汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能、類型和組成

行駛過程中，需要經(jīng)常變換行駛方向。通過改變方向盤偏轉(zhuǎn)角，可以改變汽車的行駛方向。控制方向盤偏轉(zhuǎn)角的一套機(jī)構(gòu)稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

要求工作可靠，操作輕便。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)還應(yīng)該能夠減少方向盤的沖擊，保持適當(dāng)?shù)摹奥犯小薄．?dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)該能夠減少或避免對(duì)駕駛員的傷害。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功能

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是保證汽車能夠根據(jù)駕駛員的控制要求及時(shí)改變汽車的方向，保持汽車在穩(wěn)定的直線上行駛。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型

根據(jù)轉(zhuǎn)向力來源的不同，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成

機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成

機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其總體布置如圖11.1所示。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能量是人力，所有傳力桿都是機(jī)械的，由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。

轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)

轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)主要由方向盤、轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱組成。

轉(zhuǎn)向裝置

轉(zhuǎn)向器是將轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)，并放大轉(zhuǎn)向操縱力的機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向器通常固定在車架或車身上，轉(zhuǎn)向力會(huì)通過轉(zhuǎn)向器改變傳遞方向，轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心部件。

轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳遞給方向盤，并按一定關(guān)系使左右方向盤偏轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。它由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向主拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂和轉(zhuǎn)向拉桿組成。

當(dāng)需要轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員向方向盤9施加轉(zhuǎn)向扭矩，該轉(zhuǎn)向扭矩通過轉(zhuǎn)向軸8輸入到轉(zhuǎn)向器7。從方向盤9到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸的一系列部件和零件屬于轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)。作為減速傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)向裝置7具有十二個(gè)減速傳動(dòng)副。由轉(zhuǎn)向器放大的扭矩和減速運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向搖臂6，然后通過轉(zhuǎn)向主拉桿5傳遞到固定在左轉(zhuǎn)向節(jié)3上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂4，使左轉(zhuǎn)向節(jié)3及其支撐的左方向盤偏轉(zhuǎn)。為了使右轉(zhuǎn)向節(jié)及其支撐的右方向盤偏轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，固定在左、右轉(zhuǎn)向節(jié)上的左、右梯形臂形成轉(zhuǎn)向梯形，轉(zhuǎn)向橫拉桿1通過球鉸與兩端的梯形臂連接。從轉(zhuǎn)向搖臂6到轉(zhuǎn)向梯形的一系列零件都屬于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

我國要求車輛靠右側(cè)行駛，這樣方向盤就相應(yīng)地放在駕駛室的左側(cè)，使駕駛員的左側(cè)視野更開闊，有利于兩車會(huì)車的安全。

相反，在一些要求車輛靠左行駛的國家，方向盤應(yīng)該放在駕駛室的右側(cè)。

舵

方向盤具有由金屬制成的骨架，該骨架由鋼、鋁合金或鎂合金制成。方向盤由圓環(huán)、插入轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向輪轂和連接圓環(huán)與輪轂的皮帶組成，通過焊接或鑄造制造。骨骼的外部通常覆蓋著柔軟的合成橡膠或樹脂。還有真皮包裹的硬木方向盤。方向盤的外皮要求有一定的柔軟度，手感好，能防止手掌出汗打滑的材料，耐熱。

現(xiàn)在的方向盤看起來和以前的差別不大，但實(shí)際上已經(jīng)改進(jìn)了。由于動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的普及，方向盤的外徑變小了，但I(xiàn)W手柄變粗了，采用了軟性材質(zhì)，提高了操作感。如今，越來越多的人

汽車的轉(zhuǎn)向器可以與方向盤同軸。它們之間可能沒有轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸。但為了滿足底盤和駕駛室整體布局的要求，往往需要將轉(zhuǎn)向器和方向盤的軸線布置成一定的角度，甚至在不同的平面內(nèi)。此外，基本車和各種變體車之間的距離和軸的相對(duì)位置也有很大的不同。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的許多新車型在轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)上采用了通用傳動(dòng)裝置，有助于方向盤、轉(zhuǎn)向器等部件的通用化和系列化。只要適當(dāng)改變轉(zhuǎn)向萬向傳動(dòng)的幾何參數(shù)，就可以滿足各種塑性變形車輛的總布置要求。即使方向盤與轉(zhuǎn)向器同軸，也可以用萬向傳動(dòng)裝置來補(bǔ)償由于車輛上部件的安裝誤差和安裝底座的變形而造成的方向盤與轉(zhuǎn)向器軸的實(shí)際不對(duì)中。

2)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成

動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一套轉(zhuǎn)向助力裝置而形成的。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一種同時(shí)利用駕駛員體力和發(fā)動(dòng)機(jī)功率作為轉(zhuǎn)向能量的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，主要用于重型車輛。一般來說，汽車轉(zhuǎn)向所需的能量只有一小部分是由駕駛員提供的，大部分是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過轉(zhuǎn)向助力裝置提供的。當(dāng)轉(zhuǎn)向助力裝置失效時(shí)，駕駛員應(yīng)能獨(dú)自承擔(dān)汽車的轉(zhuǎn)向任務(wù)。

重型車輛使用的轉(zhuǎn)向助力裝置意外失靈，駕駛員通過機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)施加在轉(zhuǎn)向節(jié)上的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以偏轉(zhuǎn)方向盤實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。因此，要求車輛的轉(zhuǎn)向輔助裝置應(yīng)該特別可靠。根據(jù)轉(zhuǎn)向動(dòng)力介質(zhì)的不同，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和氣動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

圖11。圖2示出了液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的布置。

其中，屬于轉(zhuǎn)向助力裝置的部件有：轉(zhuǎn)向油泵5、轉(zhuǎn)向油管4、轉(zhuǎn)向油箱6、轉(zhuǎn)向控制閥和位于一體化轉(zhuǎn)向器10內(nèi)的轉(zhuǎn)向助力油缸。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤1時(shí)，方向盤被集成的轉(zhuǎn)向器扭轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，然后被轉(zhuǎn)向搖臂9擺動(dòng)，方向盤被轉(zhuǎn)向拉桿11、轉(zhuǎn)向拉桿8和轉(zhuǎn)向節(jié)臂7偏轉(zhuǎn)，從而改變汽車的行駛方向。

同時(shí)，轉(zhuǎn)向器的輸入軸還帶動(dòng)集成轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸產(chǎn)生液壓，幫助駕駛員轉(zhuǎn)向。這樣，為了克服地面施加在方向盤上的轉(zhuǎn)向阻力矩，駕駛員需要施加在方向盤上的轉(zhuǎn)向力矩比使用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)要小得多。

4.方向盤的運(yùn)動(dòng)特性

為了避免汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)路面對(duì)汽車的附加阻力和輪胎的過度磨損，要求轉(zhuǎn)向系統(tǒng)保證汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所有車輪純滾動(dòng)，這只有在所有車輪的軸線相交于一點(diǎn)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。如圖11所示，該交叉點(diǎn)o被稱為轉(zhuǎn)向中心。3.從圖11中可以看出。3內(nèi)方向盤的偏轉(zhuǎn)角B應(yīng)大于外方向盤的偏轉(zhuǎn)角A。假設(shè)車輪是一個(gè)絕對(duì)剛體，角度A和B之間的理想關(guān)系應(yīng)該是

Cota=cotb提單

型號(hào)：L——汽車軸距；

B——兩側(cè)主銷軸線的交點(diǎn)與地面之間的距離。

為了保證汽車平穩(wěn)轉(zhuǎn)向，需要記錄轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中轉(zhuǎn)向梯形的幾何參數(shù)。汽車的轉(zhuǎn)向梯形實(shí)際上只能設(shè)計(jì)在嬰兒車的車輪偏轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，這樣兩側(cè)車輪偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系一般接近理想關(guān)系。

從轉(zhuǎn)向中心O到外側(cè)方向盤與地面接觸點(diǎn)的距離稱為轉(zhuǎn)彎半徑。