汽车前轮转向机构15页PPT
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汽车转向系统结构及特点PPT课件
常流式液压动力转向器工作示意图 a)右转弯时 b)左转弯时 c)直线行驶时
三、动力转向器
1. 齿轮齿条式液压动力转向器
2. 循环球式动力转向器
循环球式动力转向器由循环球式的机械转向器、动力缸、 转阀式转向控制阀、行程卸荷阀、部分管路等组成。
循环球式汽车动力转向器
（1）转向控制阀的作用是控制转向液压油的流向、实 现转向助力。
转向直拉杆
3. 转向横拉杆
转向横拉杆用钢管制成，其两端切有螺纹，一端为右旋， 一端为左旋，与横拉杆接头旋装连接。
4. 转向节臂和梯形臂
转向节臂和梯形臂 1—左转向梯形臂 2—转向节 3—锁紧螺母 4—开口销 5—转向节臂 6—键
二、与独立悬架配用的转向传动机构
与独立悬架配用的转向传动机构示意图
要实现正确的转向，必须有一个转向中心，同时满足 内转向轮偏转角β 和外转向轮偏转角α 的关系是：
ctgα=ctgβ+B/L 式中： B——两主销中心距离，
L——汽车轴距。
第二节 转向操纵机构 学习目标
1.掌握转向操纵机构的工作原理。 2.掌握转向操纵机构主要零部件的结构。
转向操纵机构的作用是产生转动转向器所必需的操纵 力，并具有一定的调节和安全性能。
三、转向管柱
1. 可分离式安全转向操纵机构
上海桑塔纳轿车可分离式安全转向操纵机构 a)正常工作位置 b)转向盘受撞击时转向操纵机构工作情形 1—下转向轴 2—上转向轴 3—转向管柱 4—可折叠安全元件
5—转向盘 6—凸缘 7—驱动销 8—半月形凸缘盘
2. 缓冲吸能式转向操纵机构
钢球滚压变形管柱
波纹管
2. 转阀式转向控制阀
通过阀体绕其轴线转动来控制油液流量的转向控制阀， 称为转阀式转向控制阀，简称转阀。
三、动力转向器
1. 齿轮齿条式液压动力转向器
2. 循环球式动力转向器
循环球式动力转向器由循环球式的机械转向器、动力缸、 转阀式转向控制阀、行程卸荷阀、部分管路等组成。
循环球式汽车动力转向器
（1）转向控制阀的作用是控制转向液压油的流向、实 现转向助力。
转向直拉杆
3. 转向横拉杆
转向横拉杆用钢管制成，其两端切有螺纹，一端为右旋， 一端为左旋，与横拉杆接头旋装连接。
4. 转向节臂和梯形臂
转向节臂和梯形臂 1—左转向梯形臂 2—转向节 3—锁紧螺母 4—开口销 5—转向节臂 6—键
二、与独立悬架配用的转向传动机构
与独立悬架配用的转向传动机构示意图
要实现正确的转向，必须有一个转向中心，同时满足 内转向轮偏转角β 和外转向轮偏转角α 的关系是：
ctgα=ctgβ+B/L 式中： B——两主销中心距离，
L——汽车轴距。
第二节 转向操纵机构 学习目标
1.掌握转向操纵机构的工作原理。 2.掌握转向操纵机构主要零部件的结构。
转向操纵机构的作用是产生转动转向器所必需的操纵 力，并具有一定的调节和安全性能。
三、转向管柱
1. 可分离式安全转向操纵机构
上海桑塔纳轿车可分离式安全转向操纵机构 a)正常工作位置 b)转向盘受撞击时转向操纵机构工作情形 1—下转向轴 2—上转向轴 3—转向管柱 4—可折叠安全元件
5—转向盘 6—凸缘 7—驱动销 8—半月形凸缘盘
2. 缓冲吸能式转向操纵机构
钢球滚压变形管柱
波纹管
2. 转阀式转向控制阀
通过阀体绕其轴线转动来控制油液流量的转向控制阀， 称为转阀式转向控制阀，简称转阀。
《汽车构造转向系》PPT课件
使一个具有标准齿的小齿轮与一个具有变模数（mt）、变压力角（at）
的齿条相啮合；即：
第二节 转向器 及转向操纵机构
一、转向器传动效率及转向盘自由行程
1、转向器传动效率
正传动效率 h+ = 转向摇臂的输出功率 / 转向轴的输入功率
（传动方向与之相反时所求得的效率称为逆传动效率 h－）
h值
特点
可逆式转向 器
气袋组成与工作原理
一种体积比较大，即使乘客不 系安全带也能起到良好的保护作 用，主要在美国市场，因为美国 法规对安全带的佩戴没有强制性。
一种体积较小，与安
全带配合使用，是将安全 气袋与安全带共同组成一 个乘员保护系统使之达到 最佳的乘员保护效果。这 种气袋主要在欧洲市场应 用，因为欧洲对安全带的 佩戴有强制性要求。
《汽车构造转向系》PPT 课件
机械式转向系的工作过程
动力转向器：
以司机体力（小部分）作为转向能源。 以发动机动力（大部分）作为转向能源。
液压动力转向器的工作压力可高达10MPa以上，故其部件尺寸很
小。液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，而且能吸收来自
不平路面的冲击。因此，液压动力转向器已在各类各级汽车上获
转向系的传动比 iω主要由转向器的传动比 iω1决定。
∵ i = M从/ M主= n主/ n从
∴ iω1越大，操纵越省力、轻便；但不能实现迅速转向，即灵敏性较差。 反之， iω1过小，灵敏性增加，但司机操纵费力，易疲劳。
解决矛盾的措施：（1）采用动力转向器
（2）采用变速比转向器
例如：齿轮齿条式变速比转向器：
ctg ＝ X+B
L
R
ctg = ctgβ+ B X
L
的齿条相啮合；即：
第二节 转向器 及转向操纵机构
一、转向器传动效率及转向盘自由行程
1、转向器传动效率
正传动效率 h+ = 转向摇臂的输出功率 / 转向轴的输入功率
（传动方向与之相反时所求得的效率称为逆传动效率 h－）
h值
特点
可逆式转向 器
气袋组成与工作原理
一种体积比较大，即使乘客不 系安全带也能起到良好的保护作 用，主要在美国市场，因为美国 法规对安全带的佩戴没有强制性。
一种体积较小，与安
全带配合使用，是将安全 气袋与安全带共同组成一 个乘员保护系统使之达到 最佳的乘员保护效果。这 种气袋主要在欧洲市场应 用，因为欧洲对安全带的 佩戴有强制性要求。
《汽车构造转向系》PPT 课件
机械式转向系的工作过程
动力转向器：
以司机体力（小部分）作为转向能源。 以发动机动力（大部分）作为转向能源。
液压动力转向器的工作压力可高达10MPa以上，故其部件尺寸很
小。液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，而且能吸收来自
不平路面的冲击。因此，液压动力转向器已在各类各级汽车上获
转向系的传动比 iω主要由转向器的传动比 iω1决定。
∵ i = M从/ M主= n主/ n从
∴ iω1越大，操纵越省力、轻便；但不能实现迅速转向，即灵敏性较差。 反之， iω1过小，灵敏性增加，但司机操纵费力，易疲劳。
解决矛盾的措施：（1）采用动力转向器
（2）采用变速比转向器
例如：齿轮齿条式变速比转向器：
ctg ＝ X+B
L
R
ctg = ctgβ+ B X
L
轿车前轮悬挂及转向机构--页PPT文档
动力转向系统是兼用驾 驶员体力和发动机（或 电动机）的动力作为转 向能源的转向系。
动力转向系统是在机械 转向系统的基础上加设 一套转向加力装置而形 成的。
二、转向操纵机构
1、转向操纵机构的组成及布置
组成：转向盘、转 向柱管、转向轴、 上万向节、下万向 节和转向传动轴等。
2、转向操纵机构的部件及安全装置 ⑴.转向盘
悬架系统的概述
一、功 用
汽车悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间一切传力装置 的总称。它具有以下功用：
(1)对不平整路面所造成的汽车行驶中的各种摇摆和振动等，与轮 胎一起，予以吸收和减缓，从而保障乘客和货物的安全，并提高驾 驶稳定性。
(2)将路面与车轮之间的摩擦所产生的驱动力和制动力，传输至车 架和车身。
转向盘的构造
（2）.转向轴和转向柱管及其吸能装置
对于轿车要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。其基本结构 原理是：当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，使支架或某些支承件 产生塑性变形，从而吸收冲击能量。
汽车装用网格状转向柱管或波纹管式转向柱管的吸能装置，当发生猛 烈撞车导致人体冲撞到转向盘上的力超过允许值时，则网格部分或波纹 管部分将被压缩，产生塑性变形，吸收冲击能量，以减轻对人体的伤害。
转向系统的功用是：保证
汽车能够按照驾驶员的意图沿给 定方向行驶。
一、转向系统类型和组成
1.机械转向系统 组成：转向操纵机 构、转向器、转向传 动机构。
从转向盘到转向器 之间的零部件，均属 于转向操纵机构。由 转向器至转向节之间 的零部件（不含转向 节），均属于转向传 动机构。
2.动力转向系统
空气式可调悬挂 调整原理：
类型
液压式可调悬挂 电磁式可调悬挂
动力转向系统是在机械 转向系统的基础上加设 一套转向加力装置而形 成的。
二、转向操纵机构
1、转向操纵机构的组成及布置
组成：转向盘、转 向柱管、转向轴、 上万向节、下万向 节和转向传动轴等。
2、转向操纵机构的部件及安全装置 ⑴.转向盘
悬架系统的概述
一、功 用
汽车悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间一切传力装置 的总称。它具有以下功用：
(1)对不平整路面所造成的汽车行驶中的各种摇摆和振动等，与轮 胎一起，予以吸收和减缓，从而保障乘客和货物的安全，并提高驾 驶稳定性。
(2)将路面与车轮之间的摩擦所产生的驱动力和制动力，传输至车 架和车身。
转向盘的构造
（2）.转向轴和转向柱管及其吸能装置
对于轿车要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。其基本结构 原理是：当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，使支架或某些支承件 产生塑性变形，从而吸收冲击能量。
汽车装用网格状转向柱管或波纹管式转向柱管的吸能装置，当发生猛 烈撞车导致人体冲撞到转向盘上的力超过允许值时，则网格部分或波纹 管部分将被压缩，产生塑性变形，吸收冲击能量，以减轻对人体的伤害。
转向系统的功用是：保证
汽车能够按照驾驶员的意图沿给 定方向行驶。
一、转向系统类型和组成
1.机械转向系统 组成：转向操纵机 构、转向器、转向传 动机构。
从转向盘到转向器 之间的零部件，均属 于转向操纵机构。由 转向器至转向节之间 的零部件（不含转向 节），均属于转向传 动机构。
2.动力转向系统
空气式可调悬挂 调整原理：
类型
液压式可调悬挂 电磁式可调悬挂
机械原理课程设计-----汽车前轮转向机构
最优方案设计
3.传动连接杆
传动连接杆为直角构件，连接传动主杆和这轮系统，将主杆动力传输至车轮转向系统同时约束车轮转动的方向和角度
最优方案设计
4.车轮系统
车轮系统由车轮和转向连杆两部分组成，转轴固定于底板之上，同时与传动连接杆相组合，通过配合连接杆的运动实现两侧车轮系统绕底板固定轴平行转动，保证了转向的精确
方案三：基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条。 转向轴带动小齿轮旋转时齿条便做直线运动。齿条作为传动主杆，其两端与传动连接杆组合将动力传输给车轮转向系统，并通过连接杆件间的配合协作来控制车轮转向的方向和不同的角度。
方案四：通过转动方向盘，带动方向盘直连的杆件转动，通过直连的末端电控单元检测转动角度和车速等数据，通过蜗轮蜗杆辅助转向。再通过两段万向节的杆件机构传动到底盘上的蜗轮蜗杆，带动四杆机构（双摇杆机构）使车辆转向
感谢观看
延时符
四、最优设计方案
最优方案设计
三维建模
最优方案设计
1.动力齿轮
动力齿轮按照方向盘的不同转动方向而转动，同时与动力主杆上的齿键相咬合推动主杆平行移动
最优方案设计
2.传动主杆
传动主杆为带有齿的平直杆件，通过与齿轮的咬合接收传动齿轮传输的动力平行移动，并根据齿轮转动方向不同改变移动方向，两端与传动连接杆组合，将动力传输至后续结构
三、设计方案展示
方案一：利用螺纹咬合的传动原理，将方向盘的旋转传动为杆件的横向移动，从而带动转向梯形结构转动，使得两侧车轮得以向相同角度，相同方向转动带动车体转向
方案二：汽车前轮转向机构运用平面四杆机构，该转向机构为等腰梯形双摇杆机构，铰链四杆机构左右对称，保证左右轮转弯时有相同特性，通过摇杆的转动带动车轮的等角度转动。
汽车前轮转向机构原理课件设计资料
成绩：机械原理课程设计说明书汽车前轮转向机构学号2510140632姓名佘灿班级机电本六指导教师李旭2016年5月31日目录题目：汽车前轮转向机构 (1)1.机构简介 (1)2.设计数据 (2)3.设计要求 (3)2.设计内容 (3)2.1求转角 (3)2.2解析法设计机构 (4)2.3解析法检验 (6)3.设计结构分析 (7)3.1四种类型梯形结构的选择： (7)4.课程设计总结 (8)4.1设计心得 (8)4.2设计工作分工表 (9)4.3参考文献 (9)题目：汽车前轮转向机构1.机构简介汽车的前轮转向，是通过等腰梯形结构ABCD 驱使前轮转到来实现的。
其中，两前轮分别与两摇杆AB 、CD 相连，如附图所示，当汽车沿直线行驶时（转弯半斤R =∞），左右两轮轴线与机架AD 成一条直线：当汽车转弯时，要求左右两轮（或摇杆AB 和CD ）转过不同的角度。
理论上希望前轮两轴延长线的交点P 始终能落在后轮轴的延长线上，这样，整个车身就能绕P 点转动，使四个轮子都能与地面形成纯滚动，以减少轮胎的磨损，因此，根据不同的转弯半径R （汽车转向行驶时，个车轮运行轨迹中最外侧车轮滚出的圆轴半径），要求左右两轮轴线(AB 、CD)分别转过不同的角度α和β，其关系如下：如图所示为汽车右拐时tan L R d B α=-- tan LR d β=-所以α和β的函数关系为 LB =-αβcot cot同理，当汽车右拐时，由于对称性，有Bctg ctg Lαβ-=，故 转向机构ABCD 的设计应尽量满足以上转角要求。
2.设计数据设计数据见下表。
要求汽车沿直线行驶时，铰链四杆机构左右对称，以保证左右转弯时具有相同的特征。
该转向机构为等腰梯形双摇杆机构，设计此铰链四杆机构。
参数轴距轮距最小转弯半径销轴到车轮中心的距离符号L B R d单位mm型号途乐GRX 2900 1605 6100 400 途乐GL 2900 1555 6100 400 尼桑公爵2800 1500 5500 5003.设计要求1）根据转弯半径R min和R max＝∞（直线行驶），求出理论上要求的转角α和β的对应值。
汽车前轮转向机构
v Ax = L1ω1 sin(θ 2 − θ1 ) v Ay = − L1ω1 cos(θ 2 − θ1 )
a Ax = − L1ω1 cos(θ 2 − θ1 ) + L1α sin(θ 2 − θ1 )
2
a Ay = − L1ω1 sin(θ 2 − θ1 ) + L1α cos(θ 2 − θ的整体式转向梯 形机构，本设计选用梯形机构布置在前桥 之后的转向梯形机构，如图所示，为Pro-E 建模转向梯形机构的实体模型。
机构运动分析与设计
• 自由度分析 • 机构简图如图所示。转向直拉杆是用以带动CE运动的构 件，在分析自由度时不应把转向直拉杆和转动副E计入， 所以本设计机构的自由度为 • F=3n-2Pl-Ph=3×3-2×4=1 • 机构的自由度为1。
• 机构的运动分析顺序是：从原动件1开始， 先确定出点A、E的运动，然后由构件2、3 组成的Ⅱ级基本杆组的外副A、D的运动确 定出内副B的运动。 • 构件1为定轴转动，已知原动件的运动，即 已知构件1绕C转动的角位置、角速度和角 加速度。机构的角位置用由x轴正方向逆时 针转动到构件的标线所夹的角度表示。
转向梯形转向过程分析
• 如图所示为汽车在转向过程中转向梯形的变化，转向过程 中转向臂和转向横拉杆长度不变。左轮转过θ1角度，在转 向梯形的作用下，雍伦转过θ2角度。 • 当汽车直行时，转向梯形结构如图中abcd所示。当汽车向 左转θ1角度时，转向梯形变为abc1d1，右梯形臂转过θ2 角度，使用余弦定理可得到θ1和θ2的关系。
汽车前轮转向机构设计 进展报告
——孙野
设计机构简介
• 当汽车沿直线行驶时（转 弯半径R=∞），左右两轮 轴线与机架AD成一条直线； 当汽车转弯时，要求左右 两轮（或摇杆 AB和CD） 转过不同的角度α、β。理 论上希望前轮两轴延长线 的交点P始终能落在后轮 轴的延长线上。这样，整 个车身就能绕P点转动， 使四个轮子都能与地面形 成纯滚动，以减少轮胎的 磨损。
汽车转向系统ppt课件
06
总结与展望
课程总结回顾
转向系统基本概念
转向系统类型与特点
介绍了汽车转向系统的定义、作用及基本 组成。
详细阐述了机械转向系统、液压助力转向 系统、电动助力转向系统等不同类型的转 向系统的结构、工作原理及特点。
转向系统性能评价
转向系统故障诊断与排除
讲解了转向系统性能评价的主要指标，如 转向轻便性、转向灵敏性、转向稳定性等 ，以及相应的评价方法。
评价指标
常用指标包括横摆角速度增益、侧向加速度增益、方向盘转角速度增益 等。
转向稳定性评价方法及指标
转向稳定性定义
指汽车转向时，车辆保持稳定行驶的能力。
评价方法
通过测量车辆转向时的横摆角速度波动、侧向位移波动等稳定性参 数，以及驾驶员输入的方向盘转角波动等参数，计算转向稳定性指 标。
评价指标
常用指标包括横摆角速度标准差、侧向位移标准差、方向盘转角标准 差等。
优势
03
04
05
改善了车辆的操控性能 ，使驾驶员能够更准确 地控制车辆的行驶轨迹 。
提高了车辆的稳定性， 减少了在高速行驶或紧 急情况下的失控风险。
增强了车辆的主动安全 性，有助于减少交通事 故的发生。
其他新型转向技术简介
后轮转向技术
通过在后轮上增加转向机构，实现前后轮的协同转向。它可以提高车辆的灵活性和稳定性 ，尤其适用于大型车辆和SUV等车型。
优势
03
04
05
提高了转向的灵活性和 精确性，使驾驶员能够 更轻松地操控车辆。
减少了机械连接部件， 降低了故障率和维护成 本。
便于实现与自动驾驶技 术的集成，为未来智能 驾驶发展奠定基础。
主动前轮转向技术原理及优势分析