汽车转向系PPT课件

转向沉重的故障
症状：转动方向盘感到沉重吃力。 原因： 1、转向器—支起前桥转动，仍重-在转向器。 2、轮胎气压，平面轴承。 3、主销或各球头-润滑不良。 4、四轮定位，前束 5、前桥变形 6、液压动力泵或其油路问题
电子控制式动力转向系
设计出发点： 与车速相关；
传统动力转向：1、低速或停车时，转向 沉重；2、中速时轻快；3、高速更轻快。
可逆式转向器正传动效率高，逆传动效率也高；不 可逆转向器正传动效率高，逆传动效率为零；半可逆 式转向器正传动效率高，逆传动效率较低。
转向器
所有的转向器都要求正传动效率要高，这样转向 力通过转向器时损失少，转向操纵便灵活。好的转向 器应有适当的逆传动效率，使驾驶员通过操纵转向盘 既能对道路情况有明显的"路感"，但又不能使路面不 平对转向盘产生过大的冲击。
现代汽车的转向轴除装有柔性万向节外 ，有的还装有能量吸收机构、高度调整机 构、斜度调整机构和转向锁止机构，以方 便不同体型驾驶员的操纵。
机械式转向操纵机构
安全式转向操纵机构
作用：为保证驾驶员的安全。 1、可分离式安全转向操纵机构
此类转向操纵机构的转向管柱分 为上下两段，当发生撞车时，上下两 段相互分离或相互滑动，从而有效地 防止转向盘对驾驶员的伤害，但转向 操纵机构本身不包含有吸能装置。
调整：1、转向盘自由行程的调整； 2、转向
盘位置的调整； 3、横直拉杆的调整。
二、检修：
1、转向器的拆装检修 2、操纵机构的拆装与 检修 3、传动机构的拆装与检修
机械转向系的故障诊断
常见故障及现象：
1、转向沉重 指行驶中转动方向盘很沉重，转弯后又 不能回正。 2、低速行驶摆头 指低速行驶时，方向不稳，产生 前轮摆振。 3、高速摆头 指高速行驶时方向盘抖动。 4、行驶跑偏 直线行驶时，放松方向盘，车辆不能 直线行驶。 5、转向不足 转弯时，方向盘或车

五、动力转向机构设计
1.1对动力转向机构的选取
整体式动力转向器多用在轿车和前桥载重在15t以下的货车上，本设计 的货车的前桥的载重为2.4t,所以采用整体式动力转向器 2.液压式动力转向机构的计算
2.1动力缸尺寸计算
动力缸内径D
活塞杆直径
动力缸体壁厚t
六、转向梯形优化设计
建立约束条件时应考虑到：设计变量m及 过小时，会使横拉杆上的转 向力过大；当m过大时，将使梯形布置困难，故对m的上、下限及对 的下限应设置约束条件。因 越大，梯形越接近矩形．f(x)值就越大 ，而优化过程是求f(x)的极小值，故可不必对 的上限加以限制。
最小传动角约束条件为:
优化结果：
七、设计总结
通过本次汽车设计实践课程使我 们对汽车设计有更加深刻理解，不 仅锻炼了自己动手设计的能力，而 且培养了创新理念。在这里要非常 感谢老师和学校提供的这次机会.
谢谢！
目录
一、转向系的功能和要求 二、转向系分析 三、转向系主要性能参数 四、转向器设计计算 五、动力转向机构设计 六、转向梯形优化设计 七、设计总结
一、转向系的功能和要求
1.汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心 旋转。
2.操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于 200N。
3.转向系的角传动比在23~32之间，正效率在 60%以上，逆效率在50%以上。
为了布置方便，减小由于装置位置误差及部件相 对运动所引起的附加载荷，提高汽车正面碰撞的 安全性以及便于拆装，在转向轴与转向器的输入 端之间安装转向万向节。（见后图）
采用柔性万向节可减少传至转向轴上的振动，但 柔性万向节如果过软，则会影响转向系的刚度。
重型货车转向阻力大，采用动力转向时，还应有 转向动力系统。

在满足性能要求的前提下，尽可能减 轻转向系统的重量，以提高汽车的燃 油经济性。
汽车转向系统设计的实践案例分析
案例一
某品牌轿车转向系统的设 计及优化
案例二
某SUV车型转向系统的改 进与性能提升
案例三
电动汽车转向系统的特点 与挑战
汽车转向系统设计的未来发展趋势
智能化
随着自动驾驶技术的不断发展， 转向系统将更加智能化，能够实
齿轮齿条式转向系统主要由转向 盘、转向轴、齿条、齿轮等组成
。
当驾驶员转动转向盘时，力通过 转向轴传递到齿条，齿条的移动 驱动齿轮转动，进而改变汽车的
方向。
齿轮齿条式转向系统的特点是结 构简单、紧凑，传动效率高，转
向力矩传递直接。
循环球式转向系统工作原理
循环球式转向系统主要由转向盘、转 向轴、传动副、螺母、钢球等组成。
转向拉杆球头检查
检查转向拉杆球头是否松动， 防尘套是否完好无损。
转向器固定螺栓检查
确保转向器固定螺栓紧固，无 松动现象。
转向系统的定期保养
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转向油液更换
根据车辆使用情况和厂家建议 ，定期更换转向油液，以保证
转向系统正常工作。
检查转向器
定期检查转向器的工作情况， 如发现异常应及时维修或更换
转向系统的作用
确保驾驶员能够根据需要控制汽 车的行驶方向，提高驾驶安全性 。
转向系统的分类
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机械转向系统
通过驾驶员的体力转动方 向盘来改变汽车行驶方向 。
液压助力转向系统
在机械转向系统基础上增 加液压助力，减轻驾驶员 的体力负担。
电动助力转向系统
采用电动机提供助力，实 现更加灵活和精确的转向 控制。

循环球式转向器
▪ 为了减少转向螺杆、螺母之间的摩擦，二者 的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球， 以实现滚动摩擦。
▪ 转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段 或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。 二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺 旋管状通道。
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特点：正传动效率高（最高90%~95%），故操纵轻便，
调节前束
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与独立悬架配用的转向传动机构
▪ 每个转向轮相对于车架作独立运动，转向桥 必须是断开式的。与此相应，转向传动机构 中的转向梯形也必须是断开式的。
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第三节 液压助力转向系统
▪ 动力转向系统定义：
➢ 用以将发动机输出的部分机械能转化为压力能， 并在驾驶员控制下，对转向传动装置或者转向器 中某一传动件施加液压或气压作用力，以减轻驾 驶员的转向操纵力的一套零部件。
转向器的传动效率
▪ 转向器除要保证汽车转向轻便灵活外，还应能防止 由于路面反力对转向盘产生过大的冲击(即所谓 “打手"现象)，造成操纵困难和驾驶员工作疲劳。
▪ 为了实现这一目的，转向器应具有较高的正传动效 率和适当的逆传动效率。
▪ 根据转向器正向和逆向传力的特性不同，转向器可 分为可逆式转向器、不可逆式转向器和极限可逆式 转向器三种类型。
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一、机械转向器
▪ 转向器是转向系中减速增扭 的传动装置，其功用是增大 转向盘传到转向节的力并改 变力的传动方向。
▪ 目前应用广泛的是齿轮齿条 式和循环球式。
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1.齿轮齿条式转向器
▪ 传动件：齿轮、齿条 ▪ 特点：
➢ 结构简单，紧凑，质量轻，制造容易，成本低； ➢ 转向灵敏，正、逆效率高；

2）动力转向部分的原因 ①液压系统进入空气或严重缺油； ②转向油泵流量过大或溢流阀调整不当。使系统过 于灵敏。 5.4 转向系统异响 现象：汽车行驶中，听到转向系统中有异响。 原因： 1）转向系统中有空气； 2）转向油泵损坏；转向控制机构损坏或堵塞 3）机械系统噪音
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
③外部机械阻力过大：前轮定位失准；前轮气压 不足，各部润滑不良。
以上可通过眼看和用手搬动前轮感受阻力来检查。 2）转向助力部分的原因： ①转向油泵故障：流量控制阀与阀座结合面、安 全阀缸球是否封闭不严；安全阀弹簧是否失效；分解 助力泵检查腔壁是否磨损和拉伤。 ②转向器故障：现象是助力油压较低。 主要是由于活塞、缸筒拉伤、或是活塞上密封圈 损坏造成活塞两腔相通，使助力压力不能有效建立。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
1.3 机械式转向系组成
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
1.4 动力转向系
2.4 与独立悬架配用的转向传动机构
独立悬架是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬架 悬挂在车架或车身下面的。现代轿车大都采用。
当转向轮采用独立悬架时，为了满足转向轮独立 运动的需要，转向桥是断开式的，转向传动机构中的 转向梯形也 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
1 汽车转向系统概述
汽车转向系统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，还要保证各转向轮之间 有协调的转角关系。驾驶员通过操纵转向系统，使汽 车保持在直线或转弯运动状态，或者使上述两种运动 状态互相转换。

补充：
• 转向盘自由行程: • 不使转向轮发生偏转而转向盘所转过的角
度。 • 一般为10°~15°
什么是四轮转向系统
4WS(4 wheel steering System) 汽车是 依靠后轮和前轮共同完成转向任务.四轮转向 的目的在于低速行驶时依靠逆向转向（前轮 与后轮转角方向相反）改善汽车的操作性， 获得较小的转向半径，在中高速行驶时依靠 同向转向（前轮与后轮的转角方向相同）， 减小汽车的横摆运动，提高车道变更和曲线 行驶的操纵稳定性。
最新车型
电控四轮转向
• 1.后轮转向执行器 后轮转向执行器包含一个通过循环球螺螺杆
机构驱动转向齿条的电动机。转向横拉杆从转向 执行器连接到后轮转向臂和转向节处，执行器内 的回位弹簧在点火开关断开，或四轮转向系统失 效时将后轮推回直线行驶位置。一个后轮转角主 传感器和一个后轮转角副传感器安装在后轮转向 执行器的顶端。
经济性上起一定的作用
一、助力转向的分类
1、按助力能源分： 液压式 气压式
2、按动力缸、控制阀及转向器的相对位置分： 整体式、半整体式、转向加力器
整体式助力转向器
半整体式助力转向器
转向加力器
二、液压助力转向的组成和工作原理
1、组成 2、工作原理
动 力 转 向 器 工 作 过 程 演 示
（三）电动助力转向系统的工作原理
ECU
转矩
转矩传感器
车速 转角 减速机构
电流 电动机 离合器
齿轮齿条式转向器
电动助力转向系统框图
转矩传感器检测作用在输入轴的力矩，ECU根据车速传感器和转 矩传感器的信号控制电动机的旋转方向和助力电流的大小，电动 机的力矩通过减速机构作用到小齿轮上，实现助力转向。

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一、转向器的传动效率 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。
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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
转向过程： 转向盘－转向轴－万向节－转向 器－转向轮
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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。
（1）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。
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（2）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。
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1）转向轴错位缓冲
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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。
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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。

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总结与展望
课程总结回顾
转向系统基本概念
转向系统类型与特点
介绍了汽车转向系统的定义、作用及基本 组成。
详细阐述了机械转向系统、液压助力转向 系统、电动助力转向系统等不同类型的转 向系统的结构、工作原理及特点。
转向系统性能评价
转向系统故障诊断与排除
讲解了转向系统性能评价的主要指标，如 转向轻便性、转向灵敏性、转向稳定性等 ，以及相应的评价方法。
评价指标
常用指标包括横摆角速度增益、侧向加速度增益、方向盘转角速度增益 等。
转向稳定性评价方法及指标
转向稳定性定义
指汽车转向时，车辆保持稳定行驶的能力。
评价方法
通过测量车辆转向时的横摆角速度波动、侧向位移波动等稳定性参 数，以及驾驶员输入的方向盘转角波动等参数，计算转向稳定性指 标。
评价指标
常用指标包括横摆角速度标准差、侧向位移标准差、方向盘转角标准 差等。
优势
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改善了车辆的操控性能 ，使驾驶员能够更准确 地控制车辆的行驶轨迹 。
提高了车辆的稳定性， 减少了在高速行驶或紧 急情况下的失控风险。
增强了车辆的主动安全 性，有助于减少交通事 故的发生。
其他新型转向技术简介
后轮转向技术
通过在后轮上增加转向机构，实现前后轮的协同转向。它可以提高车辆的灵活性和稳定性 ，尤其适用于大型车辆和SUV等车型。
优势
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提高了转向的灵活性和 精确性，使驾驶员能够 更轻松地操控车辆。
减少了机械连接部件， 降低了故障率和维护成 本。
便于实现与自动驾驶技 术的集成，为未来智能 驾驶发展奠定基础。
主动前轮转向技术原理及优势分析