第21章 汽車轉向系

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1、第第2121章章 汽車轉向系汽車轉向系根據(jù)駕駛員的意愿，改變汽車根據(jù)駕駛員的意愿，改變汽車的行駛方向的行駛方向恢復汽車的行駛方向恢復汽車的行駛方向一、轉向系功用一、轉向系功用 使汽車轉向輪相對于汽車縱軸線偏轉一定使汽車轉向輪相對于汽車縱軸線偏轉一定角度的專設機構稱為轉向系角度的專設機構稱為轉向系. .1二、汽車轉向系運動分析二、汽車轉向系運動分析2 只有當四個車輪的軸線交于一點時只有當四個車輪的軸線交于一點時, ,才能保證各車輪作純滾動才能保證各車輪作純滾動而不滑動。而不滑動。 當外轉向輪轉角達到最大時當外轉向輪轉角達到最大時, ,轉彎半徑最小轉彎半徑最小,R=L/sin,R=L/sin。3影

2、響轉向性能的參數(shù)影響轉向性能的參數(shù)1 1、轉向系角傳動比：、轉向系角傳動比： 轉向盤轉角增量與轉向節(jié)（轉向車輪）相應轉角轉向盤轉角增量與轉向節(jié)（轉向車輪）相應轉角增量比值。增量比值。 角傳動比越大，駕駛員操縱轉向盤越省力，但角傳角傳動比越大，駕駛員操縱轉向盤越省力，但角傳動比過大，要得到一定的汽車轉角，轉向盤的轉角會動比過大，要得到一定的汽車轉角，轉向盤的轉角會過大，導致轉向不靈。過大，導致轉向不靈。2 2、轉向盤自由行程：、轉向盤自由行程： 轉向盤在空轉階段的角行程稱為自由行程。轉向盤在空轉階段的角行程稱為自由行程。 轉向盤自由行程有利于緩和路面沖擊和避免駕駛轉向盤自由行程有利于緩和路面沖擊

3、和避免駕駛員過度緊張，但自由行程過大，導致轉向不靈。員過度緊張，但自由行程過大，導致轉向不靈。 一般為一般為10100 0-15-150 0。43 3、轉向器傳動效率：、轉向器傳動效率： 轉向器輸出功率與輸入功率之比。轉向器輸出功率與輸入功率之比。 由轉向軸輸入，由轉向橫拉桿輸出時，為正效率；當由相由轉向軸輸入，由轉向橫拉桿輸出時，為正效率；當由相反方向傳動時，為逆效率。反方向傳動時，為逆效率。 正效率高，轉向操作輕便靈活；逆效率高，路面反力容易正效率高，轉向操作輕便靈活；逆效率高，路面反力容易傳到方向盤上，利于汽車轉向結束后轉向輪和轉向盤自動回正，傳到方向盤上，利于汽車轉向結束后轉向輪和轉向

4、盤自動回正，但壞路對車輪的沖擊也會傳到轉向盤上，發(fā)生但壞路對車輪的沖擊也會傳到轉向盤上，發(fā)生“打手打手”現(xiàn)象。現(xiàn)象。 根據(jù)逆效率大小不同，轉向器分為可逆式、極限可逆式和不根據(jù)逆效率大小不同，轉向器分為可逆式、極限可逆式和不可逆式?？赡媸健?現(xiàn)代汽車多用極限可逆轉向器，其反向傳力性能介于可逆現(xiàn)代汽車多用極限可逆轉向器，其反向傳力性能介于可逆和不可逆之間，駕駛員有一定路感，轉向輪也可實現(xiàn)自動回正，和不可逆之間，駕駛員有一定路感，轉向輪也可實現(xiàn)自動回正，而且只有路面沖擊很大時，才能部分地傳到轉向盤上。而且只有路面沖擊很大時，才能部分地傳到轉向盤上。 另外另外, ,車輪定位和轉向傳動機構的幾何尺寸對轉

5、向性能車輪定位和轉向傳動機構的幾何尺寸對轉向性能也有一定影響。也有一定影響。5三、轉向系分類三、轉向系分類汽車轉向系根據(jù)其轉向能源的不同，可以分為：汽車轉向系根據(jù)其轉向能源的不同，可以分為：機械轉向系機械轉向系動力轉向系動力轉向系61、機械轉向系機械轉向系轉向操轉向操縱機構縱機構轉向傳動轉向傳動機構機構轉向轉向器器7機械式轉向系的工作過程機械式轉向系的工作過程8轉向盤轉向盤轉向軸轉向軸轉向器轉向器轉向搖臂轉向搖臂直拉桿直拉桿轉向節(jié)臂轉向節(jié)臂左轉向節(jié)左轉向節(jié)轉向梯形轉向梯形右轉向節(jié)右轉向節(jié)力的傳遞路線力的傳遞路線9（1 1）轉向操縱機構）轉向操縱機構轉向轉向盤盤轉向軸轉向軸轉向轉向萬向節(jié)萬向節(jié)包

6、括轉向盤包括轉向盤(steering wheel)、轉向柱管、轉向柱管(steering column)、轉、轉向軸向軸(steering shaft)、上萬向節(jié)、下萬向節(jié)、上萬向節(jié)、下萬向節(jié)10I. 轉向盤轉向盤(steering wheel)n轉向盤由輪緣，輪轉向盤由輪緣，輪輻和輪轂組成輻和輪轂組成n安全性，具有柔軟安全性，具有柔軟的外表皮，且應能的外表皮，且應能變形，減輕駕駛員變形，減輕駕駛員受傷。受傷。n轉向盤上都裝有喇轉向盤上都裝有喇叭按鈕叭按鈕輪緣輪緣輪輻輪輻輪轂輪轂11II. 轉向軸和轉向柱管轉向軸和轉向柱管n轉向軸是連接轉向盤和轉向器的傳動件；轉向軸是連接轉向盤和轉向器的傳動件

7、；n轉向柱管安裝在車身上，支承著轉向盤。轉向軸從轉轉向柱管安裝在車身上，支承著轉向盤。轉向軸從轉向柱管中穿過。向柱管中穿過。12 轎車還轎車還要求轉向要求轉向柱管也必柱管也必須備有緩須備有緩和沖擊的和沖擊的安全裝置安全裝置III. .轉向軸的安全裝置轉向軸的安全裝置131415緩沖吸能式轉向操縱機械緩沖吸能式轉向操縱機械鋼球滾壓變形裝置鋼球滾壓變形裝置波紋管變形吸能裝置波紋管變形吸能裝置網(wǎng)格狀吸能裝置網(wǎng)格狀吸能裝置16聯(lián)軸節(jié)聯(lián)軸節(jié)上轉向軸上轉向軸下轉向軸下轉向軸轉向盤轉向盤舉例：桑塔納轎車轉向軸安全裝置舉例：桑塔納轎車轉向軸安全裝置17正向傳動：正向傳動： 作用力從轉向盤傳到轉向搖臂的過程。作

8、用力從轉向盤傳到轉向搖臂的過程。逆向傳動：逆向傳動： 轉向搖臂將地面的沖擊力傳到轉向盤的過程。轉向搖臂將地面的沖擊力傳到轉向盤的過程。極限可逆式轉向系：極限可逆式轉向系： 當?shù)孛鏇_擊力很大時，沖擊力才能傳到轉向盤上，即正效率當?shù)孛鏇_擊力很大時，沖擊力才能傳到轉向盤上，即正效率遠大于逆效率的轉向器。遠大于逆效率的轉向器。轉向盤自由行程：轉向盤自由行程： 轉動轉向盤消除傳動副之間的間隙后，車輪才偏轉，此時轉轉動轉向盤消除傳動副之間的間隙后，車輪才偏轉，此時轉向盤轉過的角度為轉向盤自由行程。向盤轉過的角度為轉向盤自由行程。功用：功用：增大轉向盤傳到轉向節(jié)的力，并改變力的傳遞方向。增大轉向盤傳到轉向節(jié)

9、的力，并改變力的傳遞方向。概念：概念：（2 2）機械轉向器）機械轉向器(steering gear)18I. 循環(huán)球式轉向器循環(huán)球式轉向器19循環(huán)球式轉向器循環(huán)球式轉向器結構結構、工作過程、工作過程特點：特點：正傳動效率很高，操正傳動效率很高，操縱輕便，使用壽命長。縱輕便，使用壽命長。但逆效率也高，容易但逆效率也高，容易將路面沖擊力傳到轉將路面沖擊力傳到轉向盤上。向盤上。兩級傳動副：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。第一級是螺桿螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。20II. 齒輪齒條式轉向器齒輪齒條式轉向器轉向過程：轉向過程： 轉向盤轉向軸萬轉向盤轉向軸萬向節(jié)轉向器轉

10、向輪向節(jié)轉向器轉向輪21齒輪齒條式轉向器的工作過程齒輪齒條式轉向器的工作過程22舉例：齒輪齒條式轉向器舉例：齒輪齒條式轉向器23III. 蝸桿曲柄指銷式轉向器蝸桿曲柄指銷式轉向器搖搖臂臂軸軸指銷指銷螺桿螺桿結構：結構： 蝸桿曲柄指蝸桿曲柄指銷式轉向器的傳銷式轉向器的傳動副以轉向蝸桿動副以轉向蝸桿為主動件，裝在為主動件，裝在搖臂軸上的指銷搖臂軸上的指銷為從動件。為從動件。搖搖臂臂軸軸指銷指銷螺桿螺桿24 蝸桿轉動蝸桿轉動時，指銷繞軸時，指銷繞軸軸線沿圓弧運軸線沿圓弧運動，并帶動轉動，并帶動轉向搖臂軸轉向搖臂軸轉動。動。螺桿螺桿指銷指銷搖臂軸搖臂軸工作過程：工作過程：曲柄指銷式轉向器曲柄指銷式轉向

11、器裝配裝配25（3）轉向傳動機構）轉向傳動機構I. 功用：功用： 傳力給轉向傳力給轉向輪，且使轉向輪輪，且使轉向輪偏轉角按一定的偏轉角按一定的關系變化，以實關系變化，以實現(xiàn)汽車順利轉現(xiàn)汽車順利轉向。向。26II. 轉向傳動機構的工作過程轉向傳動機構的工作過程前輪轉向傳動機構傳動過程前輪轉向傳動機構傳動過程27轉向搖臂轉向搖臂轉向直拉桿轉向直拉桿轉向梯形臂轉向梯形臂左轉向節(jié)左轉向節(jié)轉向橫拉桿轉向橫拉桿轉向梯形臂轉向梯形臂右轉向節(jié)右轉向節(jié)前輪轉向傳動機構的工作過程前輪轉向傳動機構的工作過程28四輪驅動的轉向傳動機構的傳動過程四輪驅動的轉向傳動機構的傳動過程29齒輪齒條式轉向系的轉向傳動機構的傳動過

12、程齒輪齒條式轉向系的轉向傳動機構的傳動過程30III. 轉向傳動機構的組成與布置轉向傳動機構的組成與布置組成與布置形式取決于轉向器的位置和轉向輪懸架的類型組成與布置形式取決于轉向器的位置和轉向輪懸架的類型 與非獨立懸架配用的轉與非獨立懸架配用的轉向傳動機構向傳動機構結構組成結構組成：轉向搖臂轉向搖臂(pitman arm)、轉向直拉桿轉向直拉桿( (drag link)、轉向節(jié)臂轉向節(jié)臂(knuckle arm)和和由轉向橫拉桿由轉向橫拉桿(tie rod)與與兩個梯形臂組成的轉向梯兩個梯形臂組成的轉向梯形。形。31a.后置式后置式:是在前是在前橋僅為轉向橋，橋僅為轉向橋，將轉向梯形布將轉向梯

13、形布置在前橋之后，置在前橋之后，這種布置稱為這種布置稱為后置式如：后置式如：CAl091轉向梯形轉向梯形搖臂搖臂轉向器轉向器直拉桿直拉桿32 在發(fā)動機位在發(fā)動機位置較低或轉向置較低或轉向橋兼為驅動橋橋兼為驅動橋的情況下，為的情況下，為避免運動干涉，避免運動干涉，通常將轉向梯通常將轉向梯形機構布置在形機構布置在前橋之前前橋之前轉向器轉向器搖臂搖臂直拉桿直拉桿轉向梯形轉向梯形b.b.前置式：前置式：33 借助球頭銷借助球頭銷直接帶動轉向橫直接帶動轉向橫拉桿，從而推使拉桿，從而推使兩側梯形臂轉動兩側梯形臂轉動如：北京如：北京BJ2020NBJ2020N型越野型越野汽車汽車轉向器轉向器搖搖臂臂直拉桿直

14、拉桿轉向轉向梯形梯形c. .轉向直拉桿轉向直拉桿(drag link)橫置橫置: :34與獨立懸架配用的轉向傳動機構與獨立懸架配用的轉向傳動機構n采用獨立式懸架的轉向輪可以相對于車架單獨運動；采用獨立式懸架的轉向輪可以相對于車架單獨運動；采用斷開式的轉向傳動機構。采用斷開式的轉向傳動機構。轉向梯形分成兩段轉向梯形分成兩段轉向梯形分成三段轉向梯形分成三段35轉向盤轉向盤轉向軸轉向軸轉向萬向節(jié)轉向萬向節(jié)轉向器轉向器轉向搖臂轉向搖臂轉向直拉桿轉向直拉桿轉向節(jié)臂轉向節(jié)臂轉向節(jié)轉向節(jié)梯形臂梯形臂橫拉桿橫拉桿轉向梯形轉向梯形機械轉向系組成機械轉向系組成362、動力轉向系、動力轉向系應用應用轉向阻力很大的汽

15、車轉向阻力很大的汽車 轉向能源轉向能源一小部分是駕駛員體力一小部分是駕駛員體力大部分是發(fā)動機大部分是發(fā)動機( (或電機或電機) )的動力的動力特點特點駕駛員控制，對傳動裝置施加隨駕駛員控制，對傳動裝置施加隨動漸進壓力，實現(xiàn)轉向動漸進壓力，實現(xiàn)轉向37動力轉向分類：動力轉向分類：按部件位置按部件位置整體式動力轉向系整體式動力轉向系半整體式動力轉向系半整體式動力轉向系轉向加力器轉向加力器按轉向能源按轉向能源液壓動力轉向系液壓動力轉向系氣壓動力轉向系氣壓動力轉向系38（1 1）氣壓動力轉向系）氣壓動力轉向系采用氣壓制動的汽車采用氣壓制動的汽車前軸載質量為前軸載質量為37噸噸重型汽車不采用（氣壓低于重

16、型汽車不采用（氣壓低于0.7MPa ，部件大），部件大）應用應用39（2）液壓動力轉向系）液壓動力轉向系機械轉向器機械轉向器轉向搖臂轉向搖臂轉向拉桿轉向拉桿轉向節(jié)轉向節(jié)梯形臂梯形臂轉向橫拉桿轉向橫拉桿轉向油罐轉向油罐轉向油泵轉向油泵轉向控制閥轉向控制閥轉向動力缸轉向動力缸I. I. 結構：結構：在機械轉向系統(tǒng)的基礎上加設一套轉向加力裝置而形成在機械轉向系統(tǒng)的基礎上加設一套轉向加力裝置而形成(Hydraulic Power Steering 簡稱簡稱 HPS)40II. 液壓動力轉向系基本工作過程液壓動力轉向系基本工作過程駕駛員駕駛員機械轉向機械轉向轉向油泵轉向油泵動力轉向動力轉向轉向轉向油罐油

17、罐轉向轉向油泵油泵轉向動轉向動力缸力缸轉向轉向控制控制閥閥41液壓式動力轉向系統(tǒng)結構液壓式動力轉向系統(tǒng)結構轉向油罐轉向油罐轉向油泵轉向油泵轉向控制閥轉向控制閥轉向動力缸轉向動力缸機械機械 轉轉向器向器動力動力缸缸控制閥控制閥油罐油罐油泵油泵轉向傳動機構轉向傳動機構動力轉向裝置動力轉向裝置42液壓動力轉向系工作原理液壓動力轉向系工作原理 駕駛員轉動轉向駕駛員轉動轉向盤，首先實現(xiàn)機械轉盤，首先實現(xiàn)機械轉向向 同時，轉向器內同時，轉向器內控制閥轉動，使轉向控制閥轉動，使轉向動力缸產(chǎn)生液壓作用動力缸產(chǎn)生液壓作用力，幫助駕駛員轉向力，幫助駕駛員轉向43III. 液壓動力轉向系的類型液壓動力轉向系的類型液

18、壓轉向系統(tǒng)類型液壓轉向系統(tǒng)類型常流式液壓動力轉向系常流式液壓動力轉向系常壓式液壓動力轉向系常壓式液壓動力轉向系a.a.常壓式液壓轉向系常壓式液壓轉向系機械機械 轉轉向器向器油罐油罐儲能器儲能器轉向動力缸轉向動力缸控制閥控制閥結構：結構：44常壓動力轉向的工作原理常壓動力轉向的工作原理儲能器壓力定值時，儲能器壓力定值時，油泵空轉油泵空轉轉向時，控制閥開轉向時，控制閥開啟，動力缸工作啟，動力缸工作動動力轉向力轉向轉向停止，控制閥轉向停止，控制閥關閉關閉液壓管路中總高壓液壓管路中總高壓儲能器儲能器控制閥控制閥45b.b.常流式液壓轉向系常流式液壓轉向系機械機械 轉向轉向器器動力動力缸缸控制閥控制閥油

19、罐油罐油油泵泵流量控制閥流量控制閥安全閥安全閥單向單向閥閥46常流式液壓轉向系工作過程常流式液壓轉向系工作過程不轉向，控制閥常開啟；不轉向，控制閥常開啟；動力缸兩腔均與低壓油路動力缸兩腔均與低壓油路相通，油泵空轉相通，油泵空轉轉向時，控制閥工作；轉向時，控制閥工作；動力缸的相應油腔通輸出動力缸的相應油腔通輸出油管，另一腔仍通回油管油管，另一腔仍通回油管轉向停止，控制閥隨即轉向停止，控制閥隨即回到中立位置回到中立位置47C C、兩種液壓動力轉向系比較、兩種液壓動力轉向系比較常壓式優(yōu)點：常壓式優(yōu)點：儲能器蓄能，可用小流量的油泵，且儲能器蓄能，可用小流量的油泵，且在油泵不轉時保持一定的轉向加力能力在

20、油泵不轉時保持一定的轉向加力能力常流式優(yōu)點：常流式優(yōu)點：結構簡單、油泵壽命長，泄漏少，消結構簡單、油泵壽命長，泄漏少，消耗功率也較小耗功率也較小目前常壓式應用很少，常流式廣泛應用于各型汽車目前常壓式應用很少，常流式廣泛應用于各型汽車48d d、常流式轉向系的結構布置方案、常流式轉向系的結構布置方案按機械轉向器、轉向控制閥和轉向動力缸三者按機械轉向器、轉向控制閥和轉向動力缸三者的組合及相對位置有如下三種布置方案。的組合及相對位置有如下三種布置方案。整體式整體式動力轉向動力轉向半整體式半整體式動力轉向動力轉向動力轉向加力器動力轉向加力器49 整體式：整體式：機械轉向器和轉向動力缸設計成一體，并與機

21、械轉向器和轉向動力缸設計成一體，并與轉向控制閥組裝在一起。轉向控制閥組裝在一起。機械機械 轉轉向器向器動力缸動力缸控制閥控制閥油罐油罐油泵油泵流量控制閥流量控制閥安全安全閥閥單向單向閥閥50 半整體式：半整體式：將轉向控制閥同機械轉向器組合成一個將轉向控制閥同機械轉向器組合成一個部件，而動力缸則作為獨立件。部件，而動力缸則作為獨立件。機械機械 轉轉向器向器動力缸動力缸控制閥控制閥油油罐罐油泵油泵流量控制閥流量控制閥安全閥安全閥單向單向閥閥51 轉向加力器：轉向加力器：機械轉向器作為獨立件，而控制機械轉向器作為獨立件，而控制閥和動力缸組合成一個部件。閥和動力缸組合成一個部件。機械機械 轉轉向器向

22、器動力缸動力缸控制控制閥閥52 整體式動力轉向器結構整體式動力轉向器結構機械機械 轉轉向器向器動力缸動力缸控制閥控制閥53 控制閥控制閥閥體閥體扭桿扭桿閥心閥心閥體閥體閥心閥心 控制閥為轉閥，由閥體、閥心和扭桿組成?？刂崎y為轉閥，由閥體、閥心和扭桿組成。 閥體呈圓桶形，外表面分別制有三道油環(huán)槽和三閥體呈圓桶形，外表面分別制有三道油環(huán)槽和三道密封環(huán)槽：中間油環(huán)槽內開油孔，通油泵，兩側開道密封環(huán)槽：中間油環(huán)槽內開油孔，通油泵，兩側開油孔分別通動力缸左右腔；油孔分別通動力缸左右腔； 內表面制的縱槽，形成槽肩；內表面制的縱槽，形成槽肩； 下端分別開有缺口和固定鎖銷，用于傳遞動力。下端分別開有缺口和固定

23、鎖銷，用于傳遞動力。54直線行駛直線行駛工作過程工作過程 閥心處于中間位置，油泵來油經(jīng)閥體中間油環(huán)槽閥心處于中間位置，油泵來油經(jīng)閥體中間油環(huán)槽進入閥體和閥心之間，因閥心縱槽與槽肩間隙相等，進入閥體和閥心之間，因閥心縱槽與槽肩間隙相等，流向動力缸上、下腔油量相等。同時，經(jīng)閥體組件的流向動力缸上、下腔油量相等。同時，經(jīng)閥體組件的空隙流回油罐?？障读骰赜凸?。55轉彎時（左轉）轉彎時（左轉） 轉向盤帶動短軸和閥心逆時針轉動，同時轉向盤轉向盤帶動短軸和閥心逆時針轉動，同時轉向盤上轉矩通過扭桿帶動閥體轉動；由于轉向阻力的存在，上轉矩通過扭桿帶動閥體轉動；由于轉向阻力的存在，使閥體轉動角小于閥心轉角，兩者產(chǎn)

24、生相對角位移，使閥體轉動角小于閥心轉角，兩者產(chǎn)生相對角位移，使通動力缸上、下腔的進油縫隙變化，下腔進油縫隙使通動力缸上、下腔的進油縫隙變化，下腔進油縫隙小回油縫隙大，上腔進油縫隙大回油縫隙小，在壓力小回油縫隙大，上腔進油縫隙大回油縫隙小，在壓力差作用下，使齒條差作用下，使齒條- -活塞發(fā)生移動而產(chǎn)生助力?；钊l(fā)生移動而產(chǎn)生助力。56 右轉與左轉基本相似，但作用結果是下腔進油縫右轉與左轉基本相似，但作用結果是下腔進油縫隙大回油縫隙小，上腔進油縫隙小回油縫隙大，在壓隙大回油縫隙小，上腔進油縫隙小回油縫隙大，在壓力差作用下，使齒條力差作用下，使齒條- -活塞發(fā)生反向移動而產(chǎn)生助力?；钊l(fā)生反向移動而

25、產(chǎn)生助力。右轉右轉57注：注： 在轉向過程中，車輪的偏轉位置和速度應在轉向過程中，車輪的偏轉位置和速度應與轉向盤轉動相對應，既隨動；與轉向盤轉動相對應，既隨動； 轉向后，應有自動回正作用。轉向后，應有自動回正作用。 在助力轉向系統(tǒng)中都能得到保證。在助力轉向系統(tǒng)中都能得到保證。58由機械轉向器、電動機、由機械轉向器、電動機、離合器、控制裝置、轉離合器、控制裝置、轉矩傳感器和車速傳感器矩傳感器和車速傳感器組成組成轉矩傳感轉矩傳感器器電動電動機機離合器離合器減速器減速器轉向器轉向器3、電子控制式動力轉向系統(tǒng)、電子控制式動力轉向系統(tǒng)(Electric Power Steering 簡稱簡稱 EPS)

26、EPSEPS最早在最早在19881988年年由日本鈴木公司在由日本鈴木公司在CervoCervo車上裝備，它用車上裝備，它用電動機直接提供助力，電動機直接提供助力，助力大小由電控單元助力大小由電控單元（ECUECU）控制。）控制。（1 1）EPSEPS基本結構基本結構59（2 2）EPSEPS工作原理工作原理扭矩扭矩傳感傳感器器車速車速傳感器傳感器電動機電動機轉向助力轉向助力控制裝置控制裝置60（3 3）EPSEPS關鍵部件關鍵部件 扭矩傳感器和車速傳感器：扭矩傳感器和車速傳感器：測量駕駛員作用在轉向盤測量駕駛員作用在轉向盤上的力矩大小與方向，以及轉向盤轉角大小和方向。上的力矩大小與方向，以及

27、轉向盤轉角大小和方向。 電動機：電動機：根據(jù)電子控制單元的指令輸出適宜的助力扭矩。根據(jù)電子控制單元的指令輸出適宜的助力扭矩。 減速機構：減速機構：與電動機相連，起減速增扭作用，可用蝸輪與電動機相連，起減速增扭作用，可用蝸輪 蝸桿機構或行星齒輪機構。蝸桿機構或行星齒輪機構。 電子控制單元：電子控制單元：根據(jù)傳感器的信號，進行邏輯分析與根據(jù)傳感器的信號，進行邏輯分析與 算，發(fā)出指令，控制電動機和離合器動作。另外，算，發(fā)出指令，控制電動機和離合器動作。另外，ECU ECU 通過采集電動機電流、發(fā)電機電壓、發(fā)動機工況等信通過采集電動機電流、發(fā)電機電壓、發(fā)動機工況等信 號判斷系統(tǒng)工作狀況，具有安全保護和

28、自診斷功能。號判斷系統(tǒng)工作狀況，具有安全保護和自診斷功能。614、四輪轉向技術、四輪轉向技術 現(xiàn)代汽車，特別是高級轎車，發(fā)動機功率不斷增加，現(xiàn)代汽車，特別是高級轎車，發(fā)動機功率不斷增加，速度不斷提高，高速行駛中，相對于速度不斷提高，高速行駛中，相對于 一定的轉向角增量，一定的轉向角增量，車身橫擺角速度和橫向加速度增大，使汽車操縱性和穩(wěn)定車身橫擺角速度和橫向加速度增大，使汽車操縱性和穩(wěn)定性變差。為改善汽車轉向操縱性能，提高汽車高速行駛安性變差。為改善汽車轉向操縱性能，提高汽車高速行駛安全性和轉彎靈活性，現(xiàn)代汽車逐漸采用四輪轉向。全性和轉彎靈活性，現(xiàn)代汽車逐漸采用四輪轉向。 四輪轉向系統(tǒng)四輪轉向系

29、統(tǒng)(4 wheel steering System): 是指汽車是指汽車依靠后輪和前輪共同完成轉向任務依靠后輪和前輪共同完成轉向任務.四輪轉向的目的在于低四輪轉向的目的在于低速行駛時依靠逆向轉向（前輪與后輪轉角方向相反）改善汽速行駛時依靠逆向轉向（前輪與后輪轉角方向相反）改善汽車的操作性，獲得較小的轉向半徑，在中高速行駛時依靠同車的操作性，獲得較小的轉向半徑，在中高速行駛時依靠同向轉向（前輪與后輪的轉角方向相同），減小汽車的橫擺運向轉向（前輪與后輪的轉角方向相同），減小汽車的橫擺運動，提高車道變更和曲線行駛的操縱穩(wěn)定性。動，提高車道變更和曲線行駛的操縱穩(wěn)定性。62 確保車輛良好的操縱性和穩(wěn)定性

30、確保車輛良好的操縱性和穩(wěn)定性, ,即有效控制車輛的即有效控制車輛的橫向運動特性橫向運動特性, ,以充分保證車輛的操縱穩(wěn)定性。以充分保證車輛的操縱穩(wěn)定性。 轉向響應快；轉向響應快； 轉向能力強；轉向能力強； 直線行駛穩(wěn)定性好；直線行駛穩(wěn)定性好； 低速性能好。低速性能好。(1)(1)四輪轉向系統(tǒng)的的功能四輪轉向系統(tǒng)的的功能: :(2)(2)四輪轉向系統(tǒng)的優(yōu)點四輪轉向系統(tǒng)的優(yōu)點: :63I.低速轉向低速轉向:使后輪與前輪反向偏轉，減小轉彎半徑；使后輪與前輪反向偏轉，減小轉彎半徑；（3）四輪轉向特性：）四輪轉向特性： 低速轉向時，若兩前輪轉向角相同，則低速轉向時，若兩前輪轉向角相同，則4WS4WS汽車

31、的轉向半徑更小，內輪汽車的轉向半徑更小，內輪差也小，轉向性能好。對小轎車而言，如果后輪逆向轉向差也小，轉向性能好。對小轎車而言，如果后輪逆向轉向5 5度，則可以減少度，則可以減少最小轉向半徑最小轉向半徑0.50.5米，內輪差約米，內輪差約0.10.1米。米。 2WS 2WS汽車的情況汽車的情況是后輪不轉向，所是后輪不轉向，所以轉向中心大致在以轉向中心大致在后軸的延長線上后軸的延長線上; ; 4WS 4WS汽車的情況汽車的情況是對后輪進行逆向是對后輪進行逆向操縱，轉向中心比操縱，轉向中心比2WS2WS汽車靠近車體汽車靠近車體處。處。64 II.中高速轉向中高速轉向:使后輪與前輪同向偏轉，減小轉向

32、過程中使后輪與前輪同向偏轉，減小轉向過程中的橫向擺動，提高轉向靈活性和穩(wěn)定性。的橫向擺動，提高轉向靈活性和穩(wěn)定性。2WS4WS 理想的高速轉向運動理想的高速轉向運動狀態(tài)是盡可能使車體的傾狀態(tài)是盡可能使車體的傾向和前進方向一致，從而向和前進方向一致，從而使后輪產(chǎn)生足夠的旋轉向使后輪產(chǎn)生足夠的旋轉向心力。在心力。在4WS4WS汽車通過對后汽車通過對后輪同向轉向操縱，使后輪輪同向轉向操縱，使后輪也產(chǎn)生側偏角，使它與前也產(chǎn)生側偏角，使它與前輪的旋轉向心力相平衡，輪的旋轉向心力相平衡，從而抑制自轉運動，得到從而抑制自轉運動，得到車體方向和車輛前進方向車體方向和車輛前進方向一致的穩(wěn)定轉向狀態(tài)一致的穩(wěn)定轉向

33、狀態(tài)65（4）四輪轉向的類型）四輪轉向的類型1）機械式四輪轉向；）機械式四輪轉向；2）液壓式四輪轉向；）液壓式四輪轉向；3）電控機械式四輪轉向；）電控機械式四輪轉向；4）電控液壓式四輪轉向；）電控液壓式四輪轉向；5）電控電動式四輪轉向。）電控電動式四輪轉向。661 1）機械式四輪轉向系統(tǒng)）機械式四輪轉向系統(tǒng)主要由前輪轉向器、輔助齒輪、長軸和后輪轉向機構組成。主要由前輪轉向器、輔助齒輪、長軸和后輪轉向機構組成。 這種四輪轉向系統(tǒng)控制后輪偏轉的參數(shù)只有一個這種四輪轉向系統(tǒng)控制后輪偏轉的參數(shù)只有一個, ,即即前前輪轉角輪轉角( (轉向盤偏角轉向盤偏角) )。67 后輪轉向機構后輪轉向機構: :包括偏

34、心輪、曲柄銷、行星齒輪、內齒包括偏心輪、曲柄銷、行星齒輪、內齒圈、滑塊、導向器和輸出桿等組成。圈、滑塊、導向器和輸出桿等組成。 當偏心軸旋轉時由曲當偏心軸旋轉時由曲柄銷柄銷1 1帶動行星齒輪繞行帶動行星齒輪繞行星齒圈作自轉和公轉，星齒圈作自轉和公轉，并使曲柄銷并使曲柄銷2 2作弧形運動，作弧形運動，通過滑塊和導向器驅動通過滑塊和導向器驅動輸出桿使后輪偏轉。輸出桿使后輪偏轉。 特點：特點：高速行駛高速行駛( (方向方向盤轉角較小盤轉角較小) )時，前后輪時，前后輪同向偏轉；低速行駛同向偏轉；低速行駛( (方方向盤轉角較大向盤轉角較大) )時時, ,前后輪前后輪反向偏轉。反向偏轉。682 2）電控

35、液壓式四輪轉向系統(tǒng)）電控液壓式四輪轉向系統(tǒng) 主要由車速傳感器、轉向盤轉角傳感器、電控單元、前輪主要由車速傳感器、轉向盤轉角傳感器、電控單元、前輪轉向器、后輪轉向控制閥、后輪轉向油缸、及油泵等組成。轉向器、后輪轉向控制閥、后輪轉向油缸、及油泵等組成。 這種四輪這種四輪轉向系統(tǒng)可轉向系統(tǒng)可同時按同時按車速車速和前輪轉角和前輪轉角對后輪的轉對后輪的轉角進行控制。角進行控制。69后輪轉向控制閥后輪轉向控制閥: :主要由滑閥、電磁閥、活塞和彈簧等組成。主要由滑閥、電磁閥、活塞和彈簧等組成。 當汽車當汽車直線行駛直線行駛時，受電時，受電控單元控制電磁閥控單元控制電磁閥5 5和和1111均不均不工作，滑閥工

36、作，滑閥8 8處于中間位置，處于中間位置，節(jié)流孔節(jié)流孔OF1OF1和和OF2OF2開度相同，后開度相同，后輪轉向缸左、右腔油壓相同；輪轉向缸左、右腔油壓相同； 當汽車當汽車轉向過程中轉向過程中，需后，需后輪向一側偏轉輪向一側偏轉( (假設左轉假設左轉) )，電，電控單元指令右端電磁閥控單元指令右端電磁閥5 5工作，工作，推動滑閥推動滑閥8 8左移，節(jié)流孔左移，節(jié)流孔OF1OF1關關閉、閉、OF2OF2開度增大，使后輪轉開度增大，使后輪轉向缸左腔進油油壓增大向缸左腔進油油壓增大, ,而右而右腔回油油壓減小。腔回油油壓減小。70大轉向角控制（低速時）大轉向角控制（低速時）71 當當前輪向左轉向前輪

37、向左轉向時，閥套筒向左方向移動，并與閥時，閥套筒向左方向移動，并與閥心之間產(chǎn)生相對位移。如圖所示心之間產(chǎn)生相對位移。如圖所示a a和和b b部位被節(jié)流，高壓部位被節(jié)流，高壓作用于動力油缸的右室，推動活塞桿向左移動，而后作用于動力油缸的右室，推動活塞桿向左移動，而后輪輪就向右轉向就向右轉向。 當活塞桿向左移動時，因為脈沖電機不工作，閥控當活塞桿向左移動時，因為脈沖電機不工作，閥控制桿就以支點制桿就以支點A A為中心回轉并將閥心從為中心回轉并將閥心從B B點移到左方的點移到左方的B B點。因此，打開處于節(jié)流狀態(tài)的閥點。因此，打開處于節(jié)流狀態(tài)的閥a a部分以及部分以及b b部分，部分，降低動力油缸右

38、室的壓力，結果是當活塞桿移動到規(guī)定降低動力油缸右室的壓力，結果是當活塞桿移動到規(guī)定的位置時，的位置時，a a部分以及部分以及b b部分的節(jié)流壓力與來自車輪的外部分的節(jié)流壓力與來自車輪的外力相平衡，后輪就不能進行更多的轉向。力相平衡，后輪就不能進行更多的轉向。72小轉向角控制（高速時）小轉向角控制（高速時）73 當當前輪向左轉向前輪向左轉向時，帶時，帶從動齒輪向左旋轉，閥控從動齒輪向左旋轉，閥控制桿的上斷支點制桿的上斷支點A A就以從動齒輪中心就以從動齒輪中心O O為回轉中心移動為回轉中心移動到到A A。脈沖電機剛起動瞬間，后轉向軸還沒有運動，。脈沖電機剛起動瞬間，后轉向軸還沒有運動，所以閥控制

39、桿就以所以閥控制桿就以C C點為回轉中心向左運動，桿中央點為回轉中心向左運動，桿中央的的B B點成為點成為B B點，使閥心向左移動。纜繩不動時，閥套點，使閥心向左移動。纜繩不動時，閥套筒固定不動，與閥套筒產(chǎn)生相對位移，閥的筒固定不動，與閥套筒產(chǎn)生相對位移，閥的a a部分以部分以及及b b部分被節(jié)流，高壓油進入油缸左室，部分被節(jié)流，高壓油進入油缸左室，推動活塞桿推動活塞桿向右移動，而后向右移動，而后輪就向左轉向輪就向左轉向。743）電控電動式四輪轉向系統(tǒng)）電控電動式四輪轉向系統(tǒng) 主要由微機控制單元、前后輪轉向執(zhí)行器、主要由微機控制單元、前后輪轉向執(zhí)行器、主副前輪轉向傳感器、主副后輪轉向傳感器、主

40、副前輪轉向傳感器、主副后輪轉向傳感器、后輪轉速傳感器、車速傳感器等組成。其前后后輪轉速傳感器、車速傳感器等組成。其前后輪轉向器均由電動助力。輪轉向器均由電動助力。 發(fā)動機工作時，由微機控制單元不斷地從各發(fā)動機工作時，由微機控制單元不斷地從各傳感器獲取信息。若轉向盤轉動，控制單元對所傳感器獲取信息。若轉向盤轉動，控制單元對所得信息進行分析，并計算出適當?shù)暮筝嗈D向角，得信息進行分析，并計算出適當?shù)暮筝嗈D向角，然后將電壓或電流輸?shù)角?、后輪轉向電動機使前、然后將電壓或電流輸?shù)角?、后輪轉向電動機使前、后輪轉向。后輪轉向。75（4）四輪轉向系統(tǒng)工作特性）四輪轉向系統(tǒng)工作特性 當車速低于當車速低于29km/

41、h29km/h轉向時，后輪會立即開始轉向時，后輪會立即開始向與前輪相反方向轉動；向與前輪相反方向轉動； 當車速為零時，后輪最大轉向角為當車速為零時，后輪最大轉向角為6 60 0； 當車速為當車速為29km/h29km/h時，后輪轉角為時，后輪轉角為0 0； 當車速大于當車速大于29km/h29km/h時，轉向盤在最初的時，轉向盤在最初的2002000 0轉轉角內后輪轉向與前輪一致；角內后輪轉向與前輪一致； 當車速提高到當車速提高到96km/h96km/h時并且轉向盤轉角為時并且轉向盤轉角為1001000 0時，后輪與前輪相同的方向轉動約時，后輪與前輪相同的方向轉動約1 10 0。765 5、多

42、軸轉向、多軸轉向 現(xiàn)代汽車載重越來越大，車身越來越長，對一些重型車多現(xiàn)代汽車載重越來越大，車身越來越長，對一些重型車多采用多軸支承，但這樣以來使汽車轉彎半徑增大，影響汽車轉采用多軸支承，但這樣以來使汽車轉彎半徑增大，影響汽車轉向和行駛通過性。向和行駛通過性。 為此對多軸汽車中的為此對多軸汽車中的某幾根軸或所有軸上的某幾根軸或所有軸上的車輪進行同時轉向，稱車輪進行同時轉向，稱多軸轉向。多軸轉向。 左圖為四軸汽車兩前左圖為四軸汽車兩前軸同時轉向的情況。由軸同時轉向的情況。由此可看出，前面第一橋此可看出，前面第一橋的車輪轉角要大于第二的車輪轉角要大于第二橋相應車輪轉角。橋相應車輪轉角。 77兩前橋轉

43、向傳動機構示意圖兩前橋轉向傳動機構示意圖1:1:第二搖桿第二搖桿;2:;2:第二連桿第二連桿; 3:; 3:第一搖桿第一搖桿;4:;4:第第一連桿一連桿;5:;5:轉向器轉向器;6:;6:轉向搖臂轉向搖臂;7:;7:轉向控制轉向控制閥閥;8:;8:轉向助力缸轉向助力缸;9:;9:支座支座;10:;10:直拉桿直拉桿;11:;11:轉轉向節(jié)臂向節(jié)臂;12:;12:車輪短軸車輪短軸;13:;13:梯形臂梯形臂;14:;14:球鉸球鉸 為使第一橋的車輪為使第一橋的車輪轉角要大于第二橋相應轉角要大于第二橋相應車輪轉角車輪轉角, ,常用方法是常用方法是使第二連桿與第一、第使第二連桿與第一、第二搖桿鉸接點

44、位置不同，二搖桿鉸接點位置不同，如左圖。搖桿如左圖。搖桿1 1和和3 3等長，等長，即即AC=AAC=A CC，但，但ABAB, ABAB, 所以工作中所以工作中, ,第二搖桿第二搖桿的擺角小于第一搖桿的的擺角小于第一搖桿的擺角。擺角。78作作 業(yè)業(yè)1.1.轉向系統(tǒng)功用，汽車行駛時轉向系統(tǒng)功用，汽車行駛時, ,若使四輪作純滾動若使四輪作純滾動, ,應滿足應滿足什么條件什么條件? ?2.2.機械轉向系統(tǒng)基本組成；機械轉向系統(tǒng)基本組成；3.3.轉向操縱機構主要有哪些部件轉向操縱機構主要有哪些部件? ?4.4.轉向器的的類型及特點；轉向器的的類型及特點；5.5.轉向傳動機構作用及組成轉向傳動機構作用及組成; ;6.6.什么是轉向盤自由行程，它的大小對汽車轉向操縱有何什么是轉向盤自由行程，它的大小對汽車轉向操縱有何影響？一般為多大？影響？一般為多大？7 7轉向系角傳動比及對轉向操縱的影響；轉向系角傳動比及對轉向操縱的影響；8.8.轉向器的傳動效率轉向器的傳動效率( (正效率、逆效率正效率、逆效率) )；9.9.液壓動力轉向系統(tǒng)要求、基本組成及工作原理；液壓動力轉向系統(tǒng)要求、基本組成及工作原理；10.10.電子控制式動力轉向系統(tǒng)基本組成及工作原理；電子控制式動力轉向系統(tǒng)基本組成及工作原理；11.11.四輪轉向特點四輪轉向特點. .79