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转向操纵机构
转向操纵机构由方 向盘、转向轴、转 向管柱等组成。
作用是将驾驶员转 动转向盘的操纵力 传给转向器。
１、偏转车轮转向 （１）前轮转向
对偏转车轮转向的机械，转向时为减小转向阻力，防 止轮胎过快磨损，应使所有车轮作纯滚动而无侧向滑 移，要求由转向系来保证。即只有在所有车轮轴线都 相交于一点时才能实现。
动力转向原理
l.转向操纵机构 2.转向控制阀 3.机械转向器与转向动力
缸总成 4.转向传动机构 5.转向油罐 6.转向油泵 R.转向动力缸右腔 L.转向动力缸左腔
机械式转向系统
1一转向盘 2一转向轴 3一万向节 4一转向传动轴 5一转向 器 6一转向摇臂 7一转向直拉杆8一转向节臂 9一左转向节 10、12一梯形臂 11一转向横拉杆 13一有转向节
第六章 汽车转向系统
学习重点： ❖转向原理 ❖动力转向
转向系统
组成 转向操纵机构 转向器 转向传动机构 的摆动或齿条轴的直线往 复运动，并对转向操纵力进
行放大的机构。
将转向器输出的力和运 动传给车轮(转向节)， 并使左右车轮按一定转 角关系进行偏转的机构。
（2）后轮转向
转向时，因 R后外 R前外 ，驾驶员要同时
用前后轮来判断整机的行驶方向，不利于 安全行驶。前轮避过障碍物，后轮则不一 定。
（3） 全轮转向
可实现单独前轮转向，后轮转向，前后轮向相反方向
转向（转弯半径小，转向灵活）和同向转向（斜行）。
多用在回转式装载机、特别适用在平地机上。
（4）、双转向桥转向
ctg1 ctg1
M L1
ctg 2
ctg2
M L2
2、速差式转向
左右车轮以不同的速度旋转，从而使机械转 向。

04
电控助力转向系统
工作原理
传感器监测转向盘力矩和车速
01
传感器监测驾驶员施加在转向盘上的力矩和车速，并将信号发
送给电控单元。
电控单元计算助力大小
02
电控单元根据传感器信号计算出所需的助力大小，并输出控制
信号。
电机驱动助力机构
03
电机根据电控单元的控制信号，驱动助力机构产生助力，帮助
驾驶员完成转向操作。
汽车构造-第23章汽 车转向系统
目 录
• 汽车转向系统概述 • 机械转向系统 • 液压助力转向系统 • 电控助力转向系统 • 汽车转向系统的维护与保养
01
汽车转向系统概述
转向系统的定义与功能
转向系统定义
汽车转向系统是用来改变或保持 汽车行驶方向的机构。
转向系统功能
确保驾驶员能够按照自己的意愿 控制车辆的行驶方向，提高驾驶 安全性。
液压泵
总结词
液压泵是液压助力转向系统的核心部件，负责产生液压动力。
详细描述
液压泵通常由发动机或电动泵驱动，通过旋转或往复运动将油液加压，产生足 够的液压动力。液压泵的种类很多，常见的有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵等。
液压缸
总结词
液压缸是液压助力转向系统的执行机构，负责将液压动力转 化为转向力矩。
详细描述
转向轴
转向轴是连接转向器和转向盘的重要 部件，负责将驾驶员的转向操作传递 给转向器。
转向轴的刚度和强度对汽车的操控性 能和安全性有重要影响，因此需要采 用高强度材料和先进的制造工艺。
转向轴通常由轴管和轴头组成，轴管 是轴头的载体，轴头则与转向器连接， 通过轴承和密封件等部件实现转动和 密封功能。
转向器
液压缸由活塞、缸体和密封件等组成，当加压的油液进入液 压缸后，推动活塞杆运动，产生力矩，进而帮助驾驶员完成 转向操作。液压缸的设计和制造要求很高，需要保证密封性 能和耐久性。

为避免在汽车转向时加大对车轮 的磨损，希望汽车转向时每个车轮 都作纯滚动。即要求所有车轮的轴 线都相交于一点。
汽车内轮转角β与外轮转角α 之间的关系如下：
cotα=cotβ+B/L
B—两侧主销轴线与地面相交点的 距离；
L—汽车的轴距。
R为汽车转弯半径； O为汽车转向中心。
整理课件
7
汽车转弯半径： R=L/sinα
采用非独立悬架
万向传动装置(转向万向节和转向传动轴)作用：
➢ 方便布置；
➢ 消除安装误差和安装支架变形引起的
不利影响；
➢ 可以方便的实现转向盘和转向器等部
件的通用化和系列化。
整理课件
பைடு நூலகம்
4
采用非独立悬架的机械式转向系统工作过程
整理课件
5
采用独立悬架的 机械转向系统：
左、右横拉杆
整理课件
6
1.2两侧车轮偏转角之间的理想关系
横拉杆分别通过球头销与转向齿条的两端相连。
整理课件
24
齿轮齿条式转向器 的四种结构型式：
侧面输入两端输出； 中间输入两端输出； 侧面输入中间输出； 侧面输入一端输出。
整理课件
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转向拉杆用螺栓固定 在转向齿条中部，齿 条移动带动左右横拉 杆移动，实现转向。
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齿轮齿条式转向器特点
1. 结构简单紧凑、质量轻，刚性大。 2. 转向灵敏，正、逆效率都较高，制造容易，成
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➢球头座是刚制的；
➢螺孔切口两边无耳孔，用螺栓通过冲压制成的卡箍夹紧在横拉杆体上，
简化接头的结构和制造工艺。
整理课件
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2. 与独立悬架配用的转向传动机构
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 转向梯形也必须断开。与独立悬架配用的多数是齿轮齿条式转向器，转向 器布置在车身上，转向横拉杆通过球头销与齿条及梯形臂相连。

B—两侧主销轴线与地面相交点的 距离； L—汽车的轴距。
R为汽车转弯半径； O为汽车转向中心。
20.03.2020
汽车转弯半径： R=L/sinα
汽车最小转弯半径： 当外转向轮偏转角α达到最大值 αmax时，转向半径最小:
Rmin=L/sinαmax
只用前轴转向的三轴汽车，由 于中、后轮总是平行的，因此 不存在理想的转向中心。 计算转向中心时用一个与中、 后轴线等距的平分线作为假想 轴线。
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循环球式转向器特点：
➢正传动效率高达90%~95%，操纵轻便，转向省力； ➢寿命长，工作平稳可靠； ➢逆效率也很高，容易打手； ➢适合用于经常在平坦路面上行驶的中、轻型载货汽车上。
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第4节 转向传动机构
从转向器到转向节之间的所有传动杆件(不含转向节)总称为转向传动机构
20.03.2020
第3节 转向器
1. 转向器传动效率 转向器的传动效率——
转向器的输入功率与输出功率的比值称为转向器的效率。
转向器的正效率： 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 传动效率； 转向器的逆效率： 功率由转向传动机构输入，由转向轴输出的传动效率 。
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双指销式转向器:
➢每个指销所承受的载荷 小，因此寿命长； ➢一个指销脱离啮合，另 一个指销仍保持啮合，在 采用同样的蜗杆时，运动 范围大，所以当行程固定 时蜗杆较短； ➢对蜗杆加工精度要求高。
用来调整轴承的预紧度， 使指销能自由转动并无明 显的轴向间隙。
用来调整指销和蜗杆的啮 合间隙。
产生原因：

发展趋势
发展趋势
改革开放以来，中国汽车工业发展迅猛。作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展，基本已形 成了专业化、系列化生产的局面。有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模生产的专业厂， 年产超过百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。
现代汽车转向装置的使用动态
转弯不足
转向不足转弯时转向不足表现为：在汽车转弯时的转动量不够。其原因是：转向摇臂装在摇臂轴上的位置不 当；转向角限位螺栓调整过长；前轴前后窜动；循环球或转向器扇形齿与蜗杆盒装配位置不妥。
前轮调整
前轮最大偏转角（转向角）的大小，影响到汽车转弯时的转向半径（亦称通过半径），偏转角越大，转向半 径越小，汽车的机动性越强。
低成本、低油耗、大批量专业化生产
随着国际经济形势的恶化，石油危机造成经济衰退，汽车生产愈来愈重视经济性，因此，要设计低成本、低 油耗的汽车和低成本、合理化生产线，尽量实现大批量专业化生产。对零部件生产，特别是转向器的生产，更表 现突出。
汽车转向器装置的电脑化
汽车的转向器装置，必定是以电脑化为唯一的发展途径。
构造原理
机械
动力
机械
机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。机械转向系由转向操纵机构、转 向器和转向传动机构三大部分组成。
图1所示为机械转向系的组成和布置示意图。当汽车转向时，驾驶员对转向盘1施加一个转向力矩。该力矩通 过转向轴2、转向万向节3和转向传动轴4输入转向器5。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向摇臂6， 再经过转向直拉杆7传给固定于左转向节9上的转向节臂8，使左转向节和它所支承的左转向轮偏转。为使右转向 节13及其支承的右转向轮随之偏转相应角度，还设置了转向梯形。转向梯形由固定在左、右转向节上的梯形臂10、 12和两端与梯形臂作球铰链连接的转向横拉杆11组成。

1、功用：
改变或恢复汽车行驶方向 的专设机构。
2、组成： 转向操纵机构
转向摇臂 转向节臂
转向器 转向传动机构
梯形臂
转向盘 转向器 万向节
传动轴 转向轴
转向直拉杆 前轴
转向横拉杆
梯形臂
转向摇臂 转向直拉杆 转向节臂
转向器
转向轴
转向万向节
转向盘
转向节
梯形臂
横拉杆
转向梯形
机械转向器 转向摇臂
转向拉杆
球头销
球头座
限位销 调整螺塞
弹簧
⑷、转向减振器 作用：是克服汽车行驶时转向轮产生的摆振，并提高汽车行
驶的稳定性和乘座的舒适性。
1.连接环衬套 2.连接环橡胶套 3.油缸4.压缩阀总成 5.活塞及活塞 杆总成 6.导向座 7.油封 8.挡圈 9.轴套及连接环总成 10.橡胶储液缸
1、什么是动力转向器？
1、 与非独立悬架配用的转向传动机构
与非独立悬架配用的转向传动机构主要包括转向摇臂、转向直拉杆 转向节臂和转向梯形。
1—转向器 2—转向摇臂 3—转向直拉杆 4—转向节臂 5—梯形臂 6—转向横拉杆
当转向轮独立悬挂时，每个转向轮都需要相对于车架作独立运动， 因而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。
用以将发动机(或电机)输出的部分机械能转化为压力能， 并在驾驶员控制下，对转向传动装置或转向器中某一传动件 施加不同方向的液压或气压作用力，以助驾驶员施力不足的 一系列零部件，总称为动力转向器。
2、动力来源：
采用动力转向系统的汽车转向所需的能量，在正常情况下， 只有小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动机(或电机) 驱动的油泵(或空气压缩机)所提供的液压能(或气压能)。

循环球式转向器
▪ 转向螺杆转动时通过钢球将力传给转向螺母螺母即沿 轴向移动同时在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用 下所有钢球便在螺旋管状通道内滚动形成球流在转向 器工作时两列钢球只是在各自的封闭流道内循环不会 脱出
循环球式转向器
二、转向操纵机构
▪ 由转向盘、转向轴、转向管柱等组成将驾驶 员转动转向盘的操纵力传给转向器
▪ 常压式：油罐、油泵、储能器、控制阀、动力缸等
特点：系统中保持限定压力只要转向系统就提供压力反应迅速
液压助力转向系统的分类
▪ 常流式：油罐、油泵、控制阀、动力缸等
特点：
不转向时系 统无压力 转向时系统 才提供压力
常压式与常流式的比较
▪ 常压式液压助力转向系统 ▪ 优点：系统一直有油压响应由行程的作用：可缓和路面冲击 避免驾驶员过分的紧张和疲劳；过大转向 盘自由行程会降低转向灵敏度一般为10 °~15°
5对转向系统的要求
▪ 1要求工作可靠操纵轻便 ▪ 2转向机构还应能减小地面传到转向盘上的冲击并
保持适当的路感 ▪ 3当汽车发生碰撞时转向装置应能减轻或避免对驾
驶员的伤害
第二节 机械转向系统
第四节 电子控制动力转向系统
▪ 电动助力转向系统 Electric Power-assistant
SteeringEPS
▪ 四轮转向系统 Four-wheel Steering4WS ▪ 线控转向系统 Steer-by-WireSBW
一、电动助力转向系统EPS
▪ 低速时使转向轻便、灵活；中高速时保证提 供最优的动力放大倍率和稳定的转向手感提 高高速行驶的操纵稳定性
汽车转向系统学习知识
Excellent handout training template

cotα=cotβ+B/L
B—两侧主销轴线与地面相交点 的距离；
L—汽车的轴距。
R为汽车转向半径；
O为汽车转向中心。
汽车基础知识培训-汽车转向系统培训
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汽车基础知识培训-
汽车转弯半径：
R=L/sinα
汽车最小转弯半径： 当外转向轮偏转角α达到最大值αmax 时，转向半径最小Rmin：
Rmin=L/sinαmax
以驾驶员的体力和电能为转向能源，
电动助力转向系统 其转向系统中需要增加电动装置或者 电液装置。
汽车基础知识培训-汽车转向系统培训
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汽车基础知识培训-
➢机械转向系统的组成 转向操纵机构
方向盘； 转向管柱； 转向万向节 转向器 转向传动机构
b.汽车转向系统的组成
转向摇臂； 转向拉杆； 转向节臂； 转向梯形机构。
汽车基础知识培训-汽车转向系统培训
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汽齿车轮基齿条础式知转识向培器训结-构实例
汽车基础知识培训-汽车转向系统础知识培训-汽车转向系统培训
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汽车基础知识培训-
b.循环球式转向器 一般采用两级传动： 第一级为螺杆螺母传动副； 第二级为齿条齿扇传动副。
汽车基础知识培训-汽车转向系统培训
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汽车基础知识培训- 3.2 与独立悬架配用的转向传动机构
与独立悬架配合使用的转向传动机构必须是断开的，以适应 轮胎的跳动。并且由平行于路面的平面内摆动的转向摇臂直接 带动或者由转向直拉杆带动。
两段式
汽车基础知识培训-汽车转向系统培训
三段式
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汽车基础知识培训-
汽车基础知识培训-汽车转向系统培训
汽车基础知识培训-汽车转向系统培训
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（5）线控转向系统(SBW) 随着科学技术的发展，一种更新型的助力转向系—线 控转向系统（Steering By Wire，简称SBW）逐渐得到 人们的认可和采用。线控转向系统有两个电机，其中 一个与汽车前轮转向机构相连，作为转向执行机构； 另一个电机直接与转向传动轴连接，为驾驶员提供路 感力矩。因次这种转向系统中的转向盘与转向轮之间 没有机械连接，是断开的，通过CAN传输必要的信息， 故也称柔性转向系统。线控转向系统在设计上必须采 用机械冗余或电器冗余措施。
3、转向器
㈠循环球式动力转向器(recirculating ball steering gear)
循环球式转向器示意图
循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之一， 一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条 齿扇传动副。 为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦，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。 螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。 转向螺母外有两根钢球导管，每根导管的两端分别插入螺母侧 面的一对通孔中。导管内也装满了钢球。这样，两根导管和螺 母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球“流 道”。 转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴 向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所 有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成"球流"。在转向器工作 时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。
（4）电液转向器(Electric hydraulic Power Steering gear ,EHPS)
电液转向器组成

汽车转向系统学习知识
机械转向系统的组成
转向器 转向操纵机构
转向传动机构
动力转向系统的组成
▪ 动力转向装置： ▪ 转向油罐、转向油泵、转向控制阀、转向动力缸
汽车对转向系的要求及影响转向性能的参数
1）两侧车轮偏转角之间的理想关系
▪ 为了降低汽车转向时车轮的 磨损，希望转向时每个车轮 都作纯滚动，即要求所有车 轮的轴线都相交于一点。
循环球式转向器
二、转向操纵机构
▪ 由转向盘、转向轴、转向管柱等组成，将驾 驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。
▪ 方向盘
➢ 为了司机有很好的视野，方向盘上部一般较大。
转向操纵机构
▪ 为了保证碰撞时驾驶员安全，需要采用吸能装置
➢ 转向盘：外边柔软，骨架变形 ➢ 转向轴和转向柱管：通过变形来吸收能量
转向系角传动比iω
iω= iω1*iω2
iω1较大，货车为16～32，轿车为12～20；iω2较小，一般为1。
转向系的角传动比
▪ 转向器的角传动比越大，转动转向盘所需要的操 纵力就越小，转向越省力，但转向操纵的灵敏度 就会下降。
▪ 有的汽车转向器在转向过程的不同阶段，其传动 比的大小是不相等的（可变传动比转向器）。
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。
➢ 转向盘转角增量与转向摇臂转角相应增量之比
▪ 转向传动机构角传动比iω2
➢ 转向摇臂转角增量与同侧的转向节的转角相应增量之比
▪ 转向系角传动比iω:＝iω1iω2
➢ 转向盘转角增量与同侧的转向节的转角增量之比。
转向系的角传动比
转向盘

a. 机械液压助力
b.电子液压助力 电子液压助力
电子液压助力系统在一定程度上克服了传 统的液压助力转向的缺点。其采用的液压泵不 再靠发动机皮带直接驱动，而是采用一个电动 泵，它所有的工作状态都是由电子控制单元根 据车辆的行驶速度以及转向角度等信号计算出 来的最理想状态。简单的说，在低速大转向时， 电子控制单元驱动电子液压泵以高速运转输出 较大功率，使驾驶员打方向时省力；在高速行 驶时，液压控制单元驱动电子液压泵以较低的 速度运转，在不至于影响高速打转向的需要的 同时，节省一部分发动机功率。
b.循环球式
它与齿轮齿条式具有 一样的优点，只因它 能传递更大的扭矩而 多用于货车。同时因 为布置空间等因素也 制约了它在轿车上的 应用。
c.蜗杆指销式、蜗杆滚轮式
这两种形式由于不同 程度地存在结构复杂、 传动效率低等缺点， 现在已经很少被使用
蜗杆指销式
7.助力装置
机械式液压助力是最常用 的形式，一般由液压泵、 油管、V型传动皮带和储 油罐等部件组成。其特点 为，无论车是否转向，该 套系统都要工作，在一定 程度浪费了资源。而且在 低速转弯的时候，会觉得 方向比较沉，而且发动机 也比较费力气。又由于液 压泵的压力很大，还比较 容易损害助力系统。
3.转向梯形理论特性
cotα- cotβ= B/L
4.转向系统基本构成
通常转向系统由转 向盘、转向柱、转向 器、横拉杆、助力装 置、转向节等组成。
5.转向形式
有两种：四轮/两轮（通常是前轮）转向。
两轮转向
四轮转向
6.转向器的类型
a. 齿轮－齿条式 因其结构简单，拆装 维修方便，正、逆传 动效率高而应用非常 广泛，多用于轿车。
c.电动助力 （EPS） 电动助力

一、动力转向系 统分类
二、液压动力转 向器
三、转向液压泵
动力转向系 统
转子每旋转一周，每个工作腔 各自吸油、压油两次，即完成两次 吸入行程和输出行程，此称为双作 用，故将这种形式的叶片泵称为双 作用叶片泵。当进行吸入行程时， 容积由小变大，形成一定真空度吸 油；当进行输出行程时，容积由大 变小，压缩油液，由压油口向外供 油。
二、机械转向器
三、转向传动机 构
机械转向系 统
（2）转向直拉杆。 转向直拉杆是把转向摇臂传来
的力和运动传给转向梯形或转向节 臂。转向直拉杆的中间段为实心或 空心杆件，两端则较粗，内装球头 销座。球头销座分别将两个球头销 的球头 夹住，通过球头销，一端与 转向摇臂连接，另一端与转向节臂 （或梯形臂）连接。
二、液压动力转 向器
三、转向液压泵
动力转向系 统
按结构布置分： （1）整体式，其机械转向器和
动力缸设计成一体，并与转向控制 阀组装在一起；（2）半整体式， 其转向控制阀同机械转向器组合成 一体，而转向动力缸则作为一个独 立的部件；（3）转向加力器，其 机械转向器独立，而将转向控制阀 和转向动力缸组合成一体。
三、转向传动机 构
机械转向系 统
2.转向盘 转向盘主要由轮圈、轮辐和轮
毂组成。 3. 转向轴和转向管柱
转向轴用来连接转向盘和转向 器，并将转向盘的转向转矩传给转 向器。转向轴分为普通式和能量吸 收式。
一、转向操纵机 构
二、机械转向器
三、转向传动机 构
机械转向系 统
4.安全保护装置 在行车过程中，不可避免地会
PersonalN Summary
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一、转向操纵机 构
二、机械转向器
三、转向传动机 构