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转向系统

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用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统(steering system)。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要,因此汽车转向系统的零件都称为保安件。汽车转向系统和制动系统都是汽车安全必须要重视的两个系统。

汽车在行驶过程中,需按驾驶员的意志经常改变其行驶方向,即所谓汽车转向。就轮式汽车而言,实现汽车转向的方法是,驾驶员通过一套专设的机构,使汽车转向桥(一般是前桥)上的车轮(转向轮)相对于汽车纵轴线偏转一定角度。在汽车直线行驶时,往往转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用,自动偏转而改变行驶方向。此时,驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向相反方向偏转,从而使汽车恢复原来的行驶方向。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构,即称为汽车转向系统(俗称汽车转向系)。因此,汽车转向系的功用是,保证汽车能按驾驶员的意志而进行转向行驶。


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转向系统构造原理

汽车转向系统分为两大类:机械转向系统和动力转向系统。

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,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、转向万向节和转向传动轴输入转向器。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向摇臂,再经过转向直拉杆传给固定于左转向节上的转向节臂,使左转向节和它所支承的左转向轮偏转。为使右转向节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和两端与梯形臂作球铰链连接的转向横拉杆组成。

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。 由 转向摇臂至转向梯形这一系列部件和零件( 不含转向节)均属于转向传动机构。

动力转向系统

动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系。在正常情况下, 汽车转向所需能量,只有一小部分由驾驶员提供,而大部分是由发动机通过动力转向装置提供的。但在动力转向装置失效时,一般还应当能由驾驶员 独立承担汽车转向任务。因此,动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套动力转向装置而形成的。

对最大总质量在50t以上的重型汽车而言,一旦动力转向装置失效,驾驶员通过机械传动系加于转向节的力远不足以使转向轮偏转而实现转向。故这种汽车的动力转向装置应当特别可靠。

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转向系统设计要求

设计要求

1)汽车转弯行驶时,全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。

2)转向轮具有自动回正能力。

3)在行驶状态下,转向轮不得产生自振,转向盘没有摆动。

4)转向传动机构和悬架导向装置产生的运动不协调,应使车轮产生的摆动最小。

5)转向灵敏,最小转弯直径小。

6)操纵轻便。

7)转向轮传给转向盘的反冲力要尽可能小。

8)转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。

9)转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。

10)转向盘转动方向与汽车行驶方向的改变相一致。

正确设计转向梯形机构,可以保证汽车转弯行驶时,全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。

转向轮的自动回正能力决定于转向轮的定位参数和转向器逆效率的大小.合理确定转向轮的定位参数,正确选择转向器的形式,可以保证汽车具有良好的自动回正能力。

转向系中设置有转向减振器时,能够防止转向轮产生自振,同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。

为了使汽车具有良好的机动性能,必须使转向轮有尽可能大的转角,其最小转弯半径能达到汽车轴距的2~2.5倍。

转向操纵的轻便性通常用转向时驾驶员作用在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价。

轿车转向盘从中间位置转到第一端的圈数不得超过2.0圈,货车则要求不超过3.0圈。

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转向系统常见故障

方向跑偏

方向跑偏表现为:在行驶中,感到汽车自动偏向一边,必须把方向盘用劲把住,才能保持正直的行驶方向。其原因是:左右轮胎气压不等;个别制动蹄片刮摩制动毂,或一边车轮轮壳轴承过紧;个别钢板弹簧折断,两边钢板弹力不均;前轴或车架弯曲;前轮定位失准或两边轴距不等;转向节主销与衬套间隙左右不一,或横拉杆两边球头松紧调整不一;货车货物装载不均。

方向摆头

方向摆头表现为:汽车在行驶中,感到两前轮左右摇摆,方向盘难以掌握。其原因是:横直拉杆球头调整过松(弹簧折断或调整间隙过大);转向盘自由行程过大;转向器滚轮与蜗杆啮合间隙过大;蜗杆上下轴承间隙过大;转向节主销与衬套的间隙过大;前轮轮壳轴承装配过松,或前轮轮辋失圆摆差过大;前轮定位失准。

转向沉重

转向沉重表现为:让行驶的汽车转弯时,转动方向盘,感到沉重吃力。其原因是:蜗杆的上下轴调整得过紧或轴承损坏;蜗轮和蜗杆啮合过紧,转向器的转向摇臂轴与衬套无间隙;转向轴弯曲或管柱凹瘪,互相刮碰;方向盘碰、磨管柱;转向节上的推力轴承缺油或损坏;转向节主销与衬套装配过紧或缺润滑油;转向节拉杆(直拉杆)螺塞旋得太紧,或拉杆接头缺油;横拉杆球头调整过紧,或拉头缺油;轮胎气压不足;前轴或车架弯曲,前轮定位失准。

转弯不足

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。

前轮最大偏转角是通过前桥上的限位螺丝进行调整的。其方法是:将前桥顶起,转动方向盘,使前轮偏转至与相碰物(翼子板、横拉杆、车架等)相距8~10mm,转动限位螺丝,将车轮限止到此位置,此时的轮胎着地轨迹中心线与轮胎在直线行驶时的着地轨迹中心线之间的夹角为最大偏转角。各种车型的最大偏转角和最小转向半径不尽相同,调整前要参照汽车的使用说明书。

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转向系统维护方法

现代中高级轿车和重型汽车普遍采用动力转向系统,不仅大大改善了汽车操纵轻便性,还提高了汽车行驶安全性。动力转向系统是在机械转向系的基础上加设一套依靠发动机输出动力的转向加力装置而形成的。轿车普遍采用齿轮条式动力转向机构。这种转向器结构简单、操纵灵敏性高、转向操纵轻便,而且由于转向器完全封闭的,平时不需检查调整。

动力转向系统的养护主要是:

定期检查储液缺罐内动力转向液液面高度

热态时(约66℃,用手摸感觉烫手),其液面高度必须在HOT(热)和COLD(冷)标记之间。如果是冷态(约为21℃),则液面高度必须在ADD(加)和CLOD(冷)标记之间。如果液面高度不符合要求,必须加注DEXRON2型动力转向液(液力传动油)。

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