轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
在汽車上用來改變汽車行駛方向的專設機構的總稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用
保證汽車能按駕駛員的意愿進行直線或轉(zhuǎn)向行駛。
汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型
機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成:
轉(zhuǎn)向操縱機構、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構
兩側轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角的關系
不知道大家有沒有注意到,汽車在轉(zhuǎn)向時,兩個轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角度并不是一樣的,這是為什么呢?它們又有什么樣的關系呢?
汽車轉(zhuǎn)向行駛時,為了避免車輪相對地面滑動而產(chǎn)生附加阻力,減輕輪胎磨損,要求轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能保證所有車輪均作純滾動,即所有車輪軸線的延長線都要相交于一點。
下圖中就是汽車轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角度的關系圖:
其中α、β分別是內(nèi)外側轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角,B是兩側主銷軸線與地面相交點之間的距離;L是汽車軸距。它們之間具有如下關系:
cotα=cotβ+B/L
這就是兩側轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角之間的理想關系式。它是由轉(zhuǎn)向傳動機構的結構型式?jīng)Q定的。
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動比
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動比參數(shù)主要有轉(zhuǎn)向器角傳動比、轉(zhuǎn)向傳動機構角傳動比、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳動比幾個參數(shù)值,這個數(shù)值越大,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對駕駛員操縱力的放大倍數(shù)越大,轉(zhuǎn)向就越輕,但轉(zhuǎn)向靈敏度會下降。
轉(zhuǎn)向盤的自由行程
我們在轉(zhuǎn)動方向盤時,會感覺到一段空行程,這種轉(zhuǎn)向盤在空轉(zhuǎn)階段的角行程稱為轉(zhuǎn)向盤的自由行程。
轉(zhuǎn)向盤的自由行程有利于緩和路面沖擊,避免駕駛員過度緊張,但不宜過大,否則將使轉(zhuǎn)向靈敏性能下降。一般方向盤自由行程不大于10度或方向盤圓周弧長0~15mm。
機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源,所有傳遞力的構件都是機械的,主要由轉(zhuǎn)向操縱機構、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構三大部分組成。當前輪為獨立懸架時,機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成及布置與紅旗CA7220型轎車相似。
當前輪為非獨立懸架時,機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成及布置如下圖所示。由于轉(zhuǎn)向盤距離轉(zhuǎn)向器較遠,二者之間用萬向節(jié)和傳動軸構成的萬向傳動裝置相連。
動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是兼用駕駛員體力和發(fā)動機(或電動機)的動力作為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),又稱為助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎上加設一套轉(zhuǎn)向助力裝置而形成的。我們常見的助力轉(zhuǎn)向有機械液壓助力、電子液壓助力、電動助力三種。
轉(zhuǎn)向操縱機構
轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向器之間的所有零部件總稱為轉(zhuǎn)向操縱機構。
1.轉(zhuǎn)向盤又稱方向盤,是由轉(zhuǎn)向盤由輪緣、輪輻和輪轂組成。轉(zhuǎn)向盤輪轂的細牙內(nèi)花鍵與轉(zhuǎn)向軸連接?,F(xiàn)代汽車的轉(zhuǎn)向盤非常復雜,裝有喇叭按鈕、安全氣囊等。在多功能方向盤上還集中安裝了音響操縱按鈕、定速巡航按鈕、換擋撥片等裝置。
2.轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向柱管及其吸能裝置
轉(zhuǎn)向軸是連接轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器的傳動件,轉(zhuǎn)向柱管固定在車身上,轉(zhuǎn)向軸從轉(zhuǎn)向柱管中穿過,支承在柱管內(nèi)的軸承和襯套上。
轉(zhuǎn)向器
汽車轉(zhuǎn)向器又名轉(zhuǎn)向機、方向機,它是汽車轉(zhuǎn)向系中重要的部件。它的作用是:增大轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向傳動機構的力和改變力的傳遞方向。
常用的有齒輪齒條式、蝸桿曲柄銷式和循環(huán)球式。
1)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器:
它是一種常見的轉(zhuǎn)向器。其基本結構是一對相互嚙合的小齒輪和齒條。轉(zhuǎn)向軸帶動小齒輪旋轉(zhuǎn)時,齒條便做直線運動。有時,靠齒條來直接帶動橫拉桿,就可使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。所以,這是一種簡單的轉(zhuǎn)向器。
它的優(yōu)點是結構簡單,成本低廉,轉(zhuǎn)向靈敏,體積小,可以直接帶動橫拉桿。適合與麥弗遜式獨立懸架配用,常用于轎車、微型貨車和輕型貨車。
2)蝸桿曲柄銷式轉(zhuǎn)向器:
它是以蝸桿為主動件,曲柄銷為從動件的轉(zhuǎn)向器。蝸桿具有梯形螺紋,手指狀的錐形指銷用軸承支承在曲柄上,曲柄與轉(zhuǎn)向搖臂軸制成一體。轉(zhuǎn)向時,通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動蝸桿、嵌于蝸桿螺旋槽中的錐形指銷一邊自轉(zhuǎn),一邊繞轉(zhuǎn)向搖臂軸做圓弧運動,從而帶動曲柄和轉(zhuǎn)向垂臂擺動,再通過轉(zhuǎn)向傳動機構使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。這種轉(zhuǎn)向器通常用于轉(zhuǎn)向力較大的載貨汽車上。
3)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器:
主要結構是由殼體、側蓋、上蓋、下蓋、循環(huán)球螺桿、齒條螺母、轉(zhuǎn)閥閥芯、扇齒軸組成。其中有兩對傳動副:一對是螺桿、螺母,另一對是齒條、齒扇或扇齒軸。在螺桿和齒條螺母之間裝有可循環(huán)滾動的鋼球,使滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦,從而提高了傳動效率。這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點是,操縱輕便,磨損小,壽命長。缺點是結構復雜,成本較高,轉(zhuǎn)向靈敏度不如齒輪齒條式。
轉(zhuǎn)向傳動機構
從轉(zhuǎn)向器到轉(zhuǎn)向輪之間的所有傳動桿件總稱為轉(zhuǎn)向傳動機構。轉(zhuǎn)向傳動機構的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳到轉(zhuǎn)向橋兩側的轉(zhuǎn)向節(jié),使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn),并使兩轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關系變化,以保證汽車轉(zhuǎn)向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。
與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構
1.轉(zhuǎn)向傳動機構的組成轉(zhuǎn)向傳動機構由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂和轉(zhuǎn)向梯形等零部件共同組成,其中轉(zhuǎn)向梯形由梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿和前梁共同構成。
2.轉(zhuǎn)向搖臂循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器通過轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向直拉桿相連。轉(zhuǎn)向搖臂的大端用錐形三角細花鍵與轉(zhuǎn)向器中搖臂軸的外端連接,小端通過球頭銷與轉(zhuǎn)向直拉桿作空間鉸鏈連接。
3.轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向直拉桿是轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向節(jié)臂之間的傳動桿件,具有傳力和緩沖作用。在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)且因懸架彈性變形而相對于車架跳動時,轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對運動都是空間運動,為了不發(fā)生運動干涉,三者之間的連接件都是球形鉸鏈。
4.轉(zhuǎn)向橫拉桿轉(zhuǎn)向橫拉桿是轉(zhuǎn)向梯形機構的底邊,由橫拉桿體和旋裝在兩端的橫拉桿接頭組成。其特點是長度可調(diào),通過調(diào)整橫拉桿的長度,可以調(diào)整前輪前束。
與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構當轉(zhuǎn)向輪采用獨立懸架時,為了滿足轉(zhuǎn)向輪獨立運動的需要,轉(zhuǎn)向橋是斷開式的,轉(zhuǎn)向傳動機構中的轉(zhuǎn)向梯形也必須斷開。與獨立懸架配用的多數(shù)是齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,轉(zhuǎn)向器布置在車身上,轉(zhuǎn)向橫拉桿通過球頭銷與齒條及轉(zhuǎn)向節(jié)臂相連。
當采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器時,轉(zhuǎn)向傳動機構的桿件較多。