第二十三章汽车转向系统 教学提要 目的与要求：1.本课程的学习要注重理论联系实际， 提高学生动手能力、分析问题、解决问题 的能力。 2.通过本课程的学习，引导学生综合应用基 础课程所学的知识， 3.深刻的了解和掌握汽车机械部分的构成、 电器和电路的工作原理。 内容：1.概述 2.转向操纵机构与转向器 3.转向传动机构 4.液压助力转向系统 5.电动助力转向系统 方法：1、理论教学与实践教学相结合的教学方法 2、以讲授为主，结合拆装实习、参观和作业练习， 以最佳效果掌握所学知识。 3、结合基本原理学习构造，通过对实物的拆装、观 察分析结构特点，加深理解基本原理和工作过程。 时间：4学时(5学时增加部分内容) 地点：多媒体专业教室 器材保障：机械转向系统 动力转向系统 液压、电动助力转向系统实物教具
1 第二十三章 汽车转向系统 教学提要 目的与要求：1．本课程的学习要注重理论联系实际， 提高学生动手能力、分析问题、解决问题 的能力。 2．通过本课程的学习，引导学生综合应用基 础课程所学的知识， 3．深刻的了解和掌握汽车机械部分的构成、 电器和电路的工作原理。 内容：1．概述 2．转向操纵机构与转向器 3．转向传动机构 4．液压助力转向系统 5．电动助力转向系统 方法：1、理论教学与实践教学相结合的教学方法 2、以讲授为主，结合拆装实习、参观和作业练习， 以最佳效果掌握所学知识。 3、结合基本原理学习构造，通过对实物的拆装、观 察分析结构特点，加深理解基本原理和工作过程。 时间：4 学时（5 学时增加部分内容） 地点：多媒体专业教室 器材保障：机械转向系统 动力转向系统 液压、电动助力转向系统实物教具
教学进程 教学环节设计 汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专 设机构的总称。 汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员 的意愿进行直线或转向行驶。 第一节概述 配套课： konr23_01_01.htm- 一、汽车转向系统的类型和组成 konr23_01_04.htm 1.机械转向系统 机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源 所有传递力的构件都是机械的，主要由转向操纵 机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。 当前轮为独立悬架时，机械转向系统的组成及 布置与红旗CA7220型轿车相似。 当前轮为非独立悬架时，机械转向系统的组成 及布置如下图所示。由于转向盘距离转向器较 远，二者之间用万向节和传动轴构成的万向传动 装置相连。 2.动力转向系统
2 教 学 进 程 教学环节设计 汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专 设机构的总称。 汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员 的意愿进行直线或转向行驶。 第一节 概述 一、汽车转向系统的类型和组成 1．机械转向系统 机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源， 所有传递力的构件都是机械的，主要由转向操纵 机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。 当前轮为独立悬架时，机械转向系统的组成及 布置与红旗 CA7220 型轿车相似。 当前轮为非独立悬架时，机械转向系统的组成 及布置如下图所示。由于转向盘距离转向器较 远，二者之间用万向节和传动轴构成的万向传动 装置相连。 2．动力转向系统 配套课件： kcnr23_01_01.htm- kcnr23_01_04.htm
动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机（或 电动机)的动力作为转向能源的转向系统。动力 转向系统是在机械转向系统的基础上加设一套 转向加力装置而形成的。 二、两侧转向轮偏转角之间的理想关系式 汽车转向行驶时，为了避免车轮相对地面滑动 而产生附加阻力，减轻轮胎磨损，要求转向系纷 能保证所有车轮均作纯滚动，即所有车轮轴线的 延长线都要相交于一点。 cota=cotB+B/L 其中a、B分别是内外侧转向轮的偏转角，B 是两侧主销轴线与地面相交点之间的距离；L是 汽车轴距。 如果是多轴汽车转向，转向轮转角间的关系与 双轴汽车基本相同。 三、转向系统传动比 1.转向器角传动比 转向盘转角增量与相应的转向摇臂转角增 量之比o1称为转向器角传动比。 2.转向传动机构角传动比
3 动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机（或 电动机）的动力作为转向能源的转向系统。动力 转向系统是在机械转向系统的基础上加设一套 转向加力装置而形成的。 二、两侧转向轮偏转角之间的理想关系式 汽车转向行驶时，为了避免车轮相对地面滑动 而产生附加阻力，减轻轮胎磨损，要求转向系统 能保证所有车轮均作纯滚动，即所有车轮轴线的 延长线都要相交于一点。 cotα=cotβ+B/L 其中 α、β 分别是内外侧转向轮的偏转角，B 是两侧主销轴线与地面相交点之间的距离；L 是 汽车轴距。 如果是多轴汽车转向，转向轮转角间的关系与 双轴汽车基本相同。 三、转向系统传动比 1．转向器角传动比 转向盘转角增量与相应的转向摇臂转角增 量之比 iω1 称为转向器角传动比。 2．转向传动机构角传动比
转向摇臂转角增量与转向盘一侧转向节的 相应转角增量之比02称为转向传动机构角传动 比。 3.转向系统角传动比 转向盘转角增量与同侧转向节相应转角增 量之比o为转向系统角传动比。 io=ioli@2 4.转向系统的力传动比 两个转向轮受到的转向阻力与驾驶员作用 在转向盘上的手力之比p称为转向系统的力传 动比，它与角传动比0成正比。 四、转向盘的自由行程 转向盘在空转阶段的角行程称为转向盘的自 由行程。转向盘的自由行程有利于缓和路面冲 击，避免驾驶员过度紧张，但不宜过大，否则将 使转向灵敏性能下降。 第二节转向操纵机构
4 转向摇臂转角增量与转向盘一侧转向节的 相应转角增量之比 iω2 称为转向传动机构角传动 比。 3．转向系统角传动比 转向盘转角增量与同侧转向节相应转角增 量之比 iω 为转向系统角传动比。 iω=iω1iω2 4．转向系统的力传动比 两个转向轮受到的转向阻力与驾驶员作用 在转向盘上的手力之比 ip 称为转向系统的力传 动比，它与角传动比 iω 成正比。 四、转向盘的自由行程 转向盘在空转阶段的角行程称为转向盘的自 由行程。转向盘的自由行程有利于缓和路面冲 击，避免驾驶员过度紧张，但不宜过大，否则将 使转向灵敏性能下降。 第二节 转向操纵机构
一、 转向操纵机构的组成 配套课件· r230201.htm konr23_02_05.htm 转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转 向操纵机构。 二、转向操纵机构的部件及安全装置 1.转向盘 转向盘由轮缘、轮辐和轮毅组成。转向盘轮 毂的细牙内花键与转向轴连接，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 开关和安全气囊。 2.转向轴、转向柱管及其吸能装置 转向轴是连接转向盘和转向器的传动件，转 向柱管固定在车身上，转向轴从转向柱管中穿 过，支承在柱管内的轴承和衬套上。 轿车除要求装有吸能式转向盘外，还要求转 向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。转向 轴和转向柱管吸能装置的基本工作原理是：当转 向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，通过转向 柱管或支架产生塑性变形、转向轴产生错位等方 式，吸收冲击能量。 1)转向轴错位缓冲
5 一、转向操纵机构的组成 转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转 向操纵机构。 二、转向操纵机构的部件及安全装置 1．转向盘 转向盘由轮缘、轮辐和轮毂组成。转向盘轮 毂的细牙内花键与转向轴连接，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 开关和安全气囊。 2．转向轴、转向柱管及其吸能装置 转向轴是连接转向盘和转向器的传动件，转 向柱管固定在车身上，转向轴从转向柱管中穿 过，支承在柱管内的轴承和衬套上。 轿车除要求装有吸能式转向盘外，还要求转 向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。转向 轴和转向柱管吸能装置的基本工作原理是：当转 向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，通过转向 柱管或支架产生塑性变形、转向轴产生错位等方 式，吸收冲击能量。 1）转向轴错位缓冲 配套课件： kcnr23_02_01.htm- kcnr23_02_05.htm
2)转向轴错位和支架变形缓冲 Mazda6轿车转向柱管吸能装置的工作原理 是：发生碰撞时，转向器向后移动，下转向传动 轴插入上转向传动轴的孔中，上转向传动轴被压 扁，吸收了冲击能量。此外，转向柱管通过支架 和U形金属板固定在仪表板上。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)转向柱管变形吸收冲击能量并缓冲 如果汽车上装用了网格状或波纹管式转向 柱管吸能装置，当发生猛烈撞车导致人体冲撞转 向盘时，网格部分或波纹管部分将被压缩产生塑 性变形，吸收冲击能量 第三节转向器 配套课件： konr23_03_01.htm- 一、转向器的传动效率 kanr23_03_05.htm
6 2）转向轴错位和支架变形缓冲 Mazda 6 轿车转向柱管吸能装置的工作原理 是：发生碰撞时，转向器向后移动，下转向传动 轴插入上转向传动轴的孔中，上转向传动轴被压 扁，吸收了冲击能量。此外，转向柱管通过支架 和 U 形金属板固定在仪表板上。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）转向柱管变形吸收冲击能量并缓冲 如果汽车上装用了网格状或波纹管式转向 柱管吸能装置，当发生猛烈撞车导致人体冲撞转 向盘时，网格部分或波纹管部分将被压缩产生塑 性变形，吸收冲击能量。 第三节 转向器 一、转向器的传动效率 配套课件： kcnr23_03_01.htm- kcnr23_03_05.htm
转向器的输出功率与输入功率之比称为转向 器传动效率。 1.正效率 功率由转向轴输入，由转向传动机构（如转 向横拉杆或摇臂)输出的情况下求得的传动效率 称为正效率，显然，正效率越高越好。 2.逆效率 功率由转向传动机构输入，由转向轴输出的 情况下求得的传动效率称为逆效率。 3.可逆式转向器 逆效率很高的转向器称为可逆式转向器。其 特点是路面传到转向传动机构的反力很容易传 到转向轴和转向盘上，利于汽车转向结束后转向 轮和转向盘的自动回正，但也能将坏路面对车轮 的冲击力传到转向盘，发生“打手”情况。常用于 轿车、客车和货车。 4.不可逆式转向器 逆效率很低的转向器称为不可逆式转向器。 不可逆式转向器使转向轮不能自动回正、没有路 感。由于上述特性，在汽车上很少采用。 5.极限可逆式转向器
7 转向器的输出功率与输入功率之比称为转向 器传动效率。 1．正效率 功率由转向轴输入，由转向传动机构（如转 向横拉杆或摇臂）输出的情况下求得的传动效率 称为正效率，显然，正效率越高越好。 2．逆效率 功率由转向传动机构输入，由转向轴输出的 情况下求得的传动效率称为逆效率。 3．可逆式转向器 逆效率很高的转向器称为可逆式转向器。其 特点是路面传到转向传动机构的反力很容易传 到转向轴和转向盘上，利于汽车转向结束后转向 轮和转向盘的自动回正，但也能将坏路面对车轮 的冲击力传到转向盘，发生“打手”情况。常用于 轿车、客车和货车。 4．不可逆式转向器 逆效率很低的转向器称为不可逆式转向器。 不可逆式转向器使转向轮不能自动回正、没有路 感。由于上述特性，在汽车上很少采用。 5．极限可逆式转向器
逆效率略高于不可逆式转向器称为极限可 逆式转向器。其反向传力性能介于可逆式和不可 逆式之间，接近于不可逆式。采用这种转向器时 驾驶员有一定路感，可以实现转向轮自动回正， 只有路面冲击力很大时，才能部分地传到转向 盘。常用于越野车和矿用自卸汽车。 二、齿轮齿条式转向器 齿轮齿条式转向器是以齿轮和齿条传动作为 传动机构，适合与麦弗逊式独立悬架配用，常用 于轿车、微型货车和轻型货车。 齿轮齿条传动的基本工作原理 目前，轿车普遍采用的都是齿轮齿条式转向器， 其基本组成 捷达轿车转向器的安装及布置如下图所示， 其转向器通过两个U形支架和橡胶管支承并固 定在副车架上，两个转向横拉杆分别通过球头销 与转向齿条的两端相连。 有些轿车转向齿条的动力不是两端输出，而 是中间输出， 三、循环球式转向器
8 逆效率略高于不可逆式转向器称为极限可 逆式转向器。其反向传力性能介于可逆式和不可 逆式之间，接近于不可逆式。采用这种转向器时， 驾驶员有一定路感，可以实现转向轮自动回正， 只有路面冲击力很大时，才能部分地传到转向 盘。常用于越野车和矿用自卸汽车。 二、齿轮齿条式转向器 齿轮齿条式转向器是以齿轮和齿条传动作为 传动机构，适合与麦弗逊式独立悬架配用，常用 于轿车、微型货车和轻型货车。 齿轮齿条传动的基本工作原理 目前，轿车普遍采用的都是齿轮齿条式转向器， 其基本组成 捷达轿车转向器的安装及布置如下图所示， 其转向器通过两个 U 形支架和橡胶管支承并固 定在副车架上，两个转向横拉杆分别通过球头销 与转向齿条的两端相连。 有些轿车转向齿条的动力不是两端输出，而 是中间输出， 三、循环球式转向器
循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级 是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。 常用于各种轻型和中型货车，也用于部分轻型越 野汽车。 转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺 母，使螺母沿轴向移动。同时，在螺杆、螺母和 钢球间的摩擦力矩作用下，所有钢球便在螺旋管 状通道内滚动，形成“球流”。 四、蜗杆曲柄指销式转向器 具有梯形截面螺纹的转向蜗杆支承在转向器 壳体两端的球轴承上，蜗杆与锥形指销相啮合， 指销用双列圆锥滚子轴承支于摇臂轴内端的曲 柄孔中。当转向蜗杆随转向盘转动时，指销沿蜗 杆螺旋槽上下移动，并带动曲柄及摇臂轴转动。 目前汽车使用的蜗杆曲柄指销式转向器多数是 双指销式，即有两个指销， 第四节转向传动机构 配套课件 konr23_04_01.htm cnr23 04 04.htm 从转向器到转向轮之间的所有传动杆件总称为
9 循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级 是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。 常用于各种轻型和中型货车，也用于部分轻型越 野汽车。 转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺 母，使螺母沿轴向移动。同时，在螺杆、螺母和 钢球间的摩擦力矩作用下，所有钢球便在螺旋管 状通道内滚动，形成“球流”。 四、蜗杆曲柄指销式转向器 具有梯形截面螺纹的转向蜗杆支承在转向器 壳体两端的球轴承上，蜗杆与锥形指销相啮合， 指销用双列圆锥滚子轴承支于摇臂轴内端的曲 柄孔中。当转向蜗杆随转向盘转动时，指销沿蜗 杆螺旋槽上下移动，并带动曲柄及摇臂轴转动。 目前汽车使用的蜗杆曲柄指销式转向器多数是 双指销式，即有两个指销， 第四节 转向传动机构 从转向器到转向轮之间的所有传动杆件总称为 配套课件： kcnr23_04_01.htm- kcnr23_04_04.htm
转向传动机构。 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，使转向轮偏 转，并使两转向轮偏转角按一定关系变化，以保 证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。 一、与非独立悬架配用的转向传动机构 1.转向传动机构的组成 转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转 向节臂和转向梯形等零部件共同组成，其中转向 梯形由梯形臂、转向横拉杆和前梁共同构成。 2.转向摇臂 循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器 通过转向摇臂与转向直拉杆相连。转向摇臂的大 端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴的外端 连接，小端通过球头销与转向直拉杆作空间铰链 连接。 3.转向直拉杆 转向直拉杆是转向摇臂与转向节臂之间的 传动杆件，具有传力和缓冲作用。在转向轮偏转 且因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直
10 转向传动机构。 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，使转向轮偏 转，并使两转向轮偏转角按一定关系变化，以保 证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。 一、与非独立悬架配用的转向传动机构 1．转向传动机构的组成 转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转 向节臂和转向梯形等零部件共同组成，其中转向 梯形由梯形臂、转向横拉杆和前梁共同构成。 2．转向摇臂 循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器 通过转向摇臂与转向直拉杆相连。转向摇臂的大 端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴的外端 连接，小端通过球头销与转向直拉杆作空间铰链 连接。 3．转向直拉杆 转向直拉杆是转向摇臂与转向节臂之间的 传动杆件，具有传力和缓冲作用。在转向轮偏转 且因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直