1、第七章轉向系設計.7-1概述7-2機械轉向器方案分析7-3轉向系主要性能參數7-4機械轉向器設計計算7-5動力轉向機構7-6轉向梯形7-7轉向減震器7-8轉向系構造元件.如今運用最廣泛的是哪兩種轉向器？各運用于什么場所？轉向防傷機構的要求是什么？主要采用什么措施？如何選擇轉向器的間隙特性和傳動比特性？斷開式轉向梯形斷開點選擇的原那么是什么？整體式轉向梯形斷的優化參數和優化目的是什么？本章重點.轉向系的功用及組成汽車行駛方向的改動是由駕駛員經過支配轉向系來改動轉向輪(普通是前輪)的偏轉角度實現的。轉向系不僅可以改動汽車的行駛方向，使其按駕駛員規定的方向行駛，而且還可以抑制由于路面側向干擾力使車輪

2、自行產生的轉向，恢復汽車原來的行駛方向。汽車轉向系組成普通由轉向支配機構、轉向器、轉向傳動機構三部分組成，但隨著轉向系的類型不同，其構造組成又有所差別。7-1 概述.轉向系設計要求：1)汽車轉彎行駛時，全部車輪應繞瞬時轉向中心旋轉，任何車輪不應有側滑。不滿足這項要求會加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩定性。-轉向梯形2)汽車轉向行駛后，在駕駛員松開轉向盤的條件下，轉向輪能自動前往到直線行駛位置，并穩定行駛。-轉向輪定位3)汽車在任何行駛形狀下，轉向輪不得產生自振，轉向盤沒有擺動。-轉向減震器4)轉向傳動機構和懸架導向安裝共同任務時，由于運動不協調使車輪產生的擺動應最小。5)保證汽車有較高的機動性

3、，具有迅速和小轉彎行駛才干。 Rmin=2-2.5L.轉向系設計要求：6) 支配輕便。Fh和n見下頁7) 轉向輪碰撞到妨礙物以后，傳給轉向盤的反沖力要盡能夠小。 防打手8) 轉向器和轉向傳動機構的球頭處，有消除因磨損而產生間隙的調整機構。間隙調整9) 在車禍中，當轉向軸和轉向盤由于車架或車身變形而共同后移時，轉向系應有能使駕駛員免遭或減輕損傷的防傷安裝。防傷機構10) 進展運動校核，保證轉向盤與轉向輪轉動方向一致。.7作用在轉向盤上的切向力： 轎車原地轉向150200N 貨車原地轉向500N 貨車8字轉向60N20Km/h 方向盤轉角 轎車、輕貨車：34圈 中、重貨車：46圈.7-2 機械轉向

4、器方案分析轉向系的類型 汽車轉向系根據其轉向能源的不同，可以分為機械轉向系和動力轉向系兩大類型。1機械轉向系以駕駛員的膂力作為轉向能源，又稱為人力轉向系。.2動力轉向系構造組成 動力轉向系兼用駕駛員的膂力和發動機動力作為轉向能源，并且以發動機動力作為主要能源。 動力轉向系是在機械轉向系根底上加設一套轉向加力安裝而成的 轉向加力安裝包括轉向油罐、轉向油泵、轉向控制閥和轉向動力缸等。轉向油泵由發動機驅動，以產生高壓油液。.10一、機械式轉向器方案分析比較內容 循環球蝸桿滾輪蝸桿指銷式 齒輪齒條式死銷活銷+高低低較高高-高低較高較高高I可變基本不變可變可變可變磨損慢慢快較快較慢調整易難易易易可靠性可

5、靠可靠較差較可靠可靠.11一、機械式轉向器方案分析比較內容 循環球蝸桿滾輪蝸桿指銷式 齒輪齒條式死銷活銷結構復雜簡單簡單較復雜簡單制造困難易易較難易制造精度高不高不高變I高變I高可否用動力轉向可困難困難困難可以質量居中居中雙銷重單銷輕輕.12用途： 1.齒輪齒條式：廣泛用于微型、普通、中高級轎車，部分前懸獨立的貨車、客車 2.循環球式：廣泛用于貨車、客車 3.蝸桿滾輪式：瀕臨淘汰 4.蝸輪指銷式：淘汰.1、齒輪齒條式轉向器 齒輪齒條式轉向器的主要優點：構造簡單、緊湊、體積小、質量輕；傳動效率高達90%；可自動消除齒間間隙(圖7-1所示)；沒有轉向搖臂和直拉桿，轉向輪轉角可以增大；制造本錢低。

6、齒輪齒條式轉向器的主要缺陷： 逆效率高60%70%。 因此，汽車在不平路面上行駛時，發生在轉向輪與路面之間的沖擊力，大部分能傳至轉向盤。 .齒輪齒條式轉向器的幾種方式中間輸入，兩端輸出側面輸入，兩端輸出側面輸入，中間輸出側面輸入，一端輸出.齒條的翻轉力矩轉向拉桿施加的在齒條上使其沿齒條軸向轉動的力矩側面輸入，中間輸出從上面看受力圖從前面看.齒條斷面外形圓形V形Y形減磨墊片齒條齒輪托座圓形斷面齒條制造工藝比較簡單。V形和Y形斷面齒條與圓形斷面比較，耗費的資料少，故質量小。 可防止齒條旋轉。.齒形：采用斜齒，重合度大，運轉平穩，可以設計齒輪齒條轉向器的滑磨率，減低逆效率而防止打手；齒輪軸線還可以傾

7、斜以利于布置，廣泛采用。齒條傾角安裝角.根據齒輪齒條式轉向器和轉向梯形相對前軸位置的不同，在汽車上有四種布置方式：轉向器位于前軸后方，后置梯形；轉向器位于前軸后方，前置梯形；轉向器位于前軸前方，后置梯形；轉向器位于前軸前方，前置梯形。齒輪齒條式轉向器廣泛運用于微型、普通級、中級和中高級轎車上。裝載量不大、前輪采用獨立懸架的貨車和客車也用齒輪齒條式轉向器。 圖7-3 齒輪齒條式轉向器的四種布置方式 .2、循環球式轉向器第一級是螺桿螺母，之間有鋼球，將滑動摩擦變為滾動摩擦。第二級是齒條齒扇，齒扇是變齒厚的，類似于直齒錐齒輪的輪齒，以利于調整間隙。壽命長，效率高。與圖78對照看.循環球式轉向器的優點

8、是：傳動效率可到達75%-85%；轉向器的傳動比可以變化；任務平穩可靠；齒條和齒扇之間的間隙調整容易；適宜用來做整體式動力轉向器。 循環球式轉向器的主要缺陷是：逆效率高，構造復雜，制造困難，制造精度要求高。循環球式轉向器主要用于貨車和客車上。 .要求GBll5571998防止汽車轉向機構對駕駛員損傷的規定3 技術要求31 不裝人體模塊的整備車輛以48.353.1kmh之間的車速正面撞擊妨礙壁時，轉向柱管和轉向軸的上端允許沿著平行于汽車縱向中心線的程度方向向后竄動，但其竄動量不得大于127mm在動態下丈量。32 人體模塊以24.10+1.2 kmh的速度程度撞擊轉向盤時，作用在轉向盤上的程度力不

9、得大于11123N。二、防傷平安機構方案分析計算 .措施減少轉向盤、轉向軸的后移采用吸能的轉向盤、轉向軸、轉向柱管 吸能方式 吸能元件 塑性彈性 摩擦 盤 軸 管柱 有關資料分析闡明：汽車正面碰撞時，轉向盤、轉向管柱是使駕駛員受傷的主要元件。.a、萬向節銜接轉向軸 不斷開，不吸能。構造簡單，利于布置，.b、兩段式防傷轉向軸 斷開，吸能少。構造簡單，但是效果能夠不理想. c、聯軸套管 塑料銷釘鉚接，軸向滑動管柱，不斷開，吸能。其中2為注塑銷釘。斷開時長度縮短，塑料增大摩擦并吸能。撞后不斷開。 .d、彈性聯軸器 斷開，吸能。構造簡單，制造容易，但是彈性墊片會降低轉向系統的改動剛度。彈性墊片.e、網

10、格狀轉向吸能管柱 依托管柱與套管的擠壓來吸收沖擊能量。設計時選擇適宜套管間的過盈量，滿足所要求的壓緊力。轉向管柱套管.一、轉向器的效率 1 、含義： 功率P1從轉向軸輸入，經轉向搖臂軸輸出所求得的效率稱為轉向器的正效率，用符號+表示；反之稱為逆效率，用符號表示。 正效率+ 計算公式： +=P1-P2/P1 逆效率 計算公式： =P3-P2/P3式中， P1為作用在轉向軸上的功率；P2為轉向器中的磨擦功率；P3為作用在轉向搖臂軸上的功率。 7-3 轉向系主要性能參數.292、正效率影響要素： 影響轉向器正效率的要素有轉向器的類型、構造特點、構造參數和制造質量等。 轉向器類型和構造特點循環球式螺桿

11、螺母指銷式70螺桿螺母齒扇式7585齒輪齒條式螺旋齒80%斜齒75%蝸輪指銷式固定銷55旋轉銷75蝸桿滾輪式滾針軸承54%錐軸承70%滾珠軸承75 .30蝸桿、螺桿類0螺線導程角 摩擦角， =tg-1f f摩擦系數0 +.313、逆效率： 根據逆效率分類： 可逆式：逆效率較高，如循環球式、齒輪齒條式 不可逆式： 0，-0 ，現不采用極限可逆式：介于以上二者之間 0普通取8100 -.32逆效率影響汽車的運用性能 正常路面作用在車輪上的力，經過轉向系可大部分傳送到轉向盤，這種逆效率較高的轉向器屬于可逆式。它能保證轉向輪和轉向盤自動回正，既可以減輕駕駛員的疲勞，又可以提高行駛平安性。 但是，在不平

12、路面上行駛時，傳至轉向盤上的車輪沖擊力，易使駕駛員疲勞，影響平安行駕駛。.33二、傳動比的變化特性 1、轉向系傳動比的組成：轉向系傳動比 轉向系角傳動比轉向器角傳動比轉向傳動機構角傳動比轉向系力傳動比 .角傳動比力傳動比轉向盤轉動角速度 同側轉向節偏轉角速度 不嚴厲的講，就是轉向盤轉角與轉向輪轉角之比轉向盤手力兩個轉向輪阻力和.轉向系的角傳動比 由轉向器角傳動比 和轉向傳動機構角傳動比 組成，即 轉向器的角傳動比: 轉向傳動機構的角傳動比: .2.力傳動比與轉向系角傳動比的關系 轉向阻力Fw與轉向阻力矩Mr的關系式：作用在轉向盤上的手力Fh與作用在轉向盤上的力矩Mh的關系式：將式7-3、式7-

13、4代入 后得到 7-3 7-4 7-5 .假設忽略磨擦損失，根據能量守恒原理，2Mr/Mh可用下式表示 將式7-6代入式7-5后得到 當a和Dsw不變時，力傳動比 越大，雖然轉向越輕，但 也越大，闡明轉向不靈敏。 7-6 7-7 2.力傳動比與轉向系角傳動比的關系 .3.轉向系的角傳動比 轉向傳動機構角傳動比可用 表示以外，還可以近擬地用轉向節臂臂長L2與搖臂臂長L1之比來表示， 在汽車構造中，L2與L1的比值大約在0.851.1之間，可近似以為其比值為1那么由此可見，研討轉向系的傳動比特性，只需研討轉向器的角傳動比 及其變化規律即可。 .4.轉向器角傳動比及其變化規律 增大角傳動比可以添加力

14、傳動比。當Fw一定時，增大力傳動比能減小作用在轉向盤上的手力Fh，使支配輕便。 同時，對于一定的轉向盤角速度，轉向輪偏轉角速度與轉向器角傳動比成反比。角傳動比添加后，轉向輪偏轉角速度對轉向盤角速度的呼應變得愚鈍，汽車轉向靈敏性降低，所以“輕和“靈構成一對矛盾。 為處理這對矛盾，可采用變速比轉向器。 齒輪齒條式、循環球式、蝸式指銷式轉向器都可以制成變速比轉向器。 .齒輪齒條變傳動比的原理原理： 互嚙合齒輪的基圓齒距必需相等， 即 Pbl=Pb2 齒輪基圓齒距Pbl=mlcos1齒條基圓齒距 Pb2=m2cos2 mlcos1m2cos2 讓齒輪具有規范模數m1和規范壓力角a1，經過改動不同位置處

15、齒條壓力角2和模數m2變來獲得傳動比。節圓 齒輪齒條式轉向器齒條中部轉向盤中間位置壓力角最大，齒輪節圓半徑大，轉向時位移大，轉向靈敏。中間小 兩側壓力角逐漸變小模數也逐漸減小，齒輪節圓半徑小，轉向時位移小，轉向靈敏度下降，但轉向輕便。兩邊大.轉向器角傳動比的選擇 轉向器角傳動比可以設計成減小、增大或堅持不變的。影響選取角傳動比變化規律的主要要素是轉向軸負荷大小和對汽車機動才干的要求。 假設轉向軸負荷小或采用動力轉向的汽車，不存在轉向繁重問題，應取較小的轉向器角傳動比，以提高汽車的機動才干。 循環球式轉向器 i=2r/P 措施：螺距P不變，齒扇嚙合半徑r變化 .轉向系(器)的傳動比的變化對轉向軸

16、荷較小，或者安裝動力轉向的車輛 中間位置傳動比大為了高速支配的穩定性，由于過小會使車輛反響過于靈敏，很難支配；傳動比大導致路感差；兩端小那么為滿足低速支配靈敏性。 .轉向器角傳動比的選擇 假設轉向軸負荷大，汽車低速急轉彎時的支配輕便性問題突出，應選用大些的轉向器角傳動比。 汽車以較高車速轉向行駛時，要求轉向輪反響靈敏，轉向器角傳動比該當小些。 汽車高速直線行駛時，轉向盤在中間位置的轉向器角傳動比不宜過小。否那么轉向過分敏感，使駕駛員準確控制轉向輪的運動有困難。 轉向器角傳動比變化曲線應選用大致呈中間小兩端大些的下凹形曲線。.1、轉向器傳動間隙特性 轉向器傳動間隙隨轉向盤轉角變化的關系稱為轉向器

17、傳動間隙特性 影響汽車直線行駛的穩定性和轉向器壽命，轉向盤處于中間位置時，間隙要極小或者無間隙三、轉向器傳動副的傳動間隙t .轉向器傳動副的傳動間隙t要求：間隙中間小， 兩邊大。新的磨損后的調整過的 傳動副的傳動間隙在轉向盤處于中間及其附近位置時要極小，最好無間隙。假設轉向器傳動副存在傳動間隙，一旦轉向輪遭到側向力作用，車輪將偏離原行駛位置，使汽車失去穩定。 傳動副在中間及其附近位置因運用頻繁，磨損速度要比兩端快。在中間附近位置因磨損呵斥的間隙過大時，必需經調整消除該處間隙。.462、獲得傳動間隙特性的方法： 對于循環球齒輪齒扇式： 1偏心法：齒槽同寬，中間齒正常厚度，往兩邊依次遞減。當n一定

18、時，取決于搖臂軸轉角p 2修正齒條法：兩側齒槽比中間寬，兩側齒槽相等，齒扇的齒有一樣厚度。磨損后不致卡死。.四、轉向系計算載荷確實定 為轉動轉向輪要抑制的阻力，包括轉向輪繞主銷轉動的阻力、車輪穩定阻力、輪胎變形阻力和轉向系中的內磨擦阻力等。 1、計算汽車在瀝青或者混凝土跨面上的原地轉向阻力矩MRNmm的半徑閱歷公式式中，f為輪胎和路面間的滑動磨擦因數，普通取0.7；G1為轉向軸負荷N；p為輪胎氣壓MPa。 2、作用在轉向盤上的手力為 式中，L1轉向搖臂長；L2為轉向節臂長；Dsw為轉向盤直徑；i為轉向器角傳動比；+為轉向器正效率。對給定的汽車，計算出來的的作用力是最大值。 .48設計原那么：

19、當前軸負荷大于40KN時，必需采用動力轉向； 當前軸負荷在2540KN之間時，可裝可不裝； 當前軸負荷小于25KN時，不用裝動力轉向。第五節動力轉向機構 動力轉向系統那么是在駕駛員的控制下，借助于汽車發動機產生的液體壓力或電動機驅動力來實現車輪轉向。 .一、設計要求 1.運動學的隨動轉向輪轉角和方向盤轉角的關系； 2.力的隨動路感即不同路面上，駕駛員的手力覺得 ；3.動力轉向失靈時，仍可以用機械轉向支配； 4.當Fh0.0250.19KN時，動力轉向起作用 ；5.應可以自動回正，保證汽車穩定、直線行駛； 6.任務靈敏，密封性能好，內、外走漏少。.動力轉向動力轉向的根本要求GB 17675-19

20、99 汽車轉向系 根本要求： 不得裝用全動力轉向機構。 轉向系統中的液壓、氣壓或電氣部件部分或全部失效后，轉向系統必需有控制汽車行駛方向的才干。 因此，如今的動力轉向普通是在原來機械轉向系統的根底上添加助力機構實現的，機械機構用于平安貯藏. 液壓式動力轉向機構是由分配閥、轉向器、動力缸、液壓泵、貯油罐和油管等組成。 根據分配閥、轉向器和動力缸三者相互位置的不同，它分為整體式圖7-12a和分置式兩類。 分置式按分配閥所在位置不同又分為：聯閥式圖7-12b、連桿式圖7-12c 和 半分置式圖7-12d 。圖7-12 動力轉向機構布置方案1分配閥 2轉向器 3動力缸 一動力轉向構造方式 1.液壓式：

21、尺寸小，壓力大，靈敏度高，可吸收沖擊，無需光滑； 2.氣壓式：體積大，質量大，靈敏度低，壓力低二、液壓式動力轉向機構布置方案分析 .在分析比較動力轉向機構布置方案時，要思索以下幾個方面： 1構造上能否緊湊； 2轉向器主要零件能否接受由動力缸建立起來的 載荷； 3拆裝轉向器能否容易； 4管路，特別是軟管的管路長短； 5轉向輪在側向力作用下能否容易產生擺振； 6能不能采用典型轉向器等方面。.三、液壓式動力轉向器的評價目的 1動力轉向器的作用效能用效能目的s=Fh/Fh來評價動力轉向器的作用效能。 現有動力轉向器的效能目的s=115。 2路感在最大任務壓力時，轎車：換算以轉向盤上的力添加約3050N

22、，貨車：添加80100N。 3轉向靈敏度 轉向靈敏度可以用轉向盤行程與滑閥行程的比值來評價 比值 越小，那么動力轉向作用的靈敏度越高。高級轎車的 值在6.7以下。轉向靈敏度也可以用接通動力轉向時，作用到轉向盤的手力的轉角來評價，要求此力在20-50N，轉角在1015范圍。 .4動力轉向器的靜特性 動力轉向器的靜特性是指輸入轉矩與輸出轉矩之間的變化關系曲線，是用來評價動力轉向器的主要特性目的。用輸入轉矩M與輸出油壓p之間的變化關系曲線來表示動力轉向的靜特性。 常將靜特性曲線劃分為四個區段。在輸入轉矩不大的時候，相當于圖中A段；汽車原地轉向或調頭時，輸入轉矩進入最大區段圖中C段；B區段屬常用快速轉

23、向行駛區段；D區段曲線就闡明是一個較寬的平滑過渡區間。 圖7-13 靜特性曲線分段表示圖 要求動力轉向器向右轉和向左轉的靜特性曲線應對稱。對稱性可以評價滑閥的加工和裝配質量。要求對稱性大于0.85。 .能量耗費大。液壓動力轉向系統需求發動機帶動液壓油泵，使液壓油不停地流動，浪費了部分能量。 構造復雜，可靠性差。液壓動力轉向系統必需有動力轉向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝于發動機上的皮帶輪等 ，任務介質為油液，易走漏。助力特性難以滿足要求。主要問題具有固定放大倍率，支配輕便型和支配穩定性難以兼顧。液壓式動力轉向系統的缺陷為此采用車速感應型動力轉向機構，有電控液壓動力轉向和電動助力轉向系統. 具有

24、固定放大倍率的動力轉向系統的主要缺陷放大倍率小，可減小汽車在停車或低速行駛形狀下轉動轉向盤的力，但當汽車以高速行駛時，會使轉動轉向盤的力顯得太小，不利于對高速行駛的汽車進展方向控制方向發飄；反之，放大倍率大，可添加汽車在高速行駛時的轉向力，但當汽車停駛或低速行駛時，轉動轉向盤就會顯得非常費勁轉向繁重。 支配輕便型(低速形狀)和支配穩定性(高速形狀)難以兼顧。.是在傳統的液壓動力轉向系統的根底上增設了控制液體流量的電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等，電子控制單元根據檢測到的車速信號，控制電磁閥，使轉向動力放大倍率實現延續可調，從而滿足高、低速時的轉向助力要求。 四、電控液壓動力轉向 這些安裝保管

25、了原來的液壓系統，所以構造復雜，本錢提高。.電控液壓動力轉向 EHPS表示圖.電控液壓動力轉向 一種EHPS電動泵.電控液壓動力轉向 EHPS的車速感應功能EHPS的特性.分類液壓式電子控制動力轉向系統是在傳統的液壓動力轉向系統的根底上增設電子控制安裝而構成的。根據控制方式的不同，液壓式電子控制動力轉向系統又可分為流量控制式、油壓反響控制式反力控制式、動力缸分流控制式和閥特性控制式閥靈敏度控制式幾種方式。 . 流量控制式動力轉向系統就是根據車速傳感器的信號，控制電磁閥閥針的開啟程度，從而控制轉向動力缸活塞兩側油室的旁路液壓油流量，來改動轉向盤上的轉向力。 車速越高，流過電磁閥電磁線圈的平均電流

26、值越大，電磁閥閥針的開啟程度越大，旁路液壓油流量越大，液壓助力作用越小，使轉動轉向盤的力也隨之添加。這就是流量控制式動力轉向系統的任務原理。 流量控制式.電動助力轉向系統上世紀80年代開場研制并商品化的電動助力轉向EPS系統近年來在國內外得到迅速開展。早在1988年，這種轉向系統首先裝在日本的Suzuki Corvo 助力安裝.電動助力轉向系統任務原理轉向軸裝轉向盤銜接轉向器.電動式助力轉向系統的優點：有許多液壓式動力轉向系統所不具備的優點： 1將電動機、離合器、減速安裝、轉向桿等各部件裝配成一個整體，這既無管道也無控制閥，使其構造緊湊、質量減輕。普通電動式EPS的質量比液壓式EPS質量輕25

27、%左右。 2沒有液壓式動力轉向系統所必需的常運轉轉向油泵，電動機只是在需求轉向時才接通電源，所以動力耗費和燃油耗費均可降到最低。 3省去了油壓系統，所以不需求給轉向油泵補充油，也不用擔憂漏油。 4可以比較容易地按照汽車性能的需求設置、修正轉向助力特性。.電動助力轉向系統分類轉向軸式轉向齒輪式 雙齒輪式 滾珠絲杠桿式齒條式.電動助力轉向系統的特點助力特性可以根據車速調理轉向盤轉矩電動機電流150km/h0km/h.電動助力轉向系統的特點助力特性曲線外形可調轉向盤轉矩電動機電流調理可以采用軟件進展，減少開發本錢和周期68Nm12 NmP238，要求3偏大.電動助力轉向系統的特點節能環保構造緊湊符合汽車的開展方向電動技術含量要求較高，目前國內不成熟助力不可以很大.全電動轉向線控轉向Steer-By-Wire特點：取消了轉向盤和轉向輪之間