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汽车转向系统是指汽车上用来改变或恢复其行驶方向的专设机构称为汽车转向系统。汽车的转向系统是用来改变汽车行驶方向和保持汽车直线行驶的机构。
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。
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。
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。
按转向能源的不同,转向系统可分为机械转向系统和动力转向系统两大类。
机械转向系统:由转向器和转向传动机构组成。转向传动机构是由转向臂(转向垂臂),直拉杆,直拉杆臂,左右梯形臂,横拉杆,若干球头关节组成。
动力转向系统:由机械转向系加转向加力装置构成。
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。机械转向系统由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。
汽车转向时,驾驶员转动转向盘,通过转向轴、万向节和转向传动轴,将转向力矩输入转向器。从转向盘到转向传动轴这一系列部件即属于转向操纵机构。转向器中有1~2级啮合传动副,具有减速增力作用。经转向器减速后的运动和增大后的力矩传到转向摇臂,再通过转向直拉杆传给固定于左转向节上的转向节臂,使左转向节及装于其上的左转向轮绕主销偏转。左、右梯形臂的一端分别固定在左、右转向节上,另一端则与转向横拉杆作球铰链连接。当左转向节偏转时,经梯形臂1、横拉杆和梯形臂2的传递,右转向节及装于其上的右转向轮随之绕主销同向偏转相应的角度。转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、梯形臂和转向横拉杆总称为转向传动机构。梯形臂以及转向横拉杆和前轴构成转向梯形,其作用是在汽车转向时,使内、外转向轮按一定的规律进行偏转。
(1)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,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
转向器(也常称为转向机)是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构,同时也是转向系中的减速传动装置。目前较常用的有齿轮齿条式、循环球曲柄指销式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、蜗杆滚轮式等。
(3)转向传动机构
转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节,使两侧转向轮偏转,且使二转向轮偏转角按一定关系变化,以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。主要由转向直拉杆、转向节臂、向横拉杆、左右梯形臂等机件构成。前轴的两端和转向节由主销铰接在一起,转向节上连有左右梯形臂,两臂铰接在转向横拉杆上。
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。在前桥仅为转向桥的情况下,由转向横拉杆和左、右梯形臂组成的转向梯形一般布置在前桥之后,当转向轮处于与汽车直线行驶相应的中立位置时,梯形臂与横拉杆在与道路平行的平面(水平面)内的交角>90。
在发动机位置较低或转向桥兼充驱动桥的情况下,为避免运动干涉,往往将转向梯形布置在前桥之前,此时上述交角<90。若转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动,而是在与道路平行的平面向左右摇动,则可将转向直拉杆横置,并借球头销直接带动转向横拉杆,从而推使两侧梯形臂转动。
2)与独立悬架配用的转向传动机构
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。
3)转向直拉杆
转向直拉杆的作用是将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂(或转向节臂)。它所受的力既有拉力、也有压力,因此直拉杆都是采用优质特种钢材制造的,以保证工作可靠。在转向轮偏转或因悬架弹性变形而相对于车架跳动时,转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动,为了不发生运动干涉,上述三者间的连接都采用球销。
转向直拉杆
4)转向减振器
随着车速的提高,现代汽车的转向轮有时会产生摆振(转向轮绕主销轴线往复摆动,甚至引起整车车身的振动),这不仅影响汽车的稳定性,而且还影响汽车的舒适性、加剧前轮轮胎的磨损。在转向传动机构中设置转向减振器是克服转向轮摆振的有效措施。转向减振器的一端与车身(或前桥)铰接,另一端与转向直拉杆(或转向器)铰接。