《汽车设计》课程PPT教学课件（讲稿）第七章 转向系设计

第七章 转向系设计

第七章 转向系设计

第七章转向系设计 本章主要学习 (1)转向系的设计要求; 2)机械式转向器方案分析; (3)转向系主要性能参数; (4)动力转向机构 (5)转向梯形机构方案及整体式转向梯形 机构优化设计

第七章 转向系设计 本章主要学习： （1）转向系的设计要求； （2）机械式转向器方案分析 ； （3）转向系主要性能参数 ； （4）动力转向机构 ； （5）转向梯形机构方案及整体式转向梯形 机构优化设计

第七章转向系设计 第一节概述 第二节机械式转向器方案分析 第三节转向系主要性能参数 第四节动力转向机构 第五节转向梯形

第七章 转向系设计 • 第一节 概述 • 第二节 机械式转向器方案分析 • 第三节 转向系主要性能参数 • 第四节 动力转向机构 • 第五节 转向梯形

第一节概述 汽车转向系的功用: 汽车转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。在汽车转向 行驶时,保证各转向轮之间有协调的转角关系 汽车转向系的形式和组成 汽车转向机构分为机械转向和动力转向两种形式。机械转向主要是 由转向盘、转向器和转向传动机构等组成,动力转向还包括动力系统 机械转向是依靠驾驶员的手力转动转向盘,经转向器和转向传动机 构使转向轮偏转。 动力转向是在机械转向的基础上,加装动力系统,并借助此系统来 减轻驾驶员的手力。 动力转向包括液压式动力转向和电控式动力转向。 液压式动力转向已在汽车上广泛应用。近年来,电控动力转向已得 到较快发展。 汽车转向系动画演示

第一节 概述 汽车转向系的功用： 汽车转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。在汽车转向 行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。 汽车转向系的形式和组成： 汽车转向机构分为机械转向和动力转向两种形式。机械转向主要是 由转向盘、转向器和转向传动机构等组成，动力转向还包括动力系统。 机械转向是依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机 构使转向轮偏转。 动力转向是在机械转向的基础上，加装动力系统，并借助此系统来 减轻驾驶员的手力。 动力转向包括液压式动力转向和电控式动力转向。 液压式动力转向已在汽车上广泛应用。近年来，电控动力转向已得 到较快发展。 汽车转向系动画演示

转向系的设计要求: 1)汽车转弯行驶时,全部车轮应绕瞬时转向中心旋转 2)转向轮具有自动回正能力 3)在行驶状态下,转向轮不得产生自振,转向盘没有摆动 4)转向传动机构和悬架导向装置产生的运动不协调,应使车 轮产生的摆动最小。 5)转向灵敏,最小转弯直径小 6)操纵轻便。 7)转向轮传给转向盘的反冲力要尽可能小。 8)转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构 9)转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置 10)转向盘转动方向与汽车行驶方向的改变相一致

转向系的设计要求： 1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。 2）转向轮具有自动回正能力。 3）在行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。 4）转向传动机构和悬架导向装置产生的运动不协调，应使车 轮产生的摆动最小。 5）转向灵敏，最小转弯直径小。 6）操纵轻便。 7）转向轮传给转向盘的反冲力要尽可能小。 8）转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。 9）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 10）转向盘转动方向与汽车行驶方向的改变相一致

正确设计转向梯形机构,可以保证汽车转弯行驶时,全部车轮应绕瞬 时转向中心旋转。 转向轮的自动回正能力决定于转向轮的定位参数和转向器逆效率的大 小。合理确定转向轮的定位参数,正确选择转向器的形式,可以保证汽车 具有良好的自动回正能力。 转向系中设置有转向减振器时,能够防止转向轮产生自振,同时又能 使传到转向盘上的反冲力明显降低 为了使汽车具有良好的机动性能,必须使转向轮有尽可能大的转角, 其最小转弯半径能达到汽车轴距的2~2.5倍。 转向操纵的轻便性通常用转向时驾驶员作用在转向盘上的切向力大小 和转向盘转动圈数多少两项指标来评价。 轿车 货车 机械转向 50~100N 250N 动力转向 20~50N 120N 轿车转向盘从中间位置转到第一端的圈数不得超过2.0圈,货车则要求 不超过3.0圈

正确设计转向梯形机构，可以保证汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬 时转向中心旋转。 转向轮的自动回正能力决定于转向轮的定位参数和转向器逆效率的大 小。合理确定转向轮的定位参数，正确选择转向器的形式，可以保证汽车 具有良好的自动回正能力。 转向系中设置有转向减振器时，能够防止转向轮产生自振，同时又能 使传到转向盘上的反冲力明显降低。 为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角， 其最小转弯半径能达到汽车轴距的2~2.5倍。 转向操纵的轻便性通常用转向时驾驶员作用在转向盘上的切向力大小 和转向盘转动圈数多少两项指标来评价。 轿车 货车 机械转向 50~100N 250N 动力转向 20~50N 120N 轿车转向盘从中间位置转到第一端的圈数不得超过2.0圈，货车则要求 不超过3.0圈

第二节机械式转向器方案分析 齿轮齿条式转向器 根据机械循环球式转向器 式转向器 结构特点蜗杆滚轮式转向器 蜗杆指销式转向器等 机械式转向器方案分析 图7-1自动消除间隙装置 1.齿轮齿条式 齿轮齿条式转向器的主要优点是:结构简单、紧凑、体积小、质量轻 传动效率高达90%;可自动消除齿间间隙(图7-1所示);没有转向摇臂和 直拉杆,转向轮转角可以增大;制造成本低。 齿轮齿条式转向器的主要缺点是:逆效率高(60%~70%)。因此, 汽车在不平路面上行驶时,发生在转向轮与路面之间的冲击力,大部分 能传至转向盘

第二节 机械式转向器方案分析 一、机械式转向器方案分析 1.齿轮齿条式 齿轮齿条式转向器的主要优点是：结构简单、紧凑、体积小、质量轻； 传动效率高达90%；可自动消除齿间间隙(图7-1所示)；没有转向摇臂和 直拉杆，转向轮转角可以增大；制造成本低。 齿轮齿条式转向器的主要缺点是：逆效率高（60%~70%）。因此， 汽车在不平路面上行驶时，发生在转向轮与路面之间的冲击力，大部分 能传至转向盘。 图7-1 自动消除间隙装置 根据机械 式转向器 结构特点 齿轮齿条式转向器 循环球式转向器 蜗杆滚轮式转向器 蜗杆指销式转向器等

根据输入齿轮位置和输出特点不同,齿轮齿条式转向器有四种形式: 中间输入,两端输也(图7-2a):侧面输入,两端输出(图7-2b);侧面 输入,中间输出(图7-2c);侧面输入,一端输出(图7-2d) 采用侧面输入、中间输出方案 时,由于拉杆长度增加,车轮上、 非十邯 下跳动时位杆摆角减小,有利于减 少车轮上、下跳动时转向系与悬架 系的运动干涉。而采用两侧输出方 案时,容易与悬架系统导向机构j 生运动干涉。 侧面输入、一端输出的齿轮齿 图7-2齿轮齿条式转向器的四种形式 条式转向器,常用在平头微型货车 齿条断面形状有圆形、V形和 采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条 Y形三种。圆形断面齿条制作工 啮合的齿轮齿条式转向器,重合度艺比较简单。V形和Y形断面齿条 增加,运转平稳,冲击与工作噪声 与圆形断面比较,消耗的材料少, 均下降。 故质量小

根据输入齿轮位置和输出特点不同，齿轮齿条式转向器有四种形式： 中间输入，两端输也（图7-2a）；侧面输入，两端输出（图7-2b）；侧面 输入，中间输出（图7-2c）；侧面输入，一端输出（图7-2d）。 采用侧面输入、中间输出方案 时，由于拉杆长度增加，车轮上、 下跳动时位杆摆角减小，有利于减 少车轮上、下跳动时转向系与悬架 系的运动干涉。而采用两侧输出方 案时，容易与悬架系统导向机构产 生运动干涉。 侧面输入、一端输出的齿轮齿 条式转向器，常用在平头微型货车 上。 采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条 啮合的齿轮齿条式转向器，重合度 增加，运转平稳，冲击与工作噪声 均下降。 图7-2 齿轮齿条式转向器的四种形式 齿条断面形状有圆形、V形和 Y形三种。圆形断面齿条制作工 艺比较简单。V形和Y形断面齿条 与圆形断面比较，消耗的材料少， 故质量小

根据齿轮齿条式转向器和转向梯形相对前轴位置的不同,在汽车上 有四种布置形式:转向器位于前轴后方,后置梯形;转向器位于前轴后 方,前置梯形;转向器位于前轴前方,后置梯形;转向器位于前轴前方, 前置梯形,见图7-3。 行驶方向 行驶方向 4行驶方向 行轮方向 图7-3齿轮齿条式转向器的四种布置形式 齿轮齿条式转向器广泛应用于微型、普通级、中级和中高级轿车上 装载量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车也用齿轮齿条式转向器

根据齿轮齿条式转向器和转向梯形相对前轴位置的不同，在汽车上 有四种布置形式：转向器位于前轴后方，后置梯形；转向器位于前轴后 方，前置梯形；转向器位于前轴前方，后置梯形；转向器位于前轴前方， 前置梯形，见图7-3。 齿轮齿条式转向器广泛应用于微型、普通级、中级和中高级轿车上。 装载量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车也用齿轮齿条式转向器。 图7-3 齿轮齿条式转向器的四种布置形式

2.循环球式 循环球式转向器由螺杆和螺母共同 形成的螺旋槽内装有钢球构成的传动副, 以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的 传动副组成,如图7-4所示。 循环球式转向器的优点是:传动效 率可达到75%~85%;转向器的传动比 图7-4循环球式转向器 可以变化;工作平稳可靠:;齿条和齿扇 之间的间隙调整容易;适合用来做整体 式动力转向器。 循环球式转向器的主要缺点是:逆 效率高,结构复杂,制造困难,制造精 度要求高。 循环球式转向器主要用于货车和客 车上 图7-5循环球式转向器的问调整机构

2.循环球式 循环球式转向器由螺杆和螺母共同 形成的螺旋槽内装有钢球构成的传动副， 以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的 传动副组成，如图7-4所示。 循环球式转向器的优点是：传动效 率可达到75%~85%；转向器的传动比 可以变化；工作平稳可靠；齿条和齿扇 之间的间隙调整容易；适合用来做整体 式动力转向器。 循环球式转向器的主要缺点是：逆 效率高，结构复杂，制造困难，制造精 度要求高。 循环球式转向器主要用于货车和客 车上。 图7-4 循环球式转向器 图7-5 循环球式转向器的间隙调整机构