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转向节

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转向节(Steering Knuckle)又称“羊角”,是汽车转向桥中的重要零件之一,能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向。

转向节的功用是传递并承受汽车前部载荷,支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下,它承受着多变的冲击载荷,因此,要求其具有很高的强度


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转向节结构

转向节是车轮转向的铰链,一般呈叉形。上下两叉有安装主销的两个同轴孔,转向节轴颈用来安装车轮。转向节上销孔的两耳通过主销与前轴两端的拳形部分相连,使前轮可以绕主销偏转一定角度而使汽车转向。为了减小磨损,转向节销孔内压入青铜衬套,衬套的润滑用装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑。为使转向灵活,在转向节下耳与前轴拳形部分之间装有轴承。在转向节上耳与拳形部分之间还装有调整垫片,以调整其间的间隙

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转向轮定位参数

为了保持汽车直线行驶的稳定性、转向的轻便性和减小轮胎与机件间的磨损,转向轮、转向节和前轴三者之间与车架必须保持一定的相对位置,这种具有一定相对位置的安装称为转向轮定位,也称前轮定位。正确的前轮定位应做到:可使汽车直线行驶稳定而不摆动;转向时转向盘上的作用力不大;转向后转向盘具有自动回正作用;轮胎与地面间不打滑以减少油耗,延长轮胎使用寿命。前轮定位包括主销后倾、主销内倾、前轮外倾及前轮前束。[

主销在汽车的纵向平面内,其上部有向后的一个倾角γ,即主销和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角。

主销后倾角γ能形成回正的稳定力矩,当主销具有后倾角γ时,主销轴线和路面的交点将位于车轮与路面接触点的前面。当汽车直线行驶时,若转向轮偶然受到外力作用而稍有偏转(向右偏转如图箭头所示),将使汽车行驶方向向右偏离。这时,由于汽车本身离心力的作用,在车轮与路面接触点b处,路面对车轮作用着一个侧向反力 。反力对车轮形成一个绕主销轴线作用的力矩L,其方向正好与车轮偏转方向相反。在此力矩的作用下,将使车轮回到原来的中间位置,从而保证汽车稳定直线行驶,故此力矩称为回正力矩。

但此力矩也不宜过大,否则在转向时为了克服该稳定力矩,驾驶员要在转向盘上施加较大的力(即所谓的转向沉重)。因稳定力矩的大小取决于力臂L的大小,而力臂L的大小取决于后倾角γ的大小。

现在一般采用的γ角不超过2-3°。现代高速汽车由于轮胎气压降低、弹性增加,而引起稳定力矩增大。因此,γ角可以减小到接近于零,甚至为负值。

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主销内倾角

主销在汽车的横向平面内,其上部向内倾斜一个β角(即主销轴线与地面垂直线在汽车横向平面内的夹角)成为主销内倾角。

主销内倾角β也有使车轮自动回正的作用,如图所示。当转向轮在外力作用下由中间位置偏转一个角度时,车轮的最低点将陷入路面以下。但实际上车轮下边缘不可能陷入硬路面以下,而是将转向轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的角度。这样,汽车本身的重力有使转向轮回到原来中间位置的效应。

此外,主销的内倾还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线距离c减小,从而可减小转向时驾驶员加在转向盘的力,使转向操纵轻便,同时也可以减小从转向轮传到转向盘的冲击力。但c值也不宜过小,即内倾角不宜过大,否则在转向时车轮绕主销偏转的过程中,轮胎与路面间将产生较大的滑动,因而增加了轮胎与路面间的摩擦阻力。这不仅是转向变得沉重,而且加速了轮胎的磨损。因此,一般内倾角β不大于8°,距离c一般为40-60mm。

主销内倾角是在前梁设计中保证的,由机械加工来实现。加工时,将前梁两端主销孔轴线上端向内倾斜就形成内倾角β。

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