·核心部件
·阀体
·阀芯
·扭杆
·连接方式:
·扭杆的一端同阀体一起连接在转向螺杆上,另一端通过定位销与阀芯相连,阀上有回油道
2)工作过程
直行:
液压泵从高压油管到中央旋转阀体管道,再到低压回油管流回转向油管
转向柱左旋转――扭杆由于转向阻力发生扭转变形――扭杆上的小齿轮使滑阀在旋转阀内转动――滑阀的运动将旋转阀的中央入口通道与齿杆左侧的出口通道对齐――液压作用在齿杆活塞左边――产生助力
右转向:
方向相反,原理相同。
3)齿杆防尘套是密封的,转向时会使压力有变化,所以用一个通气管可以平衡两侧防尘套的压力
一、蜗杆涡轮式
1、结构:
和循环球式转向器相似,区别在用一个滚轮取代了循环球和螺母,减小了内摩擦
·组成:
壳体、转向轴、球面蜗杆、滚轮、转向齿杆。
(三)转向器
对比分析:
三种不同类型的机械转向器
· 要求学生了解蜗杆曲柄指销式转向器的结构特点及其工作原理
·连接情况:
带有球面的蜗杆下端内控的细花键与转向轴牢固结合。
蜗杆上下端由装在壳中的两个大锥角轴承支承。
壳下端与壳之间装有调整垫片,·可以调整预紧度,转向摇臂轴的两端支承在壳与侧盖的衬套中
·伸出壳的轴端有带锥度的细花键与摇臂相连。
2、工作情况
·转动蜗杆,滚轮沿蜗杆螺旋槽滚动,滚轮带动转向摇臂轴转动,摇臂轴带动摇臂摆动,实现转向
·涡轮与滚轮之间的间隙要适当:
过大:
影响转向灵敏性,同时也影响行驶稳定性
·间隙过小:
转向沉重.磨损加剧.
·间隙的调整
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