汽车转向系统
汽车转向系统工作原理
汽车转向系统工作原理
汽车转向系统是车辆行驶中至关重要的一部分，它的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 转向传感器：在车辆转向系统中，转向传感器起到了关键作用。
它通过感知司机的转向动作并将其转化为电信号，传递给转向控制单元。
2. 转向控制单元：转向控制单元接收到来自转向传感器的电信号后，会计算出车辆应该进行的转向角度，并将这个角度信号传递给转向执行器。
3. 转向执行器：转向执行器根据转向控制单元传递的信号来完成具体的转向动作。
在大多数汽车中，转向执行器通常是液压助力转向系统或电动助力转向系统。
4. 液压助力转向系统：在液压助力转向系统中，转向执行器包括一个液压泵、液压缸和减压阀等组件。
当转向控制单元传递转向角度信号后，液压泵会产生压力，使液压缸工作，然后通过减压阀将液压力传递给转向系统，从而实现对车轮的转向。
5. 电动助力转向系统：在电动助力转向系统中，转向执行器由一个电机和一个转向齿轮组成。
当转向控制单元传递转向角度信号后，电机会根据信号的大小和方向来转动转向齿轮，从而实现对车轮的转向。
总的来说，汽车转向系统的工作原理是将司机的转向动作通过
转向传感器转化为电信号，然后由转向控制单元计算转向角度，并通过转向执行器实现对车轮的转向。
不同的转向执行器可以是液压助力转向系统或电动助力转向系统，它们分别通过液压力或电力来帮助实现转向动作。
汽车转向系统分类
汽车转向系统是车辆的一个重要组成部分，它用于控制车辆的方向，使车辆能够转弯、保持稳定性以及响应驾驶员的指令。
汽车转向系统可以根据其工作原理和构造方式进行分类。
以下是一些常见的汽车转向系统分类：
机械转向系统：机械转向系统是汽车转向系统的传统形式。
它包括一个转向轴、转向杆、转向连杆和转向齿轮等机械部件。
机械转向系统通过机械连接将驾驶员的转向输入转化为前轮的转向动作。
这种系统常见于早期的汽车，如老式卡车和一些经济型车型。
液压助力转向系统：液压助力转向系统使用液压泵和液压缸来辅助驾驶员进行转向。
液压助力转向系统通过液压压力来减轻驾驶员在转向时的努力，使转向更轻松。
这种系统广泛应用于大多数现代轿车和卡车。
电动助力转向系统（EPS）：电动助力转向系统使用电动马达来提供转向助力。
它与车辆的电子控制系统相连，可以根据车速、驾驶条件和驾驶员的输入来调整转向助力级别。
EPS系统通常更为节能且可以提供更多的定制化选项，因此在现代汽车中越来越常见。
四轮转向系统：四轮转向系统可以进一步分为四种类型，分别是前轮转向、后轮转向、四轮同向转向和四轮逆向转向。
这些系统允许前轮和/或后轮在转向时以不同的方式运动，以提供更好的操控性和稳定性。
自动驾驶系统：自动驾驶车辆通常配备了高级的电子和传感器系统，以便自主进行转向和操控。
这些系统可以根据车辆的环境感知和导航信息来自主进行转向，而无需驾驶员的干预。
这些是汽车转向系统的一些常见分类，汽车制造商在不同的车型中可能会选择不同类型的转向系统，以满足性能、经济性和驾驶体验等要求。
简述汽车转向系统的工作原理
简述汽车转向系统的工作原理一、引言汽车转向系统是汽车的重要组成部分之一，它负责控制车辆的方向，使车辆能够按照驾驶员的意愿行驶。
本文将详细介绍汽车转向系统的工作原理。
二、汽车转向系统的组成部分汽车转向系统主要由以下几个部分组成：1. 转向盘：驾驶员通过转动转向盘来控制车辆的方向。
2. 转向柱：将转向盘上的旋转运动传递给转向齿轮。
3. 转向齿轮：将驾驶员通过转向柱传递过来的旋转运动，变为左右方向的运动。
4. 驱动轴：将左右方向的运动传递给前轮或后轮。
5. 车轮：根据驱动轴传递过来的力量，控制车辆行进方向。
三、液压式汽车转向系统工作原理液压式汽车转向系统是目前应用最广泛的一种。
它主要由以下几个部分组成：1. 动力源：通常是发动机带动液压泵工作，产生高压油液。
2. 油箱：存储液压油液。
3. 液压泵：将动力源产生的高压油液推送到转向器中。
4. 转向器：将高压油液转换为力矩，控制车辆的方向。
5. 液压缸：接收转向器传来的力矩，将其转化为车轮的左右方向运动。
6. 液压管路：连接以上各部分，传递高压油液。
具体工作原理如下：1. 驾驶员通过转动转向盘，让转向柱旋转。
2. 转向柱带动转向齿轮旋转，使得液压泵开始工作。
3. 液压泵产生高压油液，并将其推送到转向器中。
4. 转向器接收到高压油液后，将其转换为力矩，并传递给液压缸。
5. 液压缸接收到力矩后，将其转化为车轮的左右方向运动，从而改变车辆行进方向。
6. 当驾驶员停止操作时，液体回流至油箱中。
四、电动式汽车转向系统工作原理电动式汽车转向系统是近年来新兴的一种转向系统，它主要由以下几个部分组成：1. 电机：产生动力，控制车辆的方向。
2. 电池：为电机提供能量。
3. 控制器：控制电机的运转。
4. 方向盘角度传感器：检测驾驶员对方向盘的旋转角度。
5. 电动助力转向器：接收控制器的指令，将其转化为力矩，控制车辆的方向。
具体工作原理如下：1. 驾驶员通过转动转向盘，让方向盘角度传感器检测到旋转角度，并将其传递给控制器。
转向系统
iω2 节相应的转角增量之比； 节相应的转角增量之比； iω
iω = 4.转向系统的力传动比 4.转向系统的力传动比
向 臂 :转向盘转角增量与同侧转向节相应转角增量之比； 转向盘转角增量与同侧转向节相应转角增量之比； iω2 = 转 摇
1. 2.转向中心：所有车轮的轴线的交点O 2.转向中心：所有车轮的轴线的交点O 转向中心 3.理想关系式： 3.理想关系式： 理想关系式
B cotα = cot β + L
4.汽车转弯半径 4.汽车转弯半径R : 汽车转弯半径 由转向中心O到外转向轮与地面接触点的距离 由转向中心 到外转向轮与地面接触点的距离 5.最小转弯半径与外转向轮最大偏转角的关系为: 最小转弯半径与外转向轮最大偏转角的关系为:
∆θ
∆θ转 节 向
∆转盘 θ 向 :两个转向轮所受到的转向阻力与驾驶员作用 iω = iω1iω2 ∆转节 θ 向 在转向盘上的手力之比 ；
iP
5.转向系“ 5.转向系“轻”与“灵”之间的矛盾 ： 转向系 转向系统角传动比越大， 转向系统角传动比越大，则为了克服一定的地面转 向阻力矩所需的转向盘上的转向力矩便越小， 向阻力矩所需的转向盘上的转向力矩便越小，在转向 盘直径一定时，驾驶员应加于转向盘的手力也越小— 盘直径一定时，驾驶员应加于转向盘的手力也越小 而所需的转向盘转角过大——不够灵敏。 不够灵敏。 轻。而所需的转向盘转角过大 不够灵敏 解决办法： 解决办法： 1.采用传动比可变的转向器 1.采用传动比可变的转向器 2.采用动力转向系统 2.采用动力转向系统
三.汽车转向系统的类型和组成
2.动力转向系统 2.动力转向系统 定义： ①定义： 兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向 系统。 系统。
汽车转向系统.
1—轮圈
2—轮辐
3—轮毂
2．转向轴、转向柱管及其吸能装置
转向轴是连接转向盘和转向器的传动件， 转向柱管固定在车身上，转向轴从转向 柱管中穿过，支承在柱管内的轴承和衬 套上。
轿车除要求装有吸能式转向盘外， 还要求转向柱管必须装备能够缓和冲击 的吸能装置。转向轴和转向柱管吸能装 置的基本工作原理是：当转向轴受到巨 大冲击而产生轴向位移时，通过转向柱 管或支架产生塑性变形、转向轴产生错 位等方式，吸收冲击能量。
1．液压助力转向系统 1）常压式 其特点是无论转向盘处于中立位置还是转向 位置，也无论转向盘保持静止还是运动状态，系 统工作管路中总是保持高压。
2）常流式液压 助力转向系统
其特点是 转向油泵始终 处于工作状态， 但液压助力系 统不工作时， 基本处于空转 状态。多数汽 车都采用常流 式液压助力转 向系统。
2．液压助力转向系统的转向控制阀 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， 称为滑阀式转向控制阀，简称滑阀。
2）转阀式转向控制阀
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。
3．常流式液压助力转向系统的结构布置方案
机械转向器和转向动力缸设计成一体，并与转向控制阀组 装在一起，这种三合一的部件称为整体式动力转向器。另一 种方案是只将转向控制阀同机械转向器组合成一个部件，该 部件称为半整体式动力转向器，转向动力缸则做成独立部件。 第三种方案是将机械转向器作为独立部件，而将转向控制阀 和转向动力缸组合成一个部件，称为转向加力器。
4、转向盘自由行程：
转向盘在空转阶段中的角行程。
自由行程过大：转向不灵敏。 自由行程过小：路面冲击大，驾驶员过度紧张。
转向操纵机构
汽车转向系统
汽车工程基础
动力转向系的组成及工作原理 2、工作原理： 工作原理：
当汽z车直线行驶时， 当汽z车直线行驶时，转向控 制阀2将转向油泵6 制阀2将转向油泵6泵出来的工作 液与油罐相通， 液与油罐相通，转向油泵处于卸 荷状态， 荷状态，动力转向器不起助力作 当汽车需要向右转向时， 用。当汽车需要向右转向时，驾 驶员向右转动转向盘， 驶员向右转动转向盘，转向控制 阀将转向油泵泵出来的工作液与 腔接通， 腔与油罐接通， R腔接通，将L腔与油罐接通，在 油压的作用下，活塞向下移动， 油压的作用下，活塞向下移动， 通过传动结构使左、 通过传动结构使左、右轮向右偏 从而实现右转向。 转，从而实现右转向。向左转向 情况与上述相反。 时，情况与上述相反。
汽车工程基础
循环球式转向器
第二级齿条 齿扇传动副
第一级螺杆 螺母传动副
汽车工程基础
循环球式转向器
汽车工程基础
蜗杆曲柄指销式转向器
传动副的组成： 传动副的组成： 主动件：转向蜗杆； 主动件：转向蜗杆； 从动件：指销。 从动件：指销。
汽车工程基础
转向传动机构
汽车工程基础
与非独立悬架配用的转向传动机构
汽车工程基础
齿轮齿条式转向器
汽车工程基础
循环球式转向器
一般采用两级传动： 一般采用两级传动： 第一级为螺杆螺母传动副； 第一级为螺杆螺母传动副； 第二级为齿条齿扇传动副。 第二级为齿条齿扇传动副。 特点： 特点： 正传动效率高达90%~95%，转向省力； ，转向省力； 正传动效率高达 寿命长，工作平稳； 寿命长，工作平稳； 逆效率也很高，容易打手。 逆效率也很高，容易打手。
汽车转向系统工作原理
汽车转向系统工作原理
汽车转向系统是一种用于控制车辆转向方向的系统。
它的工作原理可以简单地描述为以下几个步骤：
1. 方向盘输入：驾驶员通过方向盘输入转向指令。
当驾驶员向左或向右转动方向盘时，转向系统接收到这个输入信号。
2. 增力器：转向系统中的增力器有时也被称为助力器。
它的作用是增加驾驶员在方向盘上的输入力量，使转向更加轻便。
增力器通常使用了液压、电动或电子助力机构。
3. 传动装置：增力器将驾驶员的输入力量传递给车辆转向装置。
传动装置可以是机械的、液压的或电动的，具体取决于汽车的类型和制造商。
4. 轮轴和悬挂系统：转向装置将驾驶员的输入力量转化为操纵车辆转向的力矩。
它通过轮轴和悬挂系统传递这个力矩，使车辆的前轮按照驾驶员的指令进行转向。
5. 前轮转向：当转向装置施加力矩时，车辆的前轮会发生转动。
具体的转向方式和角度取决于转向系统的设计和车辆的悬挂结构。
总的来说，汽车转向系统的工作原理是通过驾驶员的方向盘输入，借助增力器和传动装置将驾驶员的输入力量转化为车辆的转向力矩，然后通过轮轴和悬挂系统将这个力矩传递给车辆的前轮，实现车辆的转向控制。
14 汽车构造-第十三章 汽车转向系统
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第四节 轿车四轮转向系统
二、前轮主动转向系统 为了全面改进汽车在各种使用条件下的转向性能，有的汽车采用前轮主动转 向系，如图13-24所示。
图13-24 前轮主动转向系示意图
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1-转向器 2-电控单元 3-转向电动机 4-转向角度叠加机构
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• 前轮主动转向系的组成见图13-25，它是在电控动力转向系的基础上 增加可变转向传动比的双排行星齿轮机构。
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一、转向操纵机构
1.转向盘
图13-6 转向盘的构造 a)三根辐条 b)四根辐条 c)转向盘外观
1—轮缘 2—轮辐 3—轮毂
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一、转向操纵机构
2.安全转向柱 对于轿车，要求转向柱套管必须备有缓和冲击的吸能装置。安全转向柱 和转向柱套管的吸能装置有多种形式。其基本结构原理是，当受到巨大 冲击时，安全转向柱产生轴向位移，使支架或某些支承件产生塑性变形， 从而吸收冲击能量。
3
2.动力转向系统
图13-2所示为液压式动力转向系的结构图。
图13-2 液压式动力转向系结构图
1-转向盘 2-安全转向柱 3-转向传动轴 4-转向万向节 5-护罩 6-转向横拉杆
7-球头销 8-转向器 9-储油罐 10-转向助力泵 11-转向动力缸 12-回油管
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2.动力转向系统
传给转向传动机构。 • 汽车上采用许多种结构形式的转向器，如齿轮齿条式、循环球式等。
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1.齿轮齿条式转向器
齿轮齿条式转向器的结构与工作原理如图13-8所示。
图13-8 齿轮齿条式转向器工作原理示意图 1-防尘罩 2-转向齿轮 3-转向齿条 4-转向传动轴
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汽车转向系统
转向系统
用来改变或保持汽车行驶方向的机构称为汽车转向系统(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。
类型
汽车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。
完全靠驾驶员手力操纵的转向系统称为机械转向系统。
借助动力来操纵的转向系统称为动力转向系统。
动力转向系统又可分为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。
机械转向系统简介
机械转向系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。
(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。
我们主要介绍前几种。
1)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。
两端输出的齿轮齿条式转向器，作为传动副主动件的转向齿轮轴通过轴承和安装在转向器壳体中，上端通过花键与万向节叉和转向轴连接。
与转向齿轮啮合的转向齿条水平布置，两端通过球头座与转向横拉杆相连。
弹簧通过压块将齿条压靠在齿轮上，保证无间隙啮合。
弹簧的预紧力可用调整螺塞调整。
当转动转向盘时，转向器齿轮转动，使与之啮合的齿条沿轴向移动，从而使左右横拉杆带动转向节左右转动，使转向车轮偏转，从而实现汽车转向。
中间输出的齿轮齿条式转向器如图所示，其结构及工作原理与两端输出的齿轮齿条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓与左右转向横拉杆相连。
在单端输出的齿轮齿条式转向器上的齿条的一端通过内外托架与转向横拉杆相连。
2)循环球式转向器
循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之一，一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。
为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球，以实现滚动摩擦。
转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。
二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道。
螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。
转向螺母外有两根钢球导管，每根导管的两端分别插入螺母侧面的一对通孔中。
导管内也装满了钢球。
这样，两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球"流道"。
转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。
同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成"球流"。
在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。
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(以转向蜗杆为主动件，其从动件是装在摇臂轴曲柄端部的指销。
转向蜗杆转动时，与之咬合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。
(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。
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。
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，以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。
动力转向系统
使用机械转向装置可以实现汽车转向，当转向轴负荷较大时，仅靠驾驶员的体力作为转向能源则难以顺利转向。
动力转向系统就是在
机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。
转向加力装置减轻了驾驶员操纵转向盘的作用力。
转向能源来自驾驶员的体力和发动机(或电动机)，其中发动机(或电动机)占主要部分，通过转向加力装置提供。
正常情况下，驾驶员能轻松地控制转向。
但在转向加力装置失效时，就回到机械转向系统状态，一般来说还能由驾驶员独立承担汽车转向任务。
(1) 液压式动力转向系统 .其中属于转向加力装置的部件是：转向液压泵、转向油管、转向油罐以及位于整体式转向器内部的转向控制阀及转向动力缸等。
当驾驶员转动转向盘时，通过机械转向器使转向横拉杆移动，并带动转向节臂，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。
与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操作。
由于有转向加力装置的作用，驾驶员只需比采用机械转向系统时小得多的转向力矩，就能使转向轮偏转。
优缺点：能耗较高,尤其时低速转弯的时候，觉得方向比较沉，发动机也比较费力气。
又由于液压泵的压力很大，也比较容易损害助力系统。
(2) 电动助力动力转向系统，简称电动式EPS或EPS(Electronic Power Steering system)在机械转向机构的基础上，增加信号传感器、电子控制单元和转向助力机构。
电动式EPS 是利用电动机作为助力源，根据车速和转向参数等因素，由电子控制单元完成助力控制，其原理可概括如下：当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的转矩传感器不断地测出转向轴上的转矩信号，该信号与车速信号同时输入到电子控制单元。
电控单元根据这些输入信号，确定助力转矩的大小和方向，即选定电动机的电流和转动方向，调整转向辅助动力的大小。
电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增矩后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。
例如，福克斯的EHPAS电子液压系统由电脑根据发动机转速、车速以及方向盘转角等信号，驱动电子泵给转向系统提供助力。
助力感觉非常的自然。
因此很多人对福克斯方向的感觉相当不
错，转向操控感觉可以说是随心所欲。
有些车也号称采用电子助力，但是只是电机助力，没有液压辅助，容易产生噪音。
助力效果也远不如福克斯这一类型的电子助力。
优缺：能耗低，灵敏，电子单元控制，节省发动机功率，助力发挥比较理想。