汽車轉(zhuǎn)向系功用、類型、組成

11-28

汽車行駛過程中，需要經(jīng)常改變行駛方向，汽車行駛方向的改變是通過改變轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)角來實現(xiàn)的，控制轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)角的一整套機(jī)構(gòu)，稱為汽車轉(zhuǎn)向系。

要求其工作可靠、操縱輕便，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)還應(yīng)能減輕地面?zhèn)鞯睫D(zhuǎn)向盤上的沖擊，并保持適當(dāng)?shù)摹奥犯小保?dāng)汽車發(fā)生碰撞時，轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)能減輕或避免對駕駛員的傷害。

轉(zhuǎn)向系功用
轉(zhuǎn)向系是保證汽車在行駛中能按駕駛員的操縱要求，適時改變汽車的行駛方向和保持汽車穩(wěn)定的直線行駛。

轉(zhuǎn)向系類型
轉(zhuǎn)向系按轉(zhuǎn)向力來源的不同，可分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系。

轉(zhuǎn)向系組成
機(jī)械轉(zhuǎn)向系組成

機(jī)械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)3大部分組成，其一般布置情況如圖11.1所示。機(jī)械轉(zhuǎn)向系的能量來源是人力，所有傳力桿件都是機(jī)械的，由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)3大部分組成。

轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)
轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱等組成。
轉(zhuǎn)向器
轉(zhuǎn)向器是將轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃訖C(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動’并對轉(zhuǎn)向操縱力進(jìn) 行放大的機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向器一般固定在汽車車架或車身上，轉(zhuǎn)向操縱力通過轉(zhuǎn)向器后一般還會改變傳動方向，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。
轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)
轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動傳給轉(zhuǎn)向車輪，并使左右轉(zhuǎn)向車輪按一定關(guān)系進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向主拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿等組成。
需要轉(zhuǎn)向時，駕駛員對轉(zhuǎn)向盤9施力卩一個轉(zhuǎn)向力矩，該力矩通過轉(zhuǎn)向軸8輸人轉(zhuǎn)向器 7，從轉(zhuǎn)向盤9到轉(zhuǎn)向傳動軸這一系列部件和零件即屬于轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)。作為減速傳動裝置的轉(zhuǎn)向器7中有1?2級減速傳動副。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運(yùn)動傳到轉(zhuǎn)向搖臂6，再通過轉(zhuǎn)向主拉桿5傳給固定于左轉(zhuǎn)向節(jié)3上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂4，使左轉(zhuǎn)向節(jié)3和它所支承的左轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。為使右轉(zhuǎn)向節(jié)及其所支承的右轉(zhuǎn)向輪隨之偏轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，設(shè)置了由固定在左、右轉(zhuǎn)向節(jié)上的左、右梯形臂，其兩端與梯形臂作球鉸鏈連接轉(zhuǎn)向橫拉桿1組成轉(zhuǎn)向梯形。自轉(zhuǎn)向搖臂6至轉(zhuǎn)向梯形這一系列部件和零件都屬于轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)。

我國規(guī)定車輛右側(cè)通行，相應(yīng)地應(yīng)將轉(zhuǎn)向盤安置在駕駛室左側(cè)，使駕駛員的左方視野較廣闊，有利于兩車會車安全。
相反，在一些規(guī)定車輛左側(cè)通行的國家使用的汽車上，轉(zhuǎn)向盤則應(yīng)安置在駕駛室右側(cè)。

轉(zhuǎn)向盤
轉(zhuǎn)向盤內(nèi)部有金屬制成的骨架.是用鋼、鋁合金或鎂合金等材料制成。轉(zhuǎn)向盤由園環(huán)狀的盤圈、插入轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向盤轂，以及連接盤圈和盤轂的輜條構(gòu)成，采用焊接或鑄造等工藝制造。骨架的外側(cè)一般包有柔軟的合成橡膠或樹脂.也有采用皮革包裹以及硬木制作的轉(zhuǎn)向盤。轉(zhuǎn)向盤外皮要求有某種程度的柔軟度、手感以好、能防止手心出汗打滑的材質(zhì)，還需要有耐熱性。

現(xiàn)在的轉(zhuǎn)向盤與以前的看似沒有太大變化，但實際上已經(jīng)有了改進(jìn)。由于轉(zhuǎn)向助力裝置的普及，轉(zhuǎn)向盤外徑變小了. IW手握處卻變粗了，并采用柔軟材料，使操作感得到了改善?，F(xiàn)在有越來越多的汽車在轉(zhuǎn)向盤堅安裝了安全氣囊.也使汽車的安全性大大提高了。

汽車的轉(zhuǎn)向器可以與轉(zhuǎn)向盤同軸線.其間可以沒有轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動軸。但是，為了兼顧汽車底盤和駕駛室總體布置的要求.往往需要將轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向盤的軸線布置得相交成一定角度，甚至處于不同平面內(nèi)；而且在基本型汽車與各種變型汽車上，這兩個部件的距離和軸線相對位置都存在著相當(dāng)大的差別。目前，許多國內(nèi)外生產(chǎn)的新車型在轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中采用了萬向傳動裝置.這有助于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器等部件和組件的通用化和系列化。只要適當(dāng)改變轉(zhuǎn)向萬向傳動裝置的幾何參數(shù).便可滿足各種變塑車的總布置要求。即使在轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器同軸線的情況下.其間也可采用萬向傳動裝置.以補(bǔ)償由于部件在車上的安裝誤差和安裝基體的變形所造成的二者軸線實際上的不重合。

2)動力轉(zhuǎn)向系組成
動力轉(zhuǎn)向系是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向助力裝置而形成的。動力轉(zhuǎn)向系是兼用駕駛員體力和發(fā)動機(jī)動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系.主要應(yīng)用在重型汽車。在正常情況下.汽車轉(zhuǎn)向所需能量只有一小部分由駕駛員提供.而大部分是由發(fā)動機(jī)通過轉(zhuǎn)向助力裝置提供的。但在轉(zhuǎn)向助力裝置失效時.一般還應(yīng)當(dāng)能由駕駛員獨(dú)力承擔(dān)汽車轉(zhuǎn)向任務(wù)。

重型汽車使用的轉(zhuǎn)向助力裝置偶然失效，駕駛員通過機(jī)械傳動系加于轉(zhuǎn)向節(jié)的力遠(yuǎn)不足以使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向.因此要求汽車的轉(zhuǎn)向助力裝置應(yīng)當(dāng)特別可靠。動力轉(zhuǎn)向系按轉(zhuǎn)向助力介質(zhì)不同有液式和氣壓式動力轉(zhuǎn)向系。

圖11. 2所示為液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一種布置形式。
其中屬于轉(zhuǎn)向助力裝置的部件是：轉(zhuǎn)向油泵5、轉(zhuǎn)向油管4、轉(zhuǎn)向油罐6以及位于整體式轉(zhuǎn)向器10內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥及轉(zhuǎn)向動力缸等。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤1.通過整體式轉(zhuǎn)向器增扭和換向.再經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂9 擺動，通過轉(zhuǎn)向直拉桿11、轉(zhuǎn)向橫拉桿8、轉(zhuǎn)向節(jié)臂7.使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)從而改變汽車的行駛方向。

與此同時.轉(zhuǎn)向器輸人軸還帶動整體式轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動.使轉(zhuǎn)向動力缸產(chǎn)生液歷作用力.幫助駕駛員轉(zhuǎn)向操縱.這樣.為了克服地面作用于轉(zhuǎn)向輪上的轉(zhuǎn)向阻力矩.駕駛員需要加于轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩比用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時所需的轉(zhuǎn)向力矩小得多。

4.轉(zhuǎn)向車輪的運(yùn)動特性
為了避免在汽車轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生的路面對汽車的附加阻力和輪胎過快磨損?要求轉(zhuǎn)向系能保證在汽車轉(zhuǎn)向時，所有車輪均做純滾動，這就要保證所有車輪的軸線都相交于一點時方能實現(xiàn).此交點O稱為轉(zhuǎn)向中心.如圖11. 3所示。由圖11. 3可見，內(nèi)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角b應(yīng)當(dāng)大于外轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角a。在車輪為絕對剛體的假設(shè)條件下.角a與b的理想關(guān)系式應(yīng)是

cota=cotb+B/L

式中：L——汽車軸距；

B——兩側(cè)主銷軸線與地面相交點之間的距離。

為保證汽車順利轉(zhuǎn)向.必須確記轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形的幾何參數(shù)。汽車的轉(zhuǎn)向梯形實際上只能設(shè)計在一逛的車輪偏轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)?使兩側(cè)車輪偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系大體上接近于理想關(guān)系。

由轉(zhuǎn)向中心O到外轉(zhuǎn)向輪與地面接觸點的距離稱為汽車轉(zhuǎn)彎半徑。轉(zhuǎn)彎半徑愈小，則汽車轉(zhuǎn)向所需場地就愈小。當(dāng)外轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角達(dá)到最大值amax、時.轉(zhuǎn)彎半徑R最小。最小轉(zhuǎn)彎半徑尺_(dá)與《_的關(guān)系為
對于只用前橋轉(zhuǎn)向的三軸汽車.由于中輪和后輪的軸線總是平行的，故不存往理想的轉(zhuǎn)向中心。計算轉(zhuǎn)彎半徑時.可以用一根與中、后輪軸線等距離的平行線作為假想的與原三軸汽車相當(dāng)?shù)碾p軸汽車的后輪軸線。