基本要求：了解汽车转向系的作用，掌握转向系的组成，了解汽车转向条件；了解转向装置的作用和转向器的类型，掌握常用转向器的构造。了解转向传动机构的功用，掌握与非独立悬架、独立悬架配用的转向传动机构的构造，掌握转向器与转向传动机构的连接，了解转向器传动效率、转向盘自由行程。了解转向加力装置的类型和特点、对转向加力装置的要求，掌握转向加力装置的构造，了解其工作原理和安全转向柱结构。

  重点：常用转向器的构造，转向传动机构构造形式。

   难点：常用转向器的构造和转向助力装置的构造和工作原理。

{dy}节  概  述

?         汽车转向系统--汽车上用来改变或恢复其行驶方向的专设机构。

?          转向系统的基本组成：

(1)转向操纵机构  主要由转向盘、转向轴、转向管柱等组成。它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。

(2)转向器   将转向盘的转动变为转向摇臂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。转向器一般固定在汽车车架或车身上，转向操纵力通过转向器后一般还会改变传动方向。

(3)转向传动机构   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关系进行偏转的机构。

一、汽车转向系统的类型和组成

?     汽车转向系统可按转向能源的不同分为机械转向系统和动力转向系统两大类。   

?         以驾驶员的体力(手力)作为转向能源的转向系统，其中所有传力件都是机械的。

?         兼用驾驶员体力和发动机(或电机)的动力为转向能源的转向系统，它是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。

    属于转向加力装置的部件是：转向油罐、转向液压泵、转向控制阀和转向动力缸。

3、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。

二、两侧转向轮偏转角之间的理想关系式

    要求转向系能保证在汽车转向时，所有车轮均作纯滚动。只有在所有车轮的轴线都相交于一点时方能实现。此交点O称为转向中心。内转向轮偏转角β应大于外转向轮偏转角α。 在车轮为{jd1}刚体的假设条件下，角α与β的理想关系式应是：  cotα=cotβ+B/L

?          B--两侧主销轴线与地面相交点之间的距离；L--汽车轴距。

由转向中心o到外转向轮与地面接触点的距离，称为汽车转弯半径。最小转 弯半径

对于只用前桥转向的三轴汽车，由于中轮和后轮的轴线总是平行的，故不存在理想的转向中心。计算转弯半径时，可以用一根与中、后轮轴线等距离的平行线作为假想的与原三轴汽车相当的双轴汽车的后轮轴线。

对于用{dy}、第三两车桥转向的三轴汽车(右图)，可以第二桥车轮轴线为基线，分别利用上式求出{dy}桥和第三桥两侧车轮偏转角之间的理想关系式，作为设计上述两车桥的转向梯形的依据。  

若L1=L2=L／2，则应有

对于利用{dy}、第二两车桥转向的四轴汽车，可以第三、四两桥轴线之间的中间平行线为基线，分别求出这两转向桥两侧车轮偏转角的近似理想关系。

转向系角传动比

·   转向器角传动比--转向盘的转角增量与转向摇臂转角的相应增量之比iω1。

·   转向传动机构角传动比--转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧的转向节的转角相应增量之比iω2。

·   转向系角传动比--转向盘转角增量与同侧转向节相应转角增量之比iω。

iω=iω1iω2。

选取iω时应适当兼顾转向省力和转向灵敏的要求。

转向系角传动比iω主要取决于转向器角传动比iω1。

转向盘转角较小时，转向阻力较小，iω1小一些可以使转向灵敏；转向盘转角较大时(如低速急转弯工况)， iω1应大一些，以保证转向轻便。

第二节  转向器及转向操纵机构

一、转向器的传动效率及转向盘自由行程

?         转向器是转向系的减速传动装置，一般有1～2级减速传动副。

?         转向器的功能 --将转向盘的转动变为齿条轴的直线运动或转向摇臂的摆动，降低运动速度，增大转向力矩并改变转向力矩的传动方向。

?         转向器输出端的运动形式有两种 ：一种是线位移(如齿轮齿条式转向器)，另一种是角位移(如循环球式、曲柄指销式转向器)

?         目前在汽车上广泛采用的有齿轮齿条式、循环球—齿条齿扇式、循环球曲柄指销式和蜗杆曲柄指销式等几种结构形式。

1．转向器传动效率

·   转向器传动效率--转向器的输出功率与输入功率之比。

转向操纵力由转向盘传到转向摇臂(或齿条轴)的过程称为正向传动，相应的传动效率称为正传动效率；

转向摇臂将地面的冲击力传到转向盘的过程称为逆向传动，相应的传动效率称为逆传动效率。

转向器分类：可逆式转向器，不可逆式转向器，半可逆式转向器（极限可逆式转向器）。

·   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，接近于不可逆式，即正效率远大于逆效率的转向器。

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。

现代汽车上一般不采用不可逆式转向器。

经常在良好路面上行驶的汽车，多采用可逆式转向器。

极限可逆式转向器，多用于中型以上越野汽车和工矿用自卸汽车。

2．转向盘自由行程

单从转向操纵灵敏而言，{zh0}是转向盘和转向节的运动能同步开始并同步终止。然而，这在实际上是不可能的。

转向盘空转阶段--克服转向系内部的摩擦，使各传动件运动到其间的间隙xxxx这一阶段。

转向盘自由行程--转向盘在空转阶段中的角行程。

转向盘自由行程对于缓和路面冲击及避免使驾驶员过度紧张是有利的，但不宜过大，以免过分影响灵敏性。

一般说来，转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任一方向的自由行程{zh0}不超过10°～15°。当零件磨损严重到使转向盘自由行程超过25°～30°时，必须进行调整。

二、转向器

1．齿轮齿条式转向器

?         优点：结构简单、紧凑，重量轻，刚性大，转向灵敏，制造容易，成本低，正、逆效率都高，便于布置，使转向传动机构简化(不需转向摇臂和转向直拉杆等)。

?         应用：轿车和微型、轻型货车上得到了广泛的应用，多用于前轮为独立悬架的轻型及微型轿车和货车上。例如，奥迪、桑塔纳、夏利等轿车，天津TJ1010型微型货车以及南京依维柯轻型货车等都采用了齿轮齿条式转向器。

?         齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间（或单端）输出式两种。

?         转向盘→安全转向轴→机械转向器→转向横拉杆→转向节臂→转向节→转向轮
中间（或单端）输出式
两端输出式                           

2．循环球式转向器

国内外应用最广泛的结构型式之一。

循环球式转向器中一般有两级传动副，{dy}级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副或滑块曲柄销传动副。

循环球式转向器的正传动效率很高(可达90％～95％)，故操纵轻便，使用寿命长，工作平稳、可靠。但其逆效率也很高，容易将路面冲击力传到转向盘。不过，对于前轴轴载质量不大而又经常在平坦路面上行驶的轻、中型载货汽车而言，这一缺点影响不大。因此，循环球式转向器已广泛应用于各类各级汽车。
如解放CAl040系列轻型载货汽车、北京BJl041型、BJ2023型、解放CAl091型和黄河JNll81C13型等汽车的转向器。

3．蜗杆曲柄指销式转向器

蜗杆曲柄指销式转向器的传动副以转向蜗杆3为主动件，其从动件是装在摇臂轴1曲柄端部的指销2。转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。

图23—9东风EQl090E型汽车转向器

三、转向操纵机构

1．转向操纵机构的组成和布置

?          组成：由转向盘、转向轴、转向管柱等组成。

?          作用：将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。

?          从转向盘到转向传动轴这一系列部件和零件属于转向操纵机构。

2．转向盘

?          由轮缘1、轮辐2和轮毂3(右图)组成。

?          轮辐一般为三根辐条或四根辐条，也有用两根辐条的。

3．转向轴和转向柱管的吸能装置

转向轴是将驾驶员作用于转向盘的转向操纵力矩传给转向器的传力轴，它的上部与转向盘固定连接，下部装有转向器。

转向轴和转向柱管的吸能装置有多种形式。其基本结构原理是，当转向轴受到巨大冲击时，转向轴产生轴向位移，使支架或某些支承件产生塑性变形，从而吸收冲击能量。
转向轴分为上、下两段，中间用柔性联轴器连接。联轴器的上、下凸缘盘靠两个销子与销孔扣合在一起。

第三节  转向传动机构

一、与非独立悬架配用的转向传动机构

1．转向传动机构的组成与布置
主要包括转向摇臂2、转向直拉杆3、转向节臂4和转向梯形臂5、转向横拉杆6。

a)转向桥,b) 转向桥兼驱动桥,c)北京BJ2020N

2、转向摇臂

转向器传动副与直拉杆间的传动件。

·   作用:把转向器输出的力和运动传给直拉杆或横拉杆，进而推动转向轮偏转。

3．转向直拉杆

?         转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件。

?         作用：将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂(或转向节臂)。

4．转向横拉杆

联系左、右梯形臂并使其协调工作的连接杆，它在汽车行驶过程中反复承受拉力和压力，因此多用高强度冷拉钢管制造。

二、与独立悬架配用的转向传动机构

?          转向传动机构中的转向梯形是断开式的。

第四节  转向加力装置(动力转向器)

一、转向加力装置概述

用以将发动机输出的部分机械能转化为压力能(液压能或气压能)，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，总称为转向加力装置(动力转向器)。

转向加力装置是由机械转向器、转向动力缸和转向控制阀三大部分组成。

动力转向器

l         气压式

工作时无噪声，工作滞后时间短，且能吸收来自不平路面的冲击。

l         液压式

前轴{zd0}轴载质量为3-7吨并采用气压制动的货车或轿车。

(一)液压转向加力装置分类

1．常压式液压转向加力装置

常压式的优点：有储能器积蓄液压能，可以使用流量较小的转向液压泵，而且还可以在液压泵不运转的情况下保持一定的转向加力能力，使汽车有可能续驶一定距离。这一点对重型汽车而言尤为重要。
2．常流式液压转向加力装置

?         常流式的优点：结构简单，液压泵寿命长，漏泄较少，消耗功率也较少。

?         广泛应用于各种汽车。 

(二)液压转向加力装置的转向控制阀分类

?         转向控制阀有滑阀式和转阀式两种。  

1．滑阀式转向控制阀

?         阀体沿轴向移动来控制油液流量的转向控制阀 

2．转阀式转向控制阀

·   阀体绕其圆心转动来控制油液流量的转向控制阀。 
（三）常流式转向加力装置的结构布置方案  

根据机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者在转向装置中的布置和联接关系的不同，液压动力转向装置分为：

?         整体式：机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者设计为一体。

?         组合式：把机械式转向器和转向控制阀设计在一起，转向动力缸独立。

?         分离式：机械式转向器独立，把转向控制阀和转向动力缸设计为一体。

二、整体式动力转向器

·   国产轿车上几乎毫无例外地采用了转阀式的整体动力转向器。